23
Gambar 2.10 Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanen Magnet Generator
Dari Gambar 2.17, bahwa pada bagian mesin yang berputar rotor terdapat magnet permanen, kumparan jangkar generator eksitasi, kumparan medan
generator utama. Hal ini memungkinkan generator tersebut tidak menggunakan slip ring dan sikat dalam pengoperasiannya sehingga lebih efektif dan efisiensi.
[9]
2.6 Rangkaian Ekivalen
Stator terdiri dari belitan-belitan. Suatu belitan konduktor akan terdiri dari tahanan R
a
dan induktansi X
Ia
maka rangkaian ekivalen suatu generator sinkron dapat dibuat seperti Gambar 2.11
Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen generator sinkron
Universitas Sumatera Utara
24 Dengan melihat Gambar 2.11 maka tegangan generator sinkron dapat ditulis pada
persamaan 2.18. E
a
= V + jX
ar
I
a
+ jX
La
I
a
+ R
a
I
a
……….................................................2.18 Dan persamaan terminal generator sinkron dapat ditulis pada persamaan 2.19
V
t
= E
a
– jX
ar
I
a
– jX
La
I
a
– R
a
I
a
..............................................................2.19
Dengan menyatakan reaktansi reaksi jangkar dan reaktansi fluks bocor sebagai reaktansi sinkron, atau X
s
= X
ar
+ X
La
, maka menjadi persamaan 2.20.
V
t
= E
a
– jX
s
I
a
– R
a
I
a
[Volt]…..….........................................................2.20 Dimana:
V
t
= Tegangan Terminal I
a
= Arus Jangkar E
a
= Tegangan Induksi R
a
= Tahanan Jangkar X
s
= Reaktansi Sinkron X
ar
= Reaktansi Jangkar X
La
= Reaktansi Fluks Bocor
Gambar 2.12 Penyederhanaan rangkaian ekivalen generator sinkron
Karena tegangan yang dibangkitkan oleh generator sinkron adalah tegangan bolak-balik tiga fasa maka gambar yang menunjukkan hubungan
Universitas Sumatera Utara
25 tegangan induksi perfasa dengan tegangan terminal generator akan ditunjukkan
pada Gambar 2.13 berikut:
Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen generator sinkron 3 fasa
Sementara itu, rangkaian ekivalen generator sinkron tiga fasa untuk tiap jenis hubungan ditunjukkan oleh Gambar 2.14 berikut ini:
Gambar 2.14 Rangkaian ekivalen belitan stator generator sinkron 3 fasa a.
Belitan-Y, b. Belitan- ∆
Universitas Sumatera Utara
26
2.7 Rangkaian Belitan 2.7.1 Belitan Stator
Ada dua jenis belitan stator yang banyak digunakan untuk generator sinkron 3 phasa, yaitu:
1. Belitan satu lapis Single Layer Winding. 2. Belitan berlapis ganda Double Layer Winding.
1. Belitan satu lapis Single Layer Winding.
Gambar 2.15
Belitan satu lapis Single Layer Winding.
Gambar 2.15 memperlihatkan belitan satu lapis karena hanya ada satu sisi lilitan di dalam masing - masing alur. Bila kumparan tiga phasa dimulai pada Sa,
Sb, dan Sc dan berakhir di Fa, Fb, dan Fc bisa disatukan dalam dua cara, yaitu hubungan bintang dan segitiga. Antar kumparan phasa dipisahkan sebesar 120
derajat listrik atau 60 derajat mekanik, satu siklus ggl penuh akan dihasilkan bila rotor dengan 4 kutub berputar 180 derajat mekanis. Satu siklus ggl penuh
menunjukkan 360 derajat listrik. [5]
Universitas Sumatera Utara
27 2. Belitan berlapis ganda Double Layer Winding.
Kumparan jangkar yang diperlihatkan pada Gambar 2.15 hanya mempunyai satu lilitan per kutub per phasa, akibatnya masing
– masing kumparan hanya dua lilitan secara seri. Bila alur-alur tidak terlalu lebar, masing-masing
penghantar yang berada dalam alur akan membangkitkan tegangan yang sama. Masing
– masing tegangan phasa akan sama untuk menghasilkan tegangan per penghantar dan jumlah total dari penghantar per phasa.
Dalam kenyataannya cara seperti ini tidak menghasilkan cara yang efektif dalam penggunaan inti stator, karena variasi kerapatan fluks dalam inti dan juga
melokalisir pengaruh panas dalam daerah alur dan menimbulkan harmonik. Untuk mengatasi masalah ini, generator praktisnya mempunyai kumparan terdistribusi
dalam beberapa alur per kutub per phasa. Gambar 2.16 memperlihatkan bagian dari sebuah kumparan jangkar yang secara umum banyak digunakan. [5]
Gambar 2.16 Belitan berlapis ganda Double Layer Winding
Universitas Sumatera Utara
28
2.7.2 Belitan Rotor
Rotor berfungsi untuk membangkitkan medan magnet yang kemudian tegangan dihasilkan dan akan diinduksikan ke stator. Generator sinkron memiliki
dua tipe rotor, yaitu : 1.Rotor berbentuk kutub sepatu salient pole
2.Rotor berbentuk kutub dengan celah udara sama rata cylindrical Perbedaan utama antara keduanya adalah salient pole rotor digerakkan
oleh turbin hidrolik kecepatan rendah sedangkan cylindrical rotor digerakkan oleh turbin uap berkecepatan tinggi
. Bentuk rotor yang terdapat pada generator sinkron dapat dilihat pada Gambar 2.17 berikut
a Rotor Kutub Menonjol b Rotor Silinder
Gambar 2.17 Bentuk Rotor
2.8 Karakteristik Generator Sinkron 3 Fasa 2.8.1 Karakteristik Beban Nol
