Bagaimana Cara Kerja Pembangkit Aki?

Bagaimana Cara Kerja Pembangkit Arus Searah (DC Generator)?

Definisi Pembangkit Arus Searah (DC Generator)

Pembangkit arus searah adalah perangkat yang mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik searah menggunakan prinsip induksi elektromagnetik.

Hukum Faraday

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

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

Dua bagian paling penting dari pembangkit adalah:

• Medan magnet

• Konduktor yang bergerak di dalam medan magnet tersebut.

Sekarang setelah kita memahami dasar-dasarnya, kita dapat membahas prinsip kerja pembangkit arus searah. Anda mungkin juga menemukan informasi tentang jenis-jenis pembangkit arus searah sebagai tambahan yang bermanfaat.

Operasi Satu Lingkaran

Dalam pembangkit arus searah satu lingkaran, rotasi lingkaran dalam medan magnet menginduksi EMF, dan arah arus ditentukan oleh aturan tangan kanan Flemming.

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

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

Ketika lingkaran 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) lingkaran tersebut.

Karena lingkaran tertutup, akan ada arus yang mengalir melalui lingkaran tersebut. Arah arus dapat ditentukan oleh aturan tangan kanan Flemming.

Aturan ini menyatakan bahwa jika Anda meregangkan ibu jari, jari telunjuk, dan jari tengah tangan kanan Anda saling tegak lurus, 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 lingkaran, arus akan mengalir dari titik A ke B, dan pada sisi lain lingkaran, arus akan mengalir dari titik C ke D.

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

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

Jika lingkaran terus berputar, ia akan kembali ke posisi horizontal. Tetapi sekarang, sisi AB lingkaran 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 lingkaran tegak lurus terhadap garis fluks, sehingga laju pemotongan fluks maksimum, dan menurut aturan tangan kanan Flemming, pada posisi ini arus mengalir dari B ke A, dan pada sisi lain dari D ke C.

Jika lingkaran terus berputar mengelilingi sumbunya. Setiap kali sisi AB berada di depan kutub S, arus mengalir dari A ke B. Kembali, ketika 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 lingkaran berada di depan kutub N, arus akan mengalir melalui sisi tersebut dalam arah yang sama, yaitu ke bawah dari bidang referensi.

Demikian pula, setiap sisi lingkaran berada di depan kutub S, arus melaluinya mengalir dalam arah yang sama, yaitu ke atas dari bidang referensi. Dari sini, kita akan masuk ke topik prinsip pembangkit arus searah.

Sekarang, lingkaran 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-segmen cincin belah ini.

Komutator dan Sikat

Cincin belah (komutator) dan sikat karbon memastikan arus tetap unidirectional dengan membalikkan koneksi saat lingkaran berputar.

Penempatan Sikat

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

Prinsip Kerja Pembangkit Arus Searah

Kita dapat melihat bahwa dalam setengah putaran pertama, arus selalu mengalir sepanjang ABLMCD, yaitu sikat nomor 1 kontak dengan segmen a.Dalam setengah putaran berikutnya, pada gambar, arah arus yang diinduksi pada koil dibalik. Tetapi pada saat yang sama, posisi segmen a dan b juga dibalik, sehingga sikat nomor 1 bersentuhan dengan segmen b.

Oleh karena itu, arus dalam hambatan beban kembali mengalir dari L ke M. Bentuk gelombang arus melalui rangkaian beban seperti yang ditunjukkan pada gambar. Arus ini unidirectional.

Isi di atas adalah prinsip kerja dasar pembangkit arus searah, dijelaskan oleh model pembangkit satu lingkaran.

Posisi sikat pada pembangkit arus searah sedemikian rupa sehingga pergantian segmen a dan b dari satu sikat ke sikat lain terjadi ketika bidang koil berputar berada tegak lurus terhadap bidang garis gaya. Pada posisi tersebut, EMF yang diinduksi pada koil adalah nol.