materi cr302 (9) - aris febriantara · pdf filepower flow diagram. generator components ......
TRANSCRIPT
Session 9Generator, Motor, and Transformator
1.Generator2.Motor3.Transformator
1. Generator
• Konsep Dasar• Klasifikasi Generator
Dinamo sepedamenghasilkanarus kecil yang dapat menyalakanlampu.
Power Generator menghasilkan tenagalistrik (arus besar) untuk didistribusikanke rumah, industri, dll
Induksielektromagnetik!!
(Photo credit: CLP Power Co. Ltd)
Konsep Dasar
• Prinsip induksi elektromagnetGGL akan timbul jika terdapat gerakan relatif antarmagnet (stator) dan kumparan (rotor) yang menyebabkan terpotongnya garis gaya magnet olehkumparan.
Gerak Listrik
GENERATOR
.s
dGGL B dsdt
Gaya gerak listrik yang diimbaskan dalam suatu rangkaian sama dengan negatif dari laju perubahan fluks magnetik yang menembusnya.
tan) ( liliNuntukdtdNatau
dtd
indind
Requirement for Voltage Generation
• Medan Magnet• Kumparan• Gerak Relatif
Induksi Elektromagnet
N
S
MAGNET
RELATIVE MOTION
COIL (INDUCTOR)
VOLTMETER
INDUCED CURRENT
INDUCED CURRENT
Induksi Electromagnetic Force (emf)
B
MOTION OFCONDUCTOR
INDUCEDCURRENT
N S
“LEFT HANDGENERATOR RULE”(electron flow)
MagnetMagnet permanen umumnya terlalu lemah nilaimedannya untuk aplikasi seperti generator dan
motor listrik dengan kapasitas besar
+ -DC
BATTERY
IRONCORE
“ELECTROMAGNET”
B
B (N x I)
AC Machines
AC Machines
• The losses in AC machines are as follows:● Rotor and stator copper (I2R) losses● Core losses● Mechanical losses● Stray losses
Power Flow Diagram
Generator components•Prime mover: Komponen yang memutar rotor generator, akibatputaran steam turbine, gas turbine, diesel engine...
•Armature windings: Kumparan yang menghasilkan tegangan output akibat induksi elektromagnet
•Field windings: Kumparan yang digunakan untuk menghasilkan medanmagnet (membutuhkan arus DC)
•Stator: Bagian generator yang tidak berputar,
•Rotor: Bagian generator yang berputar, disebabkan steam turbine, gas turbine, internal combustion engine, etc…
•Sliding contacts (slip-rings and brushes): Area yang digunakansebagai konduktor dari dan menuju rotor
Generator components
GENERATOR
STATOR ROTOR
Ketika kumparan berputar,
A
B
D
C
motion
B-field
I
galvanometer
Aturan tangan kanan Fleming
I
AB gerak ke atas,CD gerak ke bawah
Timbul beda potensial AB -CD
Bidang kumparan sejajardengan medan magnet tidaktimbul beda potensial
B-fieldA
B
D
C
motionSetelah ¼ putaran
A
B
D
C
180o
Setelah 1/2 putaran,
AB gerak ke bawah,CD gerak ke atas
motion
B-fieldI I
Timbul beda potensial berlawanan tanda
Generator Classification
Berdasarkan arah poros:
Poros datar (horizontal)Generator-turbin steam/gas
Poros tegak (vertikal)Generator-turbin air
Generator Classification
• Berdasarkan sistem pendinginanSaluran terbuka
udara dihisap langsung dari suatu bangunan kedalam tudung generator, kemudian dibuang ke luarbangunan itu melalui saluran udara tersebut
Saluran tertutupudara dihisap ke dalam dan dikeluarkan lagi darisuatu bangunan melalui saluran-saluran tersendiri.generator dengan daya besar yang menggunakansistem ini.
• Berdasarkan fase listrik yang dibangkitkan
Generator 1 fase Generator 3 fase
Generator Classification
Generator 1 fase dan 3 fase
Generator Classification
• Berdasarkan frekuensi listrik yang dibangkitkan Generator AC Generator DC
Generator AC
When coil is rotated induce alternating voltage
end of coils are fixed to 2 slip rings
carbon brushes press against the
slip rings connect slip rings
to outside circuit
a.c. flows through outside circuit
Arus yang dihasilkan generator AC:
1Putaran
I
Arah Kumparan
Generator AC
1/2
putaran
I
I = 0(kumparan tidak memotong garis medan magnet)
Generator AC
Arus yang dihasilkan generator AC:
1/2 1
12
Putaran
I max. forward I
max. backward I
Kumparan memotong garis medan magnet 900
Generator AC
Arus yang dihasilkan generator AC:
1/2 1
Generator AC
Generators AC• Magnet Stator (Revolving Armature)
– Kumparan pada rotor adalah bagian yang berputar didalam medan electromagnetic pada stator yang diam
– Umumnya output power yang dihasilkanharus dialirkan melalui slip-rings danbrushes
• Magnet Rotor (Revolving field)– Arus dc dialirkan pada rotor yang
menghasilkan medan elektromagneticyang berputar didalam stator
Revolving Armature
Revolving Field
similar to a.c. generator
different from a.c. generator
Every time the coil passes through the vertical, it reverses coil's connections with outside circuit. I in the outside circuit always
flows in 1 direction.
Komutator
Generator DC
1
Putaran
I
Arah kumparan
commutatorreverses I
Generator DC
Arus yang dihasilkan generator DC:
1/2
Basic unit
• Frekuensi : banyaknya putaran per detikFrekuensi standar : 50 – 60 Hz
• Voltage : nilai yang dihasilkan generatorTegangan standar generator3,3 KV untuk beban 3 MVA6,6 KV untuk beban 5-10 MVA11 KV untuk beban 10-50 MVA13,2 KV untuk beban 50-100 MVA15,4 KV atau 16,5 KV untuk beban diatas 100 MVA
Basic unit• RPM :
n = kecepatan rotor (RPM)p = Jumlah kutub generatorf = frekuensi generator
120 fnp
25721428
82688830025024
90758036030020
100837240033318
113946445037516
1291075651442914
1501254860050012
1801504072060010
200167369007508
225188321.2001.0006
60 Hz50 HzJumlah Kutub60 Hz50 HzJumlah Kutub
Tabel kecepatan putar sinkron dari generator
Syarat Paralel 2 Generator
• Untuk meyakinkan To ensure this match, these four paralleling conditions must be met:1. memiliki tegangan RMS yang sama. 2. Urutan Fase harus sama untuk kedua generator.3. Frekuensi generator yang akan masuk harus lebih
besar dari generator yang sedang running.4. 2 Fase harus memiliki sudut fase yang sama
2. Motor
• Basic Concepts• Classification
Basic Concepts
• Adanya medan magnet yang memotongsuatu kumparan berarus akanmenghasilkan gaya gerak.
Listrik Gerak
MOTOR
Motor Classification• Berdasarkan arus yang mengalir di dalam
kumparanMotor DCMotor AC (synchronous and induction)
• Berdasarkan fase listrik yang mengalir di dalamkumparanMotor 1 faseMotor 3 fase
Motor components
• Prime mover: Komponen yang memutar rotor generator,
• Armature windings: Kumparan yang menghasilkan medanmagnet
• Field windings: Kumparan yang digunakan untukmenghasilkan medan magnet (membutuhkan arus DC)
• Stator: Bagian motor yang tidak bergerak dan dialiri aruslistrik
• Rotor: Bagian motor yang bergerak akibat gaya lorentz•• Sliding contacts (slip-rings and brushes): Area yang
digunakan sebagai konduktor dari dan menuju rotor
Motor components
Motor AC
Motor DC
Motor 3 fase
• Tersidiri dari tigapasang kutub
• Stator memilikibeberapakumparanmembentuk 3 pasang kutub
• Rotor bagianyang berputar
Motor 3 fase
3. Transformer
• Konsep Dasar• Klasifikasi Transformator• Konstruksi Transformator
Konsep Dasar• Transformator merupakan komponen listrik yang
mengubah besaran listrik untuk diperbesar maupundiperkecil nilainya dengan menggunakan hukumFaraday.
Efisiensi Transformator
. 100%
.s s
p p
V I xV I
Klasifikasi Transformator
Np = jumlah lilitan pada kumparan primer
Ns = jumlah lilitan pada kumparan sekunder
Vp = tegangan pada kumparan primer (volt)
Vs = tegangan pada kumparan sekunder (volt)
Ip = arus pada kumparan primer (ampere)
Is = arus pada kumparan sekunder (ampere)
• Transformator Step-Up
Transformator yang digunakan untuk menaikkan tegangan primerNs > Np sehingga Vs > Vp
•Transformator Step-Down
Transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan primerNs < Np sehingga Vs < Vp
• Berdasarkan fase listrik Transformator 1 faseTransformator 3 fase
Klasifikasi Transformator
CORE
PRIMARYWINDING
SECONDARYWINDING
• Berdasarkan Sistem Pendingin– Transformator Kering
Pendingin : Udara dihembuskan - Blower Udara lingkungan tidak dihembuskan – KonveksiLimit Daya : 1 MVA, 20 MVA (Teknologi Modern)– Transformator Basah
Pendingin : Oli – konveksi – 20 MVAOli – didinginkan dengan udara hembus – 20 MVAOli – Air – lebih dari 100 MVA
Klasifikasi Transformator
Skema Instalasi Trafo di Pusat Listrik
a. Transformator Penaik TeganganGenerator
b. Transformator Unit Pembangkitc. Transformator Pemakaian Sendirid. Transformator Antar-Rel
Konstruksi Transformator
Konstruksi Transformator• Core: Terdiri dari tumpukan
besi tipis yang diisolasi. Meberikan rute untuk flux magnet dan tempat lilitankonduktor
• Lilitan Primer dan Sekunder• Tank : Tempat Oli, lilitan dan
core. Harus kuat terhadaptekanan gas dan gayaelektromagnetik
• Oli : berfungsi sebagai isolasiantara lilitan, core dantransformer tank serta dapatmembuang panas yang terbentuk
Konstruksi Transformator• Bushing : Penutup kawat
konduktor berfungsi sebagaiisolasi
• Sistem Nitrogen : Berfungsiuntuk mengatur tekanan padatransformator selamapemanasan oli, juga berfungsisebagai buffer antara oli danudara agar tidak terjadisentuhan antara oli dan udaraluar
• Radiator : Berfungsi untukmendinginkan oli denganmenggukan sikulasi udara
• Tap Changer– Mengatur agar tegangan yang keluar sesuai
yang diinginkan.
Konstruksi Transformator
Konstruksi Transformator
Bushing
Kerusakan Transformator
• Kerusalakan Isolasi.• Short Circuit.• Sistem Pentanahan yang Kurang Baik.• Sistem Proteksi Lainnya yang tidak
berfungsi semestinya.
Isolasi antar kumparan
• Isolasi komparan transformator berupakertas Kraft
• Penurunan kerja isolasiPanasLembab, kotor, terdapat oksigenElectrical StressMechanical Stress dan Strain
Oli Pendingin