Generator Sinkron

generator sinkron
PEMBAGIAN GENERATOR SINKRON(menurut cara menghasilkan tegangan

1. Generator sinkron dengan rotating conductor
-Stator berfungsi sebagai penghasil medan magnet
-Rotor berfungsi sebagai tempat penghantar, tegangan output diambil dari rotor

2. Generator sinkron dengan rotating magnet
-Stator berfungsi sebagai tempat penghantar, tegangan output berasal dari stator
-Rotor berfungsi sebagai penghasil medan magnet

Konstruksi Generator AC
a.Stator-Bagian dari mesin yang diam dan berbentuk silindris
b.Rotor-Bagian dari mesin yang berputar, juga berbentuk silinder
c.Celah udara-Ruangan antara stator dan rotor

Konstruksi stator
-Kerangka atau gandar besi tuang untuk menyangga inti jangkar
-Inti jangkar dari besi lunak / baja silikon
-Alur/parit/slot dan gigi tempat meletakkan kumparan, bentuk alur ada yang terbuka, setengah tertutup dsn tertutup
-Belitan jangkar terbuat dari tembaga yang diletakkan pada alur
-Stator berfungsi sebagai penghasil tegangan dan arus
-Kerangka atau gandar terbuat dari besi tuang untuk menyangga inti jangkar

Belitan jangkar
Belitan jangkar pada stator (belitan stator) dirangkai untuk hubungan tiga fasa, terdiri atas :
a.Belitan satu lapis (single layer winding), ada 2 macam :
-Mata rantai (concentris or chain winding)
-Gelombang (wave)
b.Belitan dua lapis (double layer winding), ada 2 macam :
-Jenis gelombang (wave)
-Jenis gelung (lap)

Single layer winding
Ada 2 macam :
-Bentuk Konsentrik
-Bentuk Gelombang

Double layer winding
Jumlah slot stator kelipatan dari jumlah kutub dan jumlah phase.
Jumlah slot kumparan stator adalah sama banyak dengan jumlah kumparan.

Konstruksi rotor
Jenis kutub menonjol (salient pool) : untuk generator dengan kecepatan rendah dan medium
-Terdiri dari inti kutub, badan kutub dan sepatu kutub
-Belitan medan dililitkan pada badan kutub
-Pada sepatu kutub dipasang belitan peredam (damper winding)
-Belitan kutub dari tembaga, badan kutub dan sepatu kutub dari besi lunak.

Jenis kutub silinder : untuk generator dengan kecepatan tinggi
-Terdiri dari alur-alur yang dipasang kumparan medan
-Ada gigi-gigi
-Alur dan gigi tersebut terbagi atas pasangan-pasangan kutub

Prinsip Kerja Generator Sinkron
Secara prinsip sama dengan genarator DC yaitu sesuai Induksi Elektromagnet,
Bedanya :
1. DC : Kumparan jangkar ada pada bagian rotor (yang berputar) dan terletak di antara kutub-kutub magnit yang tetap di tempat,
2. AC: Kumparan jangkar disebut juga kumparan stator karena ada pada bagian stator (yang tetap)

Generator Sinkron terdiri dari:
1. Kumparan jangkar pada stator
2. Kumparan medan pada rotor

Kumparan rotor diberi penguat arus DC, akan timbul kutub utara & selatan. Flux magnet akan mengalir dari kutub utara ke kutub selatan melalui kumparan jangkar pada bagian stator. Kumparan medan pada rotor diputar oleh penggerak awal sehingga flux yang lewat kumparan jangkar juga akan berubah. Karena dilewati flux yang berubah maka pada Kumparan jangkar akan dibangkitkan tegangan induksi.

Kecepatan dan frekuensi
Pada generator sinkron frekuensi listriknya sama atau sinkron dengan kecepatan putar rotor.
Frekuensi listrik yang dihasilkan generator dirumuskan sebagai berikut :

f = pN/120 Hz,
dengan :
p = jumlah kutub
N = kecepatan mekanis (rpm)

Jadi, untuk membangkitkan listrik berfrekuensi 60 Hz, generator perlu bekerja dengan kecepatan sebagai berikut :

Jumlah kutub 4 6 12 24 48 72
Kecepatan (rpm) 3600 1800 1200 600 300 200

Karakteristik generator sinkron:
● Arus hubung singkatnya tinggi
● Arus reaktif ada selama grid faults
● Daya aktif dapat diperoleh dengan cepat tapi dengan osilasi yang tinggi
● Bahaya trip jika kesalahan terjadi terlalu lama

Reaksi Jangkar
Apabila beban berubah maka tegangan terminalnya juga akan berubah. Perubahan tegangan ini disebabkab oleh :
a.Penurunan tegangan akibat tahanan jangkar (Ra)
b.Penurunan tegangan akibat reaktansi bocor lilitan jangkar
c.Penurunan tegangan akibat reaksi jangkar :Merupakan pengaruh dari fluks jangkar terhadap fluks utama. Juga dipengaruhi cos j beban

PENENTUAN IMPEDANS SINKRON
Diperlukan percobaan-percobaan untuk menentukan karakteristik arus dan tegangan generator sinkron dalam keadaan tanpa beban (open-circuit) dan untai hubung singkat (short-circuit).

Karakteristik beban pada generator sinkron terdiri dari:
a. Metoda EMF (Impedansi Sinkron)
b. Metoda MMF (Ampere Lilitan)
c. Metoda POTIER (Faktor daya nol)

Seluruh metoda di atas digunakan untuk mendapatkan harga E 0. Untuk maksud tersebut perlu diketahui harga tahanan jangkar Ra , karakteristik beban nol, dan karakteristik hubung singkat.
a.Metoda EMF
- Menentukan harga impedansi sinkron dari karakteristik
beban nol,karakteristik hubung singkat
- Menentukan harga X s
- Menentukan harga tegangan dalam E0
- Menentukan harga pengaturan Tegangan

b.Metoda MMF
- Pada cara ini reaktansi bocor X a diabaikan dan reaksi jangkar diperhitungkan. Ampere lilitan yang diperlukan membangkitkan tegangan V pada beban penuh adalah jumlah vector

PENGATURAN TEGANGAN PADA GENERATOR SINKRON
Faktor-faktor yang mempengaruhi pengaturan tegangan adalah :
Tahanan jangkar
Reaktansi bocor lilitan jangkar
Reaksi jangkar

Rugi-rugi Daya
1. Rugi-rugi rotasi :
Rugi angin dan geseran
Rugi geseran sikat pada cincin geser
Rugi ventilasi pada waktu pendinginan mesin
Rugi histeris dan arus pusar di stator


2.Rugi-rugi listrik :
Rugi pada kumparan medan
Rugi pada kumparan jangkar
Rugi pada kontak sikat

3. Rugi eksitasi yang dipakai pada penguatan
4. Rugi beban sasar (stray load loss)

Kerja Paralel
Maksud dan Tujuan :
1. Memperbesar kapasitas daya yang dibangkitkan untuk melayani beban yang besar
2. Menjaga kontinuitas kerja karena ada alternator yang akan diperbaiki

Syarat-Syarat Kerja Paralel:
Rated tegangan sama
Rated putaran sama
Tipe generator sama
Frekuensi rata-rata sama
Sudut fase sama
Bentuk gelombang sama
Harga sesaat EMF kedua generator serempak harus sama besarnya dan bertentangan dalam arah

Contoh Aplikasi Generator Sinkron
a. Fully Fed Synchronous Generator
● Variable speed generator
● Generator decoupled from grid, behaviourdetermined by the converter
● Low transients
● Limited short circuit current
● Reactive current provided by converter
● Fast recovery of active power possible


b.Doubly Fed Induction Generator
● Most common variable speed wind turbine design
● High voltage dynamic leads to over current of the generator
● High short circuit current but low a.c. component
● Reactive power provided by generator and converter
● Fast recovery of active power possible