REVIEW VIDEO DC GENERATION

REVIEW

1. Generator DC

            Penggunaan alat-alat elektronik dalam aktivitas manusia sangatlah banyak misalnya di dunia militer, mulai dari rangkaian yang sederhana hingga rangkaian yang rumit. Jenis motor generator yang umum digunakan yaitu generator AC dan generator DC, dalam rangka memenuhi permintaan dosen saya Bapak Aris Zainul Muttaqin maka saya akan menjelaskan tentang prinsip dari generator DC dan mekanisme pembangkitannya. Dasar untuk memahami generator DC dan mekanisme pembangkitannya adalah  bangkitan sederhana dari gaya perpindahan elektron disebut pula Eletron Mobile Force (EMF),  energi mekanik di kawat atau konductor yang bergerak memutus garis-garis gaya medan magnet akan menghasilkan EMF pada konduktor, menggerakan kawat pada satu arah akan menghasil EMF menuju arah tertentu, dan menggerakkan kawat kearah yang berlawanan akan menghasilkan EMF menujun arah yang sebaliknya, dan menggerakkan kawat kearah harizontal tidak akan menimbulkan EMF karena tidak ada garis gaya medan magnet yang terputus.

            Diilustrasikan aliran arus yang terjadi kita dapat menggunakan cara konvensional, dengan arus yang bergerak menjauhi kita dapat dilambangkan dengan x (cross) dan arus yang bergerak mendekati kita dapat dilambangkan dengan  titik. Pembangkitan EMF dapat dilakukan dengan memutar armatur pada medan magnet statis diantara dua mgnet dengan kutub nagnet yang berlawan, hal ini akan menghasilkan dua arah EMF yang yang berlawanan secara bergantian, diakibatkan oleh sisi armatur akan memutus medan magnet dari bawah dan atas secara bergantian.

            EMF yang dihasilkan tersebut dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu:

                 1.      kuat medan magnet atau yang ekuivalen dengan jumlah garis gaya medan magnet yang terbentuk                    (B).

                 2.      Panjang konduktut yang memutus medan magnet (l)

                 3.      Kecepatan gerak dari konduktor (v).

Perumusannya yaitu sebagai berikut:

e = B x l x v

maka dengan menambah kuat medan magnet atau menambah panjang dari konduktor atau mempercepat gerak konduktor memotong medan magnet akan dapat meningkatkan EMF yang terbentuk.perumusan ini hanya berlaku jika kawat konduktor bergerak dalam garis lurus, atau dengan kata lain pemutusan garis dengan magnet dan jumlah yang sama di setiap gerakannya. Tetapi dalam kenyataannya, konduktor pada mesin tidak bergerak dalam garis lurus melainkan bergerak secara rotasi.

            Ketika konduktor bergerak melingkar, jumlah garis medan magnet yang terputus akan bervariasi sesuai pada posisi dari konduktor. Saat kondutor berada diatas atau di bawah dari medan magnet, maka tidak ada garis gaya magnet yang terpotong sehingga EMF tidak timbul. Tetapi pada saat konduktor berputar maka jumlah garis gaya medan magnet yang terpotong akan bertambah dan EMF maksimum yang ditimbulkan adalah pada jumlah pemotongan gaya medan magnet maksimum yaitu pada sudut 90^o dan 270^o . Maksudnya apabila konduktor berputar 360^o secara mekanik akan menghasilkan 360^o EMF secara elektrik. Sehingga besar EMF yang terbentuk bergantung pada posisi sudut dari konduktor dapat dirumuskan menjadi:

e = B.l.v.sin θ

sehingga arus yang di hasilkan secara internal oleh semua generator adalah dalam bentuk gelombang sinus atau arus bolak-balik (AC), dan untuk mendapatkan keluaran arus searah (DC) kita perlu ditambahkan komutator membuat EMF yang digunakan hanya satu arah saja.

Generator DC

Gelombang DC yang terbentuk masih sangat kasar karena hanya menggunakan satu armatur saja.Untuk memperhalus gelombang dari genarator, dilakukan dengan menambah jumlah armatur atau dengan menambah jumlah magnet sehingga medan magnet yang akan terpotong akan semakin banyak.Intinya semakin banyak armatur maka semakin halus gelombang dari generator.

Penambahan armatur dan magnet dapat memperhalus gelombang

            Permasalahan yang selalu muncul pada setiap generator adalah berpindahnya garis netral (EMF=0), hal ini terjadi karena ketika armatur berputar memotong medan magnet, ia akan bergesekan dengan medan magnet dan akan menimbulkan medan magnet baru yang dapat merusak medan magnet yang sebenarnya. Terdapat dua cara untuk mengatasi masalah ini yaitu dengan mengatur ulang posisi sumbu putar armatur atau dengan menambah magnet baru diantara kedua magnet yang ada sebelunya, sehingga medan magnet baru dapat memperbaiki medan magnet yang awal.

            Generator DC bisa dibuat dengan menggunakan medan elektro magnetik atau dengan menggunakan magnet permanen, penggunaan medan magnet disesuaikan dengan mesinnya seperti pada magnet permanen biasanya digunakan untuk alat-alat yang kecil misalnya generator pada telephone, untuk keperluan yang lebih besar bisa menggunakan generator dengan elektro magnet.

            DC generator dapat disimbolkan dengan lambang induktor, generator dengan menggunakan medan elektro magnet diklasifikasikan berdasar posisi induktor atau jenis rangkaian
Klasifikasi berdasarkan posisi induktor yaitu:

                    a)      Bangkitan secara terpisah, ketika induktor berada diluar sistem generator.

                    b)      Bangkitan secara mandiri, ketika induktor berhubungan langsung dengan generator.

Dan dapat pula diklasifikasikan berdasarkan jenis rangkaian:

                    a)      Rangkaian seri (series wound), pengaturan tegangannya sangat buruk.

                   b)      Rangkaian paralel (shunt wound), pengaturan tegangan sangat baik tetapi pengaturan arusnya                        sangat buruk.

                   c)      Rangkaian gabungan seri dan paralel (compound wound), mengkombinasikan antara rangkaian                      seri dan paralel, sehingga arus dan voltasenya menjadi stabil terhadap perubahan beban.

Generator DC memanfaatkan perubahan energi mekanik menjadi energi listrik, apabila output dari generator adalah energi mekanik maka input mengalirkan listrik, generator dengan cara kerja seperti itu akan beralih fungsi menjadi motor DC. Fenomena di ilustrasikan sebagai berikut, apabila konduktor yang berada dalam medan magnet dialiri arus listrik, maka akan terjadi polaritas pada konduktor, kutub utara magnet akan menarik kutub selatan kawat dan menolak kutub utaranya. Sehingga menciptakan pergerakan yang arahnya tergantung pada arah medan magnet, dengan merubah polaritas dari baterai maka kawat akan bergerak kearah yang berlawanan. Konduktor bergerak kerah medan magnet yang lemah, ketika medan dibawah konduktor lebih kuat dari pada medan diatas konduktor, maka konduktor akan bergerak keatas, tetapi ketika polaritas baterai dirubah maka kondisi yang terjadi akan berlawanan. Kemudian hal ini menjadi dasar armatur dapat bergerak, tetapi ketika armatur yang digunakan hanya satu maka posisinya akan berada sejajar dengan garis netral medan magnet, sehingga dibutuhkan armatur tambahan untuk membuat komutator berputar secara terus menerus.

Saat suatu konduktor bergerak dengan energi mekanik dalam medan magnet maka akan ada EMF yang muncul, inilah yang dimaksud dengan EMF generator. Kemudian EMF akan mengalir pada konduktor yang disebut dengan CEMF (Conductor Electro Mobile Force), peningkatan CEMF akan meningkatkan kecepatan rotasi motor. Pengaruh CEMF terhadap kinerja dari motor DC pada praktiknya adalah sebagai berikut:

a)     Motor yang dirangkai secara seri menghasilkan kecepatan (gaya) putar awal (starting) yang baik,tetapi kecepatan rotasi akan terus meningkat yang menyebabkan kerusakan pada motor. Cara mengatasinya adalah dengan menambahkan beban pada motor yang berfungsi sebagai kontrol putar.

b)      Motor yang dirangkai secara paralel menghasilkan kecepatan awal yang kurang baik dan putaran motor akan tetap stabil, penambahan beban yang di berikan tidak berpengaruhi pada kecepatan putar motor tetapi berpengaruh pada arus input yang dibutuhkan.

c)      Motor yang dirangkai secara ganda (gabungan seri dan paralel), akan memiliki kecepatan awal yang baik dan stabilitas putaran yang baik. Tetapi harus sesuai dengan syarat awal yaitu menggunakan rangkaian seri, dan selanjutnya menggunakan rangkaian paralel.