Generator

Generator adalah perangkat yang mengubah bentuk energi lain menjadi energi listrik. Pada tahun 1832, orang Prancis bernama Bixi menemukan generator.

Generator terdiri dari rotor dan stator. Rotor terletak di rongga tengah stator. Rotor memiliki kutub-kutub magnet yang menghasilkan medan magnet. Saat penggerak mula menggerakkan rotor, energi mekanik ditransfer. Kutub-kutub magnet rotor berputar dengan kecepatan tinggi bersama rotor, menyebabkan medan magnet berinteraksi dengan belitan stator. Interaksi ini menyebabkan medan magnet memotong konduktor belitan stator, menghasilkan gaya gerak listrik induksi, dan dengan demikian mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Generator dibagi menjadi generator DC dan generator AC, yang banyak digunakan dalam produksi industri dan pertanian, pertahanan negara, sains dan teknologi, dan kehidupan sehari-hari.

Parameter struktural

Generator biasanya terdiri dari stator, rotor, tutup ujung dan bantalan.

Stator terdiri dari inti stator, lilitan kawat, rangka, dan bagian struktural lain yang mengencangkan bagian-bagian ini.

Rotor terdiri dari lilitan inti rotor (atau kutub magnet, choke magnet), cincin pelindung, cincin tengah, cincin selip, poros kipas dan rotor, serta komponen-komponen lainnya.

Stator dan rotor generator dihubungkan dan dirakit oleh bantalan dan tutup ujung, sehingga rotor dapat berputar di dalam stator dan melakukan gerakan memotong garis gaya magnet, sehingga menghasilkan potensial listrik induksi, yang dialirkan keluar melalui terminal dan dihubungkan ke rangkaian, kemudian arus listrik dihasilkan.

Fitur Fungsional

Kinerja generator sinkron terutama dicirikan oleh karakteristik operasi tanpa beban dan beban. Karakteristik ini menjadi dasar penting bagi pengguna dalam memilih generator.

Karakterisasi Tanpa Beban:Ketika generator beroperasi tanpa beban, arus jangkar adalah nol, suatu kondisi yang dikenal sebagai operasi sirkuit terbuka. Pada saat ini, belitan tiga fasa stator motor hanya memiliki gaya gerak listrik tanpa beban E0 (simetri tiga fasa) yang diinduksi oleh arus eksitasi If, dan besarnya meningkat seiring dengan peningkatan If. Namun, keduanya tidak proporsional karena inti sirkuit magnetik motor jenuh. Kurva yang mencerminkan hubungan antara gaya gerak listrik tanpa beban E0 dan arus eksitasi If disebut karakteristik tanpa beban generator sinkron.

Reaksi jangkar:Ketika generator terhubung ke beban simetris, arus tiga fasa pada belitan jangkar menghasilkan medan magnet putar lain, yang disebut medan reaksi jangkar. Kecepatannya sama dengan kecepatan rotor, dan keduanya berputar secara serempak.

Medan reaktif jangkar dan medan eksitasi rotor pada generator sinkron dapat didekati karena keduanya terdistribusi menurut hukum sinusoidal. Perbedaan fase spasialnya bergantung pada perbedaan fase waktu antara gaya gerak listrik tanpa beban E0 dan arus jangkar I. Selain itu, medan reaksi jangkar juga berkaitan dengan kondisi beban. Ketika beban generator bersifat induktif, medan reaksi jangkar memiliki efek demagnetisasi, yang menyebabkan penurunan tegangan generator. Sebaliknya, ketika beban bersifat kapasitif, medan reaksi jangkar memiliki efek magnetisasi, yang meningkatkan tegangan keluaran generator.

Karakteristik operasi beban:Hal ini terutama mengacu pada karakteristik eksternal dan karakteristik penyesuaian. Karakteristik eksternal menggambarkan hubungan antara tegangan terminal generator U dan arus beban I, dengan kecepatan pengenal, arus eksitasi, dan faktor daya beban yang konstan. Karakteristik penyesuaian menggambarkan hubungan antara arus eksitasi If dan arus beban I, dengan kecepatan pengenal, tegangan terminal, dan faktor daya beban yang konstan.

Laju variasi tegangan generator sinkron sekitar 20-40%. Beban industri dan rumah tangga pada umumnya membutuhkan tegangan yang relatif konstan. Oleh karena itu, arus eksitasi harus disesuaikan seiring dengan peningkatan arus beban. Meskipun tren perubahan karakteristik regulasi berlawanan dengan karakteristik eksternal, karakteristik ini meningkat untuk beban induktif dan resistif murni, sementara umumnya menurun untuk beban kapasitif.

Prinsip Kerja

Generator Diesel

Mesin diesel menggerakkan generator, mengubah energi dari bahan bakar diesel menjadi energi listrik. Di dalam silinder mesin diesel, udara bersih yang disaring oleh filter udara bercampur sempurna dengan bahan bakar diesel bertekanan tinggi yang dikabutkan dan disuntikkan oleh injektor bahan bakar. Saat piston bergerak ke atas, memampatkan campuran, volumenya berkurang dan suhunya naik dengan cepat hingga mencapai titik penyalaan bahan bakar diesel. Hal ini memicu pembakaran bahan bakar diesel, menyebabkan campuran terbakar hebat. Ekspansi gas yang cepat kemudian mendorong piston ke bawah, sebuah proses yang dikenal sebagai 'kerja'.

Generator Bensin

Mesin bensin menggerakkan generator, mengubah energi kimia bensin menjadi energi listrik. Di dalam silinder mesin bensin, campuran bahan bakar dan udara mengalami pembakaran cepat, menghasilkan ekspansi volume yang cepat yang mendorong piston ke bawah, menghasilkan kerja.

Baik pada generator diesel maupun bensin, setiap silinder beroperasi secara berurutan dalam urutan tertentu. Gaya yang diberikan pada piston diubah oleh batang penghubung menjadi gaya putar, yang menggerakkan poros engkol. Generator AC sinkron tanpa sikat, yang terpasang secara koaksial dengan poros engkol mesin, memungkinkan putaran mesin untuk menggerakkan rotor generator. Berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, generator kemudian menghasilkan gaya gerak listrik induksi, yang menghasilkan arus melalui rangkaian beban tertutup.