Generator Arus Bolak-Balik

Hubungan torsi mekanis terhadap fluks magnet.

Kita telah mengetahui bagaimana terjadinya arus listrik yang dihasilkan oleh interaksi antara kerapatan garis gaya magnet B dan arah gerak melintang dari sebentuk lilitan konduktor dengan kecepatan v, dan kita mengetahui pula bahwa:

              i(δ) =  N.Φ(δ) /(ωL) ………………………………………(1)

            Φ(δ) = (ωL/N). i(δ) ……………………………………….. (2)

yang menunjukkan bahwa fluks magnet tergantung pada besarnya arus yang melalui sebentuk lilitan, kita telah mengetahui pula korelasi antara torsi pemutar rotor dengan besaran arus yang muncul:

i(δ) = (N/ωL)0.5.[T(δ)]0.5 …………………………………………………………..(3)

sehingga kita mengetahui bahwa besarnya arus yang dihasilkan oleh sebuah generator tergantung juga oleh besarnya torsi yang dihasilkan, secara kerekayasaan elektro mekanis besarnya torsi tergantung pada besarnya gaya yang digunakan untuk memutar rotor dan radius/jari-jari dari roda penggerak seperti ilustrasi pada gambar berikut ini:

 Image

Arus penguatan medan magnet.

Seperti kita ketahui bahwa fluks magnet Φ yang terjadi di dalam kutub magnet berbanding lurus terhadap besaran dan arah arus i yang melintang terhadap arah garis-garis gaya magnet B. Sebagian dari arah garis gaya magnet di dalam kutub magnet pasti mengalami dis-orientasi sehingga tidak semua arah garis gaya mengarah dari utara (U) ke selatan (S), akibatnya terjadi pengurangan terhadap besarnya fluks magnet; keadaan ini dapat diatasi dengan memasang lilitan magnetisasi yang sesuai dengan rumusan (2) seperti pada gambar berikut ini:

  Image

Arus yang diinjeksikan ke dalam lilitan magnetisasi adalah arus searah/dc dengan arah injeksi supaya terjadi arah medan magnet B mengarah dari U ke S. Namun karena arus magnetisasi adalah dc maka koefisien tahanan induktif ωL menjadi tidak berlaku dan dan digantikan dengan tahanan dalam resistif sehingga:

 Φ = (rm/N). im-dc …………………………………………………….(4)

Keberadaan arus magnetisasi ini juga mengurangi besar torsi untuk penggerak mula ketika generator memulai putaran rotornya.

Konstruksi sederhana generator satu fasa.

Gambar berikut ini menunjukkan sebuah konstruksi sederhana dari generator satu fasa, pembaca diharapkan memberi perhatian bagaimana alur konduktor yang melilit stator.

Image 

Konduktor yang disusun menjadi lilitan stator dibentuk sedemikian rupa sehingga membentuk luasan-luasan yang dapat dilewati oleh garis-garis gaya magnet B sehingga akan memicu munculnya arus listrik di dalam lilitan konduktor konduktor seperti gambar berikut ini:

 Image

Kita telah mengenal rumus berikut ini dari artikel alternator:

i(δ) = (N.B.A/(ωL)).sin(δ) ………………………………………….(5)

dan rumus (5) di atas dapat dimanipulasi sebagai berikut:

ωL .i(δ) = N.B.A sin(δ) ………………………………………………(6)

E(δ) = N.B.A sin(δ) ……………………………………………………(7)

Persamaan (7) merupakan tegangan yang dihasilkan oleh generator, A adalah luasan yang disusun oleh konduktor yang meliliti stator, B adalah garis gaya magnet yang melintasi luasan lilitan stator dan N adalah banyaknya luasan yang dibentuk melilit stator.

Konstruksi lilitan stator tiga-fasa.

Konstruksi lilitan stator yang lebih rumit adalah susunan lilitan stator pada gambar berikut ini:

Konstruksi dari gambar di atas memungkinkan dibentuknya tiga jalur pembangkitan tegangan dan arus dengan beda sudut fasa masing-masing terpisah sebesar 2π/3 radian atau 1200 listrik dan jika rotor berputar maka akan muncul tegangan jepit pada setiap fasanya sebesar:

ER (ωt) = N.B.A sin(ωt)

ES (ωt) = N.B.A sin(ωt- 2π/3)

ET (ωt) = N.B.A sin(ωt+ 2π/3)

Leave a comment

Filed under Uncategorized

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s