Setelah itu, rotor diputar menggunakan penggerak utama prime mover yang terhubung pada poros generator shaft sehingga fluks magnet pada rotor
akan memotong lilitan kumparan. Perpotongan fluks magnet yang melewati kumparan pada stator memenuhi persamaan 2.2, yaitu :
Φ = B.A cos θ Dengan :
Φ = Fluks magnet pada kumparan Weber
B = Rapat fluks magnet pada rotor Wbm
2
A = Luas permukaan bidang penampang kumparan stator m
2
θ = Sudut antara garis gaya magnet dengan permukaan bidang θ Perputaran rotor pada generator juga menyebabkan terjadi perubahan nilai
frekuensi yang dihasilkan, dimana semakin cepat putaran rotor maka frekuensi yang dihasilkan semakin besar. Untuk generator MPFA yang menggunakan 6
buah magnet pada rotor dan 6 buah kumparan pada stator, hubungan antara kecepatan putaran rotor dengan frekuensi dirumuskan dengan persamaan :
f =
n
2.3 Dengan :
f = frekuensi Hz n = kecepatan medan putar rotor rpm
P = jumlah kutub pada rotor
2.7 Persamaan yang Digunakan pada Generator MPFA
Dalam perancangan desain generator magnet permanen fluks aksial ini menggunakan persamaan
– persamaan yang dapat digunakan untuk mendapatkan nilai keluaran berupa tegangan yang diinginkan. Persamaan tersebut diuraikan
seperti dibawah ini.
2.7.1 Persamaan Fluks pada Permukaan Stator
Semakin kuat medan magnet suatu bahan magnet yang digunakan pada perancangan desain generator, maka besar fluks magnet yang melewati lilitan
kumparan pada stator juga semakin besar, besarnya kuat medan magnet suatu bahan magnet dapat diukur menggunakan alat ukur Gaussmeter. Untuk
Universitas Sumatera Utara
r
in
r
o
τ
f
menghitung besar medan magnet yang melewati kumparan pada stator digunakan persamaan :
B
max
= B
r
x
l
m m
2.4 Dengan :
B
maks
= Kuat medan magnet yang melewati kumparan T B
r
= Remanasi magnet T l
m
= Lebar magnet m = Lebar celah udara m
Selain kuat medan magnet bahan magnet yang mempengaruhi fluks magnet yang melewati kumparan, luasan magnet juga mempegaruhi fluks magnet
yang melewati kumparan. Persamaan luas magnet yang digunakan pada perancangan dirumuskan dengan persamaan :
A
magnet
=
r
o
- r
in
- τ
f
r
o
- r
in
2.5 Dengan :
A
magnet
= Luasan magnet m
2
r
o
= Radius luar magnet m r
in
= Radius dalam magnet m P
= Jumlah kutub magnet τ
f
= Jarak antara kutub magnet m
Gambar 2.18 Luas bidang magnet pada rotor
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan untuk menghitung besar fluks magnet yang melewati kumparan dirumuskan dengan persamaan ;
Φ
maks
= A
magnet
x B
max
2.6 Dengan :
Φmaks = Fluks maksimum yang melewati kumparan Tm
2
A
magnet
= Luasan magnet m
2
Bmaks = Kuat medan magnet yang melewati kumparan T
2.7.2 Persamaan Tegangan Induksi pada Generator MPFA
Besar gaya gerak listrik yang dibangkitkan suatu konduktor dirumuskan dengan persamaan :
e = B x l x v 2.7
Misalkan konduktor tersebut ada dalam medan fluks, dimana fluks rata-rata perkutub B pada kecepatan n putaran per menit, sehingga B dapat dituliskan :
B =
Φ A
=
Φ r
2.8 Pada n putaran per menit, kecepatan konduktor adalah :
v =
r n
2.9 Dengan mengsubtitusikan persamaan 2.8 dan persamaan 2.9 ke persamaan
2.7, diperoleh : e =
Φ n
2.10 Jika persamaan 2.3 disuntitusikan kepersamaan 2.10, maka diperoleh :
e = Φ f
2.11 Besar gaya gerak listrik GGL pada generator dipenguhi juga oleh
banyaknya konduktor yang digunakan. Pada generator yang menggunakan 1 konduktor, maka dalam mesin tiap N kumparan per fasa terdapat N konduktor
per fasa, maka persamaan gaya gerak listrik dapat dituliskan : e
= Φ f N =
Φ f N 2.12
Universitas Sumatera Utara
Gaya gerak listrik rata-rata per fasa dikalikan dengan faktor bentuk k
f
= 1.11, dituliskan :
E
rata-rata
= 1.11 N f Φ
2.13 Maka besar tegangan induksi per fasa yang dibangkitkan oleh oleh
kumparan stator dituliskan dengan persamaan : E
eff
= 1.11 N f Φ
N
s
N
ph
2.14 Dengan :
E
eff
= Tegangan induksi Volt Φ = fluks per kutub Wb
N = Banyak lilitan tiap kumparan N
s
= Jumlah kumparan N
ph
= Jumlah fasa
Universitas Sumatera Utara
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Pembangkit energi listrik terbarukan merupakan pilihan terbaik untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dunia mengingat mahal dan langkanya energi minyak
bumi yang selama ini selalu menjadi pilihan utama pada sistem pembangkitan energi listrik. Kebutuhan energi listrik terus meningkat seiring dengan
pertumbuhan industri dan masyarakat dunia. Kebutuhan energi dipenuhi dengan fasilitas ekonomi dan teknologi yang masih menggunakan sumber energi yang
tidak terbarukan seperti bahan bakar fosil yang mengakibatkan pasokan listrik ikut berkurang seperti tidak beroperasinya PLTD dan PLTU dengan optimal akibat
melonjaknya harga bahan bakar minyak. Kebutuhan energi yang besar mengakibatkan pasokan sumber energi dari bahan bakar fosil mulai berkurang, hal
ini sangat menggangu proses produksi dan distribusi energi listrik. Untuk menanggulangi hal ini maka banyak penelitian yang mengkaji energi alternatif
untuk mengurangi penggunaan bahan bakar fosil dengan pemanfaatan sumber energi lain seperti air, angin, gelombang laut yang membutuhkan generator
putaran rendah untuk dapat menghasilkan listrik. Pada umumnya, untuk membangkitkan energi listrik dari energi alternatif
yang ada biasanya tetap menggunakan generator untuk proses pembangkitan listrik. Generator yang tersedia banyak dipasaran biasanya berjenis high speed
induction generator dimana pada generator jenis ini membutuhkan putaran tinggi dan juga membutuhkan energi listrik awal untuk membuat medan magnetnya.
Sehingga generator jenis ini tidak cocok digunakan pada sumber energi yang daya putarnya rendah. Sedangkan pada perancangan generator magnet permanen fluks
aksial ini adalah generator yang berjenis low speed, artinya hanya dengan putaran rendah generator ini dapat menghasilkan energi listrik.
Selain itu generator yang tersedia di pasaran membutuh daya gerak tinggi untuk dapat memutar rotor generator, ini disebabkan karena kumparan generator
dililitkan pada besi lunak yang memyebabkan terjadinya gaya tarik antara magnet
Universitas Sumatera Utara
