tugas ttl
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Generator AC atau arus bolak balik (juga disebut generator sinkron atau alterna
tor ) adalah sumber utama dari semua energi listrik yang kita pakai sehari-hari dan
merupakan konverter energi terbesar di dunia. Kita dapat mengingat
bahwa tegangan yang dihasilkan setiap generator adalah tegangan bolak-balik dan
bisa
dijadikan tegangan searah DC
dengan dioda penyearah solidstate. Namun generator arus searah tidak banyak dipakai seperti dulu sebab bisa digantika
n dengan rangkaian elektronik yang sudah berkembang dengan pesat.
Lebih dari 50% listrik yang diproduksi di Industri untuk memberi daya pada motormotor
listrik, misalnya untuk memutar mesin atau rodaroda penggerak dan menghasilkan energi mekanik. Operasi motor tergantung pada intera
ksi dua medan magnet yaitu dua medan magnet dapat dibuat berinteraksi untuk mengha
silkan gaya gerak Torsi.
Bahwa prinsip kerja motor pada dasarnya sama dengan yang terjadi pada
transformator secara umum adalah jika sebuah kumparan yang berinti bahan ferromagneti
k
dialiri aruslistrik, maka pada inti tersebut akan mengalir sejumlah garis - garis gaya ma
gnit atau flux ( φ ) . Jika yang mengalir adalah arus yang searah maka jumlah dan arah
garis -garis gaya magnit tersebut akan konstan ( tetap ) .Akan tetapi jika yang mengalir
adalah arus
bolak - balik maka flux yang mengalir didalam inti berbentuk sinus , flux yang terjadi juga
berbentuk sinus , karena pada inti ada lilitan maka pada lilitan akan membangkitkan ga
ya gerak listrik ( ggl ) dan arahnya berlawanan dengan tegangan sumber.
1.2.Rumusan Masalah
Berpijak dari latar belakang di atas, maka yang menjadi rumusan masalah pada
penulisan makalah ini adalah :
1.
Apa itu Generator dan motor listrik 3 fasa?
2.
Bagaimana Wujud dan Perkembangannya?
3.
Bagaimana aplikasinya?
1.3.Tujuan
Dalam penyusunan makalah ini, tujuan yang hendak dicapai adalah:
1. Mengetahui apa itu Generator?
2.
Mengetahui Wujud dan Perkembangannya
3.
Mengetahui aplikasinya
BAB II
PEMBAHASAN
A.
GENERATOR
2.1. Prinsip Kerja Generator
Prinsip kerja generator sinkron dapat dianalisis melalui pengoperasian generator
dalam kondisi berbeban, tanpa beban, menentukan reaktansi dan resistansi dengan melakukan
percobaan tanpa beban (beban nol), percobaan hubung -singkat dan percobaan resistansi
jangkar. Kecepatan rotor dan frekuensi dari tegangan yang dibangkitkan oleh suatu generator
sinkron adalah berbanding secara langsung. Gambar 2.9 akan memperlihatkan prinsip kerja
dari sebuah generator AC dengan dua kutub, dan dimisalkan hanya memiliki satu lilitan yang
terbuat dari dua penghantar secara seri.
Lilitan seperti disebutkan diatas disebut “lilitan terpusat”, dalam generator sebenarnya
terdiri dari banyak lilitan dalam masing-masing fasa yang terdistribusi pada masing-masing
alur stator dan disebut “lilitan terdistribusi”. Diasumsikan rotor berputar searah jarum jam,
maka fluks medan rotor bergerak sesuai lilitan jangkar.
Satu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus perdetik atau 1 Hertz (Hz). Bila
kecepatannya 60 Revolution per menit (Rpm), frekuensi 1 Hz. Maka untuk frekuensi f = 60
Hz, rotor harus berputar 3600 Rpm. Untuk kecepatan rotor n rpm, rotor harus berputar pada
kecepatan n/60 revolution per detik (rps). Bila rotor mempunyai lebih dari 1 pasang kutub,
misalnya P kutub maka masing-masing revolution dari rotor menginduksikan P/2 siklus
tegangan dalam lilitan stator.
2.2. Konstruksi Generator Sinkron
Pada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor
sinkron, dan secara umum biasa disebut mesin sinkron . Ada dua struktur kumparan pada
mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang
mengalirkan penguatan DC atau disebut kumparan medan dan sebuah kumparan atau disebut
kumparan jangkar tempat dibangkitkannya GGL arus bolak-balik. Hampir semua mesin
sinkron mempunyai kumparan jangkar berupa stator yang diam dan struktur medan magnet
berputar sebagai rotor. Kumparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada
sumber DC luar melalui cincin geser (slip ring) dan sikat arang (carbon brush), tetapi ada
juga yang tidak mempergunakan sikat arang yaitu sistem brushless excitation.
Untuk medan rotor yang digunakan tergantung pada kecepatan mesin, mesin dengan
kecepatan tinggi seperti turbo generator mempunyai bentuk silinder seperti pada gambar 2.8a,
sedangkan mesin dengan kecepatan rendah seperti Hydroelectric(PLTA) atau Generator
Listrik Diesel mempunyai rotor kutub menonjol.
Stator dari Mesin Sinkron terbuat dari bahan ferromagnetik, yang berbentuk laminasi
agar dimaksudkan untuk mengurangi rugi-rugi arus pusar. Dengan inti ferromagnetik yang
bagus berarti mengandung bahan yang memiliki permeabilitas dan resistivitas tinggi. Gambar
2.9 memperlihatkan alur stator yang terdapat kumparan jangkar. Kumparan/belitan jangkar
pada stator yang umum digunakan oleh mesin sinkron tiga fasa, ada dua tipe yaitu : a. Belitan
satu lapis (Single Layer Winding). b. Belitan berlapis ganda (Double Layer Winding).
2. 3 Bentuk Stator Satu lapis (Single Layer Winding)
Gambar 2.10 memperlihatkan belitan satu lapis, karena hanya ada satu sisi lilitan
didalam masing-masing alur. Bila kumparan tiga fasa dimulai pada Sa, Sb, dan Sc dan
berakhir di Fa, Fb, dan Fc bisa disatukan dalam dua cara, yaitu hubungan bintang dan
segitiga. Antar kumparan fasa dipisahkan sebesar 120 °. Untuk menunjukkan arah dari
putaran rotor seperti ditunjukkan oleh gambar 2.11 (searah jarum jam), urutan fasa yang
dihasilkan o leh suplai tiga fasa adalah ABC disebut urutan fasa positif, dengan demikian
tegangan maks imum pertama terjadi dalam fasa A, diikuti fasa B, dan kemudian fasa C.
Sedangkan kebalikan arah putaran (berlawanan arah jarum jam) dihasilkan dalam urutan
ACB, atau disebut urutan fasa negatif.
2.4. Belitan Berlapis Ganda (Double Layer Winding)
Generator praktisnya mempunyai kumparan terdistribusi dalam beberapa alur
perkutub perfasa. Gambar 2.9 memperlihatkan bagian dari sebuah kumparan jangkar yang
secara umum banyak digunakan. Pada masing -masing alur ada dua sisi lilitan dan masingmasing lilitan memiliki lebih dari satu putaran. Bagian dari lilitan yang tidak terletak kedalam
alur biasanya disebut winding overhang, sehingga tidak ada tegangan dalam winding
overhang.
2.5 Generator Tanpa Beban
Apabila sebuah mesin sinkron difungsikan sebagai generator dengan diputar pada
kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan ( If), maka pada kumparan jangkar stator akan
diinduksikan tegangan tanpa beban ( Eo), yaitu sebesar:
Eo = 4,44 .Kd. Kp. f. φm. T Volt
Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada stator, sehingga tidak
terdapat pengaruh reaksi jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus medan (If). Bila besarnya
arus medan dinaikkan, maka tegangan keluaran juga akan naik sampai titik saturasi (jenuh).
2.6.Generator Berbeban
Bila generator diberi beban yang berubah -ubah maka besarnya tegangan terminal V
akan berubah-ubah pula, hal ini disebabkan adanya kerugian tegangan pada :
a. Resistansi Jangkar
Resistansi jangkar/fasa Ra menyebabkan terjadinya kerugian tegangan jatuh/fasa dan
I . Ra yang sefasa dengan arus jangkar.
b. Reaktansi Bocor Jangkar
Saat arus mengalir melalui penghantar jangkar, sebagian fluks yang terjadi tidak
mengimbas pada jalur yang telah ditentukan, hal seperti ini disebut “fluks bocor”.
c. Reaksi Jangkar
Adanya arus yang mengalir pada kumparan jangkar saat generator dibebani akan
menimbulkan fluks jangkar (ΦA) yang berintegrasi dengan fluks yang dihasilkan pada
kumparan medan rotor (ΦF), sehingga akan dihasilkan suatu fluks resultan sebesar ΦR = ΦF
+ ΦA
2.7. Sistem Eksitasi pada Generator Sinkron
Sistem eksitasi adalah sistem pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator
listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu generator dapat menghasilkan
energi listrik dengan besar tegangan keluaran generator bergantung pada besar arus
eksitasinya. Sistem ini merupakan sistem yang vital pada proses pembangkitan listrik dan
pada perkembangannya, sistem Eksitasi pada generator listrik ini dapat dibedakan menjadi 2
macam, yaitu:
1. Sistem Eksitasi dengan menggunakan sikat ( brush excitation)
2. Sistem Eksitasi Tanpa Sikat ( Brushless Excitation)
2.8. Generator Dijadikan Motor Start pada Turbin Gas
Untuk menstart turbin gas diperlukan daya mekanis untuk memutar poros turbin dan
juga poros dari kompresor agar didapat udara bertekanan yang akan dicampur dengan bahan
bakar dalam ruang bakar yang untuk selanjutnya akan dinyalakan agar menghasilkan gas
hasil pembakaran penggerak turbin sehingga akhirnya turbin bergerak.
Daya mekanis yang diperlukan untuk menstrat turbin bisa berasal dari mesin diesel
yang distart dengan menggunakan baterei aki atau dari motor listrik yang disediakan khusus
untuk strat.
Generator utama memberikan dayanya kepada rel 150 kV. Rel 6,6 kV adalah rel untuk
alat-alat bantu seperti motor penggerak pompa air pendingin dan motor pengisi air ketel. Rel
400 Volt adalah rel untuk memasok berbagai alat bantu seperti :
1. SEE : Peralatan eksitasi statis yang diperlukan sewaktu strat.
2. SFC : Pengubah frekuensi statis yang diperlukan untuk menstart generator sebagai motor
start.
Pada waktu menstart turbin gas dengan cara menjadikan generator sebagai motor
start, generator tersebut harus dilengkapi dengan komparan asinkron kemudia distart sebagai
motor asinkron. Pada proses start ini, generator tersebut diberi pasokan 400 volt dengan
frekuensi rendah yang diatur oleh SFC. Setelah generator ini mulai berputar sebagai motor
asinkron, frekuensinya secara bertahap dinaikkan sehingga putaran generator terus naik dan
apabila sudah mendekati putaran sinkron kemudian diberi penguatan oleh SEE sehingga
generator ini mencapai tegangan untuk paralel dengan sistem. Kemudian generator tersebut
diparalel dengan sistem melalui proses sinkronisasi. Setelah generator ini paralel dengan
sistem, langkah selanjutnya adalah menghidupkan turbin gas.
Paralel Generator
Paralel generator dapat diartikan menggabungkan dua buah generatoratau lebih dan
kemudian dioperasikan secara bersama – sama dengan tujuan :
1. Mendapatkan daya yang lebih besar.
2. Untuk effisiensi (Menghemat biaya pemakaian operasional dan Menghemat biaya
pembelian)
3. Untuk memudahkan penentuan kapasitas generator.
4. Untuk menjamin kotinyuitas ketersediaan daya listrik.
Sinkronisasi
Jika kita hendak memparalelkan dua generator atau lebih tentunya kita harus
memperhatikan beberapa persyaratan paralel generator tersebut. Beberapa persyaratan yang
harus dipenuhi adalah :
1. Tegangan kedua generator harus mempunyai amplitudo yang sama.
2. Tegangan kedua generator harus mempunyai frekwensi yang sama, dan
3. Tegangan antar generator harus sefasa.
Dengan persyaratan diatas berlaku apabila :
1. Lebih dari dua generator yang akan kerja paralel.
2. Dua atau lebih sistem yang akan dihubungkan sejajar.
3. Generator atau pusat tenaga listrik yang akan dihubungkan pada sebuah jaringan.
Metoda sederhana yang dipergunakan untuk mensikronkan dua generator atau lebih
adalah dengan mempergunakan sinkroskop lampu. Yang harus diperhatikan dalam metoda
sederhana ini adalah lampu – lampu indikator harus sanggup menahan dua kali tegangan
antar fasa.
B.
Motor listrik 3 Fasa
Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan
dan diserap oleh beban semuanya seimbang, Ppembangkitan = Ppemakain, dan juga pada
tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1 fase yang
mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1 fase dengan yang lainnya
mempunyai beda fase sebesar 120°listrik, sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan
sebesar 60°, dan dapat dihubungkan secara bintang (Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).
Bila fasor-fasor tegangan tersebut berputar dengan kecepatan sudut dan dengan arah
berlawanan jarum jam (arah positif), maka nilai maksimum positif dari fase terjadi berturutturut untuk fase V1, V2 dan V3. sistem 3 fase ini dikenal sebagai sistem yang mempunyai
urutan fasa a – b – c . sistem tegangan 3 fase dibangkitkan oleh generator sinkron 3 fase.
2.2.1. Hubungan Bintang (Y, wye)
Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap fase dihubungkan menjadi satu dan
menjadi titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua terminal dari tiga terminal a – b –
c mempunyai besar magnitude dan beda fasa yang berbeda dengan tegangan tiap terminal
terhadap titik netral. Tegangan Va, Vb dan Vc disebut tegangan “fase” atau Vf. Dengan
adanya saluran / titik netral maka besaran tegangan fase dihitung terhadap saluran atau titik
netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fase yang seimbang dengan magnitudenya
(akar 3 dikali magnitude dari tegangan fase).
2.2. 2 Hubungan Segitiga
Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fase saling dihubungkan sehingga
membentuk hubungan segitiga 3 fase.
Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung antar fase,
karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude yang sama, maka:
Vline = Vfase
Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua arus tersebut
dapat diperoleh dengan menggunakan hukum kirchoff, sehingga:
Iline = akar 3 Ifase = 1,73Ifase
2.2. 3 Daya pada Sistem 3 Fase
2.2.3.1. Daya sistem 3 fase Pada Beban yang Seimbang
Jumlah daya yang diberikan oleh suatu generator 3 fase atau daya yang diserap oleh
beban 3 fase, diperoleh dengan menjumlahkan daya dari tiap-tiap fase. Pada sistem yang
seimbang, daya total tersebut sama dengan tiga kali daya fase, karena daya pada tiap-tiap
fasenya sama.
2.2. 3.2. Daya sistem 3 fase pada beban yang tidak seimbang
Sifat terpenting dari pembebanan yang seimbang adalah jumlah phasor dari ketiga
tegangan adalah sama dengan nol, begitupula dengan jumlah phasor dari arus pada ketiga
fase juga sama dengan nol. Jika impedansi beban dari ketiga fase tidak sama, maka jumlah
phasor dan arus netralnya (In) tidak sama dengan nol dan beban dikatakan tidak seimbang.
Ketidakseimbangan beban ini dapat saja terjadi karena hubung singkat atau hubung terbuka
pada beban.
Dalam sistem 3 fase ada 2 jenis ketidakseimbangan, yaitu:
1. Ketidakseimbangan pada beban.
2. ketidakseimbangan pada sumber listrik (sumber daya).
Kombinasi dari kedua ketidakseimbangan sangatlah rumit untuk mencari pemecahan
permasalahannya, oleh karena itu saya hanya akan membahas mengenai ketidakseimbangan
beban dengan sumber listrik yang seimbang.
erjadi gangguan, saluran netral pada hubungan bintang akan teraliri arus listrik.
Ketidakseimbangan beban pada sistem 3 fase dapat diketahui dengan indikasi naiknya arus
pada salahsatu fase dengan tidak wajar, arus pada tiap fase mempunyai perbedaan yang cukup
signifikan, hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan.
2.2.4. Tegangan dan Arus pada Rangkaian Tiga Fasa yang Seimbang
Sistem tenaga listrik biasanya disuplay oleh generator berfasa tiga. Biasanya
generator mensuplay beban-beban berfasa tiga yang seimbang, yang artinya bahwa pada
ketiga fasa tersebut terdapat beban yang identik.
2.2.5. Daya Pada Rangkain Tiga Fasa Yang Seimbang
Total daya yang diberikan oleh sebuah generator tiga fasa atau yang diserap suatu
beban tiga fasa dapat diperoleh dengan mudah dengan menjumlahkan dya pada ketiga
fasanya. Pada suatu rangkaian yang seimbang, ini sama dengan 3 kali daya pada fasa yang
mana juga, karena daya pada semua fasa adalah sama.
Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan
dan diserap oleh beban semuanya seimbang, P pembangkitan = P pemakain, dan juga pada
tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1 fase yang
mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1 fase dengan yang lainnya
mempunyai beda fase sebesar 120°listrik, sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan
sebesar 60°, dan dapat dihubungkan secara bintang (Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN :
v Pada dasarnya semua tranformator adalah sama yaitu suatu alat untuk memindahkan
daya dari suatu rangkaian kerangkaian yang lain secara elektromagnetik dengan frekuen
si yang tetap. Daya listrik yang dihasilkan pada stasiun pembangkit harus mengalami bebe
rapa tahap pendistribusian sebelum daya itu dapat digunakan oleh beban listrik.
v . Kerugian tranfo tergantung dari konstruksi inti besi misalnya :
•
Sambungan antara inti besi
•
Susunan plat-plat besi berlapis
•
Mutu dari pelat besi
•
Mutu isolasi antara pelat besi
v Mesin Induksi 3 fasa atau mesin tak serempak dibagi atas dua jenis yaitu :
1. Motor Induksi 3 fasa
2. Generator Induksi 3 fasa, yang pada umumnya disebut alternator.
v Secara umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang
bergerak, sedangkan stator bagian yang diam. Diantara stator dengan rotor ada celah udara
yang jaraknya sangat kecil
PENDAHULUAN
1.1.Latar Belakang
Generator AC atau arus bolak balik (juga disebut generator sinkron atau alterna
tor ) adalah sumber utama dari semua energi listrik yang kita pakai sehari-hari dan
merupakan konverter energi terbesar di dunia. Kita dapat mengingat
bahwa tegangan yang dihasilkan setiap generator adalah tegangan bolak-balik dan
bisa
dijadikan tegangan searah DC
dengan dioda penyearah solidstate. Namun generator arus searah tidak banyak dipakai seperti dulu sebab bisa digantika
n dengan rangkaian elektronik yang sudah berkembang dengan pesat.
Lebih dari 50% listrik yang diproduksi di Industri untuk memberi daya pada motormotor
listrik, misalnya untuk memutar mesin atau rodaroda penggerak dan menghasilkan energi mekanik. Operasi motor tergantung pada intera
ksi dua medan magnet yaitu dua medan magnet dapat dibuat berinteraksi untuk mengha
silkan gaya gerak Torsi.
Bahwa prinsip kerja motor pada dasarnya sama dengan yang terjadi pada
transformator secara umum adalah jika sebuah kumparan yang berinti bahan ferromagneti
k
dialiri aruslistrik, maka pada inti tersebut akan mengalir sejumlah garis - garis gaya ma
gnit atau flux ( φ ) . Jika yang mengalir adalah arus yang searah maka jumlah dan arah
garis -garis gaya magnit tersebut akan konstan ( tetap ) .Akan tetapi jika yang mengalir
adalah arus
bolak - balik maka flux yang mengalir didalam inti berbentuk sinus , flux yang terjadi juga
berbentuk sinus , karena pada inti ada lilitan maka pada lilitan akan membangkitkan ga
ya gerak listrik ( ggl ) dan arahnya berlawanan dengan tegangan sumber.
1.2.Rumusan Masalah
Berpijak dari latar belakang di atas, maka yang menjadi rumusan masalah pada
penulisan makalah ini adalah :
1.
Apa itu Generator dan motor listrik 3 fasa?
2.
Bagaimana Wujud dan Perkembangannya?
3.
Bagaimana aplikasinya?
1.3.Tujuan
Dalam penyusunan makalah ini, tujuan yang hendak dicapai adalah:
1. Mengetahui apa itu Generator?
2.
Mengetahui Wujud dan Perkembangannya
3.
Mengetahui aplikasinya
BAB II
PEMBAHASAN
A.
GENERATOR
2.1. Prinsip Kerja Generator
Prinsip kerja generator sinkron dapat dianalisis melalui pengoperasian generator
dalam kondisi berbeban, tanpa beban, menentukan reaktansi dan resistansi dengan melakukan
percobaan tanpa beban (beban nol), percobaan hubung -singkat dan percobaan resistansi
jangkar. Kecepatan rotor dan frekuensi dari tegangan yang dibangkitkan oleh suatu generator
sinkron adalah berbanding secara langsung. Gambar 2.9 akan memperlihatkan prinsip kerja
dari sebuah generator AC dengan dua kutub, dan dimisalkan hanya memiliki satu lilitan yang
terbuat dari dua penghantar secara seri.
Lilitan seperti disebutkan diatas disebut “lilitan terpusat”, dalam generator sebenarnya
terdiri dari banyak lilitan dalam masing-masing fasa yang terdistribusi pada masing-masing
alur stator dan disebut “lilitan terdistribusi”. Diasumsikan rotor berputar searah jarum jam,
maka fluks medan rotor bergerak sesuai lilitan jangkar.
Satu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus perdetik atau 1 Hertz (Hz). Bila
kecepatannya 60 Revolution per menit (Rpm), frekuensi 1 Hz. Maka untuk frekuensi f = 60
Hz, rotor harus berputar 3600 Rpm. Untuk kecepatan rotor n rpm, rotor harus berputar pada
kecepatan n/60 revolution per detik (rps). Bila rotor mempunyai lebih dari 1 pasang kutub,
misalnya P kutub maka masing-masing revolution dari rotor menginduksikan P/2 siklus
tegangan dalam lilitan stator.
2.2. Konstruksi Generator Sinkron
Pada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor
sinkron, dan secara umum biasa disebut mesin sinkron . Ada dua struktur kumparan pada
mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang
mengalirkan penguatan DC atau disebut kumparan medan dan sebuah kumparan atau disebut
kumparan jangkar tempat dibangkitkannya GGL arus bolak-balik. Hampir semua mesin
sinkron mempunyai kumparan jangkar berupa stator yang diam dan struktur medan magnet
berputar sebagai rotor. Kumparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada
sumber DC luar melalui cincin geser (slip ring) dan sikat arang (carbon brush), tetapi ada
juga yang tidak mempergunakan sikat arang yaitu sistem brushless excitation.
Untuk medan rotor yang digunakan tergantung pada kecepatan mesin, mesin dengan
kecepatan tinggi seperti turbo generator mempunyai bentuk silinder seperti pada gambar 2.8a,
sedangkan mesin dengan kecepatan rendah seperti Hydroelectric(PLTA) atau Generator
Listrik Diesel mempunyai rotor kutub menonjol.
Stator dari Mesin Sinkron terbuat dari bahan ferromagnetik, yang berbentuk laminasi
agar dimaksudkan untuk mengurangi rugi-rugi arus pusar. Dengan inti ferromagnetik yang
bagus berarti mengandung bahan yang memiliki permeabilitas dan resistivitas tinggi. Gambar
2.9 memperlihatkan alur stator yang terdapat kumparan jangkar. Kumparan/belitan jangkar
pada stator yang umum digunakan oleh mesin sinkron tiga fasa, ada dua tipe yaitu : a. Belitan
satu lapis (Single Layer Winding). b. Belitan berlapis ganda (Double Layer Winding).
2. 3 Bentuk Stator Satu lapis (Single Layer Winding)
Gambar 2.10 memperlihatkan belitan satu lapis, karena hanya ada satu sisi lilitan
didalam masing-masing alur. Bila kumparan tiga fasa dimulai pada Sa, Sb, dan Sc dan
berakhir di Fa, Fb, dan Fc bisa disatukan dalam dua cara, yaitu hubungan bintang dan
segitiga. Antar kumparan fasa dipisahkan sebesar 120 °. Untuk menunjukkan arah dari
putaran rotor seperti ditunjukkan oleh gambar 2.11 (searah jarum jam), urutan fasa yang
dihasilkan o leh suplai tiga fasa adalah ABC disebut urutan fasa positif, dengan demikian
tegangan maks imum pertama terjadi dalam fasa A, diikuti fasa B, dan kemudian fasa C.
Sedangkan kebalikan arah putaran (berlawanan arah jarum jam) dihasilkan dalam urutan
ACB, atau disebut urutan fasa negatif.
2.4. Belitan Berlapis Ganda (Double Layer Winding)
Generator praktisnya mempunyai kumparan terdistribusi dalam beberapa alur
perkutub perfasa. Gambar 2.9 memperlihatkan bagian dari sebuah kumparan jangkar yang
secara umum banyak digunakan. Pada masing -masing alur ada dua sisi lilitan dan masingmasing lilitan memiliki lebih dari satu putaran. Bagian dari lilitan yang tidak terletak kedalam
alur biasanya disebut winding overhang, sehingga tidak ada tegangan dalam winding
overhang.
2.5 Generator Tanpa Beban
Apabila sebuah mesin sinkron difungsikan sebagai generator dengan diputar pada
kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan ( If), maka pada kumparan jangkar stator akan
diinduksikan tegangan tanpa beban ( Eo), yaitu sebesar:
Eo = 4,44 .Kd. Kp. f. φm. T Volt
Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada stator, sehingga tidak
terdapat pengaruh reaksi jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus medan (If). Bila besarnya
arus medan dinaikkan, maka tegangan keluaran juga akan naik sampai titik saturasi (jenuh).
2.6.Generator Berbeban
Bila generator diberi beban yang berubah -ubah maka besarnya tegangan terminal V
akan berubah-ubah pula, hal ini disebabkan adanya kerugian tegangan pada :
a. Resistansi Jangkar
Resistansi jangkar/fasa Ra menyebabkan terjadinya kerugian tegangan jatuh/fasa dan
I . Ra yang sefasa dengan arus jangkar.
b. Reaktansi Bocor Jangkar
Saat arus mengalir melalui penghantar jangkar, sebagian fluks yang terjadi tidak
mengimbas pada jalur yang telah ditentukan, hal seperti ini disebut “fluks bocor”.
c. Reaksi Jangkar
Adanya arus yang mengalir pada kumparan jangkar saat generator dibebani akan
menimbulkan fluks jangkar (ΦA) yang berintegrasi dengan fluks yang dihasilkan pada
kumparan medan rotor (ΦF), sehingga akan dihasilkan suatu fluks resultan sebesar ΦR = ΦF
+ ΦA
2.7. Sistem Eksitasi pada Generator Sinkron
Sistem eksitasi adalah sistem pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator
listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu generator dapat menghasilkan
energi listrik dengan besar tegangan keluaran generator bergantung pada besar arus
eksitasinya. Sistem ini merupakan sistem yang vital pada proses pembangkitan listrik dan
pada perkembangannya, sistem Eksitasi pada generator listrik ini dapat dibedakan menjadi 2
macam, yaitu:
1. Sistem Eksitasi dengan menggunakan sikat ( brush excitation)
2. Sistem Eksitasi Tanpa Sikat ( Brushless Excitation)
2.8. Generator Dijadikan Motor Start pada Turbin Gas
Untuk menstart turbin gas diperlukan daya mekanis untuk memutar poros turbin dan
juga poros dari kompresor agar didapat udara bertekanan yang akan dicampur dengan bahan
bakar dalam ruang bakar yang untuk selanjutnya akan dinyalakan agar menghasilkan gas
hasil pembakaran penggerak turbin sehingga akhirnya turbin bergerak.
Daya mekanis yang diperlukan untuk menstrat turbin bisa berasal dari mesin diesel
yang distart dengan menggunakan baterei aki atau dari motor listrik yang disediakan khusus
untuk strat.
Generator utama memberikan dayanya kepada rel 150 kV. Rel 6,6 kV adalah rel untuk
alat-alat bantu seperti motor penggerak pompa air pendingin dan motor pengisi air ketel. Rel
400 Volt adalah rel untuk memasok berbagai alat bantu seperti :
1. SEE : Peralatan eksitasi statis yang diperlukan sewaktu strat.
2. SFC : Pengubah frekuensi statis yang diperlukan untuk menstart generator sebagai motor
start.
Pada waktu menstart turbin gas dengan cara menjadikan generator sebagai motor
start, generator tersebut harus dilengkapi dengan komparan asinkron kemudia distart sebagai
motor asinkron. Pada proses start ini, generator tersebut diberi pasokan 400 volt dengan
frekuensi rendah yang diatur oleh SFC. Setelah generator ini mulai berputar sebagai motor
asinkron, frekuensinya secara bertahap dinaikkan sehingga putaran generator terus naik dan
apabila sudah mendekati putaran sinkron kemudian diberi penguatan oleh SEE sehingga
generator ini mencapai tegangan untuk paralel dengan sistem. Kemudian generator tersebut
diparalel dengan sistem melalui proses sinkronisasi. Setelah generator ini paralel dengan
sistem, langkah selanjutnya adalah menghidupkan turbin gas.
Paralel Generator
Paralel generator dapat diartikan menggabungkan dua buah generatoratau lebih dan
kemudian dioperasikan secara bersama – sama dengan tujuan :
1. Mendapatkan daya yang lebih besar.
2. Untuk effisiensi (Menghemat biaya pemakaian operasional dan Menghemat biaya
pembelian)
3. Untuk memudahkan penentuan kapasitas generator.
4. Untuk menjamin kotinyuitas ketersediaan daya listrik.
Sinkronisasi
Jika kita hendak memparalelkan dua generator atau lebih tentunya kita harus
memperhatikan beberapa persyaratan paralel generator tersebut. Beberapa persyaratan yang
harus dipenuhi adalah :
1. Tegangan kedua generator harus mempunyai amplitudo yang sama.
2. Tegangan kedua generator harus mempunyai frekwensi yang sama, dan
3. Tegangan antar generator harus sefasa.
Dengan persyaratan diatas berlaku apabila :
1. Lebih dari dua generator yang akan kerja paralel.
2. Dua atau lebih sistem yang akan dihubungkan sejajar.
3. Generator atau pusat tenaga listrik yang akan dihubungkan pada sebuah jaringan.
Metoda sederhana yang dipergunakan untuk mensikronkan dua generator atau lebih
adalah dengan mempergunakan sinkroskop lampu. Yang harus diperhatikan dalam metoda
sederhana ini adalah lampu – lampu indikator harus sanggup menahan dua kali tegangan
antar fasa.
B.
Motor listrik 3 Fasa
Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan
dan diserap oleh beban semuanya seimbang, Ppembangkitan = Ppemakain, dan juga pada
tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1 fase yang
mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1 fase dengan yang lainnya
mempunyai beda fase sebesar 120°listrik, sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan
sebesar 60°, dan dapat dihubungkan secara bintang (Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).
Bila fasor-fasor tegangan tersebut berputar dengan kecepatan sudut dan dengan arah
berlawanan jarum jam (arah positif), maka nilai maksimum positif dari fase terjadi berturutturut untuk fase V1, V2 dan V3. sistem 3 fase ini dikenal sebagai sistem yang mempunyai
urutan fasa a – b – c . sistem tegangan 3 fase dibangkitkan oleh generator sinkron 3 fase.
2.2.1. Hubungan Bintang (Y, wye)
Pada hubungan bintang (Y, wye), ujung-ujung tiap fase dihubungkan menjadi satu dan
menjadi titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua terminal dari tiga terminal a – b –
c mempunyai besar magnitude dan beda fasa yang berbeda dengan tegangan tiap terminal
terhadap titik netral. Tegangan Va, Vb dan Vc disebut tegangan “fase” atau Vf. Dengan
adanya saluran / titik netral maka besaran tegangan fase dihitung terhadap saluran atau titik
netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fase yang seimbang dengan magnitudenya
(akar 3 dikali magnitude dari tegangan fase).
2.2. 2 Hubungan Segitiga
Pada hubungan segitiga (delta, Δ, D) ketiga fase saling dihubungkan sehingga
membentuk hubungan segitiga 3 fase.
Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung antar fase,
karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude yang sama, maka:
Vline = Vfase
Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua arus tersebut
dapat diperoleh dengan menggunakan hukum kirchoff, sehingga:
Iline = akar 3 Ifase = 1,73Ifase
2.2. 3 Daya pada Sistem 3 Fase
2.2.3.1. Daya sistem 3 fase Pada Beban yang Seimbang
Jumlah daya yang diberikan oleh suatu generator 3 fase atau daya yang diserap oleh
beban 3 fase, diperoleh dengan menjumlahkan daya dari tiap-tiap fase. Pada sistem yang
seimbang, daya total tersebut sama dengan tiga kali daya fase, karena daya pada tiap-tiap
fasenya sama.
2.2. 3.2. Daya sistem 3 fase pada beban yang tidak seimbang
Sifat terpenting dari pembebanan yang seimbang adalah jumlah phasor dari ketiga
tegangan adalah sama dengan nol, begitupula dengan jumlah phasor dari arus pada ketiga
fase juga sama dengan nol. Jika impedansi beban dari ketiga fase tidak sama, maka jumlah
phasor dan arus netralnya (In) tidak sama dengan nol dan beban dikatakan tidak seimbang.
Ketidakseimbangan beban ini dapat saja terjadi karena hubung singkat atau hubung terbuka
pada beban.
Dalam sistem 3 fase ada 2 jenis ketidakseimbangan, yaitu:
1. Ketidakseimbangan pada beban.
2. ketidakseimbangan pada sumber listrik (sumber daya).
Kombinasi dari kedua ketidakseimbangan sangatlah rumit untuk mencari pemecahan
permasalahannya, oleh karena itu saya hanya akan membahas mengenai ketidakseimbangan
beban dengan sumber listrik yang seimbang.
erjadi gangguan, saluran netral pada hubungan bintang akan teraliri arus listrik.
Ketidakseimbangan beban pada sistem 3 fase dapat diketahui dengan indikasi naiknya arus
pada salahsatu fase dengan tidak wajar, arus pada tiap fase mempunyai perbedaan yang cukup
signifikan, hal ini dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan.
2.2.4. Tegangan dan Arus pada Rangkaian Tiga Fasa yang Seimbang
Sistem tenaga listrik biasanya disuplay oleh generator berfasa tiga. Biasanya
generator mensuplay beban-beban berfasa tiga yang seimbang, yang artinya bahwa pada
ketiga fasa tersebut terdapat beban yang identik.
2.2.5. Daya Pada Rangkain Tiga Fasa Yang Seimbang
Total daya yang diberikan oleh sebuah generator tiga fasa atau yang diserap suatu
beban tiga fasa dapat diperoleh dengan mudah dengan menjumlahkan dya pada ketiga
fasanya. Pada suatu rangkaian yang seimbang, ini sama dengan 3 kali daya pada fasa yang
mana juga, karena daya pada semua fasa adalah sama.
Pada sistem tenaga listrik 3 fase, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan
dan diserap oleh beban semuanya seimbang, P pembangkitan = P pemakain, dan juga pada
tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1 fase yang
mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1 fase dengan yang lainnya
mempunyai beda fase sebesar 120°listrik, sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan
sebesar 60°, dan dapat dihubungkan secara bintang (Y, wye) atau segitiga (delta, Δ, D).
BAB III
PENUTUP
KESIMPULAN :
v Pada dasarnya semua tranformator adalah sama yaitu suatu alat untuk memindahkan
daya dari suatu rangkaian kerangkaian yang lain secara elektromagnetik dengan frekuen
si yang tetap. Daya listrik yang dihasilkan pada stasiun pembangkit harus mengalami bebe
rapa tahap pendistribusian sebelum daya itu dapat digunakan oleh beban listrik.
v . Kerugian tranfo tergantung dari konstruksi inti besi misalnya :
•
Sambungan antara inti besi
•
Susunan plat-plat besi berlapis
•
Mutu dari pelat besi
•
Mutu isolasi antara pelat besi
v Mesin Induksi 3 fasa atau mesin tak serempak dibagi atas dua jenis yaitu :
1. Motor Induksi 3 fasa
2. Generator Induksi 3 fasa, yang pada umumnya disebut alternator.
v Secara umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang
bergerak, sedangkan stator bagian yang diam. Diantara stator dengan rotor ada celah udara
yang jaraknya sangat kecil