Nilai Z
s
tetap, sehingga : V
Φ
=
k
1
– I
L
k
2
…………. 2.37 Jika arus beban I
L
= 0 beban nol, maka : V
Φ
=
k
1
Jika tegangan terminal V
Φ
= 0 hubung singkat, maka : I
f
= …………. 2.38
Berikut ini merupakan gambar karakteristik luar generator sinkron dengan beban induktif pada berbagai harga cosφ.
Gambar 2.19 Karakteristik Luar Generator Beban Induktif
2.4.6 Karakteristik Pengaturan Generator Sinkron : I
f
= f I
L
Karakteristik ini menunjukkan hubungan antara perubahan arus beban I
L
dengan terhadap arus medan I
f
generator sinkron. Dimana, dalam karakteristik ini perlu diperhatikan hal – hal berikut :
a. Tegangan terminal V
Φ
dijaga konstan b. putaran tetap
c. Faktor daya cosφ tetap
Universitas Sumatera Utara
Persamaan untuk generator berbeban gambar 2.16 : E
a
= V
Φ
+ I
a
R
a
+ jX
s
Pada generator berbeban : I
L
= I
a
Sehingga : E
a
= V
Φ
+ I
L
R
a
+ jX
s
…………. 2.39
cnΦ
= V
Φ
+ I
L
Z
s
cn
I
f
= V
Φ
+ I
L
Z
s
I
f
= …………. 2.40
Karena nilai c, n, V
Φ
, dan Z
s
konstan, maka :
cn
=
k
1
V
Φ
=
k
2
Z
s
=
k
3
Sehingga diperoleh : I
f
= …………. 2.41
Jika,
Universitas Sumatera Utara
Maka, I
f
= …………. 2.42
Gambar 2.20 berikut menunjukkan karakteristik pengaturan generator sinkron untuk faktor daya cosφ induktif lagging, kapasitif leading dan unity.
Gambar 2.20 Karakteristik Pengaturan Generator
2.4.7 Karakteristik Faktor Daya Nol dan Segitiga Potier
Karakteristik ZPFC dari sebuah alternator adalah penggambaran hubungan antara tegangan terminal jangkar dan arus medannya untuk nilai – nilai arus
jangkar dan kecepatan yang konstan. ZPFC dalam hubungannya dengan OCC adalah sangat penting untuk menentukan reaktansi bocor jangkar X
L
dan arus reaksi jangkar F
a
. Untuk sebuah alternator, ZPFC ditentukan sebagai berikut : a. Mesin sinkron diputar pada kecepatan nominal oleh prime mover
b. Beban induktif murni dihubungkan pada terminal jangkar dan arus medan dinaikkan sampai arus jangkar beban penuh mengalir.
Universitas Sumatera Utara
c. Beban divariasikan secara bertahap dan arus medan dalam setiap tahapnya diatur untuk menjaga arus jangkar beban penuh. Gambar dari tegangan
terminal jangkar dan arus medan yang dicatat pada setiap tahapan memberikan karakteristik faktor daya nol ZPFC pada arus jangkar beban
penuh.
Gambar 2.21 a Diagram Phasor alternator rotor silinder pada ZPF over- excited
b OCC, ZPFC dan segitiga potier
Dari gambar dapat dilihat bahwa tegangan terminal V
t
dan tegangan celah udara air-gap E
r
hampir sefasa dan dapat diperlihatkan lewat persamaan aljabar : V
t
= E
r
– I
a
X
L
…………. 2.43 Total arus rotor F
r
dan arus medan F
f
juga hampir sefasa dan dihubungkan melalui persamaan sederhana :
Universitas Sumatera Utara
F
f
= F
r
+ F
a
…………. 2.44 Anggap bahwa OCC memberikan hubungan yang tepat antara tegangan air-gap Er
dan total mmf F
r
dalam keadaan berbeban. Juga anggap bahwa reaktansi bocor jangkar adalah konstan.
Kurva OCC dan ZPFC diperlihatkan dalam gambar 2.22b. Untuk eksitasi medan F
f
atau arus medan I
f
adalah OP dan tegangan hubungan terbuka adalah PK.
Dengan eksitasi medan dan kecepatan yang dijaga konstan, terminal jangkar terhubung dengan beban induktif murni yang dialiri oleh arus jangkar
beban penuh. Suatu pengujian dari gambar a dan b menunjukkan bahwa dalam keadaan berbeban faktor daya nol, total eksitasi F
r
adalah OF yang bernilai lebih kecil daripada OP F
f
sebesar F
a
. Sesuai dengan resultan OF, tegangan air-gap E
r
adalah FC dan jika CB = I
a
X
L
diambil dari E
r
= FC, tegangan terminal FB = PA = V
t
dapat ditentukan. Karena ZPFC adalah gambar hubungan antara tegangan terminal dan arus medan I
f
atau F
f
yang tidak berubah dari nilai tanpa bebannya OP, titik A terdapat pada ZPFC. Segitiga ABC disebut segitiga potier. Dimana,
CB = I
a
X
L
dan BA = F
a
. Dari segitiga potier, reaktansi bocor jangkar X
L
dan arus jangkar dapat ditentukan.
Jika tahanan jangkar dianggap nol dan arus jangkar dijaga konstan, maka ukuran segitiga potier konstan dan dapat diletakkan paralel terhadap dirinya
sendiri dnegan sudut C tetap pada OCC dan sudut A pada ZPFC. Oleh karena itu, ZPFC memiliki bentuk yang sama dengan OCC dan diletakkan secara vertikal
Universitas Sumatera Utara
sebesar I
a
X
L
dan secara horizontal ke kanan sebesar reaksi jangkar F
a
atau arus medan I
f
.
Universitas Sumatera Utara
BAB III SISTEM EKSITASI GENERATOR SINKRON
3.1 Sistem Eksitasi pada Generator Sinkron
Sistem eksitasi konvensional sebelum sekitar tahun 1960 terdiri dari suatu sumber DC yang terhubung ke medan generator AC melalui dua buah slip ring
dan sikat – sikat brushes. Sumber DC merupakan sebuah motor yang digerakkan oleh generator dc atau sebuah generator DC yang digerakkan oleh
penggerak mula prime mover yang sama yang menyuplai generator AC. Mengikuti pengenalan dari komponen – komponen solid-state, beberapa
sistem eksitasi yang berbeda yang menggunakan komponen – komponen ini dikembangkan dan digunakan. Salah satu dari sistem eksitasi ini adalah sistem
eksitasi statis yang tidak memiliki bagian yang berputar. Daya diambil dari terminal – terminal generator AC, kemudian disearahkan menjadi daya DC oleh
suatu solid-state rectifier statis, lalu disuplai ke medan generator AC oleh slip ring konvensional dan sikat.
Sistem eksitasi lain yang masih digunakan dengan rotor generator sinkron tipe salient pole dan cylindrical pole adalah sistem eksitasi tanpa sikat
brushless. Dimana, sebuah generator AC kecil digunakan sebagai penguat exciter diletakkan pada poros yang sama dengan generator utama. Penguat
exciter AC memiliki jangkar yang berputar dan keluarannya disearahkan oleh penyearah – penyearah diode diode rectifiers yang juga diletakkan pada poros
utama. Hasil penyearahan dari ac exciter diumpankan secara langsung medan generator sinkron yang berputar dengan jalur hubungan terisolasi sepanjang
poros. Medan dari penguat AC bersifat statis dan disuplai dari suatu sumber DC
Universitas Sumatera Utara
