27
2.5 Kecepatan Putar Generator Sinkron
Frekuensi elektris yang dihasilkan generator sinkron adalah sinkron dengan kecepatan putar generator. Rotor generator sinkron terdiri atas rangkaian
elektromagnet dengan suplai arus DC. Medan magnet rotor bergerak pada arah putaran rotor. Hubungan antara kecepatan putar medan magnet pada mesin dengan
frekuensi elektrik pada stator adalah: = 60 2
Dimana: f = frekuensi listrik Hz
n = kecepatan putar rotor rpm p = jumlah kutub magnet
P2 = jumlah pasang kutub
Oleh karena rotor berputar pada kecepatan yang sama dengan medan magnet, persamaan diatas juga menunjukkan hubungan antara kecepatan putar
rotor dengan frekuensi listrik yang dihasilkan. Agar daya listrik dibangkitkan tetap pada frekuensi 50Hz atau 60 Hz, maka generator harus berputar pada kecepatan
tetap dengan jumlah kutub mesin yang telah ditentukan. Sebagai contoh untuk membangkitkan 60 Hz pada mesin dua kutub, rotor arus berputardengan kecepatan
3600 rpm.Untuk membangkitkan daya 50 Hz pada mesin empat kutub, rotor harus berputar pada 1500 rpm.
Universitas Sumatera Utara
2.6 Internal Generator Sinkron
Besarnya tegangan induksi yang dibangkitkan pada stator sesuai dengan Hukum Faraday yang menyatakan bahwa :
= − 2.6
Dimana : : Gaya gerak listrik induksi
: Jumlah kumparan : Laju fluks magnet
2.7 Diagram Fasor
Gambar 2.12 Diagram fasor a Faktor daya satu b Faktor daya tertinggal c Faktor daya mendahului
Universitas Sumatera Utara
29 Diagram fasor memperlihatkan bahwa terjadinya pebedaan antara tegangan
teminal V dalam keadaan berbeban dengan tegangan induksi Ea atau tegangan pada saat tidak berbeban. Diagram dipengaruhi selain oleh faktor kerja juga oleh
besarnya arus jangkar Ia yang mengalir. Dengan memperhatikan perubahan tegangan V untuk faktor keja yang berbeda-beda, karakteristik tegangan teminal V
terhadap arus jangkar Ia diperlihatkan pada gambar 2.12 2.8 Torsi dan Daya Generator Sinkron
Generator sinkron adalah mesin sinkron yang bekerja dengan mengkonversikan daya mekanis ke daya listrik tiga fasa . Sumber daya mekanis ini
disebut penggerak mula yang mempunyai putaran konstan. Bila hal ini tidak dipenuhi dapat menyebabkan frekuensi yang dihasilkan generator tidak sesuai yang
diinginkan. Secara teori bahwa daya mekanis yang dihasilkan penggerak mula oleh
generator sinkron diubah menjadi daya elektrik. Perbedaan antara daya output dan daya input mesin sinkron dinyatakan sebagai rugi-rugi mesin.
Rugi-rugi ini diperlihatkan ada gambar 2.13, daya input mekanis pada poros generator P
in
: P
in
= .
2.7 Dan daya yang dikonversikan dari mekanikal menjadi elektrikal yang
prosesnya terjadi dalam mesin adalah P
conv
= .
2.8 P
conv
= 3 Ea Ia cos 2.9
Universitas Sumatera Utara
Dimana adalah sudut antara Ea dan Ia. Perbedaan antara daya input dan daya yang dikonversikan dalam generator dinyatakan dalam rugi-rugi mekanis dan
rugi-rugi inti dan rugi sasar stray pada generator.
Gambar 2.13 Diagram aliran daya generator sinkron
Dan besar daya output yang sebenarnya dapat ditulis dalam bentuk persamaan :
Untuk tegangan jala-jala Pout = √3. V
T.
I
L
. cos 2.10
Untuk tegangan phasa Pout = 3. Vϕ
.
I
A
. cos 2.11
Output daya reaktif Qout =√3. V
T.
I
L
. sin 2.12
Besarnya torsi induksi pada generator ini dinyatakan dalam persamaan :
= k .B
R
x B
S
2.13
Sedangkan besarannya :
= k .B
R
B
net
.sinδ 2.14
Universitas Sumatera Utara
31 Dimana δ adalah sudut magnetik antara rotor dengan medan magnet sudut torsi.
Cara lain untuk torsi induktif pada generator sinkron dapat dikembangkan pari persamaan P
conv
= .
,torsi dapat dinyatakan juga dalam bentuk : =
3. Vφ E
A
sin δ 2.15
ω
m
Xs Persamaan diatas menyatakan torsi induksi dalam bentuk besarn
listrik,sedangkan persamaan = k .B
R
x B
S
menunjukkan persamaan dalam bentuk mekanik.
2.9 Generator Sinkron Tanpa Beban
Kategori