generator dc dan pengertiannya

1. GENERAT
OR DC
Created By :
Alfian Widi Aryoga
Dony Dharmawan
Fuad Abid Alfaruq

2. Pembahasan
1. Pengertian Generator DC
2. Bagian-bagian / Struktur Generator
DC
3. Prinsip Kerja Generator DC
4. Reaksi Jangkar pada Generator
DC
5. Jenis-jenis Generator DC
6. Efisiensi Generator DC
7. Kerja Paralel Generator DC
8. Kesimpulan

3. Definisi Generator
Generator ialah suatu mesin yang
mengubah tenaga mekanis menjadi
tenaga listrik.

4. ● Tenaga mekanis : memutar kumparan kawat
penghantar dalam medan magnet ataupun
sebaliknya memutar magnet diantara
kumparan kawat penghantar.
● Tenaga listrik yang dihasilkan oleh generator
tersebut adalah arus searah (DC) atau arus
bolak-balik (AC), hal ini tergantung dari
susunan atau konstruksi dari generator, serta
tergantung dari sistem pengambilan
arusnya.
Definisi Generator

5. Bagian-bagian/Struktur Generator DC
Rotor
Stator

6. Bagian bergerak yang disebut Rotor,
dan bagian diam yang disebut Stator.
Masing-masing bagian mempunyai
lilitan kawat. Pada Stator, lilitan
kawat berfungsi sebagai pembangkit
medan magnet, sedangkan pada
Rotor, berfungsi sebagai pembangkit gaya
gerak listrik.
BAGIAN GENERATOR

7. 1. ROTOR : bagian Generator DC yang berputar
◦ Poros
◦ Inti
◦ Komutator
◦ Kumparan/Lilitan
2. STATOR : bagian Generator DC yang diam
◦ Kerangka
◦ Kutub Utama dan Belitan
◦ Kutub Bantu dan Belitan
◦ Bantalan dan Sikat
BAGIAN GENERATOR

8. Perawatan generator dc

9. KARAKTERISTIK
GENERATOR ARUS SEARAH
Medan magnet pada generator dapat
dibangkitkan dengan dua cara yaitu :
 dengan magnet permanen
 dengan magnet remanen

10.  Generator listrik dengan magnet permanen
sering juga disebut magneto dynamo. Karena
banyak kekurangannya, maka sekarang
jarang digunakan. Sedangkan generator
dengan magnet remanen menggunakan
medan magnet listrik, mempunyai kelebihan-
kelebihan yaitu :
• Medan magnet yang dibangkitkan dapat
diatur

11. Pada generator arus searah berlaku
hubungan-hubungan sebagai berikut
Dimana :
Ea = GGL yang dibangkitkan pada jangkar generator
𝛟 = Fluks per kutub
z = Jumlah penghantar total
n = Kecepatan putar
e = Jumlah hubungan paralel

12. Prinsip Kerja Generator DC
 Teori yang mendasari terbentuknya GGL (gaya gerak listrik)
induksi pada generator ialah Percobaan Faraday.
Percobaan Faraday membuktikan bahwa pada
sebuah kumparan akan dibangkitkan GGL Induksi
apabila jumlah garis gaya yang diliputi oleh
kumparan berubah-ubah.
 Ada 3 hal pokok terkait dengan GGL Induksi ini, yaitu :
1. Adanya flux magnet yang dihasilkan oleh kutub-kutub magnet.
2. Adanya kawat penghantar yang merupakan tempat
terbentuknya EMF.
3. Adanya perubahan flux magnet yang melewati kawat
penghantar listrik.
Prinsip Kerja

13. ● Pada gambar Generator DC Sederhana dengan sebuah penghantar kutub
tersebut, dengan memutar rotor ( penghantar ) maka pada penghantar
akan timbul EMF.
● Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet sedemikian rupa sehingga
sisi A-B dan C-D terletak tegak lurus pada arah fluks magnet.
● Kumparan ABCD diputar dengan kecepatan sudut yang tetap terhadap
sumbu putarnya yang sejajar dengan sisi A-B dan C-D.
● GGL induksi yang terbentuk pada sisi A-B dan sisi C-D besarnya sesuai
dengan perubahan fluks magnet yang dipotong kumparan ABCD tiap detik
sebesar :
Prinsip Kerja

14. Prinsip Pembangkitan Tegangan
pada Generator
Sepotong penghantar yang dialiri arus yang bergerak
dengan kecepatan v didalam pengaruh medan magnet,
akan menimbulkan tegangan induksi sebesar V. Untuk
menentukan besarnya tegangan induksi yang ditimbulkan
oleh arah gerakan penghantar tersebut digunakan kaedah
Flamming tangan kanan. Medan magnet mempunyai arah
dari kutub utara ke kutub selatan. Arus di dalam
penghantar searah dengan empat jari, sedangkan arah
gerakan searah dengan ibu jari, seperti ditunjukkan pada
gambar disamping
Prinsip Kerja

15. Apabila di dalam medan magnet
terdapat 1 batang konduktor yang
digerakkan maka konduktor
tersebut terbangkit gaya gerak listrik
Prinsip Kerja

16. Persamaan untuk mencari
tegangan induksi

17. Pembangkitan tegangan
induksi oleh sebuah
generator diperoleh melalui
dua cara:
1) Dengan menggunakan
cincin-seret.
2) Dengan menggunakan
Prinsip Kerja

18. Gambar Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator
Prinsip Kerja
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slipring berupa dua
cincin (ini disebut cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar (1),
maka dihasilkan listrik AC berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan
rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar (2)
dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua
gelombang positip

19. Generator DC dibedakan menjadi beberapa
tipe berdasarkan dari rangkaian belitan
magnet atau penguat eksitasinya terhadap
jangkar (anker) yaitu :
A. Generator DC dengan penguat terpisah
B. Generator DC dengan penguat sendiri
a. Generator DC Shunt
b. Generator DC Seri
c. Generator DC Kompon (campuran)

20. Generator DC
GENERATOR DC
Penguatan sendiri
Penguatan terpisah
Penguatan
Shunt
Penguatan
Kompon
Penguatan
seri

21. A. Generator DC dengan penguat
terpisah
• Kumparan membutuhkan sumber tegangan arus dari luar. Misal dari baterai
atau accu.
• Generator DC dengan penguat terpisah yaitu bila arus kemagnetan
diperoleh dari sumber tenaga listrik arus searah di luar generator.
• Generator DC dengan penguat terpisah hanya dipakai dalam keadaan
tertentu. Dengan terpisahnya sumber arus kemagnetan dari generator,
berarti besar kecilnya arus kemagnetan tidak terpengaruh oleh nilai-nilai
arus ataupun tegangan generator.

22. Generator DC dengan penguat terpisah
Ia = i
Persamaan tegangan :
V = Ea + Ia . Ra + 2e
dimana :
V : Tegangan jepit (volt)
Ea : GGL lawan (volt)
Ia : Arus jangkar (Ampere)
Ra : Tahanan lilitan jangkar (Ohm)
Im : Arus penguat terpisah (Ampere)
Rm : Tahanan penguat terpisah (Ohm)
e : Kerugian tegangan pada sikat-
sikat (karena relatif kecil biasanya
harga tersebut diabaikan).

23. Karakteristik Generator Penguat Terpisah
karakteristik generator penguat
terpisah saat eksitasi penuh (Ie 100%)
dan saat eksitasi setengah penuh (Ie
50%). Ie adalah arus eksitasi, I adalah
arus beban.Tegangan output generator
akan sedikit turun jika arus beban
semakin besar.
Kerugian tegangan akibat reaksi
jangkar. Perurunan tegangan akibat
resistansi jangkar dan reaksi jangkar,
selanjutnya mengakibatkan turunnya
pasokan arus penguat ke medan
magnet, sehingga tegangan induksi
menjadi kecil.

24. B. Generator DC dengan
penguat sendiri
● Pada sistem ini tidak dibutuhkan sumber tegangan atau arus
dari luar, cukup dari generator itu sendiri.
● Disebut sebagai Generator DC dengan penguat sendiri, bila
arus kemagnetan bagi kutub-kutub magnet berasal dari
generator DC itu sendiri.
● Pengaruh nilai-nilai tegangan dan arus generator terhadap arus
penguat tergantung cara bagaimana hubungan lilitan penguat
magnet dengan lilitan jangkar.

25. Pembangkitan Tegangan Induksi Pada
Generator Berpenguatan Sendiri
Disini 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.
Jika tahanan medan diperbesar, tegangan induksi yang
dibangkitkan menjadi lebih kecil. Berarti makin besar
tahanan kumparan medan, makin buruk generator tersebut.

26. Generator DC dengan penguat
sendiri dibagi menjadi 3 yaitu :
a. Generator DC Shunt
b. Generator DC Seri
c. Generator DC Kompon (campuran)

28. Penguatan Seri
Ia = IL
Eg = Ia(Ra+Rse)+2Vsik +VL
Pin =Eg x Ia
Pout = VL x IL

29. Dikontrol dengan tahanan variabel yang
dihubungkan seri dengan medan.jika tahanan
dinaikkan arus medan turun menyebabkan
tegangan output juga turun, Drop tegangan
terminal yang disebabkan kenaikan beban, lebih
besar dibanding generator penguat terpisah
karena arus medan juga turun bersamaan
turunnya tegangan. Jika dicoba menaikkan
beban generator melebihi batasnya, tegangan
terminal akan turun secara cepat, digunakan
untuk pengisi batere dan penerangan.
Penguatan Shunt

30.  Persamaan arus :
I = Ia + Ish
Rsh = V / Ish
 Persamaan tegangan :
V = Ea + Ia.Ra + 2e
V = Ish . Rsh
dimana :
Rsh : Tahanan penguat shunt
Ish : Arus penguat shunt
 Ia = If +IL
 Vf = VL = Eg – 2V – Ia . Ra
Penguatan Shunt

31. Penguatan Kompon
Generator kompon merupakan gabungan
dari generator shunt dan generator seri, yang
dilengkapi dengan kumparan shunt dan seri
dengan sifat yangdimiliki merupakan gabungan
dari keduanya.
Generator kompon bisadihubungkan
sebagai kompon pendek atau dalam kompon
panjang. Perbedaandari kedua hubungan ini
hampir tidak ada, karena tahanan kumparan seri
kecil, sehingga tegangan drop pada kumparan ini
ditinjau daritegangan terminal kecil sekali dan
terpengaruh.

32. Penguatan Kompon
Sifatnya diantara penguat seri dan Shunt
Nilai kompon tergantung pada jumlah
lilitan seri yang dililitkan pada inti kutub.
Penguatan kompon dibagi menjadi 2
yaitu penguatan kompon panjang dan
penguatan kompon pendek.

33. Karakteristik Generator Kompon
Gambar disamping menunjukkan
karakteristik generator kompon.
Tegangan output generator terlihat
konstan dengan pertambahan arus
beban, baik pada arus eksitasi penuh
maupun eksitasi 50%. Hal ini
disebabkan oleh adanya penguatan
lilitan seri, yang cenderung naik
tegangannya jika arus beban bertambah
besar. Jadi ini merupakan kompensasi
dari generator shunt, yang cenderung
tegangannya akan turun jika arus
bebannya naik.

34.  Persamaan Arus :
I = Is = Ia + Ish
Rsh =Vsh/Ish
 Persamaan tegangan :
V = Ea + Ia.Ra + Is.Rs + 2e
Vsh = V – Is.Rs
Dimana :
Vsh : Tegangan pada lilitan
penguat shunt
Kompon Pendek

35. Vf = If . Rf atau Vf = Eg – 2Vsik – Ia (Ra + Rse)
atau Vt = VL
Ia = Ir + IL
Eg = VL + 2Vsik +Ia (Ra +Rse)
Eg
Kompon Panjang

36. Reaksi Jangkar pada Generator DC
● Sikat berada di tengah tegak lurus fluks. Jangkar dalam keadaan
diam Maka : E=0 dan Ia=0
● Kemudian jangkar diputar searah jarum jam  maka : E≠0 ,
Ia≠0 , =f(Ia). Arah fluks tegak lurus fluks medan, disebut fluks
lintang.
● Sikat tidak berada tegak lurus fluks magnet, maka pada sikat
timbul percikan bunga api karena perpindahan komutasi
tegangan ≠ 0.
● Cara mengatasi bergesernya garis netral adalah dipasang kutub
bantu yang arah medannya melawan reaksi jangkar.
● atau dipasang belitan kompensasi yang akan menimbulkan
medan magnet, dan arahnya dibuat sedemikian rupa sehingga
melawan reaksi jangkar.

37. Efisiensi GeneratorDC
Untuk perolehan 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 gelom- bang yang
berubah-ubah tersebut karenanya harus disearahkan.
Untuk mendapatkan arus searah dari arus bolak balik dengan
menggunakan :
 Saklar
 Komutator
 Dioda

38. Sistem Saklar
Saklar berfungsi untuk menghubungsingkatkan
ujung-ujung kumparan. Prinsip kerjanya adalah
sebagai berikut :
Bila kumparan jangkar berputar, maka pada kedua
ujung kumparan akan timbul tegangan yang
sinusoida. Bila setengah periode tegangan positif
saklar di hubungkan, maka tegangan menjadi nol.
Dan bila saklar dibuka lagi akan timbul lagi
tegangan. Begitu seterusnya setiap setengah periode
tegangan saklar dihubungkan, maka akan di hasilkan
tegangan searah gelombang penuh.

39. Sistem Komutator
Komutator berfungsi sebagai saklar, yaitu untuk
menghubungsingkatkan kumparan jangkar. Komutator berupa
cincin belah yang dipasang pada ujung kumparan jangkar.Bila
kumparan jangkar berputar, maka cincin belah ikut berputar.
Karena kumparan berada dalam medan magnet, akan timbul
tegangan bolak balik sinusoidal.
Bila kumparan telah berputar setengah putaran, sikat akan
menutup celah cincin sehingga tegangan menjadi nol. Karena
cincin berputar terus, maka celah akan terbuka lagi dan timbul
tegangan lagi. Bila perioda tegangan sama dengan perioda
perputaran cincin, tegangan yang timbul adalah tegangan arus
searah gelombang penuh.

40. Sistem Dioda
 Dioda adalah komponen pasif yang mempunyai sifat-sifat
sebagai berikut:
 Bila diberi prasikap maju (forward bias) bisa dialiri arus.
 Bila diberi prasikap balik (reverse bias) dioda tidak akan
dialiri arus.
 Berdasarkan bentuk gelombang yang dihasilkan, dioda dibagi
dalam:
 Half Wave Rectifier (penyearah setengah gelombang)
 Full Wave Rectifier (penyearah satu gelombang penuh)

41. PERTANYAAN

42. 1.Kerapatan magnet sebuah generator diketahui
= 0.85 T dipotong oleh 500 kawat penghantar,
dan bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Jika
panjang penghantar keseluruhan adalah 100
mm, berapakah besarnya tegangan induksi yang
dihasilkan?
Pertanyaan No. 1

43. Dik : B : 0.85 T
ℓ : 100 mm = 0.1 m
v : 5 m/s
z : 500
Dit : V = ...?
Jawab =
V = B.ℓ.v.z
V = B.ℓ.v.z = 0.85 T. 0.1 m. 5 m/s. 500
= 212.5 Volt
Jawaban No. 1
Ket :
V = Tegangan Induksi
B = Kerapatan Magnet
ℓ = Panjang Penghantar
v = Kecepatan Gerak
Z = Jumlah Kawat Penghantar

44. Sebuah generator penguat terpisah mempunyai
data parameter sebagai berikut
Tegangan shunt = 100 Volt dan tahan shunt = 200
ohm Tegangan beban 230 volt, arus beban 450
Ampere, tahanan belitan jangkar 0,03 ohm dan
drop tegangan masing-masing sikat 1 Volt

45. 2.Tentukan berapa arus
medan yang dibangkitkan
oleh generator diatas !
Pertanyaan No. 2

46. Dik : Vf : 100 volt
Rf : 200 ohm
Dit : If : ...?
If = Vf/Rf
If = Vf/Rf = 100 /200 = 0,5 Ampere
Jawaban No. 2
Ket :
Vf = Tegangan Shunt
Rf = Tahanan Shunt
If = Arus Medan Generator

47. 3.Tentukan besarnya daya
yang hilang pada generator
diatas !
Pertanyaan No. 3

48. Dik : Ia : 450 Ampere
Ra : 0,03 ohm
Vsikat : 1 Volt
Vt : 230 Volt
Dit : Eg = ....?
Jawab :
Eg = Ia Ra + 2Vsikat + Vt
Eg = Ia Ra + 2Vsikat + Vt
= (450 x 0,03) + 2 x 1 + 230
= 13,5 + 2 + 230
= 245,5 Volt
Jawaban No. 3
Ket :
Ia = Arus Beban
Ra = Tahanan Belitan Jangkar
Vsikat = Tegangan Masing2 Sikat
Vt = Tegangan Beban
Eg = Daya Generator Yang
Hilang

49. 4.Tentukan Besarnya Daya
Yang Dihasilkan Generator !
Pertanyaan No. 4

50. Dik : Ia : 450 Ampere
Vt : 230 Volt
Dit : Pout = ....?
Jawab :
Pout = Ia x Vt
= 450 x 230
= 103500 Watt
Jawaban No. 4
Ket :
Ia = Arus Beban
Vt = Tegangan Beban
Pout = Daya Generator Yang
Dihasilkan

51. 5.Tentukan Daya Input Yang
Masuk Pada Generator !
Pertanyaan No. 5

52. Dik : Ia : 450 Ampere
Eg : 245,5 Volt
Dit : Pin = ....?
Jawab :
Pin = Ia x Eg
= 450 x 245,5
= 110475 Watt
Jawaban No. 5
Ket :
Ia = Arus Beban
Eg = Daya Generator Yang Hilan
Pin = Daya Input

53. Kesimpulan
Generator adalah suatu alat yang dapat
merubah energi kinetik menjadi energi listrik
baik ac maupun dc tergantung dari lilitan yang
digunakan. Bekerja dengan hukum faraday.