Upload
hana
View
44
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
BAB 1
PENDAHULUAN
Generator sinkron merupakan mesin listrik arus bolak balik yang mengubah energi mekanik
menjadi energi listrik arus bolak-balik. Energi mekanik diperoleh dari penggerak mula (prime
mover) yang terkopel dengan rotor generator, sedangkan energi listrik diperoleh dari proses
induksi elektromagnetik yang melibatkan kumparan rotor dan kumparan stator. Mesin listrik arus
bolak-balik ini disebut sinkron karena rotor berputar secara sinkron atau berputar dengan
kecepatan yang sama dengan kecepatan medan magnet putar.
Hampir semua energi listrik dibangkitkan dengan menggunakan mesin sinkron. Generator
sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin sinkron yangdigunakan untuk mengubah daya
mekanik menjadi daya listrik. Generator sinkrondapat berupa generator sinkron tiga fasa atau
generator sinkron AC satu fasatergantung dari kebutuhan.
Untuk memberi tenaga pada suatu beban kadang-kadang diperlukan kerja pararel dari dua
atau lebih generator. Pada penggunaan beberapa buah mesin perlu dihindari terjadinya beban
lebih pada salah satu mesin. Kerja pararel generator juga diperlukan untuk meningkatkan
efisiensi yang besar pada perusahaan listrik umum yang senantiasa memerlukan tegangan yang
konstan.
Untuk hal-hal yang khusus sering dynamo dikerrjakan pararel dengan aki, sehingga secara
teratur dapat mengisi aki tesebut. Tujuan kerja pararel dari generator adalah untuk membantu
mengatasi beban untuk manjaga jangan sampai mesin dibebani lebih, jika satu mesin dihentikan
akan diperbaiki karena ada kerusakan, maka harus ada mesin lain yang meueruskan pekerjaan.
Jadi untuk menjamin kontinuitas dari penyediaan tenaga listrik.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang yang telah disebutkan diatas maka secara umum
permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :
1. Bagaimana cara memparalelkan generator sinkron?
2. Bagaimana cara kerja parallel generator sinkron?
1
3. Bagaimana system pembangkitan tegangan pada generator parallel?
4. Apa yang dimaksud kurva V motor sinkron?
1.3 Tujuan
Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:
1. Mengetahui cara memparalelkan generator siknron.
2. Mengetahui cara kerja parallel generator sinkron.
3. Mengetahui system pembangkitan tegangan pada generator parallel.
4. Mengetahui kurva V motor sinkron.
2
BAB II
ISI
Metode Paralel Generator Sinkron
Bila suatu generator mendapatkan pembebanan yang melebihi dari kapasitasnya, maka
dapat mengakibatkan generator tersebut tidak bekerja atau bahkan akan mengalami kerusakan.
Untuk mengatasi kebutuhan listrik atau beban yang terus meningkat tersebut, bisa diatasi dengan
menjalankan generator lain yang kemudian dioperasikan secara paralel dengan generator yang
telah bekerja sebelumnya, pada satu jaringan listrik yang sama. Keuntungan dari
menggabungkan 2 generator atau lebih dalam suatu jaringan listrik adalah bila salah satu
generator tiba-tiba mengalami gangguan, maka generator tersebut dapat dihentikan serta beban
dialihkan pada generator lain, sehingga pemutusan listrik secara total bisa dihindari.
Cara Memparalel Generator
Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk memparalel dua buah generator atau lebih ialah:
Polaritas dari generator harus sama dan tidak bertentangan setiap saat terhadap satu sama
lainnya.
Nilai efektif tegangan harus sama.
Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang yang sama.
Frekuensi kedua generator atau frekuensi generator dengan jala-jala harus sama.
Urutan fasa dari kedua generator harus sama.
Kerja Paralel Generator
Ada beberapa cara untuk memparalelkan generator dengan mengacu pada syarat-syarat diatas,
yaitu :
a. Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter
b. Voltmeter, Frekuensi Meter, dan Synchroscope.
c. Cara Otomatis
3
Lampu Cahaya Berputar dan Volt-meter
Dengan rangkaian pada gambar 1, pilih lampu dengan tegangan kerja dua kali tegangan
fasa-netral generator atau gunakan dua lampu yang dihubungkan secara seri. Dalam keadaan
saklar S terbuka operasikan generator, kemudian lihat urutan nyala lampu. Urutan lampu akan
berubah menurut urutan L1 - L2 - L3 - L1 - L2 - L3.
Gambar 1. Rangkaian Paralel Generator.
Perhatikan Gambar 2a, pada keadaan ini L1 paling terang, L2 terang, dan L3 redup.
Perhatikan Gambar 2b, pada keadaan ini:
L2 paling terang
L1 terang
L3 terang
Perhatikan gambar 2c, pada keadaan ini,
L1 dan L2 sama terang
L3 Gelap dan Voltmeter=0 V
Pada saat kondisi ini maka generator dapat diparalelkan dengan jala-jala (generator lain).
4
Gambar 2a,b dan c. Rangkaian Lampu Berputar.
5
Voltmeter, Frekuensi Meter dan Synchroscope
Pada pusat-pusat pembangkit tenaga listrik, untuk indikator paralel generator banyak
yang menggunakan alat Synchroscope, gambar 3. Penggunaan alat ini dilengkapi dengan
Voltmeter untuk memonitor kesamaan tegangan dan Frekuensi meter untuk kesamaan frekuensi.
Ketepatan sudut fasa dapat dilihat dari synchroscope. Bila jarum penunjuk berputar
berlawanan arah jarum jam, berarti frekuensi generator lebih rendah dan bila searah jarum jam
berarti frekuensi generator lebih tinggi. Pada saat jarum telah diam dan menunjuk pada
kedudukan vertikal, berarti beda fasa generator dan jala-jala telah 0 (Nol) dan selisih frekuensi
telah 0 (Nol), maka pada kondisi ini saklar dimasukkan (ON). Alat synchroscope tidak bisa
menunjukkan urutan fasa jala-jala, sehingga untuk memparalelkan perlu dipakai indikator urutan
fasa jala-jala.
Paralel Otomatis
Paralel generator secara otomatis biasanya menggunakan alat yang secara otomatis
memonitor perbedaan fasa, tegangan, frekuensi, dan urutan fasa. Apabila semua kondisi telah
tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar untuk paralel dapat dimasukkan.
Gambar 3. Synchroscope.
PEMBANGKITAN TEGANGAN PADA GENERATOR PARALEL
Tegangan yang dibangkitkan oleh generator jenis ini tergantung dari keberadan fluks
6
sisa (residual fluks) pada kutub-kutubnya. Ketika generator pertama kali di asut (start), tegangan
internal akan dibangkitkan sebesar : EA= Kf sisaw . Tegangan ini muncul pada terminal
generator (kira-kira 1 atau 2 vol). Tetapi ketika tegangan timbul di terminal tersebut, hal ini
menyebabkan arus mengalir pada kumparan medang generator, dimana V+f = VT, maka dari
persamaan (3) diatas jika VT, akan menyebabkan If. Arus medan ini menghasilkan ggm pada
kutub-kutubnya, yang akan meninggalkan fluksnya. Peningkatan fluks ini juga meningkatkan ggl
nya = EA (dari persamaan EA= Kf sisaw ), yang juga meningkatkan esarnya tegangan terminal
VT, ketika VT menyebabkan If, juga meningkatkan fluksnya. Proses ini terjadi berulang-ulang
hingga keadaan mantap (steady state) terpenuhi, dan digambarkan seperti terlihat pada gambar 2
berikut ini.
Gambar 2 : Proses pembentukan tegangan pada generator parallel
Bagaimana jika ketika generator paralel distart tegangan tidak terbangkitkan pada
terminalnya? Ada beberapa penyebab, di antaranya adalah :
1. Mungkin tidak ada fluks residu pada kutub medannya; f res = 0, sehingga Ea = 0, dan
tegangan tidak akan terjadi. Untuk mengatasinya, lepaskan rangkaian medan penguat dari
jangkar, lalu hubungkan secara langsung dengan suatu sumber tegangan dc, misalnya
batere. Arus yang mengalir dari batere akan meninggalkan fluks residu pada medan.
Selanjutnya dilakukan proses start seperti biasa. Cara ini disebut “flashing”.
2. Arah putaran rotor atau sambungan medan mungkin terbalik. Pada kedua kasus ini fluks
residu menimbulkan tegangan dalam Ea yang memiliki polaritas negatip. Akibatnya arus
7
medan yang mengalir pada rangkaian medan akan menimbulkan fluks yang berlawanan
arah dengan fluks residu sehingga malah meniadakan fluks residu, dan tegangan tidak
dapat dibangkitkan. Untuk mengatasinya dapat dilakukan salah satu langkah berikut ini :
membalik putaran rotor
membali sambungan rangkaian medan
mem-“flashing” rangkaian medan dengan arah terbalik
3. Resistansi medan diset lebih besar dari resistansi kritisnya. Pada gambar berikut ini dapat
dilihat bahwa jika Rf lebih besar dari resistansi kritisnya (Rf2), maka tegangan tidak
dapat dibangkitkan.
Gambar 3 : Efek penyetelan resistansi medan terhadap pembangkitan tegangan
KARAKTERISTIK TERMINAL
Pada saat beban generator meningkat Ib, maka dari persamaan (1) IA. Peningkatan IA,
menyebabkan jatuh tegangan IA.RA dari persamaan (2) VT¯. Hal ini seperti yang terjadi pada
generator berpenguatan terpisah. Namun ketika VT¯, If¯, hal ini menyebabkan fluks mesin juga
menurun, sehingga EA¯. Penurunan EA menyebabkan VT¯ lebih jauh lagi. Karakteristik ini
diperlihatkan pada gambar 4. Kurva karakteristik terminal generator paralel ini sama dengan
generator penguat terpisah namun lebih curam. Dengan demikian maka pengaturan tegangan
generator paralel lebih buruk dari generator penguat terpisah.
8
Gambar 4 : Karakteristik terminal generator paralel
ANALISA GRAFIS GENERATOR PARALEL
Analisa grafis generator paralel didasarkan pada persamaan tegangannya, yaitu :
Vt = Ea – IaRa
atau
Ea – Vt = IaRa
Perbedaan antara tegangan dalam Ea dan tegangan terminal Vt adalah tegangan drop pada
belitan jangkar IaRa. Posisi yang mungkin bagi nilai-nilai Ea adalah kurva magnetisasi, dan bagi
nilai Vt adalah kurva . Dengan demikian untuk mendapatkan nilai Vt untuk beban tertentu, mula-
mula tentukan nilai IaRa, lalu tempatkan nilai tegangan IaRa tersebut pada kurva pembankitan
tegangan sehingga persis menghubungkan kurva magnetisasi dengan garis tahanan Rf. Hal ini
diperlihatkan pada gambar di bawah ini :
9
Gambar 5 : Analisa grafis generator paralel tanpa memperhitungkan reaksi jangkar
Apabila generator tidak dilengkapi dengan belitan pengkompensasi, maka akan terjadi reaksi
jangkar pada generator yang berefek pada menurunnya tegangan generator. Karena itu efek
demagnetisasi ini harus diperhitungkan pada analisa grafis generator shunt. Persamaan GGM
mesin dengan adanya reaksi jangkar adalah :
F TOT= F - FRJ
FRJ = NfIf-RJ, maka If-RJ = FRJ/Nf
adalah arus ekivalen reaksi jangkar. Pada analisa grafis generator arus searah shunt, penurunan
tegangan karena efek demagnetisasi ini diperhitungkan sebagai pengurangan arus medan total
sebesar If-RJ. Dapat dilihat pada grafik bahwa akibat reaksi jangkar yang tidak dieliminasi maka
tegangan total generator lebh rendah dari bila reaksi jangkar dieliminasi.
10
Gambar 6 : Analisa grafis generator paralel dengan memperhitungkan reaksi jangkar
KURVA V MOTOR SINKRON
Gambar 5.149, memperlihatkan diagram vektor sebuah motor sinkron dengan faktor
daya yang berbeda-beda pada keadaan beban tetap.
Gambar 5.149 Diagram Vektor dalam Keadaan Beban Tetap, dengan Faktor Daya Berbeda
Arus Ia yang disuplai dari jala-jala untuk motor sinkron nilainya akan besar saat faktor daya
“lagging” (penguatan kurang), kemudian menurun pada saat faktor daya “Unity” dan naik
kembali pada saat factor kita bisa menggambarkan hubungan arus suatu beban yang tetap, dan
11
perubahan ini dapat digambarkan dalam bentuk kurva V, seperti diperlihatkan pada gambar
5.150.
Gambar 5.150 Kurva V Motor Sinkron
Pada saat motor sinkron dalam kondisi tidak berbeban diberi penguatan berlebih (over exicited)
akan berfungsi sebagai kapasitor, sehingga mempunyai kemampuan untuk memperbaiki factor
daya jaringan listrik dimana motor tersebut terhubung. Hal ini terjadi karena daya reaktif yang
dihasilkan motor akan mengkompensasi kelebihan fluk pada jaringan listrik. Motor sinkron yang
dimanfaatkan untuk memperbaiki faktor daya biasa disebut kondensor sinkron atau kapasitor
sinkron.
12
BAB III
KESIMPULAN
Dari makalah yang sudah dipaparkan di atas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :
1. Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk memparalel dua buah generator atau lebih ialah
polaritas dari generator harus sama dan tidak bertentangan setiap saat terhadap satu sama
lainnya, tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang yang
sama, nilai efektif tegangan harus sama, frekuensi kedua generator atau frekuensi
generator dengan jala-jala harus sama, dan urutan fasa dari kedua generator harus sama.
2. Tegangan yang dibangkitkan oleh generator sinkron tergantung dari keberadan fluks sisa
(residual fluks) pada kutub-kutubnya.
13
DAFTAR PUSTAKA
http://kurniawanpramana.wordpress.com/2011/09/25/generator-sinkron-1/
http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/prinsip-kerja-generator-sinkron.html
14