10
Dari Gambar 2.4 dapat dijelaskan karakteristik dari mesin induksi. Mesin induksi beroperasi sebagai motor atau generator dapat dilihat dari kecepatan
rotornya terhadap kecepatan sinkronnya. Kecepatan sinkron ialah kecepatan medan putar yang terjadi pada statornya. Apabila kecepatan mesin induksi lebih
kecil dari kecepatan sinkronnya maka mesin induksi akan beroperasi sebagai motor listrik. Pada keadaan ini maka mesin induksi akan mempunyai nilai torsi
yang positif sebanding dengan kecepatan motor induksi. Motor induksi dapat berputar sampai kecepatan maksimum mendekati kecepatan sinkronnya dengan
nilai torsi yang dihasilkan semakin besar pula. Namun apabila pada kecepatan maksimum mendapatkan bantuan putaran eksternal berupa prime mover sehingga
kecepatannya melebihi kecepatan sinkronnya, pada saat itu generator induksi akan beroperasi sebagai generator. Semakin besar torsi yang yang diberikan semakin
besar pula daya yang dihasilkan. Torsi maksimum yang dapat diberikan pada generator induksi dinamakan torka pushover. Apabila torsi yang diberikan lebih
besar dari torka pushover maka generator induksi akan mengalami overspeed.
2.2. Generator Induksi
Generator induksi adalah generator yang mamiliki prinsip kerja hampir sama dengan generator sinkron, hanya saja terdapat perbedaan pada kecepatan
putar antara rotor dan stator, dimana rotor yang digerakkan dalam bentuk putaran oleh penggerak mula berputar lebih cepat daripada kecepatan medan putar pada
stator .
Gambar 2.5 Prinsip kerja generator induksi
Universitas Sumatera Utara
11
Prinsip kerja generator induksi dapat dilihat pada Gambar 2.5. Sumber tegangan 3 fasa dipasang pada kumparan stator sehingga menimbulkan arus 3 fasa
yang akan menghasilkan medan putar. Penggerak mula dipakai untuk memutar rotor searah dengan medan putar arah medan putar. Kecepatan rotor nr harus
lebih besar dari kecepatan medan putar stator ns sehingga menghasilkan slip negatif untuk dapat membangkitkan tegangan, maka mesin induksi berfungsi
sebagai generator dan energi listrik akan dikembalikan pada sistem jala-jala
2.3. Jenis Generator Induksi
Generator induksi tidak dapat membangkitkan tegangan jika tidak mendapatkan suplai daya reaktif untuk eksitasinya. Eksitasi dibutuhkan untuk
menghasilkan medan magnet pada kumparan rotor yang nantinya akan menginduksikan tegangan pada stator untuk menghasilkan energi listrik. Selain itu
eksitasi juga dibutuhkan untuk mengkompensasi daya reaktif yang diperlukan generator untuk membangkitkan tegangan listrik. Generator induksi tidak dapat
memproduksi daya reaktifnya sendiri, untuk itu generator induksi akan menyerap daya reaktif dari sistem jaringan listrik. Namun, mesin induksi biasanya
dioperasikan di daerah terpencil dimana di daerah seperti itu tidak terdapat jaringan listrik. Oleh karena itu, generator induksi harus dapat memenuhi daya
reaktifnya sendiri untuk keperluan eksitasinya. Berdasarkan eksitasinya tersebut generator induksi dibagi menjadi dua
jenis yaitu: Generator induksi masukan ganda Double Fed Induction Generator DFIG
Eksitasi pada generator induksi masukan ganda didapatkan dari jaringan sistem yang telah terpasang. Generator jenis ini menyerap daya reaktif dari
jaringan listrik untuk memenuhi medan magnet yang dibutuhkan untuk membangkitkan tegangan. Pada terminal generator ini dihubungkan dengan
inverter yang untuk selanjutnya akan dihubungkan langsung pada kumparan rotor dari generator. Skema dari generator induksi masukan ganda ditunjukkan pada
Gambar 2.6.
Universitas Sumatera Utara
12
Gambar 2.6 Generator induksi masukan ganda Pada Gambar 2.6 ini menunjukkan aplikasi penggunaan generator induksi
masukan ganda yang diputar oleh penggerak mula berupa turbin angin. Pada generator jenis ini, digunakan inverter untuk proses eksitasi. Pada inverter ini
digunakan dua konverter yaitu konverter AC-DC dan konverter DC-AC. Kedua konverter ini saling terhubung dan dihubungkan dengan sumber arus searah yang
didapatkan dari kapasitor. konverter DC-AC konverter pada sisi jaringan dihubungkan pada terminal generator yang juga terhubung pada jaringan sistem.
konverter ini bekerja pada frekuensi sistem yang berguna untuk menyerap daya reaktif yang dibutuhkan oleh generator. konverter AC-DC Konverter pada sisi
rotor dihubungkan langsung pada kumparan rotor untuk prosses eksitasinya. Konverter ini berfungsi untuk menyalurkan daya reaktif pada frekuensi yang
sesuai dengan frekuensi putaran dari rotor. Proses eksitasi seperti ini, daya reaktid yang dibutuhkan dapat diatur sesuai dengan daya yang akan dibangkitkan.
Keuntungan menggunakan generator jenis ini ialah tegangan dan frekuensinya akan tetap besarnya walaupun kecepatan putar penggerak mulanya
berubah-ubah. Namun pada generator jenis ini hanya dapat digunakan pada mesin induksi dengan rotor belitan karena eksitasinya dihubungkan langsung pada
kumparan rotornya. Hal itu sangat mustahil bila menggunakan mesin induksi dengan rotor sangkar tupai. Sehingga mesin induksi jenis yang lain tidak dapat
digunakan untuk generator induksi jenis ini. Generator jenis ini juga harus terhubung dengan sistem dan membutuhkan inverter untuk dapat memenuhi
kebutuhan eksitasinya.
Universitas Sumatera Utara
13
Generator induksi berpenguatan sendiri Self Excitation Induction Generator SEIG
Pada generator induksi berpenguatan sendiri, proses eksitasinya didapatkan dari kapasitor bank yang dihubungkan paralel pada terminal
keluarannnya. Skema dari generator induksi berpenguatan sendiri dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7 Generator induksi berpenguatan sendiri Dari gambar 2.7 diperlihatkan bahwa kapasitor tiga fasa yang terhubung
delta dihubungkan pada terminal keluaran dari generator induksi. Kapasitor ini akan menyalurkan daya reaktif pada generator untuk proses eksitasi. Proses
eksitasi yang terhubung pada terminalnya, mesin induksi rotor sangkar dan mesin induksi rotor belitan dapat digunakan untuk generator induksi berpenguatan
sendiri. Generator induksi jenis ini dapat beroperasi sendiri tanpa jaringan listrik dan dapat juga beroperasi bersama sistem jaringan listri. Hal ini membuat
generator jenis ini lebih fleksibel untuk digunakan. Keuntungan lain dari generator ini ialah harga yang murah, perawatannya yang mudah, desainnya yang
sederhana dan proses instalasinya yang tidak rumit. Namun generator jenis ini memiliki kekurangan berupa tegangan keluaran
yang tidak stabil pada putaran yang tidak tetap dan pada beban yang berubah-ubah khususnya pada beban induktif. Untuk itu diperlukan adanya pengaturan tegangan
untuk menjaga stabilitas dari tegangan keluaran dari generator jenis ini.
2.4. Kelebihan dan Kekurangan Generator Induksi
