Analisis Karakteristik Generator Sinkron Tiga Fasa Pada Saat Terjadi Perubahan Beban

BABII2
BAB
DASAR
DASARTEORI
TEORI

2.1

Umum
Konversi energi elektromagnetik yaitu perubahan energi dari bentuk

mekanik ke bentuk listrik dan bentuk listrik ke bentuk mekanik. Generator
sinkron (altenator) merupakan jenis mesin listrik yang berfungsi untuk
menghasilkan tegangan bolak-balik dengan cara mengubah energi mekanis
menjadi energi listrik. Energi mekanis diperoleh dari putaran rotor yang
digerakkan oleh penggerak mula (prime mover), sedangkan energi listrik
diperoleh

dari proses dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada

kumparan stator dan rotornya.

Generator sinkron dengan defenisi sinkronnya, mempunyai makna bahwa
frekuensi listrik yang dihasilkannya sinkron dengan putaran mekanis generator
tersebut. Rotor generator sinkron yang terdiri dari belitan medan dengan suplai arus
searah akan menghasilkan medan magnet yang diputar dengan kecepatan yang
sama dengan kecepatan putar rotor.
Generator arus bolak – balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu:
a. Generator arus bolak – balik 1 fasa
b. Generator arus bolak – balik 3 fasa

6
Universitas Sumatera Utara

Sebelum membahas tentang generator sinkron, terlebih dahulu kita mengetahui
tentang generator listrik. Generator listrik adalah suatu mesin listrik dimana dalam
proses kerjanya melakukan pengkonversian energi dari energi mekanik ke energi
listrik. Generator listrik dan motor listrik mempunyai kesamaan, yaitu sama-sama
memanfaatkan induksi listrik yang terjadi di dalam kedua perangkat/sistem. Akan
tetapi fungsi dari kedua sistem tersebut berbeda, dimana motor listrik melakukan
konversi energi listrik menjadi mekanik.

2.2

Defenisi Generator Sinkron
Generator sinkron merupakan salah satu jenis generator listrik dimana terjadi

proses pengkonversian energi dari energi mekanik ke energi listrik, (sama seperti
generator listrik) yang dihasilkan oleh putaran kumparan rotor yang memotong
suatu medan elektromagnetik yang dihasilkan di stator sehingga kemudian
menyebabkan timbulnya energi listrik. Induksi elektromagnetik yang terjadi dalam
generator merupakan bentuk aplikasi nyata dari Hukum Faraday yang
menyatakan:
1. “Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari sebuah medan
magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul
tegangan induksi”.
2. “Perubahan flux magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar,
akan menimbulkan tegangan induksi pada rangkaian tersebut”.

7
Universitas Sumatera Utara

Sedangkan jika dijabarkan dengan persamaan matematisnya, persamaannya
adalah sebagai berikut:
einduksi   N

d
dt

(2.1)

dimana,

einduksi

: tegangan induksi elektromagnetik (GGL induksi)

N

: jumlah lilitan

d

dt

: laju perubahan fluks magnetik (wb/s)

Keterangan :
Nilai atau tanda minus (-) pada lilitan merupakan bentuk penerapan dari
Hukum Lenz yang mengatakan:
“Ggl Induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetiknya berlawanan
dengan sumber perubahan fluks magnetik“.

2.3

Konstruksi Generator Sinkron
Secara umum, konstruksi generator sinkron terdiri dari dua bagian yang diam

(stator) dan bagian yang bergerak (rotor). Keduanya merupakan rangkaian
magnetik yang berbentuk simetris dan silindris. Selain itu pada generator sinkron
terdapat bagian yang memisahkan antara rotor dan stator yang biasa disebut dengan
celah udara yang berfungsi sebagai tempat terjadinya fluksi atau induksi energi
listrik dari rotor ke stator.

8
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.1 Konstruksi Generator Sinkron secara umum
Stator
Stator (armature) adalah bagian yang berfungsi sebagai tempat untuk
menerima induksi magnet dari rotor. Arus AC yang menuju ke beban disalurkan
melalui stator. Komponen ini berbentuk sebuah rangka silinder dengan lilitan kawat
konduktor yang sangat banyak.
Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu :
1. Rangka Stator
Rangka stator merupakan rumah (kerangka) yang merupakan inti jangkar
generator sinkron.
2. Inti Stator
Inti stator terbuat dari laminasi – laminasi baja campuran atau besi magnetik
khusus yang terpasang kerangka stator.

9
Universitas Sumatera Utara

3. Alur (slot) dan Gigi
Alur dan gigi merupakan tempat meletakkan kumparan jangkar. Ada 3 (tiga)
bentuk alur stator yaitu, terbuka, setengah terbuka, dan tertutup. Ketiga
bentuk alur (slot) tersebut tampak seperti

Gambar 2.2 Bentuk - bentuk alur (slot)

4. Kumparan Stator ( Kumparan Jangkar)
Kumparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga. Kumparan ini merupakan
bagian dimana timbulnya ggl induksi.
Rotor
Rotor terdiri dari tiga komponen utama yaitu:
a. Slip Ring
Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi
dipisahkan oleh isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasang ke slip
ring ini kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat (brush)
yang letaknya menempel pada slip ring.

10

Universitas Sumatera Utara

b. Kumparan Rotor (Kumparan Medan)
Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama
dalam menghasilkan medan magnet. Kumparan ini mendapat arus searah dari
sumber eksitasi tertentu.
c. Poros Rotor
Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan, dimana
pada poros rotor tersebut telah dibentuk slot-slot secara parallel terhadap
poros rotor.
Pada generator sinkron terdapat 2 (dua) jenis tipe rotor yaitu : rotor kutub
menonjol dan rotor kutub tak menonjol ( cylindrical rotors). Rotor kutub menonjol
biasanya dihubungkan dengan turbin hydrolic putaran rendah sedangkan rotor
kutub tak menonjol biasanya dihubungkan pada turbin putaran tinggi.
1. Rotor kutub menonjol (Salient pole rotors)
Rotor tipe ini mempunyai kutub yang jumlahnya banyak. Kumparan
dibelitkan pada tangkai kutub, dimana kutub-kutub diberi laminasi untuk
mengurangi panas yang ditimbulkan oleh arus Eddy, kumparan-kumparan
medannya terdiri dari bilah tembaga persegi. Kutub menonjol ditandai dengan rotor
berdiameter besar dan panjang sumbunya pendek. Selain itu jenis kutub salient

pole, kutub magnetnya menonjol keluar dari permukaan rotor. Belitan-belitan
medan dihubung seri. Ketika belitan medan ini disuplai oleh eksiter, maka kutub
yang berdekatan akan membentuk kutub yang berlawanan. Bentuk kutub menonjol
generator sinkron tampak seperti Gambar 2.3 berikut :

11
Universitas Sumatera Utara

Gambar 2.3 Rotor kutub menonjol (sileant poles)
Rotor kutub menonjol pada umumnya digunakan pada generator sinkron
dengan kecepatan putaran rendah dan sedang (120 – 400 rpm). Generator seperti
ini biasanya dikopel dengan mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit
listrik. Rotor kutub menonjol baik digunakan pada putaran rendah dan sedang
karena :
•

Konstruksi kutub menonjol tidak terlalu kuat untuk menahan tekanan
mekanis apabila diputar dengan kecepatan tinggi.

•

Konstruksi rotor kutub menonjol akan mengalami rugi – rugi yang besar
dan menimbulkan polusi suara jika diputar dengan kecepatan tinggi.

2. Rotor kutub tak menonjol (cylindrical rotors)
Rotor tipe ini dibuat dari plat baja berbentuk silinder yang mempunyai
sejumlah slot sebagai tempat kumparan. Karena adanya slot-slot dan juga kumparan
medan yang terletak pada rotor maka jumlah kutub pun sedikit yang dapat dibuat.
Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri
yang di enerjais oleh eksiter.

12
Universitas Sumatera Utara

Rotor ini biasanya berdiameter kecil dan sumbunya sangat panjang.
Konstruksi ini memberikan keseimbangan mekanis yang lebih baik karena rugirugi anginnya lebih kecil dibandingkan rotor kutub menonjol (salient pole rotor).
Gambar bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti pada Gambar 2.4
berikut :

Gambar 2.4 Rotor kutub tak menonjol (cylindrical rotors)

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan
putaran tinggi (1500 atau 3000 rpm) biasanya digunakan untuk pembangkit listrik
berkapasitas besar misalnya pembangkit listrik tenaga uap dan gas. Rotor silinder
baik digunakan pada kecepatan tinggi karena:
•

Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga
lebih baik rotor kutub menonjol.

•

Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik pada kecepatan putar tinggi.

13
Universitas Sumatera Utara

2.4

Reaksi Jangkar Generator Sinkron
Apabila generator sinkron melayani beban, ,maka pada kumparan jangkar

mengalir arus, dan arus ini menimbulkan fluks jangkar. Fluks jangar yang
ditimbulkan arus (ф� ) akan berinteraksi dengan yang dihasilkan kumparan medan
rotor (ф ), sehingga menghasilkan fluks resultan (ф )
ф = ф + ф�

(2.2)

Adanya interaksi ini dikenal sebagai reaksi jagkar.
Kondisi reaksi jangkar untuk berbagai macam jenis beban adalah sebagai
berikut :

Arus jangkar (I) sefasa dengan GGL (E).
Arus jangkar (I) sefasa dengan GGL (E).
Jenis beban : Tahanan (resistif).
Tahananф(resistif).
ф� Jenis
tegakbeban
lurus :terhadap
(a). Beban Resistif

ф� tegak lurus terhadap ф

Arus jangkar (I) terlebih dahulu θ dari GGL (E).
Jenis beban : Kapasitif
ф� terbelakang dengan sudut (90 – θ)

(b). Beban Kapasitif

14
Universitas Sumatera Utara

Arus jangkar (I) terdahulu 90 dari GGL (E).
Jenis beban : Kapasitif murni
ф� memperkuat ф , terjadi pengaruh pemagnetan.

(c). Beban Kapasitif Murni

Arus jangkar (I) terbelakang 90 dari GGL (E).
Jenis beban : Induktif murni
ф� memperlemah ф , terjadi pengaruh pendemagnetan

.
(d). Beban induktif Murni

Gambar 2.5 Reaksi Jangkar terhadap beban
Terlihat bahwa reaksi jangkar pada alternator bergantung pada jenis beban
yang dilayani,, dengan perkataan lain bergantung pada sudut fasa antara arus
jangkar (I) dan tegangan induksi (GGL).

15
Universitas Sumatera Utara

2.5

Prinsip Kerja Generator Sinkron
Generator dapat menghasilkan energi listrik karena adanya pergerakan relatif

antara medan magnet homogen terhadap kumparan jangkar pada generator (magnet
yang bergerak dan kumparan jangkar diam, atau sebaliknya magnet diam
sedangkan jangar bergerak). Jadi, jika kumparan diputar pada kecepatan konstan
pada medan magnet homogen maka akan terinduksi tegangan sinusoidal pada
kumparan tersebut medan magnet homogen ini bisa dihasilkan oleh kumparan yang
dialiri arus DC atau magnet tetap.
Adapun prinsip kerja dari generator sinkron secara umum adalah sebagai
berikut :
1. Kumparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber
eksitasi tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan
medan. Dengan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan
maka akan menimbulkan fluks yang besarnya terhadap waktu adalah tetap.
2. Penggerak mula (Prime Mover) yang sudah terkopel dengan rotor segera
dioperasikan sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya.
=
Dimana :

.

(2.3)

n = kecepatan putar rotor (rpm)
p = Jumlah kutub rotor
f = frekuensi (Hz)

3. Perputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang
dihasilkan oleh kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor,
akan diinduksikan pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar
16
Universitas Sumatera Utara

yang terletak di stator akan dihasilkan fluks magnetik yang berubah-ubah
besarnya terhadap waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang
melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada ujungujung kumparan tersebut. Hal tersebut sesuai dengan Persamaan (2.4) dan
Persamaan (2.5) berikut :
ф

= −�
= −�

ф

(2.4)

�

= −� �ф � �

Bila : � = �
Bila :

=

= −� � ф � �
= −�
�

= −�
=�

�

Dimana :

,

� ф

�

=

�

=

�

√
,

. ,

. ,

=

ф � �
.

.

�

� ф

ф

. ,

ф � �
.

√

ф

=�

17
Universitas Sumatera Utara

Sehingga didapat persamaan :
�

=� ф

(2.5)

Dimana :
�

= ggl induksi (volt)

n

= Putaran (rpm)

N

= jumlah lilitan

f

= Frekuensi (Hz)

C

= Konstanta

= Fluks magnet (Wb)

p

= Jumlah kutub

ф

Untuk generator sinkron tiga fasa, digunakan tiga kumparan jangkar yang
ditempatkan di stator yang disusun dalam bentuk tertentu, sehingga susunan
kumparan jangkar yang sedemikian akan membangkitkan tegangan induksi pada
ketiga kumparan jangkar yang besarnya sama tapi berbeda fasa 1200 satu sama lain.
Setelah itu ketiga terminal kumparan jangkar siap dioperasikan untuk menghasilkan
energi listrik.

18
Universitas Sumatera Utara

2.6

Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron
Stator merupakan group belitan jangkar yang terbuat dari tembaga. Belitan-

belitan ini diletakkan pada alur-alur (slot), dimana suatu belitan konduktor akan
mengandung tahanan (R) dan induktansi (L), maka belitan stator akan mengandung
tahanan stator (Ra) dan induktansi sendiri (Lf). Akibat adanya pengaruh reaktansi
reaksi jangkar Xa dan reaktansi bocor jangkar X maka rangkaian ekivalen suatu
generator sinkron dapat dibuat seperti gambar berikut:
.

Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron

Dengan melihat Gambar 2.6 maka dapat ditulis Persamaan tegangan generator
sinkron sebagai berikut :

�� =

+

�

�� +

� ��

+

� ��

(2.6)

Dan dengan persamaan terminal generator sinkron dapat ditulis
= �� −

�

�� −

� ��

−

� ��

(2.7)

Dengan menyatakan reaktansi reaksi jangkar dan reaktansi fluks bocor sebagai
reaktansi sinkron, atau
persamaan menjadi :

=

�

+

�

dapat dilihat pada Gambar 2.7 maka

19
Universitas Sumatera Utara

Dimana :

= �� −

�� −

� ��

(

(2.8)

= Tegangan eksitasi (volt)
= Tahanan Belitan (Ohm)
�

= Induktansi Belitan Medan (Henry)
�

��

�

X

= Tahanan Variabel (Ohm)
= Ggl yang dibangkitkan generator sinkron (Volt)
= Tegangan terminal generator sinkron (Volt)
= Reaktansi armatur (ohm)
= Reaktansi bocor (ohm)
= Reaktansi sinkron (ohm)

��

= Arus Jangkar (Ampere)

Gambar 2.7 Penyederhanaan Rangkaian Generator Sinkron

20
Universitas Sumatera Utara

Karena tegangan yang dibangkitkan oleh generator sinkron adalah tegangan
bolak-balik, maka biasanya diekspresikan dalam bentuk fasor.

Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Tiga Fasa

2.7

Metode Pengaturan Tegangan Generator Sinkron
Cara menentukan pengaturan tegangan untuk mesin – mesin kecil dapat

diperoleh dengan cara langsung, yaitu generator sinkron diputar pada kecepatan
nominal, eksitasi diatur sehingga menghasilkan tegangan nominal (V) pada beban
penuh, kemudian beban dilepas dengan menjaga agar putaran tetap konstan. Selain
itu, arus eksitasi juga harus dijaga konstan. Maka, akan diperoleh harga tegangan
pada beban nol (E0) sehingga regulasi tegangan dapat dihitung.

21
Universitas Sumatera Utara

Untuk mesin – mesin besar, metode yang digunakan untuk menentukan
regulasi tegangan dengan cara langsung sering kali tidak dilakukan. Hal ini
disebabkan oleh rating KVA yang sangat tinggi. Terdapat beberapa metode tidak
langsung yang hanya memerlukan sejumlah kecil daya jika dibandingkan dengan
daya yang diperlukan pada metode langsung. Beberapa metode tersebut antara lain:
a. Metode impedansi sinkron (EMF)
b. Metode ampere lilit (MMF)
c. Metode Potier (zero power factor)
d. Metode New ASA (American Standard Association)
Dimana untuk setiap metode tersebut diperlukan data – data sebagai berikut :
1. Tahanan Jangkar
Tahanan jangkar Ra per phasa ditentukan dengan menggunakan metode
pengukuran langsung dan bernilai searah (DC). Harga tahanan jangkar efektif (AC)
lebih besar daripada nilai DC ini karena adanya skin effect. Untuk memperoleh nilai
efektifnya, nilai hasil pengukuran (nilai DC) biasanya dikalikan faktor kali :
�

2.

= ,

(2.9)

Karakteristik beban nol atau open circuit characteristic (OCC).
Sama seperti kurva magnetisasi pada suatu mesin DC, karakteristik beban nol

dari suatu generator sinkron adalah kurva antara tegangan terminal jangkar
(tegangan phasa – phasa) pada keadaan hubungan terbuka dan arus medan ketika
generator sinkron (alternator) bekerja pada kecepatan nominal.
3. Karakteristik hubung singkat atau short circuit characteristic (SCC).

22
Universitas Sumatera Utara

Karakteristik hubung singkat (SCC) ditentukan dengan cara terminal –
terminal armatur dihubung singkat melalui amperemeter dan arus medan (If)
dinaikkan secara bertahap dari nol hingga diperoleh arus hubung singkat (ISC)
bernilai hampir dua kali arus nominal. Selama test ini kecepatan yang mungkin
bukan kecepatan sinkron harus dijaga konstan. Untuk metode Portier faktor daya
adalah nol.
Tidak diperlukan pembacaan lebih dari sekali karena SCC merupakan suatu
garis lurus yang melewati titik awal. Hal ini disebabkan karena tahanan jangkar Ra
lebih kecil daripada reaktansi sinkron (Xs), arus hubung singkat (ISC) tertinggal
hampir sebesar 90º terhadap tegangan terinduksi Vf. Akibatnya, fluks armatur (Φa)
dan fluks medan (Φf ) berlawanan arah sehingga fluks resultan (ΦR) bernilai kecil.
Karena (ΦR) bernilai kecil, pengaruh saturasi akan diabaikan dan arus hubung
singkat (ISC) berbanding lurus dengan arus medan melebihi batas (range) dari nol
sampai melampaui arus nominal.

2.8

Efek Perubahan Beban Pada Generator yang Beroperasi Sendiri
Bertambahnya beban yang dilayani generator identik dengan bertambahnya

daya nyata atau daya reaktif yang mengalir dari generator. Maka pertambahan
beban akan menambah arus saluran yang mengalir dari generator, pertambahan arus
saluran ini akan mempengaruhi nilai tegangan terminal Vt. hal yang berpengaruh
terutama oleh faktor daya beban, seperti pada Gambar di bawah ini , diperlihatkan
diagram fasor untuk penambahan beban dengan faktor daya tertinggal, faktor daya
satu, dan faktor daya terdahulu, dimana Vt' adalah tegangan terminal setelah beban

23
Universitas Sumatera Utara

dengan faktor daya yang sama ditambahkan, dan Vt menyatakan tegangan terminal
pada saat awal.

a. Beban Induktif

b. Beban Resistif

c. Beban Kapasitif
Gambar 9 Perubahan fasor untuk berbagai beban yang berubah

24
Universitas Sumatera Utara

Terlihat bahwa untuk beban induktif, pertambahan beban akan mengurangi
tegangan terminal akan mengecil. Begitu juga jika beban resistif ditambahkan maka
tegangan terminal juga akan mengecil. Jika beban kapasitif ditambahkan, maka
tegangan terminal cenderung membesar.
Pada kondisi normal, untuk menjaga tegangan terminal agar tetap konstan
meskipun beban berubah maka dapat dilakukan dengan mengatur nilai Ea, karena
Ea=K. фω, maka Ea dapat dijaga konstan dengan mengatur nilai fluksi. Nilai fluksi
tentu dipengaruhi oleh arus medan If. bertambahnya If akan menambah fluksi,
begitu juga sebaliknya. Beban yang dilayani generator selalu berubah-ubah. Selain
besarnya juga faktor dayanya, ini menuntut penentuan arus eksitasi yang sesuai
dengan faktor dayanya untuk menghasilkan tegangan terminal generator yang
stabil.
Dapat disimpulkan untuk generator yang bekerja sendiri:
1. Daya yang disuplai generator sesuai kebutuhan beban.
2. Pengaturan governor pada generator akan mempengaruhi frekuensi daya
yang dihasilkan.
3. Pengaturan Arus Medan akan mempengaruhi nilai tegangan terminal.

25
Universitas Sumatera Utara

2.9

Karakteristik dan Penentuan Parameter – Parameter Generator Sinkron
Tiga Fasa

Karakteristik dan Penentuan Parameter Tanpa Beban : �� = �� ��

Karakteristik tanpa beban (beban nol) pada generator sinkron dapat

ditentukan dengan melakukan test beban nol (open circuit) yang memiliki
langkah-langkah sebagai berikut :
a) Generator diputar pada kecepatan nominal (n).
b) Tidak ada baban yang terhubung pada terminal.
c) Arus medan (�� ) dinaikkan dari nol hingga maksimum secara bertahap.
d) Catat harga tegangan terminal (

) pada setiap harga arus medan (�� )

Gambar 2.10 Rangkaian Test Tanpa Beban
Dari gambar dapat diperoleh persamaan umum generator :
�� =

ф

+ ��

�� =

ф

=� ф

(2.11)

ф

(2.12)

�

+

(2.10)

Pada hubungan generator terbuka (beban nol), �� = 0. Maka :

Karena tidak ada beban yang terpasang, maka ф yang dihasilkan ф . Sehingga:
�� =

�� =

�

(2.13)

26
Universitas Sumatera Utara

Nilai cn adalah konstan sehingga persamaan menjadi :

Dimana :

�� =

�

(2.14)

�� = Tegangan beban nol (Volt)

� = Arus medan (Ampere)
k = konstanta

Berikut diperlihatkan gambar grafik hubungan VΦ vs If yang disebut juga dengan
karakteristik hubung terbuka dari generator atau OCC (Open - Circuit
Characteristic).

Gambar 2.11 Karakteristik Hubung Terbuka
Dari Gambar 11 di atas terlihat bahwa pada awalnya kur va berbentuk hampir
benar – benar linear. Hingga pada harga – harga arus medan yang tinggi, bentuk
kurva mulai terlihat saturasi. Inti besi yang tidak jenuh dalam bingkai mesin sinkron
memiliki reluktansi beberapa ratus kali lebih rendah daripada reluktansi air gap.
Sehingga pertama – tama hampir seluruh MMF melewati celah udara dan
peningkatan fluksi yang terjadi linear. Ketika inti besi mengalami saturasi,
reluktansi besi meningkat secara drastis dan fluksi meningkat lebih lambat dengan
peningkatan nilai MMF. Bentuk linear dari grafik OCC disebut karakteristik air gap
line.

27
Universitas Sumatera Utara

Karakteristik dan Penentuan Parameter Generator Sinkron Hubung
Singkat : ��� = ��� (�� )

Untuk menentukan karakteristik dan parameter generator sinkron yang

dihubungkan singkat tersebut beberapa langkah yang harus dilakukan antara lain:
a) Generator diputar pada kecepatan nominal
b) Atur arus medan (�� ) pada nol
c) Hubung singkat terminal.

d) Ukur arus armatur (�� ) pada setiap peningkatan arus medan (�� )

Dimana rangkaian test hubung singkat pada generator sinkron akan diperlihatkan
pada Gambar 11 berikut :

Gambar 2.12 Rangkaian Hubung Singkat
Dari gambar, persamaan umum generator sinkron dihubung singkat adalah sama
dengan Persamaan 2.10
Pada saat generator sinkron dihubung singkat,
�� = �
Karena cn dan

�

ф=�

+

�

�

�

�

+

+

ф

= 0 dan �� =�

�

(2.15)
(2.16)

bernilai konstan, maka :

�

+

Sehingga persamaan menjadi :

=

(2.17)

=

� = �

(2.18)

�

.

28
Universitas Sumatera Utara

(2.19)
�

�

=

.�

(2.20)

Pada karakteristik generator hubung singkat bentuk kurva adalah linear. Hal ini
disebabkan oleh medan magnet yang terjadi sangat kecil sehingga inti besi tidak
mengalami saturasi. Gambar 13 berikut ini akan memperlihatkan karakteristik
hubung singkat pada generator sinkron.

Gambar 2.13 Karakterisik Hubung Singkat
Ketika generator dihubung singkat, arus armatur :
�� = �

�

=

√

�

(2.21)

+

�

Dari kedua test tersebut di atas diperoleh :
- Ea dari test beban nol (Open Circuit)
- Ia dari test hubung singkat (Short Circuit)
Diperoleh impedansi sinkron :

=√

�

+

=

�

��

Karena Ra