Generator Induksi: Pengertian, Konstruksi, dan Prinsip Kerja

Mesin induksi terbagi menjadi dua jenis, yaitu generator induksi dan motor induksi. Kedua mesin ini dapat berfungsi secara bergantian, artinya mesin induksi dapat digunakan sebagai motor sekaligus generator.

Generator induksi digunakan untuk pembangkit tenaga listrik dan kadang-kadang digunakan dalam pengereman regeneratif. Saat motor induksi berputar melebihi kecepatan sinkronnya, motor akan secara otomatis berfungsi sebagai generator dan proses pengereman terjadi.

Namun, dalam praktiknya, generator induksi sangat jarang digunakan. Sebaliknya, mesin induksi lebih sering digunakan sebagai motor induksi untuk menghasilkan tenaga mekanik yang dibutuhkan untuk menggerakkan mesin-mesin di pabrik, industri, dan rumah tangga.

Apa itu Generator Induksi?

Generator induksi adalah mesin induksi yang berfungsi sebagai generator. Oleh karena itu, mesin induksi memiliki persamaan dan konstruksi yang sama baik untuk generator maupun motor. Generator ini mendapatkan eksitasi dari luar. Syarat utama agar tegangan dapat timbul pada generator induksi adalah jika Nr > Ns, di mana Nr adalah kecepatan rotor dan Ns adalah kecepatan sinkron.

Misalnya, rotor digerakkan oleh penggerak luar melebihi Ns, maka slip akan bernilai negatif dan mesin akan mensuplai daya serta menghasilkan tegangan. Selain itu, pembangkitan tenaga juga memerlukan daya remanensi magnet pada rotor.

Medan magnet berputar memotong lilitan rotor sehingga menginduksi tegangan listrik pada kumparan-kumparan tersebut. Biasanya, lilitan rotor terhubung singkat. Akibatnya, arus listrik akan mengalir pada lilitan rotor, yang besarnya tergantung pada tegangan induksi dan impedansi rotor.

Arus listrik yang mengalir pada rotor akan menghasilkan medan magnet rotor dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan medan putar stator (ns). Interaksi antara medan stator dan rotor akan menghasilkan torsi yang membuat rotor berputar searah dengan medan putar stator. Interaksi ini juga menyebabkan terjadinya gaya gerak listrik induksi yang dihasilkan oleh kumparan-kumparan stator dan rotor.

Konstruksi Generator Induksi

Generator induksi terdiri dari tiga bagian utama, yaitu:

• Stator: Bagian generator yang diam.
• Rotor: Bagian generator yang berputar.
• Celah udara: Ruang antara stator dan rotor.

a. Konstruksi Stator Generator Induksi

Stator pada generator induksi terdiri dari beberapa komponen, yaitu:

• Rumah stator: Dibuat dari besi tuang.
• Inti stator: Terbuat dari besi lunak atau baja silikon.
• Alur atau gigi material: Digunakan untuk meletakkan belitan.
• Belitan stator: Terbuat dari tembaga.

Belitan stator ini dirangkai untuk generator induksi tiga fasa, tetapi juga dapat dirangkai untuk generator induksi satu fasa. Selain itu, belitan stator pada generator induksi juga dapat disusun untuk jumlah kutub tertentu sesuai kebutuhan.

B. Konstruksi Rotor Generator Induksi

Rotor dari generator induksi terdiri dari beberapa bagian utama:

• Inti rotor terbuat dari besi tuang.
• Alur dan gigi rotor dibuat dari bahan yang sama dengan inti untuk tempat memasang belitan.
• Belitan rotor terbuat dari tembaga.
• Berdasarkan jenis lilitan, terdapat dua tipe rotor pada generator induksi: rotor sangkar dan rotor belitan.
• Komponen terakhir adalah poros atau as.

Stator dan rotor, dua komponen penting dalam generator induksi, bagaikan sepasang kekasih yang terikat dalam rangkaian magnetis. Bentuknya yang silindris simetris memungkinkan mereka bekerja sama dengan harmonis. Di antara mereka, celah udara hadir sebagai ruang yang krusial.

Celah udara ini, bagaikan celah tipis dalam sebuah hubungan, menyimpan potensi besar. Jaraknya yang ideal menjadi kunci dalam menghasilkan energi listrik yang optimal.

Namun, bagaikan celah dalam hubungan, jarak celah udara ini pun perlu dijaga keseimbangannya. Jika terlalu lebar, bagaikan kasih yang renggang, efisiensi mesin akan menurun. Fluks magnet yang bocor, ibarat cinta yang tak tersampaikan, tak mampu menginduksi tegangan pada kumparan stator dengan maksimal.

Di sisi lain, celah udara yang terlalu sempit, bagaikan pelukan yang terlalu erat, akan menimbulkan hambatan mekanis. Gesekan yang berlebihan, ibarat pertengkaran yang tak henti, akan menghambat putaran rotor dan meningkatkan keausan mesin.

Oleh karena itu, menentukan jarak celah udara yang tepat bagaikan menemukan keseimbangan dalam hubungan. Keseimbangan antara efisiensi elektromagnetik dan kelancaran mekanis menjadi kunci untuk menghasilkan energi listrik yang optimal. Ibarat cinta yang harmonis, generator induksi dengan celah udara yang ideal akan menghasilkan kinerja yang maksimal dan tahan lama.

Prinsip Kerja Generator Induksi

Prinsip kerja generator induksi didasarkan pada fenomena induksi elektromagnetik. Ketika rotor diputar oleh penggerak primer, kutub-kutub di dalam rotor juga ikut berputar. Arus yang mengalir melalui kumparan kutub menghasilkan medan magnet yang berputar (dikenal sebagai garis-garis gaya fluks) di sekitar kutub dengan kecepatan yang sama dengan putaran kutub.

Garis-garis gaya fluks yang berputar ini memotong kumparan jangkar di stator, menyebabkan timbulnya tegangan induksi atau EMF. Frekuensi dari tegangan induksi ini dihitung menggunakan persamaan:

 f = (P x N) / 120 (Hz)

Generator induksi memiliki komponen yang hampir sama dengan motor induksi, baik pada stator maupun rotor. Prinsip kerjanya pun mirip, kecuali pada nilai slip. Pada motor induksi, slipnya positif karena kecepatan stator lebih besar dari rotor, sedangkan pada generator induksi, slipnya negatif karena kecepatan stator lebih kecil dari rotor. Perbedaan ini mempengaruhi parameter lain seperti daya dan torsi.

Semoga bermanfaat.