MAKALAH MESIN LISTRIK II GENERATOR INDUKSI 3 FASA
OLEH : INDRA SASMITA (F1B 009 027) FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MATARAM 2012
Kata Pengantar
Puji syukur kami panjatkan pada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan rahmat dan karunia kepada kami, sehingga kami dapat menyelesaikan makalah Mesin Listrik II yang berjudul “Generator Induksi 3 Fasa” dengan baik. Terima kasih kami ucapkan kepada pihak yang telah membantu dan mendukung sehingga makalah ini dapat diselesaikan. Kami menyadari bahwa makalah ini masih memiliki banyak kekurangan dan kesalahan. Oleh karena itu, kritik dan saran sangat diharapkan guna memperbaiki penyusunan makalah ini. Kami berharap makalah ini dapat dimanfaatkan oleh para mahasiswa pada khususnya dan para pembaca pada umumnya. Terima kasih.
Mataram, Maret 2012
Penyusun
Daftar Isi
Kata Pengantar.....……………..… .……………………………………………...
i
Daftar Isi…………………………………………………………………………...
ii
A.
Dasar Teori.. ................ ………………………………………………....….
4
B.
Generator Induksi 3 Fasa.............................................................................
8
C.
Prinsip Kerja Generator Induksi................................................................
9
D.
Jenis-Jenis Generator Induksi.....................................................................
10
a. Generator Induksi Masukan Ganda..........................................................
10
b. Generator Induksi Berpenguat Sendiri......................................................
10
Kesimpulan....................................................................................................
12
Daftar Pustaka …………………………………………………………………….
13
E.
A. Dasar Teori Generator induksi adalah bentuk mesin induksi yang mempunyai bagian / konstruksi hampir sama dengan motor induksi .Generator ini mendapat eksitasi dari luar, syarat utama tegangan dapat timbul untuk generator induksi adalah jika Nr >Ns dengan Nr = kecepatan rotor dan Ns = kecepatan sinkron . Misal radiator diputus oleh penggerak luar, diatas Ns maka slip akan bernilai negatif lalu mesin akan mensuplay daya dan menghasilkan tegangan , Selain itu membangkitkan tenaga juga memerluka daya remanasi magnet pada rotor . Hal- hal agar mesin menjadi generator induksi adalah sebagai berikut : a.
Adanya daya input darin luar ,semisal turbin air
b.
Kecepatan putar rotor, kecepatan medan putar
c.
Sumber daya dari luar untuk menjaga medan magnet stator
d.
Adanya remanansi tegangan Pada dasarnya prinsip kerja generator induksi sama dengan motor ,hanya sja
berbalikan . Generator induksi pada dasarnya adalah motor induksi yang digunakan sebagai generator dengan bantuan eksitasi dari luar. Ketika ada penggerak mula yang menggerkkan rotor , maka rotor berputar sehingga batang konduktor akan memotong medan magnet dan stator yang berputar pada kecepatan sinkronnya (Ns) tegangan baru dapat di induksi jika Nr > N Besar tegangan generator tergantung pada : 1. Kecepatan putaran (N) 2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluks (Z) 3. Banyaknya fluks magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f) 4. Kontruksi generator Mesin induksi (Mesin Asinkron) yang terbagi atas dua yaitu motor induksi dan generator induksi (alternator) Mesin asinkron merupakan mesin arus bolak-balik (AC) yang paling luas digunakan. Penamaanya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator.
Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator atau generator AC (alternating current) atau juga generator singkron. Alat ini sering dimanfaatkan di industri untuk mengerakkan beberapa mesin yang menggunakan arus listrik sebagai sumber penggerak. Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu: a. Generator arus bolak-balik 1 fasa b. Generator arus bolak-balik 3 fasa 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. Generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu 1. Stator, merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolakbalik. 2. rotor, merupakan bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator. Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator.
Rotor sangkar bajing Rotor sangkar bajing dibuat dalam 4 kelas berdasarkan National Electrical Manufacturers Association (NEMA)
Motor kelas A a. Mempunyai rangkaian resistansi ritor kecil b. Beroperasi pada slip sangat kecil (s<0,01) dalam keadaan berbeban c. Untuk keperluan torsi start yang sangat kecil
Motor kelas B a. Regulasi kecepatan putar pada saat full load rendah (dibawah 5%) b. Untuk keperluan umum, mempunyai torsi starting normal dan arus starting normal c. Torsi starting sekitar 150% dari rated d. Walaupun arus starting normal, biasanya mempunyai besar 600% dari full load
Motor kelas C a. Mempunyai torsi statring yang lebih besar dibandingkan motor kelas B b. Arus starting normal, slip kurang dari 0,05 pada kondisi full load c. Torsi starting sekitar 200% dari rated d. Untuk konveyor, pompa, kompresor dll
Motor kelas D a. Mempunyai torsi statring yang besar dan arus starting relatif rendah b. Slip besar c. Pada slip beban penuh mempunyai efisiensi lebih rendah dibandingkan kelas
motor lainnya d. Torsi starting sekitar 300%
Motor rotor belit
Perbedaan mendasar dari Motor rotor belit dengan motor sangkar bajing adalah terdapat pada konstruksi rotor
Rotor sangkar bajing mempunyai: a. Tahanan rotor tetap b. Arus starting tinggi c. Torsi starting rendah
Rotor belit a. Memungkinkan tahanan luar dihubungkan ke tahanan rotor melalui slip ring yang terhubung ke sikat. b. Arus starting rendah c. Torsi starting tinggi d. Power faktor baik
B. Generator Induksi 3 Fasa Mesin induksi dapat dioperasikan sebagai motor maupun sebagai generator. Bila dioperasikan sebagai motor, mesin induksi harus dihubungkan dengan sumber tegangan ( jala – jala ) yang akan memberikan energi mekanis pada mesin tersebutdengan mengambil arus eksitasi dari jala – jala dan mesin bekerja dengan slip lebih besar dari nol sampai satu ( 0 ≤ s ≤ 1 ). Jika mesin dioperasikan sebagai generator, maka diperlukan daya mekanis untuk memutar rotornya searah dengan arah medan putar melebihi kecepatan sinkronnya dan sumber daya reaktif untuk memenuhi kebutuhan arus eksitasinya. Kebutuhan daya reaktif dapat diperoleh dari jala – jala atau dari suatu kapasitor. Tanpa adanya daya reaktif, mesin induksi yang dioperasikan sebagai generator tidak menghasilkan tegangan. J ika generator induksi terhubung dengan jala – jala, maka kebutuhan daya reaktif diambil dari jala – jala. Namun, bila generator induksi tidak tehubung dengan jala – jala, maka kebutuhan daya reaktif dapat disediakan dari suatu unit kapasitor. Kapasitor tersebut dihubungkan paralel dengan terminal keluaran generator. Kapasitor yang terpasang harus mampu memberikan daya reaktif yang dibutuhkan untuk menghasilkan fluksi di celah udara. Karena generator dapat melakukan eksitasi sendiri maka generator tersebut dinamakan generator induksi penguatan sendiri. Mesin induksi yang beroperasi sebagai generator ini bekerja dengan slip yang lebih kecil dari nol ( s < 0 ).
C. Prinsip kerja generator induksi adalah sebagai berikut: 1. Bila sumber tegangan yang dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan putar dengan kecepetan Ns =120f / p 2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduksi pada rotor 3. Akibatnya pada rotor akan timbul ggl induksi 4. Karena rotor merupakan rangkaian yang tertutup maka ggl induksi akan mengalirkan arus ( I) 5. Adanya arus (I) dalam medan magnet akan menimbulkan gaya pada rotor 6. Pada kopel muka yang dihasilkan oleh gaya pada rotor cukup besar memikul kopel beban , rotor akan berputar searah dengan putar rotor 7. Seperti yang telah dijelaskan, ggl induksi akan timbul karena terpotongnya rotor atau medan putar stator, artinya ggl induksi timbul diperlukan adanya perbedaan antara kecepatan medan putar stator (Ns) dan ke cepata berputarnya rotor (Nr) 8. Perbedaan kecepatan antara Nr dan Ns disebut slip 9. Besarnya Nr (kecepatan rotor) lebih besar daripada Ns (kecepatan stator) 10. Rumus slip dinyatakan dalam
S=
x 100%
D. Jenis – Jenis Generator Induksi Dalam aplikasinya generator induksi dibagi menjadi dua jenis yaitu generator induksi masukan ganda ( Doubly Fed Induction Generator atau DFIG ) dan generator induksi berpenguatsendiri ( Self Excited Induction generator atau SEIG ). Pembagian jenis generator iniberdasarkan pada sumber eksitasi generator berasal. Eksitasi pada generator induksi dibutuhkanuntuk menghasilkan medan magnit pada rotor generator untuk selanjutnya menghasilkan induksielektromagnetik pada setator yang akan menghasilkan energy listrik. Selain itu juga eksitasidibutuhkan untuk mengkompensasi daya reaktif yang dibutuhkan oleh generator dalammembangkitkan listrik. a. Generator induksi masukan ganda Pada generator induksi masukan ganda, eksitasi diperoleh dari jaringan listrik yang telahterpasang. Generator induksi jenis ini menyerap daya reaktif dari jaringan listrik untuk membangkitkan medan magnit yang dibutuhkan. Pada generator jenis ini, terminal keluarangenerator dihubungkan dengan inverter yang kemudian dihubungkan dengan bagian generator. Generator induksi masukan ganda saat ini banyak digunakan sebagai generator pada pembangkit listrik tenaga bayu. Keuntungan dari generator induksi masukan ganda diantaranya adalah: -
Tegangan dan frekuensi yang dihasilkan dapat tetap besarnya walaupun kecepatan putarnyaberubah- ubah.
Namun generator jenis ini membutuhkan inverter sebagai pengatur tegangan pada rotor dan juga rotor jenis kumparan karena generator ini membutuhkan sumber pada rotornya.Sehingga tidak semua jenis mesin induksi dapat digunakan sebagai generator induksi jenis ini.Selain itu juga generator ini membutuhkan adanya jaringan listrik untuk dapat beropasi, karenasumber daya reaktif yang dibutuhkan oleh generator berasal dari jaringan.Sehingga apabila tidak ada jaringan listrik atau generator lain yang memberikan daya reaktif maka generator jenis initidak dapat beroperasi. Selain itu jika terjadi gangguan pada jaringan atau blackout jaringangenerator ini juga tidak dapat beroprasi. b. Generator induksi berpenguat sendiri Pada generator induksi berpenguat sendiri, eksitasi diperoleh dari kapasitor yangdipasang parallel pada terminal keluaran generator. Generator induksi jenis ini bekerja sepertimesin induksi pada daerah saturasinya hanya saja terdapat bank pasitor yang dipasang padaterminal statornya. Karena sumber eksitasi generator ini berasal dari kapasitor yang padaterminalnya maka mesin induksi dengan rotor kumparan maupun sangkar bajing dapatdigunakan sebagai generator induksi berpenguat sendiri.
Generator induksi jenis ini memiliki beberapa keuntungan yaitu: a. Tidak membutuhkan pengaturan tegangan pada rotornya. b. Tidak memerlukan inverter. c. Disain peralatan yang tidak rumit. d. Harga pembuatan lebih murah. e. Perawatan yang diperlukan murah dan tidak sulit. f. Dan tidak memerlukan jaringan listrik untuk dapat beroperasi Namun generator induksi berpenguat sendiri juga dapat beroperasi dalam suatu jaringanlisrtik dan tetap dapat beroperasi walaupun terdapat gangguan pada jaringan. Oleh karena itugenerator induksi berpenguat seniri lebih fleksibel dalam pengoprasiannya.
E. Kesimpulan 1.
Generator induksi adalah bentuk mesin induksi yang mempunyai bagian / konstruksi hampir sama dengan motor induksi.
2.
Mesin induksi (Mesin Asinkron) yang terbagi atas dua yaitu : a. motor induksi, b. generator induksi (alternator)
3.
Rumus slip dinyatakan dalam
S=
x 100%
4.
Slip pada generator induksi bernilai negatif, hal ini d sebabkan perbedaan kecepatan rotor dengan kecepatan sinkron
5.
Jenis – Jenis generator induksi : a. Generator induksi masukan ganda b. Generator induksi berpenguat sendiri
Daftar Pustaka http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/01/generator-dc.html http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/09/animasi-generator-dc-dan-generator-ac.html
