GENERATOR SINKRON

Modul Materi Asistensi

KONSTRUKSI UMUM

KUMPARAN MEDAN

KUMPARAN JANGKAR

1

• Rotor diberi kumparan yang dialiri arus dc (medan magnet) dan diputar oleh penggerak utama

2

• Medan rotor akan memotong kumparan utama di stator

3

• Timbul tegangan induksi (berbentuk sinusoidal) di kumparan stator

PRINSIP KERJA

Hukum Faraday : e

TERBANGKITNYA TEGANGAN 3 FASA

e

e

GENERATOR SINKRON – NO LOAD

+-

KUMPARAN MEDAN KUMPARAN JANGKAR

HUBUNGAN ARUS MEDAN DENGAN FLUKS

B

H

H

s

= B . A

B = H .

H =

GENERATOR SINKRON – ON LOAD

𝑉𝑡 Reaktansi bocor (Xm)

Reaktansi jangkar (Xa)

Reaktansi Sinkron : Xs =XL + Xa

BEBAN RESISTIF

-Mengganggu distribusi medan utama-Mengakibatkan penurunan tegangan

BEBAN KAPASITIF

-Menguatkan medan utama-Tegangan generator akan naik

BEBAN INDUKTIF

-Melemahkan medan utama-Tegangan generator akan turun signifikan

KURVA PENURUNAN TEGANGAN

KUMPARAN ROTOR

n

Kecepatan putar rendah50 – 300 rpm

Kecepatan putar tinggi3000 rpm

Jumlah kutub banyak (lebih dari 4 kutub)

Jumlah kutub sedikit (2 atau 4 kutub)

Rotor Kutub Menonjol (Salient)Putaran Rendah-Turbin air, Mesin Diesel

Rotor Kutub SilindrisPutaran Tinggi- Turbin Uap/Gas

SISTEM EKSITASIGenerator AC Konvensional

Static Exciter Generator

Brushless

Brushless

25 kW

2400 kW / 400 V500 MW

Brushless

Static Exciter

MENGAPA KUTUB DALAM ? Kutub dalam dengan mengalirkan arus eksitasi pada

kumparan medan di bagian rotor. Tegangan yang dibangkitkan biasanya antara 18 kv – 24 kv,

maka tegangan ini tidak perlu dikeluarkan melalui cincin slip dan kontak geser tetapi dapat dikeluarkan langsung ke alat penghubung (dapat memicu percikan api oleh adanya kecepatan putar rotor yang tinggi).

Ada keuntungan mekanis, getaran lilitan jangkar berkurang dan gaya sentrifugal menjadi lebih baik

Memperbesar kapasitas daya yang dibangkitkan karena perluasan sistem atau beban berkembang

Menjaga kontinuitas pelayanan apabila ada mesin (alternator) yang harus dihentikan, misalnya untuk keadaan darurat, perawatan, istirahat atau reparasi.

Keadaan operasi optimum/ekonomis, karena beban yang berubah-ubah.

MENGAPA KERJA PARALEL?

Persyaratan Sebelum Kerja Paralel

Harga sesaat ggl kedua alternator harus sama besarannya Frekuensi kedua alternator atau frekuensi alternator dengan

jala-jala harus sama Phasa kedua alternator harus sama Urutan phasa kedua alternator harus sama

Langkah Kerja Paralel Generator

Mengatur kecepatan putar speed regulator, sehingga frekuensi mendekati frekuensi sistem.

Mengatur arus eksitas, sehingga tegangan generator E sama dengan tegangan sistem

Mengamati sudut fasa tegangan melalui Synchroscope Menutup Circuit Breaker dan menghubungkan tegangan ke

sistem

Stationary Field Synchronous Generator (Generator Terdahulu) Poles on the stator (field winding) are supplied with DC to create a

stationary magnetic field.

Armature winding on rotor consists of a 3-phase winding whose terminals connect to 3 slip-rings on the shaft.

Brushes connect the armature to the external 3-phase load

This arrangement works for low power machines (<5kVA). For higher powers (& voltages), issues with brushes and insulation of rotor windings.

Main Features of The StatorSynchronous Generator is Under Load Timbul distorsi tegangan fasa (the waveform is no longer sinusoidal)

Timbul harmonisa ketiga (frekuensi naik 3x lipat)

Tegangan antar line untuk hubungan Wye tidak akan terdeteksi (justru saling menghilangkan), tapi hubungan Delta akan memperburuk.

No - load Saturation Curve of a 36 MVA, 21 kV, 3 - Phase Generator

PERCOBAAN 1Mengamati Nameplate Mesin Sinkron

Tipe : 73228 Class 0,3Y∆ : 400 | 230 VA : 0,83 | 1,44KW : 0,27Pf : 0,7 | 1,0Hz : 50IP 2,0 | Is B / FU | min 1360 | 1500

Insulation System

Indeks Proteksi

PERCOBAAN 2Generator Tanpa Beban

Arus Medan (A) 0ff 0,5 1 1,5 2

Tegangan Generator (V) 5 80 140 180 205

N (rpm) 1500 1500 1500 1500 1500

e

e

Arus Medan (A) 0ff 0,5 1 1,5 2

Tegangan Generator (V) 5 55 95 120 135

N (rpm) 1000 1000 1000 1000 1000

PERCOBAAN 3Generator Berbeban Resistif

R (%) Open

80 60 40 10

Arus Stator (A) 0 0,075

0,1 0,17 0,225

Teg. Generator (V)

150 150 140 110 60

Daya Output (W) 0 12 15 21 16

𝑰=𝑽𝒁

𝟏𝑹𝒑

=𝟏𝑹𝟏

+𝟏𝑹𝟐

+𝟏𝑹𝟑

Generator Berbeban Induktif

Henry Open

4,8 1,2 0,8 0,4

Arus Stator (A) 0 0,2 0,3 0,4 0,5

Torsi (Nm) -0,1 -0,15 -0,25 -0,30 -0,30

Teg. Generator (V)

220 216 160 120 85

Daya Output (W) 0 21 50 150 120

𝑰=𝑽𝒁

𝑿= 𝒋𝝎 𝑳

Generator Berbeban Kapasitif

Farad Open

2 4 6

Arus Stator (A) 0 0,5 0,5 0,8

Arus Eksitasi (A) 2,6 2,6 2,65 2,65

Teg. Generator (V)

220 230 250 260

Daya Output (W) 0 36 81 140

𝑰=𝑽𝒁

𝑿=𝟏

𝒋 𝝎𝑪

Mengapa dikatakan sinkron ? Frekuensi listrik yang dihasilkan terkunci (sinkron) dengan tingkat putaran

mekanik dari bagian rotor generator.

Sebagaimana dirumuskan :

Mengapa tegangan Ea tidak sama Vout ?