GENERATOR AC & DC adalah lah seb sebuah uah alat yan yang g mem mempro produk duksi si ene energ rgii list listrik rik dar darii sum sumber ber Generator Genera tor listrik ada energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal seba se baga gaii pe pemb mban angk gkit it li list stri rik. k. Wala lau u ge gene nera rato torr da dan n mo moto torr pu puny nyaa ba bany nyak ak ke kesa sama maan an,, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator meggu meggunakan nakanprinsi prinsip p perco percobaanny baannyaa faraday yaitu memut memutar ar magne magnett dalam
kumpara kump aran n at atau au se seba bali likn knya ya,, ke keti tika ka ma magn gnet et di dige gerak rakka kan n da dalam lam ku kump mpar aran an ma maka ka te terja rjadi di 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) Berdasarkan arus yang disalurkangenerator menjadi 2 jenis yaitu generator AC AC (bolak balik) dangenerator DC(searah). Perbedaan Generator listrik DC dan AC
enerator !" : enerator #" : enerator !" : enerator #" :
generator arus searah generator arus bolak balik menggunakan $"omutator$. menggunakan $%lip ring$.
GENERATOR DC
enerator enerat or !" mer merupa upakan kan seb sebuah uah per perang angkat kat mes mesin in list listrik rik din dinami amiss yan yang g men mengub gubah ah energi mekanis menjadi energi listrik. enerator !" menghasilkan arus !" & arus searah. enerator !" dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator !" yaitu' .enerator penguat terpisah 2.enerator shunt .enerator kompon GENERATOR AC (ALTERNATOR)
*ampir semua tenaga listrik yang dipergunakan saat ini bekerja pada sumber tegangan bolak balik (ac), karenanya, generator ac adalah alat yang paling penting untuk menghasilkan tenaga listrik. enerator ac, umumnya disebut alternator, ber+ariasi ukurannya sesuai dengan beban yang akan disuplai. %ebagai contoh, alternator pada P P# # mempunyai ukuran yang sangat besar, membangkitkan ribuan kiloatt pada tegangan yang sangat tinggi. "ontoh lainnya adalah alternator di mobil, yang sangat kecil sebagai perbandingannya. Beratnya hanya beberapa kilogram dan menghasilkan daya sekitar // hingga 2// att, biasanya pada tegangan 2 +olt.
Generator DC dan Generator AC (By : dunia-listrik.blogspot.co dunia-listrik.blogspot.com) m)
A. GENERATOR DC Generator DC merupakan sebuah perangkat Motor listrik yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan menghasilkan arus DC / arus searah. Generator DC dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:
. Generator penguat terpisah !. Generator shunt ". Generator kompon 1. Konstruksi Generator DC #ada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan $%kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau &asis, serta bagian rotor. Gambar menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC.
Gambar . 'onstruksi Generator DC Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. agian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal bo. *edangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas
rotor dan poros rotor. agian yang harus menjadi perhatian untuk pera+atan se&ara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti se&ara periodi& / berkala. 'omutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi &elah%&elah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang. 2. Prinsip kerja Generator DC #embangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua &ara: dengan menggunakan &in&in%seret, menghasilkan tegangan induksi bolak%balik. dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC. #roses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat dilihat pada Gambar ! dan Gambar ".
Gambar !. #embangkitan -egangan -egangan nduksi. ika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan ka+at pada rotor. 0al ini akan menimbulkan tegangan induksi. -egangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar ! (a) dan (&). #ada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet se&ara maksimum oleh penghantar. *edangkan posisi jangkar pada Gambar !.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. 0al ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.
Gambar ". -egangan 1otor yang dihasilkan melalui &in&in%seret dan komutator. ika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip%ring berupa dua &in&in (disebut juga dengan &in&in seret), seperti ditunjukkan Gambar ".(), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak%balik) berbentuk sinusoidal. ila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu &in&in Gambar ".(!) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positip. 1otor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak%balik. *ebuah komutator ber2ungsi sebagai penyearah tegangan AC. esarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan). 3. Jangkar Generator DC angkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. elitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. #ada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai si2at 2eromagnetik dengan permiabilitas yang &ukup besar. #ermiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang ditimbulkan juga besar. elitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. -iap%tiap kumparan terdiri dari lilitan ka+at atau lilitan batang.
Gambar $. angkar Generator DC. . Reaksi Jangkar 3luks magnet yang ditimbulkan oleh kutub%kutub utama dari sebuah generator saat tanpa beban disebut 3luks Medan 4tama (Gambar 5). 3luks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.
Gambar 5. Medan 6ksitasi Generator DC ila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar. Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya 2luks pada penghantar jangkar tersebut dan biasa disebut 3uks Medan angkar (Gambar 7).
Gambar 7. Medan angkar dari Generator DC (a) dan 1eaksi angkar (b). Mun&ulnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang terletak di sebelah kanan kutub utara. #engaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. 1eaksi jangkar ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n, tetapi bergeser sebesar sudut 8. Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. #ergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal generator. 4ntuk mengembalikan garis netral ke posisi a+al, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu), seperti ditunjukkan pada Gambar 9.(a).
Gambar 9. Generator dengan 'utub antu (a) dan Generator 'utub 4tama, 'utub antu, elitan 'ompensasi (b). ilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran 2isiknya lebih ke&il dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. ika sikat dipertahankan pada posisi sem ula (garis netral), maka akan timbul per&ikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. ;leh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. ila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan
penghantar yang mengandung tegangan. 1eaksi 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 9 (a) dan (b), generator dengan komutator dan lilitan kompensasinya. 'ini dalam rangkaian generator DC memiliki tiga lilitan magnet, yaitu: lilitan magnet utama lilitan magnet bantu (interpole) lilitan magnet kompensasi !. Jenis"Jenis Generator DC *eperti telah disebutkan dia+al, bah+a generator DC berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) dibagi menjadi " jenis, yaitu: . Generator penguat terpisah !. Generator shunt ". Generator kompon #enjelasan jenis generator DC . Generator Penguat Terpisa# #ada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. -erdapat dua jenis generator penguat terpisah, yaitu: . #enguat elektromagnetik (Gambar <.a) !. Magnet permanent / magnet tetap (Gambar <.b)
Gambar <. Generator #enguat -erpisah. 6nergi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur melalui pengaturan tegangan eksitasi. #engaturan dapat dilakukan se&ara elektronik atau magnetik. Generator ini bekerja dengan &atu daya DC dari luar yang dimasukkan melalui belitan 3%3!. #enguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan output generator yang konstan dari terminal rotor A%A!. 'arakteristik tegangan = relati2 konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban dinaikkan mendekati harga nominalnya. Karakteristik Generator Penguat Terpisa#
Gambar >. 'arakteristik Generator #enguat -erpisah Gambar > menunjukkan: a. karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi penuh (e ??@) dan saat eksitasi setengah penuh (e 5?@). e adalah arus eksitasi, adalah arus beban.-egangan output generator akan sedikit turun jika arus beban semakin besar. b. 'erugian tegangan akibat reaksi jangkar. &. #erurunan tegangan akibat resistansi jangkar dan reaksi jangkar, selanjutnya mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan magnet, sehingga tegangan induksi menjadi ke&il. !. Generator $#unt #ada generator shunt, penguat eksitasi 6%6! terhubung paralel dengan rotor (A%A!). -egangan a+al generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnet stator. 1otor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai di&apai tegangan nominalnya. #engaturan arus eksitasi yang mele+ati belitan shunt 6%6! diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai men&apai tegangan nominalnya. Diagram rangkaian generator shunt dapat dilihat pada Gambar ?.
Gambar ?. Diagram 1angkaian Generator *hunt ika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa megnetisasi tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau jika arah putaran terbalik, atau rotor terhubung%singkat, maka tidak akan ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut. Karakteristik kerja Generator
Gambar . 'arakteristik Generator *hunt.
Generator shunt mempunyai karakteristik seperti ditunjukkan pada Gambar . -egangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator penguat terpisah. *ebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah generator mempunyai tegangan output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon. ". Generator Ko%pon Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang sama. *atu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon ditunjukkan pada Gambar !. #engatur medan magnet (D%D!) terletak di depan belitan shunt.
Gambar !. Diagram 1angkaian Generator 'ompon Karakteristik Generator Ko%pon
Gambar ". 'arakteristik Generator 'ompon Gambar " menunjukkan karakteristik generator kompon. -egangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 5?@. 0al ini disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang &enderung naik tegangannya jika arus beban bertambah besar. adi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang &enderung tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.
. G661A-;1 *'1; (AC) Konstruksi Generator $inkron #ada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor sinkron, dan se&ara umum biasa disebut mesin sinkron. Ada dua struktur kumparan pada mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang mengalirkan penguatan DC (membangkitkan medan magnet, biasa disebut sistem eksitasi) dan sebuah kumparan (biasa disebut jangkar) tempat dibangkitkannya GG arus bola% balik. 0ampir semua mesin sinkron mempunyai belitan GG berupa stator yang diam dan struktur medan magnit berputar sebagai rotor. 'umparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada sumber DC luar melaui slipring dan sikat arang, tetapi ada juga yang tidak mempergunakan
sikat arang yaitu sistem “brushless excitation” . entuk Penguatan *eperti telah diuraikan diatas, bah+a untuk membangkitkan 2luks magnetik diperlukan penguatan DC. #enguatan DC ini bisa diperoleh dari generator DC penguatan sendiri yang seporos dengan rotor mesin sinkron. #ada mesin sinkron dengan ke&epatan rendah, tetapi rating daya yang besar, seperti generator 0ydroele&tri& (#embangkit listrik tenaga air), maka generator DC yang digunakan tidak dengan penguatan sendiri tetapi dengan “Pilot Exciter” sebagai penguatan atau menggunakan magnet permanent (magnet tetap).
Gambar . Generator *inkron -iga 2asa dengan #enguatan Generator D C B#ilot 6&iter.
Gambar !. Generator *inkron -iga 2asa dengan *istem #enguatan Brushless 6&iter *ystem. Alternati2 lainnya untuk penguatan eksitasi adalah menggunakan Diode silikon dan -hyristor. Ada dua tipe sistem penguatan B*olid state, yaitu: *istem statis yang menggunakan Diode atau -hyristor statis, dan arus dialirkan ke rotor melalui *lipring.
Brushless *ystem, pada sistem ini penyearah dipasangkan diporos yang berputar dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slip%ring. entuk Rotor 4ntuk medan rotor yang digunakan tergantung pada ke&epatan mesin, mesin dengan ke&epatan tinggi seperti turbo generator mempunyai bentuk silinder gambar "a, sedangkan mesin dengan ke&epatan rendah seperti 0ydroele&tri& atau Generator istrik Diesel mempunyai rotor kutub menonjol gambar "b.
Gambar "a. entuk 1otor kutub silinder.
Gambar "b. entuk 1otor kutub menonjol.
entuk $tator
*tator dari Mesin *inkron terbuat dari bahan 2erromagnetik , seperti telah dibahas di sini, yang berbentuk laminasi untuk mengurangi rugi%rugi arus pusar. Dengan inti 2erromagnetik yang bagus berarti permebilitas dan resistiitas dari bahan tinggi.
Gambar $. nti *tator dan Alur pada *tator Gambar $ memperlihatkan alur stator tempat kumparan jangkar. elitan jangkar (stator) yang umum digunakan oleh mesin sinkron tiga 2asa, ada dua tipe yaitu : a. elitan satu lapis (*ingle ayer Einding). b. elitan berlapis ganda (Double ayer Einding). entuk $tator $atu 'apis Gambar 5 memperlihatkan belitan satu lapis, karena hanya ada satu sisi lilitan didalam masing%masing alur. ila kumparan tiga 2asa dimulai pada *a, *b, dan *& dan berakhir di 3a, 3b, dan 3& bisa disatukan dalam dua &ara, yaitu hubungan bintang dan segitiga. Antar kumparan 2asa dipisahkan sebesar !? derajat listrik atau 7? derajat mekanik, satu siklus GG penuh akan dihasilkan bila rotor dengan $ kutub berputar
Gambar 5. elitan *atu apis Generator *inkron -iga 3asa. Contoh: *ebuah generator *inkron mempunyai ! kutub. erapa sudut mekanis ditunjukkan dengan
ni menunjukkan
atau bisa juga se&ara langsung, yaitu:
Gambar 7. 4rutan 2asa AC. 4ntuk menunjukkan arah dari putaran rotor gambar 7. (searah jarum jam), urutan 2asa yang dihasilkan oleh suplai tiga 2asa adalah AC, dengan demikian tegangan maksimum pertama terjadi dalam 2asa A, diikuti 2asa , dan kemudian 2asa C. 'ebalikan arah putaran dihasilkan dalam urutan AC, atau urutan 2asa
negati2, sedangkan urutan 2asa AC disebut urutan 2asa positi2. adi ggl yang dibangkitkan sistem tiga 2asa se&ara simetris adalah: 6A 6A H ?I olt 6 6 H %!?I olt 6C 6C H %!$?I olt e(itan er(apis Gan)a 'umparan jangkar yang diperlihatkan pada gambar 5 hanya mempunyai satu lilitan per kutub per 2asa, akibatnya masing%masing kumparan hanya dua lilitan se&ara seri. ila alur%alur tidak terlalu lebar, masing%masing penghantar yang berada dalam alur akan membangkitkan tegangan yang sama. Masing%masing tegangan 2asa akan sama untuk menghasilkan tegangan per penghantar dan jumlah total dari penghantar per 2asa. Dalam kenyataannya &ara seperti ini tidak menghasilkan &ara yang e2ekti2 dalam penggunaan inti stator, karena ariasi kerapatan 2luks dalam inti dan juga melokalisir pengaruh panas dalam daerah alur dan menimbulkan harmonik. 4ntuk mengatasi masalah ini, generator praktisnya mempunyai kumparan terdistribusi dalam beberapa alur per kutub per 2asa. Gambar 9 memperlihatkan bagian dari sebuah kumparan jangkar yang se&ara umum banyak digunakan. #ada masing%masing alur ada dua sisi lilitan dan masing%masing lilitan memiliki lebih dari satu put aran. agian dari lilitan yang tidak terletak kedalam alur biasanya disebut B Einding ;erhang, sehingga tidak ada tegangan dalam +inding oerhang.
Gambar 9. elitan erlapis Ganda Generator *inkron -iga 3asa.
*aktor Distri+usi
*eperti telah dijelaskan diatas bah+a sebuah kumparan terdiri dari sejumlah lilitan yang ditempatkan dalam alur se&ara terpisah. *ehingga, GGl pada terminal menjadi lebih ke&il bila dibandingkan dengan kumparan yang telah dipusatkan. *uatu 2aktor yang harus dikalikan dengan GG dari sebuah kumparan distribusi untuk menghasilkan total GG yang dibangkitkan disebut 2aktor distribusi 'd untuk kumparan. 3aktor ini selalu lebih ke&il dari satu ('d J onblurKtry Lparent.desele&tloggermageGra&e2ully()N &at&h(e) LNK hre2Khttp://!.bp.blogspot.&om/FjO3'P+6bD;2/AAAAAAAAA s/$=O7tgFy70
Gambar <. Diagram #hasor dari -egangan nduksi ilitan. #erhatikan gambar <, disini diperlihatkan GG yang dinduksikan dalam alur ! akan tertinggal (lagging) dari GG yang dibangkitkan dalam alur sebesar R 5 derajat listrik, demikian pula GG yang dinduksikan dalam alur " akan tertinggal !R derajat, dan seterusnya. *emua GG ini ditunjukkan masing%masing oleh phasor 6, 6!, 6" dan 6$. -otal GG stator per 2asa 6 adalah jumlah dari seluruh ektor. 6 6 S 6! S 6" S 6$ -otal GGl stator 6 lebih ke&il dibandingkan jumlah aljabar dari GG lilitan oleh 2aktor.
'd adalah 2aktor distribusi, dan bisa dinyatakan dengan persamaan:
'euntungan dari kumparan distribusi, adalah memperbaiki bentuk gelombang tegangan yang dibangkitkan, seperti terlihat pada gambar >.
Gambar >. -otal GG 6t dari -iga GG *inusoidal.
*aktor Kisar Gambar ?, memperlihatkan bentuk kisar dari sebuah kumparan, bila sisi lilitan diletakkan dalam alur dan 9 disebut kisar penuh, sedangkan bila diletakkan dalam alur dan 7 disebut kisar pendek, karena ini sama dengan 5/7 kisar kutub.
Gambar ?. 'isar 'umparan
'isar : 5/7 5/7
6 GG yang diinduksikan pada masing%masing lilitan, bila lilitan merupakan kisar penuh, maka total induksi ! 6 (gambar ).
Gambar . =ektor -egangan ilitan. *edangkan kisar pendek dengan sudut "? derajat listrik, seperti diperlihatkan pada gambar
atau,
dimana #I adalah kisar kumparan dalam derajat listrik. Ga,a Gerak 'istrik Ku%paran *ebelumnya telah dibahas mengenai 2rekuensi dan besarnya tegangan masing%masing 2asa se&ara umum. 4ntuk lebih mendekati nilai GG sebenarnya yang terjadi maka harus diperhatikan 2aktor distribusi dan 2aktor kisar. Apabila T umlah penghantar atau sisi lilitan dalam seri/2asa ! - umlah lilitan per 2asa dU U# dan dt 7?/ detik maka GG induksi rata%rata per penghantar:
sedangkan jika,
atau,
*ehingga GG induksi rata%rata per penghantar menjadi:
bila ada T penghantar dalam seri/2asa, maka : GG rata%rata/2asa !.2.U.T =olt !.2.U.(!-) $.2.U.- olt GG e2ekti2/2asa , $.2.U.- $,$$ 2 .U.- =olt
bila 2aktor distribusi dan 2aktor kisar dimasukkan, maka GG e2ekti2/2asa 6 $,$$ . 'd. 'p .2 .U . - (=olt) PR-N$-P"PR-N$-P KERJA GENERATOR $-NKRON
*etelah kita membahas mengenai konstruksi dari suatu generator sinkron, maka artikel kali ini akan membahas mengenai prinsip kerja dari suatu generator sinkron. Vang akan menjadi kerangka bahasan kali ini adalah pengoperasian generator sinkron dalam kondisi berbeban, tanpa beban, menentukan reaktansi dan resistansi dengan melakukan per&obaan tanpa beban (beban nol), per&obaan hubung%singkat dan per&obaan resistansi jangkar. *eperti telah dijelaskan pada artikel%artikel sebelumnya, bah+a ke&epatan rotor dan 2rekuensi dari tegangan yang dibangkitkan oleh suatu generator sinkron berbanding lurus. Gambar akan memperlihatkan prinsip kerja dari sebuah generator AC dengan dua kutub, dan dimisalkan hanya memiliki satu lilitan yang terbuat dari dua penghantar se&ara seri, yaitu penghantar a dan aW. 4ntuk dapat lebih mudah memahami, silahkan lihat animasi prinsip kerja generator, di sini.
Gambar . Diagram Generator AC *atu #hasa Dua 'utub. ilitan seperti disebutkan diatas disebut Bilitan terpusat, dalam generator sebenarnya terdiri dari banyak lilitan dalam masing% masing 2asa yang terdistribusi pada masing%masing alur stator dan
disebut Bilitan terdistribusi. Diasumsikan rotor berputar searah jarum jam, maka 2luks medan rotor bergerak sesuai lilitan jangkar. *atu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus per detik atau 0ertP (0P). ila ke&epatannya 7? 1eolution per menit (1pm), 2rekuensi 0P. Maka untuk 2rekuensi 2 7? 0P, rotor harus berputar "7?? 1pm. 4ntuk ke&epatan rotor n rpm, rotor harus berputar pada ke&epatan n/7? reolution per detik (rps). ila rotor mempunyai lebih dari pasang kutub, misalnya # kutub maka masing%masing reolution dari rotor menginduksikan #/! siklus tegangan dalam lilitan stator. 3rekuensi dari tegangan induksi sebagai sebuah 2ungsi dari ke&epatan rotor, dan di2ormulasikan dengan:
4ntuk generator sinkron tiga 2asa, harus ada tiga belitan yang masing%masing terpisah sebesar !? derajat listrik dalam ruang sekitar keliling &elah udara seperti diperlihatkan pada kumparan a X aW, b X bW dan & X &W pada gambar !. Masing%masing lilitan akan menghasilkan gelombang 3luksi sinus satu dengan lainnya berbeda !? derajat listrik. Dalam keadaan seimbang besarnya 2luksi sesaat : YA Ym. *in Zt Y Ym. *in ( Zt X !?I ) YC Ym. *in ( Zt X !$?I )
Gambar !. Diagram Generator AC -iga 3asa Dua 'utub
esarnya 2luks resultan adalah jumlah ektor ketiga 2luks tersebut adalah: Y- YA SY S YC, yang merupakan 2ungsi tempat (Y) dan +aktu (t), maka besar% besarnya 2luks total adalah: Y- Ym.*in Zt S Ym.*in(Zt X !?I) S Ym. *in(ZtX !$?I). Cos (U X !$?I) Dengan memakai trans2ormasi trigonometri dari : *in 8 . Cos [ \.*in (8 S [) S \ *in (8 S [ ), maka dari persamaan diatas diperoleh : Y- \.Ym. *in (Zt SU )S \.Ym. *in (Zt X U) S \.Ym. *in ( Zt S U X !$?I )S \.Ym. *in (Zt X U) S\.Ym. *in (Zt S U X $
r 1adius dari jangkar (meter)
Generator Tanpa e+an
Apabila sebuah mesin sinkron di2ungsikan sebagai generator dengan diputar pada ke&epatan sinkron dan rotor diberi arus medan (2), maka pada kumparan jangkar stator akan diinduksikan tegangan tanpa beban (6o), yaitu sebesar: 6o $,$$ .'d. 'p. 2. Um. - =olt Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada stator, sehingga tidak terdapat pengaruh reaksi jangkar. 3luks hanya dihasilkan oleh arus medan (2). ila besarnya arus medan dinaikkan, maka tegangan keluaran juga akan naik sampai titik saturasi (jenuh), seperti diperlihatkan pada gambar ". 'ondisi generator tanpa beban bisa digambarkan rangkaian ekuialennya seperti diperlihatkan pada gambar "b.
Gambar "a dan "b. 'ura dan 1angkaian 6kuialen Generator -anpa eban
Generator er+e+an
ila generator diberi beban yang berubah%ubah maka besarnya tegangan terminal = akan berubah%ubah pula, hal ini disebabkan
adanya kerugian tegangan pada: 1esistansi jangkar 1a 1eaktansi bo&or jangkar _l 1eaksi angkar _a a. esistansi !angkar 1esistansi jangkar/2asa 1a menyebabkan terjadinya kerugian tegang/2asa (tegangan jatuh/2asa) dan .1a yang se2asa dengan arus jangkar. b. eaktansi Bocor !angkar *aat arus mengalir melalui penghantar jangkar, sebagian 2luks yang terjadi tidak mengimbas pada jalur yang telah ditentukan, hal seperti ini disebut 3luks o&or. c. eaksi !angkar Adanya arus yang mengalir pada kumparan jangkar saat generator dibebani akan menimbulkan 2luksi jangkar (YA ) yang berintegrasi dengan 2luksi yang dihasilkan pada kumparan medan rotor(Y3), sehingga akan dihasilkan suatu 2luksi resultan sebesar :
nteraksi antara kedua 2luksi ini disebut sebagai reaksi jangkar, seperti diperlihatkan pada Gambar $. yang mengilustrasikan kondisi reaksi jangkar untuk jenis beban yang berbeda%beda.
Gambar $a, $b, $& dan $d. 'ondisi 1eaksi angkar. Gambar $a , memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat generator dibebani tahanan (resisti2) sehingga arus jangkar a se2asa dengan GG 6b dan YA akan tegak lurus terhadap Y3. Gambar $b, memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat generator
dibebani kapasiti2 , sehingga arus jangkar a mendahului ggl 6b sebesar ` dan YA terbelakang terhadap Y3 dengan sudut (>? %`). Gambar $&, memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat dibebani kapasiti2 murni yang mengakibatkan arus jangkar a mendahului GG 6b sebesar >?I dan YA akan memperkuat Y3 yang berpengaruh terhadap pemagnetan. Gambar $d, memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat arus diberi beban indukti2 murni sehingga mengakibatkan arus jangkar a terbelakang dari GG 6b sebesar >?I dan YA akan memperlemah Y3 yang berpengaruh terhadap pemagnetan. umlah dari reaktansi bo&or _ dan reaktansi jangkar _a biasa disebut reaktansi *inkron _s. =ektor diagram untuk beban yang bersi2at ndukti2, resisti2 murni, dan kapasiti2 diperlihatkan pada Gambar 5a, 5b dan 5&.
Gambar 5a, 5b dan 5&. =ektor Diagram dari eban Generator erdasarkan gambar diatas, maka bisa ditentukan besarnya tegangan jatuh yang terjadi, yaitu : -otal -egangan atuh pada eban: .1a S j (._a S ._) L1a S j (_s S _)N L1a S j (_s)N .Ts enentukan Resistansi )an Reaktansi
4ntuk bisa menentukan nilai reaktansi dan impedansi dari sebuah generator, harus dilakukan per&obaan (test). Ada tiga jen is test yang biasa dilakukan, yaitu: -est -anpa beban ( eban ol ) -est 0ubung *ingkat. -est 1esistansi angkar. Test Tanpa e+an
-est -anpa eban dilakukan pada ke&epatan *inkron dengan rangkaian jangkar terbuka (tanpa beban) seperti diperlihatkan pada Gambar 7. #er&obaan dilakukan dengan &ara mengatur arus medan (2) dari nol sampai rating tegangan output terminal ter&apai.
Gambar 7. 1angkaian -est Generator -anpa eban. Test /u+ung $ingkat
4ntuk melakukan test ini terminal generator dihubung singkat, dan dengan Ampermeter diletakkan diantara dua penghantar yang dihubung singkat tersebut (Gambar 9). Arus medan dinaikkan se&ara bertahap sampai diperoleh arus jangkar maksimum. *elama proses test arus 2 dan arus hubung singkat hs di&atat.
Gambar 9. 1angkaian -est Generator di 0ubung *ingkat. Dari hasil kedua test diatas, maka dapat digambar dalam bentuk kura karakteristik seperti diperlihatkan pada gambar <.
Gambar <. 'ura 'arakteristik -anpa eban dan 0ubung *ingkat sebuah Generator. mpedansi *inkron di&ari berdasarkan hasil test, adalah:
, 2 konstatn Test Resistansi Jangkar
Dengan rangkaian medan terbuka, resistansi DC diukur antara dua terminal output sehingga dua 2asa terhubung se&ara seri, Gambar >. 1esistansi per 2asa adalah setengahnya dari yang diukur.
Gambar >. #engukuran 1esistansi DC.
Dalam kenyataannya nilai resistansi dikalikan dengan suatu 2aktor untuk menentukan nilai resistansi AC e2ekti2 , e22 1 . 3aktor ini tergantung pada bentuk dan ukuran alur, ukuran penghantar jangkar, dan konstruksi kumparan. ilainya berkisar antara ,! s/d
