Generator memiliki 2 bagian, yaitu Rotor yang merupakan bagian yang berputar yang mempunyai bagian terdiri dari poros, inti, kumparan, cincin geser, dan sikat-sikat. Stator merupakan bagian yang tak berputar (diam), terdiri dari rangka stator yang merupakan salah satu bagian utama dari generator yang terbuat dari besi tuang dan ini merupakan rumah dari semua bagian-bagian generator, kutub utama beserta belitannya, kutub-kutub pembantu berserta belitannya, bantalan-bantalan poros.
Berdasarkan tegangan yang dibangkitkan generator terbagi menjadi 2 yaitu Generator Arus Bolak-Balik (AC) dan Generator Arus Searah (DC)
A. Generator AC
Generator yang memiliki tegangan output berupa tegangan bolak-balik. Generator AC saat ini dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik. Arus bolak-balik dapat dihasilkan dari perputaran lilitan pada medan magnet atau perputaran medan magnet pada lilitan stasioner (seimbang/tidak berubah). Nilai dari tegangan bergantung pada:
-Jumlah perputaran pada lilitan
-Kekuatan medan
-Kecepatan rotasi lilitan/medan magnet
Cara Kerja Generator AC
1. Ketika kumparan diputar didalam medan magnet, satu sisi kumparan (k1) bergerak keatas sedang sisi lainnya (k2) bergerak kebawah.
2. Kumparan mengalami perubahan garis gaya magnet yang semakin sedikit, sehingga pada kedua sisi kumparan mengalir arus listrik mengitari kumparan hingga kumparan berada pada posisi sinusoid.
3. Pada posisi ini, kumparan tidak mengalami perubahan garis gaya magnet sehingga tidak ada listrik yang mengalir pada kumparan tersebut.
4. Pada posisi ini pula, kumparan mendapat/mencapai garis-garis magnet maksimum.
5. Kumparan terus berputar hingga sisi k1 bergerak kebawah dan sisi k2 bergerak keatas.
6. Kumparan mengalami perubahan garis gaya magnet yang bertambah banyak, sehingga pada setiap sisi kumparan mengalir arus listrik yang berlawanan hingga posisi kumparan sinusoidal. Kumparan terus berputar hingga sisi k1 bergerak keatas dan sisi k2 bergerak kebawah.
7. Agar menimbulkan medan magnet yang berpotongan dengan konduktor pada stator rator diberi eksitasi. Karena ada dua kutub yang berbeda, utara dan selatan, maka tegangan yang dihasilkan pada stator adalah tegangan bolak-balik dengan gelombang sinusoidal.
8. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh pelanggan/masyarakat.
Bagian-bagian generator AC
- Rotor. Dalam generator AC, jenis rotor yang digunakan adalah Turbine-driven dan Salient-pole. Turbine-driven digunakan untuk kecepatan tinggi dan Salient-pole untuk kecepatan rendah. Belitan pada Turbine-driven rotor disusun sedemikian rupa sehingga membentuk dua atau empat kutub yang berbeda. Belitan-belitan tersebut diletakkan erat-erat didalam slot agar tahan terhadap gaya sentrifugal pada kecepatan tinggi. Salient-pole rotor sering kali terdiri dari beberapa kutub yang dibelit terpisahkan, dibautkan pada kerangka rotor. Salient-pole rotor mempunyai diameter yang lebih besar dari turbine-driven rotor. Pada putaran per menit sama, salient-pole memiliki gaya sentrifugal yang lebih besar. Untuk menjaga keamanan dan keselamatan sehingga belitannya tidak terlempar keluar mesin, salient-pole hanya digunakan pada aplikasi kecepatan rendah.
- Stator, bekerja sebagai magnet yang membangkitkan tegangan AC.
- Brush, sebagai penghubung ke motor listrik.
- Medan Magnet.
Jenis-jenis Generator AC
• Sinkron (Serempak)
Konstruksi generator sinkron pada dasarnya sama dengan motor sinkron, yang keduanya merupakan mesin sinkron. Ada dua struktur kumparan pada mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang mengalirkan penguatan DC (membangkitkan medan magnet, biasa disebut sistem eksitas) dan sebuah kumparan (jangkar) tempat dibangkitkannya GGL arus bolak-balik.
Kumparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada sumber DC luar melalui slipring dan sikat arang, tetapi ada juga yang tidak mempergunakan sikat arang yaitu sistem “brushless excitation”.
Bentuk Penguatan
Penguatan DC diperoleh dari generator DC penguatan sendiri yang seporos dengan rotor mesin sinkron. Pada mesin sinkron dengan kecepatan rendah, tetapi rating daya yang besar, seperti pada generator Hydroelectric (PLTA), maka generator DC yang digunakan tidak dengan penguatan sendiri tetapi dengan “Pilot Exciter” sebagai penguatan atau menggunakan magnet permanen.
Alternatif lainnya untuk penguatan eksitasi adalah menggunakan Diode silikon dan Thyristor.
Ada dua tipe sistem penguatan “Solid State”, yaitu:
- Sistem Statis yang menggunakan Diode/Thyristor statis, dan arus dialirkan ke rotor melalui Slipring.
- Brushless System, pada sistem ini penyearah dipasangkan diporos yang berputar dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slip-ring.
Bentuk Rotor
Untuk medan rotor yang digunakan tergantung pada kecepatan mesin, mesin dengan kecepatan tinggi seperti turbo generator mempunyai bentuk silinder. Sedangkan mesin dengan kecepatan rendah seperti Hydroelectric/Generator Listrik Diesel mempunyai rotor kutub menonjol.
Bentuk Stator
Stator dari mesin sinkron terbuat dari bahan ferromagnetik berbentuk laminasi untuk mengurangi kerugian dari arus pusar, dengan demikian berarti sifat permeabilitas dan resistivitas bahannya tinggi. Belitan jangkar (stator) yang umum digunakan oleh mesin sinkron tiga fasa, ada 2 tipe yaitu:
- Belitan satu lapis (Single Layer Winding).
- Belitan berlapis ganda (Double Layer Winding).
• Asinkron (Tak Serempak)
Berbeda dengan generator sinkron yang merupakan generator dengan kecepatan putar rotor sama dengan kecepatan medan putar stator seperti generator medan magnet permanen, generator asinkron memiliki kecepatan putar rotor yang berbeda dengan kecepatan putar medan stator seperti generator induksi. Generator induksi banyak digunakan pada pembangkit listrik energi terbarukan disebabkan oleh harganya yang lebih murah, tidak membutuhkan sikat, konstruksinya yang sederhana, serta mudah dan murah dalam perawatannya.
B. Generator DC
Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon
Konstruksi Generator DC
Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanen dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor.
Generator DC terdiri dari dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.
Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodik / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.
Prinsip kerja Generator DC
Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:
• Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
• Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif.
• Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.
• Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).
Jangkar Generator DC
Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar. Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada daerah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.
Reaksi Jangkar
Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama. Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.
Bila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar. Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar jangkar tersebut dan biasa disebut FIuks Medan Jangkar.
Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di sebelah kanan kutub utara. Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α. Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal generator. Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu).
Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya lebih kecil dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi semula (garis netral), maka akan timbul percikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. Bila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan generator dengan komutator dan lilitan kompensasinya.
Kini dalam rangkaian generator DC memiliki tiga lilitan magnet, yaitu:
• Lilitan magnet utama
• Lilitan magnet bantu (interpole)
• Lilitan magnet kompensasi
Jenis-Jenis Generator DC
Seperti telah disebutkan diawal, bahwa generator DC berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon
• Generator Penguat Terpisah
Pada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah, yaitu:
1. Penguat elektromagnetik
2. Magnet permanent / magnet tetap
Energi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur melalui pengaturan tegangan eksitasi. Pengaturan dapat dilakukan secara elektronik atau magnetik. Generator ini bekerja dengan catu daya DC dari luar yang dimasukkan melalui belitan F1-F2.
Penguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan output generator yang konstan dari terminal rotor A1-A2. Karakteristik tegangan V relatif konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya.
• Generator Shunt
Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2). Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnet stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya.
Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau rotor terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut.
Karakteristik Generator Shunt
Generator shunt mempunyai karakteristik, tegangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator penguat terpisah.
Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.
• Generator Kompon
Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon. Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.
Karakteristik Generator Kompon
Tegangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya jika arus beban bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang cenderung tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.
Berdasarkan tegangan yang dibangkitkan generator terbagi menjadi 2 yaitu Generator Arus Bolak-Balik (AC) dan Generator Arus Searah (DC)
A. Generator AC
Generator yang memiliki tegangan output berupa tegangan bolak-balik. Generator AC saat ini dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik. Arus bolak-balik dapat dihasilkan dari perputaran lilitan pada medan magnet atau perputaran medan magnet pada lilitan stasioner (seimbang/tidak berubah). Nilai dari tegangan bergantung pada:
-Jumlah perputaran pada lilitan
-Kekuatan medan
-Kecepatan rotasi lilitan/medan magnet
Cara Kerja Generator AC
1. Ketika kumparan diputar didalam medan magnet, satu sisi kumparan (k1) bergerak keatas sedang sisi lainnya (k2) bergerak kebawah.
2. Kumparan mengalami perubahan garis gaya magnet yang semakin sedikit, sehingga pada kedua sisi kumparan mengalir arus listrik mengitari kumparan hingga kumparan berada pada posisi sinusoid.
3. Pada posisi ini, kumparan tidak mengalami perubahan garis gaya magnet sehingga tidak ada listrik yang mengalir pada kumparan tersebut.
4. Pada posisi ini pula, kumparan mendapat/mencapai garis-garis magnet maksimum.
5. Kumparan terus berputar hingga sisi k1 bergerak kebawah dan sisi k2 bergerak keatas.
6. Kumparan mengalami perubahan garis gaya magnet yang bertambah banyak, sehingga pada setiap sisi kumparan mengalir arus listrik yang berlawanan hingga posisi kumparan sinusoidal. Kumparan terus berputar hingga sisi k1 bergerak keatas dan sisi k2 bergerak kebawah.
7. Agar menimbulkan medan magnet yang berpotongan dengan konduktor pada stator rator diberi eksitasi. Karena ada dua kutub yang berbeda, utara dan selatan, maka tegangan yang dihasilkan pada stator adalah tegangan bolak-balik dengan gelombang sinusoidal.
8. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh pelanggan/masyarakat.
Bagian-bagian generator AC
- Rotor. Dalam generator AC, jenis rotor yang digunakan adalah Turbine-driven dan Salient-pole. Turbine-driven digunakan untuk kecepatan tinggi dan Salient-pole untuk kecepatan rendah. Belitan pada Turbine-driven rotor disusun sedemikian rupa sehingga membentuk dua atau empat kutub yang berbeda. Belitan-belitan tersebut diletakkan erat-erat didalam slot agar tahan terhadap gaya sentrifugal pada kecepatan tinggi. Salient-pole rotor sering kali terdiri dari beberapa kutub yang dibelit terpisahkan, dibautkan pada kerangka rotor. Salient-pole rotor mempunyai diameter yang lebih besar dari turbine-driven rotor. Pada putaran per menit sama, salient-pole memiliki gaya sentrifugal yang lebih besar. Untuk menjaga keamanan dan keselamatan sehingga belitannya tidak terlempar keluar mesin, salient-pole hanya digunakan pada aplikasi kecepatan rendah.
- Stator, bekerja sebagai magnet yang membangkitkan tegangan AC.
- Brush, sebagai penghubung ke motor listrik.
- Medan Magnet.
Jenis-jenis Generator AC
• Sinkron (Serempak)
Konstruksi generator sinkron pada dasarnya sama dengan motor sinkron, yang keduanya merupakan mesin sinkron. Ada dua struktur kumparan pada mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang mengalirkan penguatan DC (membangkitkan medan magnet, biasa disebut sistem eksitas) dan sebuah kumparan (jangkar) tempat dibangkitkannya GGL arus bolak-balik.
Kumparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada sumber DC luar melalui slipring dan sikat arang, tetapi ada juga yang tidak mempergunakan sikat arang yaitu sistem “brushless excitation”.
Bentuk Penguatan
Penguatan DC diperoleh dari generator DC penguatan sendiri yang seporos dengan rotor mesin sinkron. Pada mesin sinkron dengan kecepatan rendah, tetapi rating daya yang besar, seperti pada generator Hydroelectric (PLTA), maka generator DC yang digunakan tidak dengan penguatan sendiri tetapi dengan “Pilot Exciter” sebagai penguatan atau menggunakan magnet permanen.
Alternatif lainnya untuk penguatan eksitasi adalah menggunakan Diode silikon dan Thyristor.
Ada dua tipe sistem penguatan “Solid State”, yaitu:
- Sistem Statis yang menggunakan Diode/Thyristor statis, dan arus dialirkan ke rotor melalui Slipring.
- Brushless System, pada sistem ini penyearah dipasangkan diporos yang berputar dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slip-ring.
Bentuk Rotor
Untuk medan rotor yang digunakan tergantung pada kecepatan mesin, mesin dengan kecepatan tinggi seperti turbo generator mempunyai bentuk silinder. Sedangkan mesin dengan kecepatan rendah seperti Hydroelectric/Generator Listrik Diesel mempunyai rotor kutub menonjol.
Bentuk Stator
Stator dari mesin sinkron terbuat dari bahan ferromagnetik berbentuk laminasi untuk mengurangi kerugian dari arus pusar, dengan demikian berarti sifat permeabilitas dan resistivitas bahannya tinggi. Belitan jangkar (stator) yang umum digunakan oleh mesin sinkron tiga fasa, ada 2 tipe yaitu:
- Belitan satu lapis (Single Layer Winding).
- Belitan berlapis ganda (Double Layer Winding).
• Asinkron (Tak Serempak)
Berbeda dengan generator sinkron yang merupakan generator dengan kecepatan putar rotor sama dengan kecepatan medan putar stator seperti generator medan magnet permanen, generator asinkron memiliki kecepatan putar rotor yang berbeda dengan kecepatan putar medan stator seperti generator induksi. Generator induksi banyak digunakan pada pembangkit listrik energi terbarukan disebabkan oleh harganya yang lebih murah, tidak membutuhkan sikat, konstruksinya yang sederhana, serta mudah dan murah dalam perawatannya.
B. Generator DC
Generator DC merupakan sebuah perangkat mesin listrik dinamis yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon
Konstruksi Generator DC
Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanen dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor.
Generator DC terdiri dari dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.
Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodik / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.
Prinsip kerja Generator DC
Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara:
• Dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik.
• Dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif.
• Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.
• Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).
Jangkar Generator DC
Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar. Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada daerah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.
Reaksi Jangkar
Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama. Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.
Bila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar. Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar jangkar tersebut dan biasa disebut FIuks Medan Jangkar.
Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di sebelah kanan kutub utara. Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α. Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal generator. Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu).
Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya lebih kecil dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi semula (garis netral), maka akan timbul percikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. Bila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan generator dengan komutator dan lilitan kompensasinya.
Kini dalam rangkaian generator DC memiliki tiga lilitan magnet, yaitu:
• Lilitan magnet utama
• Lilitan magnet bantu (interpole)
• Lilitan magnet kompensasi
Jenis-Jenis Generator DC
Seperti telah disebutkan diawal, bahwa generator DC berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) dibagi menjadi 3 jenis, yaitu:
1. Generator penguat terpisah
2. Generator shunt
3. Generator kompon
• Generator Penguat Terpisah
Pada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. Terdapat dua jenis generator penguat terpisah, yaitu:
1. Penguat elektromagnetik
2. Magnet permanent / magnet tetap
Energi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur melalui pengaturan tegangan eksitasi. Pengaturan dapat dilakukan secara elektronik atau magnetik. Generator ini bekerja dengan catu daya DC dari luar yang dimasukkan melalui belitan F1-F2.
Penguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan output generator yang konstan dari terminal rotor A1-A2. Karakteristik tegangan V relatif konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban I dinaikkan mendekati harga nominalnya.
• Generator Shunt
Pada generator shunt, penguat eksitasi E1-E2 terhubung paralel dengan rotor (A1-A2). Tegangan awal generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnet stator. Rotor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai dicapai tegangan nominalnya. Pengaturan arus eksitasi yang melewati belitan shunt E1-E2 diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai mencapai tegangan nominalnya.
Jika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau rotor terhubung-singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut.
Karakteristik Generator Shunt
Generator shunt mempunyai karakteristik, tegangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator penguat terpisah.
Sebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.
• Generator Kompon
Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang sama. Satu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon. Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.
Karakteristik Generator Kompon
Tegangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 50%. Hal ini disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang cenderung naik tegangannya jika arus beban bertambah besar. Jadi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang cenderung tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.
