PRINSIP KERJA DAN JENIS ALTERNATOR AC DAN DC
Semakin canggih dan modern
unit-unit alat berat maka akan membutuhkan arus listrik yang besar. Sistem
pengisian (charging sistem) harus dapat memenuhi kebutuhan arus tersebut
di bawah semua kondisi oprasi unit dan harus dapat mengisi dengan cepat
baterai. Komponen utama dari sistem pengisian (charging sistem) adalah
alternator dan pada kebanyakan unit alat berat modern –dengan pengecualian jika
hal itu terkait wiring–adalah satu-satunya componen pada charging
sistem. Gambar 1.1 menunjukkan alternator yang biasa dipakaip pada unit alat
berat
Gambar 1.1
Pada dasarnya alternator
adalah juga sebuah generator AC (arus bolak-balik) yaitu merupakan alat yang
berfungsi untuk merubah energi mekanik yang dihasilkan engine menjadi energi
listrik. Beberapa komponen elektrik sistem yang juga sebagai perubah energi
adalah motor setarter dan baterai. Ketiganya merupakan komponen yang saling
terkait dan bekerja sama mendukung kinerja engine.
Motor setarter sebagai
penggerak awal engine berfungsi merubah energi listrik menjadi energi gerak.
Sebagai penggerak mula tentu saja motmembutuhkan cadangan energi listrik untuk
dapat dirubah menjadi energi mekanik dan hal ini didapatkan dari baterai, yang
berfungsi merubah energi listrik menjadi energi kimia (untuk disimpan) dan
dirubah kembali menjadi energi listrik sebagai suplai arus listrik ke motor
starter. Pada rangkaian kerja ini baterai berfungsi hanya sebagai penyimpan
energi listrik sedangkan sebagai sumber energi listrik adalah alternator yang
berfungsi merubah energi mekanik menjadi energi listrik, agar lebih jelas
perhatikan gambar 1.2 di bawah ini: or starter
 |
|
Engine
Merubah
energi panas dari bahan bakar menjadi energi
mekanik
|
Motor stater Altenator
Mengubah energi listrik menjadi mekanik Mengubah energi mekanik menjadi listrik
 | |||||||
| Batere |
Energi listrik untuk disimpan
Sejauh ini kita telah
membahas tentang beberapa alat pengkonversi energi, selain alat-alat yang telah
kita pelajari diatas tentu masih ada baberapa alat pengkonversi energi yang
laian dalam sebuah unit alat berat. Beberapa yang akan kita bahas adalah
alat-alat yang mengkonversikan energi listrik menjadi bentuk energi lain. Hal
ini penting mengingat jumlah konsumsi energi listrik pada unit saat beroprasi,
tergantung dari seberapa banyak alat-alat tersebut digunakan, contohnya pada
saat unit bekerja pada malam hari dengan semua lampu menyala selain itu juga
pengkondisi udara (AC) juga bekerja dengan blower ON. Tetap ingat juga jika
beberapa alat pada kabin unit mungkin tetap bekerja meskipun engine unit OFF
atau pada posisi idle untuk jangka waktu yang lama, hal ini juga memberikan
kontribusi dalam mengurangi arus dalam baterai. Perlu diingat jika baterai
adalah alat untuk menyimpan energi listrik, dan perlu diisi kembali saat
kehilangan sejumblah energi listrik. Alternator di sini dimaksudkan sebagai
pengisi kembali serta mempertahankan arus baterai pada titik tertentu dan arus
outputnya juga dibutuhkan oleh banyak komponen elektrik yang digunakan oleh
unit alat berat saat ini. Alternator didesain agar outputnya dapat memenuhi
kebutuhan ampere unit.
Tidak semua komponen di atas
menyala secara bersamaan dalam satu waktu. Jika beberapa arus mengalir saat
idle ini akan menyebabkan alternator bekerja keras karena alternator pada saat
engine idle hanya mengeluarkan output sekitar 40% dibandingkan pada saat RPM
tinggi. Saat ini banyak perusahaan memprogram agar diesel engine mati setelah
idle dalam waktu yang pendek. Hal ini meningkatkan evisiensi bahan bakar serta
memperpanjang usia engine dan dapat memenuhi perundang-undangan tentang
lingkungan hidup. Sekarang kita telah memahami jika unit alat berat membutuhkan
arus listrik yang besar, untuk menjaga keseimbangan antara energy input dan
output maka alternator dapat disesuaikan dengan kebutuhan unit.
Untuk beberapa tahun yang
lalu unit, truck serta kendaraan ringan menggunakan DC generators untuk
menghasilkan arus DC atau Direct Curent (arus searah). Hal ini dikarenakan
semua komponen pada unit termasuk baterai membutuhkan tegangan DC (arus
searah). Seiring dengan perkembangan teknologi, kendaraan dan unit dilengkapi
dengan komponen elektrik yang lebih banyak, mengakibatkan lebih sulit untuk
generator memenuhi kebutuhan arus. Ingat baterai adalah sumber arus listrik
saat engine cranking (start) dan juga merupakan sumber arus saat engine tidak
bekerja (running). Generator menjadi sumber arus saat engine bekerja (running).
Meskipun generator DC
menghasilakn arus searah dengan menggunakan sistem comutataor, berikut ini
beberapa kerugian pada generator DC:
- Rentang RPM terbatas.
- Menghasilkan sedikit atau bahkan tidak sama sekali tegangan saat posisi idle.
- Untuk meningkatkan arus output, ukuran fisik dari generator sangat meningkat.
Semikonduktor membuka
kemungkinan untuk mengembangkan dan memperkenalkan generator AC Alternating
Current (arus bolak-balik) untuk menggantikan generator DC. Keunggulan
generator AC/ alternator adalah:
- Menghasilkan arus yang cukup saat RPM rendah atau idle
- Lebih ringan dan ukurannya lebih kecil
- Lebih awet penyearahan AC ke DC melalui dioda bukan penyearahan mekanik yang digunakan seperti pada generator DC.
Sebelum
mempelajari tentang prinsip kerja dari generator kita dapat melihat gambar 1.4.
Sebuah sistem pengisian (charging sistem) terdiri dari alternator, regulator
tegangan (internal atau eksternal), baterai, dan setiap kabel yang dibutuhkan
untuk menghubungkan sirkuit dan mendistribusikan arus listrik
 |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
Sebuah
batterai terisi penuh memiliki persediaan sekitar 12,6 volt. Setiap penggunaan
listrik akan menurunkan tegangan itu. Ketika tegangan batterai turun ke tingkat
ini, regulator tegangan mengaktifkan alternator untuk mengisi tegangan.
Batterai membutuhkan output alternator sekitar 14,2 volt untuk membuat batterai
kembali ke 12,6 volt. Siklus tegangan regulator alternatorakan ON dan OFF
sebanyak 700 kali per menit. Selama kebutuhan arus listrik tinggi, alternator
tetap dihidupkan untuk waktu yang lebih lama. Selama kebutuhan arus rendah,
alternator berubah bebas dan tidak ada output yang dihasilkan.
A.
Prinsip
Dasar Kerja Generator DC
Sebelum kita membahas cara kerja dari AC
Generator/Alternator agar membantu kita pelajari secara singkat DC generator
untuk melihat charging sistem dalam persepektif yang tepat. Generator DC
seperti tampak pada gambar 1.5 terdiri dari rangkaian armature, dimana sebuah
inti besi lunak bercelah dengan banyak jalur kabel. Armature ini diletakkan
didalam housing dimana mengandung medan electromagnet |
||||||||||||||||||||||||||||||
 |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
Gambar
1.5 Generator DC
Pada titik ini generator tampak sama dengan
motor starter. Motor starter armature, bagaimanapun juga dapat berputar
dikarenakan interaksi dari medan elektro magnetic. Untuk menginduksi tegangan
mealui elektro magnit, armature harus berputar dengan digerakan oleh pulley dan
belt atau melalui mekanisme lain dengan menggunakan gear. Ujung bagian akhir
kumparan armatur terhubung dengan commutator Namun hasil dari pergerakan
comutator dan brush menghasilkan tegangan diantara bruh yang bergelombang
diantara 0 dn hasil positif, menghilangkan bagian negatif pada gelombang sinus.
Gelombang inilah yang disebut gelombang DC dan dihasilkan oleh generator DC. Spring
mendorong brush agar tetap menempel kepada comutator serta menghantarkan arus
ke external voltage regulator serta menjaga suplai arus dan tegangan kepada
baterai.
B.
Prinsip
Dasar Kerja Generator AC
Telah dijelaskan sebelumnya jika generator DC tidak
mampu dalam memenuhi kebutuhan arus untuk unit-unit alat berat maupun kendaraan
saat ini. AC generator, atau alternator yang mampu memenuhi kebutuhan ini.
Perbandingan sebuah alternator dan generator AC secara simple ditunjukkan pada
gambar 1.9
|
||||||||||||||||||||||||||||||
  |
||||||||||||||||||||||||||||||
|
a. Generator AC b. Altenator sederhana
Gambar 1.9 perbandingan konstruksi generator dan
alternator secara sederhana
Dapat
diketahui perbandingan diantara generator dan alternator, pada alternator medan
magnet berputar dan outputnya berasal dari penghantar yang disebut stator.
|
||||||||||||||||||||||||||||||
 | ||||||||||||||||||||||||||||||
|
Gambar
1.10 cara kerja altenator
Ketika
fluks magnetik terpotong oleh konduktor listrik, maka gaya electromotive
(tegangan/voltage induksi) akan terjadi di dalam konduktor, dan suatu aliran
akan mengalir jika konduktor merupakan bagian dari sebuah rangkaian lengkap.
Seperti diperlihatkan pada Gambar 1.10, jarum galvanometer (sebuah ammeter yang
diaktifkan oleh jumlah arus yang terkecil) akan bergerak karena gaya
electromotive yang tercipta ketika rotating shaft berputar serta medan magnet
antara utara selatan memotong konduktor.
Dari
kegiatan ini maka akan terlihat bahwa:
Jika
karena suatu sebab, mengakibatkan konduktor melalui fluks magnetik, maka gaya
elektromagnetik akan terjadi di dalam konduktor. Fenomena ini disebut sebagai
“induksi elektromagnetik”. Generator menghasilkan gaya electromotive dengan
cara induksi elektromagnetik, dan mengubahnya menjadi daya listrik
(tegangan/voltage dan arus).
TC UT Team., 1996., Sistim Listrik., Training Center PT United Tractors., Jakarta.
| ||||||||||||||||||||||||||||||
Tidak ada komentar:
Posting Komentar