Jumat, 30 September 2016

Kisah sejarah panjang terciptanya generator listrik

Generator listrik
Sebuah generator satu daya kuda untuk menyediakan arus listrik bagi lampu-lampu Edison dibuat di Appleton, Wisconsin, dan satu lainnya, merupakan generator Inggris pertama, dibangun di Godalming, Surrey, pada tahun 1881. Di Jerman, Werner von Siemens melakukan lebih banyak lagi dibandingkan ahli-ahli teknik lain dalam memperkenalkan lampu penerangan listrik, yang semula tidak dipercayainya. Dilakukannya dengan menyempurnakan "dynamo", begitulah disebutnya generator untuk arus kontinyu.

Spektakuler langkah-langkah yang ditempuh penerangan listrik. Dia hanya mewakili satu aspek penggunaan listrik, yang begitu cepat mendapat popularitas di antara para ahli teknik industri. Untuk satu abad lamanya, mesin uap merupakan satu-satunya sumber tenaga mekanis utama buatan manusia. Akan tetapi, tenaganya terbatas hanya untuk tempat di mana dia dijalankan. Tidak ada jalan untuk mentransmisikan tenaga itu ke tempat lainnya di mana listrik itu mungkin dibutuhkan. Untuk pertama kali sekarang ada cara yang efisien untuk membagi tenaga, untuk penerangan rumah dan pabrik, dan untuk menyediakan tenaga bagi mesin-mesin.

Mesin yang mengubah tenaga listrik menjadi tenaga mekanik telah ada. Sekitar awal tahun 1822, hampir sepuluh tahun sebelum ia menemukan prinsip generator listrik, Faraday melukiskan garis besar bagaimana sebuah elektromotor bekerja. Dengan jalan meletakkan lilitan kawat atau jangkar magnet antara kutub-kutub sebuah elektromagnet, maka jika arus listrik mengalir melalui lilitan kawat, gaya elektromagnetis akan menyebabkan dia berputar. Dan dalam kenyataan, hal ini merupakan prinsip terbaik sebuah generator.

Seorang Skotlandia, William Ritchie, seorang London, Perancis Watkins, dan seorang Amerika, tukang besi Thomas Davenport dari Vermont, seorang ahli fisika Rusia-Jerman, de Jacobi dan seorang Belgia, Z.T. Gramme; yang semuanya telah kita sebut merupakan beberapa di antara orang-orang yang membuat elektromotor selama pertengahan abad ke sembilan belas. Jacobi bahkan berhasil menjalankan sebuah kapal listrik kecil yang digerakkan dengan baterai di sungai Neva di St. Petersburg. Akan tetapi, semua mereka itu sampai pada kesimpulan bahwa elektromotor adalah mesin yang kurang ekonomis sepanjang baterai galvanik merupakan satu-satunya sumber listrik. Tidak terbayang oleh mereka bahwa motor dan generator dapat berfungsi bolak-balik. Baru pada tahun 1863 seorang Itali, Pacinotti, membuat mesin yang dapat digunakan untuk kedua maksud tersebut, yaitu mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik dan sebaliknya.

Pada tahun 1888, Profesor Galileo Ferraris di Turin dan Nicola Tesla di Amerika, seorang kelahiran Croatia dan pionir dalam teknologi frekuensi tinggi, tanpa mengetahui pekerjaan masing-masing dan secara terpisah-pisah menciptakan motor induksi. Mesin ini, yang paling penting tetapi sedikit diketahui hasil tekniknya, menyediakan tidak kurang dari dua pertiga dari semua tenaga penggerak untuk pabrik-pabrik di dunia. Banyak industri modern tidak dapat bekerja tanpa mesin itu. Terkenal dengan nama "motor sangkar tupai" yang mempunyai dua cincin bulat yang kuat yang dibuat dari tembaga atau timah. Kedua bulatan cincin itu dihubungkan dengan beberapa lusin palang yang dibuat dari bahan yang sama, sehingga terbentuk sangkar silindris.

Alat itu diberi nama demikian, karena menyerupai sangkar kawat di mana tupai-tupai disimpan. Tupai-tupai tersebut disuruh memutar jantera kecil, sebuah mainan dalam taman kanak-kanak abad kesembilan belas. Mesin sangkar tupai dibuat di atas silinder besi yang diletakkan di atas tiang dan membentuk rotor, bagian yang berputar dari mesin tersebut. Alat itu disimpan dalam medan magnet yang berputar yang diciptakan oleh stator, bagian yang tak bergerak dari mesin itu. Stator sendiri dari banyak pengantar listrik yang saling dihubungkan, yang disebut lilitan. Gerakan yang tidak tetap antara medan magnet dan motor menginduksi tegangan dan arus listrik yang dipakai sebagai daya penggerak untuk memutar "sangkar tupai".

Dari saat pertama lampu Edison menyala di New York, seluruh dunia meminta listrik. Setahun sebelumnya Werner von Siemens berhasil menggabungkan mesin uap langsung ke dinamo. Akan tetapi, para ahli melihat yang lainnya, sumber tenaga mekanik yang lebih murah daripada gerakan maju mundur mesin, yaitu air terjun. Kita tidak tahu siapa diantara mereka yang menelorkan gagasan pembuat pusat listrik tenaga air yang pertama kali. Kembali pada tahun 1827, Benoit Fourneyron, seorang pemuda Perancis yang memenangkan hadiah pertama dalam kompetisi untuk turbin air yang paling efektif. Roda turbin airnya diputar air di dalam kotak turbin dan bukan di luar turbin. Itu adalah sebuah prototip turbin air modern.

Pada tahun 1880 seorang ahli teknik Amerika, Pelton, merancang roda turbin dengan daun-daun yang sangat banyak yang berbentuk keranjang di peleknya. Dan beberapa kota di Amerika yang mempunyai air terjun memasang turbin Pelton yang digabung dengan generator Edison. Jenis ini membuktikan bahwa akan cukup efisien jika air terjun cukup curam. Akan tetapi, air terjun seperti ini sangat sedikit jumlahnya. Untuk air terjun yang rendah, turbin Kaplan, yang disebut menurut nama penciptanya Viktor Kaplan, hanya dengan empat kisi terbukti lebih baik.

Akan tetapi, jenis yang paling menarik perhatian sebagian para teknik ialah turbin Perancis untuk air terjun dengan kecuraman dari 30 sampai 300 meter dengan sejumlah besar daun-daun lengkung. Pusat listrik tenaga air yang kelihatannya lebih meyakinkan memberi kemungkinan yang besar ialah yang ada di air terjun Niagara, yang pembangunannya dimulai pada tahun 1891 dan mulai dijalankan beberapa tahun kemudian dengan daya 5.000 tenaga kuda. Sekarang sudah menjadi 8.000.000 tenaga kuda.

Perlu diingat bahwa listrik hanyalah satu cara untuk membagi tenaga, menyalurkannya dari tempat di mana tenaga itu dihasilkan ke tempat di mana tenaga itu dibutuhkan. Dia bukanlah penggerak utama seperti mesin uap atau bahkan kincir angin. Sebuah generator tidak akan ada gunanya sama sekali kalau tidak diputar oleh penggerak utama. Selama beberapa tahun pertama tenaga listrik, tidak terdapat cara lain untuk menggerakkan generator kecuali dengan air terjun atau dengan mesin uap biasa. Akan tetapi, segera datang penggerak utama yang baru dan sangat efisien, yaitu turbin uap.

Kita lihat bahwa dalam kenyataannya alat itu adalah hasil suatu gagasan yang sudah cukup lama. Mesin Govanni Branca buatan abad ke tujuh belas adalah prototipnya. Akan tetapi, hasil mesin uap Watt dengan gerakan maju-mundur menutupi konsep turbin ini. meskipun beberapa pencipta pada abad kedelapan belas dan awal abad kesembilan belas membuat beberapa model baru.

Salah seorang di antaranya ialah Richard Trevhithick, pionir pengangkutan uap. Pada tahun 1815 ia membuat apa yang disebutnya "mesin pusar" dengan roda berdiameter 4,5 meter dan berputar dengan kecepatan 300 putaran per menit. Mesin itu gagal karena tidak dapat menghasilkan cukup tenaga. Apa yang tidak disadari oleh pencipta ini ialah kenyataan bahwa turbin semacam ini, agar efisien, harus berputar pada kecepatan yang sangat besar. Hanya James Watt mengetahui hal ini. Ketika Boulton menyatakan bahwa turbin uap dapat menggeser mesin uapnya dari dunia perdagangan, James Watt menjawab: "Jika tuhan tidak mengizinkan dia berputar dengan kecepatan 300 meter tiap detik, alat itu tidak ada gunanya".

Meskipun demikian, beberapa ahli teknik yakin bahwa jika mesin itu dapat dibuat, maka mesin itu akan lebih efisien dan lebih bertenaga daripada mesin uap, karena turbin akan memotong pendek proses-proses yang sangat rumit dalam mesin uap, yaitu mengubah tenaga uap menjadi gerakan berputar melalui gerakan maju-mundur. Akan tetapi masalahnya ialah dalam membuat mesin yang hebat itu terkait terutama teknologi dengan ketetapan tinggi. Hanyalah menjelang akhir abad kesembilan belas metode teknologi dikembangkan cukup tinggi untuk percobaan yang berhasil.

Tidak ada komentar:

Posting Komentar