Mengenal Generator - Mesin Pembagi Beban

Generator adalah sebuah alat yang dapat menghasilkan energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan berasal dari sumber energi mekanik yang biasanya menggunakan induksi elektromagnetik. Proses kerja generator dikenal sebagai proses pembangkit listrik.

Generator memiliki kesamaan dengan motor atau mesin. Namun, kedua benda tersebut berbeda sekali. Motor atau mesin mengubah energi listrik menjadi energi mekanik, sedangkan generator mengubah energi mekanik menjadi energi listrik.

Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah listrik eksternal. Akan tetapi, generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal tersebut dapat dianalogikan dengan sebuah pompa air yang dapat menciptakan aliran air, tapi tidak menciptakan air di dalamnya.

Seperti diketahui bersama bahwa listrik merupakan bentuk energi sekunder yang paling praktis penggunaannya oleh manusia. Listrik dihasilkan dari sebuah proses konversi sumber energi primer, seperti batu bara, minyak bumi, gas, panas bumi,  potensial air, dan energi angin.

Pada umumnya, sistem pembangkit listrik yang digunakan adalah mesin generator tegangan AC. Generator tersebut memiliki penggerak utamanya berupa mesin turbin, mesin diesel, atau mesin baling-baling.

Dalam sistem operasi pembangkit listrik dengan generator, faktor keandalan dan fluktuasi jumlah beban harus diperhatikan. Oleh karena itu, disediakan dua atau lebih generator yang dioperasikan dengan secara terus-menerus, cadangan, dan bergiliran untuk generator-generator tersebut.

Sejarah Perkembangan Generator

Sebelum hubungan antara magnet dan listrik ditemukan, generator menggunakan prinsip elektrostatik. Mesin Wimshurst menggunakan induksi elektrostatik atau "influence". Sementara itu, generator Van de Graaff memakai satu dari dua mekanisme, yaitu penyaluran muatan dari elektroda voltasae tinggi dan muatan yang dibuat oleh efek triboelektrisitas menggunakan pemisahan dua insulator. Untuk lebih jelasnya lagi, berikut ini sejarah perkembangan generator dari masa ke masa.

1. Generator Faraday

Pada kurun waktu 1831-1832, seorang ilmuwan Inggris, Michael Faraday, menemukan bahwa perbedaan potensial dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik, yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Michael Faraday membuat generator elektromagnetik pertama berdasarkan efek tersebut memakai cakram tembaga yang berputar antara kutub magnet tapal kuda. Proses tersebut menghasilkan arus searah yang kecil.

Akan tetapi, desain alat yang dijuluki “cakram Faraday” itu tidak efisien karena aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan magnet. Arus tersebut yang diinduksi langsung di bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet.

Arus balik tersebut membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan cakram tembaga. Selanjutnya, dikembangkan generator homopolar untuk menyelesaikan permasalahan arus yang dihasilkan cakram tersebut.

Generator homopolar memakai sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Sementara kelemahannya adalah amat kecilnya tegangan listrik yang dihasilkan alat ini, karena jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetik.

2. Generator Dinamo

Dinamo adalah generator listrik pertama yang bisa mengantarkan tenaga untuk industri. Generator dinamo pun merupakan generator yang masih digunakan pada abad ke-21 sekarang ini. Dinamao generator menggunakan prinsip elektromagnetisme. Prinsip ini mengubah putaran mekanik menjadi arus listrik bolak-balik.

Dinamo pertama yang berdasarkan prinsip Faraday dibuat pada 1832. Dinamo tersebut dibuat oleh Hippolyte Pixii, seorang pembuat peralatan dari Perancis. Dinamo ini memakai magnet permanen yang diputar oleh sebuah "crank". Magnet yang berputar diposisikan sedemikian rupa sehingga kutub utara dan selatannya melewati sebongkah besi yang dibungkus dengan kawat.

Hippolyte Pixii menemukan bahwa magnet yang berputar dapat memproduksi sebuah arus di kawat setiap kali sebuah kutub melewati kumparan. Selain itu, kutub utara dan selatan magnet menginduksi arus di arah yang berlawanan. Dengan menambah sebuah komutator, Pixii dapat mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah.

Generator, Alat Pembagi Beban

Penyediaan generator tunggal untuk pengoperasian terus menerus adalah suatu hal yang riskan, kecuali jika bergilir dengan sumber PLN atau peralatan UPS (Uninterruptible Power Supply). Selain akan menelan biaya bahan bakar yang lumayan tinggi, penggunaan generator tunggal pun akan sangat mengganggu karena kebisingan suara yang dikeluarkannya.

Untuk memenuhi peningkatan beban listrik, generator dioperasikan secara paralel antar generator atau generator dengan sumber pasokan lain yang lebih besar misalnya dari PLN secara paralel juga. Oleh karena itu, diperlukan juga alat pembagi beban listrik untuk mencegah adanya sumber tenaga listrik terutama generator yang bekerja paralel mengalami beban lebih mendahului yang lainnya.

Operasi Generator Secara Paralel

Pasokan listrik dimulai dengan menghidupkan satu generator. Setelah itu, sedikit demi sedikit beban dimasukkan sampai dengan kemampuan generator tersebut. Selanjutnya, hidupkan lagi generator berikutnya dan paralelkan dengan generator pertama untuk memikul beban yang lebih besar lagi. Ketika generator kedua diparalelkan dengan generator pertama yang sudah memikul beban, diharapkan terjadi pembagian beban yang asalnya ditanggung generator pertama sehingga terjadi kerja sama yang meringankan sebelum beban-beban selanjutnya dimasukkan.

Pembagian beban yang ditanggung oleh masing-masing generator yang bekerja paralel akan bergantung pada jumlah masukan bahan bakar dan udara untuk pembakaran mesin diesel. Jumlah masukan (input) bahan bakar, uap air, gas, atau aliran udara diatur oleh peralatan atau katup yang digerakkan oleh generator yang menerima sinyal dari perubahan frekuensi listrik.

Bagian-bagian Generator

Generator terdiri atas dua bagian, yaitu rotor dan stator. Yang disebut rotor adalah bagian yang berputar yang terdiri atas beberapa bagian, yaitu poros, inti, kumparan, cincin geser, dan sikat-sikat. Sementara itu, stator adalah bagian yang tidak berputar yang tersusun dari rangka stator. Rangka stator ini merupakan salah satu bagian utama dari generator. Rangka yang terbuat dari besi ini pun merupakan rumah bagi bagian generator lainnya, yaitu kutub utama beserta lilitannya, kutub pembantu beserta lilitannya, dan bantalan-bantalan poros.

Macam Generator

Berdasarkan tegangan yang dibangkitkan, generator terbagi menjadi dua, yaitu Generator Arus Bolak-Balik (AC) dan Generator Arus Searah (DC). Generator Arus Bolak-Balik adalah generator yang menghasilkan tegangan (output) berupa tegangan bolak-balik. Sementara itu, Generator Arus Searah adalah generator yang menghasikan tegangan (output) berupa tegangan searah karena di dalamnya terdapat sistem penyearahan yang dilakukan oleh komutator atau dapat juga menggunakan dioda.

Kesimpulan Mengenai Generator

Generator atau alat pembagi beban merupakan peralatan otomatis yang menyamakan operasi governor dalam menaikkan atau menurunkan daya generator sesuai dengan perubahan bebannya. Selain itu, generator memiliki faktor penggunaan (beban maksimum dibagi kapasitas generator) yang sama dan kecil. Perubahan beban akibat pemasukan atau pengeluaran generator dari sistem paralel generator akan dirasakan sama oleh setiap generator tanpa overload atau overspeed.

Itulah sedikit ulasan mengenai generator. Beberapa tempat yang biasa memakai "jasa" generator sebagai cadangan listrik, di antaranya perusahaan-perusahaan industri, perusahaan hiburan, perusahaan ritel, dan banyak lagi lainnya. Dengan adanya generator ini, sekali pun listrik dari PLN mati, mereka akan tetap beraktivitas seperti biasa.