Generator Serempak

8/16/2019 Generator Serempak

1/9

RINGKASAN MATERI TEKNIK TENAGA LISTRIK

BAB VI

Disusun Oleh:

Arief Triasmoro (0!00"#00#0"$

Al%o &ulfahr' Muhiu%%in (0!00"#00#0!$

Re)i Sofa Riffan' (0!00"#00#0*$

+AK,LTAS TEKNIK IND,STRI

EKSTENSI !0"#-!0"


2/9

A. /rinsi Dasar

Generator serempak adalah mesin serempak yang digunakan untuk mengubah daya

mekanik menjadi daya listrik arus bolak-balik (AC). Daya mekanik ini berasal dari prime mover

misalnya saja turbin air,turbin angin,turbin uap ataupun lainnya.Seperti mesin listrik lainnya, generator serempak terdiri dari dua bagian utama,yaitu

bagian yang diam (rotor) dan bagian yang bergerak (stator). Kumparan medan generator

serempak terletak pada bagian rotor sedangkan kumparan jangkar berada pada bagian stator.

erdasarkan kontruksinya, pada generator serempak, arus DC diterapkan pada lilitan

rotor untuk menghasilkan medan magnet rotor. !otor generator diputar oleh prime mo"er

menghasilkan medan magnet berputar pada mesin. #edan magnet putar ini menginduksi

tegangan tiga $asa pada kumparan stator generator. !otor pada generator serempak pada

dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa

salient (kutub sepatu) dan non salient (rotor silinder). %ada kutub salient, kutub magnet menonjol

keluar dari permukaan rotor sedangkan pada kutub non salient, konstruksi kutub magnet rata

dengan permukaan rotor.

Gambaran bentuk kutup sepatu generator serempak diperlihatkan pada gambar di ba&ah

ini.

Gambar '. !otor salient (kutub sepatu) pada generator sinkron.

!otor silinder umumnya digunakan untuk rotor dua kutub dan empat kutub, sedangkan

rotor kutub sepatu digunakan untuk rotor dengan empat atau lebih kutub. %emilihan konstruksi

rotor tergantung dari keepatan putar prime mo"er, $rekuensi dan rating daya generator.


3/9

Generator dengan keepatan '** rpm ke atas pada $rekuensi * atau +* dan rating daya

sekitar '*#A menggunakan rotor silinder. Sementara untuk daya diba&ah '* #A dan

keepatan rendah maka digunakan rotor kutub sepatu. Gambaran bentuk kutup silinder generator

serempak diperlihatkan pada gambar di ba&ah ini.

Gambar /. Gambaran bentuk (a) rotor 0on-salient (rotor silinder), (b) penampang rotor

pada generator serempak.

Arus DC disuplai ke rangkaian medan rotor dengan dua ara1

'. #enyuplai daya DC ke rangkaian dari sumber DC eksternal dengan sarana slip ring dan

sikat.

/. #enyuplai daya DC dari sumber DC khusus yang ditempelkan langsung pada batang

rotor generator sinkron.

Dengan demikian, maka generator serempak akan memiliki rangkaian pengganti satu $asa

seperti yang ditunjukkan oleh gambar berikut1

Gambar 2. !angkaian pengganti generator serempak.


4/9

#edan magnet pada mesin sinkron terdiri dari1

'. #edan 3tama.

a. #agnet %ermanen 1 Kekuatannya tak dapat diatur dan berangsur- angsur berkurang.

b. 4lektro #agnet 1 Kekuatannya dapat diatur dalam batas tertentu, sebagai arus penguat dipakai

arus searah yang dimasukkan ke dalam lilitan 5 belitan melalui sikat-sikat atau slip-ring. Arus

searah ini diambil dari sebuah mesin penguat yang disebut dynamo pembangkit (e6iter).

/. #edan 7angkar.

#edan ini timbul sebagai akibat adanya stator, disebut juga medan stator. #edan ini

merupakan superposisi dari medan bolak-balik yang berasal dari tiga kumparan stator. 8leh

karena sumbu dari kumparan tersebut membuat sudut /952 dan arus yang mengalir masing-

masing berbeda phasa '/** , beramplitudo dan $rekuensi yang sama maka medan jangkar adalah

sebuah medan putar. Keepatan dan arah perputarannya sama dengan medan utama, sehingga

kedua medan tersebut dapat disuperposisikan.

ila perputarannya : n(rpm)

n:'/* $ : '/*.* : '** rpm

% ;

% : jumlah kutub :;

$ : $rekuensi : *

$ : %.n

'/*

B. /rinsi Ker1a Genera2or Serema3

Generator serempak bekerja dengan berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik yang

mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. 7ika sebuah kumparan diputar pada keepatan

konstan pada medan magnet homogen, maka akan terinduksi tegangan sinusoidal pada kumparan

tersebut. erdasarkan ukum Biot-Savart , ketika arus listrik mengalir pada suatu kumparan akan

timbul medan magnet ,maka pada kumparan ka&at rotor akan timbul medan magnet yang

besarnya sesuai dengan persamaan 1


5/9

dengan

r 1 #edan magnet rotor

< 1 permeabilitas pengantar pada rotor

0r 1 jumlah lilitan ka&at pada rotor =r 1 arus searah yang mengalir pada rotor

l 1 panjang penampang pengantar pada rotor

%ada generator tipe ini medan magnet diletakkan pada stator (disebut generator kutub

eksternal 5 e6ternal pole generator) yang mana energi listrik dibangkitkan pada kumparan rotor.

al ini dapat menimbulkan kerusakan pada slip ring dan karbon sikat, sehingga menimbulkan

permasalahan pada pembangkitan daya tinggi. 3ntuk mengatasi permasalahan ini, digunakan

tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), yang mana medan magnet

dibangkitkan oleh kutub rotor dan tegangan AC dibangkitkan pada rangkaian stator.

>egangan yang dibangkitkan oleh generator serempak pada masing-masing $asa adalah

sebagai berikut 1

Dengan 1

4A : tegangan pada masing-masing $asa (olt)

0 : jumlah lilitan pada kumparan stator

Φ : $luks yang dihasilkan kumparan rotor (?b)

f : $rekuensi ()

>egangan yang dihasilkan akan sinusoidal jika rapat $luks magnet pada elah udara

terdistribusi sinusoidal dan rotor diputar pada keepatan konstan. >egangan AC tiga $asa

dibangkitan pada mesin sinkron kutub internal pada tiga kumparan stator yang diset sedemikian

rupa sehingga membentuk beda $asa dengan sudut '/*@. entuk gambaran sederhana hubungan

kumparan 2-$asa dengan tegangan yang dibangkitkan diperlilhatkan pada gambar di ba&ah ini.


6/9

Gambar ;. Gambaran sederhana kumparan 2-$asa dan tegangan yang dibangkitkan.

%ada rotor kutub sepatu, $luks terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan mendesain

bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor disusun seara khusus untuk

mendapatkan $luks terdistribusi seara sinusoidal. 3ntuk tipe generator dengan kutub internal

(internal pole generator), suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan

sikat untuk menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. 7ika rotor

menggunakan magnet permanen, maka tidak slip ring dan sikat karbon tidak begitu diperlukan.

Apabila generator serempak dihubungkan dengan sistem berbeban ataupun dihubung

singkat,maka pada rangkaian stator akan mengalir arus induksi yang merupakan arus bolak-

balik. Dengan demikian,&alaupun generator serempak mendapatkan atu tegangan arus searah

sebagai masukan, generator serempak akan menghasilkan tegangan arus bolak-balik sebagai

energi listrik keluarannya.

Dengan 1

t: tegangan terminal yang disuplai generator serempak pada beban

=a : arus yang mengalir pada stator

! a: hambatan dalam ka&at penghantar stator


7/9

Gambar .Gambar diagram phasor generator serempak.

4. Ran53aian E3i)alen Genera2or Serema3

>egangan induksi 4a dibangkitkan pada $asa generator serempak. >egangan ini biasanya

tidak sama dengan tegangan yang munul pada terminal generator. >egangan induksi sama

dengan tegangan output terminal hanya ketika tidak ada arus jangkar yang mengalir pada mesin.

eberapa $aktor yang menyebabkan perbedaan antara tegangan induksi dengan tegangan

terminal adalah1

'. Distorsi medan magnet pada elah udara oleh mengalirnya arus pada stator, disebut

reaksi jangkar.

/. =nduktansi sendiri kumparan jangkar.

2. !esistansi kumparan jangkar.

;. 4$ek permukaan rotor kutub sepatu.

3ntuk mempermudah dalam menganalisa generator serempak,dapat dibuat rangkaian

eki"alen per-$asa. %ada bagian rotor terdapat komponen tahanan dan induktansi dari kumparan.


8/9

Gambar +. diba&ah ini menunjukkan rangkaian eki"alen per-$asa dari generator

serempak.

Gambar +. !angkaian eki"alen per-$asa dari generator serempak.

dengan 1 : tegangan DC yang akan diberikan pada kumparan rotor (olt)

= : arus yang mengalir pada kumparan rotor (A)

! : tahanan si kumparan rotor ()

4A : ggl yang dibangkitkan pada setiap $asa (olt)

Bs : reaktansi serempak ()

! a : tahanan kumparan stator ()

=a : arus pada stator (A)

a : tegangan keluaran generator (olt)

Dari rangkaian diatas,dapat diketahui hubungan 4A dan a yaitu 1

D. Da'a %an Torsi a%a Genera2or Serema3

#asukan daya dari generator adalah daya mekanik yang disuplai oleh prime mover .%adakeadaan steady state,torsi mekanik prime mover seharusnya seimbang dengan torsi

elektromagnetik yang dihasilkan generator dan juga torsi mekanik yang hilang akibat gesekan

dan kumparan.

T pm= T em+ T loss

P pm= P em+ P loss


9/9

dengan 1

> pm1 torsi prime mo"er % pm1 daya yang disuplai p

>em1 torsi elektromagnetik %em1 daya elektromagnetik

>loss1 torsi rugi-rugi mekanik %loss1 rugi-rugi daya

E. /en5a2uran Te5an5an /a%a Genera2or Serema3

esarnya pengaturan tegangan pada generator serempak merupakan nilai perbandingan

antara selisih tegangan terminal pada kondisi tanpa beban dan kondisi beban penuh dengan

tegangan kondisi beban penuh.

Dengan1

! : %engaturan >egangan

a(0) : >egangan terminal pada saat tanpa beban (olt)

a() : >egangan terminal pada saat beban penuh (olt).

Documents

Generator Serempak