Mesin AC ( ac-machine )

Standard Tegangan dan Frekuensinya

Voltage and Frequency Standards

Penggunaan suatu standard diatur dan dikendalikan oleh sekelompok profesional di bidangnya masing-masing, di mana diharapkan dari penerapan suatu spesifikasi standard tersebut para perancang atau pun pembuat peralatan mengetahui bahwa alatnya nanti dapat bekerja dan sesuai spesifikasi dengan peralatan lain yang dibuat kapan atau di mana saja.

Edison sebagai pembuat pertama lampu filamen dari platinum mengoperasikannya secara seri pada tegangan 10 V. Kemudian dia menyadari bahwa jika dioperasikan secara paralel akan mempermudah pengendalian untuk masing-masing lampu tersebut. Untuk mengurangi rugi-rugi transmisi, dia menaikkan tegangan hingga 100 V dan mengembangkan filamen bambu berkarbonasi untuk digunakan pada tegangan tersebut. Merasa tingkat cahaya lampu masih belum memuaskan, Edison kemudian menaikkan tegangan 10%. Edison kemudian memperkenalkan temuannya pada berbagai event sehingga menjadi standard tegangan sampai saat ini dengan sistem distribusi tiga kabel, di mana setiap kabel netral yang dihubungkan ke pentanahan (ground) bertegangan 110 V, sedangkan hubungan antara kabel utama (live-wire) dengan kabel netral bertegangan 220 V.

Berbagai penemuan peralatan listrik yang baru seperti transformator yang efisien dan motor AC yang bertenaga besar menyebabkan arus bolak-balik (AC) tersebut menjadi standard dalam pembangkit tenaga listrik, tetapi pada frekuensi berapa? Awalnya frekuensi rendah 25 siklus per detik digunakan kemudian dengan membuat alternator 32 kutub yang digerakkan turbin air 250 rpm sebagai pembangkit tenaga dua fasa menghasilkan frekuensi 133,33 Hz sempat digunakan. Frekuensi ini memang baik untuk digunakan pada lampu pijar (incandescent) karena cahayanya bebas berkedip (flicker-free) tetapi sangat buruk jika digunakan untuk motor induksi karena tingginya rugi-rugi pada bagian inti (core). Tesla kemudian merekomendasikan untuk menggunakan frekuensi 60 Hz, di mana pada frekuensi tersebut cahaya lampu masih bebas kedipan dan motor listriknya juga masih bekerja dengan baik. Rekomendasi dari Tesla tersebut kemudian menjadi standard frekuensi sampai saat ini di berbagai penjuru dunia, walaupun masih ada negara yang menggunakan standard dengan frekuensi 50 Hz.

Dalam membangkitkan tenaga dibutuhkan gerak relatif suatu konduktor yang aktif terhadap medan magnetnya. Pada motor DC, besi yang bermedan magnet kuat diposisikan stasioner sehingga arus listrik menyebabkan armature berputar bersama dengan komutator. Pada generator AC juga memiliki konstruksi dengan armature yang berputar, tetapi untuk komponen yang membawa tenaga listrik yang besar harus diposisikan stasioner untuk mencegah pindahnya tenaga yang tinggi tersebut akibat kontak terhadap gerakan. Konsultan proyek dari Eropa untuk air terjun Niagara merancang medan yang berputar tersebut dan menyarankan untuk menempatkan magnet yang berputar (yang digerakkan langsung oleh turbin air) di bagian sisi luar armature. Tetapi, berdasarkan banyak pengalaman perancang diperoleh bahwa dengan menempatkan medan magnet yang berputar di sisi dalam armature yang stasioner selain konstruksinya lebih mudah juga pendinginannya lebih baik, sehingga susunan tersebut menjadi standard sampai saat ini.

Motor induksi polyphase yang dialiri arus listrik pada rotornya diinduksikan sebagai mana aksi transformator saat ini menjadi penggerak yang banyak dipakai industri. Motor induksi (motor AC) banyak juga digunakan untuk aplikasi dengan kecepatan konstan dan dibuat dengan berbagai ukuran kecepatan dan tegangan. Contoh lain pemanfaatan generator AC adalah altenator pada kendaraan yang berfungsi menyediakan tenaga listrik AC sebagai sumber energi listrik untuk menyalakan peralatan listrik dalam mobil dan sumber tenaga listrik DC (setelah melewati rectifier) untuk sistem pengisian baterai pada mobil tersebut. Suatu saat nanti generator AC pada mobil akan terus berkembang dan berkapasitas semakin besar (bisa lebih dari 100 A), karena selain untuk pengisian baterai juga digunakan untuk tata udara (air-conditioning), sistem audio video dengan skema stereo 100 watt, antena, pengereman elektronik, power-steering, suspensi, transmisi, komputer, dan peralatan yang lain sebagainya yang memanfaatkan sumber energi listrik tersebut.

         Karena hal tersebut di atas, perlu kiranya untuk mempelajari mesin AC terutama yang berkaitan dengan generator dan motor induksi dan mesin sinkron. Pada motor induksi, arus bolak-balik (arus AC) diberikan pada stator kemudian diinduksikan ke rotor dengan aksi transformator. Pada mesin sinkron (synchronous machine), arus DC diberikan ke rotor sedangkan arus AC dialirkan ke stator. Dengan mesin yang sama dapat difungsikan sebagai generator atau motor karena yang membedakannya hanyalah arah aliran energinya tersebut. Prinsip dasar mengenai mesin listrik (electromechanic) dapat diunduh pada link ini. Sedangkan materi pembelajaran mengenai mesin AC dapat diunduh pada link MESIN AC ini.

Download Materi MESIN AC.
Download Materi Prinsip Mesin Listrik.