Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama)

83  17 

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Loading....

Teks penuh

(1)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

TUGAS AKHIR

STUDI SISTEM EKSITASI DENGAN MENGGUNAKAN

PERMANENT MAGNET GENERATOR

(APLIKASI PADA GENERATOR SINKRON DI PLTD

PT. MANUNGGAL WIRATAMA)

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Oleh :

030402064

ENNOPATI PANE

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

STUDI SISTEM EKSITASI DENGAN MENGGUNAKAN PERMANENT MAGNET GENERATOR

(APLIKASI PADA GENERATOR SINKRON DI PLTD PT. MANUNGGAL WIRATAMA)

Oleh :

030402064 ENNOPATI PANE

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana Teknik Elektro

Disetujui oleh : Dosen Pembimbing,

NIP. 130353117 Ir. Mustafrind Lubis

Diketahui oleh :

a.n Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,

NIP. 132161239 Rahmad Fauzi, ST, MT

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

ABSTRAK

Generator adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk mengubah energi

mekanik menjadi energi listrik. Generator sinkron memiliki kumparan medan yang

terletak pada bagian rotor dan kumparan jangkar pada stator.

Kumparan medan yang terdapat pada rotor generator sinkron diberi

penguatan (eksitasi). Eksitasi pada Generator sinkron adalah pemberian arus searah

pada belitan medan yang terdapat pada rotor, dengan adanya arus yang mengalir

melalui kumparan medan akan menimbulkan fluks magnetik. Rotor diputar oleh

penggerak mula dengan kecepatan tertentu, perputaran rotor tersebut sekaligus akan

memutar medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan. Fluks magnet

kutub-kutub rotor akan memotong kumparan jangkar secara bergantian sehingga

menghasilkan GGL bolak-balik pada ujung-ujung konduktor stator.

Sistem eksitasi generator sinkron di PLTD PT. Manunggal Wiratama

menggunakan Permanent Magnet Generator (PMG), dimana PMG menyedikan daya

awal untuk proses eksitasi. Permanent Magnet Generator adalah sebuah generator

kecil , dimana rotornya merupakan magnet permanen yang terletak seporos dengan

generator utama, sedangkan pada statornya terdapat belitan jangkar sebagai tempat

(4)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat

dan karuniaNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul :

STUDI SISTEM EKSITASI DENGAN MENGGUNAKAN PERMANENT

MAGNET GENERATOR (APLIKASI PADA GENERATOR SINKRON DI PLTD

PT. MANUNGGAL WIRATAMA).

Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan

untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di

Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya

Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari

berbagai pihak. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang

tulus dan sebesar-besarnya kepada :

1. Ayahanda A. Pane (Alm), Ibunda G. Hasibuan, abang saya Jonri Pane, kakak

saya Hernawati Pane dan keluarga, kedua adik saya Sudi Baik Pane dan

Romei Pane yang tidak pernah berhenti memberi dukungan, semangat dan

doanya kepada saya dengan segala pengorbanan dan kasih sayang yang tidak

ternilai besarnya.

2. Bapak Ir. Mustafrind Lubis selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas

segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas

(5)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

3. Bapak Almarhum Ir. Nasrul Abdi. MT selaku Ketua Departemen Teknik

Elektro dan Bapak Rahmat Fauzi ST. MT selaku Sekretaris Departemen

Teknik Elektro FT-USU.

4. Bapak Teguh Hardiansyah. ST selaku staf Supervisor di PT. Manunggal

Wiratama (Sun Plaza) dan Bapak Darmawan. ST yang telah membantu

kelancaran proses pengerjaan tugas akhir ini.

5. Ibu Ir. Windalina Syafiar selaku dosen wali penulis, atas bimbingan dan

arahannya selama dalam menyelesaikan perkuliahan.

6. Seluruh Dosen dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.

7. Teman – teman saya : Boby Bilyard, Benni N Stefany, Ricko Hasibuan,

Hedbien, Wiswa, Lamganda, Juanda, Buhari, Juni Sitorus, Ardy, Marlen,

Irwan, Henry, Dody, Oloan, Elrijon, Tedy Srgh, Mualim, Zamil, Hotdes,

Fahmi, Horas, Emil, Brian, Soli dan semua rekan – rekan kuliah penulis yang

tidak dapat disebutkan satu – persatu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya.

Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat

penulis harapkan.

Medan, Juli 2009

(6)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ... 3

KATA PENGANTAR ... 4

DAFTAR ISI ... 6

DAFTAR GAMBAR ... 9

DAFTAR TABEL ... 11

I. PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 12

I.2 Tujuan Penulisan ... 13

I.3 Manfaat Penulisan ... 13

I.4 Batasan Masalah ... 14

I.5 Metode Penulisan ... 14

I.6 Sistematika Penulisan ... 15

II. GENERATOR SINKRON II.1 Umum ... 16

II.2 Komponen Generator Sinkron ... 17

II.3 Prinsip Kerja Generator Sinkron ... 22

II.4 Reaksi Jangkar Generator Sinkron ... 24

II.5 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ... 27

(7)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

II.6.1 Karakteristik Tanpa Beban ... 30

II.6.2 Karakteristik Hubung Singkat ... 31

II.6.3 Karakteristik Berbeban ... 32

II.6.4 Karakteristik Luar ... 34

II.6.5 Karakteristik Pengaturan ... 35

III. METODE EKSITASI PADA GENERATOR SINKRON III.1 Umum ... 39

III.2 Metode Eksitasi Pada Generator Sinkron ... 40

III.2.1 Sistem Eksitasi Konvensional ... 41

III.2.2 Sistem Eksitasi Statis ... 43

III.2.3 Sistem Eksitasi Menggunakan Baterai ... 44

III.2.4 Sistem Eksitasi Menggunakan Permanent Magnet Generator ... 47

IV. SISTEM EKSITASI MENGGUNAKAN PERMANEN MAGNET GENERATOR DI PT. MANUNGGAL WIRATAMA IV.1 Umum ... 49

IV.2 Peralatan Yang Digunakan ... 51

IV.2.1 PMG (Pilot Eksiter) ... 53

IV.2.2 Automatic Voltage Regulator (AVR) ... 58

IV.2.3 Eksiter Utama (Penguat Utama) ... 67

IV.2.4 Rotating Diodes ... 68

(8)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

IV.4 Operasi Sistem Eksitasi ... 61

IV.5 Sistem Proteksi Proses Eksitasi ... 65

V. KESIMPULAN DAN SARAN

V.1 Kesimpulan ... 72

V.2 Saran ... 77

(9)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konstruksi generator sinkron ………..…..………..……… 17

Gambar 2.2 Bentuk-bentuk alur ………..…...…….………… 18

Gambar 2.3 Rotor kutub menonjol ……….……….…..…………. 20

Gambar 2.4 Rotor kutub silinder ………..……….………. 21

Gambar 2.5 Model reaksi jangkar …………..………. 24

Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen generator sinkron ………...…………. 28

Gambar 2.7 Penyederhanaan rangkaian ekivalen generator sinkron ……….……. 29

Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen tiga fasa generator sinkron ………. 29

Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen generator sinkron tanpa beban ……...…………. 30

Gambar 2.10 Karakteristik beban nol …………...……….. 31

Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen generator sinkron dihubung singkat ……..…... 31

Gambar 2.12 Karaktersitik hubung singkat ……… 31

Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen generator berbeban ……..………. 33

Gambar 2.14 Karakteristik berbeban ………..…… 34

Gambar 2.15 Karakteristik luar generator ……….. 35

Gambar 2.16 Karakteristik pengaturan generator ………..…………. 36

Gambar 2.17 Diagram fasor generator sinkron ………..…………. 38

Gambar 3.1 Sistem eksitasi menggunakan generator arus searah ………..……… 42

Gambar 3.2 Sistem eksitasi statis ………..……….. 44

Gambar 3.3 Sistem eksitasi dengan menggunakan baterai ………. 46

(10)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Gambar 3.5 Sistem eksitasi dengan menggunakan permanent magnet generator ... 47

Gambar 4.1 Diagram satu garis sistem kelistrikan Sun Plaza ………..…….. 50

Gambar 4.2 Diagram sistem eksitasi dengan menggunakan PMG …………...….. 52

Gambar 4.3 Stator tanpa menggunakan alur ... 54

Gambar 4.4 Stator dengan menggunakan alur ... 54

Gambar 4.5 Rotor permanent magnet generator ... 55

Gambar 4.6 Konstruksi PMG ... 55

Gambar 4.7 Konstruksi rotor dan stator dari Permanent Magnet Generator ... 58

Gambar 4.8 Diagram prinsip kerja AVR ... 59

Gambar 4.9 Tampilan AVR MX321 ... 60

Gambar 4.10 Skematik AVR MX321 ... 61

Gambar 4.11 Karakteristik Volt/Hz ... 62

Gambar 4.12 Diagram satu garis generator sinkron ... 65

Gambar 4.13 Rangkaian kontrol generator sinkron ... 66

Gambar 4.14 Rangkaian Penyearah Dioda dengan Surge Supressor ... 69

Gambar 4.15 Karaktersitik pengaturan (If=f(IL)) generator - 4 ... 75

Gambar 4.16 Karaktersitik pengaturan (If=f(IL)) generator - 2 ... 76

Gambar 4.17 Karaktersitik pengaturan (If=f(IL)) generator - 4 ... 77

Gambar 4.18 Rangkaian surge soppresors ……..……… 78

Gambar 4.19 Rangkaian fuse pada dioda penyearah ……….. 79

Gambar 4.20 Rangkaian Field Breaker ………..………. 79

Gambar 4.21 Skematik Diode Failure Detector ... 80

(11)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Operasi generator pada tanggal 04 juni 2009 Generator unit 4 ……..… 73

Tabel 4.2 Operasi generator pada tanggal 10 Juni 2009 Generator unit 2 ..……… 75

(12)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

BAB I PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Generator adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk mengubah energi

mekanik menjadi energi listrik. Kumparan medan yang terdapat pada rotor generator

sinkron diberi penguatan (eksitasi). Eksitasi pada Generator sinkron adalah

pemberian arus searah pada belitan medan yang terdapat pada rotor, dengan adanya

arus yang mengalir melalui kumparan medan akan menimbulkan fluks magnetik.

Rotor diputar oleh penggerak mula dengan kecepatan tertentu, perputaran rotor

tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan

medan. Fluks magnet kutub-kutub rotor akan memotong kumparan jangkar secara

bergantian sehingga menghasilkan GGL bolak-balik pada ujung-ujung konduktor

stator.

Sistem eksitasi pada generator sinkron terus mengalami perkembangan

seiring dengan peningkatan kapasitas generator itu sendiri. Pada generator sinkron,

arus medan yang diperlukan untuk membangkitkan medan magnet rotor disuplai dari

sumber arus searah tertentu seperti generator DC, Permanen Magnet Generator, dan

Generator itu sendiri.

Untuk generator yang konvensional, arus searah diperoleh dari

sebuah generator dc kecil yang disebut exciter. Tegangan yang dihasilkan

oleh generator dc ini diberikan pada rotor melalui sikat arang dan slip ring. Pada

(13)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

merupakan beban tambahan untuk penggerak generator ac ini. Generator ini diputar

oleh diesel atau mesin bensin dan sebagainya. Terdapat sikat arang yang menekan

slip ring sehingga timbul rugi gesekan pada generator utamanya.

Karena hal-hal seperti di atas dipikirkan hubungan lain dan dikembangkan

metode sistem eksitasi dengan menggunakan Permanent Magnet Generator, sebagai

salah satu sistem eksitasi yang cocok mengatasi persoalan yang disebutkan diatas.

Oleh karena itu penulis akan membahas tentang aplikasi sistem eksitasi dengan

menggunakan generator magnet permanen pada generator sinkron di PLTD PT.

Manunggal Wiratama.

I.2 TUJUAN PENULISAN

Adapun tujuan penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Untuk memberikan penjelasan secara sistematis tentang sistem eksitasi

menggunakan Permanen Magnet Generator pada generator sinkron

2. Untuk membandingkan ilmu teori yang diperoleh di bangku kuliah dengan

hasil survei yang diperoleh di lapangan.

I.3 MANFAAT PENULISAN

Manfaat penulisan Tugas Akhir ini adalah memberikan informasi kepada

penulis dan pembaca yang lain mengenai aplikasi metode eksitasi dengan

menggunakan Permanen Magnet Generator pada sistem kelistrikan PT. Manunggal

(14)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

I.4 BATASAN MASALAH

Untuk menghindari pembahasan yang meluas maka penulis akan membatasi

pembahasan tugas akhir ini dengan hal-hal sebagai berikut:

1. Tidak membahas mengenai prinsip kerja peralatan proteksi pada sistem

eksitasi.

2. Tidak membahas tentang pengaturan daya reaktif generator sinkron.

3. Tidak membahas sistem distribusi dan sistem proteksi sistem kelistrikan pada

PT. Manunggal Wiratama.

4. Tidak membahas beban-beban yang disupali generator sinkron.

I.5 METODE PENULISAN

Metode penulisan yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:

1. Studi literature, mengambil bahan dari buku-buku referensi, jurnal, majalah dan

sebagainya.

2. Studi lapangan, mengambil data dan informasi dari PT. Manunggal Wiratama

yang berhubungan dengan sistem eksitasi dengan menggunakan Permanen

Magnet Generator.

3. Studi bimbingan, Diskusi, berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing yang

telah ditunjuk oleh pihak Jurusan Teknik Elektro USU, mengenai

(15)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

I.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk memudahkan pemahaman terhadap tugas akhir ini maka penulis

menyusun sistematika penulisan sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisikan tentang latar

belakang masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat

penulisan, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II : GENERATOR SINKRON

Bab ini menjelaskan tentang generator sinkron secara umum,

komponen utama, prinsip kerja, rekasi jangkar, rangkaian ekivalen,

dan karakteristik generator sinkron.

BAB III : SISTEM EKSITASI SECARA UMUM PADA GENERATOR

Bab ini menjelaskan tentang sistem eksitasi secara umum dan

metode eksitasi generator sinkron.

BAB IV :APLIKASI SISTEM EKSITASI MENGGUNAKAN PERMANEN

MAGNET GENERATOR DI PLTD PT. MANUNGGAL

WIRATAMA

Bab ini menjelaskan tentang peralatan eksitasi , proses eksitasi, dan

proteksi sistem eksitasi.

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini berisi kesimpulan dan saran yang diperoleh dari hasil

(16)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

BAB II

GENERATOR SINKRON

II.1 UMUM

Konversi energi elektromagnetik yaitu perubahan energi dari bentuk mekanik

ke bentuk listrik dan bentuk listrik ke bentuk mekanik. Generator sinkron (alternator)

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 induksi elektromagnetik yang terjadi

pada kumparan stator dan rotornya.

Generator sinkron dengan definisi 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. Hubungan antara medan magnet pada mesin dengan

frekuensi listrik pada stator ditunjukan oleh persamaan dibawah ini:

120 . p n

f = s ………... (2.1)

Dimana: f = Frekuensi listrik (Hz)

n = Kecepatan sinkron medan magnet atau kecepatan putar rotor (rpm) s

(17)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Generator sinkron sering kita jumpai pada pusat-pusat pembangkit tenaga

listrik (dengan kapasitas yang relatif besar). Misalnya, pada PLTA, PLTU, PLTD

dan lain-lain. Selain generator dengan kapasitas besar, kita mengenal juga generator

dengan kapasitas yang relatif kecil, misalnya generator yang digunakan untuk

penerangan darurat yang sering disebut Generator Set.

II.2 KOMPONEN GENERATOR SINKRON

Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik

bolak-balik secara elektromagnetik. Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang

memutar rotor, sedangkan energi listrik dihasilkan dari proses induksi

elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-kumparan stator.

Pada Gambar 2.1 dapat dilihat bentuk sederhana dari sebuah generator

sinkron.

(18)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Secara umum generator sinkron terdiri atas stator, rotor, dan celah udara.

Stator merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah

bagian yang berputar dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus

searah dari Eksiter. Celah udara adalah ruang antara stator dan rotor.

1. Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu :

a. Rangka Stator

Rangka stator merupakan rumah (kerangka) yang menyangga inti jangkar

generator.

b. Inti Stator

Inti stator terbuat dari laminasi-laminasi baja campuran atau besi magnetik

khusus yang terpasang ke rangka stator.

c. Alur (slot) dan Gigi

Alur dan gigi merupakan tempat meletakkan kumparan stator. Ada 3 (tiga)

bentuk alur stator yaitu terbuka, setengah terbuka, dan tertutup, seperti pada

Gambar 2.2 berikut :

terbuka setengah terbuka tertutup

(19)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

d. Kumparan Stator (Kumparan Jangkar)

Kumparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga. Kumparan ini merupakan

tempat timbulnya ggl induksi.

2. 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 dipasangkan ke slip

ring ini kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat (brush)

yang letaknya menempel pada slip ring.

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 terbentuk slot-slot secara paralel terhadap poros

rotor.

Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah elektromagnet

yang besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient pole (kutub

(20)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

a. Jenis Kutub Menonjol

Pada jenis salient pole, kutub magnet menonjol keluar dari permukaan

rotor. Belitan-belitan medannya dihubung seri. Ketika belitan medan ini disuplai

oleh Eksiter, maka kutub yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan.

Gambaran bentuk kutup menonjol generator sinkron seperti pada Gambar 2.3

berikut :

Gambar 2.3 Rotor kutub menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron

kecepatan putar rendah dan sedang (120-400 rpm). Oleh sebab itu generator

sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh mesin diesel atau turbin air pada

sistem pembangkit listrik. Rotor kutub menonjol baik digunakan untuk putaran

rendah dan sedang karena:

• Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara

bising jika diputar dengan kecepatan tinggi.

• Kontruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis

(21)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

b. Jenis Kutub Silindris

Pada jenis non salient pole, konstruksi kutub magnet rata dengan

permukaan rotor. Jenis rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk

silinder yang mempunyai alur-alur terbuat di sisi luarnya. Belitan-belitan medan

dipasang pada alur di sisi luarnya. Belitan-belitan medan dipasang pada

alur-alur tersebut dan terhubung seri dengan slip-slip yang dienerjais oleh Eksiter.

Gambaran bentuk kutup silindris generator sinkron seperti pada Gambar 2.4

berikut :

Gambar 2.4. Rotor kutub silinder

Untuk kecepatan putar tinggi (1500 atau 3000 rpm) umumnya digunakan

rotor silinder seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap. Rotor

silinder baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena :

 Kontruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar

tinggi

 Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga

(22)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

II.3 PRINSIP KERJA GENERATOR SINKRON

Suatu mesin listrik akan berfungsi bila memiliki :

1. Kumparan medan untuk menghasilkan medan magnet.

2. Kumparan jangkar, untuk mengimbaskan ggl pada konduktor-konduktor yang

terletak pada alur-alur jangkar.

3. Celah udara yang memungkinkan berputarnya jangkar dalam medan magnet.

Adapun prinsip kerja dari generator sinkron secara umum adalah sebagai

berikut :

1. Kumparan medan yang diletakkan di rotor dihubungkan dengan sumber

eksitasi tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan medan.

Dengan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan 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 dengan kecepatan tertentu sesuai

dengan yang diharapkan.

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 kumparan jangkar yang

terletak di stator akan dihasilkan fluks magnetik yang berubah-ubah besarnya

setiap waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu

kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada ujung-ujung kumparan

(23)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

dt

Untuk generator sinkron tiga phasa, 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 phasa 1200 satu sama lain. Setelah itu ketiga terminal kumparan jangkar siap dioperasikan untuk menghasilkan

(24)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

II.4 REAKSI JANGKAR GENERATOR SINKRON

Saat generator sinkron bekerja pada beban nol tidak ada arus yang mengalir

melaui kumparan jangkar (stator), sehingga yang ada pada celah udara hanya fluksi

arus medan rotor. Namun jika generator sinkron diberi beban, arus jangkar Ia akan

mengalir dan membentuk fluksi jangkar. Fluksi jangkar ini kemudian mempengaruhi

fluksi arus medan dan akhirnya menyebabkan berubahnya harga tegangan terminal

generator sinkron. Reaksi ini kemudian dikenal sebagai reaksi jangkar seperti pada

Gambar 2.5 berikut :

(25)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Keterangan gambar :

a) Medan magnet yang berputar akan menghasilkan tegangan induksi EAmax

b) Tegangan resultan menghasilkan arus lagging saat generator berbeban induktif

c) Arus stator menghasilkan medan magnet sendiri BS dan tegangan Estat pada

belitan stator

d) Vektor penjumlahan BS dan BR yang menghasilkan Bnet dan penjumlahan Estat dan

EAmax menghasilkan V pada outputnya.

Pengaruh yang ditimbulkannya dapat berupa distorsi, penguatan

(magnetising), maupun pelemahan (demagnetising) fluksi arus medan pada celah

udara. Perbedaan pengaruh yang ditimbulkan fluksi jangkar tergantung kepada beban

dan faktor daya beban, yaitu :

a. Untuk beban resistif (cos = 1 )

Pengaruh fluksi jangkar terhadap fluksi medan hanyalah sebatas mendistorsinya

saja tanpa mempengaruhi kekuatannya (cross magnetising)

b. Untuk beban induktif murni (cos = 0 lag)

Arus akan tertinggal sebesar 900 dari tegangan. Fluksi yang dihasilkan oleh arus jangkar akan melawan fluksi arus medan. Dengan kata lain reaksi jangkar akan

demagnetising artinya pengaruh raksi jangkar akan melemahkan fluksi arus

medan.

c. Untuk beban kapasitif murni (cos = 0 lead)

(26)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

terjadi akan magnetising artinya pengaruh reaksi jangkar akan menguatkan fluksi

arus medan.

d. Untuk beban tidak murni (induktif/kapasitif)

Pengaruh reaksi jangkar akan menjadi sebagian magnetising dan sebagian

demagnetising. Saat beban adalah kapasitif, maka reaksi jangkar akan sebagian

distortif dan sebagian magnetising. Sementara itu saat beban adalah induktif,

maka reaksi jangkar akan sebagian distortif dan sebagian demagnetising. Namun

pada prakteknya beban umumnya adalah induktif.

Bentuk permukaan rotor silinder yang hampir rata membentuk celah udara

yang seragam sehingga reluktansi yang terjadiakan sama besar di setiap arah. Oleh

karena itu pengaruh reaksi jangkar dapat diasumsikan menjadi satu reaktansi saja

yaitu reaktansi sinkron XS.

Bila rotor genarator diputar, tegangan induktansi Ea akan dibangkitkan pada

belitan statornya. Bila beban dihubungkan pada terminal generator, maka pada

belitan stator akan mengalir arus jangkar Ia. Medan magnet stator (fluksi jangkar)

akan mempengaruhi medan magnet yang berasal dari rotor (fluksi rotor) dan

merubah tegangan fasanya. Oleh karena itu untuk mendapatkan tegangan terminal

yang konstan medan magnet rotor harus diperbesar dengan meningkatkan arus

medan If. Seiring bertambahnya arus medan If maka akan diperoleh fluksi resultan

yang sama besar dengan fluksi awal.

Pada gambar 2.5.a, dilukiskan rotor dua kutub yang berada didalam stator

tiga fasa. Dalam hal ini tidak ada beban yang terhubung ke terminal generator.

(27)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

beroperasi tanpa beban, tidak ada arus jangkar yang mengalir sehingga EAmax akan

sama dan sefasa dengan tegangan terminal Vφ.

Pada saat beban induktif dihubungkan ke terminal generator, arus jangkar Ia

akan lagging secara vektoris dari tegangan terminal seperti yang ditunjukkan pada

gambar 2.5.b. Arus yang mengalir pada stator akan menghasilkan medan magnet

pada belitan tersebut, dimana arahnya ditentukan oleh kaidah tangan kanan seperti

yang terlihat pada gambar 2.5.c. Medan magnet stator BS akan menghasilkan

tegangan stator Estat.

Dengan adanya dua tegangan ini EAmax dan Estat, maka tegangan total pada

fasa yang sama adalah penjumlahan dari tegangan induksi EAmax dan tegangan stator

Estat seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.5.d. Dalam persamaan dapat ditulis

sebagai berikut :

stat

A E

E

Vφ = max+ [volt] ... (2.4)

Dan besarnya medan magnet total Bnet adalah penjumlahan dari medan magnet rotor

BR dengan medan magnet stator BS

S R

net B B

B = + [Tesla] ... (2.5)

Bila EAmax dan BR sefasa, maka medan magnet resultan Bnet akan sefasa dangan V.

II.5 RANGKAIAN EKIVALEN GENERATOR SINKRON

Stator merupakan grup belitan jangkar yang terbuat dari tembaga.

Belitan-belitan ini diletakkan pada alur-alur (slot), dimana suatu Belitan-belitan konduktor akan

mengandung tahanan (R) dan induktansi sendiri (L), maka belitan stator akan

(28)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

pengaruh reaktansi reaksi jangkar Xar dan reaktansi bocor jangkar Xla maka rangkaian

ekivalen suatu generator sinkron dapat dibuat seperti Gambar 2.6 berikut :

Radj

Rf

Lf +

Ea

Ra

Xar Xla

Ia

V f V

Gambar 2.6 rangkaian ekivalen generator sinkron

Dimana : E = Tegangan induksi (volt)

V = Tegangan terminal generator (volt)

Vf = Tegangan Eksitasi

Rf = Tahanan belitan medan

Lf = Induktansi belitan medan

Radj = Tahanan variabel

Ra = Tahanan jangkar

Xar = Reaktansi reaksi jangkar

Xla = Reaktansi bocor belitan jangkar

Ia = Arus jangkar

Dari Gambar 2.6 dapat ditulis persamaan tegangan generator sinkron sebagai

berikut :

Ea = V + jXar Ia + jXla Ia + Ra Ia ... (2.6)

Dan persamaan terminal generator sinkron dapat ditulis :

(29)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Dengan menyatakan reaktansi reaksi jangkar dan reaktansi fluks bocor sebagai

reaktansi sinkron, atau Xs = Xar + Xla dapat dilihat pada gambar 2.7 maka persamaan

menjadi :

V = Ea - j Xs Ia – Ra Ia [volt] ... . (2.8)

Radj

Rf

Lf +

Ea

Ra Xs

Ia

V f V

Gambar 2.7 Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron

Karena tegangan yang dibangkitkan generator sinkron adalah tegangan

bolak-balik, maka biasanya diekspresikan dalam bentuk fasor. Diagram fasor yang

ditunjukkan dalam hubungan antara tegangan induksi perfasa dengan tegangan

terminal generator akan ditunjukkan oleh Gambar 2.7 Sementara itu untuk generator

tiga fasa, rangkaian ekivalen generator sinkron ditunjukkan oleh Gambar 2.8 berikut

ini :

Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen tiga fasa generator sinkron

(30)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

II.6 KARAKTERISTIK GENERATOR SINKRON II.6.1 Karakteristik Tanpa Beban : E0 = E0 (If), n = konstan

Karaktereistik tanpa beban atau karakteristik beban nol dari generator sinkron

merupakan hubungan antara tegangan yang dibangkitkan generator E0 sebagai fungsi

dari arus medan If , dimana generator dalam keadaan tak berbeban dengan kecepatan

putaran rotor konstan. Dalam keadaan beban nol, arus jangkar Ia tidak mengalir di

stator, oleh karena itu tidak ada pengaruh reaksi jangkar. Fluksi hanya dihasilkan

oleh arus medan, hal tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.9 berikut :

Radj

Gambar 2.9 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Tanpa Beban

Dari persamaan umum generator diperoleh :

)

Berdasarkan persamaan diatas, maka :

f

cnφ

=

Ε0 ... (2.11)

Dimana, Cn = konstan.

Jadi persamaan (2.9) dapat disederhanakan menjadi :

(31)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Dari persamaan (2.11), maka pengukuran tegangan dilakukan berdasarkan

penambahan arus medan dari nol dapat dilihat pada Gambar 2.10 berikut :

Eo

If

Gambar 2.10 Karakteristik Beban Nol

II.6.2 Karakteristik Hubung Singkat : Ihs=Ihs(If), dimana n = konstan

Karakteristik hubung singkat merupakan penggambaran dari hubungan antara

arus phasa hubung singkat Ihs, sebagai fungsi arus medan If, dimana ketiga fasa

generator dihubung singkat dengan kecepatan putaran konstan. Seperti terlihat pada

Gambar 2.11 berikut ini :

Radj

Rf

Lf

Ea

Ra Xs

V f Ihs

Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Dihubung Singkat

Dari persamaan umum generator diperoleh :

)

( a s

a

a V I R jX

E = ϕ + +

Karena generator dalam keadaan terhubung singkat, maka tegangan terminal V = 0,

(32)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

)

( a s

a

a I R jX

E = + , ... (2.13)

Seperti persamaan (2.12), (Ra + jXs), adalah konstan = Κ2, dan Ia = Ihs, sehingga :

K1If = Ihsk2 ... (2.14)

f

hs I

k k I

2 1

= , ... (2.15)

Dari persamaan 2.15, pengkuran arus hubung singkat dilakukan berdasarkan

penambahan arus medan dari nol sampai batas yang diinginkan. Karakteristik

hubung singkat dapat dilihat pada Gambar 2.12 berikut ini :

If

Ihs

Ihs = f(If)

Gambar 2.12 Karakteristik hubung singkat

II.6.3 Karakteristik Berbeban : V=V(If), ZL, n = konstan

Karakteristik berbeban suatu generator sinkron menunjukkan hubungan

antara tegangan terminal V sebagai fungsi arus medan If, dimana beban generator Zf,

kecepatan putaran, dan Cos adalah konstan.

Untuk karakteristik berbeban dengan faktor daya nol dapat diperoleh dengan

(33)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

ekivalen generator sinkron dalam keadaan berbeban dapat dilihat pada Gambar 2.13

berikut ini :

Gambar 2.13 Gambar rangkaian ekivalen generator berbeban

Dari gambar 2.13 diperoleh persamaan :

)

Karena c, n konstan maka diperoleh :

s

Karena beban konstan maka arus beban (Ia=IL) konstan, sehingga (Ia.Zs) juga konstan

dan diperoleh persamaan karakteristik terminal generator :

(34)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Bila Cos beban berubah, dengan sendirinya penggambaran karakteristik berbeban

akan berubah pula. Gambar 2.14 memperlihatkan karaktersitik generator pada

kondisi berbeban pada beberapa harga Cos tertentu.

Karakteristik tanpa beban

Cos = 0 lagging Cos = 0 leading

Cos = 0,8 lagging

I

k2/k1 If

k2

Gambar 2.14 Karakteristik berbeban

II.6.4 Karakteristik Luar : V = f(IL), dimana If, n, Cos konstan

Dengan mengetahui karakteristik luar maka dapat dilihat hubungan antara

tegangan terminal generator (V ) sebagai fungsi arus beban (IL) pada kecepatan

putaran dan arus medan yang konstan. Karakteristik kerja generator dalam keadaan

normal, perubahan arus beban akan berpengaruh terhadap tegangan terminal

generator sehingga diperoleh hubungan antara tegangan terminal generator dan arus

beban pada generator V = f(IL).

Dari rangkaian ekivalen generator berbeban pada Gambar 2.11 diperoleh

persamaan :

)

( a s

a

a V I R jX

E = Φ + + , dimana Ia = IL

Cn = V + IL.Zs

(35)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Karena C, n, If dan Zs konstan maka diperoleh persamaan :

Sehingga diperoleh grafik yang linier, namun karena adanya efek reaksi

jangkar maka grafiknya tidak linier melainkan melengkung pada beberapa harga Cos

dan beban tertentu. Seperti pada Gambar 2.15 berikut :

Cos f = 0 lead

Gambar 2.15 Karakteristik Luar Generator

II.6.5 Karakteristik Pengaturan : If = f(IL), dimana V , n, Cos konstan

Karakteristik pengaturan menunjukkan pengaruh perubahan arus beban (IL)

terhadap arus medan (If) pada generator sinkron jika tegangan terminal (V ),

kecepatan putar (n) tetap dan Cos yang tetap.

Pada saat generator berbeban seperti yang ditunjukkan oleh gambar 2.13

(36)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Ea = V + Ia(Ra + jXs) , dimana Ia = IL c.n. = V + IL(Zs)

c.n.If = V + IL(Zs)

karena c, n, Zs, dan V konstan maka diperoleh persamaan :

k1.If = k2 + k3.IL

L

f I

k k k k I

1 3

1 2 +

=

L

f k k I

I = 4 + 5.

Dari karakteristik pengaturan yang perlu dipahami adalah bahwa perubahan

arus beban (IL) akan menyebabkan perubahan tegangan terminal generator, agar

tegangan terminal generator dapat dijaga konstan, maka harus mengatur besar ggl

induksi yang dibangkitkan dengan besar arus medan (If). Grafik karakteristik

pengaturan diperlihatkan oleh Gambar 2.16 berikut :

Gambar 2.16 Karakteristik pengaturan generator

Dari grafik terlihat bahwa untuk beban dengan Cos = 1, grafik yang terjadi

berbentuk lengkung. Hal ini disebabkan karena pada saat arus beban (IL) yang kecil,

(37)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

penambahan arus medan (If) yang diberikan hanya untuk mengatasi drop tegangan

IL(Ra + jXs), sehingga karakteristiknya menjadi melengkung.

Sedangkan untuk Cos = 0 lagging, grafiknya berada dibawah grafik pada

beban Cos = 1, hal ini disebabkan karena medan magnet yang dihasilkan reaksi

jangkar menentang medan magnet utama, sehingga jika arus beban naik maka reaksi

jangkar semakin besar dan akibatnya tegangan terminal generator menjadi turun. Jadi

untuk mempertahankan agar tegangan terminal tetap konstan diperlukan arus medan

yang lebih besar, sehingga karakteristik yang dihasilkan berada diatas karakteristik

beban dengan Cos = 1.

Untuk beban dengan Cos = 0 leading, grafik yang dihasilkan berada

dibawah grafik pada beban Cos = 1, karena medan magnet yang dihasilkan reaksi

jangkar memperkuat medan magnet utama sehingga jika arus beban naik, maka

tegangan terminal generator juga naik. Jadi untuk menjaga tegangan terminal tetap

konstan, maka arus medan harus dikurangi sehingga yang diperoleh berada dibawah

karakteristik beban dengan Cos = 1.

Diagram fasor mempunyai dua besaran yaitu skalar dan sudut. Diagram fasor

merupakan bentuk dari hasil plot EA, jXsIa, dan IaRa, yang menggambarkan hubungan

antara besaran-besaran tersebut. Dalam diagram fasor pada Gambar 2.17,

menunjukkan diagram fasor untuk beban generator sinkron yang bersifat resistif,

induktif, dan kapasitif, dimana sebagai acuan adalah tegangan terminal per fasa Vt.

Gambar 2.17.(a) diagram fasor untuk beban resistif, Gambar 2.17.(b) diagram

fasor untuk beban induktif, dan Gambar 2.17.(c) diagram phasor untuk beban

(38)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Ia Vt Ia.Ra

jXs.Ia

Ea

(a) Diagram fasor untuk beban resistif

Ia

Vt

Ia.Ra

jXs.Ia

Ea

(b) Diagram fasor untuk beban induktif

Ia

Vt

Ia.Ra

jXs.Ia

Ea

(c) Diagram phasor untuk beban kapasitif.

(39)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

BAB III

METODE EKSITASI PADA GENERATOR SINKRON

III.1 UMUM

Eksitasi pada Generator sinkron adalah pemberian arus searah pada belitan

medan yang terdapat pada rotor. Sesuai dengan prinsip elektromagnet yaitu apabila

suatu konduktor yang berupa kumparan yang dialiri listrik arus searah maka

kumparan tersebut akan menjadi magnet sehingga akan menghasilkan fluks-fluks

magnet. Apabila kumparan medan yang telah diberi arus eksitasi diputar dengan

kecepatan tertentu, maka kumparan jangkar yang terdapat pada stator akan terinduksi

oleh fluks-fluks magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan sehingga akan

dihasilkan tegangan listrik bolak-balik. Besarnya tegangan yang dihasilkan

tergantung kepada besarnya arus eksitasi dan putaran yang diberikan pada rotor.

Semakin besar arus eksitasi dan putaran, maka akan semakin besar tegangan yang

akan dihasilkan oleh sebuah generator.

Sistem eksitasi generator sinkron terus mengalami perkembangan seiring

dengan peningkatan kapasitas generator itu sendiri. Pada generator sinkron, arus

medan yang diperlukan untuk membangkitkan medan magnet rotor disuplai dari

sumber daya arus searah tertentu. Karena kumparan medan terletak pada rotor yang

berputar, maka diperlukan perancangan khusus untuk membentuk rangkaian sumber

daya arus searah terhadap kumparan medan.

Penggunaan slipring dan sikat, biasanya digunakan pada generator yang

(40)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

terpasang pada poros mesin tetapi terisolasi dari poros tersebut. Dimana kedua ujung

belitan medan pada rotor dihubungkan ke slipring tersebut. 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.

Penggunaan slipring dan sikat menimbulkan sedikit masalah ketika digunakan untuk

mensuplai sumber tegangan arus searah ke belitan medan pada generator sinkron,

karena penggunaan slipring dan sikat ini menambah biaya perawatan pada mesin.

Selama pemakaian, slipring dan sikat ini harus diperiksa secara teratur. Bahkan

dengan pemakaian slipring dan sikat ini dapat menyebabkab rugi-rugi daya yang

cukup besar akibat adanya drop tegangan pada terminal sikat, terutama pada mesin

yang arus medannya cukup besar. Oleh karena itu untuk mengatasi masalah ini maka

digunakanlah penguatan statis.

Untuk generator berkapasitas besar, penguat tanpa sikat digunakan untuk

mensuplai arus searah ke beliatan 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. Daya keluaran tiga fasa dari generator

penguat ini disearahkan oleh penyearah untuk mendapatkan sumber arus searah.

III.2 METODE EKSITASI PADA GENERATOR SINKRON

Berdasarkan cara penyaluran arus searah pada rotor generator sinkron, sistem

eksitasi terdiri atas dua jenis yaitu sistem eksitasi dengan menggunakan sikat (brush

excitation) dan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat ( brushless). Ada dua jenis

(41)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

1. Sistem eksitasi konvensional (menggunakan generator arus searah).

2. Sistem eksitasi statis.

Sedangkan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat terdiri dari :

1. Sistem eksitasi dengan menggunakan baterai.

2. Sistem eksitasi dengan menggunakan Permanent Magnet Generator (PMG).

Untuk generator sinkron berkapasitas besar, penguat tanpa sikat digunakan

untuk mensuplai arus searah ke belitan medan yang terdapat pada rotor mesin.

Penguat tanpa sikat ini merupakan sebuah generator arus bolak balik yang memiliki

poros yang sama dengan generator sinkron. Generator penguat ini memiliki belitan

medannya terdapat di stator, sedangkan belitan jangkarnya terdapat di rotor.

Keluaran dari generator penguat ini disearahkan oleh penyearah kemudian disuplai

pada rotor generator utama.

III.2.1 Sistem Eksitasi Konvensional ( Menggunakan Generator Arus Searah)

Untuk sistem eksitasi yang konvensional, arus searah diperoleh dari

sebuah generator arus searah berkapasitas kecil yang disebut eksiter. Generator

sinkron dan generator arus searah tersebut terkopel dalam satu poros, sehingga

putaran generator arus searah sama dengan putaran generator sinkron.

Tegangan yang dihasilkan oleh generator arus searah ini diberikan ke belitan

rotor generator sinkron melalui sikat karbon dan slip ring. Akibatnya arus searah

mengalir ke dalam rotor atau kumparan medan dan menimbulkan medan magnet

(42)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

keadaan ini bila generator diputar oleh penggerak mula maka dibangkitkan tegangan

bolak-balik pada kumparan utama yang terletak di stator generator sinkron.

Pada generator konvensional ini ada beberapa kerugian yaitu: Generator arus

searah merupakan beban tambahan untuk penggerak mula. Penggunaan slip ring dan

sikat menimbulkan masalah ketika digunakan untuk mensuplai sumber arus searah

pada belitan medan generator sinkron. Terdapat sikat arang yang menekan slip ring

sehingga timbul rugi gesekan pada generator utamanya. Selain itu pada generator

arus searah juga terdapat sikat karbon yang menekan komutator. Selama pemakaian,

slip ring dan sikat harus diperiksa secara teratur, generator arus searah juga memiliki

keandalan yang rendah. Karena hal-hal seperti di atas dipikirkan hubungan lain dan

dikembangkan apa yang dikenal sebagai generator sinkron dengan static exciter

(penguat statis). Gambar 3.1 adalah sistem eksitasi yang menggunakan generator

arus searah.

Generator Sinkron

Generator

Sinkron Generator

Arus searah

Generator Arus searah

(43)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

III.2.2 Sistem Eksitasi Statis

Sistem eksitasi statis menggunakan peralatan eksitasi yang tidak bergerak

(static), artinya peralatan eksitasi tidak ikut berputar bersama dengan rotor generator

sinkron.

Sistem eksitasi satis (static excitation system) atau disebut juga dengan self

excitation merupakan sistem eksitasi yang tidak memerlukan generator tambahan

sebagai sumber eksitasi generator sinkron. Sumber eksitasi pada sistem eksitasi statis

berasal dari tegangan output generator itu sendiri yang disearahkan terlebih dahulu

dengan menggunakan penyearah thyristor.

Pada mulanya pada rotor ada sedikit magnet sisa, magnet sisa ini akan

menimbulkan tegangan pada stator, tegangan ini kemudian masuk dalam penyearah

dan dimasukkan kembali pada rotor, akibatnya medan magnet yang dihasilkan makin

besar dan tegangan AC akan naik demikian seterusnya sampai dicapai tegangan

nominal dari generator AC tersebut. Biasanya penyearah itu juga mempunyai

pengatur sehingga tegangan generator dapat diatur konstan. Bersama dengan

penyearah, blok tersebut sering disebut AVR.

Dibandingkan dengan generator yang konvensional generator dengan sistem

eksitasi statis ini memang sudah jauh lebih baik yaitu tidak ada generator arus searah

(yang keandalannya rendah) dan beban generator arus searah pada penggerak utama

dihilangkan. Eksiter diganti dengan eksiter yang tidak berputar yaitu penyearah

(44)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

AVR

PT

Konverter Sistem tiga fasa

Transformator eksitasi

Generator Sinkron CT

Gambar 3.2 Sistem Eksitasi Statis

Untuk keperluan eksitasi awal pada generator sinkron, maka sistem eksitasi

statis dilengkapi dengan field flashing. Hal ini dibutuhkan karena generator sinkron

tidak memiliki sumber arus dan tegangan sendiri untuk mensuplai kumparan medan.

Penggunaan slip ring dan sikat pada eksitasi ini menyebabkan sistem eksitasi ini

tidak efesian dan efektif.

III.2.3 Sistem Eksitasi Menggunakan Baterai

Sistem eksitasi tanpa sikat diaplikasikan pada mesin sinkron, dimana suplai

arus searah ke belitan medan dilakukan tanpa melalui sikat. Arus searah untuk suplai

eksitasi untuk awal start generator digunakan suplai dari baterai, yang sering

dinamakan penguat mula, dimana arus ini selanjutnya disalurkan ke belitan medan ac

(45)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

yang menggunakan dioda, yang disebut rotating rectifier, yang diletakkan pada

bagian poros ataupun pada bagian dalam dari rotor generator sinkron, sehingga

rotating rectifier tersebut ikut berputar sesuai dengan putaran rotor, seperti pada

gambar 3.3 berikut :

Stator

Rotor

Eksiter

Penyearah tiga fasa

Generator sinkron

Kumparan jangkar eksiter

Kumparan utama medan generator

Output tiga fasa

Kumparan utama jangkar generator

Kumparan medan Eksiter

Baterai

Gambar 3.3 Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Baterai

Dari gambar 3.3 diatas, untuk menghindari adanya kontak geser pada bagian

rotor generator sinkron, maka penguat medan generator dirancang sedemikian

sehingga arus searah yang dihasilkan dari penyearah langsung disalurkan ke bagian

belitan medan dari generator utama. Hal ini dimungkinkan karena dioda penyearah

ditempatkan pada bagian poros yang dimiliki bersama-sama oleh rotor generator

utama dan penguat medannya. Arus medan pada generator utama dikontrol oleh arus

(46)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Setelah tegangan generator mencapai tegangan nominalnya maka catu daya

DC (baterai) biasanya dilepas dan digantikan oleh Penyearah. Penguatan yang

dipakai adalah sistem self exitation system yaitu sistem dimana sumber daya untuk

penguatnya diperoleh dari keluaran tiga fasa generator itu sendiri. Gambar 3.4

menggambarkan sistem eksitasi tanpa sikat dengan suplai tiga fasa.

Stator

Rotor

Eksiter

Penyearah tiga fasa

Generator sinkron

Kumparan jangkar eksiter

Kumparan utama medan generator

Output tiga fasa

Kumparan utama jangkar generator

Input tiga fasa

Kumparan medan Eksiter

Gambar 3.4 Sistem Eksitasi Dengan Suplai Tiga Fasa

Pada Gambar 3.4, untuk membangkitkan arus medan digunakan Penyearah,

dimana arus yang diserahkan diperoleh dari keluaran tiga fasa generator itu sendiri

melalui transformator atau sering disebut Eksitasi Transformator, berfungsi

(47)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

III.2.4 Sistem Eksitasi Menggunakan Permanent Magnet Generator

Suatu generator sinkron harus memiliki sebuah medan magnet yang berputar

agar generator tersebut menghasilkan tegangan pada statornya. Medan magnet ini

dapat dihasilkan dari belitan rotor yang disuplai dengan sumber listrik arus searah.

Cara lain untuk menghasilkan medan magnet pada rotor adalah dengan

menggunakan magnet permanen yang diletakkan pada poros dari generator tersebut.

Generator yang menggunakan magnet permanen sebagai sumber eksitasinya ini

disebut dengan Permanen magnet generator (PMG).

Generator sinkron yang berkapasitas besar biasanya menggunakan sistem

eksitasi brushless yang dilengkapi dengan permanen magnet generator. Hal ini

dimaksudkan agar sistem eksitasi dari generator sama sekali tidak tergantung pada

sumber daya listrik dari luar mesin itu. Pada gambar 3.5 dapat kita lihat bentuk

skematik dari Sistem eksitasi dengan menggunakan Permanent Magnet Generator.

Magnet

Kumparan utama Jangkar Generator

Kumparan jangkar Pilot eksiter

Medan

Pilot eksiter Kumparan utama medan generator

(48)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Dari Gambar 3.5, bahwa pada bagian mesin yang berputar (rotor) terdapat

magnet permanen, kumparan jangkar generator eksitasi, kumparan medan generator

utama. Hal ini memungkinkan generator tersebut tidak menggunakan slip ring dan

(49)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

BAB IV

SISTEM EKSITASI MENGGUNAKAN PERMANEN MAGNET GENERATOR DI PT. MANUNGGAL WIRATAMA (SUN PLAZA)

IV.1 UMUM

Sun Plaza dengan pengelola PT. Manunggal Wiratama sebagai salah satu

pusat perbelanjaan dan pusat bisnis yang terbesar di Medan, mengutamakan

penyediaan sumber listrik yang kontinyu guna melayani pengunjung maupun

penyewa. Sistem kelistrikan di Sun Plaza disuplai dua sumber listrik yaitu PLN dan

pusat pembangkit listrik sendiri PLTD yaitu terdiri dari lima unit generator sinkron

(5 x 2 MVA) yang dipararelkan.

Arus eksitasi mempunyai peranan yang sangat penting dalam menghasilkan

tegangan induksi pada belitan jangkar generator sinkron yang akan disalurkan keluar

melalui terminal generator tersebut. Sistem eksitasi yang digunakan pada generator

di pusat PLTD Sun Plaza adalah sistem eksitasi tanpa sikat dengan menggunakan

permanent magnet generator atau sering disebut sistem eksitasi bertingkat, dan sikat

digantikan oleh diode yang berputar.

Generator penguat pertama disebut Pilot Eksiter (PMG) dan generator

penguat kedua disebut Eksiter Utama (penguat utama). Eksiter Utama adalah

generator arus bolak-balik dengan kutub magnet yang ada pada statornya. Rotornya

menghasilkan arus bolak-balik yang kemudian disearahkan oleh dioda-dioda yang

berputar pada poros Eksiter Utama ini (yang satu poros dengan generator utama).

(50)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

generator utama tersebut. Pilot Eksiter berupa generator arus bolak-balik dengan

rotor berupa kutub magnet permanen yang berputar dan mengimbas tegangan

bolak-balik pada lilitan statornya. Tegangan bolak-bolak-balik ini kemudian disearahkan dan

kemudian dialirkan ke kutub-kutub magnet yang ada pada stator Eksiter Utama.

Besarnya arus searah yang menuju ke kutub-kutub Eksiter Utama ini diatur oleh

pengatur tegangan otomatis (automatic voltage generator/AVR), karena besarnya

arus ini mempengaruhi besarnya arus yang dihasilkan Eksiter Utama juga akan

mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan oleh Generator Utama.

Diagram satu garis sistem kelistrikan Sun Plaza seperti Gambar 4.1 berikut

ini :

(51)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

IV.2 PERALATAN YANG DIGUNAKAN

PLTD di Sun Plaza menggunakan generator sinkron buatan Mitsubishi Heavy

Industries, Ltd. Generator ini menggunakan sistem eksitasi dengan menggunakan

generator magnet permanen.

Spesifikasi generator yang digunakan pada PLTD ini adalah sebagai berikut :

Model : Mitsibishi MGS Series 2500C

Type Model : MG-HC7H

Jumlah Fasa : 3

Jumlah kutub : 4

Putaran : 1500 rpm

Frekuensi : 50 Hz

Daya keluaran : 2000 kVA

Kapasitas Daya Aktif : 1600 kW

Rating Tegangan : 380 V

Rating arus : 3000 A

Faktor daya : 0.8 lag

Eksitasi : 52 V / 2.9 A

Sistem penguatan : Sendiri (PMG - AVR MX321)

Media pendingin : Udara

Tahanan belitan stator : 0.00126 Ohm

(52)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Diagram dari sistem eksitasi dengan menggunakan PMG dapat dilihat pada

Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Diagram sistem eksitasi dengan menggunakan PMG

Semua peralatan pada Gambar 4.2 di atas bekerja dalam satu koordinasi

sehingga apabila salah satu peralatan tidak berfungsi maka proses eksitasi tidak dapat

berlangsung, dari Gambar 4.2 di atas diperoleh ada 4 (empat) bagian utama dalam

menghasilkan arus eksitasi pada generator sinkron yaitu :

1. PMG (Pilot Eksiter)

2. Automatic Voltage Generator(AVR)

3. Eksiter Utama (Penguat Utama)

4. Rotating Diodes (Penyearah)

Bila terjadi penurunan tegangan keluaran generator utama, maka arus ekistasi

yang disuplai pada rotor generator utama harus dinaikkan sampai generator bekerja

(53)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

keluaran dari PMG adalah konstan, arus eksitasi generator utama hanya bisa diatur

dengan mengatur arus eksitasi yang disuplai pada generator eksiter, dimana dalam

hal ini AVR yang dilengkapi alat pengontrol arus medan mengatur arus eksitasi yang

disuplai pada generator eksiter. Bila arus eksitasi generator eksiter dinaikkan maka

tegangan yang dihasilkan eksiter juga semakin besar.

IV.2.1 PMG (Pilot Eksiter)

Seperti halnya generator sinkron biasa, konstruksi PMG hampir sama dengan

generator sinkron arus bolak-balik, kumparan jangkar diletakkan pada bagian stator

dan kumparan medan digantikan oleh magnet permanen yang diletakkan

dipermukaan atau ditanam dibagian rotor sehingga tidak memerlukan sumber

eksitasi. Magnet yang diletakkan dipermukaan rotor dan generator dioperasikan

pada kecepatan tinggi maka diperlukan alat penopang yang terbuat dari campuran

baja atau fiber carbon yang menahan magnet permanen. Secara umum komponen

permanent magnet generator terdiri dari stator, rotor dan magnet permanen.

1. Stator

Stator adalah bagian yang diam dari generator yang berfungsi sebagai

tempat kumparan jangkar. Bentuk sator pada PMG terdiri dari dua yaitu : yang

memiliki alur (slot) dan tanpa memiliki alur (slot).

a. Stator tanpa menggunakan alur

Pada generator ini kumparan jangkar diletakan di celah udara

generator sehingga jumlah belitan lebih banyak karena ruang yang lebih

(54)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

yang mengalir lebih sedikit pada setiap kumparan. Ruang kosong celah udara

lebih besar dibandingkan dengan stator dengan menggunakan alur karena

kumparan jangkar berada pada celah udara sehingga kerapatan fluksi

berkurang, seperti pada gambar 4.3 berikut.

Gambar 4.3 Stator tanpa menggunakan alur

b. Stator dengan Alur (slot)

Alur berfungsi sebagai tempat meletakkan kumparan jangkar. Dengan

menggunakan alur akan diperoleh jarak yang yang dekat antara kumparan

dengan magnet untuk memngurangi kebocoran fluksi. Stator dengan

menggunakan alur dapat dilihat pada gambar 4.4 berikut ini :

(55)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

2. Rotor

Rotor adalah bagian yang berputar, rotor merupakan tempat meletakkan

magnet permanen, dimana pada inti rotor tersebut telah dibentuk ruang untuk

meletakkan magnet permanen. Rotor dari sebuah permanent magnet generator

seperti pada gambar 4.5 berikut.

Gambar 4.5 Rotor permanent magnet generator

3. Magnet Permanen

Bahan ferromagnetik adalah bahan yang paling sering digunakan. Material

magnet permanen yg sering digunakan adalah Alnico, Ferrites , SmCo material,

NdFeB material.

Pada Gambar 4.6 terlihat bentuk sederhana dari PMG.

(56)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Pada sistem eksitasi ini, sumber eksitasi dihasilkan oleh sebuah generator

kecil dengan menggunakan Permanent Magnet generator (PMG). Pilot Eksiter

merupakan generator yang memiliki magnet permanent. Oleh karena itu, generator

ini sering disebut dengan Permanent Magnet Generator (PMG). Magnet permanen

yang dimiliki oleh PMG ini terletak pada rotor sehingga apabila diputar akan

memotong garis-garis gaya yang ada pada stator sehingga menimbulkan tegangan

imbas pada stator. Tegangan imbas yang dihasilkan merupakan arus bolak-balik.

Rotornya merupakan sebuah magnet permanen yang terletak seporos dengan

penguat utama dan generator utama, sedangkan pada statornya terdapat belitan

jangkar sebagai tempat dihasilkannya tegangan induksi dari magnet permanen yang

berputar. Daya yang dihasilkan oleh PMG ini merupakan sumber eksitasi pertama

yang akan disearahkan melalui AVR dan selanjutnya diteruskan ke pengeksitasi

utama (eksiter utama).

Pada saat generator belum beroperasi atau PMG belum berputar, rotor PMG

telah menghasilkan fluks magnetik yang konstan. Hal ini disebabkan karena rotor

dari PMG ini adalah magnet permanen. Fluks magnetik yang ditimbulkan oleh PMG

tersebut akan diinduksikan pada kumparan jangkar (stator). Sehingga pada kumparan

rotor tersebut akan dihasilkan fluksi magnet yang konstan. Namun pada stator

tersebut belum dihasilkan tegangan induksi karena belum ada perubahan fluks

terhadap waktu.

Magnet permanen apabila diputar fluks magnet akan memotong garis-garis

gaya yang ada pada stator sehingga menimbulkan tegangan imbas pada stator.

(57)

Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator (Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama), 2010.

Pada saat generator diputar dari putaran nol sampai mencapai kecepatan

nominal, maka pada rotor PMG akan dihasilkan medan putar. Medan putar ini akan

diinduksikan pada stator. Sehingga pada stator tersebut akan dihasilkan fluks

magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan gaya gerak listrik

(ggl) induksi pada ujung-ujung kumparan tersebut.

Hasil pengukuran tegangan dan arus keluaran PMG yang pernah dilakukan

adalah sebesar 170 Volt dan 3 Amp, dimana saat itu salah satu Generator bekerja

dengan keluaran daya 1350 kW, frekuensi 50.03 Hz, putaran 1500rpm, dan Arus

keluaran generator 2190 Amp pada tegangan 380 Volt.

PMG ini memiliki data spesifikasi sebagai berikut :

Tegangan : 170 Vac

Arus : 3 A / Phase

Frekuensi : 100 Hz

Fasa : 3 fasa 3 kawat

Jumlah Kutub : 8

Tahanan belitan satator : 2.6 Ohm

Gambar konstruksi dari rotor dan sator dari Permanent magnet generator

Figur

Gambar 2.10 Karakteristik Beban Nol
Gambar 2 10 Karakteristik Beban Nol . View in document p.31
Gambar 2.12 Karakteristik hubung singkat
Gambar 2 12 Karakteristik hubung singkat . View in document p.32
Gambar 2.14 Karakteristik berbeban
Gambar 2 14 Karakteristik berbeban . View in document p.34
Gambar 2.16 Karakteristik pengaturan generator
Gambar 2 16 Karakteristik pengaturan generator . View in document p.36
Gambar 2.17 Diagram Fasor Generator Sinkron
Gambar 2 17 Diagram Fasor Generator Sinkron . View in document p.38
Gambar  3.1 Sistem Eksitasi Menggunakan Generator Arus Searah
Gambar 3 1 Sistem Eksitasi Menggunakan Generator Arus Searah . View in document p.42
Gambar 3.2 Sistem Eksitasi Statis
Gambar 3 2 Sistem Eksitasi Statis . View in document p.44
gambar 3.3 berikut :
gambar 3.3 berikut : . View in document p.45
Gambar 3.4 Sistem Eksitasi Dengan Suplai Tiga Fasa
Gambar 3 4 Sistem Eksitasi Dengan Suplai Tiga Fasa . View in document p.46
Gambar 3.5 Sistem eksitasi dengan menggunakan Permanent Magnet Generator
Gambar 3 5 Sistem eksitasi dengan menggunakan Permanent Magnet Generator . View in document p.47
Gambar 4.1 Diagram satu garis sistem kelistrikan Sun Plaza
Gambar 4 1 Diagram satu garis sistem kelistrikan Sun Plaza . View in document p.50
Gambar 4.2.
Gambar 4 2 . View in document p.52
Gambar 4.4 Stator dengan menggunakan alur
Gambar 4 4 Stator dengan menggunakan alur . View in document p.54
Gambar 4.3 Stator tanpa menggunakan alur
Gambar 4 3 Stator tanpa menggunakan alur . View in document p.54
Gambar 4.5 Rotor permanent magnet generator
Gambar 4 5 Rotor permanent magnet generator . View in document p.55
Gambar konstruksi dari rotor dan sator dari Permanent magnet generator
Gambar konstruksi dari rotor dan sator dari Permanent magnet generator . View in document p.57
Gambar 4.7 Konstruksi rotor dan stator dari Permanent Magnet Generator
Gambar 4 7 Konstruksi rotor dan stator dari Permanent Magnet Generator . View in document p.58
Gambar 4.8 Diagram prinsip kerja AVR
Gambar 4 8 Diagram prinsip kerja AVR . View in document p.59
Gambar 4.9 Tampilan AVR MX321
Gambar 4 9 Tampilan AVR MX321 . View in document p.60
Gambar 4.10 Skematik AVR MX321
Gambar 4 10 Skematik AVR MX321 . View in document p.61
Gambar 4.11 Karakteristik Volts/Hz
Gambar 4 11 Karakteristik Volts Hz . View in document p.62
Gambar 4.12 Diagram satu garis generator sinkron
Gambar 4 12 Diagram satu garis generator sinkron . View in document p.65
Gambar 4.13 Rangkaian kontrol generator sinkron
Gambar 4 13 Rangkaian kontrol generator sinkron . View in document p.66
Gambar 4.14 Rangkaian Penyearah Dioda Berputar dengan Surge Supressor
Gambar 4 14 Rangkaian Penyearah Dioda Berputar dengan Surge Supressor . View in document p.69
Tabel 4.2 Operasi generator pada tanggal 10 Juni 2009 Generator unit 2 :
Tabel 4 2 Operasi generator pada tanggal 10 Juni 2009 Generator unit 2 . View in document p.75
Gambar 4.16 Karakteristik pengaturan (If=f(IL)) generator – 2
Gambar 4 16 Karakteristik pengaturan If f IL generator 2 . View in document p.76
Gambar 4.17 Karakteristik pengaturan (If=f(IL)) generator – 4
Gambar 4 17 Karakteristik pengaturan If f IL generator 4 . View in document p.77
Gambar 4.18 Rangkaian surge soppresors
Gambar 4 18 Rangkaian surge soppresors . View in document p.78
Gambar 4.21 Skematik Diode Failure Detector
Gambar 4 21 Skematik Diode Failure Detector . View in document p.80
Gambar 4.22 Skematik Excitation Loss Module
Gambar 4 22 Skematik Excitation Loss Module . View in document p.81

Referensi

Memperbarui...