Generator DC

Generator DC (Generator Arus Searah) - Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listr

generator-dc
Generator DC
Generator DC (Generator Arus Searah) - Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. 

Secara umum generator DC tidak berbeda dengan motor DC kecuali pada arah aliran daya. 

Berdasarkan cara memberikan fluks pada kumparan medannya, generator arus searah DC dapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu: generator berpenguatan bebas dan generator berpenguatan sendiri.

Dalam kehidupan kita sehari-hari, Generator DC dapat berfungsi sebagai salah satu pembangkit arus searah di bengkel – bengkel atau pabrik.

Diantaranya sebagai pengisi accu pada perusahaan pengisi accu, sebagai pengisi accu mobil, bahkan dipusat – pusat tenaga listrik berfungsi sebagai penguat maknit (exiciter ) pada generator utama.

Generator DC terdiri dua bagian,yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. 

Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing danterminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

Mengingat pentingnya penggunaan generator arus searah DC dalam kehidupan sehari hari maka dalam artikel ini penulis mencoba untuk menggambarkan mengenai dasar-dasar yang berhubungan mengenai generator arus searah DC.

Rumusan Masalah Generator DC

  • Apakah yang dimaksud dengan Generator DC?
  • Bagaimana konstruksi Generator DC ?
  • Apa saja komponen-komponen dari Generator DC ?
  • Apa prinsip dan cara kerja dari Generator DC ?
  • Apa yang dimaksud dengan reaksi jangkar ?
  • Bagaimana cara pengukuran pendemagnetan ?
  • Apa jenis-jenis dari Generator DC?
  • Bagaimana pembangkitan tegangan induksi pada generator berpenguatan sendiri ?
  • Bagaimana kerja paralel generator arus searah ?
  • Bagaimana hubungan paralel generator ?
  • Apa aplikasi dari penggunaan Generator  DC?
  • Apa kelebihan dan kekurangan generator DC ?

Tujuan Mempelajari Generator DC

  • Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan generator.
  • Untuk mengetahui konstruksi Generator DC.
  • Untuk mengetahui prinsip kerja generator.
  • Untuk mengetahui apa saja jenis-jenis generator arus searah.
  • Untuk mengetahui apa yang dimaksud dengan reaksi jangkar.
Generator merupakan salah satu aspek pendukung dalam sistem tenaga dan merupakan salah satu aspek penting di dalam pengkonversian energi elektromekanik, yaitu konversi energi dari bentuk mekanik ke listrik dan dari bentuk listrik ke mekanik. 

Generator dapat digolongkan ke dalam sistem pembangkit dimana sistem ini berperan untuk mengubah bentuk energi mekanik menjadi energi listrik. 

Suatu mesin listrik (baik generator ataupun motor) akan berfungsi bila memiliki, yaitu:
  1. Kumparan medan, untuk menghasilkan medan magnet.
  2. Kumparan jangkar, untuk mengimbaskan ggl pada konduktor-konduktor yang terletak pada alur-alur jangkar.
  3. Celah udara, yang memungkinkan berputarnya jangkar dalam medan magnet.
Pada mesin arus searah, kumparan medan yang berbentuk kutub sepatu merupakan stator (bagian yang tidak berputar), dan kumparan jangkar merupakan rotor (bagian yang berputar). 

Bila kumparan jangkar berputar dalam medan magnet akan dibangkitkan tegangan (ggl) yang berubah – ubah arah setiap setengah putaran, sehingga merupakan tegangan bolak – balik.

e = Emax sin ωt

Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut komutator dan sikat.

Pengertian Generator DC

Generator adalah mesin listrik yang mengubah daya mekanis menjadi daya listrik. Mesin listrik dapat berupa generator dan motor dan berdasarkan arah arusnya mesin listrik terbagi atas mesin listrik arus searah dan mesin listrik arus bolak-balik.

Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. 

Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:
  1. Generator penguat terpisah
  2. Generator shunt
  3. Generator kompon

Konstruksi Generator DC

.
konstruksi generator dc
Konstruksi Generator DC

Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanen dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor.

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. 

Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodik / berkala. 

Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, Gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.

Komponen Penyusun Generator DC

Piringan tutup

Piringan tutup pada ujung-ujung rumah sebagai dudukan bantalan-bantalan sebagai tempat berputarnya armatur.

Bantalan yang terpasang pada plat penutup untuk menahan beban torsi dari sabuk penggerak. Tutup bagian belakang mempunyai lubang pelumasan untuk memasukan oli pelumas.

Sikat arang dipasang pada tutup bagian belakang.

Pul Kumparan Medan / Sepatu-Sepatu Kutub

Pul kumparan medan yang biasa disebut sepatu-sepatu kutub dikonstruksi dari besituang. 

Pada bagian dalam dibentuk cekung untuk menyesuaikan bentuk kontur bulat dari armatur dan mengurangi haambatan magnetik dari jarak udara. 

Ujung-ujungnya diperpanjang sebagai dudukan kumparan medan. Kutub-kutub magnet dipasangkan dengan baut pada rumah generator.

Kumparan Medan

Kumparan medan digulung dengan kawat yang berukuran kecil; dengan tahanan relatif besar.

Kumparan medan digulung dengan bentuk yang sesuai, diisolasi dan dibentuk yang sesuai dengan kontur rumah dan digulung pada kutub-kutub magnet.

Armatur/Anker

Armatur/Anker dinamo dikonstruksi dari plat-plat yang disusun berlapis-lapis yang disatukan dalam satu poros dan mempunyai alur-alur sebagai tempat kumparan. 

Kumparan dapat digulung langsung pada alur-alur membentuk gulungan/kumparan armatur/anker.

Komutator

Komutator terdiri dari segmen-segmen dari tembaga, dibentuk irisan memanjang searah dengan poros, masing-masing diisolasi satu dengan yang lainnya dan dengan poros diisolasi oleh mika atau phenolic resin. 

Komutator dipres pada poros anker, kumparan anker dihubungkan ke komutator untuk membentuk hubungan/rangkaian kontinyu. 

Komutator berfungsi untuk menyearahkan arus induksi bolak-balik dalam kumparan anker menjadi arus searah untuk digunakan ke beban kelistrikan kendaraan.

Rumah Sikat dan Arang Sikat

Sikat arang digunakan untuk menghubungkan hubungan antara armatur/anker dengan rangkaian luar.

Sikat arang dapat bergesek dengan baik dengan komutator dengan bantuan pegas dan rumah sikat.

Hubungan antara sikat-sikat arang dan rangkaian luar adalah dengan kabel tembaga fleksibel.

Kipas pendingin

Kipas pendingin terletak di bagian depan dan menyatu dengan puli penggerak mengalirkan udara pendingin ke dalam generator.

Prinsip Kerja Generator DC

Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:
  1. Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
  2. Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.
Pembangkitan Tegangan Induksi
Pembangkitan Tegangan Induksi

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. 

Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti gambar (a) dan (c). 

Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada gambar (b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. 

Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.
Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.
Tegangan rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan gambar (1), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. 

Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin. gambar (2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif.

Jangkar Generator DC

Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. 

Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar.

Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. 

Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.

Reaksi Jangkar

Reaksi jangkar merupakan pengaruh medan magnet yang disebabkan oleh mengalirnya arus pada jangkar, di mana jangkar tersebut berada di dalam medan magnet. 

Reaksi jangkar menyebabkan terjadinya 2 hal, yaitu :
  1. Demagnetisasi atau penurunan kerapatan fluksi medan utama.
  2. Magnetisasi silang.
Apabila kumparan medan dialiri oleh arus tetapi kumparan jangkar tidak dialiri oleh arus, maka dengan mengabaikan pengaruh celah udara, jalur fluksi ideal untuk kutub utama dari motor arus searah dua kutub, berasal dari kutub utara menuju kutub selatan seperti pada gambar berikut ini :
Fluksi Yang Dihasilkan Oleh Kumparan Medan
Fluksi Yang Dihasilkan Oleh Kumparan Medan

Dari gambar di atas dapat dijelaskan bahwa :
  • Fluksi didistribusikan simetris terhadap bidang netral magnetis.
  • Sikat ditempatkan bertepatan dengan bidang netral magnetis.
Bidang netral magnetis didefinisikan sebagai bidang di dalam motor dimana konduktor bergerak sejajar dengan garis gaya magnet sehingga gaya gerak listrik induksi konduktor pada bidang tersebut adalah nol. 

Seperti yang terlihat dari gambar, sikat selalu ditempatkan di sepanjang bidang netral magnetis. 

Oleh karena itu, bidang netral magnetis juga disebut sebagai sumbu komutasi karena pembalikan arah arus jangkar berada pada bidang tersebut. 

Vektor OFM mewakili besar dan arah dari fluksi medan utama, di mana vektor ini tegak lurus terhadap bidang netral magnetis.

Sewaktu hanya konduktor jangkar saja yang dialiri oleh arus listrik sementara kumparan medan tidak dieksitasi, maka disekeliling konduktor jangkar timbul ggm atau fluksi. 

Gambaran arah garis gaya magnet ditunjukkan pada gambar di bawah ini :
Fluksi Yang Dihasilkan Oleh Kumparan Jangkar
Fluksi Yang Dihasilkan Oleh Kumparan Jangkar


Penentuan arah dari garis gaya magnet yang diakibatkan oleh arus jangkar ditentukan dengan aturan putaran sekrup (cork-screw rule). 

Besar dan arah garis gaya magnet tersebut diwakili oleh vektor OFA  yang sejajar dengan bidang netral magnetis. 

Pada prakteknya, sewaktu mesin beroperasi maka konduktor jangkar dan konduktor medan sama- sama dialiri oleh arus listrik, distribusi fluksi resultan diperoleh dari menggabungkan kedua fluksi tersebut. 

Oleh karena itu distribusi fluksi medan utama yang melalui jangkar tidak lagi simetris tetapi sudah mengalami pembelokan saat mendekati konduktor yang dialiri arus tersebut. 

Hal tersebut dikarenakan pengaruh fluksi jangkar yang dapat dilihat dari gambar di bawah ini
Hasil Kombinasi Antara Fluksi Medan dan Fluksi Jangkar
Hasil Kombinasi Antara Fluksi Medan dan Fluksi Jangkar

Fluksi yang dihasilkan oleh gaya gerak magnet (ggm) jangkar menentang fluksi medan utama pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan memperkuat fluksi medan utama pada setengah bagian yang lain. 

Hal ini jelas akan menyebabkan penurunan kerapatan fluksi pada setengah bagian dari salah satu kutubnya dan terjadi kenaikan pada setengah bagian yang lain di kutub yang sama. 

Efek dari intensitas medan magnet atau lintasan fluksi pada jangkar yang memotong lintasan fluksi
medan utama ini disebut sebagai reaksi jangkar magnetisasi-silang (crossmagnetization).

Magnetisasi-silang ini juga menyebabkan pergeseran bidang netral. Pada gambar di atas terlihat bahwa vektor OFr merupakan resultan vektor OFA dan OFM, serta posisi bidang netral magnetis yang baru, di mana selalu tegak lurus terhadap vektor OFr. 

Bidang netral magnetis motor yang baru bergeser sejauh β karena posisi bidang netral magnetis ini selalu tegak lurus terhadap vektor OF. 

Dengan pergeseran bidang netral ini maka sikat juga akan bergeser sejauh pergeseran bidang netral magnetis.

Hal ini dapat menimbulkan bunga api di segmen komutator dekat sikat.

Fluks yang menembus konduktor jangkar pada keadaan generator tak berbeban merupakan fluks utama. Jika generator dibebani, timbullah arus jangkar. 

Adanya arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada konduktor tersebut. Dengan menganggap tidak ada arus medan yang mengalir dalam kumparan medan.

Perhatikan pada konduktor yang terletak pada daerah ac, ternyata fluks yang ditimbulkan arus jangkar dengan fluks utamanya saling memperkecil, sehingga fluks yang terjadi disini menjadi berkurang.

Perhatikanlah kemudian konduktor pada daerah bd, ternyata fluks yang ditimbulkan oleh arus jangkar dengan fluks utamanya saling memperkuat, sehingga fluks yang terjadi di sini bertambah. 

Fluks total saat generator dalam keadaan berbeban adalah penjumlahan vector kedua fluks. Pengaruh adanya interaksi ini disebut reaksi jangkar. 

Karena operasi suatu generator arus searah selalu pada daerah jenuh, pengurangan suatu fluks pada konduktor dibandingkan dengan pertambahan fluks pada konduktor lain lebih besar. 

Hal tersebut dapat dijelaskan sebagai berikut: Misalnya fluks sebesar Ox adalah fluks yang dihasilkan tanpa dipengaruhi oleh reaksi jangkar. 

Misalkan pula dengan adanya pengaruh reaksi jangkar pertambahan dan pengurangan kuat medan magnet (ggm) yang terjadi pada konduktor jangkar ac dan bd masing-masing sebesar B ampere-turn. 

Dengan demikian seperti terlihat pada gambar di bawah ini, pertambahan fluks pada konduktor bd hanyalah sebesar xy, sedangkan berkurangnya fluks pada konduktor jangkar ac sebesar xz, dimana harga xz lebih besar daripada xy. 

Oleh karena itu, fluks keseluruhan yang dihasilkan oleh konduktor jangkar akibat adanya reaktansi jangkar akan selalu berkurang harganya. 

Berkurangnya fluks ini dinamakan pendemagnetan.

Akibat-akibat buruk dari adanya Reaksi Jangkar, yaitu:
  1. Terjadi distorsi medan.
  2. Terjadi loncatan bunga api karena bertambah besarnya tegangan.
  3. Pada tiap perubahan beban daerah netral magnetik bergeser.
  4. Terjadi demagnetisasi.
Cara-cara untuk membatasi reaksi jangkar, yaitu:
  1. Kutub Antara ( Kutub Komutasi)
    Bentuknya : Lebih kecil dari kutub-kutub utama
    Tujuan : Menempatkan daerah netral magnetic pada tempatnya, sehingga tidak dipengaruhi keadaan beban dan menentang efek induksi sendiri..

  2. Kumparan Kompensasi
    Bentuknya : Konsentrasi, ditempatkan pada kutub-kutub utama.
    Tujuan : Untuk mencegah distorsi (perubahan bentuk) medan karena reaksi jangkar.

Pengukuran Pendemagnetan

Pendemagnetan terjadi akibat adanya reaksi jangkar menyebabkan turunnya fluks. Sedangkan fluks merupakan fungsi arus medan. 

Dan reaksi jangkar timbul akibat adanya arus yang mengalir dalam konduktor jangkar. Jadi, besarnya pendemagnetan bergantung pada besarnya arus jangkar dan pengaruhnya terlihat pada arus medannya. 

Penentuan pendemagnetan dapat dilakukan dengan membuat grafik If sebagai fungsi Ia pada tegangan hasil pengukuran atau perhitungan.

Grafik yang didapatkan dari perhitungan merupakan grafik dengan pengaruh pendemagnetan diabaikan. Untuk mendapatkannya, harga Ia dihitung harga Ea. 

Dari harga Ea yang didapat ini dan dengan menggunakan kurva pendemagnetan didapatkan harga If. Perhitungan dilakukan untuk beberapa harga Ia. 

Dari Ia dan If  yang berpasangan ini dihasilkan suatu grafik seperti terlihat pada gambar di bawah ini yang bertuliskan tanda ’hit’.

Grafik yang didapatkan dari pengukuran grafik dengan pengaruh pendemagnetan diikutsertakan. Caranya adalah dengan memasangkan amperemeter pada kumparan medan dan kumparan jangkarnya. 

Dengan membaca kedua amperemeter ini diperoleh suatu grafik seperti terlihat pada gambar di atas yang bertuliskan tanda ’test’.

Harga arus If dihasilkan dari pengukuran lebih besar daripada yang didapatkan dengan perhitungan untuk Ia yang sama. 

Selisih antara kedua grafik di atas menunjukkan besarnya pemagnetan = Fa (dalam ampere). Untuk menyatakan ggm-nya, tinggal mengalikannya dengan jumlah belitan jangkar. 

Harga efektif arus medan didefinisikan sebagai If  – Fa. Kemudian jika pendemagnetan dan tahanan jangkar diabaikan didapat grafik yang merupakan garis mendatar (garis putus-putus).

Jenis-Jenis Generator DC

Generator Berpenguatan Bebas

Generator tipe penguat bebas dan terpisah adalah generator yang lilitan medannya dapat dihubungkan ke sumber DC yang secara listrik tidak tergantung dari mesin. 

Tegangan searah yang dipasangkan pada kumparan medan yang mempunyai tahanan Rf akan menghasilkan arus If dan menimbulkan fluks pada kedua kutub. 

Tegangan induksi akan dibangkitkan pada generator.

Jika generator dihubungkan dengan beban, dan Ra adalah tahanan dalam generator, maka hubungan yang dapat dinyatakan adalah:

Vf = If * Rf
Ea = Vt + Ia * Ra

Besaran yang mempengaruhi kerja dari generator :
  • Tegangan jepit (V)
  • Arus eksitasi (penguatan)
  • Arus jangkar (Ia)
  • Kecepatan putar (n).

Generator Penguatan Sendiri

Generator penguatan sendiri adalah arus listrik yang dialirkan melalui kumparan penguat medan Rf yang diambil dari output generator tersebut. 

Biasanya generator ini dibuat sedemikian rupa sehingga dapat memberikan penguatan sendiri. 

Sebelum dapat bekerja dengan penguatan sendiri, biasanya kutub-kutub magnet harus diberi penguat untuk mendapatkan remenensi magnet (magnet sisa) dari suatu sumber lain. 

Sisa magnet kecil ini membangkitkan tegangan pada jangkar yang selanjutnya dikembalikan lagi ke dalam belitan medan untuk memperkuat medan magnetnya,.

Sehingga dengan demikian tegangan yang dibangkitkan dalam jangar akan lebih besar. Demikian seterusnya hingga didapat tegangan yang cukup.

Ditinjau dari cara-cara menghubungkan lilitan-lilitan medan dengan jangkar dan rangkaian luar atau jala-jala generator, penguatan sendiri ini dibagi menjadi:

Generator Shunt

Ciri utama generator shunt adalah kumparan penguat medan dipasang parallel terhadap kumparan jangkar.

Pada generator shunt, untuk mendapatkan penguatan sendiri diperlukan:
  • Adanya sisa magnetik pada sistem penguat.
  • Hubungan dari rangkaian medan pada jangkar harus sedemikian, hingga arah medan yang terjadi, memperkuat medan yang sudah ada.
Mesin shunt akan gagal membangkitkan tegangannya apabila:
  1. Sisa magnetik tidak ada

    Misal: pada mesin-mesin baru. Sehingga cara memberikan sisa magnetik adalah pada generator shunt diubah menjadi generator berpenguatan bebas atau pada generator dipasang pada sumber arus searah, dan dijalankan sebagai motor shunt dengan polaritas sikat-sikat dan perputaran nominal.

  2. Hubungan medan terbalik

    Karena generator diputar oleh arah yang salah dan dijalankan, sehingga arus medan tidak memperbesar nilai fluksi. Untuk memperbaikinya dengan hubungan-hubungan perlu diubah dan diberi kembali sisa magnetik, seperti cara untuk memberikan sisa magnetik.

  3. Tahanan rangkaian penguat terlalu besar

    Hal ini terjadi misalnya pada hubungan terbuka dalam rangkaian medan, hingga Rf tidak berhingga atau tahanan kontak sikat terlalu besar atau komutator kotor.

Generator Seri

Pada generator ini kumparan medan diseri dengan kumparan jangkarnya, sehingga medannya mendapat penguatan jika arus bebannya ada.

Itu sebabnya generator seri selalu terkopel dengan bebannya, kalau tidak demikian maka tegangan terminal tidak akan muncul. 

Untuk generator seri berlaku hubungan:

Vt = Ia * Ra
Ea = Ia (Ra + Rf) + Vf

Kelemahan generator seri adalah tegangan output (terminal) tidak stabil, karena arus beban IL berubah-ubah sesuai dengan beban yang dipikul. 

Hal ini menyebabkan fluks magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan seri tidak stabil. Keuntungan generator seri adalah daya output menjadi besar.

Generator Kompon

Generator kompon merupakan gabungan dari generator shunt dan generator seri, yang dilengkapi dengan kumparan shunt dan seri dengan sifat yang dimiliki merupakan gabungan dari keduanya. 

Generator kompon bisa dihubungkan sebagai kompon pendek atau dalam kompon panjang. 

Perbedaan dari kedua hubungan ini hampir tidak ada, karena tahanan kumparan seri kecil, sehingga tegangan drop pada kumparan ini ditinjau dari tegangan terminal kecil sekali dan terpengaruh. 

Biasanya kumparan seri dihubungkan sedemikian rupa, sehingga kumparan seri ini membantu kumparan shunt, yakni MMF-nya searah. 

Bila generator ini dihubungkan seperti itu, maka dikatakan generator itu mempunyai kumparan kompon bantu. 

Mesin yang mempunyai kumparan seri melawan medan shunt disebut kompon lawan dan ini biasanya digunakan untuk motor atau generator-generator khusus seperti untuk mesin las. 

Dalam hubungan kompon bantu yang mempunyai peranan utama ialah kumparan shunt dan kumparan seri dirancang untuk kompensasi MMF akibat reaksi jangkar dan juga tegangan drop di jangkar pada range beban tertentu. 

Ini mengakibatkan tegangan generator akan diatur secara otomatis fasa satu range beban tertentu.

Kompon Panjang

Ia = If1 = IL + If2
Ea = Vt + Ia (Ra + Rf1) + <Vsi

Kompon Pendek

Ia = If1 + If2 = IL + If2
Ea = Vt + ILRf1 + Ia*Ra + <Vsi

Pembangkitan Tegangan Induksi Pada Generator Berpenguatan Sendiri

Di sini akan diterangkan pembangkitan tegangan induksi generator shunt dalam keadaan tanpa beban. 

Pada saat mesin dihidupkan (S tutup), timbul suatu fluks residu yang memang sudah terdapat pada kutub. 

Dengan memutarkan rotor, akan dibangkitkan tegangan induksi yang kecil pada sikat. Akibat adanya tegangan induksi ini mengalirlah arus pada kumparan medan. 

Arus ini akan menimbulkan fluks yang memperkuat fluks yang telah ada sebelumnya. Proses terus berlangsung hingga dicapai tegangan yang stabil. 

Kerja Paralel Generator Arus Searah

Untuk memberi tenaga pada suatu beban kadang-kadang diperlukan kerja paralel dari dua atau lebih generator. 

Pada penggunaan beberapa buah mesin perlu dihindari terjadinya beban lebih pada salah satu mesin. 

Kerja paralel generator juga diperlukan untuk meningkatkan efisiensi yang besar pada perusahaan listrik umum yang senantiasa memerlukan tegangan yang konstan. 

Untuk hal-hal yang khusus sering dinamo dikerjakan paralel dengan aki, sehingga secara teratur dapat mengisi aki tersebut.

Tujuan kerja paralel dari generator adalah ;
  1. Untuk membantu mengatasi beban untuk menjaga jangan sampai mesin dibebani lebih.
  2. Jika satu mesin dihentikan akan diperbaiki karena ada kerusakan, maka harus ada mesin lain yang meneruskan pekerjaan. Jadi untuk menjamin kontinuitas dari penyediaan tenaga listrik.

Hubungan Paralel Generator DC

Pembagian beban antara generator-generator yang dihubungkan paralel tergantung pada tegangan sumber masing-masing generator. 

Jika suatu saat arus jaringnya (I1 - I2)  sangat kecil, tegangan terminalnya akan hampir sama dengan tegangan sumbernya. 

Situasi ini menimbulkan keadaan yang sangat labil. Kalau tegangan sumber salah satu generator berubah sedikit, ada kemungkinan generator yang tegangan sumbernya lebih rendah akan bekerja sebagai motor. 

Mesin shunt sebagai motor maupun generator memiliki arah putar yang sama. Supaya generator ini tidak bekerja sebagai motor, biasanya digunakan saklar dengan otomat arus balik. 

Otomat ini memiliki sebuah kumparan tegangan dan sebuah kumparan arus. Medan kedua kumparan ini saling berlawanan. 

Kalau kumparan-kumparannya dipilih secara tepat, otomatnya bisa berfungsi sebagai pengaman arus maksimum maupun pengaman arus balik. 

Menambahkan sebuah generator pada jaringan harus dilakukan sebagai berikut:

Generator yang akan ditambahkan dijalankan hingga mencapai kecepatan putar nominalnya.

Tahanan pengatur medannya diatur sedemikian hingga tegangan generatornya menjadi sedikit lebih tinggi daripada tegangan jaring.

Tegangannya dapat diperiksa dengan menggunakan saklar pilih voltmeter.
Generator tadi kemudian dihubungkan dengan jaringan. 

Karena tegangannya sedikit lebih tinggi daripada tegangan jaring, generator ini tidak akan bekerja sebagai motor.

Selanjutnya tahanan pengatur medannya diatur sedemikian hingga generator tersebut memikul sebagian dari beban jaring. Besar beban generator ini dapat dilihat dari penunjukan ampere-meternya.

Aplikasi Penggunaan Generator  DC

Dalam kehidupan kita sehari – hari Generator DC dapat berfungsi sebagai salah satu pembangkit arus searah di bengkel – bengkel atau pabrik.

Sebagai pengisi accu pada perusahaan pengisi accu, sebagai pengisi accu mobil, bahkan dipusat – pusat tenaga listrik berfungsi sebagai penguat maknit (exiciter ) pada generator utama.

Kelebihan dan Kekurangan Generator DC

Kekurangan Generator DC

Konstruksinya rumit, setiap segmen dihubungkan oleh kawat atau kabel, karena jumlah segmen pada komutator jumlahnya sangat banyak maka kawat atau kabel yang dibutuhkan juga banyak sehingga ini menjadi salah satu kekurangan dari komutator.

Karena konstruksinya yang rumit dan membutuhkan kawat atau kabel yang banyak, generator DC menjadi mahal harganya.

Selain itu, akibat komutator mempunyai segmen-segmen yang banyak dengan jarak yang relatif dekat, ketika komutator berputar dengan kecepatan yang tingi akan menghasilkan suara yang bising.

Dan akibat jarak yang dekat antar tiap segmen, kapasitas tegangannya juga rendah (max 5MW) karena dikhawatirkan akan terjadi peloncatan bunga api listrik.

Kelemahan berikutnya pada komutator adalah komutator yang sedang berputar harus dihubungkan dengan brush (yang terdiri dari material Carbon) guna untuk menyalurkan arus DC ke rotor generator. 

Hal ini mengakibatkan maintenance yang dilakukan harus lebih sering, karena brush akan mengalami "Aus" yang mengakibatkan adanya serpihan-serpihan karbon pada komutator.

Kelebihan Generator DC

Mempunyai Torsi awal yang besar, sehingga banyak digunakan sebagai starter motor.

Jika tahanan medan diperbesar, tegangan induksi yang dibangkitkan menjadi lebih kecil. Berarti semakin besar tahanan kumparan medan, semakin buruk generator tersebut.

Kesimpulan Generator DC

Generator adalah mesin listrik yang mengubah daya mekanis menjadi daya listrik. Mesin listrik dapat berupa generator dan motor. 

Berdasarkan arah arusnya, generator terbagi atas generator arus searah dan generator arus bolak-balik.

Prinsip kerja dari generator arus searah berdasarkan hukum Induksi Farraday adalah “jika sepotong kawat terletak di antara kutub-kutub magnet, kemudian kawat tersebut digerakkan, maka di ujung kawat ini timbul gaya gerak listrik (GGL) karena induksi.

Generator arus searah terbagi menjadi 2 jenis, yaitu:
  1. Generator DC tanpa penguat medan.
  2. Generator DC dengan penguat medan.
Dalam kehidupan kita sehari – hari Generator DC dapat berfungsi sebagai salah satu pembangkit arus searah di bengkel – bengkel atau pabrik.

Sebagai pengisi accu pada perusahaan pengisi accu, sebagai pengisi accu mobil, bahkan di pusat – pusat tenaga listrik berfungsi sebagai penguat maknit (exiciter ) pada generator utama.

Untuk memperoleh arus searah dari tegangan bolak balik, meskipun tujuan utamanya adalah pembangkitan tegangan searah, tampak bahwa tegangan kecepatan yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan tegangan bolak-balik. 

Bentuk gelombang yang berubah-ubah tersebut karenanya harus disearahkan. Untuk mendapatkan arus searah dari arus bolak balik, sebaiknya kita menggunakan alat-alat berikut :
  • Saklar
  • Komutator
  • Dioda
Itulah pembahasan mengenai generator DC dan prinsip kerjanya, jangan lupa share artikel ini jika menurut kamu bermanfaat, sampai berjumpa di artikel selanjutnya ya.

Copyright www.unboxing.eu.org