Prinsip Kerja Generator Induksi .1 Prinsip Kerja Pembangkitan Tegangan

33 2.9 Prinsip Kerja Generator Induksi 2.9.1 Prinsip Kerja Pembangkitan Tegangan Motor induksi akan dapat dioperasikan sebagai generator, bila terdapat daya mekanis yang mampu memutar poros rotor untuk berputar lebih cepat dari kecepatan sinkronnya medan putar. Selain itu diperlukan juga sumber daya reaktif yang berasal dari suatu unit kapasitor eksitasi untuk kebutuhan arus magnetisasi, agar proses pembangkitan tegangan dapat terjadi. Gambar 2.21 memperlihatkan secara skematis prinsip kerja generator induksi penguatan sendiri. Prime mover yang digunakan untuk memutar rotor, kapasitor eksitasi yang dihubungkan segitiga yang tersambung ke terminalnya, dan daya yang dihasilkan disuplai ke beban. Rangkaian ekivalen generator induksi sendiri diperlihatkan pada gambar 2.22 a. Gambar 2.21. Skema Umum Prinsip Kerja Generator Induksi Penguatan Sendiri Universitas Sumatera Utara 34 Hal yang paling penting agar terjadinya pembangkitan tegangan dalam proses kerja generator induksi penguatan sendiri adalah keberadaan magnet sisa residual magnetism pada inti rotor atau kapasitor eksitasi yang digunakan harus mempunyai muatan listrik terlebih dahulu. Untuk dapat memahami prinsip kerja pembangkitan tegangan dari generator induksi penguatan sendiri, cara paling mudah adalah dengan merepresentasikan mesin secara sederhana dalam bentuk rangkaian ekivalen, dengan Xm reaktansi magnetisasi pararel dengan Xc reaktansi kapasitif dari kapasitor eksitasi dan ggl induksi yang kecil Erem dari magnet sisa yang terdapat di rotor seperti ditunjukkan pada gambar 2.22 b. Gambar 2.22. a Rangkaian Ekivalen per-Fasa Generator Induksi b Rangkaian Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen 2.22 a Universitas Sumatera Utara 35 Dengan berputarnya rotor, maka fluksi sisa yang terdapat di belitan rotor membentuk ggl induksi awal Erem pada belitan stator. Tegangan sebesar Erem ini, pada terminal mesin yang dihubungkan dengan kapasitor, kemudian menghasilkan arus Ia pada kapasitor. Arus Ia ini merupakan arus magnetisasi yang menghasilkan fluksi celah udara. Fluksi ini kemudian menambah jumlah fluksi yang sudah ada, sehingga kemudian menghasilkan ggl induksi di stator yang lebih besar lagi yaitu Ea. Tegangan sebesar Ea ini akan menghasilkan arus Ib pada kapasitor, yang kemudian akan menambah jumlah fluksi celah udara, sehingga dihasilkan ggl induksi yang lebih besar lagi yaitu Eb. Eb ini kemudian menghasilkan arus Ic, dan kemudian membentuk ggl induksi Ec. Demikian proses ini berjalan terus sampai akhirnya mencapai titik kesetimbangan E = VC seperti ditunjukkan pada gambar 2.23 Gambar 2.23. Proses Pembangkitan Tegangan Nilai kapasitor yang dipasang sangat menentukan terbangkitnya tegangan atau tidak. Agar generator induksi dapat membangkitkan tegangan, nilai kapasitor yang dipasang harus memenuhi nilai kapasitor minimum yang diperlukan untuk Universitas Sumatera Utara 36 proses eksitasi. Jika kapasitor yang dipasang lebih kecil dari kapasitor minimum yang diperlukan, maka proses pembangkitan tegangan untuk nilai tegangan yang kita inginkan tidak dapat terpenuhi.

2.9.2 Proses Pengendalian Tegangan

Tegangan keluaran generator induksi dapat dinaikkan atau diturunkan, baik itu pada keadaan berbeban atau tanpa beban dengan cara merubah besar tegangan induksi pada rangkaian magnetik Xm. Perubahan tegangan induksi ini dapat terjadi bila arus magnetisasi yang mengalir pada Xm ditambah atau dikurangi. Arus magnetisasi ini berfungsi untuk menghasilkan gaya gerak magnet ggm pada kumparan stator yang akan menghasilkan fluksi celah udara, dengan memperhatikan persamaan berikut : ……………………………………………………………………. 2.37 …………………………………………………………….. 2.38 Dimana diketahui persamaan tegangan induksi adalah sebagai berikut : ………………………………………………………… 2.39 Dimana, = gaya gerak magnet Ampere.turns N = jumlah lilitan Im = arus magnetisasi Ampere = fluks magnetic Weber = reluktansi rangkaian magnetic Ampere-turnsWeber Universitas Sumatera Utara 37 Dari persamaan 2.39 diketahui bahwa besar fluksi akan mempengaruhi besar tegangan induksi yang akan dihasilkan pada rangkaian magnetik. Dengan demikian perubahan pada arus magnetisaasi akan mempengaruhi nilai tegangan keluaran yag dihasilkan. Dalam prakteknya ada beberapa cara untuk melakukan pengaturan tegangan generator induksi. Dengan menambah atau mengurangi nilai kapasitansi menyebabkan arus kapasitif yang mengalir pada rangkaian magnetiknya mengalami kenaikan atau penurunan perhatikan gambar 2.23, dengan demikian akan diperoleh perubahan nilai tegangan induksi, yang artinya akan merubah tegangan keluaran yang dihasilkan generator. Pengaturan tegangan keluaran generator induksi juga dapat dilakukan dengan cara merubah kecepatan putaran generator. Perubahan kecepatan putaran generator akan menyebabkan perubahan pada frekuensi yang dihasilkan, diketahui bahwa reaktansi kapasitif dan magnetik dipengaruhi oleh frekuensi. ………………………………………………………….. 2.40 ………………………………………………………... 2.41 Dengan demikian, menaikkan atau menurunkan kecepatan putaran generator akan menghasilkan suatu perubahan dengan perbandingan terbalik pada reaktansi kapasitif dan magnetik. Semakin cepat putaran generator, semakin tinggi frekuensi dihasilkan, dengan melihat persamaan 2.40, maka arus kapasitif sebagai sumber eksitasi pada rangkaian magnetik akan semakin besar, dengan demikian tegangan induksi yang dihasilkan akan mengalami kenaikan perhatikan gambar 2.23. Universitas Sumatera Utara 38

2.10 Generator Induksi Tiga Fasa Dengan Keluaran Satu Fasa