kul mesin sinkron.ppt

MESIN SINKRON

• Stator

• Rotor kutub silindris (kec. Tinggi)

kutub salient / menojol (kec.Rendah)• Ada Kutub Luar dan Kutub Dalam Kebanyakan kutub dalam

Kutub Luar dan Kutub Dalam

Kutub Silindris

STATOR DAN ROTOR

KUMPARAN STATOR DAN ROTOR

Rotor Kutub Menonjol (Salient)Putaran Rendah-Turbin air, Mesin Diesel

Rotor Kutub Menonjol (Salient)

Rotor Kutub SilindrisPutaran Tinggi- Turbin Uap/Gas

KUMPARAN PEREDAM

Mengapa Kutub Dalam?

• Tegangan yang dibangkitkan biasanya antara 18 kv – 24 kv, maka tegangan ini tidak perlu dikeluarkan melalui cincin slip dan kontak geser tetapi dapat dikeluarkan langsung ke alat penghubung.

• Ada keuntungan mekanis, getaran lilitan jangkar berkurang dan gaya sentrifugal menjadi lebih baik

• Kumparan medan yang berputar dicatu dgn arus dc pd teg. 125, 250 atau 375 volt melalui cincin slip dan sikat, atau langsung dgn kabel antara medan dengan penyearah untk sistem eksitasi tanpa sikat.

GENERATOR SINKRON

GENERATOR SINKRON

Prinsip Kerja Generator AC

• Rotor diberi kumparan yang dialiri arus dc (medan magnet) dan diputar oleh penggerak utama, medan rotor akan memotong kumparan utama di stator sehingga timbul tegangan induksi di kump. Stator yang gelombang tegangannya berbentuk sinusoidal.

Generator AC Konvensional

• Arus dc diperoleh dari sebuag generator dc kecil

Static Exciter Generator

• Exciternya tidak turut berputar, berupa penyearah

Brush Less Generator

• Static exciter masih perlu sikat• Brush less tidak, tapi pakai penyearah yang ikut

berputar bersama dgn rotor. Exciternya berupa generator ac kecil dgn kutub luar. Kutubnya mendapatkan sumber dc seperti pd static exciter, sedang dirotornya timbul teg ac yang disearahkan dan langsung dimasukkan pada rotor generator utama. Teg pd stator utama dipakai untuk beban dan sebagian kecil untuk excitasi.

Brush Less Generator

Generator Sinkron Berbeban

• Putaran dijaga konstan, bila n berubah f juga

• Yang berubah biasanya tegangan (teg drop)

• Tegangan drop yang terjadi akibat:

a. Tahanan jangkar (Ra)

b. Reaktans bocor pd jangkar (XL)

c. Reaksi jangkar

Fluks Bocor

Reaksi Jangkar

Perbedaan Reaksi Jangkar Mesin AC dan DC

• Reaksi Jangkar adalah reaksi medan yang dihasilkan kutub utama dengan medan yang dihasilkan arus jangkar.

• Pada mesin ac reaksi jangkar dipengaruhi oleh power faktor atau bebannya

Pengaruh Power Faktor

Pengaruh Beban Pada Reaksi Jangkar

• Untuk beban resistif, medan jangkar akan mengganggu distribusi medan utama dan mengakibatkan penurunan tegangan

• Untuk beban induktif, medan jangkar melemahkan medan utama, akibatnya tegangan generator akan turun

• Untuk beban kapasitif, medan jangkar menguatkan medan utama, akibatnya tegangan generator akan naik

Reaktans Sinkron

• Pada Saat tanpa beban Teg. Terminal V sama dengan Eo

• Pada Saat berbeban Teg. Terminal V turun dan lebih kecil dari Eo (saat pf lagging)

• Drop akibat tahanan jangkar (Ra), reaktans bocor (XL) dan reaksi jangkar (Xa)

• Xs =XL + Xa Reaktans Sinkron

Rangkaian Pengganti

Diagram Vektor Gen Berbeban

Beban Resistif (pf = 1)

Beban Induktif (pf lagging)

Beban Kapasitif (pf leading)

Pengaturan Tegangan

• Perubahan tegangan dari beban nol ke beban penuh dengan menjaga eksitasi dan putaran konstan

Methoda Impedans Sinkron

Beban nol (open circuit) Hubung singkat (Short circuit)

Methoda Impedans Sinkron

Menentukan Parameter Generator Sinkron

Jika Ra sangat kecil Ra << Xs

Kerja Paralel?

• Memperbesar kapasitas daya yang dibangkitkan karena perluasan sistem atau beban berkembang

• Menjaga kontinuitas pelayanan apabila ada mesin (alternator) yang harus dihentikan, misalnya untuk keadaan darurat, perawatan, istirahat atau reparasi.

• Keadaan operasi optimum/ekonomis, karena beban yang berubah-ubah.

Persyaratan Sebelum Kerja Paralel

• Harga sesaat ggl kedua alternator harus sama besarannya

• Frekuensi kedua alternator atau frekuensi alternator dengan jala-jala harus sama

• Phasa kedua alternator harus sama

• Urutan phasa kedua alternator harus sama

Generator 1 Phase

Generator 1 Phase

Generator 1 Phase

Generator 1 Phase

Generator 1 Phase

Hubungan Terang-Terang

Hubungan Terang-Terang

Terang Terang

Hubungan Gelap - Gelap

Hubungan Gelap - Gelap

Gelap Gelap

Hubungan Gelap - Terang

Hubungan Gelap - Terang

Gelap Terang

Motor Sinkron

Beberapa sifat penting motor sinkron

• Putarannya tetap / konstan

• Tidak dapat start sendiri

• Dapat bekerja pada power faktor yang berbeda-beda tergantung pada besar kecilnya arus eksitasi yang diberikan

Cara Kerja Motor Sinkron

• Bila kumparan stator 3 phasa dari mesin mendapat tegangan 3 phasa, maka akan timbul medan resultan yang berputar dengan kecepatan sinkron Ns=(120f/p).

• Rotor mendapat eksitasi dc jadi magnet yang akan dapat saling tarik menarik dengan medan putar stator. Jadi rotor akan ikut berputar dengan kecepatan sinkron.

Kumparan 3 Phase

Medan Putar

Medan Putar

Kerja Motor Sinkron Kutub Menonjol

Kenapa Tidak Dapat Start Sendiri?

• Rotor dengan kutub magnetnya tidak dapat turut serta berputar seketika itu dengan medan putar stator, jadi tetap tinggal diam.

• Karena terlalu cepatnya perubahan kutub medan putar sehingga yang semula terjadi tarik menarik kemudian berubah tolak menolak, jadi rotor tetap diam dan juga karena rotor dengan kutubnya berat sekali maka rotor tidak mungkin bergerak seketika itu juga.

Cara Start

1. Mengurangi kecepatan medan magnet stator pada nilai yang rendah sehingga rotor dapat mengikuti dan menguncinya pada setengah siklus putaran medan magnet. Hal ini dapat dilakukan dengan mengurangi frekuensi tegangan yang diterapkan.

2. Menggunakan penggerak mula eksternal untuk mengakselarasikan motor sinkron hingga mencapai kecepatan sinkron, kemudian penggerak mula dimatikan (dilepaskan).

3. Menggunakan kumparan peredam (damper windings).

• Semakin berat beban, rotor akan diperlambat beberapa derajat, sudutnya semakin besar. Akan tetapi putarannya tetap sinkron.

Kerja Motor Sinkron Kutub Silindris

Rangkaian Pengganti

Motor Tanpa Beban dan Tanpa Rugi-rugi

Motor Dengan Rugi-rugi

Motor Berbeban

Daya dan Rugi-rugi

Torsi Yang Dihasilkan Motor

Torsi Yang Dihasilkan Motor

Daya Maksimum

Daya Maksimum

Torsi

• Torsi start adalah torsi atau usaha dari motor untuk memutar rotor pada saat diberi tegangan nominal

• Torsi kerja adalah torsi dari mesin pada saat dibebani

• Torsi Pull in adalah torsi yang masih dapat membuat rotor masuk dalam keadaan sinkron.

• Torsi Pull out adalah torsi maksimum yang dapat dihasilkan oleh motor sebelum lepas dari keadaan sinkron

http://www.tpub.com/content/doe/h1011v4/css/h1011v4_48.htm