BUKU PANDUAN PLN STANDAR KONSTRUKSI GARDU DISTRIBUSI DAN GARDU HUBUNG TENAGA LISTRIK

 DOWNLOAD DISINI

BUKU PANDUAN PLN STANDAR KONSTRUKSI GARDU DISTRIBUSI DAN GARDU HUBUNG TENAGA LISTRIK

BUKU PANDUAN PLN TENTANG STANDAR KONSTRUKSI JARINGAN TEGANGAN RENDAH TENAGA LISTRIK

DOWNLOAD DISINI

BUKU PANDUAN PLN TENTANG STANDAR KONSTRUKSI JARINGAN TEGANGAN RENDAH TENAGA LISTRIK

BUKU PANDUAN PLN STANDAR KONSTRUKSI SAMBUNGAN TENAGA LISTRIK

DOWNLOAD DI SINI

BUKU PANDUAN PLN STANDAR KONSTRUKSI SAMBUNGAN TENAGA LISTRIK

BUKU PANDUAN PLN TENTANG KRITERIA DESAIN ENJINERING KONSTRUKSI JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

 DOWNLOAD DI SINI

BUKU PANDUAN PLN TENTANG KRITERIA DESAIN ENJINERING KONSTRUKSI JARINGAN DISTRIBUSI TENAGA LISTRIK

KARAKTERISTIK GENERATOR DC PENGUATAN SENDIRI TIPE SERI

Karakteristik Generator DC

Penguatan Sendiri Tipe Seri

Oleh : Bayu Baskoro

Dosen Pembimbing : Djodi Antono, B.Tech., M.Eng.

Jurusan Teknik Elektro

Program Studi Teknik Listrik

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

Jln. Prof. Sudarto Tembalang Semarang INDONESIA

bayubaskoro43@gmail.com

bayubas02@gmail.com

djodiantono@yahoo.co.id

Intisari

Generator adalah sebuah perangkat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sebuah generator akan bekerja dengan di bantu motor listrik untuk menggerakkan generator tersebut. Generator sendiri ada dua macam yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Berdasarkan rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) generator DC terbagi menjadi 2 yaitu:

1.        Generator DC penguat terpisah

2.        Generator DC penguat sendiri :

a.        Generator tipe seri

b.       Generator tipe shunt

c.        Generator tipe kompon.

Dari beberapa jenis generator tersebut memiliki karakteristik yang berbeda-beda pula.

Generator DC tipe seri adalah suatu generator yang lilitan penguat magnitnya di sambung seri dengan lilitan jangkar sehingga  kumparan medannya  mendapat penguatan tetapi apabila terdapat arus bebannya, itu sebabnya generator seri selalu terkopel dengan bebannya, dengan demikian maka tegangan terminal akan muncul di tiap-tiap kutubnya. Generator DC tipe seri ini jumlah lilitan penguat magnitnya lebih sedikit namun luas penampangnya besar hal ini bertujuan agar hambatan lilitan penguatnya kecil.

Kata kunci—Generator, Generator DC, Generator Penguat Terpisah, Generator Penguat Sendiri, Generator Tipe Seri.

I. Pendahuluan

A.  Pengertian Generator

Generator adalah sebuah perangkat yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik yang didasarkan pada prinsip induksi elektromagnetik. Energi mekanik bisa berasal dari panas, air, uap, dll. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator bisa berupa Listrik AC (listrik bolak-balik) maupun DC (listrik searah). Hal tersebut tergantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh pembangkit tenaga listrik.

Generator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu dengan memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul ggl induksi. Generator mempunyai dua komponen utama, yaitu bagian yang diam (stator) dan bagian yang bergerak (rotor). Rotor berhubungan dengan poros generator yang berputar di pusat stator. Poros generator biasanya diputar menggunakan usaha luar yang dapat berasal dari turbin, baik turbin air, angin atau turbin uap dan selanjutnya berproses menghasilkan arus listrik.

B.  Jenis-jenis Generator

Berdasarkan tegangan yang dibangkitkan, generator dibagi menjadi 2 yaitu :

    1. Generator Arus Bolak-Balik (AC)

        Generator arus bolak-balik yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan              output) berupa tegangan bolak-balik.

    2. Generator Arus Searah (DC)

        Generator arus searah yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan                    output) berupa tegangan searah, karena didalamnya terdapat sistem penyearahan yang             dilakukan bisa berupa oleh komutator atau menggunakan dioda.

C.  Pengertian Generator DC

Generator DC merupakan sebuah perangkat motor listrik yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik berupa arus DC / arus searah., karena didalamnya terdapat sistem penyearahan yang dilakukan oleh komutator atau menggunakan diode.

Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker).

Jenis- jenis generator DC antara lain yaitu:

1. Generator DC dengan penguat terpisah

2. Generator DC dengan penguat sendiri :

a.        Generator DC seri

b.        Generator DC shunt

c.        Generator DC kompon (campuran)

D.  Konstruksi Generator DC

Generator DC dibuat menggunakan magnet permanen dengan 4-kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban  lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing rumah generator atau casis, serta bagian rotor.

Generator DC terdiri menjadi dua bagian yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian mesin DC yang diam, stator terdiri dari rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan rotor adalah bagian mesin DC yang berputar, rotor terdiri dari komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor.

Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodic / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, untuk membersihkan noda bekas sikat arang dapat menggunakan amplas halus, Gambar 1 menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC.

Gambar 1. Konstruksi Generator DC

Gambar 2. Generator DC Tampak dari Luar

E.  Karakteristik Generator DC

Kecepatan operasi mesin DC jenis generator adalah tetap yaitu sesuai dengan penggerak mula (prime mover). Pada operasi untuk penggunaan umum, penggerak mula dilengkapi dengan pengatur kecepatan (speed governor) sehingga kecepatan generator praktis konstan.

Karakteristik penting generator DC:

1)       Open Circuit Characteristic (OCC), Kurva memperlihatkan hubungan antara pembangkit emf pada keadaan tanpa beban (E₀) dan arus medan (I_f) pada kecepatan konstan. Hal ini juga dikenal sebagai kurva jenuh (saturasi) karakteristik magnetik atau tanpa beban.

2)    Karakteristik Internal atau Karakteristik Total (E/Ia), Kurva memperlihatkan hubungan antara pembangkitan emf pada keadaan berbeban (E) dan arus jangkar (Ia). Kurva ini akan terletak di bawah karakteristik sirkuit terbuka (OCC)..

3)       Karakteristik Eksternal (V/IL), Kurva ini menunjukkan hubungan antara tegangan terminal (V) dan arus beban (IL). Tegangan terminal V akan kurang dari E karena drop tegangan di sirkuit jangkar. Oleh karena itu, kurva ini akan terletak di bawah karakteristik internal.

F.  Komponen-komponen Penyusun Generator DC

Ø Piringan tutup

Piringan tutup pada ujung-ujung rumah sebagai dudukan bantalan-bantalan sebagai tempat berputarnya armatur. Bantalan yang terpasang pada plat penutup untuk menahan beban torsi dari sabuk penggerak. Tutup bagian belakang mempunyai lubang pelumasan untuk memasukan oli pelumas.Sikat arang dipasang pada tutup bagian belakang.

Ø Pul kumparan medan / sepatu-sepatu kutub

Pul kumparan medan yang biasa disebut sepatu-sepatu kutub dikonstruksi dari besituang. Pada bagian dalam dibentuk cekung untuk menyesuaikan bentuk kontur bulat dari armatur dan mengurangi haambatan magnetik dari jarak udara. Ujung-ujungnya diperpanjang sebagai dudukan kumparan medan. Kutub-kutub magnet dipasangkan dengan baut pada rumah generator.

Ø Kumparan medan

Kumparan medan digulung dengan kawat yang berukuran kecil; dengan tahanan relatif besar.  Kumparan medan digulung dengan bentuk yang sesuai, diisolasi dan dibentuk yang sesuai dengan kontur rumah dan digulung pada kutub-kutub magnet.

Ø Armatur/Anker

Armatur/Anker dinamo dikonstruksi dari plat-plat yang disusun berlapis-lapis yang disatukan dalam satu poros dan mempunyai alur-alur sebagai tempat kumparan.Kumparan dapat digulung langsung pada alur-alur membentuk gulungan atau kumparan armature.

Ø Komutator

 Komutator terdiri dari segmen-segmen dari tembaga, dibentuk irisan memanjang searah dengan poros, masing-masing diisolasi satu dengan yang lainnya dan dengan poros diisolasi oleh mika atau phenolic resin.Komutator dipres pada poros anker.Kumparan anker dihubungkan ke komutator untuk membentuk hubungan atau rangkaian kontinyu.Komutator berfungsi untuk menyearahkan arus induksi bolak-balik dalam kumparan anker menjadi arus searah untuk digunakan ke beban kelistrikan kendaraan.

Ø Rumah sikat dan arang sikat

Sikat arang digunakan untuk menghubungkan hubungan antara armatur/anker dengan rangkaian luar.Sikat arang dapat bergesek dengan baik dengan komutator dengan bantuan pegas dan rumah sikat.Hubungan antara sikat-sikat arang dan rangkaian luar adalah dengan kabel tembaga fleksibel.

Ø Kipas pendingin

Kipas pendingin terletak di bagian depan dan menyatu dengan puli penggerak mengalirkan udara pendingin ke dalam generator.

G.  Prinsip kerja Generator DC

Cara kerja generator DC meggunakan prinsip percobaannya faraday yaitu dengan memutar magnet dalam kumparan atau sebaliknya, ketika magnet digerakkan dalam kumparan maka terjadi perubahan fluks gaya magnet (peribahan arah penyebaran medan magnet) di dalam kumparan dan menembus tegak lurus terhadap kumparan sehingga menyebabkan beda potensial antara ujung-ujung kumparan (yang menimbulkan listrik). Syarat utama, harus ada perubahan fluks magnetik, jika tidak maka tidak akan timbul listrik. Cara megubah fluks magnetik adalah menggerakkan magnet dalam kumparan atau sebaliknya dengan energi dari sumber lain, seperti angin dan air yang memutar baling2 turbin untuk menggerakkan magnet tersebut.

Jika suatu  konduktor digerakkan memotong medan magnet akan timbul beda tegangan di ujung-ujung konduktor tersebut. Tegangannya akan naik saat mendekati medan dan turun saat menjauhi. Sehingga listrik yg timbul dalam siklus: positif-nol-negatif-nol (AC). Generator DC membalik arah arus saat tegangan negatif, menggunakan mekanisme cincin-belah, sehingga hasilnya jadi siklus: positif-nol-positif-nol (DC).

Generator atau pembangkit listrik yang sederhana dapat ditemukan pada sepeda. Pada sepeda, biasanya dinamo digunakan untuk menyalakan lampu. Caranya ialah bagian atas dinamo (bagian yang dapat berputar) dihubungkan ke roda sepeda. Pada proses itulah terjadi perubalian energi gerak menjadi energi listrik. Generator (dinamo) merupakan alat yang prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Alat ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday.

Gambar 3. Dinamo yang Ditemukan Oleh Michael Faraday

Prinsip generator berkaitan dengan percobaan Faraday :

1. Adanya fluks magnet yang dihasilkan kutub-kutub magnet.
2. Adanya kawat penghantar listrik yang merupakan tempat terbentuknya GGL induksi.
3. Adanya gerakan relatif antara fluks magnet dengan kawat penghantar listrik.

Gambar 4. Prinsip kerja generator DC

Keterangan :

•     Pada gambar Generator DC Sederhana dengan sebuah penghantar kutub tersebut, dengan memutar rotor (penghantar) maka pada penghantar akan timbul EMF.

•     Kumparan ABCD terletak dalam medan magnet sedemikian rupa sehingga sisi AB dan C-D terletak tegak lurus pada arah fluks magnet.

•     Kumparan ABCD diputar dengan kecepatan sudut yang tetap terhadap sumbu putarnya yang sejajar dengan sisi A-B dan C-D.

•     GGL induksi yang terbentuk pada sisi A-B dan sisi C-D besarnya sesuai dengan perubahan fluks magnet yang dipotong kumparan ABCD tiap detik sebesar :

Dimana :

          E = ggl (garis gaya listrik)

          N = Jumlah lilitan

          = Perubahan fluksi terhadap waktu

Sepotong penghantar yang dialiri Arus dan bergerak dengan kecepatan v didalam pengaruh medan magnet, akan menimbulkan tegangan induksi sebesar V. Untuk menentukan besarnya tegangan induksi yang ditimbulkan oleh arah gerakan penghantar tersebut di gunakan kaedah Flamming tangan kanan. Medan magnet mempunyai arah dari kutub utara ke kutub selatan. Arus di dalam penghantar searah dengan empat jari, sedangkan arah gerakan searah dengan ibu jari, seperti yang ditunjukan oleh gambar 5.

                           

 Gambar 5. Kaidah Tangan Kanan

Keterangan :

• ibu jari : gerak perputaran
• jari telunjuk : medan magnetik kutub u dan s
• jari tengah : besaran galvanis tegangan U dan arus I

Keterangan :

V       =  tegangan/ggl induksi (volt)

B       =  kerapatan flux magnet (weber)

ℓ        =  panjang kawat penghantar (meter)

z        =  jumlah penghantar

v       =  kec. gerak kawat (m/s)

Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara di bawah ini:

a) Menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi  bolak-balik.

b) Menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.

Gambar 6. Pembangkitan Tegangan Induksi.

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 6 (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 6(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.

Gambar 7. Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator.

Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip-ring berupa dua cincin (disebut juga dengan cincin seret), seperti ditunjukkan Gambar 7.(1), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak-balik) berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin Gambar 7.(2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positif.

• Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC.

• Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).

H.   Jangkar Generator DC

Jangkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. Belitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. Pada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai sifat feromagnetik dengan permiabilitas yang cukup besar. Permiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. Belitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. Tiap-tiap kumparan terdiri dari lilitan kawat atau lilitan batang.

Gambar 8. Jangkar Generator DC.

I.    Reaksi Jangkar pada Generator DC

Fluks magnet yang ditimbulkan oleh kutub-kutub utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut Fluks Medan Utama.. Fluks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.

Gambar 9.  Medan Eksitasi Generator DC

Bila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar. Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada penghantar jangkar tersebut dan biasa disebut FIuks Medan Jangkar (Gambar 10).

Gambar 10. Medan Jangkar dari Generator DC (a) dan Reaksi Jangkar (b).

Munculnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di sebelah kanan kutub utara. Pengaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. Reaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut α. Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. Pergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal generator. Untuk mengembalikan garis netral ke posisi awal, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu).

Gambar 11. Generator dengan Kutub Bantu (a) dan Generator Kutub Utama, Kutub Bantu, Belitan Kompensasi (b).

Lilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran fisiknya lebih kecil dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. Jika sikat dipertahankan pada posisi semula (garis netral), maka akan timbul percikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. Bila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan, seperti ditunjukkan pada gambar 11 (a) dan (b), generator dengan komutator dan lilitan kompensasinya.

       II. PEMBAHASAN

GENERATOR ARUS SEARAH SERI

Untuk Lebih Lengkapnya, Download di sini

File

https://drive.google.com/file/d/10e-iC8pWy1PSMMeaddhCfd3-ftXKIVkw/view?usp=sharing

Vidio

https://drive.google.com/file/d/1veQT6rZMvpRAPnkgG5qpTlXLg0nk2J2Q/view?usp=sharing

PROTEKSI GENERATOR AC TIGA PHASA TERHADAP BEBAN TIDAK SETIMBANG

Proteksi Generator AC Sinkron Tiga Phasa

Terhadap Beban Tidak Setimbang

Oleh : Bayu Baskoro

Dosen Pembimbing : Djodi Antono, B.Tech., M.Eng.

Jurusan Teknik Elektro

Program Studi Teknik Listrik

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

Jln. Prof. Sudarto Tembalang Semarang INDONESIA

bayubaskoro43@gmail.com

bayubas02@gmail.com

Intisari

Generator adalah sebuah perangkat yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sebuah generator akan bekerja dengan di bantu motor listrik untuk menggerakkan generator tersebut. Generator sendiri ada dua macam yaitu generator arus searah (DC) dan generator arus bolak-balik (AC). Berdasarkan  putaran medan dibagi menjadi :

a. generator sinkron 

b. generator asinkron

Dan berdasarkan  fasanya dibagi menjadi :

a. generator satu fasa

b. generator tiga fasa

Dari beberapa jenis generator tersebut memiliki karakteristik yang berbeda-beda pula.

Generator AC merupakan sebuah perangkat motor listrik yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik berupa arus AC / arus bolak balik. Generator AC terutama tiga phasa memiliki peran yang sangat penting untuk industri  terutama untuk industri berskala  besar. Generator AC juga mempunyai beberapa gangguan baik dari luar maupun gangguan dalam, seperti salah satunya gangguan karena beban tak setimbang (unbalance loading) oleh karena itu diperlukan adanya proteksi guna menghindari dan menangani pengaruh gangguan tersebut sehingga tetap dapat mempertahankan kinerja generator.

Kata kunci—Generator, Jenis-Jenis Generator , Generator AC Tiga Phasa, Beban Tak Setimbang, Proteksi Generator AC Tiga Phasa Terhadap Beban Tak Setimbang.

     I. Pendahuluan

A.  Pengertian Generator

Generator adalah sebuah perangkat yang merubah energi mekanik menjadi energi listrik yang didasarkan pada prinsip induksi elektromagnetik. Energi mekanik bisa berasal dari panas, air, uap, dll. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator bisa berupa Listrik AC (listrik bolak-balik) maupun DC (listrik searah). Hal tersebut tergantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh pembangkit tenaga listrik.

Generator bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, yaitu dengan memutar suatu kumparan dalam medan magnet sehingga timbul ggl induksi. Generator mempunyai dua komponen utama, yaitu bagian yang diam (stator) dan bagian yang bergerak (rotor). Rotor berhubungan dengan poros generator yang berputar di pusat stator. Poros generator biasanya diputar menggunakan usaha luar yang dapat berasal dari turbin, baik turbin air, angin atau turbin uap dan selanjutnya berproses menghasilkan arus listrik.

B.  Jenis-jenis Generator

Berdasarkan tegangan yang dibangkitkan, generator dibagi menjadi 2 yaitu :

           1.   Generator Arus Bolak-Balik (AC)

     Generator arus bolak-balik yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan          output) berupa tegangan bolak-balik.

           2.    Generator Arus Searah (DC)

     Generator arus searah yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan output)    berupa tegangan searah, karena didalamnya terdapat sistem penyearahan yang dilakukan      bisa berupa oleh komutator atau menggunakan dioda.

Berdasarkan putaran medan, generator dibagi menjadi 2 yaitu :

1.    Generator Sinkron

  Generaror yang kecepatan medan putar statornya sama dengan kecepatan medan putar         rotor.

2.    Generator Asinkron

  Generator yang kecepatan medan putar statornya tidak sama dengan kecepatan medan        pada rotor.

C.  Pengertian Generator AC Sinkron

Generator AC merupakan sebuah perangkat motor listrik yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik berupa arus AC / arus bolak balik., karena didalamnya tidak terdapat sistem penyearahan yang dilakukan oleh komutator atau menggunakan diode.
Berdasar fasanya , generator AC dibagi menjadi 2 yaitu:

1.       Generator Satu Phasa
                 Generator yang bekerja pada supply tegangan satu phasa

2.       Generator Tiga Phasa
                 Generator yang  bekerja pada supply tegangan tiga phasa.

Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator atau generator AC (alternating current) atau juga generator singkron. Sebagian besar energi listrik yang dipergunakan oleh konsumen untuk kebutuhan sehari-hari

dihasilkan oleh generator sinkron phasa banyak (polyphase) yang ada di pusat pembangkit tenaga listrik. Generator sinkron yang dipergunakan ini mempunyai rating daya dari ratusan

sampai ribuan mega Volt Ampere (MVA).

Disebut mesin sinkron, karena bekerja pada kecepatan dan frekuensi konstan di bawah kondisi ”Steady state”. Mesin sinkron bisa dioperasikan baik sebagai generator maupun

motor. Mesin sinkron bila difungsikan sebagai motor berputar dalam kecepatan konstan. Apabila dikehendaki kecepatan yang bersifat variabel, maka motor sinkron dilengkapi dengan

dengan pengubah frekuensi seperti Inverter atau Cyclo-converter. Sebagai generator, beberapa mesin sinkron sering dioperasikan secara paralel, seperti di pusat-pusat pembangkit. Adapun tujuan dari paralel generator adalah menambah daya

pasokan dari pembangkit yang dibebankan ke masing-masing generator yang dikirimkan ke beban.

Ada dua struktur medan magnet pada mesin sinkron yang merupakan dasar keja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang mengalirkan penguatan DC dan sebuah jangkar tempat

dibangkitkannya ggl arus bolak-balik. Hampir semua Mesin Sinkron mempunyai jangkar diam sebagai stator dan medan magnet berputar sebagai rotor. Kumparan DC pada medan

magnet yang berputar dihubungkan pada sumber listrik DC luar melaui slipring dan sikat arang, tetapi ada juga yang tidak mempergunakan sikat arang arang disebut brushless ecitation.

D.  Konstruksi Generator  AC Sinkron Tiga Phasa

Generator AC tersusun atas sebuah konduktor listrik yang bergerak memotong medan magnet (biasanya berupa elektromagnetik).

Ada dua struktur medan magnit pada mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang mengalirkan penguatan DC dan sebuah jangkar tempat

dibangkitkannya ggl arus bola-balik. Hampir semua mesin sinkron mempunyai belitan ggl berupa stator yang diam dan struktur medan magnit berputar sebagai rotor. Kumparan DC

pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada sumber luar melaui slipring dan sikat arang, tetapi ada juga yang tidak mempergunakan sikat arang yaitu sistem brushless excitation.

Untuk membangkitkan flux magnetic pada generator sinkron diperlukan penguatan DC. Penguatan DC ini bisa diperoleh dari generator DC penguatan sendiri yang seporos dengan rotor generator sinkron.

Pada mesin sinkron dengan kecepatan rendah, tetapi rating daya yang besar, seperti generator hydroelectric, maka generator DC yang digunakan tidak dengan penguatan sendiri, tetapi dengan pilot exciter sebagai penguatan atau menggunakan magnet permanen.

Konstruksi generator sinkron tiga phasa terdiri dari stator dan rotor. Stator adalah bagian generator yang diam yang berfungsi mengeluarkan tegangan bolak-balik, Stator generator AC terdiri atas badan generator dari material baja. Fungsinya untuk melindungi bagian dalam dari generator, name plate generator, dan kotak terminal. Lain lagi dengan inti stator yang dibuat dari material ferromagnetik berlapis yang mana terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator itulah yang menjadi tempat utama menghasilkan tegangan

Stator terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu :

    a.     Rangka Stator

     Rangka stator merupakan rumah (kerangka) yang menyangga inti jangkar               generator.

    b.      Inti Stator

      Inti 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 3 (tiga)               bentuk alur stator yaitu terbuka, setengah terbuka, dan tertutup.

    d.     Kumparan Stator (Kumparan Jangkar)

     Kumparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga. Kumparan ini merupakan          tempat timbulnya ggl induksi.

Rotor merupakan bagian generator yang bergerak bergerak yang menghasilkan medan magnet yang nantinya akan menginduksi stator, Rotor berbentuk salient atau kutub sepatu atau kutub dengan celah udara yang sama rata , rotor terdiri dari kutub rotor, slipring. Pada generator 3 phasa lilitan stator terdiri fasa U, lilitan phasa V dan lilitan fasa W . Ujung-ujung lilitan diberikan notasi yaitu U1-U2, V1-V2, dan W1-W2.
Rotor memiliki dua kutub utara (N) north, dan kutub selatan (S) south.

Rotor terdiri dari tiga komponen utama yaitu :

a.   Slip Ring

    Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi dipisahkan  oleh isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasangkan ke slip ring ini kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat (brush) yang letaknya menempel pada slip ring.

b.     Kumparan Rotor (kumparan medan)

 Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama dalam   menghasilkan medan magnet. Kumparan ini mendapat arus searah dari sumber   eksitasi tertentu.

c.     Poros Rotor

 Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan, dimana pada   poros  rotor tersebut telah terbentuk slot-slot secara paralel terhadap poros rotor.

Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient pole (kutub menonjol) dan non salient pole (kutub silinder). Namun kutub medan magnet bentuk silinder lebih efisien dibanding dengan kutub medan magnet bentuk menonjol.

Berdasar bentuk kutub rotor terbagi menjadi dua yaitu :

a.       Salient pole : untuk mesin putaran rendah –  sedang, lihat gambar 2.

b.       Cylindrical pole : putaran mesin tinggi, 

E.  Prinsip kerja Generator AC Sinkron Tiga Phasa

Generator merupakan alat yang prinsip kerjanya berdasarkan induksi elektromagnetik. Alat ini pertama kali ditemukan oleh Michael Faraday.

Prinsip generator berkaitan dengan percobaan Faraday :

1. Adanya fluks magnet yang dihasilkan kutub-kutub magnet.
2. Adanya kawat penghantar listrik yang merupakan tempat terbentuknya GGL induksi.
3. Adanya gerakan relatif antara fluks magnet dengan kawat penghantar listrik.

Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Besar tegangan generator bergantung pada :

1.     Kecepatan putaran (N)

2.     Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z)

3.     Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f)

4.     Konstruksi Generator

                                

                Adapun prinsip kerja dari generator sinkron secara umum adalah sebagai berikut :

·       Kumparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber eksitasi tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan medan. Dengan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan maka akan menimbulkan fluks yang besarnya terhadap waktu adalah tetap.

·       Penggerak mula (Prime Mover) yang sudah terkopel dengan rotor segera dioperasikan sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya.

·       Perputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan. Medan 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 waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada ujung-ujung kumparan tersebut. Hal tersebut sesuai dengan persamaan berikut :

dimana :

Em  = ggl induksi maksimum (Volt);

Eeff  = ggl induksi efektif (Volt);

N  = jumlah lilitan;

e = ggl induksi dalam keadaan transient (Volt);

C  = konstanta ; f = frekuensi (Hz);

n = putaran rotor (rpm);

φm  = fluks magnetik maksimum (Weber).

Untuk 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 120 drajat satu sama lain. Setelah itu ketiga terminal kumparan jangkar siap dioperasikan untuk menghasilkan energi listrik.

         II. PEMBAHASAN

     Untuk lebih Lengkapnya, Download di sini

File

             https://aff.mbtrack.info/9yLRsHH456r0B-xUx8MSftA8bSOSY9uZ07hW8f7Qnvp7lFz3BU3iRT4K6rG1UeM5

https://drive.google.com/file/d/1wFvxd-XUivgUGNHEYRziAf65d2UFrwvo/view?usp=sharing

Vidio
https://drive.google.com/file/d/18XEIK_WzP9nej5xqilIWYJt2k39OkYak/view?usp=sharing