Umum Konstruksi Generator Sinkron

Eduward Aliansyah : Studi Analisa Daya Keluaran Generator Sinkron Tiga Phasa Dengan Rotor Silinder, 2008. USU Repository © 2009

BAB II GENERATOR SINKRON

II.1. Umum

Generator sinkron adalah suatu peralatan listrik dinamis yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak balik. Energi mekanik putaran dapat diperoleh dari energi listrik potensial air PLTA, motor diesel PLTD, dan lain – lain.

II.2. Konstruksi Generator Sinkron

Pada generator sinkron, arus DC yang dipasang ke belitan rotor akan menghasilkan medan magnet rotor. Kemudian rotor akan diputar dengan suatu kecepatan tertentu oleh sebuah pengerak mula, memutarkan medan magnet didalam mesin dan menginduksikan tegangan pada belitan stator. Rotor dari generator ini, pada dasarnya merupakan elektro magnet yang besar, dimana konstruksi kutub-kutubnya dapat berupa kutub menonjol dan kutub tidak menonjol. Kutub menonjol maksudnya kutub-kutubnya menonjol dari permukaan rotor, dan bentuknya seperti tapak sepatu sehingga sering juga disebut dangan rotor bentuk kutub sepatu. Bentuk kutub tidak menonjol adalah kontruksi kutub-kutubnya sama tinggi dengan permukaan rotor yang berbentuk selinder, sehingga bentuk ini sering juga disebut dengan rotor silinder. Bentuk kutub silinder ini di gambarkan pada Gambar 2.1. Rotor dengan kutub silinder biasanya digunakan untuk rotor dua kutub atau empat kutub, sedangkan kutub menonjol biasanya digunakan untuk mesin lebih dari empat kutub. Rotor rotor ini sifatnya untuk menghasilkan medan magnet, maka laminasinya perlu dibuat sedemikian rupa untuk menghasilkan rugi-rugi eddy sekecil mungkin. Dalam hal ini, arus searah harus disuplai ke rangkaian medan dirotor, yang pada dasarnya dapat dilakukan dengan dua metode yaitu : 1. suplai arus searah berasal dari sumber tegangan external dengan cara menghubungkannya ke terminal belitan medan melalui slipring dan sikat. Eduward Aliansyah : Studi Analisa Daya Keluaran Generator Sinkron Tiga Phasa Dengan Rotor Silinder, 2008. USU Repository © 2009 2. suplai arus searah berasal dari sumber daya khusus yang terpasang langsung pada poros generator tersebut. Slipring ini terbuat dari metal, yang biasanya telah terpasang pada poros mesin tapi terisolasi dari poros tersebut dimana kedua ujung belitan medan pada rotor dihubungkan keslipring tersebut untuk dapat dihubungkan kerangkaian luar.dengan menghubungkan terminal positif dan negatif dari sumber arus searah ke slipring melalui sikat, maka belitan medan akan mendapatkan suplai energi listrik arus searah dari sumber luar. Pengunaan slipring adan sikat biasanya menimbulkan beberapa masalah, ketika digunakan untuk mensuplai arus searah ke belitan medan. Ini disebabkan karena slipring dan sikat membutuhkan perawatan berkala dan menimbulkan rugi rugi daya serta drop tegangan pada terminal sikat, terutama pada mesin yang arus medan nya cukup besar. Untuk generator sinkron yang kapasitas besar, penguat tanpa sikat digunakan untuk mensuplai arus searah ke belitan medan yang ada pada rotor mesin. Penguat tanpa sikat ini merupakan sebuah generator kecil dimana rangkaian medannya berada di stator, sedangkan jangkarnya berada di rotor. Output tiga fasa dari generator peguat ini disearahkan oleh penyearah untuk mendapatkan sumber arus searah untuk mensuplai arus medan ke generator sinkron. Dengan mengatur besar arus penguat ini, memungkinkan untuk menyetel arus medan pada generator sinkron tanpa slip dan sikat, seperti pada Gambar 2.2, dan rotor mesin sinkron dengan penguatan tanpa sikat yang terpasang pada poros yang sama. Karena tak adanya kontak mekanis langsung maka penguatan tanpa sikat ini membutuhkan perawatan yang lebih kecil dibandingkan dengan yang mengunakan slipring dan sikat. Dalam mendapatkan penguatan generator secara komplit dan tidak tergantung dari sumber daya external, maka pada sistim biasanya dilengkapi dengan pengendali penguat yang kecil. Pengendali penguat yang kecil ini merupakan sebuah generator arus bolak balik yang kecil dengan magnet permanent pada rotornya dan belitan tiga pasa pada statornya. Alat ini menghasilkan daya untuk rangkaian medan sebagai penguat yang akan mengontrol arus medan pada generator sinkron. Dan bila polit exiter ini Eduward Aliansyah : Studi Analisa Daya Keluaran Generator Sinkron Tiga Phasa Dengan Rotor Silinder, 2008. USU Repository © 2009 dilengkapi pada poros generator sinkron, maka tidak diperlukan lagi sumber daya external pada saat generator beroperasi seperti pada Gambar 2.3 Beberapa generator sinkron yang dilengkapi dengan penguat tanpa sikat ini, juga dilengkapi dengan slipring dan sikat. Ini dimaksudkan bahwa slipring dan sikat tersebut sebagai cadangan ketika penguatannya mengalami gangguan, sehingga generator membutuhkan arus penguat dari sumber daya external. Atau dengan kata lain bahwa sikat dan slipring berfungsi sebagai cadangan pada kondisi darurat.

II.3. Kecepatan Putar Generator Sinkron