Generator adalah alat yang mengubah energi mekanik menjadi listrik melalui proses elektromagnetik. Generator umumnya digunakan pada pembangkit listrik besar seperti PLTA, PLTU, dan PLTN untuk menghasilkan listrik dari energi air, uap, dan nuklir. Generator menggunakan prinsip induksi elektromagnetik, di mana medan magnet berputar menginduksi tegangan pada kumparan stator.

1. I. PENDAHULUAN
Generator listrik adalah sebuah alat yang
memproduksi energi listrik dari sumber energi
mekanik mekanik, biasanya dengan
menggunakan induksi elektromagnetik .Proses ini
dikenal sebagai pemmbang pembangkit listrik.
Gambar 1.1. Proses Generator
Tenaga mekanis disini digunakan untuk memutar
kumparan kawat penghantar dalam medan magnet
ataupun sebaliknya memutar magnet diantara
kumparan kawat penghantar. Penggerak mekanis pada
generator biasanya dilakukan oleh turbin melalui uap
(tekanan), air, atau angin. Bahan bakar untuk
generator juga bermacam – macam, yaitu panas bumi,
batubara, minyak, gas, air, dan nuklir. generator
sangat penting untuk saat ini karena dapat
menciptakan tenaga listrik yang kita butuhkan untuk
keperluan sehari – hari.
Generator adalah mesin yang dapat mengubah te
mekanis menjadi tenaga listrik melalui proses
elektromagnetik. Generator memperolehenemekanis
dari prime mpenggerak mula.
Prinsip kerja dari generator sesuai dengan hukum
Lens, yaitu arus listrik yang diberikan pada stator akan
menimbulkan momen elektromagnetik yang bersifat
melawan putaran rotor sehingga menimbulkan EMF
pada kumparan rotor.
Tegangan EMF ini akan menghasilkan suatu arus
jangkar. Jadi diesel sebagai prime mover akan
memutar rotor generator, kemudian rotor diberi
eksitasi agar menimbulkan medan magnit yang
berpotongan dengan konduktor pada stator dan
menghasilkan tegangan pada stator. Karena terdapat
dua kutub yang berbeda yaitu utara dan selatan, maka
pada 90o
pertama akan dihasilkan tegangan
maksimum positif dan pada sudut 270o
kedua akan
dihasilkan tegangan maksimum negatif. Ini terjadi
secara terus menerus/continue. Bentuk tegangan
seperti ini lebih dikenal sebagai fungsi tegangan
bolak-balik.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Prinsip Kerja
Dalam generator arus bolak-balik bertegangan
rendah yang kecil, medan diletakan pada bagian yang
SISTEM PEMBEBANAN DAN APLIKASI GENERATOR AC HUBUNG BINTANG
RISDAWATI HUTABARAT
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS LAMPUNG
E-mail : risdawatih@yahoo.com
Abstrak
Listrik sudah menjadi bagian yang penting bagi kehidupan manusia saat ini. Arus listrik
dimanfaatkan sebagai sumber energi untuk menghidupkan berbagai macam alat-alat lisrik. Arus listrik
didapatkan dari proses konversi sumber energi lainya ( energi panas, energi gerak, dll) menjadi energi
listrik. Generator merupakan sebuah alat yang mampu menghasilkan arus listrik. salah satu jenis generator
adalah generator arus bolak balik yang akan dibahas saat ini. . Pada generator terdapat sistem pembebanan ,
yang dikenal sebagai generator tanpa beban dan generator dengan beban. Pada generator apabila ujung-ujung
tiap fase dihubungkan menjadi satu dan menjadi titik netral atau titik bintang yang dikenal sebagai hubung
bintang. Generator arus bolak-balik berfungsi mengubah tenaga mekanis menjaditenaga listrik arus bolak-
balik. Generator Arus Bolak-balik sering disebut jugasebagai alternator atau generator AC (alternating
current) atau juga generator singkron. Alat ini sering dimanfaatkan di industri untuk menggerakkan beberapa
mesin yang menggunakan arus listrik sebagai sumber penggerak. Generator AC banyak kita jumpai pada
pusat-pusat listrik (dengan kapasitas yang relatif besar). Misalnya pada PLTA, PLTU,dan PLTN.
Kata kunci : Generator AC, sistem pembebanan, hubung bintang

2. berputar atau rotor dan lilitan jangkar pada bagian
yang diam atau stator dari mesin.
Gambar 2.1. Rangkaian Ekivalen Generator AC
Gambar 2.2. Prinsip kerja Generator AC
Generator AC bekerja berdasarkan atas prinsip dasar
induksi elektromagnetik. Tegangan bolak-balik akan
dibangkitkan oleh putaran medan magnetik dalam
kumparan jangkar yang diam. Dalam hal ini kumparan
medan terletak pada bagian yang sama dengan rotor
dari generator. Nilai dari tegangan yang dibangkitkan
bergantung pada :
1. Jumlah dari lilitan dalam kumparan.
2. Kuat medan magnetik, makin kuat medan makin
besar tegangan yangdiinduksikan.
3. Kecepatan putar dari generator itu sendiri.
Prinsip generator ini secara sederhana dapat dijelaskan
bahwa tegangan akan diinduksikan pada konduktor
apabila konduktor tersebut bergerak pada medan
magnet sehingga memotong garis-garis gaya. Hukum
tangan kanan berlaku pada generator dimana
menyebutkan bahwa terdapat hubungan antara
penghantar bergerak, arah medan magnet, dan arah
resultan dari aliran arus yang terinduksi. Apabila ibu
jari menunjukkan arah gerakan penghantar, telunjuk
menunjukkan arah fluks, jari tengah menunjukkan
arah aliran elektron yang terinduksi. Hukum ini juga
berlaku apabila magnet sebagai pengganti penghantar
yang digerakkan. Terdapat dua jenis konstruksi dari
generator ac, jenis medan diam atau medan magnet
dibuat diam dan medan magnet berputar.
Generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian
utama, yaitu:
1. Stator, merupakan bagian diam dari generator
yang mengeluarkan tegangan bolak balik
2. Rotor, merupakan bagian bergerak yang
menghasilkan medan magnit yang
menginduksikan ke stator.
Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari
baja yang berfungsi melindungi bagian dalam
generator, kotak terminal dan name plate pada
generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan
ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat
alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan
stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan
tegangan. Sedangkan, rotor berbentuk kutub sepatu
(salient) atau kutub dengan celah udara sama rata
(rotor silinder). Konstruksi dari generator sinkron
dapat dilihat pada gambar berikut ini:
Gambar 2.3. Kontruksi Generator arus bolak-balik.
2.2 Sistem Pembebanan
Pada Generator arus bolak-balik terdapat
pengoperasian generator sinkron yaitu dalam kondisi
berbeban dan tanpa beban,
2.2.1Generator Tanpa Beban
Apabila sebuah mesin sinkron difungsikan sebagai
generator dengan diputar pada kecepatan sinkron dan

3. rotor diberi arus medan (If), maka pada kumparan
jangkar stator akan diinduksikan tegangan tanpa beban
(Eo), yaitu sebesar:
Eo=4,44.Kd.Kp.f.φm.TVolt
Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak
mengalir pada stator, sehingga tidak terdapat pengaruh
reaksi jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus
medan (If). Bila besarnya arus medan dinaikkan, maka
tegangan keluaran juga akan naik sampai titik saturasi
(jenuh), seperti diperlihatkan pada gambar . Kondisi
generator tanpa beban bisa digambarkan rangkaian
ekuivalennya seperti diperlihatkan pada gambar .
Gambar 2.4a dan 2.4b. Kurva dan Rangkaian
Ekuivalen Generator Tanpa Beban
2.2.2 Generator Berbeban
Bila generator diberi beban yang berubah-ubah maka
besarnya tegangan terminal V akan berubah-ubah
pula, hal ini disebabkan adanya kerugian tegangan
pada:
•Resistansi jangkar (Ra)
• Reaktansi bocor jangkar (Xl)
• Reaksi Jangkar (Xa)
a. Resistansi Jangkar
Resistansi jangkar/fasa Ra menyebabkan terjadinya
kerugian tegang/fasa (tegangan jatuh/fasa) dan I.Ra
yang sefasa dengan arus jangkar.
b. Reaktansi Bocor Jangkar
Saat arus mengalir melalui penghantar jangkar,
sebagian fluks yang terjadi tidak mengimbas pada
jalur yang telah ditentukan, hal seperti ini disebut
Fluks Bocor.
c. Reaksi Jangkar
Adanya arus yang mengalir pada kumparan jangkar
saat generator dibebani akan menimbulkan fluksi
jangkar (ΦA ) yang berintegrasi dengan fluksi yang
dihasilkan pada kumparan medan rotor(ΦF), sehingga
akan dihasilkan suatu fluksi resultan sebesar :
Interaksi antara kedua fluksi ini disebut sebagai reaksi
jangkar, seperti diperlihatkan pada Gambar 6. yang
mengilustrasikan kondisi reaksi jangkar untuk jenis
beban yang berbeda-beda.
Gambar 2.5a, 2.5b, 2.5c, 2.5d Kondisi Reaksi Jangkar
Gambar a , memperlihatkan kondisi reaksi jangkar
saat generator dibebani tahanan (resistif) sehingga
arus jangkar Ia sefasa dengan GGL Eb dan ΦA akan
tegak lurus terhadap ΦF.
Gambar b, memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat
generator dibebani kapasitif , sehingga arus jangkar Ia
mendahului ggl Eb sebesar θ dan ΦA terbelakang
terhadap ΦF dengan sudut (90 -θ).
Gambar c, memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat
dibebani kapasitif murni yang mengakibatkan arus
jangkar Ia mendahului GGL Eb sebesar 90° dan ΦA
akan memperkuat ΦF yang berpengaruh terhadap
pemagnetan.
Gambar d, memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat
arus diberi beban induktif murni sehingga
mengakibatkan arus jangkar Ia terbelakang dari GGL
Eb sebesar 90° dan ΦA akan memperlemah ΦF yang
berpengaruh terhadap pemagnetan.
III.PEMBAHASAN
Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap
fase dihubungkan menjadi satu dan menjadi titik netral
atau titik bintang. Tegangan antara dua terminal dari
tiga terminal a – b – c mempunyai besar magnitude
dan beda fasa yang berbeda dengan tegangan tiap
terminal terhadapa titik netral. Tegangan Va, Vb dan
Vc disebut tegangan “fase” atau Vf.
Dengan adanya saluran / titik netral maka besaran
tegangan fase dihitung terhadap saluran / titik

4. netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fase
yang seimbang dengan magnitudenya (akar 3 dikali
magnitude dari tegangan fase).
Vline = akar 3 Vfase = 1,73Vfase
Gambar 3.1. Hubung Bintang (Y, wye)
Sedangkan untuk arus yang mengalir pada semua fase
mempunyai nilai yang sama,
ILine = Ifas
Ia = Ib = Ic
Generator AC banyak kita jumpai pada pusat-pusat
listrik (dengan kapasitas yang relatif besar).
Misalnya pada PLTA, PLTU, PLTD, PLTN, PLTG,
dan lain lain. Disini umumnya generator AC disebut
dengan alternator atau generator saja. Selain generator
AC dengan kapasitas yang relatif besar tersebut, kita
mengenal pula generator dengan kapasitas yang
relatif kecil. Misalnya generator yang dipakai untuk
penerangan darurat, untuk penerangan daerah-
daerah terpencil (yang belum terjangkau PLN), dan
sebagainya. Generator tersebut sering disebut home
light ataugenerator set.
Generator sinkron banyak digunakan sebagai
pembangkit energi listrik berkapasitor besar, seperti
yang diterapkan pada PLTA (Pembangkit Listrik
Tenaga Air), PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap),
PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas), PLTN
(Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir), dan pembangkit
listrik lainnya. PadaPLTA, generator digerakkan oleh
tenaga air. Air ini ditampung pada sebuah dam dan
dialirkan melalui pipa ke turbin generator untuk
memutar turbin tersebut, sehingga rotor generator
berputar. Akibat perputaran rotor pada generator
ini, maka timbul tegangan pada kumparan jangkar
generator. Bentuk gambaran penggunaan generator
pada PLTA ini diperlihatkan pada gambar 8 berikut:
a
b
Gambar 3.2 (a dan b) Penggunaan generator pada
PLTA
Gambar 3.3.Hubungan Generator dan turbin pada
PLTA
Pada PLTU,generator digerakan oleh tenaga uap air
yang dipanaskan dengan bahan bakar batu bara. Uap
air yang dihasilkan dialirkan dengan tekanan 8 yang
tinggi untuk memutar turbin generator. Bentuk
gambaran penggunaan generator pada PLTU ini
diperlihatkan pada gambar 10 berikut :
Gambar 3.4. Penggunaan Generator pada PLTU
Gambar 3.5. Penggunaan Generator pada PLTN

5. Pada PLTN,zat radioaktif (bahan nuklir) digunakan
sebagai bahan bakar untuk menghasilkan erergi panas
yang besar. Reaksi nuklir yang terjadi pada PLTN
dikontrol oleh bahan moderator (air biasa,air berat
atau grafit) sehingga proses pelepasan energi karena
reaksi nuklir dapat dikendalikan. Energi panas yang
dihasilkan oleh reaksi nuklir ini digunakan untuk
memanaskan air. Uap air bertekanan tinggi yang
dihasilkan karena proses pemanasan ini dialirkan
untuk memutar turbin generator. Karena energi yang
dihasilkan oleh reaksi nuklir ini sangat besar, maka
pada PLTN ini dapat digunakan generator
berkapasitas besar untuk membakitkan energi listrik.
Bentuk gambaran PLTN diperllihatkan pada gambar
3.5.
Gambar 3.6. Penggunaan kincir angin sebagai
pembangkit energi listrik
Pada pembangkit listrik tenaga angin, kincir angin
dihubungkan ke turbin generator. Ketika kincir
berputar ditiup angin, turbin juga ikut berputar dan
menggerakkan rotor generator, sehingga menghasilkan
energi listrik pada kumparan jangkar generator.
Bentuk gambaran penggunaan kincir angin sebagai
pembangkit energi listrik diperlihatkan pada gambar
3.6.
IV. KESIMPULAN
Dari pembahasan diatas maka dapat disimpulkan
bahwa:
1. Generator AC bekerja berdasarkan atas prinsip
dasar induksi elektromagnetik. Tegangan bolak-
balik akan dibangkitkan oleh putaran medan
magnetik dalam kumparan jangkar yang diam.
Dalam hal ini kumparan medan terletak pada
bagian yang sama dengan rotor dari generator
2. Pada Generator terdiri dari Generator dengan
beban dan Generator tanpa beban.
3. Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap
fase dihubungkan menjadi satu dan menjadi titik
netral atau titik bintang.
4. Generator AC banyak kita jumpai pada pusat-pusat
listrik (dengan kapasitas yang relatif besar).
Misalnya pada PLTA, PLTU, PLTD, PLTN,
PLTG, dan lain lain
DAFTAR PUSTAKA
http://carapedia.com/kerja_generator_listrik_info2559.
html
http://id.wikipedia.org/wiki/Generator_listrik
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/21771
/4/Chapter%20II.pdf
http://sisfo.itp.ac.id/bahanajar/bahanajar/ZurimanAnth
ony/Mesin%20Listrik%20AC/Bab%20I.pdf