I.9 KERJA PARALEL

• Untuk melayani beban listrik, untuk rumah tangga, industri, dan pemerintahan, maka biasanya generator dioperasikan secara paralel.

• Kerja paralel adakalanya dilakukan antara generator dengan catu daya jaringan listrik (PLN).

• Pengoperasian paralel dimaksudkan sebagai upaya melaksanakan kontinuitas pelayanan.

• Untuk memparalel dua catu daya, ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, yakni:

LANJUT

1. Harga sesaat ggl ke dua generator harus sama besarannya, dan bertentangan dalam arah. Atau harga sesaat ggl generator harus sama dalam besarannya dan bertentangan dalam arah dengan harga efektif tegangan jala-jala.

2. Frekwensi kedua generator atau generator dengan jala-jala harus sama.

3. Fasa kedua generator harus sama dan bertentangan setiap saat.

4. Urutan fasa kedua generator harus sama.

• Ketika dua catu daya yang diparalel teleh benar-benar sinkron, maka besarnya tegangan terminalnya akan tepat sama dan berlawanan arah, seperti ditunjukkan pada gambar dibawah :

LANJUT

• Gambar diagram fasor generator terhubung paralel

Ea1

Ea2

Ea1

Is

ER

Ea2

Ea1

Is

ER

Ea2

(a) (b) (c)

• Gambar (a) memperlihatkan ggl Ea1=Ea2, sehingga resultan gglnya sama dengan nol, sehingga tidak ada aliran arus sirkulasi

• Jika generator ke 2 mengalami perubahan kecepatan, maka Ea2 akan jatuh kembali (vektor berputar berlawanan arah jarum jam) sejauh , seperti ditunjukkan pagambar (b). Walaupun besar gglnya sama besar, tetapi resultan gglnya ER yang akan menyebabkan mengalirnya arus sinkronisasi yang besarnya :

s

Rs Z

EI

LANJUT

• Dimana Zs adalah impedansi sinkron kumparan fasa kedua generator (atau dari satu generator, jika dihubungkan ke jala-jala tak berhingga).

• Arus Is terbelakang terhadap ER dengan sudut , dengan = tan-1(Xs/Ra).

• Arus Is membangkitkan arus pembangkitan pada generator-1 dan arus motoring pada generator-2.

• Arus sinkronisasi ini cenderung ( sebagai pembangkit) dan mempercepat putaran generator-2 (sebagai motor), agar keduanya kembali sinkron.

• Dengan cara yang sama, jika Ea2 cenderung mendahului fasanya sebesar , maka Is menjadi arus pembangkit untuk generator-2 yang cenderung untuk memperlambat, dan menjadi arus motoring pada generator-1, yang cenderung mempercepat.

LANJUT

• Hingga setiap kecenderungan keluar dari keadaan sinkron akan menyebabkan timbulnya arus sinkronisasi yang juga menghasilkan kopel sinkron, agar dengan cepat keadaan dapat kembali keadaan sinkron.

• Arus Is akan meningkatkan arus beban pada saat generator dibebani.

• Adapun penurunan rumus daya sinkron, dapat dijelaskan pada diagram fasor daya sinkronisasi

Es

IsIaIaxRa

Ia X

s

Ia Zs

Ea

E’a

0

V

• Gbr diagram fasor penurunan daya sinkronisasi

LANJUT

• Dari gbr fasor penurunan daya sinkron dapat diperoleh arus beban

sinZs

Vsin

Zs

Eajcos

Zs

Vcos

Zs

EaI

sinjcosZs

Vsinjcos

Zs

EaI

Zs

V

Zs

Ea

Zs

VEa

Zs

VEaI

00

• Besarnya daya sinkron diberikan:

fasa per cosVcosEaZs

EaP

• Untuk beberapa alasan, sudut berubah menjadi ( ), karena V dijaga konstan, akibat perubahan , penambahan ggl, yaitu Es = 2.Ea sin(/2) akan dihasilkan, yang akan mempengaruhi besarnya arus sinkron:

LANJUT

• Daya internalnya menjadi;

cosVcosEZ

E'P a

s

a

cossinsinsinZ

VEP

cosVcosEZ

E'PPP

s

as

as

as

22 2

• Perbedaan antara P dan P’ memberikan daya sinkronisasi.

• Pada kasus sinkronisasi generator kondisi tanpa beban tegangan rel (busbar) konstan, untuk operasi normal, Ea sama dengan V (Ea berimpit dengan V, sehingga =0), maka sin(+)=sin .

cossinsinsin

Z

VP

ss 2

2 22

LANJUT

• Untuk keberhasilan operasi paralel, semua pembangkit harus mempunyai frekwensi sama besar.

• Jika penggerak mula pada generator tidak dapat menjaga kecepatan rotasi yang tetap, operasi sinkron dari sejumlah generator tidak mungkin tercapai.

• Jadi generator-generator tersebut tidak dapat menjaga kondisi sinkron, maka secarta otomatis akan timbul torsi sinkronisasi. Torsi ini akan menimbulkan keadaan osilasi atau ayunan (swing).

• Setiap generator sinkron mempunyai periode waktu natural dari osilasi beban.

• Banyak penyebab terjadinya ayunan fasa pada generator, diantara terjadinya variasi beban.

• Jika periode waktu osilasi ini berimpit dengan perioda waktu natural generator, maka amplitudo osilasi sangat besar, sehingga mengayunkan mesin kelaur dari keadaan sinkron.

• Waktu osilasi beban untuk generator tanpa kumparan peredam:

ikdet T

t1

2

LANJUT

• Dengan T adalah kopel sinkronisasi generator sistem 3 fasa yang besarnya:

sTT 3

• Dengan Ts adalah kopel sinkronisasi generator yang besarnya

s

ss N

PT

2

LANJUT

• Sebuah generator 3 fasa terhubung bintang memiliki daya nominal 3.000 kVA, 6 kutup, bekerja pada jala-jala tak hingga 6.000V,50Hz.

• Tentukan daya dan kopel sinkron per satu derajat mekanik perpindahannya.

1. Untuk keadaan tanpa beban dengan penguat diseting sehingga memiliki tegangan 6.000V pada rangkaian terbuka.

2. Untuk keadaan beban penuh pada faktor daya 0,8 terbelakang.

– Dimana resistansi jangkar sebesar 0,01 pu dan reaktansi sinkron 1,20 pu.

• CONTOH

LANJUT

• Penyelesaian

listrikmekanik ,mekanik radianP 0000 3131

2

6

2

• Sudut torka

• Generator 3 fasa terhubung Y S = 300kVA, f = 50 Hz. V = 6.000V, p = 6 kutub, Ra = 0,01pu, dan Xs = 1,20pu

rpm P

fNs

,,.

Xs dan ,,.

Ra

;S

VZ

dasar

dasarLdasarph

10006

50120120

441201103

0006120010

103

00066

2

6

2

2

LANJUT

1. Daya sinkronisasi dan torka sinkronisasi kondisi tanpa beban adalah

mekanik radian/fasa/W .P

,cossin,sinsin,,

.

P

cossinsinsinZ

VP

rad , atau

, atau rad ,,

,tan

Ra

Xstan

s

s

ss

62043

52892

3252893

414120

3

0006

22

05203

528956251120

414

00

200

22

2

22

0

011

LANJUT

• Torka sinkronisasi kondisi tanpa beban adalah

mekanik radian/fasa/meterNewton,T

.T

N

PT

meterNewtonN

Patau

NPP

T

s

s

s

ss

s

s

s

s

s

ss

5441610002

6204360

2

60

2

60

60

2

LANJUT

2. Daya dan torka sinkronisasi pada keadaan beban penuh faktor daya terbelakang 0,8.

• Tegangan yang dibangkitkan generator pada saat sinkronisasi adalah

005597553

79633127413796331162774643

608041412072884643

,,.E

,j,.,j,.E

,j,,j,,.ZIVE

s

s

ss

• Daya dan torka sinkronisasi pada keadaan beban penuh faktor daya terbelakang 0,8.

W .P

,,cossin,,sinsin,,

.,.P

cossinsinsinZ

VEP

s

s

s

as

06847

05552892

3205552893

414120

464397553

22

00

2000

22

2

LANJUT

• Torka sinkronisasi pada keadaan beban penuh faktor daya terbelakang 0,8.

meterNewton ,.P

Ts

ss

544910002

0684760

LANJUT

• Sebuah generator 3 fasa terhubung bintang memiliki daya nominal 4.000 kVA, 6 kutup, bekerja pada jala-jala tak hingga 5.000V,50Hz.

• Tentukan daya dan kopel sinkron per satu derajat mekanik perpindahannya.

1. Untuk keadaan tanpa beban dengan penguat diseting sehingga memiliki tegangan 4.000V pada rangkaian terbuka.

2. Untuk keadaan beban penuh pada faktor daya 0,8 terbelakang.

– Dimana resistansi jangkar sebesar 0,02 pu dan reaktansi sinkron 1,40 pu.

• PRAKTEK

I.10. Prosedur Pelaksanaan Kerja Paralel

• Dengan menganggap suatu generator akan diparalelkan dengan generator lain yang telah lebih dulu beroperasi atau dengan suatu jaringan listrik yangtelah dipasok oleh beberapa generator yang dikelola oleh perusahaan listrik.

• Untuk menghubungkan perlu dilakukan suatu prosedur yang tepat, agar proses memparalelkan generator dapat berhasil dengan tepat dan baik.

Adapun langkah-langkahnya sebagai berikut:• Mula-mula generator diputar oleh penggerak mula

mendekati putaran sinkronnya, lalu penguatan arus eksitasi diatur hingga tegangan terminal generator sama dengan jaringan listrik atau dengan generator yang telah terlebih dahulu beroperasi.

• Pastikan frekwensi dan urutan fasa kedua tegangan (generator dan jala-jala) harus sama.

LANJUT

• Untuk alat deteksi frekwensi dan ururan fasa kedua sistem pembangkit dapat digunakan ‘Metode Lampu Sinkronisasi’.

• Metode Lampu sinkronisasi menggunakan tiga lampu yang dihubungkan sistem gelap terang.

• Jika rangkaian untuk paralel itu benar (urutan fasa sama) maka lampu L1,L2, dan L3 akan terang gelap dengan frekwensi fL-fg.

• Sehingga apabila ketiga lampu sudah tidak berkedip ( L2 dan L3 terang )berarti fL= fg, dan lampu L1 padam berarti tegangan generator B sama tegangan generator A

GeneratorB

GeneratorA

BebanListrik

L1

L2

L3

VfL

fg

• Gambar Metode dengan menggunakan lampu sinkronisasi generator

LANJUT

• Untuk mengetahui bahwa fasa kedua tegangan pada generator B sama dengan generator A , dapat dilihat dari lampu L1,L2, dan L3 yang untuk hubungan diatas L1 akan mati, dan L2, dan L3 menyala sama terang.

• Frekwensi generator diatur oleh penggerak mula, sedang besar tegangan diatur oleh penguat medan.

• Jika rangkaian paralel itu salah (urutan fasa tidak sama) maka lampu L1, L2, dan L3 akan hidup-mati bergantian dengan frekwensi fL+fg.

I.11. Kerja Paralel Antar Generator

• Pembagian beban generator yang bekerja paralel dipengaruhi oleh dua hal; yaitu besarnya daya masuk pada penggerak mula dan pengubahan arus eksitasinya

1. Efek pengubahan eksitasi• Misal generator A dan generator B bekerja paralel dan

masing-masing memasok arus sebesar I, sehingga total arus beban yang dipasok sebesar 2I.

• Kemudian penguatan GA dinaikkan, sehingga Ea > Eb yang berakibat mengalirnya arus sirkulasi:

s

BAs Z

EEI

2

LANJUT

• Gambar Skema rangkaian Paralel Generator

EA EBIA IB

IS IS

GA GB

IA = IB = I

2I

2I

• Dengan catatan ZA=ZB, sehingga ZA+ZB= 2Zs.• Arus Is ini mempengaruhi arus beban pada GA dan GB secara

vektoris, sehingga besarnya arus GA sebesar Ia dengan faktor daya cos A dan arus GB sebesar Ib dengan faktor daya cos B.

LANJUT

• Perubahan ini hampir tidak berpengaruh pada besarnya daya reaktif beban, namun berpengaruh pada perubahan daya reaktif yang dipikul oleh generator.

• Berikut ini gambar segitiga daya akibat perubahan penguatan pada generator yang bekerja paralel;

A

S

B

Qbeban

Pbeban

GA

GB

Kondisi 1

PA = PB = ½ Pbeban

A = B

A S

B

Qbeban

Pbeban

GA

GB

Kondisi 2

PA

PB

PB

PA

• Gambar Segitiga daya generator yang terhubung paralel akibat efek pengubahan eksitasi

LANJUT

• Pada kondisi 1 beban yang dipikul GA dan GB sama besarnya, namun ketika penguatan GA dinaikkan, maka cosA meningkat dan mengakibatkan besarnya daya reaktif yang ditanggung GA menurun, yang berakibat GB menanggung limpahan daya reaktif GA dan cosB menjadi menurun.

2. Efek pengubahan Gavernor• Jika penguatan ke dua generator yang diparalel dijaga

tetap, dan misalkan penagturan gavernor generator A dinaikkan, maka kecepatan generator A tidak dapat melebihi kecepatan (over run) generator B, sebagai kompensasinya, maka generator A akan menanggung beban (PA) lebih besar dari beban (PB) yang ditanggung oleh generator B

LANJUT

A

S

B

Qbeban

Pbeban

GA

GB

Kondisi 1

PA = PB = ½ Pbeban

A = B

AS

B

Qbeban

Pbeban

GA

GB

Kondisi 2

PA

PB

PB

PA

• Gambar Segitiga daya generator yang terhubung paralel akibat efek pengubahan eksitasi

SOAL

• Dua generator yang identik 6.600V, 3 fasa bekerja paralel dengan tegangan tetap dab frekwensi jala-jala. Tiap mesin memiliki resistansi dan reaktansi ekivalen sebesar 0,05 ohm dan 0,5 ohm, dan memasok ½ beban total (10.000 kW) pada faktor daya 0,8 terbelakang, kedua mesin diberi penguatan yang sama. Jika penguatan salah satu diatur hingga arus jangkar sebesar 438 Ampere dan pasokan uap ke turbin tidak diubah.

Tentukan • Arus jangkar, • Gaya gerak listrik (ggl) • Faktor daya generatot yang lainnya

LANJUT

• Dik: 2 buah genarator 3 fasa , V = 6.600V, Ra1 = Ra2 = 0,05 ohm, Xs1 = Xs2 = 0,5ohm

Kondisi 1:• P1 = P2 = 1000/2 = 5.000kW, • pf1 = pf2 = 0,8(lag)

Kondisi 2:• Ia1 = 438 A

• Dit: IA2 , EA2 dan fp2

6080

4709318060063

1000010

31

3

,cossinsin maka ,,cos

A,.,.

.

cosV

PIb

XS1

RA1

EA1

XS2

RA2

EA2

XB

RB

zB

IA1

IA2

Ib

• Gambar : Rangkaian Ekivalen Dua buah genarator diparalelkan

LANJUT

• Arus beban Ib dapat dibagi menjadi arus komponen aktif dan reaktif, seperti halnya dengan daya listrik, dan dapat digambarkan segitiga berikut:

36,87 0

36,87 0437,39 A

437,39 A

32

8,0

4 A

32

8,0

4 A

IA1 = 546,47 A

IA2 = 546,47 A

Mesin 1

Mesin 2

Kondisi 1

Ko

mp

one

n r

ea

ktif

Komponen aktif

3,02 0

437,39 A

437,39 A

23,108 A

63

2,9

7 A

IA1 = 438 A

IA2 = 769,39 A

Mesin 1

Mesin 2

Kondisi 2

Ko

mp

one

n r

ea

ktif

Komponen aktif

55,39 0

Ib = 1.207,39 A

Ib = 1.207,39 A

• Gbr Segitiga daya

LANJUT

• Arus komponen aktif:

• Ib.cos = 1.093,47x0,8 = 874,78A = 437,39A/mesin

• Arus komponen reaktif :

• Ib.sin= 1.093,47x0,6 = 656,08A = 328,04/mesin

• Arus yang dipasok tiap mesin =1.093,47/2 A = 546,735A

• Pada kondisi 2:• Pasokan uap (pengaturan governor) tetap arus aktif kedua mesin

tidak berubah.• Penguatan berubah perubahan pada arus reaktif.

• Arus mesin I dari 546,735 A menjadi 438 A.

• Arus komponen reaktif =

• Arus kompoenen reaktif generator-2 = 656,08-23-23,108 = 632,972A

• Arus jangkar pada generator 2 :

A,, 1082339437438 22

LANJUT

V ,..

V

,,

,sin

,,

,cos

A,,,I

ph

A

581033

6006

8230392769

972632

5680392769

39437

39276997263239437

2

2

222

• Tegangan gaya gerak listrik :

V ,.V ,.E

V ,.E

),,,,.(),,,,.(E

)XIsinV()RIcosV(E

)L(A

A

A

AAphAAphA

346193708015343

0801534

50392769823058103050392769568058103

2

2

222

2222

22222

PRAKTEK

• Dua generator yang identik 5.600V, 3 fasa bekerja paralel dengan tegangan tetap dan frekwensi jala-jala. Tiap mesin memiliki resistansi dan reaktansi ekivalen sebesar 0,04 ohm dan 0,3 ohm, dan memasok ½ beban total (8.000 kW) pada faktor daya 0,8 terbelakang, kedua mesin diberi penguatan yang sama. Jika penguatan salah satu diatur hingga arus jangkar sebesar 385 Ampere dan pasokan uap ke turbin tidak diubah.

Tentukan • Arus jangkar, • Gaya gerak listrik (ggl) • Faktor daya generatot yang lainnya

CONTOH SOAL

• Dua unit generator bekerja paralel memikul beba-beban sebagai berikut:

• Beban penerangan 450 kW• Beban peralatan listrik di unit produksi 1.200kW dengan faktor daya

0,9 lag• Beban peralatan listrik dibengkel 800kW dengan faktor daya 0,8 lag• Beban peralatan laboratorium 500kW dengan faktor daya 0,95 lead.• Jika salah satu generator memasok daya 1.750kW pada faktor daya

0,9 lag.• Hitunglah daya aktif dan faktor daya yang dipasok oleh mesin

lainnya.

CONTOH SOAL

• Dua unit generator bekerja paralel memikul beba-beban sebagai berikut:

• Beban penerangan 450 kW• Beban peralatan listrik di unit produksi 1.200kW dengan faktor daya

0,9 lag• Beban peralatan listrik dibengkel 800kW dengan faktor daya 0,8 lag• Beban peralatan laboratorium 500kW dengan faktor daya 0,95 lead.• Jika salah satu generator memasok daya 1.750kW pada faktor daya

0,9 lag.• Hitunglah daya aktif dan faktor daya yang dipasok oleh mesin

lainnya.

LANJUT

• Dik: Dua unitgenerator bekerja parale

• P1 = 450kW cos1=1• P2 =1.200kW cos2=0,9 lag• P3 = 800kW cos3 =0,8 lag• P4 =1.200kW cos4 =0,95 lead• PA =1.750kW cosA =0,9 lag

Ditanya:• Daya generator B dan faktor daya pada generator B

Penyelesaian• PT = PA+PB = P1+P2+P3+P4

• QT = QA+QB = Q1+Q2+Q3+Q4

• Q = P tan .

LANJUT

• PT = (450+1.200+800+500)kW = 2.950kW

• PB = PT-PA = 2.950kW-1.750kW = 1.200kW

• Q1 = P1 tan1 = P1 tan(cos-1450 tan(cos-11) = 0 kVAR

• Q2 = P2 tan2 = P2 tan(cos-11.200 tan(cos-10,9) = 581,19 kVAR

• Q3 = P3 tan3 = P3 tan(cos-1800 tan(cos-10,8) = 600 kVAR

• Q4 = P4 tan4 = P4 tan(cos-1500 tan(cos-10,95) = -164,34 kVAR

• QT = (0+581,19+600-164,34) kVAR =1.016,85 kVAR

• QA = PA tan A= PA tan(cos-1tan(cos-1847,56kVAR

• QB = QT - QA = 1.016,85 kVAR - 847,56kVAR =169,29kVAR

• CosB = Cos(tan-1B) = Cos(tan-1QB/PB) = Cos(tan-1169,29/1.200) = 0,99lag

• Adapaun daya reaktif dan faktor daya yang dipasok mesin lain sebesar 1.200kW dan faktor daya 0,99 terbelakang

PRAKTEK

• Dua unit generator bekerja paralel memikul beba-beban sebagai berikut:

• Beban penerangan 9000 kW• Beban peralatan listrik di unit produksi 2.200kW dengan faktor daya

0,8 lag• Beban peralatan listrik dibengkel 1.100 kW dengan faktor daya 0,8

lag• Beban peralatan laboratorium 600kW dengan faktor daya 0,9 lead.• Jika salah satu generator memasok daya 2.850kW pada faktor daya

0,9 lag.• Hitunglah daya aktif dan faktor daya yang dipasok oleh mesin

lainnya.

I.12. PLAT NAMA

• Hal-hal yang tertera pada plat nama generator;1. Merk dagang generator (general electric, Meidensha,

ABB).2. Sistem fasa listrik.3. Daya semu generator dinyatakan kVA. Besar daya

nominal didasarkan daya semu.4. Frekwensi yang diaplikasikan pada generator

(umumnya 50 Hz atau 60 Hz). Pada dasarnya generator pada frekwensi 50Hz dapat dioperasikan pada sistem 60 Hz dan sebaliknya, asalkan diperhitungkan batas fluks maksimum yang dapat dicapai oleh generator yang bersabgkutan.

• Sebagaimana diketahui EA = k.ini akan mempengaruhi besarnya EA maksimum yang diizinkan dan berubah ketika kecepatan putarnya berubah.

LANJUT

• Misalnya generator dengan frekwensi nominal 60 Hz dioperasikan pada frekwensi 50 Hz, maka besarnya ggl yang dibangkitkan sekitar 50/60 tegangan nominalnya atau sebesar 83,3% tagangan nominalnya.

5. Nomor identifikasi generator6. Tanggal pembuatan7. Standar teknis, mengacu spesifikasi teknis,

IEC,NEMA, dan sebagainya.8. Besarnya ggl dalam satuan Volt9. Arus medan penguat dalam satuan Ampere.

Arus medan ini yang menentukan maksimum panas pada kumparan medan yang diizinkan (Ptp = If

2Rf).

LANJUT

• Karena EA=k, secara tidak langsung besarnya If akan berpengaruh pada besarnya nilai EA maksimum yang diizinkan.

• Adapun pengaruh pencapaian If-maks dan EA-maks ini diterjemahkan secara langsung sebagai nilai minimum dari faktor daya yang diizinkan, ketika generator beroperasi dalam kondisi beban penuh (sesuai nilai nominalnya) sesuai dengan formula dibawah ini;

22AAAAA XIsinVRIcosVE

• Tanda Plus (+) digunakan untuk faktor daya terbelakang (lag)• Tanda Minus (-) digunakan untuk faktor daya mendahului

(lead)

LANJUT

• Pada gambar diagram fasor generator yang beroperasi pada nilai ggl nominal dan arus jangkar nominalnya, dengan faktor daya yang berubah-ubah.

• Gambar ini menunjukkan faktor daya dengan dusut apit vektor

• IA1 – Vph, IA2 – Vph, IA3 – Vph, menghasilkan nilai EA < EA-maks (EA1, EA2, dan EA3), sehingga masih dalam batas diizinkan.

• Sedangkan pada faktor daya dengan sudut apit IA4 – Vph ,menghasilkan nilai EA4 > EA-maks (yang akan menyebabkan kumparan medanya terbakar.

LANJUT

• Gambar Bagaimana arus medan penguat membatasi besranya faktor daya nonimal generator

EA2

IA2

IA3(nominal)

nominal)

IA4

X

EA3(nominal)

EA4

IA1

EA1

O

Batas jXsIA maksimum(lingkaran dengan jari-jari

jXsIA dengan pusatlingkaran di titik X

Batas EA maksimum(lingkaran dengan jari-jari

EA2 dengan pusatlingkaran di titik O

Kondisi : Vph tetap IA tetap

bervariasi

Vph

LANJUT

10. Faktor daya atau cos , seperti telah dijelaskan digambar ( ) bahwa pengoperasian generator pada kondisi beban penuh tidak boleh memiliki faktor daya yang lebih rendah (lebih terbelakang/lagging) dari pada yang tertera dipelat namanya (nilai nominal), kecuali bila generator dioperasikan dalam keadaan dibawah nilai nominalnya, akan menghasilkan arus jangkar IA yang juga lebih kecil daripada nilai nominalnya.

maksphAalminnophalminno IV S 3

maksLAalminnoLalminno IV S 3

…………………..6

…………………..6

LANJUT

• Sehingga jatuh tegangan IA. Xs < IA.Xs-maks, yang berakibat EA < EA-maks, walaupun cos< cos nonimal, maka kumparan medan tetap masih aman dari bahaya panas lebih (overheating).

11.Kelas Isolasi.• Menurut standar IEC kelas isolasi kumparan sinkron

adalah:• Kelas A : suhu maksimum diizinkan 600C diatas

temperatur ruangan.• Kelas B : suhu maksimum diizinkan 800C diatas

temperatur ruangan.• Kelas F : suhu maksimum diizinkan 1050C diatas

temperatur ruangan.• Kelas H : suhu maksimum diizinkan 1250C diatas

temperatur ruangan.

LANJUT

12. Faktor pelayanan (service factor). • Faktor pelayanan ini didefinisikan sebagai

perbandingan antara kemampuan aktual dengan kemampuan nominalnya.

• Contoh faktor pelayanan sebesar 1,2 ini berarti bahwa genarator dapat dioperasikan maksimum pada beban 120% dari nilai nominlanya tanpa resiko dapat merusak.

I.13. Kurva Kemampuan Generator

• Dengan memperhitungkan faktor pemanasan pada kumparan jangkar dan kumparan medan dari suatu generator, maka harus diketahui secara tepat batas kemampuan operasi dari generator itu sendiri, sehingga generator dapat dioperasikan dalam keadaan optimum dan tingkat keandalan yang tinggi.

• Keputusan yang diambil untuk menentukan batas maksimum kemampuatan generator adalah didasarkan pada perhitungan didalam kurva kemampuan generator(generator capability), yaitu kemampuan generator sinkron yang digambarkan sebagai daya kompleks S = P+jQ, seperti yang terlihat pada gambar berikut:

LANJUT

• Gambar Kurva kemampuan generator sinkron

Q (kVAR)

P (kW)O

X 3V ph2

Xs

Batas dayamaksimum

penggerak mula

Daerah “ aman”operasi generator

Batas maksimumarus jangkar

Batas maksimumarus medan

LANJUT

• Kurva kemampuan generator ini diturunkan dari diagran fasor jatuh tegangan pada generator itu sendiri.

• Misalkan generator bekerja pada faktor daya terbelakang sebesar , maka diagram fasor jatuh tegangannya adalah seperti pada gambar disamping

IA1

Vph

A

AS

AO

B

[Volt]

[Volt]

• Gambar Diagram fasor jatuh tegangan pada generator sinkron

LANJUT

• Jatuh tegangan Pada:

• Sisi aktif : Vx = IA .Xs.cos

P = 3.Vph.IA.cos.• Sisi reaktif : Vy = IA.Xs.Sin

P = 3.Vph.IA.Sin .• Sisi Semu: Vr = IA.Xs• Sedangkan panjang vektor

EA = DE = 3EA.Vph / Xs (Jari-jari lingkaran arus medan maksimum)• Panjang vektor

X = -3V2ph / Xs (merupakan titik tengah lingkaran arus

medan maksimum)

LANJUT

• Apabila diagram fasor jatuh tegangan tersebut direpresentasikan kembali sebagai diagram fasor daya 3 fasa ( dengan faktor perkalian (3Vph/Xs) maka dapat diwakilkan pada gambar disamping

IA1

Vph

DE

AO

B

[kVAR]

P

[kW]

Q

S

3Vph

XS

• Gambar Diagram fasor daya listrik pada generator sinkron

LANJUT

• Pemanasan pada kumparan staor seperti telah diketahui adalah dipengaruhi oleh besarnya arus jangkar IA, dimana IA sebanding S, dengan Vph konstan.

• Pemanasan pada kumparan medan dipengaruhi oleh besranya arus medan If dimana: If sebanding EA atau If sebanding DE.

• Sedangkan batasan daya penggerak mula :

rugirugimakinmakout PPP

Contoh

• Sebuah generator 3 fasa, 380 V, 4 kutub dengan kapasitas nominal 625 kVA pada faktor daya 0,8 terbelakang.

• Generator tersebut memiliki reaktansi jangkar per fasa 0,00491 ohm.

• Generator ini dihububgkan dengan mesin diesel dengan kapasitas 840 daya kuda, dan memiliki rugi inti sebesar ,2 kW, rugi mekanik 3,9 kW, rugi tahanan jangkar 13,3 kW, rugi buta 2,4kW, serta rugi tahanan medan 5,24kW.

• Gambarkan kurva kemampuan generator tersebut, termasuk batas daya penggerak mulanya

Jawaban

Diketahui; • Generator 3 fasa , VL=380V, f=50Hz, p=4 kutub,

S = 625kVA, pf=0,8 lag, Xs=0,00491ohm/fasa.• Pin maks=840 dk, Pi=4,2kW, Pa&g=3,8kW,

Ptj=13,3kW, Pb=2,4 kW, dan Ptp=5,24kW

Ditanya;• Kurva kemampuan generator dan Daya keluaran

maksimum.

LANJUT

kVAR ,.,

,

X

VX

A,,V

SI

V ,V

V

s

ph

phmaksA

Lph

8540829004910

3921933

603949392193

10625

3

392193

380

3

22

3

V ,,,j,

,,,

,,,,

,cos,,j,

IjXVE AsphA

0

00

000

10

96020222733188222

13536634039219

873660394990004910039219

80603949004910039219

LANJUT

• Jari-jari lingkaran arus medan maksimum adalah panjang vektor EA atau DE

kVAR ,.,

,,

X

VEDE

s

phAEA 278529

004910

392192022233

• Daya keluaran maksimum adalah Pout-maks

kW ,kW ,kW ,P

kW ,,,,,kW ,P

PPPPPPPPP

maksout

maksout

tpbtjg&aimaksinirugmaksinmaksout

6597042964626

2454231393247460840

LANJUT

• Dapatkan generator tersebut memasok arus sebesar 950 A pada faktor daya 0,6 terbelakang.

kW ,,,Q

sinIVQ

aktifRe Daya

kW ,,,P

cosIVP

Aktif Daya

Aph

Aph

20950080950392193

3

15737560950392193

3

LANJUT

• Besar daya reaktif maksimum yang dapat dipasok oleh generator

kVAR ,kVAR ,.,.XDQ E 353768540829278529 Q (kVAR)

P (kW)O

Batas dayamaksimum

penggerak mula

625 kVA

Batasmaksimum

arus medan

500400

597,6kW

376,35 kVAR

Batasmaksimum

arus jangkar

300200100 600

400

500

600

300

200

100

• Gambar kurva kemampuan generator sinkron

LANJUT

• Gambar kurva kemampuan generator sinkron

Q (kVAR)

P (kW)

O

Pout-maks

X = -29.408,85 kVAR

10.000

8.000

597,6kW

6.000

4.0002.000 12.000

8.000

10.000

5.000

2.000

100

-5.000

-10.000

-15.000

-20.000

-25.000

-30.000

DE = -29.785,2 kVAR

Batas IA-maks

625 kVA

PRAKTEK

• Sebuah generator 3 fasa, 380 V, 6 kutub dengan kapasitas nominal 500 kVA pada faktor daya 0,8 terbelakang.

• Generator tersebut memiliki reaktansi jangkar per fasa 0,003 ohm.

• Generator ini dihububgkan dengan mesin diesel dengan kapasitas 640 daya kuda, dan memiliki rugi inti sebesar ,1,5 kW, rugi mekanik 2,9 kW, rugi tahanan jangkar 12,1 kW, rugi buta 1,8 kW, serta rugi tahanan medan 3,34 kW.

• Gambarkan kurva kemampuan generator tersebut, termasuk batas daya penggerak mulanya