DAFTAR ISI
Kata Pengantar
Daftar isi
A . Prinsip generator arus bolak balik………..1
B. Konstruksi generator……………………………..2
a. Stator
b. Rotor
C. . Jenis-jenis Generator AC……………………….7
D. Flux Magnit yang dihasilkan oleh Kutub Maknit………………………………………..16
E.LilitanStator…….……………………….19
KATA PENGANTAR
Puji syukur dan terima kasih saya ucapkan kehadirat tuhan yang maha esa atas bimbingannya, sehingga dapat menyelesaikan penyusunan buku generator arus bolak balik (Gabb), dengan harapan dapat membantu para mahasiswa jurusan Pendidikan Teknik Elektro.
Buku ini, merupakan salah satu buku pegangan untuk mata kuliah generator arus bolak balik (Gabb), buku ini tida dapat disusun lancer dengan tanpa bantuan dari berbagai pihak.
GENERATOR ARUS BOLAK BALIK
A. Prinsip Kerja Generator Arus Bolak Balik
Generator Arus Bolak Balik ( Generator AC ), yang juga disebut alternator adalah mesin listrik yang berfungsi mengubah energi gerak menjadi energi listrik berdasarkan induksi kemagnitan.
Prinsip kerja generator AC sesuai dengan percobaan Faraday: Jika suatu kumparan digerakkan atau diputar pada flux magnit yang serba sama, maka pada kumparan akan timbul ggl induksi, atau Jika suatu kumparan berada pada flux magnit yang berubah arah dan besarnya, maka pada kumparan akan timbul ggl induksi.
|
GGl induksi yang timbul dalam kumparan mempunyai arah yang telah ditentukan berdasarkan kaidah tangan kanan dari Ian Fleming yang menyatakan: Jika jari-jari tangan kanan disusun sedemikian rupa sehingga kedudukan ibu jari, jari telunjuk dan telapak tangan saling tegak lurus (lihat gambar) maka ibu jari akan menunjukkan arah putara atau arah gerakan kumparan, jari telunjuk menunjukkan arah arah ggl induksi yang timbul pada kumparan dan telapak tangan menunjukkan flux magnit.
|
B. Konstruksi Generator
Gambar berikut melukiskan konstruksi dasar satu generator arus bolak balik berkutub dalam beserta bagian-bagiannya.
a. Stator
Stator adalah bagian yang diam (tidak bergerak) dari satu generator, bagian bagian dari stator pada generator terdiri dari:
1. Rumah Stator: merupakan tempat kedudukan inti stator sekaligus sebagai pelindung inti stator, maka rumah stator harus mempunyai konstruksi yang kuat dan harus dibuat dari bahan-bahan yang kuat. Misalnya: Baja, Besi tuang atau plat baja.
2.
|
3.
|
4. Terminal Hubung: Tempat kedudukan terminal ujung-ujung kumparan, dan pada terminal mapun ujung kumparan diberi notasi (label) menurut ketentuan tertentu, yaitu:
| KETENTUAN MENURUT | PHASA | UJUNG KUMPARAN | |
| AWAL | AKHIR | ||
| AMERIKA | I | a | a’ |
| II | b | b’ | |
| III | c | c’ | |
| I | a1 | a2 | |
| II | b1 | b2 | |
| III | c1 | c2 | |
| RUSIA | I | e1 | e4 |
| II | e2 | e5 | |
| III | e3 | e6 | |
| I | A | X | |
| II | B | Y | |
| III | C | Z | |
| VEMET | I | U | X |
| II | V | Y | |
| III | W | Z | |
b. Rotor
Rotor adalah bagian yang bergerak (berputar) dari generator, bagian-bagian rotor terdiri dari:
1. Kutub-kutub magnit sebagai penyalur flux magnit dari inti rotor
2.
|
3. Slip ring untuk terminal pemasukan arus searah ke lilitan penguat magnit
Rotor generator arus bolak balik berkutub dalam dikenal ada dua macam bentuknya, yaitu :
1. 
Non Salient Pole atau Kutub bukab silendris disebut juga kutub menonjol
2. Salient pole atau kutub silendris
|
Karakteristik masing-masing kutub dan penggunaannya adalah:
- Non Salient Pole:
Diameter : 2 – 3 meter
Panjang : 10 – 12 meter
Penggunaan pada : PLTG; PLTU dan sebagainya yang bekerja pada putaran tinggi, biasanya berporos datar.
- Salient Pole :
- Diameter : 10 – 15 meter
Panjang : 1 – 2 meter
Penggunaan pada :
PLTA; PLTD dan sebagainya yang bekerja pada putaran rendah, biasanya berporos tegak.
C. Jenis-jenis Generator AC
|
|
a. Hubungan antara Putaran (n) dengan Frekwensi (f):
Ditinjau dari hubungan antara putaran dengan frkwensi yang dihasilkan, generator AC dapat dibedakan atas:
1). Generator Serempak.
Disebut generator serempak karena frekwensi yang dihasilkan merupakan kelipatan antara jumlah kutub dengan jumlah putaran sesuai dengan persamaan:
-------------------------------------------- (1)
f = frekwensi yang dihasilkan (Hz)
P= Jumlah kutub
N= Jumlah putaran permenit (Rpm)
2). Generator tidak Serempat
Disebut generator tidak serempak karena frekwensi yang dihasilkan bukan merupakan kelipatan antara jumlah kutub dengan jumlah putaran atau :
------------------------------------------ (2)
Generator jenis ini tidak pernah dijumpai dalam praktek sehari-hari.
b. Kedudukan Kutub
Ditinjau dari kedudukan kutub magnitnya serta kumparan tempat terbentuknya ggl induksi, maka generator AC dapat dibedakan atas:
1). Generator dengan Kutub Luar
Disebut generator kutub luar karena kutub-kutub magnitnya diam (berada pada stator), sedangkan kumparan pembangkit ggl induksi berada pada rotor (berputar)
2). Generator dengan Kutub Dalam
Disebut generator kutub dalam karena kutub-kutub magnitnya berputar (berada pada rotor), sedangkan kumpatan pembangkit ggl induksi berada pada stator (diam).
c. Jumlah Putaran
Sesuai dengan persamaan …(1), untuk memperoleh frekwensi yang telah ditentukan (Indonesia f = 50 Hz), berdasarkan jumlah putaran maka generator dapat dibedakan atas:
|
|
Disebut generator putaran tinggi, karena untuk mencapai frekwensi yang telah ditentukan seperti tersebut di atas, diperlukan jumlah putaran generator yang tinggi, dalam hal ini adalah 3000 putaran permenit. Menurut persamaan …(1), jumlah kutub generator tersebut adalah dua buah.
2) Generator Putaran Sedang
Disebut generator putaran sedang karena untuk mencapai frekwensi yang telah ditentukan seperti di atas, diperlukan jumlah putaran generator yang sedang, dalam hal ini antara 1500 – 600 Rpm, yang menurut persamaan ….(1) diperlukan jumlah kutub magnitnya 4 – 10 buah.
3). Generator Putaran Rendah
Disebut generator putaran rendah karena untuk mencapai frekwensi yang telah ditentukan seperti di atas, diperlukan jumlah putaran generator yang rendah, dalam hal ini antara 500 – 75 Rpm, yang menurut persamaan ….(1) diperlukan jumlah kutub magnitnya 12 - 80 buah
Tabel berikut ini merupakan daftar untuk membandingkan antara jumlah putara tiap menit dengan frekwensi dan jumlah kutu yang berbeda.
| P | Putaran Permenit pada Frekwensi | | P | Putaran Permenit pada Frekwensi | ||||
| 25 Hz | 50 Hz |
| 25 Hz | 50 Hz | 60 Hz | |||
| 2 | 1500 | 3000 | 3600 | | 28 | 112 | 214 | 257 |
| 4 | 750 | 1500 | 1800 | | 32 | 94 | 118 | 225 |
| 6 | 500 | 1000 | 1200 | | 36 | 83,5 | 167 | 200 |
| 8 | 375 | 750 | 900 | | 40 | 75 | 150 | 180 |
| 10 | 300 | 600 | 720 | | 48 | 62,5 | 125 | 150 |
| 12 | 250 | 500 | 600 | | 56 | 53,5 | 107 | 125 |
| 16 | 187,5 | 375 | 450 | | 64 | 47 | 94 | 112,5 |
| 20 | 150 | 300 | 360 | | 72 | 41,5 | 83 | 100 |
| 24 | 125 | 250 | 300 | | 80 | 37,5 | 75 | 90 |
d. Phasa Tegangan
Ditinjau dari segi tegangan yang dihasilkan, maka jenis generator dapat dibedakan atas:
1). Generator satu phasa
|
Persamaan tegangannya adalah:
-------------------------------------- (3)
2). Generator dua Phasa
Disebut generator dua phasa karena tegangan yang dihasilkan merupakan tegangan dua phasa. Tegangan yang terbentuk antara phasa pertama dengan phasa kedua berjarak 90 0 listrik. Untuk menghasilkan tegangan dua phasa tersebut, pada dasarnya kumparan stator terdiri atas dua buah kumparan yang konstruksi dasarnya dapat dilukiskan berikut ini.
Persamaan masing-masing tegangan adalah sebagai berikut:
Tegangan phasa I = 
Tegangan phasa II = 
--------- (4)
3). Generator 3 phasa
|
|
Persamaan tegangan masing-masing phasa adalah sebagai berikut:
Tegangan phasa I = 
Tegangan phasa II = 
---------(5)
Tegangan phasa III = 
--------(6)
D. Flux Magnit yang dihasilkan oleh Kutub Magnit
Sikap saat satu lilitan terhadap garis lengkung medan
 | ||||||
|
| |||||
BESARNYA GAYA GERAK LISTRIK INDUKSI
Gambar induksi dilukiskan secara grafik sebagai fungsi jarak titik medan sampai pada garis sumbu kutub. Dinamakan Garis Lengkung Medan dalam hal ini berbentuk Garis Lengkung Cosinus.
Dengan besarnya B = Bm . Cos a, maka a dikatakan merupakan fugsi jarak di maksud, jika mesin memiliki 2p kutub (p = pasang kutub), maka garis lengkung medan pada seluruh keliling jangkar berubah dengan jumlah 2pp radial (radial listrik = yaitu sudut tempuh antara dua titik keliling jangkar)
Perhatikan segi empat abcd berada pada a0 radial listrik dari garis sumbu kutub, maka sudut pusat diantara titik a dan b sama dengan 2 a1 radial listrik, hingga dapat dihitung fluksi maknit yang dikurung oleh segi empat siku-siku abcd yaitu:
Induksi rata-rata dalam segi empat adalah:
 | |||
| |||
------------------ (7)
 |
atau
----------------- (8)
Fluksi = F
 |
Diameter stator D dan panjangnya l ----(9)
Garis lengkung medan pada keliling jangkar
Sudut pusat titik a dan b
Substitusikan nilai Brata-rata, maka ---- (10)
|
Untuk sembarang tempat segi empat abcd atau a0 dimana saja pada keliling jangkar yang mengurung fluksi F, maka besarnya adalah : F = F0 Sin a1 Cos a0 
|
|
1. Prinsip dan Sifat-sifat Lilitan
|
|
Terdapat beberapa hal penting yang ada kaitannya dengan prinsip lilitan stator antara lain:
a). Jumlah Alur
Jumlah alur apada generator AC biasanya merupakan kalipatan tiga, dalam hal ini dimaksudkan kemungkinan besar diadakannya perubahan lilitan misalnya dari lilitan satu phasa menjadi lilitan tiga phasa atau sebaliknya.
Secara umum jumlah alur dapat dituliskan dengan suatu persamaan:
--------------------------- (12)
G = Jumlah alur stator
P = Jumlah Kutub Magnit
q = jumlah alur/kutub/phasa
m = Jumlah phasa
b). Langkah Lilitan: Dalam teori melilit, langkah lilitan (Yg) adalah :
--------------------(13) 
------------- disebut langkah penuh (full pitch)
---------disebutlangkah diperpendek(fracionalpitch)
Kedua macam langkah lilitan tersebut dapat dilukiskan seperti:
 |
c) Bentuk Kumparan
Dikenal dua macam bentuk kumparan stator generator arus bolak balik, yaitu:
1). Bentuk Kumparan Penuh (Hole Coil)
|
|
2). Bentuk kumparan setengah penuh (half coil)
Disebut bentuk kumparan setengah penuh karena lilitannya hanya mempunyai satu arah saja. Berikut bentangan dari kumparan setengah penuh.
d). Bentuk Kumparan-kumparan Grup.
Pada kumparan stator generator arus bolak balik dikenal tiga macam bentuk kumparan grup, yaitu:
1). Bentuk Kumparan dengan Lilitan Bergeser atau Dapat juga disebut dengan Lilitan Gelung.
Disebut lilitan bergeser atau lilitan gelung karena langkah lilitannya tetap. Ada pun bentangan dari lilitan bergeser atau lilitan gelung dilukiskan sebagai berikut.
|
|
2). Bentuk kumparan dengan Lilitan Memusat (Centrated Winding)
Disebut memusat karena langkah lilitannya menuju ke dalam (memusat). Bentuk kumparan dengan lilitan memusat dapat dilukiskan berikut ini.
3). Bentuk kumparan dengan Lilitan Bergelombang (Wave Winding) Disebut lilitan bergelombang karena langkah lilitannya menyerupai bentuk gelombang. Bentuk kumparan bergelombang dapat dilukiskan berikut ini.
2. Lilitan Stator Generator 1 Phasa
Pada stator generator, jumlah alur seluruhnya biasanya merupakan kelipatan tiga. Untuk stator generator 1 phasa jumlah alur yang dililit hanya 2/3 dari jumlah alur seluruhnya. Ujung mula dari kumparan adalah U dan ujung akhir adalah Y.
Contoh:
Generator 1 phasa, jumlah kutub = 4; Alur/kutub = 6; Langkah penuh; Bentuk kumparan setengah penuh.
Penyelesaian:
Menurut persamaan …. (12)
G = P. q. m
G = 4. 6. 1
G = 24 alur
Langkah Alur Yg = g/p = 24/4 = 6 alur
Daftar Lilit
| Sisi Kumparan Awal | Sisi Kumparan Akhir | ||||
| U= 1 + Yg | 7 | ||||
| 2 | 8 | ||||
| 3 |
| ||||
| 4 | 10 | ||||
| 13 | 19 | ||||
| 14 | 20 | ||||
| 15 | 21 | ||||
| 16 | 22 = X |
Bentangan Lilitan
3. Lilitan Stator Generator 3 phasa
Telah dibahas bahwa pada generator 3 phasa kumparan-kumparan phasa satu dengan lainnya masing-masing berjarak 1200 Listrik. Jadi ujung-ujung mula atau ujung-ujung akhir dari kumparan phasa I, II dan III masing-masing berjarak 1200 listrik. Pada lilitan stator generator 3 phasa akan dijumpai 6 ujung kumparan yaitu:
Ujung kumparan phasa I : U - X
Ujung kumparan phasa II : V - Y
| ARAH PUTAR | SISI KUMPARAN | | ARAH PUTAR | SISI KUMPARAN | ||
| AWAL | AKHIR | AWAL | AKHIR | |||
| Kanan | U = 1a +Yg | 13b | Kanan | V = 9a +Yg | 21b | |
| 2a | 14b | 10a | 22b | |||
| 3a | 15b | 11a | 23b | |||
| 4a | 16b | 12a | 24b | |||
| Kiri | 4b - Yg | 16a | Kiri | 12b - Yg | 24a | |
| 3b | 15a | 11b | 23a | |||
| 2b | 14a | 10b | 22a | |||
| 1b | 13a = X | 9b | 21a = Y | |||
Ujung kumparan phasa III : W - Z
Contoh:
(1). Generator 3 phasa, jumlah kutub = 2; Bentuk kumparan penuh; Langkah penuh; pergeseran jumlah alur/kutub/phasa = 4.
Penyelesaian:
P = 2; q = 4; m = 3 maka G = P. q. m = 2. 4. 3 = 24
Langkah alur:
--------- Langkah Penuh
|
|
alur Jarak antar masing-masing kumparan phasa 1200 listri atau
alur
Lankah-langkah melilit:
Jika ujung mula kumparan phasa pertama terletak pada alur 1, maka ujung mula untuk kumparan phasa II akan terletak pada alur 1+8 = alur ke 9, sedangkan ujung mula kumparan phasa ke III akan terletak pada alur 9+8 = alur ke 17.
Karena bentuk kumparannya penuh, maka diperoleh dua macam arah putaran lilitan.
DAFTAR LILITANNYA ADALAH SEBAGAI BERIKU PHASA I PHASA II
PHASA III
| ARAH PUTAR | SISI KUMPARAN | |
| AWAL | AKHIR | |
| Kanan | W = 17a + Yg | 5b |
| 18a | 6b | |
| 19a | 7b | |
| 20a | 8b | |
| Akhir | 20b - Yg | 8a |
| 19b | 7a | |
| 18b | 6a | |
| 17b | 5a = Z | |
| ||||
 | ||||
 |
(2). Generator 3 phasa, Jumlah kutub = 2; langkah = 5/6; bentuk kumparan penuh; alur/kutub/phasa = 4.
Penyelesaian:
P = 2; q = 4; dan m = 3
Jumlah alur G = P. q. m = 2 . 4 . 3 = 24 alur
Langkah alur Yg = 5/6 x jumlah alur/kutub
Yg = 5/6 x 24/2 Yg = 5/6 x 12 = 10 aluUjung-ujung awal untuk masing-masing lilitan terletak pada alur-alur seperti berikut:
DAFTA LILIT
PHASA I PHASA II
| ARAH PUTAR | SISI KUMPARAN | | ARAH PUTAR | SISI KUMPARAN | ||
| AWAL | AKHIR | AWAL | AKHIR | |||
| Kanan | U = 1a +Yg | 11b | Kanan | V = 9a +Yg | 19b | |
| 2a | 12b | 10a | 20b | |||
| 3a | 13b | 11a | 21b | |||
| 4a | 14b | 12a | 22b | |||
| Kiri | 2b - Yg | 16a | | Kiri | 10b - Yg | 24a |
| 1b | 15a | 9b | 23a | |||
| 24b | 14a | 8b | 22a | |||
| 23b | 13a = X | 7b | 21a = Y | |||
| ARAH PUTAR | SISI KUMPARAN | |
| AWAL | AKHIR | |
| Kanan | W = 17a + Yg | 3b |
| 18a | 4b | |
| 19a | 5b | |
| | 20a | 6b |
| Akhir | 18b - Yg | 8a |
| 17b | 7a | |
| 16b | 6a | |
| 15b | 5a = Z | |
|
