TRANSFORMATOR(TRAFO)

Prinsip Kerja Transformator

Komponen Transformator (trafo)

Transformator (trafo) adalah alat yang digunakan untuk menaikkan atau menurunkan tegangan bolak-balik (AC). Transformator terdiri dari 3 komponen pokok yaitu: kumparan pertama (primer) yang bertindak sebagai input, kumparan kedua (skunder) yang bertindak sebagai output, dan inti besi yang berfungsi untuk memperkuat medan magnet yang dihasilkan.

Bagian-Bagian Transformator

Contoh Transformator                    Lambang Transformator

Prinsip Kerja Transformator

Prinsip kerja dari sebuah transformator adalah sebagai berikut. Ketika Kumparan primer dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, perubahan arus listrik pada kumparan primer menimbulkan medan magnet yang berubah. Medan magnet yang berubah diperkuat oleh adanya inti besi dan dihantarkan inti besi ke kumparan sekunder, sehingga pada ujung-ujung kumparan sekunder akan timbul ggl induksi. Efek ini dinamakan induktansi timbal-balik (mutual inductance).

Pada skema transformator di samping, ketika arus listrik dari sumber tegangan yang mengalir pada kumparan primer berbalik arah (berubah polaritasnya) medan magnet yang dihasilkan akan berubah arah sehingga arus listrik yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan berubah polaritasnya.

Hubungan antara tegangan primer, jumlah lilitan primer, tegangan sekunder, dan jumlah lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan:

Vp = tegangan primer (volt)
Vs = tegangan sekunder (volt)
Np = jumlah lilitan primer
Ns = jumlah lilitan sekunder
Simbol Transformator

Berdasarkan perbandingan antara jumlah lilitan primer dan jumlah lilitan skunder transformator ada dua jenis yaitu:

1. Transformator step up yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik rendah menjadi tinggi, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan sekunder lebih banyak daripada jumlah lilitan primer (Ns > Np).
2. Transformator step down yaitu transformator yang mengubah tegangan bolak-balik tinggi menjadi rendah, transformator ini mempunyai jumlah lilitan kumparan primer lebih banyak daripada jumlah lilitan sekunder (Np > Ns).

Pada transformator (trafo) besarnya tegangan yang dikeluarkan oleh kumparan sekunder adalah:

1. Sebanding dengan banyaknya lilitan sekunder (Vs ~ Ns).
2. Sebanding dengan besarnya tegangan primer ( VS ~ VP).
3. Berbanding terbalik dengan banyaknya lilitan primer,

Sehingga dapat dituliskan:

Penggunaan Transformator

Transformator (trafo) digunakan pada peralatan listrik terutama yang memerlukan perubahan atau penyesuaian besarnya tegangan bolak-balik. Misal radio memerlukan tegangan 12 volt padahal listrik dari PLN 220 volt, maka diperlukan transformator untuk mengubah tegangan listrik bolak-balik 220 volt menjadi tegangan listrik bolak-balik 12 volt. Contoh alat listrik yang memerlukan transformator adalah: TV, komputer, mesin foto kopi, gardu listrik dan sebagainya.

Contoh cara menghitung jumlah lilitan sekunder:

Untuk menyalakan lampu 10 volt dengan tegangan listrik dari PLN 220 volt digunakan transformator step down. Jika jumlah lilitan primer transformator 1.100 lilitan, berapakah jumlah lilitan pada kumparan sekundernya ?

Penyelesaian:
Diketahui:   Vp = 220 V
                  Vs = 10 V
                  N_p = 1100 lilitan

Ditanyakan: Ns = ........... ?
Jawab:
            
Jadi, banyaknya lilitan sekunder adalah 50 lilitan

MOTOR AC

Motor arus bolak-balik (motor AC) ialah suatu mesin yang berfungsi  mengubah tenaga listrik arus bolak-balik (listrik AC) menjadi tenaga gerak atau tenaga mekanik berupa putaran daripada rotor. Motor listrik arus bolak-balik  dapat dibedakan atas beberapa jenis. Seperti pada motor DC pada motor AC, arus dilewatkan melalui kumparan, menghasilkan torsi pada kumparan. Sejak saat itu bolak, motor akan berjalan lancar hanya pada frekuensi gelombang sinus. Hal ini disebut motor sinkron. Lebih umum adalah motor induksi, di mana arus listrik induksi dalam kumparan berputar daripada yang diberikan kepada mereka secara langsung. Salah satu kelemahan dari jenis motor AC adalah arus tinggi yang harus mengalir melalui kontak berputar. Memicu dan pemanasan pada kontak-kontak dapat menghabiskan energi dan memperpendek masa pakai motor. Dalam motor AC umum medan magnet yang dihasilkan oleh elektromagnet didukung oleh tegangan AC sama dengan kumparan motor. Kumparan yang menghasilkan medan magnet yang kadang-kadang disebut sebagai "stator", sedangkan kumparan dan inti padat yang berputar disebut "dinamo". Dalam motor AC medan magnet sinusoidal bervariasi, seperti arus dalam kumparan bervariasi.

Berdasarkan karakteristik dari arus listrik yang mengalir, motor AC (Alternating Current, Arus Bolak-balik) terdiri dari 2 jenis, yaitu:

1. Motor listrik AC / arus bolak-balik 1 fasa

2. Motor listrik AC / arus bolak-balik 3 fasa

MOTOR LISTRIK 1 FASA

Prinsip kerja Motor AC Satu Fasa

Motor AC satu fasa berbeda cara kerjanya dengan motor AC tiga fasa, dimana pada motor AC tiga fasa untuk belitan statornya terdapat tiga belitan yang menghasilkan medan putar dan pada rotor sangkar terjadi induksi dan interaksi torsi yang menghasilkan putaran. Sedangkan pada motor satu fasa memiliki dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama (belitan U1-U2) dan belitan fasa bantu (belitan Z1-Z2), lihat gambar1.


Gambar 1. Prinsip Medan Magnet Utama dan Medan magnet Bantu Motor Satu fasa

Belitan utama menggunakan penampang kawat tembaga lebih besar sehingga memiliki impedansi lebih kecil. Sedangkan belitan bantu dibuat dari tembaga berpenampang kecil dan jumlah belitannya lebih banyak, sehingga impedansinya lebih besar dibanding impedansi belitan utama.

Grafik arus belitan bantu Ibantu dan arus belitan utama Iutama berbeda fasa sebesar φ, hal ini disebabkan karena perbedaan besarnya impedansi kedua belitan tersebut. Perbedaan arus beda fasa ini menyebabkan arus total, merupakan penjumlahan vektor arus utama dan arus bantu. Medan magnet utama yang dihasilkan belitan utama juga berbeda fasa sebesar φ dengan medan magnet bantu.


Gambar 2. grafik Gelombang arus medan bantu dan arus medan utama


Gambar 3. Medan magnet pada Stator Motor satu fasa


Belitan bantu Z1-Z2 pertama dialiri arus Ibantu menghasilkan fluks magnet Φ tegak lurus, beberapa saat kemudian belitan utama U1-U2 dialiri arus utama Iutama. yang bernilai positip. Hasilnya adalah medan magnet yang bergeser sebesar 45° dengan arah berlawanan jarum jam. Kejadian ini berlangsung terus sampai satu siklus sinusoida, sehingga menghasilkan medan magnet yang berputar pada belitan statornya.

Rotor motor satu fasa sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentuk batang-batang kawat yang ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupai bentuk sangkar tupai, maka sering disebut rotor sangkar.


Gambar 4. Rotor sangkar

Belitan rotor yang dipotong oleh medan putar stator, menghasilkan tegangan induksi, interaksi antara medan putar stator dan medan magnet rotor akan menghasilkan torsi putar pada rotor.

MOTOR LISTRIK 3 FASA

Motor Listrik 3 Fasa

A. Motor Listrik 3 Fasa

     Motor AC 3 phase bekerja dengan memanfaatkan perbedaan fasa sumber untuk menimbulkan gaya putar pada rotornya. Jika pada motor AC 1 phase untuk menghasilkan beda phase diperlukan penambahan komponen Kapasitor (baca disini), pada motor 3 phase perbedaan phase sudah didapat langsung dari sumber seperti terlihat pada gambar arus 3 phase berikut ini:

Gb. Grafik arus 3 fasa

Pada gambar di atas, arus 3 phase memiliki perbedaan phase 60 derajat antar phasenya. Dengan perbedaan ini, maka penambahan kapasitor tidak diperlukan.

B. Konstruksi Motor Listrik 3 Fasa

        Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm sampai 4 mm. Tipe dari motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya dan rotor sangkar tupai (Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam terhubung singkat dengan batangan logam yang lain.

Gb. Konstruksi Motor Listrik 3 Fasa

C. Prinsip Kerja Motor Listrik 3 Fasa

Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan putar dengan kecepatan seperti rumus berikut :

Ns = 120 f/P

dimana:

Ns = Kecepatan Putar

f  = Frekuensi Sumber

P = Kutub motor

        Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada batang konduktor dari rotor akan timbul GGL induksi. Karena batang konduktor merupakan rangkaian yang tertutup maka GGL akan menghasilkan arus (I). Adanya arus (I) di d alam medan magnet akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel mula yan g dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator. GGL induksi timbul karena terpoton gn ya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar GGL induksi tersebut timbul, diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr).

Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (s), dinyatakan dengan

S= (ns- nr)/ ns

Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak mengalir pada batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.

D. Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi (torque)

        Gambar di bawah ini menunjukkan grafik hubungan antara torque - kecepatan dengan arus pada motor induksi 3 phase:

• Motor mulai menyala ternyata terdapat arus start yang tinggi akan tetapi torque-nya rendah.

• Saat motor mencapai 80% dari kecepatan penuh, torque-nya mencapai titik tertinggi dan arusnya mulai

menurun.

• Pada saat motor sudah mencapai kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torque dan stator turun ke nol.

E. Keuntungan dan Kerugian Motor 3 Fasa

Keuntungan motor 3 fasa : 

• Konstruksi sangat kuat dan sederhana terutama bila motor dengan rotor sangkar.

• Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi.

• Effesiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil.

• Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan. 

Kerugian Penggunaan Motor Induksi:

• Kecepatan tidak mudah dikontrol 

• Power faktor rendah pada beban ringan 

• Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus nominal

F. Pengasutan Motor Listrik 3 Fasa

Pengasutan merupakan metoda penyambungan kumparan-kumparan dalam motor 3 phase. Ada 2 model penyambungan kumparan pada motor 3 phase:

1. Sambungan Bintang/Star/Y

2. Sambungan Segitiga/Delta

1. Sambungan Star

Sambungan bintang dibentuk dengan menghubungkan salah satu ujung dari ketiga kumparan menjadi satu. Ujung kumparan yang digabung tersebut menjadi titik netral, karena sifat arus 3 phase yang jika dijumlahkan ketiganya hasilnya netral atau nol.  

Nilai tegangan phase pada sambungan bintang =  √3 x tegangan antar phase

2. Sambungan Delta

Gb. Sambungan Delta

Sambungan delta atau segitiga didapat dengan menghubungkan kumparan-kumparan motor sehingga membentuk segitiga.  Pada sambungan delta tegangan kumparan = tegangan antar phase akan tetapi arus jaringan sebesar √3 arus line.

GENERATOR

Generator adalah suatu alat yang dapat mengubah tenaga mekanik menjadi energi listrik.Tenaga mekanik bisa berasal dari panas, air, uap, dll. Energi listrik yang dihasilkan olehgenerator bisa berupa Listrik AC (listrik bolak-balik) maupun DC (listrik searah). Hal tersebuttegantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh pembangkit tenaga listrik.Generator  berhubungan erat dengan hukum faraday. Berikut hasil dari hukum faraday “ bahwa apabila sepotong kawat penghantar listrik berada dalam medan magnet berubah-ubah,maka dalam kawat tersebut akan terbentuk Gaya Gerak Listrik”

Berdasarkan jenis arus listrik yang dihasilkan, generator listrik dibedakan menjadi 2 macam, yaitu generator listrik Alternator (AC) dan generator listrik dinamo (DC). Berikut ini adalah penjelasan cara kerja generator listrik tersebut:

 

# GENERATOR LISTRIK AC

 

 

 

 

Pada generator listri AC ini terdapat 2 buah stator. Kutub - kutub magnet yang berlawanan saling dihadapkan sehingga diantara kedua kutub magnet tersebut dihasilkan medan magnet. Di alam medan magnet tersebut terdapat kumpran yang mudah berputar pada porosnya. Karena kumparan selalu berputar, maka jumlah gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan juga selalu berubah - ubah. Sifat dari arus listrik yang dihasilkan oleh generator listrik AC ini  berjenis bolak - balik dengan bentuk seperti gelombang; amplitudonya bergantung pada kuat medan magnet, jumlah lilitan kawat, dan luas penampang kumparan; serta frekuensi gelombangnya sama dengan frekuensi putaran kumparan.

 

 

# GENERATOR LISTRIK DC

 

 

 

Cara kerja generator listrik DC mirip dengan cara kerja generator listri AC. Yang membedakan hanya pada generator listrik DC ini  menggunakan sebuah cincin belah atau yang biasa disebut dengan komutator di bagian outputnya. Komutator ini memungkinkan arus listrik induksi yang dialirkan ke rangkaian listrik berupa arus listri DC meskipun kumparan yang berada di dalamnya menghasilkan arus listrik AC.

Prinsip Kerja Generator

Prinsip kerja generator akan lebih mudah dimengerti apabila kita mengetahui terlebih dahulu apa itu generator. Generator merupakan alat yang mampu menghasilkan energi listrik yang bersumber kepada energi mekanik dan umumnya menggunakan induksi elektromagnetik. Proses tersebut dikenal dengan nama pembangkit listrik. Sumber energi mekanik sendiri bisa berasal dari resiprokat ataupun turbin.

Generator listrik pertama kali ditemukan pada tahun 1831 oleh seseorng yang bernama Faraday. Saat itu generator listrik mempunyai bentuk gulungan kawat yang  dililitkan pada besi yang berukuran U. Generator tersebut dikenal dengan nama Generator Cakram Faraday.

Cara Kerja Generator

Cara kerja generator adalah melalui pergerakan medan magnet yang ada di rotor terhadap kumparan tetap yang terdapat di stator. Medan magnet tersebut dihasilkan dengan cara memberikan tegangan DC (Direct Current) pada kumparan penguat medan yang ada di rotor yang dapat dihasilkan melalui penguat sendiri maupun penguat terpisah. Sumber tegangan DC sendiri bisa didapat dari aki (accumulator). Setelah itu pemotong medan magnet bisa menggunakan bahan konduktor untuk memotong medan magnet yang ada, karena apabila tidak memotong maka prinsip kerja generator tidak akan timbul yang berupa gaya gerak listrik.

Generator listrik mempunyai 2 macam jenis yaitu generator listrik AC dan generator listrik DC. Generator listrik AC mempunyai dua kutub stator sehingga apabila kutub-kutub magnet yang berlawanan dihadapkan maka akan menimbulkan sebuah medan magnet. Sedangkan generator listrik DC mempunyai komulator sehingga arus listrik yang akan dihasilkan berupa arus listrik DC sekalipun sumbernya berupa arus listrik AC. Adapun alat yang mampu mengkonverter arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik AC yaituinverter listrik.

Manfaat Generator Listrik

Manfaat generator listrik adalah sebagai salah satu elemen mesin pembangkit listrik yang mana berasal dari energi mekanik dan semua pembangkit listrik menggunakan komponen generator di dalamnya. Manfaat generator listrik pun sangat banyak baik itu untuk kalangan pribadi ataupun industri. Untuk industri prinsip kerja generator sangat terasa pada pusat listrik tenaga uap yang berjenis medan tutup dan menggunakan system udara yang terbuka. Disini putaranturbin yang berasal dari air yang dibendung dalam waduk mampu menghasilkan listrik.

Selain mengetahui tentang prinsip kerja generator itu seperti apa, tentunya tidak ada salahnya anda mempelajari jenis-jenis genset yang ada berikut estimasi harganya. Ada baiknya anda membeli genset untuk di rumah atau kantor anda sebagai penunjang kegiatan sehari-hari anda mengingat pelayanan listrik di Indonesia yang terkadang mati secara tiba-tiba tanpa pemberitahuan. Sekaligus anda juga harus ikut dalam kegiatan menghemat listrik karena seringnya PLN memberikan pelayanan listrik yang kurang memuaskan diakibatkan tidak mencukupinya daya untuk menyuplai aliran listrik ke semua daerah secara merata.

video cara kerja generator ac

GENERATOR DC

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

1. Konstruksi Generator DC
Pada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau casis, serta bagian rotor. Gambar 1 menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC.

Gambar 1. Konstruksi Generator DC
Generator DC terdiri 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.

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 periodic / 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.
2. 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.

Proses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat dilihat pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Gambar 2. Pembangkitan Tegangan Induksi.
Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.

Gambar 3. Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.
Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 3.(1), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar 3.(2) 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).
Prinsip kerja suatu generator arus searah berdasarkan hukum Faraday :

e = – N

dimana :
N : jumlah lilitan
f : fluksi magnet
e : Tegangan imbas, ggl (gaya gerak listrik)
Dengan lain perkataan, apabila suau konduktor memotong garis-garisfluksi magnetik yang berubah-ubah, maka ggl akan dibangkitkan dalamkonduktor itu.
Jadi syarat untuk dapat dibangkitkan ggl adalah :

• harus ada konduktor ( hantaran kawat )
• harus ada medan magnetik
• harus ada gerak atau perputaran dari konduktor dalam medan, atauada fluksi yang berubah yang memotong konduktor itu.

Untuk menentukan arah arus pada setiap saat, berlaku pada kaidah tangankanan :

• ibu jari : gerak perputaran
• jari telunjuk : medan magnetik kutub u dan s
• jari tengah : besaran galvanis tegangan U dan arus I

Untuk perolehan arus searah dari tegangan bolak balik, meskipun tujuanutamanya adalah pemabangkitan tegangan searah, tampak bahwategangan kecepatan yang dibangkitkan pada kumparan jangkar merupakan
Dasar Perhitungan1.
Perhitungan GGL generator DCBerdasarkan hukum Imbas dari faraday yakni apabila lilitan penghantar atau konduktor di putar memotong garis ± garis gayamedan magnet yang diam, atau lilitan penghantardiam di potong olehgaris ± garis gaya medan magnet yang berputar maka penghantar tersebut timbul EMF (elektro motoris force) atau GGL( gaya gerak listrik) atau tegangan industry.
EMF yang di bangkitkan pada penghantar jangkar adalah tegangan bolak ± balik.
Tegangan bolak ± balik tersebut kemudian di searah oleh komutator.
Persamaan umum tegangan yang di bangkitkan oleh DC.
Tegangan yang di bangkitkan oleh generator DC akan mengikuti persamaan umum.
Dengan,
Eₐ= Tegangan yang di bangkitkan dalam volt
= fluks / kutub dalam Maxwell
P = Banyaknya kutub.
N = kecepatan putaran jangkar / menit
Z = Jumlah penghantar jangkar
a= Jumlah hubungan parallel dalam jangkar.
Sehingga besarnya medan magnet yang di bangkitkan dapat di ketahuimelalui persamaan :
Dimana :
Eₐ= Tegangan yang di bangkitkan dalam volt
= fluks / kutub dalam Maxwell
P = Banyaknya kutub.
N = kecepatan putaran jangkar / menit
Z = Jumlah penghantar jangkar
a= Jumlah hubungan parallel dalam jangkar
3. 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 derah 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.
Gambar 4. Jangkar Generator DC.
4. Reaksi Jangkar
Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama (Gambar 5). Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.
Gambar 5. Medan Eksitasi Generator DC
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 (Gambar 6).
Gambar 6. Medan Jangkar dari Generator DC (a) dan Reaksi 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), seperti ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub Bantu, Belitan Kompensasi (b).
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, seperti ditunjukkan pada gambar 7 (a) dan (b), 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
5. 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

A.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 (Gambar 8.a)
2. Magnet permanent / magnet tetap (Gambar 8.b)
Gambar 8. Generator Penguat Terpisah.
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.
Karakteristik Generator Penguat Terpisah
Gambar 9. Karakteristik Generator Penguat Terpisah
Gambar 9 menunjukkan:
a)       karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi penuh (Ie 100%) dan saat eksitasi setengah penuh (Ie 50%). Ie adalah arus eksitasi, I adalah arus beban.Tegangan output generator akan sedikit turun jika arus beban semakin besar.
b)      Kerugian tegangan akibat reaksi jangkar.
c)       Perurunan tegangan akibat resistansi jangkar dan reaksi jangkar, selanjutnya mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan magnet, sehingga tegangan induksi menjadi kecil.
B.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. Diagram rangkaian generator shunt dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Diagram Rangkaian Generator Shunt
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
Gambar 11. Karakteristik Generator Shunt.
Generator shunt mempunyai karakteristik seperti ditunjukkan pada Gambar 11. 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.
C.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 ditunjukkan pada Gambar 12. Pengatur medan magnet (D1-D2) terletak di depan belitan shunt.
Gambar 12. Diagram Rangkaian Generator Kompon
Karakteristik Generator Kompon
Gambar 13. Karakteristik Generator Kompon
Gambar 13 menunjukkan :
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.
6. Cara Kerja Generator
GENERATOR LISTRIK AC
Pada generator listri AC ini terdapat 2 buah stator. Kutub – kutub magnet yang berlawanan saling dihadapkan sehingga diantara kedua kutub magnet tersebut dihasilkan medan magnet. Di alam medan magnet tersebut terdapat kumpran yang mudah berputar pada porosnya. Karena kumparan selalu berputar, maka jumlah gaya magnet yang masuk ke dalam kumparan juga selalu berubah – ubah. Sifat dari arus listrik yang dihasilkan oleh generator listrik AC ini  berjenis bolak – balik dengan bentuk seperti gelombang; amplitudonya bergantung pada kuat medan magnet, jumlah lilitan kawat, dan luas penampang kumparan; serta frekuensi gelombangnya sama dengan frekuensi putaran kumparan.
GENERATOR LISTRIK DC
Cara kerja generator listrik DC mirip dengan cara kerja generator listri AC. Yang membedakan hanya pada generator listrik DC ini  menggunakan sebuah cincin belah atau yang biasa disebut dengan komutator di bagian outputnya. Komutator ini memungkinkan arus listrik induksi yang dialirkan ke rangkaian listrik berupa arus listri DC meskipun kumparan yang berada di dalamnya menghasilkan arus listrik AC.

MOTOR DC

PRINSIP KERJA MOTOR DC

• Mesin DC dapat difungsikan sebagai generator DC maupun sebagai motor DC. Saat sebagai generator DC fungsinya mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sedangkan sebagai motor DC mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.  Secara umum konstruksi  motor dan generator DC adalah sama, yaitu terdiri dari stator dan rotor.  Motor-motor DC pada awalnya membutuhkan momen gerak (gaya torsi) yang besar  dan tidak memerlukan kontrol kecepatan putar. Kecepatan putar motor selanjutnya akan dikontrol oleh medan magnet.
  
  
• Pada motor DC dengan penguat terpisah, sumber eksitasi didapat dari luar, misalnya dari aki. Terjadinya gaya torsi pada jangkar disebabkan oleh hasil interaksi dua garis medan magnet. Kutub magnet menghasilkan garis medan magnet dari utara-selatan melewati jangkar. Lilitan jangkar yang dialiri arus listrik DC mengasilkan magnet dengan arah kekiri ditunjukkan anak panah (Gambar 4.22).

• Interaksi kedua magnet berasal dari stator dengan magnet yang dihasilkan jangkar mengakibarkan jangkar mendapatkan gaya torsi putar berlawanan arah jarus jam. Untuk mendapatkan medan magnet stator yang dapat diatur, maka dibuat belitan elektromagnet yang da-pat diatur besarnya arus eksitasinya.
• Mesin DC dapat difungsikan sebagai generator DC maupun sebagai 
  motor DC. Saat sebagai generator DC fungsinya mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sedangkan sebagai motor DC mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. 
  
  

  Sekarang bagaimana putaran dapat dihasilkan??

              

  

  Untuk menjawab ini, tentu saja kita harus ingat aturan tangan kanan bahwa gaya, medan magnet, dan arus membentuk suatu sumbu tiga dimensi seperti ditunjukkan di gambar sebelumnya. Semua setuju bahwa medan magnet berarah dari kutub Utara (N) ke kutub Selatan (S), sehingga di gambar yang atas seharusnya ada medan magnet yang berarah dari N ke S. Interaksi adanya arus dan medan magnet dengan menggunakan aturan tangan kanan mengakibatkan munculnya gaya. Pada gambar yang atas, dapat dicoba sendiri, di konduktor yang dekat dengan kutub S akan muncul gaya ke arah atas, sebaliknya pada konduktor yang dekat dengan kutub N akan muncuk gaya ke arah bawah. Akibatnya bagian medan akan berputar karena adanya dua gaya yang berlawanan arahnya. Setelah satu putaran maka konduktor yang tadinya dekat dengan kutub S akan berpindah dekat ke kutub N, dan juga sebaliknya. Akibat adanya pasangan cincin belah-komutator, arus akan mengalir dengan arah yang tetap, walaupun konduktornya berganti, sehingga gaya pada titik tersebut akan selalu tetap arahnya. Begitu seterusnya sehingga motor arus searah akan berputar pada arah yang tetap. Secara sederhana, apabila sumber arus searahnya kita balik arahnya maka putaran yang dihasilkan akan berlawanan arah