Generator: Pengertian, Cara Keja, dan Komponennya

Daftar Isi

Generator : Pengertian, Cara Keja, dan Komponennya - Dalam artikel ini Kelas Teknisi akan membahas pengertian generator, crinsip kerja, komponen-komponennya, serta berbagai jenis generator yang ada. Yuk, disimak pembahasan berikut ini.

Pengertian Generator

Generator adalah mesin yang berperan mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Prinsip kerja generator didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik, yang menyatakan bahwa medan magnet yang bergerak memotong konduktor akan menghasilkan gaya elektromotor (Gelektromotive Force - EMF) pada konduktor tersebut. EMF inilah yang kemudian memicu aliran listrik. Pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday pada abad ke-19.

Cara Kerja Generator

Cara kerja generator dapat dijelaskan sebagai berikut. Sebelum masuk ke penjelasan teknisnya, perlu dicatat bahwa generator tidak hanya digunakan di rumah-rumah saja. Berbagai bisnis besar juga menggunakan teknologi ini untuk memenuhi kebutuhan pelanggan mereka.

Bisnis-bisnis seperti hotel, vila, pabrik, bandara, rumah sakit, dan lainnya mengandalkan generator bukan hanya untuk kebutuhan pelanggan, tetapi juga untuk memastikan kelancaran operasional dan keuntungan bisnis mereka. Gangguan dalam produksi, pengemasan, dan proses lainnya dapat mengakibatkan penurunan pendapatan, kerugian material, bahkan kehilangan kepercayaan dari pelanggan. Oleh karena itu, pentingnya penggunaan generator dalam aktivitas sehari-hari sudah tidak perlu diragukan lagi.

Secara umum, generator adalah mesin yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik melalui prinsip elektromagnetik dengan memanfaatkan medan magnet. Proses ini dapat dijelaskan dengan langkah-langkah berikut:

• Mesin dihidupkan untuk menggerakkan rotor.
• Rotor, yang terdiri dari lilitan kawat tembaga yang dapat berputar, menghasilkan medan magnet.
• Medan magnet dari rotor menginduksi stator, yang menghasilkan arus listrik.
• Ketika beban listrik meningkat, tegangan searah dari regulator diberikan ke kumparan kutub untuk meningkatkan medan magnet di sekitar kutub. Hal ini memastikan bahwa daya listrik yang dihasilkan sesuai dengan kebutuhan.

Komponen-komponen Generator

Komponen Utama Generator:

• Rotor: Bagian bergerak generator yang terdiri dari kumparan penghantar listrik (armature) dan inti besi lunak. Rotor diputar oleh sumber energi mekanis, seperti mesin pembakaran internal ( bensin atau solar), turbin air, turbin angin, atau mesin uap.
• Stator: Bagian tetap generator yang terdiri dari rangka dan inti besi lunak berlaminasi (dilapisi). Inti besi ini memiliki kutub-kutub magnet yang bisa berupa magnet permanen atau elektromagnet.
• Sikat dan cincin penghantar (slip ring): Komponen penghantar arus listrik yang terdapat pada generator AC (arus bolak-balik). Sikat akan menggerakkan arus listrik yang dihasilkan rotor menuju rangkaian eksternal.

Jenis Generator

• Generator AC (Arus Bolak-balik): Generator jenis ini menghasilkan listrik yang besarnya dan arahnya bolak-balik secara periodik. Kebanyakan generator yang digunakan untuk pembangkit listrik skala besar adalah generator AC.
• Generator DC (Arus Searah): Generator DC menghasilkan listrik searah yang besarnya dan arahnya tetap. Jenis generator ini umumnya digunakan untuk keperluan tertentu seperti pengisian baterai.

Kegunaan Generator

Generator memiliki berbagai kegunaan yang penting dalam berbagai sektor kehidupan. Berikut adalah beberapa di antaranya:

1. Penyediaan Listrik Darurat

Salah satu kegunaan utama generator adalah menyediakan sumber listrik darurat saat terjadi pemadaman listrik mendadak. Ini sangat krusial untuk rumah tangga, rumah sakit, dan bisnis yang membutuhkan keandalan listrik terjamin untuk operasional sehari-hari.

2. Penggunaan di Tempat-tempat Terpencil

Di daerah terpencil atau yang belum terjangkau jaringan listrik utama, generator menjadi solusi utama untuk menyediakan listrik. Hal ini mendukung kehidupan sehari-hari dan perkembangan ekonomi di wilayah tersebut.

3. Industri dan Konstruksi

Dalam industri dan konstruksi, generator digunakan untuk menyediakan daya listrik sementara selama pembangunan, pemeliharaan, atau perbaikan instalasi listrik utama. Generator besar dapat menyediakan daya untuk mesin-mesin berat dan alat-alat pengerjaan lainnya.

Penjelasan Lengkap Tentang Generator pada Pembangkit Listrik

1. Bagian-Bagian Stator

a. Stator Core (Inti Besi)

Stator core berfungsi sebagai tempat pemasangan stator coil atau kumparan stator. Di sinilah terjadi aliran induksi medan magnet.

Stator core terdiri dari susunan pelat-pelat besi silikon magnetik tipis (0,35–0,5 mm) yang disusun membentuk cakram. Di sisi bagian dalamnya dibentuk seperti gigi-gigi yang membentuk slot sebagai lokasi pemasangan coil.

Susunan pelat tipis ini disebut laminasi, yang berfungsi mengurangi Eddy Current sehingga kerugian energi dapat diminimalkan dan tidak berubah menjadi panas berlebih.

b. Stator Winding (Belitan Stator)

Stator winding adalah kumparan yang dipasang pada slot stator. Fungsi utamanya:

• Menghasilkan tegangan listrik ketika dipotong fluks magnet dari rotor.
• Dapat menjadi motor penggerak dalam sistem SFC (Static Frequency Converter).
• Membangkitkan medan magnet ketika diinjeksi arus eksitasi (mode tertentu).

2. Bagian-Bagian Rotor Generator

Rotor adalah bagian yang berputar dan terdiri dari beberapa komponen penting:

a. Rotor Shaft (Poros Rotor)

Poros rotor terhubung langsung dengan turbin uap atau turbin gas sebagai penggerak utama.

b. Rotor Winding

Rotor winding adalah kumparan yang dipasang pada rotor tanpa lapisan silikon. Fungsinya untuk meneruskan arus dari exiter sehingga rotor dapat membangkitkan medan magnet.

Proses pemasangan rotor pada generator biasanya dilakukan dengan metode sliding searah poros untuk menjaga kesejajaran dan keamanan komponen.

3. Stator Frame

Stator frame dipasang untuk mengikat dan memperkuat frame stator core. Materialnya terbuat dari plat besi silikon nonmagnetik untuk mengurangi stray losses.

Pada stator frame juga terdapat support stator coil end, yaitu penahan ujung kumparan stator yang terbuat dari material non-metal untuk mengurangi rugi-rugi Eddy Current.

4. Fan (Kipas Rotor) & Bearing

Pada rotor terdapat fan atau kipas yang berfungsi sebagai sistem pendingin. Ketika rotor berputar, kipas membantu menjaga temperatur operasi generator tetap stabil.

Rotor generator biasanya ditopang oleh dua bearing:

1. Drive End – dekat turbin
2. Non Drive End (NDE) – dekat exiter

5. Exiter (Sistem Eksitasi)

Exiter berfungsi membangkitkan medan magnet pada rotor. Sistem eksitasi sangat penting karena generator tidak akan menghasilkan listrik jika rotor tidak memiliki medan magnet.

Prinsip Kerja Sistem Eksitasi

1. Generator diputar oleh turbin. Pada exiter terdapat permanent magnet yang menghasilkan tegangan AC.
2. Tegangan AC dari exiter masuk ke AVR (Automatic Voltage Regulator).
3. AVR menyearahkan AC menjadi DC dan mengatur besar arusnya.
4. Arus DC dialirkan ke AC Exiter Stator Coil untuk membangkitkan tegangan AC 3-phase di armature coil.
5. Tegangan AC ini disearahkan oleh rotating rectifier (dioda silikon) menjadi DC.
6. Arus DC tersebut masuk ke rotor winding generator dan membangkitkan medan magnet pada rotor.
7. Karena rotor berputar, fluks magnet berubah terhadap stator, sehingga pada stator timbul GGL induksi sesuai hukum Faraday.
8. GGL induksi inilah yang menjadi sumber energi listrik pada stator.

Kesimpulan

Secara singkat:

• Exiter mengalirkan arus eksitasi ke rotor.
• Rotor menjadi magnet berputar.
• Medan magnet rotor menginduksi stator.
• Stator menghasilkan listrik sebagai output generator.

Semua proses ini bekerja simultan dan otomatis ketika pembangkit listrik beroperasi.

Terima kasih, semoga pembahasan ini bermanfaat.

Jika ingin update materi kelistrikan lainnya, jangan lupa subscribe dan tinggalkan komentar jika ada pertanyaan atau diskusi.