BAB II LANDASAN TEORI
2.1
Penger ngerti tia an Gener nerator tor Sinkr inkro on
Generator sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik, yang keluarannya berupa tegangan bolak-balik. Generator sinkron dapat berupa generator sinkron tiga fasa atau generator sinkron AC satu fasa tergan tergantun tung g dari dari kebutu kebutuhan han.. Generat Generator or sinkro sinkron n dengan dengan penyeb penyebuta utanny nnyaa sinkron memiliki makna frekuensi keluaran tegangannya sinkron dengan putaran mesinnya sendiri, artinya adalah rotor generator sinkron yang diputar dengan penggerak mula (prime mover) yang terdiri dari belitan medan dengan suplai arus searah akan menghasilkan medan magnet putar dengan kecepatan dan arah putar yang sama dengan putaran rotor tersebut. erbed erbedaan aan prinsi prinsip p antara antara generat generator or !C dengan dengan generat generator or AC adalah letak kumparan jangkar dan kumparan statornya. ada generator !C, kumparan jangkar terletak pada bagian rotor dan kumparan medan terletak terletak pada pada bagian bagian stator stator.. "edang "edangkan kan pada pada generat generator or AC, AC, kumpara kumparan n jangkar terletak pada bagian stator dan kumparan medan terletak pada bagian rotor.
2.2
Konst onstrruk ukssi Ge Gen nera erator tor Sin Sinkro kron
Generator sinkron memiliki kemampuan untuk mengubah energi mekanik yang berasal dari putaran rotor, menjadi tegangan listrik bolak balik yang berasal dari induksi elektromagnetis yang terjadi pada kumparan-kumparan stator. Generator sinkron berbeda dengan mesin !C yang memerlukan komutator sebagai penyearah, sehingga pada generator sinkro sinkron n memung memungkin kinkan kan dipasan dipasangny gnyaa kumpara kumparan-k n-kump umparan aran pada pada stator stator yang yang akan akan membe memberi rika kan n indu induks ksii elek elektro troma magn gneti etiss dan dan meng mengha hasil silka kan n tegangan jangkar.
4
#entuk penampang sederhana dari generator sinkron adalah
Gambar $.% enampang "ederhana Generator "inkron
"ecara umum generator sinkron komponennya dibagi menjadi & bagian yaitu stator, rotor, dan celah udara. #erikut penjelasannya ' %. "tator "tator merupakan bagian dari generator sinkron yang diam. !an di dalamnya terdapat ruang-ruang khusus untuk menempatkan kaatkaat jangkar, yang akan berguna untuk memberikan induksi elektromagnetis pada rotor. "tator sendiri terdiri dari beberapa komponen utama seperti ' a. angka "tator
5
angka stator merupakan rumah (kerangka) yang menyangga inti jangkar generator. b. *nti "tator *nti stator terbuat dari laminasi-laminasi baja campuran atau besi magnetik khusus yang terpasang ke rangka stator. c. Alur (slot) dan Gigi Alur dan gigi merupakan tempat meletakkan kumparan stator. Ada & (tiga) bentuk alur stator yaitu terbuka, setengah terbuka, dan tertutup.
Gambar $.$ Alur "tator (dari kiri ke kanan yaitu terbuka, setengah terbuka, dan tertutup)
d. +umparan "tator (+umparan angkar) +umparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga. +umparan ini merupakan tempat timbulnya ggl induksi. $. otor otor merupakan bagian yang berputar dalam generator sinkron dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus searah dari arus eksitasi. otor sendiri memilik & komponen utama yaitu ' a. "lip ing "lip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi dipisahkan oleh isolasi tertentu. erminal kumparan rotor dipasangkan ke slip ring ini kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat (brush) yang letaknya menempel pada slip ring. b. +umparan otor (kumparan medan)
6
+umparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama
dalam menghasilkan medan magnet. +umparan ini
mendapat arus searah dari sumber eksitasi tertentu. c. oros otor oros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan, dimana pada poros rotor tersebut telah terbentuk slot-slot secara paralel terhadap poros rotor. !ari jenis kumparan medannya rotor dapat dibedakan menjadi $ yaitu ' a. "alient pole (rotor kutub salient) enis salient pole atau bila diartikan secara harafiah kutub yang menonjol, ini dikarenakan bentuknya yang memiliki kutub-kutub yang menonjol keluar dari rotor
Gambar $.& "alient ole
#elitan-belitan medan yang dipasang pada rotor jenis ini, dirangkai secara seri, sehingga ketika belitan medan ini dialiri arus eksitasi maka kutub-kutub yang beerdekatan akan membentuk kutub yang berlaanan. "alient pole biasa digunakan dalam
7
generator sinkron dengan putaran kecil dan menengah (%$-/ rpm), dikarenakan -
+utub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar dengan kecepatan tinggi.
-
+onstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar dengan kecepatan tinggi.
otor ini terbuat dari lapisan besi, dengan maksud untuk mengurangi panas akibat rugi-rugi besi (eddy current).
b. otor cylinder atau 0on-salient pole ada jenis non salient pole, konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor. enis rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat di sisi luarnya, yang dipasangi belitan-belitan medan, dan dipasok oleh eksitasi.
Gambar $./ 0on-"alient ole
otor jenis ini pada umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi (%1 atau & rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap, karena '
8
-
+onstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi
-
!istribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub menonjol.
. &. Celah 2dara Celah udara adalah ruang ksosong antara dtptor dan rotor.
2.3
Prinsip Kera Generator Sinkron
rinsip kerja generator sinkron yaitu ' %. +umparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber eksitasi tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan medan. !engan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan maka akan menimbulkan fluks yang besarnya terhadap aktu adalah tetap. $. enggerak mula (rime 3over) yang sudah terkopel dengan rotor segera dioperasikan sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya. &. erputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan. 3edan putar yang dihasilkan pada rotor, akan diinduksikan pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar yang terletak di stator akan dihasilkan fluks magnetik yang berubah-ubah besarnya terhadap aktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada ujung-ujung kumparan tersebut. 2ntuk generator sinkron tiga phasa, digunakan tiga kumparan jangkar yang ditempatkan di stator yang disusun dalam bentuk tertentu, sehingga
susunan
kumparan
jangkar
yang
sedemikian
akan
membangkitkan tegangan induksi pada ketiga kumparan jangkar yang besarnya sama tapi berbeda fasa %$ satu sama lain.
9
2.!
Reaksi "angkar pa#a Generator Sinkron
"aat generator sinkron bekerja pada beban nol tidak ada arus yang mengalir melalui kumparan jangkar (stator), sehingga yang ada pada celah udara hanya fluksi arus medan rotor. 0amun jika generator sinkron diberi beban, arus jangkar Ia akan mengalir dan membentuk fluksi jangkar. 4luksi jangkar ini kemudian mempengaruhi fluksi arus medan dan akhirnya menyebabkan berubahnya harga tegangan terminal generator sinkron. eaksi ini kemudian dikenal sebagai reaksi jangkar. engaruh yang ditimbulkan oleh fluksi jangkar dapat berupa distorsi, penguatan (magnetising ) , maupun pelemahan (demagnetising ) fluksi arus medan pada celah udara. erbedaan pengaruh yang ditimbulkan fluksi jangkar tergantung kepada beban dan faktor daya beban, yaitu ' a. 2ntuk beban resistif (cosφ = 1 ) engaruh fluksi jangkar terhadap fluksi medan hanyalah sebatas mendistorsinya
saja
tanpa
mempengaruhi
kekuatannya
(cross
magnetising ). b. 2ntuk beban induktif murni (cosφ 5 lag ) Arus akan tertinggal sebesar 6 dari tegangan. 4luksi yang dihasilkan oleh arus jangkar akan melaan fluksi arus medan. !engan kata lain reaksi jangkar akan demagnetising artinya pengaruh raksi jangkar akan melemahkan fluksi arus medan. c. 2ntuk beban kapasitif murni (cosφ 5 lead ) Arus akan mendahului tegangan sebesar 6. 4luksi yang dihasilkan oleh arus jangkar akan searah dengan fluksi arus medan sehingga reaksi jangkar yang terjadi akan magnetising artinya pengaruh reaksi jangkar akan menguatkan fluksi arus medan.
d. 2ntuk beban tidak murni (induktif7kapasitif) engaruh reaksi jangkar akan menjadi sebagian magnetising dan sebagian demagnetising . "aat beban adalah kapasitif, maka reaksi
10
jangkar akan sebagian distortif dan sebagian magnetising . "ementara itu saat beban adalah induktif, maka reaksi jangkar akan sebagian distortif dan sebagian demagnetising . 0amun pada prakteknya beban umumnya adalah induktif. !ari penjelasan di atas maka bisa model reaksi jangkar bisa digambarkan sebagai berikut '
Gambar $.1 3odel eaksi angkar
11
