Alternator Otomotif: Membangun Generator Tiga-Fasa untuk Pembelajaran Praktis

Bagian dan Bahan Proyek

• Alternator otomotif (satu diperlukan, tetapi dua direkomendasikan)

Alternator bekas dapat diperoleh dengan murah dari tempat pembuangan kendaraan, di mana banyak unit sudah dilepaskan untuk kenyamanan. Alternator baru tidak diperlukan; unit bekas dalam kondisi baik memberikan performa yang sama untuk eksperimen ini.

Saya merekomendasikan memilih alternator Delco-Remy, yang memajukan banyak kendaraan GM (GMC, Chevrolet, Cadillac, Buick, Oldsmobile). Model ini hampir tidak berubah sejak awal tahun 1960, membuatnya melimpah di tempat pembuangan dan mudah untuk dibongkar.

Dengan dua alternator, Anda dapat mengubah satu menjadi generator tiga fasa dan yang lain menjadi motor—langkah konversi identik.

Referensi Silang

Lessons In Electric Circuits, Volume 1, bab 14: “Magnetisme dan Elektromagnetisme”

Lessons In Electric Circuits, Volume 2, bab 10: “Rangkaian AC Polifasa”

Tujuan Pembelajaran

• Memahami prinsip elektromagnetisme dan induksi
• Menjelajahi konstruksi mesin elektromagnetik nyata
• Menerapkan pengetahuan gulungan tiga fasa dalam praktik

 

Diagram Skematik Alternator Otomotif

 

 

Alternator otomotif adalah generator tiga fasa yang mengintegrasikan rectifier enam dioda. Ketika roda gigi (atau sheave) yang diputar oleh crankshaft mesin berputar, elektromagnes yang berputar melewati serangkaian gulungan stator yang diam dalam konfigurasi Y.

Rotor adalah elektromagnes bukan magnet permanen, yang memungkinkan kekuatan medan magnet disesuaikan dengan input DC kecil. Desain ini menjaga tegangan output stabil terlepas dari kecepatan poros.

Gulungan field menerima daya melalui cincin slip tembaga dan kuas karbon, yang dipertahankan oleh tekanan spring. Banyak alternator termasuk regulator papan yang menyalakan dan mematikan baterai untuk mengontrol gulungan field; jika ada, regulator ini dapat dilepaskan untuk menyederhanakan eksperimen.

Ketika regulator dilepaskan, biarkan terminal kuas dapat diakses sehingga Anda dapat menyuplai DC ke gulungan field sementara alternator tetap terpenuh rangkai.

 

Ilustrasi Alternator Otomotif

 

 

Instruksi Eksperimen

Mulai dengan berkonsultasi dengan buku layanan untuk model alternator spesifik Anda. Instruksi di bawah ini bersifat umum dan mungkin perlu disesuaikan untuk merek lain.

Karena terminal pabrikan tidak cocok untuk eksperimen kami, Anda perlu membuat koneksi khusus. Bongkar alternator dengan hati-hati dan cari terminal yang memberi daya ke dua kuas karbon. Solder sepasang kawat 20-gauge ke terminal ini, routing kabel melalui lubang ventilasi untuk menghindari interferensi dengan rotor.

Selanjutnya, identifikasi tiga terminal stator yang terhubung ke jembatan dioda. Solder kawat 18- atau 20-gauge ke setiap terminal ini dan selaarkan dari casing. Gunakan gauge terbesar yang praktis, karena ini mengkonduksi arus garis penuh.

Untuk keandalan, pasang terminal cap ring pada kabel Anda dan amankan di bawah nut terminal asli. Ini memastikan koneksi yang kokoh ke blok dioda dan menyederhanakan pembongkaran di masa depan.

Rakit kembali alternator, pastikan kuas ditarik kembali untuk mencegah kontak dengan rotor selama operasi. Unit Delco-Remy seringkali menyediakan lubang akses kecil; klip kertas atau kawat tipis dapat memegang kuas kembali terhadap tekanan spring selama rangkai ulang.

Setelah mengonfirmasi bahwa poros berputar dengan lancar, hubungkan kabel field ke baterai 6 V dan pasang volmeter di mana pun di antara tiga terminal garis:

Dengan meter diatur ke DC volt, putar poros dengan lembut. Bacaan harus osilasi antara nilai positif dan negatif, menunjukkan produksi AC. Beralih meter ke AC volt dan ulangi pengujian pada kecepatan berbeda akan mengilustrasikan hubungan antara input mekanis dan output listrik.

Pendekkan dua dari tiga kabel garis dan putar alternator lagi. Anda akan memperhatikan resistensi yang meningkat terhadap rotasi—ini adalah beban mekanis yang diimpos oleh rangkaian pendek listrik.

Sekarang sediakan daya ke gulungan field dengan 12 V DC dan ulangi tes DC, AC, dan rangkaian pendek. Bandingkan hasilnya dengan yang didapat dengan 6 V; tegangan field yang lebih tinggi akan meningkatkan tegangan output dan meningkatkan torsi beban.

Pasang beban yang tidak peduli polaritas, seperti lampu pijar kecil, di ketiga terminal garis. Gulung seutas tali di sekitar roda gigi dan putar alternator dengan cepat; lampu harus menyala, mengonfirmasi bahwa alternator dapat menggerakkan beban nyata.

Jika Anda memiliki alternator kedua, ikuti langkah pemasangan yang sama untuk menyiapkannya sebagai motor. Hubungkan terminal garis alternator pertama ke terminal yang sesuai pada alternator kedua. Sediakan daya ke gulungan field alternator pertama dari baterai 6 V, dan pendekkan gulungan field alternator kedua untuk menciptakan motor induksi.

Putar generator dan amati poros motor. Membalikkan dua koneksi garis akan mengubah urutan fasa, mengubah arah rotasi motor.

Alternatifnya, hubungkan gulungan field motor ke baterai 6 V yang sama dengan generator. Motor sekarang beroperasi sebagai motor sinkron, dengan rotor terkunci pada medan magnet yang berputar.

Bawa Alternator Dimodifikasi Anda ke Tingkat Selanjutnya

Bagi yang memiliki keterampilan pengelolaan logam, Anda dapat memasang alternator pada sepeda untuk menciptakan generator yang dikayu. Desain yang saya gunakan menghubungkan roda gigi alternator ke roda belakang melalui sabuk V panjang, yang juga mendukung bagian belakang sepeda dan mempertahankan tegangan saat berkendara.

Generator didukung oleh kerangka baja—persegi panjang 2 inci digunakan di sini, tetapi kerangka kayu juga akan berfungsi. Pengaturan ini berfungsi sebagai alat latihan praktis dan murah untuk dibuat.

Tiga lampu “RV” 12 V berfungsi sebagai beban, dikontrol oleh saklar yang dipasang di depan sepeda. Dengan merektifikasi output tiga fasa, alternator dapat menyediakan daya ke gulungan fieldnya sendiri, menghilangkan kebutuhan baterai setelah sistem berjalan. Sumber DC awal masih diperlukan untuk mengaktifkan gulungan field saat startup.

 

LEMBAR KERJA TERKAIT:

• Lembar Kerja Teori Generator AC
• Lembar Kerja Sistem Daya Polifasa