TUGAS MAKALAH

GENERATOR

Di Susun Oleh

Kelompok 04

` M Rizky ArdiansyahS 33113013

Nur Rochmad Fachrur RF 33113014

Rafli Dwi Cahyo 33113015

Ria Siskawati 33113016

JURURSAN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

20142015

1

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT karena atas berkat dan rahmatNya karya tulis ini dapat

terselesaikan dengan tepat waktu Adapun judul dari karya tulis ini adalah Generator

Dengan terselesaikannya karya tulis ini tak lupa penulis menyampaikan ucapan terima

kasih kepada

Bapak dosen Achmad Hardito BTechMKom selaku dosen mata kuliah Alat Ukur atas

bimbingannya dalam menyelesaikan karya tulis ini

Penulis mengakui bahwa karya tulis ini masih banyak kekurangan dan jauh dari

kesempurnaan karena keterbatasan kemampuan Untuk itu diharapkan kritik dan saran yang

sifatnya membangun demi kesinambungan karya tulis ini

Akhir kata semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi segala pihak dalam kehidupan

masyarakat

Semarang 20 Januari 2015

2

DAFTAR ISI

Halaman judul1

Kata Pengantar2

Daftar isi 3

BAB I PENDAHULUAN 4

11 Latar belakang 4

12 Tujuan penulisan makalah 5

13 Sistematika Penulisan 5

BAB II PEMBAHASAN 6

21 Bagian-Bagian Generator 6

22 Teori Dasar 11

23 Prinsip Kerja Generator 18

BAB III PENUTUP 19

31 Kesimpulan19

DAFTAR PUSTAKA 20

3

BAB I

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG

Generator AC berfungsi utnuk merubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik

arus bolak-balik Generator ini sering disebut juga seabagai alternator generator AC

(alternating current) atau generator sinkron Dikatakan generator sinkron karena jumlah

putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator Kecepatan

sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang

berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator Mesin ini tidak

dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti

kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung dengan jala-jala

Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis yaitu

a Generator arus bolak balik 1 fasa

b Generator arus bolak-balik 3 fasa

Konstruksi Generator Arus Bolak-balik Konstruksi generator arus bolak-balik ini

terdiri dari dua bagian utama yaitu (1) stator yakni bagian diam yang mengeluarkan

tegangan bolakbalik dan (2) rotor yakni 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 Lilitan stator yang

merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan rotor berbentuk kutub

sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder)

4

12 TUJUAN

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah agar dapat mengetahui Generator

berdasarkan prinsip kerjanya dan jenis-jenis dari Generator 3 fasa itu sendiri dimana

jenis-jenis itu akan dijelaskan berdasarkan prinsip kerja masing generator Didalam

makalah ini pun juga akan dijelaskan secara detail awal mula generator itu bekerja

sampai dengan generator ini dapat menyalurkan energi listrik dan menjadi sumber

tegangan pada akhirnya

13 SISTEMATIKA PENULISAN

Didalam penulisan makalah ini kami menggunakan sistematika penulisan dimana

sistematika penulisan tersebut seperti dibawah ini

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini terdapat penjelasan mengenai latar belakang penulisan

makalahtujuan dari makalah dan sistematika penulisan makalah itu sendiri

BAB II PEMBAHASAN

Pada bab ini akan di bahas mengenai prinsip kerja generator 3 fasa itu sendiri

secara details dan penjelasan mengenai komponen beserta penjelasan cara kerjanya

BAB III PENUTUP

Dalam bab terakhir ini akan dijelaskan kesimpulan dari bab-bab sebelumnya

mengenai generator 3 fasa

5

BAB II

PEMBAHASAN

21 BAGIAN-BAGIAN GENERATOR

Gambar 21 Konstruksi Generator Arus Bolak-balik

Stator

1 Rumah Stator

2 Inti satator

3 Lilitan stator

4 Alur stator

5 Kontak hubung

6 Sikat

Rotor

1 Kutub magnet

2 Lilitan penguat magnet

3 Cincin seret (slip ring)

4 Poros

6

Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolak-balik secara

elektromagnetik Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang memutar rotor sedangkan

energi listrik dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-

kumparan stator

Pada Gambar 22 dapat dilihat bentuk penampang sederhana dari sebuah generator sinkron

Gambar 22 Konstruksi Generator Sinkron

Secara umum generator sinkron terdiri atas stator rotor dan celah udara Stator

merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang

berputar dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus searah dari Eksiter Celah

udara adalah ruang antara stator dan rotor

7

1 Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu

a Rangka Stator

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

2 Rotor

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)

8

a Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor Belitan-

belitan medannya dihubung seri Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 23 berikut

Gambar 23 Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm) Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena

bull Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi

bull Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar

dengan kecepatan tinggi

b Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat

9

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Allah SWT karena atas berkat dan rahmatNya karya tulis ini dapat

terselesaikan dengan tepat waktu Adapun judul dari karya tulis ini adalah Generator

Dengan terselesaikannya karya tulis ini tak lupa penulis menyampaikan ucapan terima

kasih kepada

Bapak dosen Achmad Hardito BTechMKom selaku dosen mata kuliah Alat Ukur atas

bimbingannya dalam menyelesaikan karya tulis ini

Penulis mengakui bahwa karya tulis ini masih banyak kekurangan dan jauh dari

kesempurnaan karena keterbatasan kemampuan Untuk itu diharapkan kritik dan saran yang

sifatnya membangun demi kesinambungan karya tulis ini

Akhir kata semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi segala pihak dalam kehidupan

masyarakat

Semarang 20 Januari 2015

2

DAFTAR ISI

Halaman judul1

Kata Pengantar2

Daftar isi 3

BAB I PENDAHULUAN 4

11 Latar belakang 4

12 Tujuan penulisan makalah 5

13 Sistematika Penulisan 5

BAB II PEMBAHASAN 6

21 Bagian-Bagian Generator 6

22 Teori Dasar 11

23 Prinsip Kerja Generator 18

BAB III PENUTUP 19

31 Kesimpulan19

DAFTAR PUSTAKA 20

3

BAB I

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG

Generator AC berfungsi utnuk merubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik

arus bolak-balik Generator ini sering disebut juga seabagai alternator generator AC

(alternating current) atau generator sinkron Dikatakan generator sinkron karena jumlah

putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator Kecepatan

sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang

berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator Mesin ini tidak

dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti

kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung dengan jala-jala

Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis yaitu

a Generator arus bolak balik 1 fasa

b Generator arus bolak-balik 3 fasa

Konstruksi Generator Arus Bolak-balik Konstruksi generator arus bolak-balik ini

terdiri dari dua bagian utama yaitu (1) stator yakni bagian diam yang mengeluarkan

tegangan bolakbalik dan (2) rotor yakni 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 Lilitan stator yang

merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan rotor berbentuk kutub

sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder)

4

12 TUJUAN

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah agar dapat mengetahui Generator

berdasarkan prinsip kerjanya dan jenis-jenis dari Generator 3 fasa itu sendiri dimana

jenis-jenis itu akan dijelaskan berdasarkan prinsip kerja masing generator Didalam

makalah ini pun juga akan dijelaskan secara detail awal mula generator itu bekerja

sampai dengan generator ini dapat menyalurkan energi listrik dan menjadi sumber

tegangan pada akhirnya

13 SISTEMATIKA PENULISAN

Didalam penulisan makalah ini kami menggunakan sistematika penulisan dimana

sistematika penulisan tersebut seperti dibawah ini

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini terdapat penjelasan mengenai latar belakang penulisan

makalahtujuan dari makalah dan sistematika penulisan makalah itu sendiri

BAB II PEMBAHASAN

Pada bab ini akan di bahas mengenai prinsip kerja generator 3 fasa itu sendiri

secara details dan penjelasan mengenai komponen beserta penjelasan cara kerjanya

BAB III PENUTUP

Dalam bab terakhir ini akan dijelaskan kesimpulan dari bab-bab sebelumnya

mengenai generator 3 fasa

5

BAB II

PEMBAHASAN

21 BAGIAN-BAGIAN GENERATOR

Gambar 21 Konstruksi Generator Arus Bolak-balik

Stator

1 Rumah Stator

2 Inti satator

3 Lilitan stator

4 Alur stator

5 Kontak hubung

6 Sikat

Rotor

1 Kutub magnet

2 Lilitan penguat magnet

3 Cincin seret (slip ring)

4 Poros

6

Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolak-balik secara

elektromagnetik Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang memutar rotor sedangkan

energi listrik dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-

kumparan stator

Pada Gambar 22 dapat dilihat bentuk penampang sederhana dari sebuah generator sinkron

Gambar 22 Konstruksi Generator Sinkron

Secara umum generator sinkron terdiri atas stator rotor dan celah udara Stator

merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang

berputar dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus searah dari Eksiter Celah

udara adalah ruang antara stator dan rotor

7

1 Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu

a Rangka Stator

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

2 Rotor

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)

8

a Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor Belitan-

belitan medannya dihubung seri Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 23 berikut

Gambar 23 Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm) Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena

bull Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi

bull Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar

dengan kecepatan tinggi

b Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat

9

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

DAFTAR ISI

Halaman judul1

Kata Pengantar2

Daftar isi 3

BAB I PENDAHULUAN 4

11 Latar belakang 4

12 Tujuan penulisan makalah 5

13 Sistematika Penulisan 5

BAB II PEMBAHASAN 6

21 Bagian-Bagian Generator 6

22 Teori Dasar 11

23 Prinsip Kerja Generator 18

BAB III PENUTUP 19

31 Kesimpulan19

DAFTAR PUSTAKA 20

3

BAB I

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG

Generator AC berfungsi utnuk merubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik

arus bolak-balik Generator ini sering disebut juga seabagai alternator generator AC

(alternating current) atau generator sinkron Dikatakan generator sinkron karena jumlah

putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator Kecepatan

sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang

berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator Mesin ini tidak

dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti

kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung dengan jala-jala

Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis yaitu

a Generator arus bolak balik 1 fasa

b Generator arus bolak-balik 3 fasa

Konstruksi Generator Arus Bolak-balik Konstruksi generator arus bolak-balik ini

terdiri dari dua bagian utama yaitu (1) stator yakni bagian diam yang mengeluarkan

tegangan bolakbalik dan (2) rotor yakni 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 Lilitan stator yang

merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan rotor berbentuk kutub

sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder)

4

12 TUJUAN

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah agar dapat mengetahui Generator

berdasarkan prinsip kerjanya dan jenis-jenis dari Generator 3 fasa itu sendiri dimana

jenis-jenis itu akan dijelaskan berdasarkan prinsip kerja masing generator Didalam

makalah ini pun juga akan dijelaskan secara detail awal mula generator itu bekerja

sampai dengan generator ini dapat menyalurkan energi listrik dan menjadi sumber

tegangan pada akhirnya

13 SISTEMATIKA PENULISAN

Didalam penulisan makalah ini kami menggunakan sistematika penulisan dimana

sistematika penulisan tersebut seperti dibawah ini

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini terdapat penjelasan mengenai latar belakang penulisan

makalahtujuan dari makalah dan sistematika penulisan makalah itu sendiri

BAB II PEMBAHASAN

Pada bab ini akan di bahas mengenai prinsip kerja generator 3 fasa itu sendiri

secara details dan penjelasan mengenai komponen beserta penjelasan cara kerjanya

BAB III PENUTUP

Dalam bab terakhir ini akan dijelaskan kesimpulan dari bab-bab sebelumnya

mengenai generator 3 fasa

5

BAB II

PEMBAHASAN

21 BAGIAN-BAGIAN GENERATOR

Gambar 21 Konstruksi Generator Arus Bolak-balik

Stator

1 Rumah Stator

2 Inti satator

3 Lilitan stator

4 Alur stator

5 Kontak hubung

6 Sikat

Rotor

1 Kutub magnet

2 Lilitan penguat magnet

3 Cincin seret (slip ring)

4 Poros

6

Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolak-balik secara

elektromagnetik Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang memutar rotor sedangkan

energi listrik dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-

kumparan stator

Pada Gambar 22 dapat dilihat bentuk penampang sederhana dari sebuah generator sinkron

Gambar 22 Konstruksi Generator Sinkron

Secara umum generator sinkron terdiri atas stator rotor dan celah udara Stator

merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang

berputar dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus searah dari Eksiter Celah

udara adalah ruang antara stator dan rotor

7

1 Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu

a Rangka Stator

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

2 Rotor

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)

8

a Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor Belitan-

belitan medannya dihubung seri Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 23 berikut

Gambar 23 Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm) Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena

bull Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi

bull Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar

dengan kecepatan tinggi

b Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat

9

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

BAB I

PENDAHULUAN

11 LATAR BELAKANG

Generator AC berfungsi utnuk merubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik

arus bolak-balik Generator ini sering disebut juga seabagai alternator generator AC

(alternating current) atau generator sinkron Dikatakan generator sinkron karena jumlah

putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator Kecepatan

sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang

berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator Mesin ini tidak

dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti

kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung dengan jala-jala

Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis yaitu

a Generator arus bolak balik 1 fasa

b Generator arus bolak-balik 3 fasa

Konstruksi Generator Arus Bolak-balik Konstruksi generator arus bolak-balik ini

terdiri dari dua bagian utama yaitu (1) stator yakni bagian diam yang mengeluarkan

tegangan bolakbalik dan (2) rotor yakni 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 Lilitan stator yang

merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan rotor berbentuk kutub

sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder)

4

12 TUJUAN

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah agar dapat mengetahui Generator

berdasarkan prinsip kerjanya dan jenis-jenis dari Generator 3 fasa itu sendiri dimana

jenis-jenis itu akan dijelaskan berdasarkan prinsip kerja masing generator Didalam

makalah ini pun juga akan dijelaskan secara detail awal mula generator itu bekerja

sampai dengan generator ini dapat menyalurkan energi listrik dan menjadi sumber

tegangan pada akhirnya

13 SISTEMATIKA PENULISAN

Didalam penulisan makalah ini kami menggunakan sistematika penulisan dimana

sistematika penulisan tersebut seperti dibawah ini

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini terdapat penjelasan mengenai latar belakang penulisan

makalahtujuan dari makalah dan sistematika penulisan makalah itu sendiri

BAB II PEMBAHASAN

Pada bab ini akan di bahas mengenai prinsip kerja generator 3 fasa itu sendiri

secara details dan penjelasan mengenai komponen beserta penjelasan cara kerjanya

BAB III PENUTUP

Dalam bab terakhir ini akan dijelaskan kesimpulan dari bab-bab sebelumnya

mengenai generator 3 fasa

5

BAB II

PEMBAHASAN

21 BAGIAN-BAGIAN GENERATOR

Gambar 21 Konstruksi Generator Arus Bolak-balik

Stator

1 Rumah Stator

2 Inti satator

3 Lilitan stator

4 Alur stator

5 Kontak hubung

6 Sikat

Rotor

1 Kutub magnet

2 Lilitan penguat magnet

3 Cincin seret (slip ring)

4 Poros

6

Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolak-balik secara

elektromagnetik Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang memutar rotor sedangkan

energi listrik dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-

kumparan stator

Pada Gambar 22 dapat dilihat bentuk penampang sederhana dari sebuah generator sinkron

Gambar 22 Konstruksi Generator Sinkron

Secara umum generator sinkron terdiri atas stator rotor dan celah udara Stator

merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang

berputar dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus searah dari Eksiter Celah

udara adalah ruang antara stator dan rotor

7

1 Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu

a Rangka Stator

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

2 Rotor

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)

8

a Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor Belitan-

belitan medannya dihubung seri Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 23 berikut

Gambar 23 Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm) Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena

bull Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi

bull Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar

dengan kecepatan tinggi

b Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat

9

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

12 TUJUAN

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah agar dapat mengetahui Generator

berdasarkan prinsip kerjanya dan jenis-jenis dari Generator 3 fasa itu sendiri dimana

jenis-jenis itu akan dijelaskan berdasarkan prinsip kerja masing generator Didalam

makalah ini pun juga akan dijelaskan secara detail awal mula generator itu bekerja

sampai dengan generator ini dapat menyalurkan energi listrik dan menjadi sumber

tegangan pada akhirnya

13 SISTEMATIKA PENULISAN

Didalam penulisan makalah ini kami menggunakan sistematika penulisan dimana

sistematika penulisan tersebut seperti dibawah ini

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini terdapat penjelasan mengenai latar belakang penulisan

makalahtujuan dari makalah dan sistematika penulisan makalah itu sendiri

BAB II PEMBAHASAN

Pada bab ini akan di bahas mengenai prinsip kerja generator 3 fasa itu sendiri

secara details dan penjelasan mengenai komponen beserta penjelasan cara kerjanya

BAB III PENUTUP

Dalam bab terakhir ini akan dijelaskan kesimpulan dari bab-bab sebelumnya

mengenai generator 3 fasa

5

BAB II

PEMBAHASAN

21 BAGIAN-BAGIAN GENERATOR

Gambar 21 Konstruksi Generator Arus Bolak-balik

Stator

1 Rumah Stator

2 Inti satator

3 Lilitan stator

4 Alur stator

5 Kontak hubung

6 Sikat

Rotor

1 Kutub magnet

2 Lilitan penguat magnet

3 Cincin seret (slip ring)

4 Poros

6

Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolak-balik secara

elektromagnetik Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang memutar rotor sedangkan

energi listrik dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-

kumparan stator

Pada Gambar 22 dapat dilihat bentuk penampang sederhana dari sebuah generator sinkron

Gambar 22 Konstruksi Generator Sinkron

Secara umum generator sinkron terdiri atas stator rotor dan celah udara Stator

merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang

berputar dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus searah dari Eksiter Celah

udara adalah ruang antara stator dan rotor

7

1 Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu

a Rangka Stator

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

2 Rotor

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)

8

a Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor Belitan-

belitan medannya dihubung seri Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 23 berikut

Gambar 23 Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm) Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena

bull Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi

bull Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar

dengan kecepatan tinggi

b Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat

9

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

BAB II

PEMBAHASAN

21 BAGIAN-BAGIAN GENERATOR

Gambar 21 Konstruksi Generator Arus Bolak-balik

Stator

1 Rumah Stator

2 Inti satator

3 Lilitan stator

4 Alur stator

5 Kontak hubung

6 Sikat

Rotor

1 Kutub magnet

2 Lilitan penguat magnet

3 Cincin seret (slip ring)

4 Poros

6

Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolak-balik secara

elektromagnetik Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang memutar rotor sedangkan

energi listrik dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-

kumparan stator

Pada Gambar 22 dapat dilihat bentuk penampang sederhana dari sebuah generator sinkron

Gambar 22 Konstruksi Generator Sinkron

Secara umum generator sinkron terdiri atas stator rotor dan celah udara Stator

merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang

berputar dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus searah dari Eksiter Celah

udara adalah ruang antara stator dan rotor

7

1 Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu

a Rangka Stator

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

2 Rotor

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)

8

a Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor Belitan-

belitan medannya dihubung seri Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 23 berikut

Gambar 23 Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm) Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena

bull Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi

bull Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar

dengan kecepatan tinggi

b Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat

9

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolak-balik secara

elektromagnetik Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang memutar rotor sedangkan

energi listrik dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-

kumparan stator

Pada Gambar 22 dapat dilihat bentuk penampang sederhana dari sebuah generator sinkron

Gambar 22 Konstruksi Generator Sinkron

Secara umum generator sinkron terdiri atas stator rotor dan celah udara Stator

merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang

berputar dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus searah dari Eksiter Celah

udara adalah ruang antara stator dan rotor

7

1 Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu

a Rangka Stator

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

2 Rotor

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)

8

a Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor Belitan-

belitan medannya dihubung seri Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 23 berikut

Gambar 23 Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm) Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena

bull Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi

bull Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar

dengan kecepatan tinggi

b Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat

9

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

1 Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu

a Rangka Stator

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

2 Rotor

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)

8

a Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor Belitan-

belitan medannya dihubung seri Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 23 berikut

Gambar 23 Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm) Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena

bull Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi

bull Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar

dengan kecepatan tinggi

b Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat

9

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

a Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor Belitan-

belitan medannya dihubung seri Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 23 berikut

Gambar 23 Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm) Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena

bull Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi

bull Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabila diputar

dengan kecepatan tinggi

b Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat

9

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

di sisi luarnya Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 24 berikut

Gambar 24 Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga lebih baik dari kutub

menonjol

10

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

22 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya semua generator listrik baik ac maupun dc bergantung kepada

prinsip induksi magnet EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

kumparan yang memotong medan magnet atau

medan magnet yang memotong sebuah kumparan

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah

armature Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator

221 KARAKTERISTIK BEBAN

1 Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan

If maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator sebesar

E0 = cnf

dimana

c = konstanta mesin

n = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban arus jangkarnya akan

nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo Karena besar ggl induksi

merupakan fungsi dari flux magnet maka ggl induksi dapat dirumuskan Ea = f (1049084) yang

berarti pengaturan arus medan sampai kondisi tertentu akan mengakibatkan ggl induksi

tanpa beban dalam keadaan saturasi

11

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

Gambar 25 Karakteristik generator tanpa beban

Gambar 26 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan Terminal outputnya A B C amp N dengan variabel exciting current Ix

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 27 Rangkaian representsi generator tanpa beban

12

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

Eo adalah tegangan terminal dan netral Semakin besar Ix semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini

Gambar 28 Kurva saturasi generator tanpa beban

2 Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator yaitu beban resistif beban

induktif dan beban kapasitif Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging) Sebaliknya Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading)

13

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

222 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan

Agar tegangan generator konstan maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban Gambar 29 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan

karakteristik tegangan keluarannya

Gambar 29 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan

Garis lengkung 1 Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum

Garis lengkung 2 Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum

Garis lengkung 3 Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban

14

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

223 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal

yang berbeda kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung) Untuk menghindari ini

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator) dan mensinkronkan

generator lainnya sebelum keduanya disambungkan Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut

(1) Tegangan terminal yang sama Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan)

(2) Frekuensi yang sama Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

224 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator

15

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain

1 Loss excitation

2 Over excitation

3 Current unbalance

4 Under and over voltage

225 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu Disinkronisasi berarti

1 Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem

2 Tegangan generator sama dengan tegangan sistem

3 Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem

4 Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem

Proses umum sinkronisasi

1 Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem

2 Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3 Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator harus sama dengan tegangan sistem Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0 berarti kedua generator sefase

16

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

4 Menutup line circuit breaker menghubungkan generator ke sistem

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis

Metode paralel generator sinkron

1 Polaritas dari generator harus sama

2 Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms)

3 Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama

4 Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama

5 Urutan fasa dari kedua generator harus sama

Kerja Paralel Generator

1 Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

2 Voltmeter Frekuensi Meter dan Synchroscope

3 Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset )

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa tegangan frekuensi

dan urutan fasa Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan

17

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

23 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 1200 pada masing-masing fasa Prinsip kerja generator tiga fasa 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

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama yaitu

1 Stator merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

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

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan Sedangkan

rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor

silinder)

18

BAB III

PENUTUP

31 KESIMPULAN

Dari makalah di atas dapat disimpulkan bahwa dalam kehidupan sehari-hari kita pernah

menjumpai Generator tiga fasaterutama di lingkup pembangkitan Generator adalah suatu alat

yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik Adapun beberapa

komponen utama dari generator yaitu rotor statorcincin gesergenerator penguat dan pre mover

Contoh pre moverbisa dari airangin uap disel gas ataupun nuklir

19

DAFTAR PUSTAKA

1 httpdinnimblogspotcom201302generator-achtml

2 httpakhdanazizancomgenerator-listrik

3 httptsani-okeblogspotcom201109prinsip-kerja-generator-arus-bolakhtml

4 httpcoilkucomtipe-generator-pembangkit-tegangan-generator-ac

5 httpkanagaartikeldanmakalahblogspotcom201102generator-achtml

6 httpjumadi04blogspotcom201006generator-achtml

7 httpjoniokeblogspotcom201003generator-arus-bolak-balikhtml

8 httpgeneratoracdcblogspotcom

9 httpoktanggrainitublogspotcom201302generator-ac-dchtml

20

DAFTAR PUSTAKA

1 httpdinnimblogspotcom201302generator-achtml

2 httpakhdanazizancomgenerator-listrik

3 httptsani-okeblogspotcom201109prinsip-kerja-generator-arus-bolakhtml

4 httpcoilkucomtipe-generator-pembangkit-tegangan-generator-ac

5 httpkanagaartikeldanmakalahblogspotcom201102generator-achtml

6 httpjumadi04blogspotcom201006generator-achtml

7 httpjoniokeblogspotcom201003generator-arus-bolak-balikhtml

8 httpgeneratoracdcblogspotcom

9 httpoktanggrainitublogspotcom201302generator-ac-dchtml

20