Prinsip Dasar Generator

HASIL KEGIATAN Pemeliharaan Generator

C. Prinsip Dasar Generator

Bekerja berdasarkan hukum Faraday, yakni :

“Apabila lilitan penghantar dengan jumlah N lilitan atau konduktor diputar memotong garis-garis gaya medan magnit yang diam, atau lilitan penghantar diam dipotong oleh garis-garis gaya medan-medan magnit yang berputar, maka pada penghantar tersebut timbul EMF atau GGL ( Gaya Gerak Listrik ) atau tegangan induksi “.

Besar tegangan yang ditimbulkan sebesar:

= ^{−� Φ}_{d t ����} Atau

= ^{Φ . p. n. z.}_{a x 6} ⁻⁸ ���� dimana :

eg = tegangan total yang dibangkitkan Volt). Φ = fluks per kutub dalam maxwell

p = banyaknya kutub

n = kecepatan putaran jangkar per menit (rpm) z = jumlah total dari penghantar jangkar yang efektif

30 Besarnya tegangan yang diinduksikan pada kumparan tergantung pada :

 Kuat medan magnit

 Panjang penghantar dalam kumparan  Kecepatan putar ( gerakan )

Apabila rotor diputar ( kumparan medan magnit ), maka akan mengakibatkan timbulnya GGL bolak - balik pada kumparan stator, karena pada stator dipasang 3 ( tiga ) buah kumparan yang masing – masing sumbu kumparan ditempatkan berjarak 120^o, maka akan timbul / dibangkitkan GGL bolak-balik 3 ( tiga ) phase.

Medan magnet pada rotor imbul dengan mengalirkan arus searah ( dc ) pada kumparan rotor yang bertujuan untuk mendapatkan kutub - kutub magnit yang tetap dan besar medan magnitnya dapat diatur, dengan mengatur arus dan tegangan arus searahnya ( dc ). Prinsip dasar timbulnya gaya gerak listrik ( GGL ) seperti terlihat pada gambar dibawah ini :

31 1. Kecepatan Putar

Generator sinkron dengan defenisi sinkron berarti bahwa frekuensi listrik yang dihasilkan dikunci ( locked-in ) atau sinkron pada rate mekanikal dari rotasi / putaran generator dan sama dengan kecepatan putar medan magnetik.

Frekuensi yang dihasilkan generator sinkron adalah : = ^{Ns . P}

Dimana:

 f = frekuensi listrik dalam Hz

 Ns = Kecepatan sinkron ( kecepatan mekanikal medan putar ), putaran / menit.

 P = Jumlah kutub rotor.

Umumnya daya listrik yang dibangkitkan oleh generator sinkron pada 50 Hz dan 60 Hz, sehingga kecepatan putar rotor ( kecepatan putarnya tetap ) tergantung kepada ( ditentukan oleh ) jumlah kutub pada rotor.

Contoh :

Untuk membangkitkan daya dengan frekuensi 50 Hz , pada generator 2 ( dua ) kutub, rotor harus berputar pada kecepatan 3000 Rpm.

32 Contoh :

Generator dengan 4 (empat ) kutub seperti diperlihatkan pada gambar dibawah ini, apabila diputar dalam 1 ( satu ) putaran akan menghasilkan 2 ( dua ) gelombang atau dua periode dan frekuensi berobah setengahnya

Hubungan antara frekuensi dengan perioda dapat dituliskan dengan formula berikut :

= � �� Dimana :

Frekuensi ( F )

Banyaknya siklus ( gelombang ) dalam setiap detiknya, yang disimbulkan dengan huruf “ f “ dengan satuan Hertz ( Hz ) atau cyclus/second.

Perioda ( T )

Merupakan waktu yang ditempuh dalam satu putaran, dalam satuan detik.

2. Sistem Eksitasi

Penguatan medan atau disebut eksitasi adalah pemberian arus listrik untuk membuat kutub magnit pada generator. Dengan mengatur besar kecil arus listrik tersebut, kita dapat mengatur besar tegangan out put generator atau dapat juga mengatur besar daya reaktif yang diinginkan pada generator yang sedang paralel dengan system jaringan besar (infinite bus).

Ada beberapa jenis sistem yaitu : a) Sistem Eksitasi Statik

33 Sistem Eksitasi Statik adalah sistem eksitasi generator tersebut disuplai dari eksiter yang bukan mesin bergerak, yaitu dari sistem penyearah yang sumbernya disuplai dari output generator itu sendiri atau sumber lain dengan melalui transformator. Secara prinsip dapat digambarkan sebagai berikut :

Gambar 3.5 Diagram Prinsip Sistem Eksitasi Statik

Seperti pada gambar diatas dapat kita lihat bahwa suplai daya listrik untuk eksitasi mengambil dari output generator melalui excitation transformer, kemudian disearahkan melalui power rectifier dan disalurkan ke rotor generator untuk eksitasi atau penguat medan dengan melalui sikat arang.

Untuk pengaturan besaran tegangan output generator diatur melalui DC regulator dan AC regulator, sehingga besarnya arus eksitasi dapat diatur sesuai kebutuhan. Kemudian apabila generator tersebut pada waktu start awal belum mengeluarkan tegangan, maka untuk suplai arus eksitasi biasanya diambil dari baterai.

Komponen-komponen yang perlu diperiksa pada Sistem Eksitasi Statik, meliputi:

 Periksa sikat arang dan tekanannya.

 Periksa baut-baut terminal dari sikat arang.  Periksa kekotoran pada dudukan sikat arang.

 Periksa slipring, apakah ada permukaan yang cacat dan cek kebersihhan permukaannya.

34  Periksa sistem penyearah (Rectifier).

 Ukur tahanan isolasi transformator dari rectifier.

 Periksa baut-baut terminal apakah ada bekas pemanasan lebih.

Adapun yang dimaksud dengan Sistem Eksitasi Dinamik adalah sistem eksitasi yang sumber suplai arus eksitasi diambil dari mesin yang bergerak, dan mesin yang bergerak tersebut disebut Eksiter. Biasanya eksiter tersebut sebagai tenaga penggeraknya dipasang satu poros dengan generator.

Seperti kita ketahui bahwa untuk arus eksitasi adalah arus searah, maka sebagai eksiternya adalah mesin arus searah (generator DC) atau dapat juga dengan mesin arus bolak-balik (generator AC) kemudian disearahkan dengan rectifier. Prinsip sistem eksitasi dengan menggunakan eksiter generator arus searah adalah digambarkan sebagai berikut :

Gambar 3.6 Diagram Prinsip Sistem Eksitasi Dinamik dengan Eksiter Generator DC

Seperti pada gambar diatas, bahwa sistem eksitasi dengan menggunakan eksiter generator DC untuk menyalurkan arus eksitasi generator utama dengan media sikat arang dan slip ring.serta output arus searah dari generator eksiter melalui sikat arang.Ditinjau dari segi pemeliharaan sistem ini kurang efektif, sehingga mulai dikembangkan dengan sistem eksitensi tanpa sikat atau disebut “ Brushless Excitation”

35 3. Brushless Excitation

Brushless Excitation adalah sistem eksitasi tanpa sikat, yang maksudnya adalah pada sistem tersebut untuk menyalurkan arus eksitasi ke rotor generator utama, maupun untuk eksitasi

Gambar 3.7 Diagram Sistem Eksitasi Tanpa Sikat (Brushless Excitation)

Pada gambar diatas dapat kita lihat bahwa untuk eksitasi generator disuplai dari generator AC eksiter dengan melalui penyearah (rectifier wheel) yang terpasang pada poros, sehingga arus eksitasi langsung terhubung dengan rotor generator. Kemudian untuk eksitasi eksiter disuplai dari Pilot Exciter dengan kemagnitan tetap atau biasadisebut PMG (Permanent Magnet Generator).

36 Output dari pilot eksiter tersebut adalah arus bolak balik 3 phasa, kemudian dengan melalui penyearah pada regulator arus eksitasi eksiter diatur besar kecilnya, sehingga dengan mengatur eksitasi eksiter, maka tegangan output generator utama akan mengalami perubahan secara langsung.