Generator Synkron

GENERATOR SYNKRON Ir. SUTEDJO, MT

GENERATORGenerator adalah sebuah alat yang memilikisistem kerja yang merubah energi mekanikmenjadi energi listrik.

GAYA GERAK LISTRIK Apabila sejumlah konduktor diderakkan tegak lurus sejauh ds memotong suatu medan magnet, dengan kerapatan fluks B, maka perubahan fluks didalam konduktor dengan panjang efektif l adalah :

PRINSIP KERJA GENERATOR( FARADAY)E = electro motive force (EMF)B = Kerapatan fluksV = kecepatan L = panjjang konduktorApabila didalam medium medan magnet terdapat konduktor yang diberi energiMekanis (kecepatan v), maka akan dihasilkan energi listrik (e).

Pengaruh Jumlah Lilitan (N)

Tegangan Jepit Lebih Kecil Dibanding EMF

Dasar-Dasar Generator Konsep dasar yang dipakai adalah Generator AC

Dasar-dasar Generator

JENIS-JENIS GENERATOR SINKRONDilihat Dari Letak Kutub Atau Kumparan Medan.Generator sinkron kutub dalam GS dimana kumparan jangkarnya terletak pada stator dan kumparan medan pada rotor.Kelebihannya:-. Arus beban dapat langsung dialirkan ke terminal dan langsung kerangkaian beban.-. Pengisolasian kumparan stator untuk tegangan tinggi dapat mudah dilakukan.-. Pemberian arus medan yang melaluhi slipring dan sikat ke kumparan medan di rotor mudah dilakukan.

GENERATOR SINKRON KUTUB DALAM

b. Generator sinkron kutub luar GS dimana kumparan jangkarnya terletak pada rotor dankumparan medan terletak pada stator.

2. Dilihat Dari Cara Pemberian Arus Medan Generator Sinkron Kutub Dalam Brushless generator Pada generator ini tidak terdapat sikat dan slipring, arus medan diperoleh dari sebuah kumparan di rotor dengan melalui penyearah yang juga terletak di rotor, arus searah (DC) dialirkan ke kumparan medan.

Komponen Generator

Prinsip Brushless GeneratorYakni menggunakan generator AC kecil sebagai exciter. Generator AC kecil ini mempunyai kutub luar artinya arus searah yang diperlukan untuk menimbulkan medan magnet diberikan pada bagianyang tidak bergerak (stator) sedangkan rotor terdiri dari kumparan bolak-balik. Exciter ini dapat dilihat sebagai generator AC kecil pada gambar berikut ini :

penyearah O R S T

Generator AC

Pada poros generator ini diletakkan juga penyearah (rectifier) dan ini turut berputar bila mesin berputar. Sama seperti static exciter generator pada mulanya dibangkitkan tegangan karena magnet sisa maka timbul tegangan AC kecil saja. Tegangan ini disearahkan dan dimasukkan pada kutub generator AC yang kecil (distator) maka timbul bolak-balik pada generator AC kecil (exciter) dirotornya. Tegangan AC kecil ini dimasukkan pada penyearah yang terdapat pada poros (turut berputar) dan langsung dimasukkan pada rotor utama dan akan dipakai untuk menguatkan exciter maka timbul tegangan yang lebih besar dan seterusnya.

Gambar Generator Brushless

Keuntungan Generator BrushlessGenerator ini mempunyai keuntungan yaitu tidak mempunyai sikat atau dengan kata lain kerugian gesekan kecil tetapi penggerak utama diberi beban extra yaitu exciter AC kecil.

b. Dengan melalui sikat dan slipring arus medan diambil dari luar, melalui sikat dan slipring menuju kekumparan medan yang terletak di rotor.

3. Dilihat Dari Bentuk RotornyaGenerator sinkron kutub menonjol (salient pole) Dipakai pada putaran rendah, karena bentuk kutubnya dan penempatan kumparan medannya tidak memungkinkan mendapatgaya sentrifugal yang tinggi. contoh: Hydro-generator

Salient pole three phase synchronous generator

The direction of the flux produced by the field windings.

Three phase voltages produced by the salient pole generator

b. Generator sinkron kutub Cylindrical rotor

bentuk rotornya silindris, jumlah kutubnya 2 atau 4 buah. Dipakai pada putaran tinggi yaitu 1800/3600 rpm untuk frekuensi generator 60 Hz dan 1500/3000 rpm untuk frekuensi generator 50 Hz. Pemakai generator ini sebagai turbo generator, misalnya pada pusat pembangkit listrik tenaga uap.

Salient PolesPerbedaan bentuk GS kutub silindris dengan GS kutub menonjol :1.Penampang melintang rotorBars of Damping WindingSSNNNon Salient PoleDC SupplyField WindingsRotor kutub menonjolRotor kutub silindris

2. Penampang melintang generatorGS kutub SilindrisGS kutub Menonjol

CARA KERJA PEMBANGKITANMedan MagnetUntuk mendapatkan medan magnet utama dapat dibedakan: a. Magnet permanen Disini tdak dapat diatur kekuatan medan magnetnya, dan berangsur-angsur berkurang. b. Elektromagnet Dapat diatur kekuatan medan magnetnya dalam batas-batas tertentu, sebagai arus penguat dipakai arus searah.

Gambar proses pembangkitan GGL pada generator sinkron kutub dalam

Grafik pembangkitan GGLPembangkitan tegangan mula berasal dari fluks residu pada kutub.Ketika generator diputar akan timbul ggl induksi kecil

timbul arus medan yang memperkuat fluks residu.Tegangan induksi bertambah, seterusnya sampai didapat tegangan stabil.

Penyebab kegagalan pembangkitan GGL :Tidak ada fluks magnet residu pada generator. Jika fluks residu Fres = 0 maka Ea = 0 dan tegangan induksi tidak akan dapat dibangkitkanArah putaran generator terbalik atau hubungan kumparan medan dibalik. Pada kasus ini fluks residu menghasilkan Ea. Akan tetapi Ea menghasilkan fluks yang melawan fluks residu sehingga fluks justru akan berkurang.Nilai resitansi medan lebih besar dari nilai resistansi kritis.

Pengertian :Effisinsi Generator Sinkron :

besarnya prosentasi daya yang dapat dipenuhi untuk mencapai daya yang diharapkan dari sebuah alat yang memiliki sistem kerja merubah energi mekanik menjadi energi listrik dengan kecepatan yang sama.

Formula : = x 100%

= x 100%

Semakin besar prosentase effisiensi maka generator tersebut semakin baik. Karena dapat mencapai daya yang diinginkan.

Rangkaian EkuivalenGenerator Sinkron

Ket : = Arus medan = Arus jangkar = Tahanan medan = Tahanan jangkar = Reaktansi jangkarSebelum mencari daya input maka harus diketahui harga energi listrik (E) yang dihasilkan oleh gerak mekanik (v) E = B l v

tanpa bebanGenerator Sinkronberbeban

Generator Sinkron Tanpa BebanDalam keadaan tanpa beban, arus jangkar tidak mengalir pada stator karena tidak terdapat pengaruh rx jangkar. Fluks hanya bisa dihasilkan oleh arus medan ().Sehingga = c n dimana : c = konstanta mesin n = putaran sinkron = fluks yang dihasilkan oleh

Gambar Rangk. Ekuivalen Generetor sinkron tanpa beban.

Ket : Ra = tahanan stator Xa = fluks bocor

Generator Sinkron berbeban.Dalam keadaan berbeban, arus jangkar akan mengalir dan mengakibatkan terjadinya rx jangkar. rx jangkar besifat reaktif karena itu dinyatakan sebagai reaktansi dan disebut reaktansi pemagnet (Xm).Reaktansi pemagnet ini bersama-sama dengan reaktansi fluks bocor (Xa) dikenal sebagai reaktansi Sinkron (Xs).ada 3 macam beban, yaitu :1. Beban R (netral)2. Beban L (melawan)3. Beban C (menjumlah)

Beban R (pf = 1)Rangk. Ekuivalen

Eg =Pin = Eg . IaPout = Vt . Ia

= x 100% Vt

Rs

jXs

Eg

R

BENTUK VEKTOR90OUntuk menggambar vektor tersebut, agar lebih jelasnya adalah sebagai berikut:Untuk verktor R, Eg dapat dicari dengan persamaan IRVTIR.RSIR.XSEg

CONTOH SOALSebuah generator synchron 1 phase 60KVA, 220 V, 50 Hz jika tahanan efektif jangkar 0,016 ohm dan reaktansi bocor jangkar 0,07Hitung ggl yang dibangkitkan pada saat Gs bekerja pada beban nominal untuk power faktor unity.JAWAB:Dari soal didapatkan paramater sebagai berikut:Vs = 220v Rs=0.016 Xs=0.07Maka :

Dari hasil yang didapat dari perhitungan diatas kita dapat menggambarkan bentuk vektornya

CARA MENGGAMBARUrutan cara menggambar adalah sebagai berikut berdasarkan dengan hasil perhitungan yang ditunjukkan pada animasi gambarVtIRIR.RSIR.XSEg90o

Beban L (pf = - 1 (lagging))Rangk. Ekuivalen


= x 100% Vt

Rs

jXs

Eg

L

VtEg

LRsXs

pf = < 1 ( lagging )Tegangan yang dapat diukur hanya pada tegangan jepitnya ( Vt ).Parameter yang diketahui dalam 1.Arus yang mengalir ( Ia ) akan membuat adanya drop tegangan pada Rs dan Xs.

Sehingga: Eg2 = { ( Vt cos + Ia Rs )2 + ( Vt sin + Ia Xs)2 }

Dimana:Eg: GGL yang Dibangkitkan ( V )Vt: Tegangan Jepit (VL-N ) ( V )cos : Power FactorRs: Resistansi Generator ( ohm )Xs: Reaktansi Generator ( ohm )Ia: Arus Jangkar ( IL ) ( A )S: Daya Supply ( VA )dengan :S = 3 VL-N IL

Gambar Vektor Diagram

EgI XsI RsI RsVt Sin Vt Cos Vt

Beban C (pf = + 1 (leading))Rangk. Ekuivalen


= x 100% Vt

Rs

jXs

Eg

C

Diagram Vektor generator berbeban kapasitif

Dari gambar diagram vektor di atas maka Eg (Besar Tegangan Generator)dapat di tuliskan dengan rumus :

Keterangan :

Eg : Besar Tegangan Generator (Volt)Vt : Tegangan pada beban (Volt)Rs : Tahanan efektif jangkar (Ohm) jXs : Tahanan reaktansi jangkar (Ohm)IRs : Arus pada tahanan reaktansi jangkar (Amp)IXs : Arus pada reaktansi jangkar (Amp) : Sudut leading (Derajat)

Documents

Generator Synkron