Di bidang listrik, mesin merupakan sebuah perangkat berupa motorgenerator. Perbedaan istilah tersebut dibuat berdasarkan perbedaan fungsi operasinya. Motor ialah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik putaran. Sedangkan generator adalah alat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Jadi, sebuah mesin listrik dapat difungsikan sebagai generataor, atau sebagai motor.
Terdapat dua jenis motor:
- motor DC,
- motor AC.
Demikian pula dengan generator. Terdapat dua jenis generator:
- generator AC,
- generator DC.
1. Konstruksi Dasar Mesin Listrik
Bagian utama mesin listrik terdiri dari dua bagian: yaitu bagian bergerak yang disebut Rotor, dan bagian diam yang disebut Stator. Masing-masing bagian mempunyai lilitan kawat. Pada Stator, lilitan kawat berfungsi sebagai pembangkit medan magnet, sedangkan pada Rotor, lilitan berfungsi sebagai pembangkit gaya gerak listrik.
Gambar 4.1: Konstruksi Dasar Mesin Listrik
2. Prinsip Kerja Motor dan Generator
Prinsip Arah Putaran Motor
Untuk menentukan arah putaran motor, digunakan kaedah Flamming tangan kiri. Kutub-kutub magnet akan menghasilkan medan magnet dengan arah dari kutub utara ke kutub selatan. Jika medan magnet ini memotong sebuah kawat penghantar yang dialiri arus searah dengan empat jari, maka akan timbul gaya gerak searah ibu jari. Gaya ini disebut gaya Lorentz, yang bersarnya sama dengan F.
- F = Arah gaya penghantar (Newton)
- B = kerapatan flux magnet (weber)
- ? = panjang kawat penghantar (meter)
- I = Arus DC (Ampere)
- z = Jumlah penghantar
Gambar 4.2: Hukum tangan kiri untuk motor
Prinsip motor: aliran arus di dalam penghantar yang berada di dalam pengaruh medan magnet akan menghasilkan gerakan
Besarnya gaya pada penghantar akan bertambah besar jika arus yang melalui penghantar bertambah besar.
Contoh 4-1: sebuah motor DC mempunyai kerapatan medan magnet 0,8T. Dibawah pengaruh medan magnet terdapat 400 kawat penghantar dengan arus 10 A. Jika panjang penghantar seluruhnya 150 mm, tentukan gaya yang ada pada anker.
Prinsip Pembangkitan Tegangan pada Generator
Sepotong penghantar yang dialiri arus dan bergerak dengan kecepatan v didalam pengaruh medan magnet, akan menimbulkan tegangan induksi sebesar V. Untuk menentukan besarnya tegangan induksi yang ditimbulkan oleh arah gerakan penghantar tersebut digunakan kaedah Flamming tangan kanan. Medan magnet mempunyai arah dari kutub utara ke kutub selatan. Arus di dalam penghantar searah dengan empat jari, sedangkan arah gerakan searah dengan ibu jari, seperti ditunjukkan pada Gambar 4.3.
- V = tegangan induksi (volt)
- B = kerapatan flux magnet (weber)
- ? = panjang kawat penghantar (meter)
- z = jumlah penghantar
- v = kec. gerak kawat (m/s).
Gambar 4.3: Hukum tangan kanan untuk generator
Prinsip generator: Medan magnet dan gerakan sepotong penghantar yang dialiri arus akan menimbulkan tegangan
Contoh 4-2. Kerapatan magnet sebuah generator diketahui = 0.85 T dipotong oleh 500 kawat penghantar, dan bergerak dengan kecepatan 5 m/s. Jika panjang penghantar keseluruhan adalah 100 mm, berapakah besarnya tegangan induksi yang dihasilkan?
