Bagaimana Cara Kerja Generator DC

Bagaimana Cara Kerja Generator DC?

Definisi Generator DC

Generator DC adalah perangkat yang mengubah daya mekanik menjadi daya listrik arus searah menggunakan prinsip induksi elektromagnetik.

Hukum Faraday

Hukum ini menyatakan bahwa ketika konduktor bergerak dalam medan magnet, ia memotong garis gaya magnet, yang menginduksi gaya elektromagnet (EMF) pada konduktor tersebut.

Besarnya EMF yang diinduksi tergantung pada laju perubahan tautan fluks magnet dengan konduktor. EMF ini akan menyebabkan arus mengalir jika sirkuit konduktor tertutup.

Dua bagian paling penting dari generator adalah:

• Medan magnet

• Konduktor yang bergerak di dalam medan magnet tersebut.

Sekarang setelah kita memahami dasarnya, kita dapat membahas prinsip kerja generator DC. Anda mungkin juga menemukan manfaatnya untuk mempelajari jenis-jenis generator DC.

Operasi Loop Tunggal

Pada generator DC loop tunggal, rotasi loop dalam medan magnet menginduksi EMF, dan arah arus ditentukan oleh aturan tangan kanan Fleming.

Pada gambar di atas, satu loop konduktor berbentuk persegi panjang diletakkan antara dua kutub magnet yang berlawanan.

Pertimbangkan loop konduktor persegi panjang ABCD, yang berputar di dalam medan magnet tentang sumbu ab-nya.

Ketika loop berputar dari posisi vertikal ke posisi horizontal, ia memotong garis fluks medan. Selama gerakan ini, dua sisi, yaitu AB dan CD, memotong garis fluks sehingga akan ada EMF yang diinduksi pada kedua sisi (AB dan BC) loop tersebut.

Sebagai loop tertutup, akan ada arus yang mengalir melalui loop. Arah arus dapat ditentukan oleh Aturan Tangan Kanan Fleming.

Aturan ini mengatakan bahwa jika Anda meregangkan ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah tangan kanan Anda tegak lurus satu sama lain, maka ibu jari menunjukkan arah gerakan konduktor, jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet, yaitu dari kutub N ke kutub S, dan jari tengah menunjukkan arah aliran arus melalui konduktor.

Jika kita menerapkan aturan tangan kanan ini, kita akan melihat pada posisi horizontal loop, arus akan mengalir dari titik A ke B dan pada sisi lain loop, arus akan mengalir dari titik C ke D.

Jika kita membiarkan loop bergerak lebih jauh, ia akan kembali ke posisi vertikal, tetapi sekarang sisi atas loop akan menjadi CD, dan sisi bawah akan menjadi AB (kebalikan dari posisi vertikal sebelumnya).

Pada posisi ini, gerakan tangensial sisi-sisi loop sejajar dengan garis fluks medan. Oleh karena itu, tidak akan ada pemotongan fluks, dan akibatnya, tidak akan ada arus dalam loop.

Jika loop berputar lebih jauh, ia kembali ke posisi horizontal. Tetapi sekarang, sisi AB loop berada di depan kutub N, dan CD berada di depan kutub S, yaitu kebalikan dari posisi horizontal sebelumnya seperti yang ditunjukkan pada gambar di samping.

Di sini, gerakan tangensial sisi loop tegak lurus terhadap garis fluks; oleh karena itu, laju pemotongan fluks maksimum di sini, dan menurut Aturan Tangan Kanan Fleming, pada posisi ini arus mengalir dari B ke A dan pada sisi lain dari D ke C.

Jika loop terus berputar mengelilingi sumbunya. Setiap kali sisi AB berada di depan kutub S, arus mengalir dari A ke B. Ketika kembali berada di depan kutub N, arus mengalir dari B ke A.

Demikian pula, setiap kali sisi CD berada di depan kutub S, arus mengalir dari C ke D. Ketika sisi CD berada di depan kutub N, arus mengalir dari D ke C.

Jika kita mengamati fenomena ini secara berbeda, kita dapat menyimpulkan, bahwa setiap sisi loop berada di depan kutub N, arus akan mengalir melalui sisi tersebut dalam arah yang sama, yaitu ke bawah terhadap bidang referensi.

Demikian pula, setiap sisi loop berada di depan kutub S, arus melaluinya mengalir dalam arah yang sama, yaitu ke atas dari bidang referensi. Dari ini, kita akan masuk ke topik prinsip generator DC.

Sekarang loop dibuka dan dihubungkan dengan cincin belah seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Cincin belah, terbuat dari silinder konduktor, dipotong menjadi dua bagian atau segmen yang terisolasi satu sama lain.

Kita menghubungkan terminal beban eksternal dengan dua sikat karbon yang bersandar pada segmen cincin belah tersebut.

Kommutator dan Sikat

Cincin belah (kommutator) dan sikat karbon memastikan arus tetap unidireksional dengan membalikkan koneksi saat loop berputar.

Posisi Sikat

Sikat diposisikan sedemikian rupa sehingga EMF bernilai nol ketika coil berada tegak lurus terhadap medan magnet, memungkinkan aliran arus yang lancar.

Prinsip Kerja Generator DC

Kita dapat melihat bahwa pada setengah revolusi pertama, arus selalu mengalir sepanjang ABLMCD, yaitu sikat nomor 1 bersentuhan dengan segmen a.Pada setengah revolusi berikutnya, pada gambar, arah arus yang diinduksi pada coil dibalik. Namun, pada saat yang sama, posisi segmen a dan b juga dibalik, sehingga sikat nomor 1 bersentuhan dengan segmen b.

Oleh karena itu, arus di dalam tahanan beban kembali mengalir dari L ke M. Bentuk gelombang arus melalui sirkuit beban seperti yang ditunjukkan pada gambar. Arus ini unidireksional.

Isi di atas adalah prinsip kerja dasar generator DC, dijelaskan oleh model generator loop tunggal.

Posisi sikat generator DC sedemikian rupa sehingga pergantian segmen a dan b dari satu sikat ke sikat lain terjadi ketika bidang coil berputar tegak lurus terhadap bidang garis gaya. Pada posisi ini, EMF yang diinduksi pada coil adalah nol.