Generator dan Sistem Eksitasi

Generator merupakan satu komponen yang paling penting pada sebuah pabrik penghasil listrik semacam PLTU. Energi panas dari uap air yang diproduksi oleh boiler diubah menjadi energi mekanis berupa putaran poros pada turbin. Energi mekanis tersebut selanjutnya akan diubah menjadi energi listrik oleh generator. Generator listrik menggunakan prinsip dasar dari Hukum Faraday dimana apabila sebuah konduktor listrik dilewatkan ke sebuah medan magnet, akan timbul tegangan listrik yang terinduksi pada konduktor tersebut.

Prinsip Dasar Generator

Secara umum generator terbagi ke dalam dua jenis, yakni generator DC dan generator AC. Generator DC membangkitkan arus listrik searah dengan menggunakan komponen utama berupa komutator, sebuah komponen berupa lilitan kawat untuk membangkitkan listrik searah. Generator DC hanya cocok untuk membangkitkan tenaga listrik kecil, karena untuk memenuhi kebutuhan listrik yang tinggi, dibutuhkan generator DC yang ukurannya sangat besar mengalahkan ukuran generator AC untuk menghasilkan daya yang sama. Generator AC tersusun atas sebuah konduktor listrik yang bergerak memotong medan magnet (biasanya berupa elektromagnetik). Kedua ujung dari konduktor tersebut terhubung ke beban listrik yang menjadi konsumen listrik dari generator. Untuk memahami prinsip kerja generator AC, mari kita perhatikan gambar di bawah ini.

Prinsip Pembangkitan Arus Listrik AC

Pada saat posisi konduktor vertikal, tegangan yang dihasilkan adalah nol karena pada posisi ini konduktor tidak memotong garis medan magnet. Konduktor terus berputar hingga 90^o sehingga pada saat posisi horisontal akan dihasilkan tegangan listrik maksimum. Konduktor ini akan terus berputar sehingga menghasilkan arus listrik AC yang dapat digambarkan dengan grafik sinusoidal pada gambar di atas.

Prinsip Dasar Generator AC 3-Fasa

Generator 3-fasa memiliki prinsip kerja yang sama dengan generator 1-fasa. Tiga lilitan konduktor disusun secara melingkar sehingga jarak antar lilitan adalah sebesar 120^o. Medan magnet yang berputar di tengah-tengah ketiga lilitan konduktor tersebut menginduksi lilitan-lilitan tersebut sehingga menghasilkan tegangan listrik pada masing-masing lilitan. Jika digambarkan menjadi sebuah kurva, maka akan membentuk tiga kurva yang masing-masing memiliki jarak 120^o.

Sistem Eksitasi
Komponen utama dari rotor sebuah generator adalah magnet. Magnet ini dapat berupa magnet permanen maupun magnet yang dibangkitkan dengan menggunakan kumparan. Pada generator yang menggunakan kumparan sebagai magnet buatan, maka dibutuhkan arus listrik yang mengalir ke kumparan tersebut. Proses dari pembangkitan medan magnet secara buatan pada generator inilah yang disebut dengan proses eksitasi.

Perbedaan Generator Dengan Exciter dan Magnet Permanen

Pada generator dengan sistem eksitasi, besar tegangan listrik yang dihasilkan oleh generator sebanding dengan besar medan magnet di dalamnya, sedangkan besar medan magnet ini sebanding dengan besar arus eksitasi yang dibangkitkan. Maka, jika arus eksitasi sama dengan nol, maka tegangan listrik juga sama dengan nol. Atas dasar ini, sistem eksitasi dapat dikatakan sebagai sebuah sistem amplifier, dimana sejumlah kecil daya dapat mengontrol sejumlah daya yang besar. Prinsip ini menjadi dasar untuk mengontrol tegangan keluaran generator, jika tegangan sistem turun maka arus eksitasi harus ditambah, dan jika tegangan sistem terlalu tinggi maka arus eksitasi dapat diturunkan.

Macam-macam Exciter

Secara umum exciter dapat dikelompokkan menjadi dua jenis, yaitu:

1. Exciter Berputar. Exciter jenis ini membangkitkan arus listrik DC dengan menggunakan semacam generator berukuran kecil yang ikut berputar dengan generator utama. Ada dua tipe exciter berputar, mereka adalah:
   • Tipe yang menggunakan brush. Tipe klasik ini memerlukan komponen slip-ring untuk menghubungkan arus yang dibangkitkan oleh exciter dengan rotor generator. Sehingga tipe ini memerlukan perawatan yang berjangka.
   • Tipe brushless. Tipe ini lebih modern karena exciter berada satu poros dengan generator utama. Supply arus dari exciter kumparan magnet generator dihubungkan dengan plat dioda.
   
   Exciter Tipe Brushless
   
   
2. Exciter Statis. Exciter tipe ini tidak menggunakan generator kecil sebagai pembangkit arus DC untuk generator utamanya. Tipe ini menggunakan arus listrik yang keluar dari generator yang “disearahkan” menjadi DC dan disupply ke rotor generator utama.

Sumber:

1. Wikipedia – Magnetic Excitation
2. Generator & Exciter Basics
3. http://artikel-teknologi.com/generator-dan-sistem-eksitasi/