1. Belitan satu lapis ( Single Layer Winding )
2.14 Penentuan Parameter Generator Sinkron 3 Fasa Dari test : Dari test :
- Ea dari test beban nol (Open Circuit)
- Ia dari test hubung singkat (Short Circuit)
Diperoleh Reaktansi Xd (d-axis) sehinga di dapat persamaan
�� = ��������������������������������������
����ℎ����������������������������������
Dari test :
- tegangan dan arus dari Test Slip
Diperoleh Reaktansi Xq (q-axis) sehinga di dapat persamaan
�� =������������������������������� (����)
������������������������� (�����)
�� =������������������������������ (����)
�������������������������� (�����)
Dari Test Berbeban :
- Vt (Tegangan Terminal) Ef = Tegangan Beban Nol - Ia (Arus Jangkar) VR = Regulasi Tegangan - Pout(Daya Output) η = Efisiensi
46 2.15 Metode Penentuan Tegangan Terminal Generator Sinkron
2.15.1 Metode Blondel (Two Reaction Theory)
Dalam pengaturan tegangan dengan metode EMF, Reaksi jangkar dihitung dengan cara diekivalensikan terhadap tegangan reaktansi jangkar, dalam bentuk ini adalah pengembangan dari konsep reaktansi sinkron. Ini memungkinkan hanya digunakan pada mesin non salient pole. Dimana celah udaranya dianggap uniform dan reluktansi rangkaian magnetik adalah benar-benar konstan.
Dalam mesin salient pole, mmf jangkar tidak dapat ditentukan hanya dengan mengandalkan reaktansi ekivalennya, karena celah udaranya tidak uniform dan reluktansi sepanjang kutub d-axis lebih kecil dari q-axis [3].
Perbedaaan harga reluktansi dalam kutub dan antar kutubnya membuat analisa mesin rotor salient pole benar-benar berbeda dari mesin rotor silinder. Disini pengaruh salient pole dapat dihitung dengan bantuan two reaction theory seperti yang diusulkan oleh BLONDEL. Teori ini menyatakan bahwa arus jangar I harus diselesaikan dalam bentuk dua komponen, yakni Fad (Id), dalam waktu q-axis dengan Ef (sebagai komponen magnetising atau demagnetising) yang hanya menghasilkan perubahan kekuatan fluksi medan. Komponen yang kedua, adalah Faq (Iq) yang sefasa dengan Ef (cross magnetising) dan hanya menghasilkan distorsi dari fluksi medan [6].
47 Gambar 2.30 Diagram fasor teori dua reaksi dari mesin sinkron salient pole komponen mmf jangkar Fad dan Faq dapat diambil sebagai komponen yang dihasilkan oleh arus jangkar I yang sefasa denga Fad dan Faq, misalnya masing-masing Id dan Iq.
Dimana : Id= I sin θ ... (2.45) Iq= I cos θ... (2.46)
Θ = sudut fasa internal
ingat bahwa banyaknya d-axis adalah satu, sehingga efek magnetiknya sepanjang sumbu kutub medan. Dalam hal ini, Fad dan Id berada pada d-axis. Banyaknya sumbu q-axis juga adalah satu dimana Faq dan Iq berada pada q-axis tersebut.
Pada metode EMF, mmf jangkar ditempatkan oleh q-axis yang lagging terhadap tegangan induksi. Dengan demikian, komponen mmf jangkar dapat diuraikan menjadi Ead dan Eaq dengan lagging 90o, terhadap masing-masing Fad dan Faq (Id dan Iq).
Dari gambar 2.30 diatas , Ead adalah tegangan induksi dari kumparan jangkar ke d-axis dari reaksi jangkar Fad, sehingga dapat ditulis:
Ead = -j.C.Kd.Fad = -j.Xad.Id... (2.47) Eaq = -j.C.Kq.Faq = -j.Xaq.Iq... (2.48)
48 Disini Xad dan Xaq adalah sebanding dengan konstanta dan dapat didesain sebagai reaktansi jangkar pada masing-masing d-axis dan q-axis.
Drop tegangan reaktansi Xat pada kumparan dapat ditulis: -j.I.Xat = -j ( Id + Iq ).Xat = -j. Id. Xat . j . Iq . Xat ... (2.49)
Disini drop tersebut boleh dikombinasikan dengan ekivalen reaksi jangkar emd untuk menentukan reaktansi sinkron d dan q-axis.
Dengan demikian, Xd = Xat + Xad = reaktansi sinkrin pada d-axis ... (2.50) Xq = Xat + Xaq = reaktansi sinkrin pada q-axis ... (2.51) Reaktansi leakage jangkar Xat sudah dianggap sama pada d-axis dan q-axis.
a. diagram fasor dua reaksi generator sinkron b. Versi yang disederhanakan Gambar 2.31 Diagram fasor dua reaksi generator sinkron disederhanakan Jadi yang perlu diingat dan dicatat perbedaan metode emf dengan metode dua reaksi, metode emf memperkenalkan konsep reaktansi sinkron (Xs) yang dihitung untuk seluruh reaktansi jangkar, sedangkan metode dua reaksi memperkenalkan konsep dua reaksi, satu diasosiasikan dengan d-axis komponen dari mmf jangkar, dan satu lagi dengan q-axis komponen mmf jangkar.
49 Ef = Vt + Ia.R + j . Id . Xd + j . Iq . Xq ... (2.52)
Dalam menggunakan diagram fasor gambar 2.30 arus jangkar I, harus diselesaikan dalam komponen d-axis dan q-axis. Prosedur ini seperti yang telah dianalisa dalam mengambil persamaan dimana diproleh harga Ef. Dengan demikian, pengaturan tegangan untuk generator sinkron salient pole dapat dicari [3].
Dimana:
Vt = Tegangan Terminal R = Tahanan jangkar Xq = Reaktansi q-axis Ef = Tegangan Induksi Id = Arus pada d-axis Xd = Reaktansi d-axis Ia = Arus Jangkar Iq = Arus pada q-axis
1. Menghitung Xd
Pengukuran reaktansi sinkron pada d-axis (Xd), dapat ditentukan dari test beban nol dan test hubung singkat. Dimana persamaannya adalah :
�� = �������� ����� ��� ����� ���� ����� ��������
���� ℎ����� ������� ����� ���� ����� ���� ���� ……. (2.53)
2. Menghitung Xq
Sedangkan untuk mengukur reaktansi sinkron pada q-axis (Xq) dapat ditentukan dengan beberapa cara, yakni:
• Dengan metode test slip
• Test arus lagging maksimum
a. Dengan metode test slip
Dari Test ini, harga Xd dan Xq dapat ditentukan. Caranya dengan memutar mesin sinkron pada suatu kecepatan dibawah harga kecepatan sinkronnya.
50 Kumparan medannya, tetap dibiarkan dalam keadaan terbuka, kemudian kumparan jangkar dihubungkan ke sumber tegangan yang direduksi 20% bsampai 40% dari harga ratingnya, dan rate frekuensinya dipengaruhi melalui terminal jangkar. Pada kondisi ini kecepatan relatif konstan antara kutub medan dengan mmf jangkar, adalah sama dengan perbedaan antara kecepatan sinkronnya dengan kecepatan rotornya. Sehingga dikenal juga dengan test slip. Pada suatu keadaan dimana bentuk gelombang mmf jangkar segaris dengan sumbu kutub medan. Maka reluktansi yang diberikan oleh mmf jangkar adalah minimum, dan pada keadaan ini tegangan terminal jangkar sefasa dibagi oleh arus yang dihasilkannya, akan memberikan harga Xd.
Gambar 2.32 Osilograph Test Slip
Setelah ¼ siklus gelombang slip, bentuk gelombang mmf jangkar berada pada q-axis , dimana reluktansinya yang yang dihasilkan mmf jangkar adalah maksimum. Pada keadaan ini perbandingan antara tegangan terminal jangkar perfasa dengan hubungannya arus jangkar perfasa akan memberikan harga Xq.
�� = �������� �������� �������� ������� (����)
51
�� =������������ �������������������������������������������� (����� (����)) ……….(2.55)
Karena tegangan terminal jangkar yang digunakan adalah kecil (tidak menghasilkan harga saturasi), maka harga reaktansi yang ditentukanpun harga yang belum mencapai saturasi.
Dalam test ini harga slip dibuat sekecil mungkin sehingga harga yang diperoleh kurang sesuai, karena harga reaktansi yang diperoleh tergantung dari kejenuhan inti dan slip. Dengan demikian test ini hanya cocok digunakan untuk menentukan perbandingan antara Xd dan Xq. Jadi harga Xd yang digunakan adalah dari test beban nol dan hubung singkat [3].
Maka Xq dapat dicari dengan :
Misalkan : Xd’ = reaktansi d-axis dari test slip Xq’ = reaktansi q-axis dari test slip
Xd = reaktansi d-axis dari test beban nol dan hubung singkat Maka: ��
�� =��′
��′ …………..(2.56)
�� =���′
�′.��………(2.57)
b. Test Arus Lagging Maksimum
pada test ini, sebuah mesin sinkron disinkronkan dengan sebuah infinite bus, dan bekerja dengan kecepatan sinkronnya dengan beban nol ( dimana motor sinkron akan menjadi motor reluktansi). Dan arus medan, polaritasnya dibalik untuk selanjutnya dihubungkan kembali ke terminal medannya. Arus medan yang telah dibalik polaritasnya ini, dinaikkan kembali sampai dicapai rotor berhenti. Pada saat ini dicatat arus jangkar I, tegangan terminal jangkar Vt (ketika arus
52 jangkar maksimum dan stabil). dan reaktansi sinkronnya, diberikan oleh persamaan :
�� =�� (�������� �������� �������)
���� ������� ������� (�) …….(2.58)
Keuntungan dari metode ini, adalah harga Xq yang dihasilkan mendekati harga sebenarnya [3].
53
