BAB 1

PENDAHULUAN

Generator sinkron merupakan mesin listrik arus bolak balik yang mengubah energi mekanik

menjadi energi listrik arus bolak-balik. Energi mekanik diperoleh dari penggerak mula (prime

mover) yang terkopel dengan rotor generator, sedangkan energi listrik diperoleh dari proses

induksi elektromagnetik yang melibatkan kumparan rotor dan kumparan stator. Mesin listrik arus

bolak-balik ini disebut sinkron karena rotor berputar secara sinkron atau berputar dengan

kecepatan yang sama dengan kecepatan medan magnet putar.

Hampir semua energi listrik dibangkitkan dengan menggunakan mesin sinkron. Generator

sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin sinkron yangdigunakan untuk mengubah daya

mekanik menjadi daya listrik. Generator sinkrondapat berupa generator sinkron tiga fasa atau

generator sinkron AC satu fasatergantung dari kebutuhan.

Untuk memberi tenaga pada suatu beban kadang-kadang diperlukan kerja pararel dari dua

atau lebih generator. Pada penggunaan beberapa buah mesin perlu dihindari terjadinya beban

lebih pada salah satu mesin. Kerja pararel generator juga diperlukan untuk meningkatkan

efisiensi yang besar pada perusahaan listrik umum yang senantiasa memerlukan tegangan yang

konstan.

Untuk hal-hal yang khusus sering dynamo dikerrjakan pararel dengan aki, sehingga secara

teratur dapat mengisi aki tesebut. Tujuan kerja pararel dari generator adalah untuk membantu

mengatasi beban untuk manjaga jangan sampai mesin dibebani lebih, jika satu mesin dihentikan

akan diperbaiki karena ada kerusakan, maka harus ada mesin lain yang meueruskan pekerjaan.

Jadi untuk menjamin kontinuitas dari penyediaan tenaga listrik.

1.2       Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah disebutkan diatas maka secara umum

permasalahan yang akan dibahas dalam makalah ini adalah :

1. Bagaimana cara memparalelkan generator sinkron?

2. Bagaimana cara kerja parallel generator sinkron?

1

3. Bagaimana system pembangkitan tegangan pada generator parallel?

4. Apa yang dimaksud kurva V motor sinkron?

1.3       Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah:

1. Mengetahui cara memparalelkan generator siknron.

2. Mengetahui cara kerja parallel generator sinkron.

3. Mengetahui system pembangkitan tegangan pada generator parallel.

4. Mengetahui kurva V motor sinkron.

2

BAB II

ISI

Metode Paralel Generator Sinkron

Bila suatu generator mendapatkan pembebanan yang melebihi dari kapasitasnya, maka

dapat mengakibatkan generator tersebut tidak bekerja atau bahkan akan mengalami kerusakan.

Untuk mengatasi kebutuhan listrik atau beban yang terus meningkat tersebut, bisa diatasi dengan

menjalankan generator lain yang kemudian dioperasikan secara paralel dengan generator yang

telah bekerja sebelumnya, pada satu jaringan listrik yang sama. Keuntungan dari

menggabungkan 2 generator atau lebih dalam suatu jaringan listrik adalah bila salah satu

generator tiba-tiba mengalami gangguan, maka generator tersebut dapat dihentikan serta beban

dialihkan pada generator lain, sehingga pemutusan listrik secara total bisa dihindari.

Cara Memparalel Generator

Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk memparalel dua buah generator atau lebih ialah:

Polaritas dari generator harus sama dan tidak bertentangan setiap saat terhadap satu sama

lainnya.

Nilai efektif tegangan harus sama.

Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang yang sama.

Frekuensi kedua generator atau frekuensi generator dengan jala-jala harus sama.

Urutan fasa dari kedua generator harus sama.

Kerja Paralel Generator

Ada beberapa cara untuk memparalelkan generator dengan mengacu pada syarat-syarat diatas,

yaitu :

a. Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter

b. Voltmeter, Frekuensi Meter, dan Synchroscope.

c. Cara Otomatis

3

Lampu Cahaya Berputar dan Volt-meter

Dengan rangkaian pada gambar 1, pilih lampu dengan tegangan kerja dua kali tegangan

fasa-netral generator atau gunakan dua lampu yang dihubungkan secara seri. Dalam keadaan

saklar S terbuka operasikan generator, kemudian lihat urutan nyala lampu. Urutan lampu akan

berubah menurut urutan L1 - L2 - L3 - L1 - L2 - L3.

Gambar 1. Rangkaian Paralel Generator.

Perhatikan Gambar 2a, pada keadaan ini L1 paling terang, L2 terang, dan L3 redup.

Perhatikan Gambar 2b, pada keadaan ini:

L2 paling terang

L1 terang

L3 terang

Perhatikan gambar 2c, pada keadaan ini,

L1 dan L2 sama terang

L3 Gelap dan Voltmeter=0 V

Pada saat kondisi ini maka generator dapat diparalelkan dengan jala-jala (generator lain).

4

Gambar 2a,b dan c. Rangkaian Lampu Berputar.

5

Voltmeter, Frekuensi Meter dan Synchroscope

Pada pusat-pusat pembangkit tenaga listrik, untuk indikator paralel generator banyak

yang menggunakan alat Synchroscope, gambar 3. Penggunaan alat ini dilengkapi dengan

Voltmeter untuk memonitor kesamaan tegangan dan Frekuensi meter untuk kesamaan frekuensi.

Ketepatan sudut fasa dapat dilihat dari synchroscope. Bila jarum penunjuk berputar

berlawanan arah jarum jam, berarti frekuensi generator lebih rendah dan bila searah jarum jam

berarti frekuensi generator lebih tinggi. Pada saat jarum telah diam dan menunjuk pada

kedudukan vertikal, berarti beda fasa generator dan jala-jala telah 0 (Nol) dan selisih frekuensi

telah 0 (Nol), maka pada kondisi ini saklar dimasukkan (ON). Alat synchroscope tidak bisa

menunjukkan urutan fasa jala-jala, sehingga untuk memparalelkan perlu dipakai indikator urutan

fasa jala-jala.

Paralel Otomatis

Paralel generator secara otomatis biasanya 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.

Gambar 3. Synchroscope.

PEMBANGKITAN TEGANGAN PADA GENERATOR PARALEL

Tegangan yang dibangkitkan oleh generator jenis ini tergantung dari keberadan fluks

6

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

internal akan dibangkitkan sebesar : EA= Kf sisaw . Tegangan ini muncul pada terminal

generator (kira-kira 1 atau 2 vol). Tetapi ketika tegangan timbul di terminal tersebut, hal ini

menyebabkan arus mengalir pada kumparan medang generator, dimana V+f = VT, maka dari

persamaan (3) diatas jika VT, akan menyebabkan If. Arus medan ini menghasilkan ggm pada

kutub-kutubnya, yang akan meninggalkan fluksnya. Peningkatan fluks ini juga meningkatkan ggl

nya = EA (dari persamaan EA= Kf sisaw ), yang juga meningkatkan esarnya tegangan terminal

VT, ketika VT menyebabkan If, juga meningkatkan fluksnya. Proses ini terjadi berulang-ulang

hingga keadaan mantap (steady state) terpenuhi, dan digambarkan seperti terlihat pada gambar 2

berikut ini.

Gambar 2 : Proses pembentukan tegangan pada generator parallel

Bagaimana jika ketika generator paralel distart tegangan tidak terbangkitkan pada

terminalnya? Ada beberapa penyebab, di antaranya adalah :

1. Mungkin tidak ada fluks residu pada kutub medannya; f res = 0, sehingga Ea = 0, dan

tegangan tidak akan terjadi. Untuk mengatasinya, lepaskan rangkaian medan penguat dari

jangkar, lalu hubungkan secara langsung dengan suatu sumber tegangan dc, misalnya

batere. Arus yang mengalir dari batere akan meninggalkan fluks residu pada medan.

Selanjutnya dilakukan proses start seperti biasa. Cara ini disebut “flashing”.

2. Arah putaran rotor atau sambungan medan mungkin terbalik. Pada kedua kasus ini fluks

residu menimbulkan tegangan dalam Ea yang memiliki polaritas negatip. Akibatnya arus

7

medan yang mengalir pada rangkaian medan akan menimbulkan fluks yang berlawanan

arah dengan fluks residu sehingga malah meniadakan fluks residu, dan tegangan tidak

dapat dibangkitkan. Untuk mengatasinya dapat dilakukan salah satu langkah berikut ini :

membalik putaran rotor

membali sambungan rangkaian medan

mem-“flashing” rangkaian medan dengan arah terbalik

3. Resistansi medan diset lebih besar dari resistansi kritisnya. Pada gambar berikut ini dapat

dilihat bahwa jika Rf lebih besar dari resistansi kritisnya (Rf2), maka tegangan tidak

dapat dibangkitkan.

Gambar 3 : Efek penyetelan resistansi medan terhadap pembangkitan tegangan

KARAKTERISTIK TERMINAL

Pada saat beban generator meningkat Ib, maka dari persamaan (1) IA. Peningkatan IA,

menyebabkan jatuh tegangan IA.RA dari persamaan (2) VT¯. Hal ini seperti yang terjadi pada

generator berpenguatan terpisah. Namun ketika VT¯, If¯, hal ini menyebabkan fluks mesin juga

menurun, sehingga EA¯. Penurunan EA menyebabkan VT¯ lebih jauh lagi. Karakteristik ini

diperlihatkan pada gambar 4. Kurva karakteristik terminal generator paralel ini sama dengan

generator penguat terpisah namun lebih curam. Dengan demikian maka pengaturan tegangan

generator paralel lebih buruk dari generator penguat terpisah.

8

Gambar 4 : Karakteristik terminal generator paralel

ANALISA GRAFIS GENERATOR PARALEL

Analisa grafis generator paralel didasarkan pada persamaan tegangannya, yaitu :

Vt = Ea – IaRa

atau

Ea – Vt = IaRa

Perbedaan antara tegangan dalam Ea dan tegangan terminal Vt adalah tegangan drop pada

belitan jangkar IaRa. Posisi yang mungkin bagi nilai-nilai Ea adalah kurva magnetisasi, dan bagi

nilai Vt adalah kurva . Dengan demikian untuk mendapatkan nilai Vt untuk beban tertentu, mula-

mula tentukan nilai IaRa, lalu tempatkan nilai tegangan IaRa tersebut pada kurva pembankitan

tegangan sehingga persis menghubungkan kurva magnetisasi dengan garis tahanan Rf. Hal ini

diperlihatkan pada gambar di bawah ini :

9

Gambar 5 : Analisa grafis generator paralel tanpa memperhitungkan reaksi jangkar

Apabila generator tidak dilengkapi dengan belitan pengkompensasi, maka akan terjadi reaksi

jangkar pada generator yang berefek pada menurunnya tegangan generator. Karena itu efek

demagnetisasi ini harus diperhitungkan pada analisa grafis generator shunt. Persamaan GGM

mesin dengan adanya reaksi jangkar adalah :

F TOT= F - FRJ

FRJ = NfIf-RJ, maka If-RJ = FRJ/Nf

adalah arus ekivalen reaksi jangkar. Pada analisa grafis generator arus searah shunt, penurunan

tegangan karena efek demagnetisasi ini diperhitungkan sebagai pengurangan arus medan total

sebesar If-RJ. Dapat dilihat pada grafik bahwa akibat reaksi jangkar yang tidak dieliminasi maka

tegangan total generator lebh rendah dari bila reaksi jangkar dieliminasi.

10

Gambar 6 : Analisa grafis generator paralel dengan memperhitungkan reaksi jangkar

KURVA V MOTOR SINKRON

Gambar 5.149, memperlihatkan diagram vektor sebuah motor sinkron dengan faktor

daya yang berbeda-beda pada keadaan beban tetap.

Gambar 5.149 Diagram Vektor dalam Keadaan Beban Tetap, dengan Faktor Daya Berbeda

Arus Ia yang disuplai dari jala-jala untuk motor sinkron nilainya akan besar saat faktor daya

“lagging” (penguatan kurang), kemudian menurun pada saat faktor daya “Unity” dan naik

kembali pada saat factor kita bisa menggambarkan hubungan arus suatu beban yang tetap, dan

11

perubahan ini dapat digambarkan dalam bentuk kurva V, seperti diperlihatkan pada gambar

5.150.

Gambar 5.150 Kurva V Motor Sinkron

Pada saat motor sinkron dalam kondisi tidak berbeban diberi penguatan berlebih (over exicited)

akan berfungsi sebagai kapasitor, sehingga mempunyai kemampuan untuk memperbaiki factor

daya jaringan listrik dimana motor tersebut terhubung. Hal ini terjadi karena daya reaktif yang

dihasilkan motor akan mengkompensasi kelebihan fluk pada jaringan listrik. Motor sinkron yang

dimanfaatkan untuk memperbaiki faktor daya biasa disebut kondensor sinkron atau kapasitor

sinkron.

12

BAB III

KESIMPULAN

Dari makalah yang sudah dipaparkan di atas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Syarat-syarat yang harus dipenuhi untuk memparalel dua buah generator atau lebih ialah

polaritas dari generator harus sama dan tidak bertentangan setiap saat terhadap satu sama

lainnya, tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang yang

sama, nilai efektif tegangan harus sama, frekuensi kedua generator atau frekuensi

generator dengan jala-jala harus sama, dan urutan fasa dari kedua generator harus sama.

2. Tegangan yang dibangkitkan oleh generator sinkron tergantung dari keberadan fluks sisa

(residual fluks) pada kutub-kutubnya.

13

DAFTAR PUSTAKA

http://kurniawanpramana.wordpress.com/2011/09/25/generator-sinkron-1/

http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/prinsip-kerja-generator-sinkron.html

14