Generator

IV. GENERATOR ARUS SEARAH PARALEL

Generator DC parallel adalah jenis generator dc yang menyediakan sendiri tegangan

untuk rangkaian medannya, sehingga tidak dibutuhkan sumber daya untuk rangkaian

medan penguatnya. Pada generator dc parallel rangkaian medan dihubungkan secara

parallel dengan terminal generator.

RANGKAIAN EKIVALEN

Gambar 1 : Rangkaian ekivalen generator dc parallel

Kumparan medan yang terhubung paralel terdiri atas resistor (Rf) dan induktor (Lf).

IA = If + Ib (1)

VT = EA – IA.RA (2)

(3)

PEMBANGKITAN TEGANGAN PADA GENERATOR PARALEL

Tegangan yang dibangkitkan oleh generator jenis ini tergantung dari keberadan fluks

sisa (residual fluks) pada kutub-kutubnya. Ketika generator pertama kali di asut (start),

tegangan internal akan dibangkitkan sebesar : EA= Ksisa . 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

PUSAT PENGEMBANGAN BAHAN AJAR-UMB Ir. Budi Yanto Husodo, MSc

MESIN ARUS SEARAH & TRANSFORMATOR 1

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= Ksisa ),

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 paralel

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; 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 medan yang mengalir pada rangkaian medan akan



IfIf NL

V

Vt NL

Ea res

If

VtRf

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.



V Rf0

Rf1Rf2Rf3

If

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.

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



IaRa

Ib

Ea

VT

ReaksiJangkar

kurva magnetisasi dengan garis tahanan Rf. Hal ini diperlihatkan pada gambar di bawah

ini :

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.



Vt-dgn Reaksi Jangkar

Vt-tanpa Reaksi Jangkar IaRa

VtNL

Ea

V

IfNL If

If-RJ

IaRa

VtNL

Vt

Ea

V

IfNL If

Vt = IfRf

Gambar 6 : Analisa grafis generator paralel dengan memperhitungkan reaksi jangkar

Untuk lebih memahami bagaimana melakukan analisa grafis pada generator arus

searah paralel, diberikan contoh perhitungan berikut ini.

Contoh soal :

Sebuah generator arus searah paralel dengan rating 172 kW, 430 V, 400 A, 1800 RPM,

diputar oleh sebuah penggerak mula dengan kecepatan 1800 RPM. Parameter mesin

adalah :

Ra = 0,005 Ω, Rf = 20 Ω, Rvar = 0 s/d 300 Ω diset 55 Ω, Nf = 1000 lilitan. Jawablah :

a. Berapakah tegangan terminal tanpa beban generator ?

b. Jika generator dilengkapi dengan Belitan Pengkompensasi, berapakah tegangan

terminal generator beban penuh (400 A) ? Berapakah Voltage Regulationnya?

c. Jika generator tidak dilengkapi dengan belitan pengkompensasi dan GGM reaksi

jangkar besarnya 500 A.turn, berapakah tegangan terminal beban penuh?

Berapa Voltage Regulationnya?



Jawab :

a. Jika Rvar diset 55 Ω maka resistansi total rangkaian medan menjadi 20 + 55 = 75

Ω. Selanjutnya dengan Rf toatl 75 Ω ini kita mendapatkan persamaan tegangan

pada rangkaian medan, yaitu Vt = 75 If. Persamaan ini lalu kita gambarkan pada

kurva magnetisasi dari generator. Perpotongan antara kurva Vt dan kurva Ea

adalah tegangan terminal tanpa beban dari generator pada kecepatan 1800

RPM. Dapat dilihat pada gambar 7b bahwa besarnya tegangan tanpa beban

adalah 445 V.

Gambar 7 : Analisa grafis generator arus searah shunt

b. Jika arus beban IL = 400 A, maka arus jangkar Ia ≈ 400 A juga dan IaRa = 400 x

0,05 = 20 V. Dapat dilihat pada gambar 7b bahwa selisih antara Ea dan Vt tepat

20 V pada If = 5,55 dan Vt = 416 V. Maka :

c. Jika terjadi reaksi jangkar dan GGM reaksi jangkar FRJ = 500 A.turn, maka :



If-RJ = FRJ/Nf = 500/1000 = 0,5. IaRa sebesar 20 V dan If-RJ sebesar 0,5 A ini tepat

berada di antara kurva Ea dan kurva Vt pada Vt = 385 V (gambar 7c. Maka



Generator

Documents

Transcript of Generator