13 d. Kumparan Stator Kumparan Jangkar
Kumparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga. Kumparan ini merupakan tempat timbulnya ggl induksi. [5]
2.3 Prinsip Kerja Generator Sinkron
Adapun prinsip kerja dari suatu generator sinkron adalah: 1.
Kumparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber eksitasi tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan
medan. Dengan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan maka akan menimbulkan fluksi yang besarnya terhadap waktu
adalah tetap. 2.
Unit penggerak mula Prime Mover yang sudah terkopel dengan rotor segera dioperasikan sehingga memutar rotor pada kecepatan nominalnya
persamaan 2.1 dimana : …………2.1
n = Kecepatan putar rotor rpm
p = Jumlah kutub rotor
f = frekuensi Hz
3. Perputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang
dihasilkan oleh kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor, akan diinduksikan pada kumparan jangkar sehingga pada
kumparan jangkar yang terletak di stator akan dihasilkan fluks magnetik yang berubah-
ubah besarnya terhadap waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang
Universitas Sumatera Utara
14
melingkupi
suatu kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada ujung- ujung kumparan tersebut, hal tersebut sesuai dengan persamaan berikut
dimana : ………………. 2.2
…….. 2.3
….. 2.4
………………… 2.5
…. 2.6
…………………….. 2.7
……… 2.8
… 2.9
….. 2.10
…….. 2.11
…………. …2.12
………………2.13
Universitas Sumatera Utara
15 Dimana:
E = ggl induksi Volt
N = Jumlah belitan
C = Konstanta
p = Jumlah kutub
n = Putaran rpm
f = Frequensi Hz
= Fluks magnetik weber Untuk generator sinkron tiga phasa, digunakan tiga kumparan
jangkar yang ditempatkan di stator yang disusun dalam bentuk tertentu, sehingga
susunan kumparan
jangkar yang
sedemikian akan
membangkitkan tegangan induksi pada ketiga kumparan jangkar yang besarnya sama tapi berbeda fasa 120
satu sama lain. Setelah itu ketiga terminal kumparan jangkar siap dioperasikan untuk menghasilkan energi
listrik. [2]
2.4 Reaksi Jangkar
Bila generator sinkron alternator melayani beban yang terhubung ke terminal generator maka pada belitan stator akan mengalir arus, sehigga timbul
medan magnet pada belitan stator yang akan berinteraksi dengan medan rotor. Medan magnet ini akan mendistorsi medan magnet yang dihasilkan belitan rotor
sehingga menghasilkan fluks resultan. Seperti yang dijelaskan pada Gambar 2.6 :
Universitas Sumatera Utara
16
Gambar 2.6 Model Reaksi Jangkar
Pada Gambar 2.6.a. Medan magnet yang berputar akan menghasilkan tegangan induksi E
a
. Bila generator melayani beban dengan induktif, maka arus pada stator akan tertinggal seperti pada Gambar 2.6.b. Arus stator tadi akan
meghasilkan medan magnet sendiri B
s
dan tegangan stator E
stat,
seperti pada Gambar 2.6.c. Vektor penjumlahan antara B
S
dan B
R
akan menjadi B
net
dan penjumlahan E
stat
dan E
a,
akan menghasilkan , V pada terminal jangkar. Saat beban terhubung ke beban induktif, arus jangkar akan tertinggal
terhadap tegangan jangkar. Arus pada belitan stator akan menghasilkan medan magnet B
s
, yang kemudian kan menghasilkan tegangan stator E
stat
. Dua tegangan yaitu tegangan jangkar E
a
dan tegangan reaksi jangkar E
stat
akan menghasilkan V
t
, dimana ditunjukkan pada persamaan 2.14
V
t
= E
a
+ E
stat
.............................................................2.14
Universitas Sumatera Utara
17 Tegangan Reaksi Jangkar E
stat
= - j X Ia Sehingga persaman 2.14 dapat ditulis kembali pada persamaan 2.15.
V
t
= E
a
-jXI
a
.................................................................2.15 Selain pengaruh reaksi jangkar ini, pengurangan tegangan induksi generator
sinkron juga karena adanya tahanan R
a
dan Induktansi belitan stator X
a,
,dan penjumlahan X dan Xa sering disebut Reaktansi Sinkron Xs, sehingga persamaan
2.15 dapat ditulis kembali sebagai persamaan 2.16. V
t
= E
a
-jXI
a
-jX
a
I
a
- I
a
R
a
................................................2.16 Lalu menjadi persamaan 2.17
V
t
= E
a
-jX
s
I
a
- I
a
R
a
..........................................................2.17
Dimana: V
t
= Tegangan terminal jangkar R
a
= Tahanan Jangkar E
a
= Tegangan Jangkar B
S
= Medan Magnet Stator Estat = Tegangan Reaksi Jangkar B
R
= Medan Magnet Rotor X
s
= Reaktansi Sinkron I
a
= Arus Jangkar
2.5 Sistem Eksitasi
