Generator Ac

GENERATOR AC & DC

GENERATOR AC & DC

Genera

Generator tor listrik listrik adaadalah lah sebsebuah uah alat alat yanyang g memmemproprodukduksi si eneenergrgi i listlistrik rik dardari i sumsumber ber  energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal se

sebabagagai i pepembmbanangkgkit it liliststririk. k. WWaalalau u gegeneneraratotor r dadan n momototor r pupunynya a babanynyak ak kekesasamamaanan,, tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik.

tapi motor adalah alat yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator

Generator meggumeggunakannakanprinsiprinsip p percopercobaannybaannya a faraday faraday yaitu yaitu memutmemutar ar magnemagnet t dalamdalam ku

kumpmparaaran n atatau au sesebabaliliknknyaya, , keketitika ka mamagngnet et didigegerakrakkakan n dadalam lam kukumpmpararan an mamaka ka teterjarjadidi  perubahan fluks gaya magnet (peribahan arah penyebaran medan magnet) di dalam kumparan  perubahan fluks gaya magnet (peribahan arah penyebaran medan magnet) di dalam kumparan dan menembus tegak lurus terhadap kumparan sehingga menyebabkan beda potensial antara dan menembus tegak lurus terhadap kumparan sehingga menyebabkan beda potensial antara ujung-ujung kumparan (yang menimbulkan listrik)

ujung-ujung kumparan (yang menimbulkan listrik)

Berdasarkan arus yang disalurkangenerator menjadi 2 jenis yaitu generator 

Berdasarkan arus yang disalurkangenerator menjadi 2 jenis yaitu generator ACAC (bolak (bolak  balik) dangenerator

 balik) dangenerator DCDC(searah)(searah)..

Perbedaan Generator listrik

Perbedaan Generator listrik DC dan ACDC dan AC

enerator !"

enerator !":: generator generator arus arus searahsearah enerator #"

enerator #":: generator arus generator arus bolak bolak balik balik  enerator !"

enerator !":: menggunakan menggunakan $"omutator$.$"omutator$. enerator #"

enerator #":: menggunakan menggunakan $%lip $%lip ring$.ring$.

GENERATOR DC

GENERATOR DC

en

eneraterator or !" !" mermerupaupakan kan sebsebuah uah perperangangkat kat mesmesin in listlistrik rik dindinamiamis s yanyang g menmengubgubahah energi mekanis menjadi energi listrik. enerator !" menghasilkan arus !" & arus searah. energi mekanis menjadi energi listrik. enerator !" menghasilkan arus !" & arus searah. enerator !" dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet enerator !" dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator !" yaitu'

atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator !" yaitu' .enerator penguat terpisah

.enerator penguat terpisah 2.enerator shunt 2.enerator shunt .enerator kompon .enerator kompon GENERATOR AC (ALTERNATOR) GENERATOR AC (ALTERNATOR)

*ampir semua tenaga listrik yang dipergunakan saat ini bekerja pada sumber tegangan *ampir semua tenaga listrik yang dipergunakan saat ini bekerja pada sumber tegangan  bolak balik (ac), karenanya, generator ac

 bolak balik (ac), karenanya, generator ac adalah alat yang paling penting untuk menghasilkanadalah alat yang paling penting untuk menghasilkan tenaga listrik. enerator ac, umumnya disebut alternator, ber+ariasi ukurannya sesuai dengan tenaga listrik. enerator ac, umumnya disebut alternator, ber+ariasi ukurannya sesuai dengan  beban

 beban yang yang akan akan disuplai. disuplai. %ebagai %ebagai contoh, contoh, alternator alternator pada pada PP# mempunyai # mempunyai ukuran ukuran yangyang sangat besar, membangkitkan ribuan kiloatt pada tegangan yang sangat tinggi. "ontoh sangat besar, membangkitkan ribuan kiloatt pada tegangan yang sangat tinggi. "ontoh lainnya adalah alternator di mobil, yang sangat kecil sebagai perbandingannya. Beratnya lainnya adalah alternator di mobil, yang sangat kecil sebagai perbandingannya. Beratnya hanya beberapa kilogram dan menghasilkan daya sekitar // hingga 2// att, biasanya pada hanya beberapa kilogram dan menghasilkan daya sekitar // hingga 2// att, biasanya pada tegangan 2 +olt.

Generator DC dan

Generator DC dan Generator AC

Generator AC

(By :

(By : dunia-listrik.blogspot.codunia-listrik.blogspot.com)m)

A. GENERATOR DC

A. GENERATOR DC

Generator DC merupakan sebuah perangkat Motor listrik yang mengubah energi mekanis

Generator DC merupakan sebuah perangkat Motor listrik yang mengubah energi mekanis

menjadi energi listrik. Generator DC menghasilka

menjadi energi listrik. Generator DC menghasilkan arus DC / n arus DC / arus searah. Generator DCarus searah. Generator DC

dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat

dibedakan menjadi beberapa jenis berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat

eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:

eksitasinya terhadap jangkar (anker), jenis generator DC yaitu:

. Generator penguat terpisah . Generator penguat terpisah !. Generator shunt !. Generator shunt ". Generator kompon ". Generator kompon 1. Konstruksi Generator DC 1. Konstruksi Generator DC

#ada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet #ada umumnya generator DC dibuat dengan menggunakan magnet permanent dengan $%kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi permanent dengan $%kutub rotor, regulator tegangan digital, proteksi terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah terhadap beban lebih, starter eksitasi, penyearah, bearing dan rumah generator atau &asis, serta

generator atau &asis, serta bagian rotor. Gambar  menunjukkan gambarbagian rotor. Gambar  menunjukkan gambar potongan melintang konstruksi generator DC.

potongan melintang konstruksi generator DC.

Gambar . 'onstruksi Generator DC Gambar . 'onstruksi Generator DC Generator DC terdiri dua bagian,

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yangyaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang

diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. agian stator berputar. agian stator  terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal bo. *edangkan bagian rotor

rotor dan poros rotor. rotor dan poros rotor.

agian yang harus menjadi perhatian untuk pera+atan se&ara rutin adalah agian yang harus menjadi perhatian untuk pera+atan se&ara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti se&ara periodi& /

sikat arang yang akan memendek dan harus diganti se&ara periodi& / berkala. 'omutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang berkala. 'omutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang

menempel dan serbuk arang yang mengisi &elah%&elah komutator, gunakanmengisi &elah%&elah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang.

amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang. 2. Prinsip kerja Generator DC

2. Prinsip kerja Generator DC

#embangkitan tegangan induksi oleh sebuah

#embangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melaluigenerator diperoleh melalui dua &ara:

dua &ara:

 dengan menggunakan &in&in%seret, menghasilkan tegangan induksi  dengan menggunakan &in&in%seret, menghasilkan tegangan induksi bolak%balik.

bolak%balik.

 dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.  dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan DC.

#roses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat dilihat #roses pembangkitan tegangan tegangan induksi tersebut dapat dilihat pada Gambar ! dan Gambar ".

pada Gambar ! dan Gambar ".

Gambar !.

Gambar !. #embangkitan -e#embangkitan -egangan nduksi.gangan nduksi.

ika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi ika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan

perpotongan medan magnet oleh lilitan ka+at pada rotor. 0al ini akanka+at pada rotor. 0al ini akan menimbulkan tegangan induksi.

menimbulkan tegangan induksi. --eegangan induksi terbesar gangan induksi terbesar terjadi saatterjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar ! (a) dan (&). #ada posisi ini terjadi rotor menempati posisi seperti Gambar ! (a) dan (&). #ada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet se&ara

perpotongan medan magnet se&ara maksimum oleh penghantar.maksimum oleh penghantar. *edangkan posisi jangkar pada Gambar !.(b), akan menghasilkan *edangkan posisi jangkar pada Gambar !.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. 0al ini karena tidak adanya perpotongan medan tegangan induksi nol. 0al ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada

magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan inijangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.

Gambar ". -egangan 1otor yang dihasilkan melalui &in&in%seret dan komutator.

ika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip%ring berupa dua &in&in (disebut juga dengan &in&in seret), seperti ditunjukkan Gambar ".(), maka dihasilkan listrik AC (arus bolak%balik) berbentuk sinusoidal. ila ujung

belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu &in&in Gambar ".(!) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan dua gelombang positip.

 1otor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak%balik. *ebuah komutator ber2ungsi sebagai penyearah tegangan AC.

 esarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC,

sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).

3. Jangkar Generator DC

angkar adalah tempat lilitan pada rotor yang berbentuk silinder beralur. elitan tersebut merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi. #ada umumnya jangkar terbuat dari bahan yang kuat mempunyai si2at

2eromagnetik dengan permiabilitas yang &ukup besar.

#ermiabilitas yang besar diperlukan agar lilitan jangkar terletak pada derah yang induksi magnetnya besar, sehingga tegangan induksi yang

ditimbulkan juga besar. elitan jangkar terdiri dari beberapa kumparan yang dipasang di dalam alur jangkar. -iap%tiap kumparan terdiri dari lilitan ka+at atau lilitan batang.

Gambar $. angkar Generator DC. . Reaksi Jangkar 

3luks magnet yang ditimbulkan oleh kutub%kutub utama dari sebuah

generator saat tanpa beban disebut 3luks Medan 4tama (Gambar 5). 3luks ini memotong lilitan jangkar sehingga timbul tegangan induksi.

Gambar 5. Medan 6ksitasi Generator DC

ila generator dibebani maka pada penghantar jangkar timbul arus jangkar.  Arus jangkar ini menyebabkan timbulnya 2luks pada penghantar jangkar

Gambar 7. Medan angkar dari Generator DC (a) dan 1eaksi angkar (b). Mun&ulnya medan jangkar akan memperlemah medan utama yang terletak disebelah kiri kutub utara, dan akan memperkuat medan utama yang

terletak di sebelah kanan kutub utara. #engaruh adanya interaksi antara medan utama dan medan jangkar ini disebut reaksi jangkar. 1eaksi jangkar  ini mengakibatkan medan utama tidak tegak lurus pada garis netral n,

tetapi bergeser sebesar sudut 8. Dengan kata lain, garis netral akan bergeser. #ergeseran garis netral akan melemahkan tegangan nominal generator.

4ntuk mengembalikan garis netral ke posisi a+al, dipasangkan medan magnet bantu (interpole atau kutub bantu), seperti ditunjukkan pada Gambar 9.(a).

Gambar 9. Generator dengan 'utub antu (a) dan Generator 'utub 4tama, 'utub antu, elitan 'ompensasi (b).

ilitan magnet bantu berupa kutub magnet yang ukuran 2isiknya lebih ke&il dari kutub utama. Dengan bergesernya garis netral, maka sikat yang

diletakkan pada permukaan komutator dan tepat terletak pada garis netral n juga akan bergeser. ika sikat dipertahankan pada posisi sem ula (garis netral), maka akan timbul per&ikan bunga api, dan ini sangat berpotensi menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. ;leh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. ila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan

penghantar yang mengandung tegangan. 1eaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki kutub utama baik pada lilitan kutub utara maupun kutub selatan, seperti ditunjukkan pada gambar 9 (a) dan (b), generator dengan komutator dan lilitan

kompensasinya.

'ini dalam rangkaian generator DC memiliki tiga lilitan magnet, yaitu:  lilitan magnet utama

 lilitan magnet bantu (interpole)  lilitan magnet kompensasi !. Jenis"Jenis Generator DC

*eperti telah disebutkan dia+al, bah+a generator DC berdasarkan dari rangkaian belitan magnet atau penguat eksitasinya terhadap jangkar (anker) dibagi menjadi " jenis, yaitu:

. Generator penguat terpisah !. Generator shunt

". Generator kompon

#enjelasan jenis generator DC . Generator Penguat Terpisa#

#ada generator penguat terpisah, belitan eksitasi (penguat eksitasi) tidak terhubung menjadi satu dengan rotor. -erdapat dua jenis generator

penguat terpisah, yaitu:

. #enguat elektromagnetik (Gambar <.a)

Gambar <. Generator #enguat -erpisah.

6nergi listrik yang dihasilkan oleh penguat elektromagnet dapat diatur

melalui pengaturan tegangan eksitasi. #engaturan dapat dilakukan se&ara elektronik atau magnetik. Generator ini bekerja dengan &atu daya DC dari luar yang dimasukkan melalui belitan 3%3!.

#enguat dengan magnet permanen menghasilkan tegangan output

generator yang konstan dari terminal rotor A%A!. 'arakteristik tegangan = relati2 konstan dan tegangan akan menurun sedikit ketika arus beban 

dinaikkan mendekati harga nominalnya.

Gambar >. 'arakteristik Generator #enguat -erpisah Gambar > menunjukkan:

a. karakteristik generator penguat terpisah saat eksitasi penuh (e ??@) dan saat eksitasi setengah penuh (e 5?@). e adalah arus eksitasi, 

adalah arus beban.-egangan output generator akan sedikit turun jika arus beban semakin besar.

b. 'erugian tegangan akibat reaksi jangkar.

&. #erurunan tegangan akibat resistansi jangkar dan reaksi jangkar, selanjutnya mengakibatkan turunnya pasokan arus penguat ke medan magnet, sehingga tegangan induksi menjadi ke&il.

!. Generator $#unt

#ada generator shunt, penguat eksitasi 6%6! terhubung paralel dengan rotor (A%A!). -egangan a+al generator diperoleh dari magnet sisa yang terdapat pada medan magnet

stator. 1otor berputar dalam medan magnet yang lemah, dihasilkan tegangan yang akan memperkuat medan magnet stator, sampai di&apai tegangan nominalnya. #engaturan arus eksitasi yang mele+ati belitan shunt 6%6! diatur oleh tahanan geser. Makin besar arus eksitasi shunt, makin besar medan penguat shunt yang dihasilkan, dan tegangan terminal meningkat sampai men&apai tegangan nominalnya. Diagram rangkaian generator shunt dapat dilihat pada Gambar ?.

Gambar ?. Diagram 1angkaian Generator *hunt

ika generator shunt tidak mendapatkan arus eksitasi, maka sisa

megnetisasi tidak akan ada, atau jika belitan eksitasi salah sambung atau  jika arah putaran terbalik, atau rotor terhubung%singkat, maka tidak akan

ada tegangan atau energi listrik yang dihasilkan oleh generator tersebut. Karakteristik kerja Generator 

Generator shunt mempunyai karakteristik seperti ditunjukkan pada Gambar  . -egangan output akan turun lebih banyak untuk kenaikan arus beban yang sama, dibandingkan dengan tegangan output pada generator

penguat terpisah.

*ebagai sumber tegangan, karakteristik dari generator penguat terpisah dan generator shunt tentu kurang baik, karena seharusnya sebuah

generator mempunyai tegangan output yang konstan, namun hal ini dapat diperbaiki pada generator kompon.

". Generator Ko%pon

Generator kompon mempunyai dua penguat eksitasi pada inti kutub utama yang sama. *atu penguat eksitasi merupakan penguat shunt, dan lainnya merupakan penguat seri. Diagram rangkaian generator kompon

ditunjukkan pada Gambar !. #engatur medan magnet (D%D!) terletak di depan belitan shunt.

Gambar !. Diagram 1angkaian Generator 'ompon Karakteristik Generator Ko%pon

Gambar ". 'arakteristik Generator 'ompon

Gambar " menunjukkan karakteristik generator kompon. -egangan output generator terlihat konstan dengan pertambahan arus beban, baik pada arus eksitasi penuh maupun eksitasi 5?@. 0al ini disebabkan oleh adanya penguatan lilitan seri, yang &enderung naik tegangannya jika arus beban bertambah besar. adi ini merupakan kompensasi dari generator shunt, yang &enderung tegangannya akan turun jika arus bebannya naik.

. G661A-;1 *'1; (AC)

Konstruksi Generator $inkron

#ada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor sinkron, dan se&ara 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 (membangkitkan medan magnet, biasa disebut sistem eksitasi) dan sebuah kumparan (biasa disebut jangkar) tempat dibangkitkannya GG arus bola% balik.

0ampir semua mesin sinkron mempunyai belitan GG berupa stator yang diam dan struktur medan magnit berputar sebagai rotor. 'umparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada sumber DC luar melaui slipring dan sikat arang, tetapi ada juga yang tidak mempergunakan

sikat arang yaitu sistem “brushless excitation” . entuk Penguatan

*eperti telah diuraikan diatas, bah+a untuk membangkitkan 2luks magnetik diperlukan penguatan DC. #enguatan DC ini bisa diperoleh dari generator DC penguatan sendiri yang seporos dengan rotor mesin sinkron. #ada mesin sinkron dengan ke&epatan rendah, tetapi rating daya yang besar, seperti generator 0ydroele&tri& (#embangkit listrik tenaga air), maka generator DC yang digunakan tidak dengan penguatan sendiri tetapi dengan “Pilot Exciter”  sebagai penguatan atau menggunakan magnet  permanent  (magnet tetap).

Gambar . Generator *inkron -iga 2asa dengan #enguatan Generator D C B#ilot 6&iter.

Gambar !. Generator *inkron -iga 2asa dengan *istem #enguatan Brushless 6&iter *ystem.

 Alternati2 lainnya untuk penguatan eksitasi  adalah menggunakan Diode silikon dan -hyristor.

 Ada dua tipe sistem penguatan B*olid state, yaitu:

 *istem statis yang menggunakan Diode atau -hyristor statis, dan arus dialirkan ke rotor melalui *lipring.

 Brushless *ystem, pada sistem ini penyearah dipasangkan diporos yang berputar dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slip%ring.

entuk Rotor 

4ntuk medan rotor yang digunakan tergantung pada ke&epatan mesin, mesin dengan ke&epatan tinggi seperti turbo generator mempunyai bentuk silinder gambar "a, sedangkan mesin dengan ke&epatan rendah seperti 0ydroele&tri& atau Generator istrik Diesel mempunyai rotor kutub

menonjol gambar "b.

Gambar "a. entuk 1otor kutub silinder.

Gambar "b. entuk 1otor kutub menonjol.

*tator dari Mesin *inkron terbuat dari bahan 2erromagnetik , seperti telah dibahas di sini, yang berbentuk laminasi untuk mengurangi rugi%rugi arus pusar. Dengan inti 2erromagnetik yang bagus berarti permebilitas dan resistiitas dari bahan tinggi.

Gambar $. nti *tator dan Alur pada *tator 

Gambar $ memperlihatkan alur stator tempat kumparan jangkar. elitan  jangkar (stator) yang umum digunakan oleh mesin sinkron tiga 2asa, ada

dua tipe yaitu :

a. elitan satu lapis (*ingle ayer Einding).

b. elitan berlapis ganda (Double ayer Einding). entuk $tator $atu 'apis

Gambar 5 memperlihatkan belitan satu lapis, karena hanya ada satu sisi lilitan didalam masing%masing alur. ila kumparan tiga 2asa dimulai pada *a, *b, dan *& dan berakhir di 3a, 3b, dan 3& bisa disatukan dalam dua &ara, yaitu hubungan bintang dan segitiga. Antar kumparan 2asa dipisahkan sebesar !? derajat listrik atau 7? derajat mekanik, satu siklus GG penuh akan dihasilkan bila rotor dengan $ kutub berputar <? derajat mekanis. *atu siklus GG penuh menunjukkan "7? derajat listrik, adapun hubungan antara sudut rotor mekanis 8Fmek dan sudut listrik 8Flis, adalah :

Gambar 5. elitan *atu apis Generator *inkron -iga 3asa. Contoh:

*ebuah generator *inkron mempunyai ! kutub. erapa sudut mekanis ditunjukkan dengan <? derajat listrik.

a+aban:

*udut mekanis antara kutub utara dan kutub selatan adalah:

ni menunjukkan <? derajat listrik

atau bisa juga se&ara langsung, yaitu:

Gambar 7. 4rutan 2asa AC.

4ntuk menunjukkan arah dari putaran rotor gambar 7. (searah jarum jam), urutan 2asa yang dihasilkan oleh suplai tiga 2asa adalah AC, dengan

demikian tegangan maksimum pertama terjadi dalam 2asa A, diikuti 2asa , dan kemudian 2asa C.

negati2, sedangkan urutan 2asa AC disebut urutan 2asa positi2. adi ggl yang dibangkitkan sistem tiga 2asa se&ara simetris adalah:

6A  6A H ?I olt 6  6 H %!?I olt 6C  6C H %!$?I olt e(itan er(apis Gan)a

'umparan jangkar yang diperlihatkan pada gambar 5 hanya mempunyai satu lilitan per kutub per 2asa, akibatnya masing%masing kumparan hanya dua lilitan se&ara seri. ila alur%alur tidak terlalu lebar, masing%masing penghantar yang berada dalam alur akan membangkitkan tegangan yang sama. Masing%masing tegangan 2asa akan sama untuk menghasilkan tegangan per penghantar dan jumlah total dari penghantar per 2asa.

Dalam kenyataannya &ara seperti ini tidak menghasilkan &ara yang e2ekti2 dalam penggunaan inti stator, karena ariasi kerapatan 2luks dalam inti dan  juga melokalisir pengaruh panas dalam daerah alur dan menimbulkan

harmonik. 4ntuk mengatasi masalah ini, generator praktisnya mempunyai kumparan terdistribusi dalam beberapa alur per kutub per 2asa. Gambar 9 memperlihatkan bagian dari sebuah kumparan jangkar yang se&ara umum banyak digunakan. #ada masing%masing alur ada dua sisi lilitan dan

masing%masing lilitan memiliki lebih dari satu putaran. agian dari lilitan yang tidak terletak kedalam alur biasanya disebut B Einding ;erhang, sehingga tidak ada tegangan dalam +inding oerhang.

Gambar 9. elitan erlapis Ganda Generator *inkron -iga 3asa.

*eperti telah dijelaskan diatas bah+a sebuah kumparan terdiri dari

sejumlah lilitan yang ditempatkan dalam alur se&ara terpisah. *ehingga, GGl pada terminal menjadi lebih ke&il bila dibandingkan dengan

kumparan yang telah dipusatkan. *uatu 2aktor yang harus dikalikan dengan GG dari sebuah kumparan distribusi untuk menghasilkan total GG yang dibangkitkan disebut 2aktor distribusi 'd untuk kumparan. 3aktor ini selalu lebih ke&il dari satu ('d J onblurKtry

Lparent.desele&tloggermageGra&e2ully()N &at&h(e) LNK

hre2Khttp://!.bp.blogspot.&om/FjO3'P+6bD</*2gh7kk>;2/AAAAAAAAA s/$=O7tgFy70</s7??%h/5.pngKQ

dimana m menyatakan jumlah 2asa.

Gambar <. Diagram #hasor dari -egangan nduksi ilitan.

#erhatikan gambar <, disini diperlihatkan GG yang dinduksikan dalam alur  ! akan tertinggal (lagging) dari GG yang dibangkitkan dalam alur 

sebesar R 5 derajat listrik, demikian pula GG yang dinduksikan dalam alur " akan tertinggal !R derajat, dan seterusnya. *emua GG ini

ditunjukkan masing%masing oleh phasor 6, 6!, 6" dan 6$. -otal GG stator per 2asa 6 adalah jumlah dari seluruh ektor.

6  6 S 6! S 6" S 6$

-otal GGl stator 6 lebih ke&il dibandingkan jumlah aljabar dari GG lilitan oleh 2aktor.

'euntungan dari kumparan distribusi, adalah memperbaiki bentuk

gelombang tegangan yang dibangkitkan, seperti terlihat pada gambar >.

Gambar >. -otal GG 6t dari -iga GG *inusoidal.

*aktor Kisar 

Gambar ?, memperlihatkan bentuk kisar dari sebuah kumparan, bila sisi lilitan diletakkan dalam alur  dan 9 disebut kisar penuh, sedangkan bila diletakkan dalam alur  dan 7 disebut kisar pendek, karena ini sama dengan 5/7 kisar kutub.

'isar :

5/7  5/7  <? derajat  5? derajat /7  /7  <? derajat  "? derajat.

'isar pendek sering digunakan, karena mempunyai beberapa keuntungan, diantaranya:

 Menghemat tembaga yang digunakan.

 Memperbaiki bentuk gelombang dari tegangan yang dibangkitkan.  'erugian arus pusar dan 0ysterisis dapat dikurangi.

6 GG yang diinduksikan pada masing%masing lilitan, bila lilitan merupakan kisar penuh, maka total induksi  ! 6 (gambar ).

Gambar . =ektor -egangan ilitan.

*edangkan kisar pendek dengan sudut "? derajat listrik, seperti diperlihatkan pada gambar <b, maka tegangan resultannya adalah: 6  ! 6. Cos "?/!

dimana #I adalah kisar kumparan dalam derajat listrik. Ga,a Gerak 'istrik Ku%paran

*ebelumnya telah dibahas mengenai 2rekuensi dan besarnya tegangan masing%masing 2asa se&ara umum. 4ntuk lebih mendekati nilai GG sebenarnya yang terjadi maka harus diperhatikan 2aktor distribusi dan 2aktor kisar.

 Apabila

T  umlah penghantar atau sisi lilitan dalam seri/2asa  ! --  umlah lilitan per 2asa

dU  U# dan dt  7?/ detik

maka GG induksi rata%rata per penghantar:

sedangkan jika,

atau,

*ehingga GG induksi rata%rata per penghantar menjadi:

bila ada T penghantar dalam seri/2asa, maka : GG rata%rata/2asa  !.2.U.T =olt

 !.2.U.(!-)  $.2.U.- olt

bila 2aktor distribusi dan 2aktor kisar dimasukkan, maka GG e2ekti2/2asa 6  $,$$ . 'd. 'p .2 .U . - (=olt)

PR-N$-P"PR-N$-P KERJA GENERATOR $-NKRON

*etelah kita membahas mengenai konstruksi dari suatu generator

sinkron, maka artikel kali ini akan membahas mengenai prinsip

kerja dari suatu generator sinkron. Vang akan menjadi kerangka

bahasan kali ini adalah pengoperasian generator sinkron dalam

kondisi berbeban, tanpa beban, menentukan reaktansi dan

resistansi dengan melakukan per&obaan tanpa beban (beban nol),

per&obaan hubung%singkat dan per&obaan resistansi jangkar.

*eperti telah dijelaskan pada artikel%artikel sebelumnya, bah+a

ke&epatan rotor dan 2rekuensi dari tegangan yang dibangkitkan

oleh suatu generator sinkron berbanding lurus. Gambar  akan

memperlihatkan prinsip kerja dari sebuah generator AC dengan dua

kutub, dan dimisalkan hanya memiliki satu lilitan yang terbuat dari

dua penghantar se&ara seri, yaitu penghantar a dan aW.

4ntuk dapat lebih mudah memahami, silahkan lihat animasi prinsip

kerja generator, di sini.

Gambar . Diagram Generator AC *atu #hasa Dua 'utub.

ilitan seperti disebutkan diatas disebut Bilitan terpusat, dalam

generator sebenarnya terdiri dari banyak lilitan dalam masing%

disebut Bilitan terdistribusi. Diasumsikan rotor berputar searah

 jarum jam, maka 2luks medan rotor bergerak sesuai lilitan jangkar.

*atu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus per

detik atau  0ertP (0P).

ila ke&epatannya 7? 1eolution per menit (1pm), 2rekuensi  0P.

Maka untuk 2rekuensi 2  7? 0P, rotor harus berputar "7?? 1pm.

4ntuk ke&epatan rotor n rpm, rotor harus berputar pada ke&epatan

n/7? reolution per detik (rps). ila rotor mempunyai lebih dari 

pasang kutub, misalnya # kutub maka masing%masing reolution

dari rotor menginduksikan #/! siklus tegangan dalam lilitan stator.

3rekuensi dari tegangan induksi sebagai sebuah 2ungsi dari

ke&epatan rotor, dan di2ormulasikan dengan:

4ntuk generator sinkron tiga 2asa, harus ada tiga belitan yang

masing%masing terpisah sebesar !? derajat listrik dalam ruang

sekitar keliling &elah udara seperti diperlihatkan pada kumparan a X

aW, b X bW dan & X &W pada gambar !. Masing%masing lilitan akan

menghasilkan gelombang 3luksi sinus satu dengan lainnya berbeda

!? derajat listrik. Dalam keadaan seimbang besarnya 2luksi sesaat

:

YA  Ym. *in Zt

Y  Ym. *in ( Zt X !?I )

YC  Ym. *in ( Zt X !$?I )

esarnya 2luks resultan adalah jumlah ektor ketiga 2luks tersebut

adalah:

Y-  YA SY S YC, yang merupakan 2ungsi tempat (Y) dan +aktu

(t), maka besar% besarnya 2luks total adalah:

Y-  Ym.*in Zt S Ym.*in(Zt X !?I) S Ym. *in(ZtX !$?I). Cos (U

 X !$?I)

Dengan memakai trans2ormasi trigonometri dari :

*in 8 . Cos [  \.*in (8 S [) S \ *in (8 S [ ),

maka dari persamaan diatas diperoleh :

Y-  \.Ym. *in (Zt SU )S \.Ym. *in (Zt X U) S \.Ym. *in ( Zt S U

 X !$?I )S \.Ym. *in (Zt X U) S\.Ym. *in (Zt S U X $<?I)

Dari persamaan diatas, bila diuraikan maka suku kesatu, ketiga,

dan kelima

akan silang menghilangkan. Dengan demikian dari persamaan

akan didapat

2luksi total sebesar, Y-  ] Ym. *in ( Zt % Y ) Eeber .

adi medan resultan merupakan medan putar dengan modulus "/!

Y dengan

sudut putar sebesar Z. Maka besarnya tegangan masing%masing

2asa adalah :

6 maks  m. ^. Z r =olt

dimana :

m  'erapatan 3luks maksimum kumparan medan rotor (-esla)

^  #anjang masing%masing lilitan dalam medan magnetik (Eeber)

Z  'e&epatan sudut dari rotor (rad/s)

r  1adius dari jangkar (meter)

Generator Tanpa e+an

 Apabila sebuah mesin sinkron di2ungsikan sebagai generator

dengan diputar pada ke&epatan sinkron dan rotor diberi arus

medan (2), maka pada kumparan jangkar stator akan diinduksikan

tegangan tanpa beban (6o), yaitu sebesar:

6o  $,$$ .'d. 'p. 2. Um. - =olt

Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada

stator, sehingga tidak terdapat pengaruh reaksi jangkar. 3luks

hanya dihasilkan oleh arus medan (2). ila besarnya arus medan

dinaikkan, maka tegangan keluaran juga akan naik sampai titik

saturasi (jenuh), seperti diperlihatkan pada gambar ". 'ondisi

generator tanpa beban bisa digambarkan rangkaian ekuialennya

seperti diperlihatkan pada gambar "b.

Gambar "a dan "b. 'ura dan 1angkaian 6kuialen Generator

-anpa eban

Generator er+e+an

ila generator diberi beban yang berubah%ubah maka besarnya

tegangan terminal = akan berubah%ubah pula, hal ini disebabkan

adanya kerugian tegangan pada:

 1esistansi jangkar 1a

 1eaktansi bo&or jangkar _l

 1eaksi angkar _a

a. esistansi !angkar 

1esistansi jangkar/2asa 1a menyebabkan terjadinya kerugian

tegang/2asa (tegangan jatuh/2asa) dan .1a yang se2asa dengan

arus jangkar.

b. eaktansi Bocor !angkar 

*aat arus mengalir melalui penghantar jangkar, sebagian 2luks yang

terjadi tidak mengimbas pada jalur yang telah ditentukan, hal

seperti ini disebut 3luks o&or.

c. eaksi !angkar 

 Adanya arus yang mengalir pada kumparan jangkar saat generator

dibebani akan menimbulkan 2luksi jangkar (YA ) yang berintegrasi

dengan 2luksi yang dihasilkan pada kumparan medan rotor(Y3),

sehingga akan dihasilkan suatu 2luksi resultan sebesar :

nteraksi antara kedua 2luksi ini disebut sebagai reaksi jangkar,

seperti diperlihatkan pada Gambar $. yang mengilustrasikan kondisi

reaksi jangkar untuk jenis beban yang berbeda%beda.

Gambar $a, $b, $& dan $d. 'ondisi 1eaksi angkar.

Gambar $a , memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat generator

dibebani tahanan (resisti2) sehingga arus jangkar a se2asa dengan

GG 6b dan YA akan tegak lurus terhadap Y3.

dibebani kapasiti2 , sehingga arus jangkar a mendahului ggl 6b

sebesar ` dan YA terbelakang terhadap Y3 dengan sudut (>? %`).

Gambar $&, memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat dibebani

kapasiti2 murni yang mengakibatkan arus jangkar a mendahului

GG 6b sebesar >?I dan YA akan memperkuat Y3 yang

berpengaruh terhadap pemagnetan.

Gambar $d, memperlihatkan kondisi reaksi jangkar saat arus diberi

beban indukti2 murni sehingga mengakibatkan arus jangkar a

terbelakang dari GG 6b sebesar >?I dan YA akan memperlemah

Y3 yang berpengaruh terhadap pemagnetan.

umlah dari reaktansi bo&or _ dan reaktansi jangkar _a biasa

disebut reaktansi *inkron _s.

=ektor diagram untuk beban yang bersi2at ndukti2, resisti2 murni,

dan kapasiti2 diperlihatkan pada Gambar 5a, 5b dan 5&.

Gambar 5a, 5b dan 5&. =ektor Diagram dari eban Generator 

erdasarkan gambar diatas, maka bisa ditentukan besarnya

tegangan jatuh yang terjadi, yaitu :

-otal -egangan atuh pada eban:

 .1a S j (._a S ._)

  L1a S j (_s S _)N

  L1a S j (_s)N

 .Ts

enentukan Resistansi )an Reaktansi

4ntuk bisa menentukan nilai reaktansi dan impedansi dari sebuah

generator, harus dilakukan per&obaan (test). Ada tiga jenis test

yang biasa dilakukan, yaitu:

 -est -anpa beban ( eban ol )

 -est 0ubung *ingkat.

 -est 1esistansi angkar.

Test Tanpa e+an

-est -anpa eban dilakukan pada ke&epatan *inkron dengan

rangkaian jangkar terbuka (tanpa beban) seperti diperlihatkan pada

Gambar 7. #er&obaan dilakukan dengan &ara mengatur arus

Gambar 7. 1angkaian -est Generator -anpa eban.

Test /u+ung $ingkat

4ntuk melakukan test ini terminal generator dihubung singkat, dan

dengan Ampermeter diletakkan diantara dua penghantar yang

dihubung singkat tersebut (Gambar 9). Arus medan dinaikkan

se&ara bertahap sampai diperoleh arus jangkar maksimum. *elama

proses test arus 2 dan arus hubung singkat hs di&atat.

Gambar 9. 1angkaian -est Generator di 0ubung *ingkat.

Dari hasil kedua test diatas, maka dapat digambar dalam bentuk

kura karakteristik seperti diperlihatkan pada gambar <.

Gambar <. 'ura 'arakteristik -anpa eban dan 0ubung *ingkat

sebuah Generator.

mpedansi *inkron di&ari berdasarkan hasil test, adalah:

, 2  konstatn

Test Resistansi Jangkar 

Dengan rangkaian medan terbuka, resistansi DC diukur antara dua

terminal output sehingga dua 2asa terhubung se&ara seri, Gambar

>. 1esistansi per 2asa adalah setengahnya dari yang diukur.

Gambar >. #engukuran 1esistansi DC.

Dalam kenyataannya nilai resistansi dikalikan dengan suatu 2aktor

untuk menentukan nilai resistansi AC e2ekti2 , e22 1 . 3aktor ini

tergantung pada bentuk dan ukuran alur, ukuran penghantar