< Previous 34 dipergunakan untuk menyediakan arus ke medan yang bergerak. Slip ring ditekan pada shaft dan diisolasikan dari shaft. Konduktor koil dipateri pada slip ring untuk membentuk suatu rangkaian yang lengkap, yang diisolasi dari shaft. Karena rotor akan berputar dengan kecepatan tinggi, maka harus didukung oleh bearing. Ujung depan dari shaft mempunyai sebuah bearing yang dipasang di dalam drive end housing assembly (Gambar 2.5). Perhatikan tambahan spacers untuk menempatkan rotor pada posisi yang benar setelah alternator dirakit dan untuk menghindari agar fan tidak membentur housing. Karena pemancaran listrik menyebabkan panas, maka sebuah fan disediakan untuk memberikan aliran udara melalui assembly untuk pendinginan. Sebuah pulley dikaitkan pada ujung rotor shaft dan digerakkan oleh belt. 2. Brushes Gambar 2.6 Brush dan Brush holder Salah satu cara memberikan aliran arus ke field coil (kumparan medan) adalah penggunaan satu set brush (sikat) (gambar 2.6 F) yang menempel pada slip ring. Kuat medan arus melalui kumparan rotor menentukan kekuatan medan dari potongan-potongan kutub (utara dan selatan). Dengan mengontrol kekuatan medan kumparan rotor ini, kita dapat mengontrol tegangan output alternator. Arus medan biasanya diberikan melalui regulator melalui brush (sikat) dan slip ring, melalui field coil (kumparan medan) dan keluar melalui kedua brush (sikat) ke ground. Pemegang sikat (brush holder) (gambar 2.6). musim semi ketegangan 35 dalam pemegang sikat membantu untuk mempertahankan kontak konstan kuas ke cincin slip. karena arus medan yang digunakan untuk kumparan medan rendah (2 sampai 5 ampere), kuas cenderung memiliki kehidupan yang lebih panjang. 3. Slipring Slipring bersama dengan brush bertugas mengalirkan listrik untuk mensuplai kumparan medan agar dapat membangkitkan medan magnet. Tiap-tiap ujung kumparan medan terhubung langsung dengan slip ring, meskipun dibuat dengan bahan yang lebih keras dari pada brush akan tetapi keduanya tetap mengalami keausan terlebih lagi jika permukaan brush yang menempel pada slipring kasar, hal ini akan menyebabkan keausan lebih prah pada slipring dan mengharuskan penggantian dini. Gambar 2.7 slipring 4. Stator Dengan mengalirkan arus ke kumparan medan di rotor untuk mengatur pergantian medan magnet dari kuku kutub magnet, kita secara efektif telah menyiapkan sebagian besar persyaratan yang dibutuhkan untuk menghasilkan listrik. Kita telah memiliki gerak dan medan magnet variable. 36 Gambar 2.8 putaran rotor Komponen utama yang terakhir yang dibutuhkan adalah konduktor. Pada gambar 2.5, kita melihat rotor siap berputar dengan medan magnet. Juga perhatikan pergantian kutub, Gambar 2.8 menunjukkan secara sederhana satu-kawat stator. Melihat hubungan dari kutub ke konduktor dalam sirkuit beban, kita melihat bahwa aliran arus menginduksi perubahan arah. jika konduktor diberi energi oleh medan magnet polaritas utara, elektron akan mengalir dalam satu arah, sedangkan jika diberi energi oleh medan polaritas kutub selatan, maka elektron akan mengalir ke arah yang berlawanan. saat ini yang bergerak dalam satu arah dan kemudian ke arah yang berlawanan disebut arus bolak-balik (AC). Gambar 2.9 gelombag arus AC 37 Gambar 2.9 menunjukkan sebuah gelombang AC (arus bolak-balik). Dari gambar berikut ini, kita melihat gelombang berawal pada posisi nol, naik ke nilai positif, kemudian turun ke nol lagi sebelum berbalik ke nilai negatif. untuk menghasilkan jumlah arus yang diperlukan untuk mempertahankan daya baterai dan menjalankan semua aksesori unit, membutuhkan banyak konduktor daripada satu konduktor. Untuk mencapai hal ini, kebanyakan alternator menggunakan tiga set gulungan melilit besi atau inti berlapis (gambar 2.10). Gambar 2.10 kumparan stator Gambar 2.11 Kumparan stator 38 Membelit konduktor meningkatkan jumlah arus yang diinduksi. pada gambar 2.11 kita melihat tiga konduktor yang terpisah dalam celah membentuk gulungan kecil dan ditempatkan di sekitar inti stator, dibelitkan secara bergantian di sekitar inti dan masing-masing tumpang tindih memproduksi sudut fase yang diperlukan. Pada gambar 2.9, kita melihat gelombang sinus, yang merupakan hasil dari sudut dan polaritas kutub kumparan medan dengan kawat tunggal (satu belitan). namun dalam alternator, kita memiliki tiga gulungan lebih tersusun dalam stator. masing-masing dari gulungan menempati sepertiga dari stator, atau 120º lingkaran. ketika kumparan medan berputar, ia memiliki enam kutub bergantian dengan medan magnet yang bisa dipotong oleh tiga gulungan pada stator yang berada di sudut fase yang berbeda. Gambar 2.12 Tegangan yang dihasilkan kumparan stator digabung bersama menjadi tegangan tiga fasa 39 Kita dapat meliht gelombang dari tegngan Ac yang di hasilkan pada gambar 2.12. Setiap gelombang sinus berada pada siklus fasa yang berbeda pada setiap titik waktu tertentu. Gelombang tegangan yang dihasilkan uleh tiga belitan ini akan tumpang tindih dan disebut tegangan tiga fasa serta berupa arus bolak balik. Dikarenakan baterai unit serta komponen elektrik lainnya membutuhkan arus searah atau DC, maka masing-masing belitan pada stator dihubungkan sedemikian rupa sehingga arus AC yang stabil dari output dapat dirubah menjadi arus DC. Dua metode menghubungkan kumparan stator secara bersamaan seperti yang telah kita bahas pada bab 1 yang telah lalu adalah: 1. Hubungan wye “Y” atau star 2. Hubungan Delta Tentang keuntungan dan kerugian dari kedua hubungan ini telah kita bahas pada bab1 untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut. Gambar 2.13 belitan “Y”/ star dan delta 40 5. Diode Penyearah Untuk alternator arus AC tidak dapat diguakan pada unit, dan harus dirubah terlebih dahulu ke arus DC. Ini dapat dilakukan dengan cara menyearahkan arus output dari stator dengan menggunakan satu set diode. Diode adalah komponen elektronika yang berfungi seperti katup satu arah, memperbolehkan arus listrik mengalir hanya dalam satu arah. Jika sebuah diode diletakkan pada arus yang berlawanan dengannya (gambar 2.13) maka diode akan mencegah arus tersebut mengalir. Pada kasus ini dode memblok arus negatif dari gelombang AC. Jika diode ini dibalik (gambar 2.14) maka diode akan memblok arus positif dari gelombang AC dan hanya arus negative yang diperbolehkan melawatinya. Menggunakan diode tunggal untuk memblok salah satu dari arus positif atau arus negative disebut sebagai penyearah setengah gelombang. Gambar 2.14 Penyearah setengah gelombang (arus positif) Gambar 2.15 Penyearah setengah gelombang (arus negatif) 41 Hasilnya gelombang AC berubah menjadi DC, akan tetapi ini kurang halus/datar. Dengan menambahkan beberapa diode lagi, diantara setengah gelombang AC digunakan untuk saling melengkapi penyearahan satu gelombang penuh. Empat diode dibutuhkan untuk membentuk penyearah jembatan satu gellombang penuh mengkonversi dari AC ke DC lihat gambar 2.16 Gambar 2.16 Rangkaian diode penyearah gelombang penuh Empat diode menghasilkan arus DC tanpa menghiraukan arah arus (x ke y atau y ke x). ini akan dapat kita ketahui dengan mengikuti arah tanda panah melewati kumparan seperti pada gambar 2.16 di atas. Saat arus mengalir dari bawah ke atas kumparan, diode 1 memblok, diode 2 membiarkan arus mengalir ke beban, dode 3 mengalirkan arus dari beban, dan diode 4 memblok arus. Saat arah arus berbalik dari ujung awal menuju ujung akhir kumparan, semua kinerja diode kebalikan dari arah sebelumnya. Hasil akhirnya adalah sama tanpa mempersoalkan arah dari arus melewati kumparan. Ini diebut penyearah gelombang penuh dan dapat dilihat pada gambar 2.17: 42 Gambar 2.17 Hasil penyearahan gelombang penuh Untuk mengakomodasi tiga kumparan stator yang digunakan pada alternator unit alat berat dibutuhkan enam diode (gambar 2.18) pada gambar ini menunjukkan kumparan terhubung wye (Y) dimana setiap ujung kumparan terhubung dengan dua diode. Setiap pasang diode salah satu terhubung dengan (ground) negatif dan yang satunya lagi (menyekat) positif. Pusat dari (Y) menunjukkan common connection (terhubung bersama)untuk satu perwakilan dari tiga ujung kumparan, yang disebut titik penghubung netral pada stator. Gambar 2.18 sekema sederhana hubungan kumparan stator alternator dengan diode penyearah jembatan Setiap saat selama rotor berputar dua dari kumparan stator terhubung secara seri, kumparan yang ke tiga akan menjadi netral dan tidak menghasilkan apa-apa. Dengan mengikuti arah panah yang melewati dua kumparan dalam rangkaian seri, kita akan melihat penyearahan dari AC ke DC sama seperti pada gambar 2.16. Saat rotor berputar kumparan dengan set yang berbeda dan arah yang berbeda pula akan mengalirkan arus, namun hasilnya akan tetap sama arus di semua arah mengalir melalui dua kumparan seri akan menjadi DC. Hasil 43 dari penyearahan gelombang penuh dari tiga kumparan stator dapat dilihat pada gambar 2.19: Gambar 2.19 Gelombag DC hasil penyearahan tiga fase Stator yang dirangkai secara delta tidak merubah kinerja dari diode. Perbedaa mendasar pada kumparan hubungan delta adalah jika pada kumparan delta kumparannya terhubung secara parallel bukan seri. Kumparan terhubung secara parallel menghasilkan arus yang lebih melewati diode, ini meningkatkan potensi output dari alternator. Sebagai akibat dari memblok arus diode mengalami panas, dan untuk membantu mengurangi panas yang dihasilkan diode, biasanya diode dipres pada wadah atau pendingin, lihat gambar 2. 20: Gambar 2.20 Dide alternator dengat het sink Next >