Mesin Listrik

Motor & Generator Listrik
Motor listrik ialah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Sedangkan generator adalah alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Jadi, sebuah mesin listrik dapat difungsikan sebagai generataor, atau sebagai motor.
Terdapat dua jenis motor:
1) motor DC,
2) motor AC
Demikian pula dengan generator. Terdapat dua jenis generator:
1) generator AC,
2) generator DC

Konstuksi Dasar Motor Listrik
Bagian utama mesin listrik terdiri dari dua bagian: yaitu 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, lilitan berfungsi sebagai pembangkit gaya gerak listrik.

Gambar konstruksi dasar mesin listrik


Prinsip Kerja Motor Dan Generator
Prinsip Arah Putaran Motor
Untuk menentukan arah putaran motor, digunakan kaedah Flamming tangan kiri. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet ini memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gaya gerak searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang bersarnya sama dengan F.

Prinsip Pembangkitan Tegangan pada Generator
Sepotong penghantar yang dialiri arus dan 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 dibawah.

Mesin-Mesin DC
Sebuah mesin DC terdiri dari bagian stator, yang terdiri dari set-magnet dengan cincin baja dan lilitan kawat yang menonjol dengan inti kutub utama, sepatu kutub yang terbuat dari lempeng-elektro serta
lilitan kawat penguat eksitasi seperti, dan inti-kutub bantu seperti ditunjukkan pada Gambar dibawah. Konstruksi ini biasanya terdapat pada mesin DC berdaya maksimum 20 kW. Mesin jenis ini akan bekerja sepanjang ada magnetisasi. Untuk mesin dengan daya hingga 1 kW, terdiri dari sebuah komutator berkutub utama, yang terbuat dari baja atau lempeng elektro dengan lilitan kawat. Sepatu-sepatu kutub dari kutubutama terdapat lilitan kompensasi.

Bagian rotor (pada mesin DC seringkali disebut jangkar) terbuat dari poros baja beralur dan lilitan
kawat pada alur-alur tersebut. Gambar diatas menunjukkan potongan sebuah mesin DC, dengan komutator di ujung motor. Sikat arang (carbon brush) adalah bagian dari stator. Sikat ini ditahan oleh pemegang sikat (brush holder).

Sebuah komutator terdiri dari segmen- segmen tembaga, dimana setiap ujungnya disambungkan dengan ujung lilitan rotor. Komutator adalah bagian mesin listrik yang perlu sering dirawat dan dibersihkan. Bagian ini bersinggungan dengan sikat arang untuk memasukkan arus dari jala-jala ke rotor. Gambar dibawah menunjukkan bagian dari sebuah komutator dan bagian lain yang saling berkaitan.

Gambar komutator dan sikat

Salah satu kelemahan dari mesin DC adalah kontak mekanis antara komutator dan sikat arang yang harus terjaga dan secara rutin dilakukan pemeliharaan. Tetapi mesin DC juga memiliki keunggulan khususnya untuk mendapatkan pengaturan kecepatan yang stabil dan halus. Motor DC ba-nyak dipakai di industri kertas, tekstil, kereta api diesel elektrik dan sebagainya.

Generator
Generator merupakan sebuah perangkat yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator digunakan di bidang yang sangat luas: di banda udara, di rumah sakit, di transportasi, komputer, di bidang konstruksi, proses industri, dan lainnya. Pada dasarnya terdapat dua macam generator, yaitu generator AC dan DC. Pada dasarnya terdapat dua macam generator, yaitu generator AC dan generator DC. Karena generator AC menghasilkan arus AC, maka sering juga disebut sebagai alternator. Generator DC menghasilkan arus DC.

Generator DC
Generator DC dibedakan menjadi beberapa tipe berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker).
Tipe generator DC:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon

Pada umumnya generator dibuat dengan menggunakan magnet permanen dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, startor eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Gambar dibawah menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri atas : rangka motor, belitan stator, sikat arang, beraing, terminal box. Bagian rotor terdiri : komutator, belitan rotor, kipas rotor, poros rotor.

Gambar konstruksi generator DC

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodik. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.

Prinsip Kerja Generator DC
Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:
1) dengan menggunakan cincin-seret;
2) dengan menggunakan komutator.
Cara 1 menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sedangkan cara menghasilkan tegangan DC. Proses pembangkitan tegangan-te-gangan induksi tersebut dapat dilihat pada Gambar berikut:

Gambar pembangkit tegangan induksi

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar diatas (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet (oleh penghantar) maksimum. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar (b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.

Gambar Tegangan rotor yang dihasilkan melalui cincin seret dan komutator


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. Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolakbalik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC sebanding banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).

Artikel lengkap versi pdf dapat di download DISINI semoga bermanfaat.