PENGERTIAN GENERATOR LISTRIK 

AC DAN DC

Kali ini Belajar setrum akan mengupas tentang generator,  atau biasanya orang-orang menyebutnya dinamo. Generator mungkin sering kita jumpai biasanya di acara pernikahan, konser dan sebagainya.

<--more-->

Generator listrik merupakan mesin yang dapat mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Generator ini dapat bekerja berdasarkan gejala induksi elektromagnetik yang pernah ditemukan oleh Faraday.

 Generator dibedakan atas dua berdasarkan arus listrik yang dihasilkan yaitu:

1. Generator arusAC ( bolak-balik)

2. Generator arus DC ( searah)

Generator AC (arus bolak-balik) adalah generator yang menghasilkan arus bolak-balik, sedangkan generator arus searah adalah generator yang menghasilkan arus listrik searah. Perbedaan keduanya terdapat pada jumlah cincin luncur dan bentuknya. Generator arus bolak-balik terdapat dua buah cincin luncur di mana setiap cincin berhubungan dengan setiap ujung kumparan. Pada generator arus searah hanya terdapat sebuah cincin yang terbelah ditengahnya yang disebut cincin belah atau komutator.

Generator arus bolak-balik

Gambar diatas memperlihatkan sebuah generator arus bolak-balik. Ujung kumparan dihubungkan dengan cincin G. Kumparan dan cincin G berputar keliling sumbu putaran. Cincin G selalu bersinggungan dengan sikat dari bahan penghantar. Kumparan berada di dalam medan magnetik dari sebuah magnet permanen yang kuat, sehingga setiap saat selama kumparan itu berputar jumlah garis medan magnetik atau fluks magnetik yang dikurung oleh kumparan selalu berubah.

Pada saat bidang kumparan sejajar dengan garis-garis medan magnetik, fluks magnetik yang dikurung oleh kumparan semakin bertambah sampai mencapai harga maksimum sebesar fluks maks = AB, ketika garis-garis medan magnetik tegak lurus bidang kumparan. Sesuai dengan hasil percobaan Faraday, pada kumparan timbul ggl dan arus listrik induksi, mengalir ke lampu melalui sikat yang selalu bersinggungan dengan cincin. Sesudah itu, fluks magnetik yang dikurung oleh kumparan semakin berkurang dari harga maksimum sampai menjadi nol, yaitu ketika bidang kumparan kembali sejajar dengan garis-garis medan magnetik

.

Pada kumparan timbul ggl dan arus listrik induksi yang besar setiap saat berubah-ubah; dari nol, mencapai harga maksimum, sampai kembali menjadi nol. Keadaan itu terjadi kalau kumparan berputar menempuh sudut 180 derajat. Keadaan seperti itu terulang lagi pada ggl dan arus listrik induksi berubah dari nol, mencapai harga maksimum sampai kembali menjadi nol tetapi arahnya berlawanan ketika kumparan berputar menempuh sudut 180 derajat berikutnya.

GGL induksi yang dihasilkan berbentuk gelombang sinusoida yang besarnya dapat dinyatakan sebagai. berikut :

ɛ = ggl induksi (volt)

N = Jumlah lilitan

A= luas bidang permukaan (m2)

B= Medan Magnet (T)

ω = kecepatan sudut kumparan (rad/s)

t= waktu (s)

Berdasarkan persamaan diatas diperoleh bahwa untuk memperbesar ggl induksi maksimum dapat dilakukan dengan cara:

1) Menggunakan kumparan terdiri dari banyak lilitan

2) Menggunakan magnet yang lebih kuat

3) Menggunakan inti besi pada kumparan

4) Memutar kumparan lebih cepat

Generator DC ( Arus Searah )

 

 generator arus searah dapat dibuat dengan mengganti kedua cincin luncur pada alternator dengan sebuah cincin belah. Ujung-ujung kumparan dihubungkan dengan cincin belah dan hubungan kumparan kepada sikat berganti setiap setengah putaran sehingga putaran kumparan yang konstan menghasilkan ggl induksi yang polaritasnya tidak berubah, persis seperti pada motor listrik.

HasanBisri 181020100087 (PLTA)

PLTA

(PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA AIR)

Pengertian

            Pada dasarnya PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air) bekerja dengan cara mengubah energi potensial (dari DAM atau air terjun) menjadi energi mekanik (dengan bantuan turbin air), kemudian dari energi mekanik tersebut dikonversi menjadi energi listrik (dengan bantuan generator). Di wilayah yang bergunung-gunung dengan banyak sumber air, PLTA sangat ideal. Pembangkit listrik ini biasanya disatukan dengan waduk yang digunakan untuk  pertanian dan penanggulangan banjir.

Cara Kerja

            Pada intinya cara kerja Pembangkit Listrik Tenaga Air adalah bagaimana caranya mengubah energi air menjadi aliran listrik yang bisa dikonsumsi oleh rumah-rumah yang membutuhkan listrik. Pemanfaatan air sangat penting digunakan untuk menggerakan turbin.

Dan air yang ada di bendungan akan turun ke dalam lubang yang telah di desain untuk memutar turbin/kipas besar, semakin dalam lubang maka akan semakin besar debit air yang akan turun dan mendapatkan perputaran turbin yang besar. Dari perputaran turbin tersebut akan menghasilkan energi mekanik yang akan di konversi melalui generator menjadi energi listrik.

Komponen PLTA

1.      Reservoir

adalah tempat untuk penampungan air atau biasa juga disebut dengan waduk. Desain dari bendungan harus mempunyai ketinggian yang cukup dikarenakan agar lebih efektif dalam menghasilkan energi potensial dan kinetik.

2.      Dam

adalah pondasi dari beton yang digunakan sebagai media penahan air bendungan

3.      Intake

adalah celah masuk air dari bendungan yang akan di alirkan ke penstock (pipa pesat).

4.      Control Gate

adalah Gerbang pintu air menuju penstock yang dikontrol dari ruang kontrol

5.      Pen Stock

adalah terowongan air yang terbuat dari pipa yang dipesatkan sehingga menghasilkan aliran air bertekanan untuk mengarahkan aliran air ke turbin air.

6.      Power House

Power House (PH) sering disebut juga dengan rumah pembangkit  adalah tempat atau ruang untuk instalasi turbin, dimana air yang mengalir melalui water way akan mengarah ke power house dan memutar turbin yang kemudian menghasilkan energi listrik.

7.      Turbin

adalah komponen mekanik yang digunakan sebagai media pengubah energi primer menjadi energi mekanik berupa putaran

8.      Generator

adalah komponen elektris yang digunakan untuk mengkonversi putaran yang dihasilkan dari putaran turbin yaitu dari energi mekanik ke energi listrik untuk disalurkan ke komponen output pembangkit berupa trafo step up.

9.      Transformer

dalah komponen listrik yang digunakan sebagai penaik tegangan (step up) yang juga menerima inputan dari output generator berupa daya, dan kemudian di transmisikan melalui saluran-saluran transmisi jarak jauh.

10.  Power Lines

berfungsi untuk mengalirkan listrik dari PLTA ke rumah – rumah atau industri. Sebelum listrik dikonsumsi terlebih dahulu tegangannya di turunkan dengan transformator Step Down.  

11.  Out Flow

adalah saluran output air dari penstock yang telah selesai digunakan untuk memutar turbin air.

Kelebihan

·         Dibandingkan dengan pembangkit listrik jenis yang lain, PLTH ini cukup murah karena menggunakan energi alam.

·         Memiliki konstruksi yang sederhana dan dapat dioperasikan di daerah terpencil dengan tenaga terampil penduduk daerah setempat dengan sedikit latihan.

·         Tidak menimbulkan pencemaran.

·         Dapat dipadukan dengan program lainnya seperti irigasi dan perikanan.

·         Dapat mendorong masyarakat agar dapat menjaga kelestarian hutan sehingga ketersediaan air terjamin.

Kekurangan

·         Konsumen pengguna listrik dalam jumlah besar dan terlalu jauh dari pusat Pembangkit membutuhkan sarana jaringan tower transmisi tegangan tinggi yang panjang juga memerlukan sarana traffo peningkat tengangan yang banyak.

·         Dari sisi keamanan maupun keselamatan terhadap sanara dan  perlengkapan tranmisi harus mendapat perhatian khusus.

·         Bila kita mengalami musim kemarau panjang PLTA yang mengunakan tenaga air dari danau alam dan danau buatan maka cadanagan air akan sangat berkurang dan berdampak pada penurunan kuantitas produksi daya listrik yang disalurkan ke konsuman. Maka hal ini yang dirugikan adalah konsuman baik rumah tangga maupun pihak industri.

·         Sumber Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang menggunakan air terjun tidak selalu berada dilokasi yang dikehendaki, selain debit airnya kecil juga berada jauh dari kota sehingga membutuhkan biaya yang sangat besar

HasanBisri 181020100087 (Energi)

DASAR KONVERSI ENERGI

Energi

Energi adalah bagian utama untuk semua kegiatan makhluk hidup, termasuk manusia dalam memenuhi kebutuhan hidupnya selalu memerlukan energi. Energi dapat didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja oleh karena itu sifat dan bentuk energi dapat berbeda sesuai dengan fungsinya, antara lain : energi kinetic, potensial, termal, kimia, nuklir, listrik dan energi elektromagnetik.

a      Energi dipengaruhi

1.    Energy yang disediakan alam secara kontinyu

2.    Setelah dimnfaatkan untuk sumber energy, dengan proses alam dapat dimanfaatkan untuk proses berikutnya

3.    Contoh : - Energi matahari

         - Energi Panas Bumi

         - Energi Panas Laut

b   Tidak dapat Dipengaruhi

1.      Energi yang disediakan alam dengan jumlahnya terbatas

2.      Setelah dimanfaatkan untuk sumber energy tidak dapat digunakan lagi ntuk proses berikutnya

3.      Contoh      : -    Gas alam

-          Batubara

-          Kayu Dan Tenaga Nuklir

Klasifikasi Energi

•  .      Energi Mekanik

Adalah energi yang dimiliki suatu benda karena sifat geraknya. Energy mekanik terdiri dari energy potensial dan energi kinetik.

1. Energy potensia adalah energy yang dimiliki suatu benda karena posisinya (kedudukan) terhadapt suatu acuan.
2. Energy potensial bumi tergantung pada massa benda, gravitasi bumi dan ketinggian benda.    Ep = m.g.h
3. Energy kinetic adalah energy yang dimiliki oleh benda karena geraknya (semakin besar kecepatan benda bergerak makin besar energy kinetiknya dan semakin besar massa benda yang bergerak maka besar pula energy kinetic yang dimilikinya.). Ek = ½ m.v2

•  .     Energi Listrik

Merupakan energy yang berkaitan dengan arus dan berakumulasi dengan electron. Energy listrik merupakan kemampuan untuk melakukan atau mengahasilkan usaha listrik.

W = Q.V

W = Energi Listrik (Joule)

Q = Muatan Listrik (Coulumb)

V = Beda Potensial (Volt)

Karena I = Q/t, maka diperoleh perumusan

W = (I.t).V

W = V.I.t

Apabila persamaan tersebut dihubungkan dengan hokum ohm (V =  I.R) atau (W = I2.R.t)

Satuan energy listrik yang sering digunakan adalah kalori

•  .      Energi Elegtromagnetik

Adalah bentuk energy yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik. Energi Elektromagnetik dari gelombang-gelombang berbanding lurus dengan frekuensi radiasi (V) dan dinyatakan dengan hubungan :

E = h.V

E = Energi (Joule)

h = konstanta (6,626 x 10-32J.s)

V = Tegangan (Volt)

•  .      Energi Kimia

    Merupakan Energi yang keluar sebagai hasil interaksi electron dimana atom-atom dan molekul-molekul berkombinasi sehingga menghasilkan senyawa stabil.

•  .      Energi Nuklir

     Adalah energy yang hanya ada sebagai energy tersimpan yang dapat dilepas akibat interaksi partikel dalam inti atom

•  .      Energi Thermal / Panas

     Merupakan bentuk energy dasar dimana semua energy dapat dikonservasikan secara penuh menjadi energy panas

Sifat-sifat Energi

·         Tranformasi energy artinya energy dapat diubah menjadi bentuk lain

·         Transfer energy yaitu energy panas (heat) dapat ditransfer dari tempat satu ketempat lainnya

·         Energy dapat berpindah kebenda lain melalui suatu gaya yang menyebabkan pergeseran

Hasan Bisri 181020100087 (PLTA)

PLTB

(PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA BAYU / ANGIN)

Pengertian

Pembangkit lostrik tenaga angin/bayu ini dalam bahasa inggris pembangkit jenis ini dikenal dengan sebutan WIND POWER. Pembangkit listrik tenaga angin adalah suatu pembangkit listrik yang menggunakan angin sebagai sumber energi untuk menghasilkan energi listrik. Pembangkit ini dapat mengkonversikan energi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Sistem pembangkitan listrik menggunakan angin sebagai sumber energi merupakan sistem alternatif yang sangat berkembang pesat, mengingat angin merupakan salah satu energi yang tidak terbatas di alam.

Cara Kerja

            Cara kerja dari pembangkitan listrik tenaga angin ini yaitu awalnya energi angin memutar turbin angin. Turbin angin bekerja berkebalikan dengan kipas. Kemudian angin akan memutar sudut turbin, lalu diteruskan untuk memutar rotor pada generator di bagian belakang turbin angin. Generator inilah yang akan menghasilkan energi listrik.

Komponen

1      Bilah Kipas 

Kebanyakan kincir angin mempunyai 3 atau 6 bilah kipas ( blades ). Bilah kipas berfungsi untuk menangkap angin dan merubahnya menjadi putaran yang akan diteruskan ke generator.

2      Rotor

Rotor terdiri dari bilah kipas dan penghubung poros.

3      Sudut Bilah Kipas 

Sudut bilah kipas (pitch) adalah sudut pengaturan pada bilah-bilah kipas yang diperlukan untuk mengatur kecepatan putar rotor. 

4      Rem cakram

Rem cakram merupakan rem yang cakramnya dijepit secara mekanis, listrik atau hidrolik untuk mengurangi kecepatan atau menghentikan rotor. Rem digunakan untuk menjaga putaran agar putaran tidak terlalu besar pada saat terdapat angin yang besar. Putaran yang terlalu besar dapat menyebabkan kerusakan pada generator seperti rotor breakdown, penghantar putus karena arus yang besar yang menimbulkan panas berlebih.

.      Poros Putaran Rendah 

Poros putaran rendah adalah poros yang menghubungkan rotor dengan gearbox. 

6      Gear Box

Gear box merupakan komponen untuk pengaturan kecepatan putar turbin. Biasanya gear box turbin angin menaikkan putaran dari 30-60 rpm menjadi 1000-1800 rpm untuk memutar generator listrik. Gear box PLTB biasanya menggunakan gear box jenis planetary. Gear box planetary adalah gear box yang mempunyai roda gigi besar dikelilingi roda-roda gigi kecil.

7      Pengontrol putaran

Pengontrol putaran adalah alat untuk mengontrol putaran poros turbin yang dihubungkan dengan rem cakram secara mekanis, listrik atau hidrolik. Pengontrol ini akan meneruskan putaran yang disebabkan kecepatan angin sekitar 12-25 km/jam, dan menghentikan total poros bila kecepatan angin mencapai 90 km/jam. Kecepatan angin di atas 90 km/jam dapat merusak turbin.

8      Anemometer

Anemometer berfungsi untuk mengukur kecepatan angin. Sinyal elektronik yang merepresentasikan kecepatan angin dari anemometer diteruskan ke electronic controller yang kemudian mengatur rem dan mengatur sudut bilah-bilah kipas. Kincir angin akan mulai berputar pada kecepatan angin 5 m/s dan akan dihentikan secara otomatis pada kecepatan angin 25 m/s. Ini dilakukan untuk melindungi turbin dan lingkungan sekitar. 

9      Tebeng Angin

Tebeng Angin (wind vane) berfungsi untuk mengikuti arah angin. Bila turbin angin ringan dan kecil, tebeng angin cukup untuk mengarahkan turbin angin sesuai arah angin. Bila turbin angin berat dan besar perlu penggerak arah (yaw drive) yang memutar turbin angin sesuai arah angin.

1  Rumah Mesin

Rumah mesin (nacelle) merupakan badan pembungkus untuk melindungi komponen-komponen PLTB seperti gearbox dan generator listrik. Di depan nacelle terdapat kincir angin.

1  Poros Putaran Tinggi 

           Poros Putaran Tinggi ( High Speed Shaft ) adalah poros yang memutar generator dengan kecepatan sekitar 1500 rpm untuk kemudian membangkitkan listrik. Komponen ini diperlengkapi dengan rem cakram mekanis (mechanical disk brake) yang digunakan untuk mengatasi kegagalan pengereman aerodinamis atau pada saat turbin sedang diperbaiki.

1  Penggerak Arah 

              Penggerak arah ( yaw drive ) memutar turbin ke arah angin untuk desain turbin yang menghadap angin. Untuk desain turbin yang mendapat hembusan angin dari belakang tak memerlukan alat ini.

1  Motor Penggerak Arah 

Motor penggerak arah (Yaw Motor) merupakan motor listrik yang berfungsi untuk menggerakkan penggerak arah.

1  Menara

Menara berfungsi menyangga turbin angin. Pada kincir angin modern, tinggi tower biasanyamencapai 40 – 60 meter. Menara dapat dibedakan menjadi bentuk tubular dan bentuk lattice. Keuntungan dari bentuk tubular yaitu aman, sedangkan lattice mempunyai biaya yang murah.

·         Struktur Mono (Monostructure atau Tubular)

·         Struktur Guyed

·         Struktur Lattice

 .  Generator

Generator adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisiknya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Secara umum generator dibagi 2 yaitu : 

·         Generator Arus Searah

·         Generator Arus Bolak-balik

1  Rectifier

Arus listrik yang dihasilkan generator turbin angin berupa arus bolak-balik. Agar daya dapat disimpan dalam baterai maka arus bolak-balik ini harus disearahkan menggunakan rectifier. Pada PLTB skala kecil, biasanya rectifier ini menyatu dengan generator dalam rumah mesin (nacelle). Sedangkan untuk PLTB skala besar (>1 kW) biasanya menggunakan rectifier yang terpisah.

1  Baterai

Baterai merupakan komponen yang dibutuhkan untuk memaksimalkan fungsi kerja PLTB. Arus listrik dari generator arus searah masuk ke baterai untuk disimpan. Jika arus listrik yang dihasilkan generator terlalu kecil, maka semua arus listrik yang keluar dari generator akan disimpan di baterai. Jika arus listriknya terlalu besar, maka arus listrik akan disalurkan menuju jala-jala listrik setelah sebagian disimpan pada baterai. 

1  Inverter

Inverter adalah perangkat elektrik yang digunakan untuk mengubah arus listrik searah menjadi arus listrik bolak balik. Kebanyakan beban listrik didesain untuk suplai beban arus listrik bolak-balik, sehingga daya keluaran dari PLTB harus diubah dahulu menjadi listrik arus bolak-balik oleh inverter ini. Inverter dibedakan berdasarkan kapasitas continue maksimumnya dalam W, dalam pemilihan inverter harus dipertimbangkan juga efisiensinya.

Kelebihan

—  Energi  Terbarukan : Tenaga Angin merupakan sumber energi terbarukan sehingga tidak akan terjadi krisis kelangkaan seperti energi fosil.

—  Ramah Lingkungan tidak menghasilkan limbah yang akan membahayakan lingkungan dalam jangka panjang.

—  Sumber Energi Gratis dengan mengesampingkan biaya produksi, sumber energi alternatif tidak perlu dibeli.

—  Pasokan Melimpah

Kekurangan

—  Biaya instalasi awal untuk pembangkit listrik jenis ini relatif tinggi.

—  Kurang dapat Diandalkan

—  Sumber energi angin sangat tergantung pada faktor-faktor alami.

—  Belum Efisien

—  Hingga saat ini, pembangkit dari sumber energi angin belum bisa beroperasi seefisien sumber energi konvensional.

—  Teknologi yang tersedia saat ini belum cukup mampu menggantikan energi konvensional dengan energi angin