TUGAS MESIN – MESIN LISTRIK 1 KONSTRUKSI MESIN SINKRON
OLEH:
HADI ANDHIKA JAFTA 2210951009
MESIN – MESIN LISTRIK 1 TE A
DOSEN PENGAMPU:
Prof. Ir. Refdinal Nazir, MSEE.,Ph.D
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS ANDALAS 2024
MESIN SINKRON
Mesin sinkron adalah jenis mesin listrik yang operasinya didasarkan pada prinsip sinkronisasi antara kecepatan putaran rotor dan frekuensi arus listrik yang disuplai ke stator. Mesin ini memiliki kemampuan untuk beroperasi pada kecepatan tetap, yang disebut kecepatan sinkron, yang ditentukan oleh frekuensi arus listrik dan jumlah kutub magnet. Mesin sinkron dapat berfungsi sebagai generator listrik (jika digunakan untuk menghasilkan energi listrik) atau sebagai motor listrik (jika digunakan untuk menggerakkan beban mekanis).
Sebagai generator, mesin sinkron bekerja dengan prinsip elektromagnetik di mana energi mekanik yang diterima oleh rotor diubah menjadi energi listrik. Ketika rotor berputar, ia menghasilkan medan magnet yang bergerak yang memotong kumparan stator. Medan magnet ini menginduksi tegangan listrik pada kumparan stator melalui hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik. Generator sinkron ini sering digunakan dalam pembangkit listrik untuk menghasilkan daya dengan frekuensi dan tegangan yang stabil.
Sebagai motor, mesin sinkron beroperasi dengan cara yang sedikit berbeda. Ketika mesin sinkron berfungsi sebagai motor, arus listrik diberikan ke kumparan stator untuk menghasilkan medan magnet berputar. Medan magnet ini menarik rotor yang juga dilengkapi dengan kumparan berarus DC atau medan magnet permanen, sehingga rotor berputar dengan kecepatan yang sesuai dengan frekuensi medan magnet stator. Motor sinkron ini digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kecepatan konstan dan stabil, seperti dalam sistem penggerak presisi atau aplikasi industri.
Mesin sinkron memiliki berbagai fungsi dalam sistem tenaga listrik dan aplikasi industri. Dalam kapasitas sebagai generator, mesin ini digunakan untuk menghasilkan daya listrik dengan frekuensi dan tegangan yang konsisten, yang sangat penting untuk penyediaan energi dalam jaringan listrik. Sebagai motor, mesin sinkron digunakan dalam aplikasi yang memerlukan kecepatan dan frekuensi yang tepat, seperti dalam sistem penggerak yang membutuhkan pengaturan kecepatan yang akurat dan stabil.
Mesin sinkron juga digunakan dalam aplikasi sebagai stabilisator frekuensi dan daya dalam sistem tenaga listrik, serta dalam berbagai aplikasi industri yang memerlukan pengoperasian dengan kecepatan yang konstan dan efisiensi tinggi.
Konstruksi mesin sinkron:
1. Stator adalah komponen tetap dari mesin sinkron yang berfungsi sebagai bagian statis yang mengandung kumparan stator atau lilitan armature. Kumparan ini, yang biasanya terdiri dari kawat tembaga yang terisolasi dan diletakkan di dalam slot pada inti logam, berfungsi untuk menghasilkan medan magnetik ketika dialiri arus listrik. Medan magnetik ini adalah elemen kunci dalam proses penginduksian dan menghasilkan torsi pada rotor.
2. Rotor adalah bagian yang berputar dari mesin sinkron dan terdiri dari dua elemen utama: inti rotor dan kumparan rotor (atau field winding). Kumparan ini biasanya diberi arus DC untuk menciptakan medan magnetik. Medan magnetik dari rotor berinteraksi dengan medan magnet stator, menghasilkan torsi yang diperlukan untuk pengoperasian mesin. Rotor biasanya dihubungkan ke poros rotor yang memutar rotor di dalam stator.
3. Rotor Shaft (Poros Rotor) adalah elemen penting yang mentransmisikan energi mekanik dari rotor ke beban eksternal. Poros ini biasanya terhubung ke komponen lain, seperti generator listrik atau turbin, dan berfungsi untuk mentransfer tenaga mekanik yang dihasilkan oleh rotor ke beban luar.
4. Coupling (Kopling) berfungsi sebagai penghubung antara rotor shaft dan komponen lain atau beban eksternal. Kopling ini memungkinkan transfer
tenaga mekanik dari mesin ke peralatan yang digerakkan, memastikan bahwa tenaga dari rotor dapat disalurkan dengan efektif tanpa adanya kehilangan daya atau kerusakan mekanis.
5. Blower adalah komponen yang berperan penting dalam sistem pendinginan mesin sinkron. Blower ini mengalirkan udara melalui mesin untuk mendinginkan komponen-komponen internal dan menjaga suhu tetap dalam batas aman. Pendinginan yang efektif penting untuk menghindari overheating dan menjaga performa mesin tetap optimal.
6. Drive Discs (Cakram Penggerak) biasanya terletak pada rotor dan berfungsi untuk mentransmisikan tenaga mekanik dari poros rotor ke bagian lain dari sistem. Cakram ini dapat terhubung ke komponen tambahan atau sistem transmisi lainnya, mendistribusikan tenaga secara efisien.
7. Pressure Plate (Pelat Tekan) berfungsi untuk menjaga tekanan yang konsisten pada elemen-elemen mekanis atau bagian-bagian yang terpasang pada rotor. Ini membantu memastikan bahwa semua komponen berfungsi dengan baik dan mengurangi kemungkinan gangguan mekanis atau kerusakan akibat tekanan yang tidak merata.
8. End Bracket / Engine Adaptor End bracket berfungsi untuk menahan rotor di tempatnya dan memastikan bahwa rotor dapat berputar dengan bebas. Engine adaptor menghubungkan mesin sinkron dengan mesin penggerak eksternal, seperti turbin, memastikan bahwa mesin sinkron terintegrasi dengan sistem penggerak secara efektif.
9. End Bearing (Bantalan Ujung) adalah bantalan yang mendukung rotor shaft di ujungnya, memungkinkan rotor untuk berputar dengan gesekan minimal.
Bantalan ini penting untuk mengurangi gesekan yang terjadi selama operasi dan untuk memastikan rotasi yang halus dan stabil dari rotor.
10. Exciter Rotor dan Exciter Stator Komponen ini adalah bagian dari sistem penguatan (excitation system) yang bertanggung jawab untuk menyediakan arus DC ke kumparan rotor. Exciter stator menghasilkan medan magnetik yang berinteraksi dengan exciter rotor untuk menghasilkan arus. Arus ini kemudian diubah menjadi arus DC oleh sistem rectifier dan dialirkan ke kumparan rotor.
11. Rotating Rectifier Assembly terdiri dari rangkaian dioda yang berputar bersama rotor. Fungsi utamanya adalah mengubah arus AC yang dihasilkan oleh exciter menjadi arus DC. Arus DC ini diperlukan untuk mengaktifkan kumparan rotor,
yang pada gilirannya berinteraksi dengan medan magnet stator untuk menghasilkan torsi.
12. PMG Rotor dan PMG Stator adalah generator kecil yang terintegrasi dalam mesin sinkron untuk menghasilkan tenaga listrik tambahan bagi sistem penguatan utama. PMG rotor berputar di dalam PMG stator untuk menghasilkan arus listrik yang stabil dan independen dari sumber utama, sering digunakan untuk memastikan ketersediaan daya yang konsisten.
13. Reconnection Terminals berfungsi untuk menghubungkan atau mengatur ulang konfigurasi rangkaian listrik dalam mesin sinkron. Mereka memungkinkan fleksibilitas dalam pengaturan rangkaian listrik, memfasilitasi penyesuaian yang diperlukan untuk kebutuhan operasional yang berbeda.
14. Frame adalah struktur pendukung utama yang menahan semua komponen mesin sinkron di tempatnya. Frame ini memberikan stabilitas mekanik dan melindungi komponen internal dari kerusakan fisik akibat getaran atau benturan. Kekuatan dan kekakuan frame juga membantu menjaga keselarasan semua komponen selama operasi.
15. Air Discharge Covers (Penutup Udara Keluar) Penutup udara keluar memastikan aliran udara yang efektif dari blower keluar dari mesin. Komponen ini membantu dalam pembuangan udara panas yang dihasilkan selama operasi, menjaga suhu mesin dalam batas aman dan meningkatkan efisiensi keseluruhan.
