Pengertian Generator, Jenis, Fungsi, dan Pengembangannya
pengertian generator
Pengertian generator mengacu pada sebuah perangkat yang digunakan untuk menghasilkan energi listrik dari sumber energi mekanis.
Peralatan ini sering kali digunakan dalam berbagai fasilitas yang memerlukan pasokan listrik stabil, seperti rumah sakit, bandara, hotel, dan juga pabrik pengolahan limbah.
Keberadaan alat ini sangat penting untuk memastikan kelangsungan operasional dan mencegah gangguan akibat terputusnya pasokan listrik.
Baca Juga
Generator listrik bekerja dengan prinsip mengubah energi gerak menjadi energi listrik melalui proses yang dikenal sebagai induksi elektromagnetik.
Secara teknis, alat ini merupakan mesin yang mengandalkan energi mekanik guna menghasilkan arus listrik.
Energi mekanik tersebut bisa berasal dari berbagai sumber. Sebagai contoh, pada sistem pembangkit listrik tenaga angin, generator memperoleh tenaga geraknya dari hembusan angin yang memutar baling-baling.
Lebih lanjut, pengertian generator juga mencakup perannya dalam mendukung kelangsungan sistem kelistrikan, terutama ketika terjadi pemadaman atau gangguan pada jaringan utama.
Pengertian Generator
Pengertian generator merujuk pada sebuah alat yang berfungsi mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Proses kerjanya didasarkan pada prinsip induksi elektromagnetik.
Jika dilihat dari jenis arus yang dihasilkan, alat ini terbagi menjadi dua kategori, yaitu penghasil arus searah dan penghasil arus bolak-balik.
Perbedaan utamanya terletak pada komponen yang digunakan—generator arus searah memakai komutator, sedangkan pada arus bolak-balik digunakan cincin geser. Cara kerja generator sering disamakan dengan sistem pembangkitan listrik.
Walaupun mirip dengan motor listrik, keduanya memiliki fungsi yang berlawanan: motor mengonversi energi listrik menjadi mekanik.
Generator tidak menciptakan listrik secara langsung dalam gulungannya, melainkan mendorong muatan listrik agar bergerak melalui rangkaian eksternal. Hal ini mirip dengan pompa air, yang mengalirkan air tetapi tidak memproduksinya.
Sumber tenaga mekanis untuk menggerakkan generator bisa berasal dari berbagai hal, seperti mesin uap, air terjun melalui turbin, mesin pembakaran internal, turbin angin, tenaga surya, udara bertekanan, atau bahkan gerakan manual seperti engkol tangan.
Jenis Generator
1. Jenis Generator dengan Arus Searah
Prinsip dasar dari jenis ini adalah adanya induksi elektromagnetik. Alat ini mampu menghasilkan arus listrik yang bergerak hanya dalam satu arah dengan memodifikasi bentuk terminalnya.
Terminal tersebut memiliki bentuk khusus yang dikenal sebagai komutator atau cincin belah.
Generator ini memakai satu komutator yang terbelah menjadi dua bagian untuk menghasilkan arus listrik yang stabil dalam satu arah.
Berbeda dengan jenis lainnya yang menggunakan dua cincin terpisah, model arus searah ini memungkinkan tegangan keluar tetap berada pada satu polaritas meskipun terjadi pergantian sambungan pada rangkaian beban.
Untuk mengurangi ketidakstabilan tegangan yang mungkin muncul, umumnya digunakan lebih dari satu lilitan kawat yang dihubungkan dengan beberapa segmen pada komutator.
Hal ini menjadikan aliran listrik yang dihasilkan menjadi lebih mulus dan konsisten.
2. Jenis Generator dengan Arus Bolak-Balik
Penemuan sistem kelistrikan dengan arus yang berubah arah pertama kali dikembangkan oleh William Stanley di kota Great Barrington, Massachusetts. Proyek ini didukung oleh dana dari perusahaan milik Westinghouse.
Di waktu yang hampir bersamaan, sistem serupa juga dikomersialkan oleh Nikola Tesla. Popularitas penggunaan jenis arus ini mulai meningkat pesat setelah C.S. Bradley berhasil merancang generator arus bolak-balik tiga fase pada tahun 1887.
Karena efisiensi tinggi yang dimilikinya, generator ini kemudian diadopsi secara luas sebagai pembangkit listrik utama di berbagai negara sejak awal abad ke-20.
Struktur dari jenis ini melibatkan lilitan kawat yang digulung pada inti besi dan diputar dalam medan magnet.
Komponen pemutar ini dikenal dengan sebutan armatur, yang terdiri dari batang besi berbentuk silinder sebagai tempat bagi kawat yang digulung.
Selain itu, bagian terminal dari alat ini memiliki dua cincin pemutar yang terhubung ke beban listrik melalui bantalan khusus dari tembaga lunak. Medan magnet dihasilkan melalui magnet permanen ataupun elektromagnetik.
Untuk memutar armatur, sumber energi yang digunakan dapat berasal dari tenaga otot, mesin pembakaran, maupun tenaga air yang memiliki tekanan tinggi.
Prinsip Kerja Generator
Dalam publikasi yang dirilis oleh Politeknik Negeri Sriwijaya, dijelaskan bahwa konsep dasar dari alat pembangkit ini berkaitan dengan arus yang berubah arah secara periodik.
Prinsip kerja alat tersebut juga mengacu pada hukum Faraday, yang menyatakan bahwa apabila suatu konduktor diletakkan dalam medan magnet yang terus mengalami perubahan, maka pada konduktor tersebut akan timbul gaya gerak listrik.
Tinggi rendahnya tegangan yang dihasilkan oleh alat ini bergantung pada beberapa faktor, antara lain:
- Kecepatan putaran rotor (N)
- Jumlah lilitan kawat pada kumparan yang memotong garis gaya magnet (Z)
- Besarnya fluks magnetik yang dibentuk oleh medan magnet (f)
- Desain fisik dari alat pembangkit itu sendiri
Dalam penjelasannya juga disebutkan bahwa jumlah kutub pada sistem pembangkit arus bolak-balik akan dipengaruhi oleh kecepatan rotasi dan frekuensi dari tegangan bolak-balik yang dihasilkan.
Hubungan matematis antara parameter-parameter tersebut dapat ditulis sebagai:
f = p × n / 120
Keterangan:
- f = frekuensi (Hz)
- p = jumlah kutub pada rotor
- n = kecepatan putaran rotor (rpm)
Sebagaimana diketahui, alat pembangkit energi ini tidak menciptakan arus listrik dari nol, melainkan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan cara menggerakkan muatan melalui rangkaian listrik.
Energi mekanik tersebut berperan sebagai penggerak utama yang menghasilkan putaran dan menggerakkan muatan-muatan dalam sistem.
Selain itu, prinsip pengoperasian dari mesin sinkron didasarkan pada induksi elektromagnetik. Ketika rotor mulai diputar oleh sumber tenaga awal, kutub-kutub pada rotor ikut berputar.
Jika kumparan kutub dialiri tegangan searah, maka akan terbentuk medan magnet yang berputar di sekeliling rotor.
Pada sistem pembangkit modern, prinsip utama yang digunakan masih bersumber pada temuan Michael Faraday tahun 1831 tentang induksi elektromagnetik.
Faraday menemukan bahwa aliran listrik dapat ditimbulkan dengan cara menggerakkan penghantar, seperti kawat yang mengandung muatan, ke dalam medan magnet.
Dari gerakan ini akan muncul perbedaan tegangan di kedua ujung penghantar. Akibat adanya beda tegangan tersebut, muatan listrik mulai bergerak, dan arus listrik pun terbentuk.
Fungsi Generator
Tujuan utama dari penggunaan alat pembangkit ini adalah menghasilkan tenaga listrik melalui konversi dari energi gerak yang dimilikinya.
Selain itu, dengan semakin banyaknya peralatan elektronik yang digunakan dalam kehidupan sehari-hari, alat ini pun memiliki beragam manfaat tambahan.
Beberapa peran penting dari alat pembangkit ini dalam kehidupan sehari-hari antara lain sebagai berikut:
Menghasilkan Daya Listrik
Alat ini berperan sebagai komponen penting dalam proses produksi daya listrik. Energi penggeraknya dapat berasal dari berbagai sumber, mulai dari tenaga air, panas matahari, angin, gas alam, hingga energi gelombang laut.
Oleh karena itu, alat ini membantu menjaga ketersediaan energi listrik agar tidak mudah terganggu.
Menyediakan Listrik Cadangan
Sebagaimana diketahui, banyak fasilitas umum yang mengandalkan alat pembangkit sebagai sumber pasokan tambahan ketika listrik utama terputus.
Tempat-tempat seperti rumah sakit, pusat perbelanjaan, dan penginapan biasanya memanfaatkan genset sebagai alat penyimpanan dan penyalur listrik ketika terjadi gangguan.
Dengan adanya alat ini, aktivitas harian tetap dapat berjalan meskipun terjadi pemadaman dari jaringan utama, sehingga tidak perlu cemas jika pasokan listrik tiba-tiba terputus.
Pengembangan Generator
Sebelum ditemukannya hubungan antara medan magnet dan arus listrik, perangkat pembangkit tenaga ini masih bergantung pada prinsip elektrostatik.
Contohnya adalah mesin Wimshurst, yang bekerja berdasarkan metode induksi elektrostatik atau yang biasa disebut “influence”.
Selain itu, terdapat juga alat Van de Graaff yang menggunakan dua pendekatan, yaitu penyaluran muatan dari elektroda bertegangan tinggi dan efek triboelektrik yang muncul dari pemisahan antara dua material isolator.
Faraday
Sekitar tahun 1831 hingga 1832, Michael Faraday menemukan bahwa ketika sebuah konduktor bergerak tegak lurus terhadap medan magnet, akan muncul perbedaan potensial pada kedua ujung konduktor tersebut.
Dari penemuan itu, ia kemudian menciptakan alat pembangkit elektromagnetik pertama, yang disebut sebagai cakram Faraday, menggunakan lempeng tembaga yang diputar di antara kutub magnet berbentuk tapal kuda.
Mesin ini mampu menghasilkan arus searah meskipun hanya dalam jumlah kecil.
Namun, desain cakram Faraday dianggap kurang efisien karena muncul arus yang bergerak berlawanan arah pada bagian cakram yang tidak berada dalam medan magnet.
Arus balik ini menghambat daya listrik yang dapat disalurkan ke penghantar serta memicu panas di dalam cakram tembaga.
Masalah tersebut kemudian diselesaikan melalui pengembangan alat pembangkit homopolar, yang menggunakan banyak magnet di sekeliling cakram guna menjaga kestabilan medan magnet.
Meskipun begitu, salah satu kekurangan dari jenis pembangkit ini adalah tegangan yang dihasilkan masih tergolong rendah karena hanya melibatkan satu jalur arus yang melalui fluks magnetik.
Dinamo
Dinamo dikenal sebagai alat pembangkit pertama yang bisa memberikan tenaga untuk kebutuhan industri dan masih menjadi salah satu teknologi pembangkit paling relevan hingga abad ke-21.
Alat ini memanfaatkan prinsip elektromagnetik untuk mengubah energi gerak menjadi arus listrik bolak-balik.
Dinamo pertama dikembangkan pada tahun 1832 oleh Hippolyte Pixii, seorang perajin peralatan dari Prancis. Ia merancang alat tersebut dengan menggunakan magnet permanen yang diputar melalui engkol tangan.
Magnet tersebut diarahkan sehingga kutub utara dan selatannya melewati inti besi yang dililit dengan kawat.
Pixii menemukan bahwa setiap kali salah satu kutub magnet melewati lilitan tersebut, akan terbentuk pulsa arus listrik. Selain itu, kutub utara dan selatan menghasilkan arus dalam arah yang saling bertolak belakang.
Untuk menyiasatinya, ia menambahkan komponen yang disebut komutator, yang berguna untuk mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.
Sebagai penutup, pengertian generator merujuk pada alat yang mampu mengubah energi mekanik menjadi listrik, sehingga sangat penting dalam mendukung aktivitas modern sehari-hari.
Rekomendasi
.jpg)
