ttl 05-ok mesin sinkron

7/23/2019 Ttl 05-Ok Mesin Sinkron

http://slidepdf.com/reader/full/ttl-05-ok-mesin-sinkron 1/22

TEKNIK TENAGA LISTRIK MESIN SINKRON

AGUS R. UTOMO – DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS INDONESIA ‐ JAKARTA

MESIN SINKRON

AGUS R UTOMO

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS INDONESIA

JAKARTA





1. PENGERTIAN DASAR

Mesin Sinkron adalah mesin listrik yang bekerja dengan putaran rotor, pada keadaan

tunak (steady state), sama dengan putaran medan magnet karena arus eksitasi (DC)

yang mengalir pada kumparan jangkarnya (armature).

Putaran medan = putaran rotor

1

Penggerak

Mula

(Prime

Mover )

Sistem Rangkaian Eksitasi DC Stator

Stator

Rotor

Rotor

Sumber DC

Teganga

n

Keluaran

AC

Kopel MekanikSlip

Ring

iDC

VDC

Medan Magnet

Putar

Medan Magnet

Putar

VAC

Diagram sederhana Sistem Mesin Sinkron

Poros

(Shaft )





KOMPON‐KOMPONEN UTAMA

2

Stator (kumparan Jangkar = Anker)

Rotor (kumparan Medan)

Kumparan Penguat (Eksitasi)

• Arus Searah

(DC

;

Direct

Current)

*





Komponen‐komponen utama Mesin Sinkron adalah :

1.

Stator : Berfungsi sebagai Kumparan Jangkar ( Armature)

, AC

2. Rotor :

a. Berfungsi sebagai Kumparan Medan, dengan suplai arus eksitasi (penguat) DC

b. Dibedakan dalam 2 janis desain ,

yaitu :

● Rotor Kutub Sepatu (SalientPole), digunakan untuk :

Mesin kutub banyak (multi polar ), Kecepatan rendah (low speed ),

Generator Hidroelektrik, dan bisa sebagai Motor Sinkron.

● Rotor Kutub Silinder,

digunakn untuk :

Turbin Generator 2 atau 4 kutub.

3. Sistem Eksitasi (penguat) DC.

4.

Penggerak Mula (Prime

Mover ).

Mesin Sinkron dapat bekerja sebagai Generator atau Motor, tetapi pada umumnya

digunakan sebagai Generator

3





KOMPONEN‐KOMPONEN UTAMA

a. Rotor silinder

b. Rotor kutub sepatu (salient pole)

4





Rotor Kutub Sepatu (Salient Pole)

5





Skema Mesin (Generator) Sinkron ; 2 Kutub, 4 Kutub dan Rangkaian Y

6





2. PRINSIP KERJA

● Rotor diputar oleh penggerak mula.

● Arus eksitasi DC dialirkan dari sumber DC, melalui slip ring dan sikat‐sikat

(brushes) ke dalam kumparan medan (rotor).

● Bila kumparan jangkar (stator) terhubung dengan sistem 3 fasa, maka terjadi

medan putar pada stator.

● Akibat tarikan medan putar stator, maka medan rotor turutr berputar dengan

kecepatan yang sama (sinkron).

● Frekuensi dihitung berdasarkan kecepatan penggerak mula ( prime mover ).

● Amplitudo tegangan generator sebanding dengan frekuensi dan arus medan.

●

Mesin sinkron menghasilkan tegangan keluaran (output )

7





3. REAKSI JANGKAR

Reaksi jangkar adalah interaksi antara medan magnet yang rotor (F) dengan

medan magnet stator (jangkar) ; A, akibat mengalirnya arus beban pada stator,

sehingga terjadi medan magnet resultan ((R).

Reaksi jangkar tergantung dari jenis bebannya.

8

R

= A

+ F




AGUS R. UTOMO – DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO – UNIVERSITAS INDONESIA ‐ JAKARTA 9





Arus anker (Ia) sefasa dengan Tegangan E

Beban Resistif

A B

Arus anker (Ia) mendahului (leading) Tegangan E sebesar .

Beban Kapasitif

A tertinggal dari B

sebesar sudut (90o‐ )





Arus anker (Ia) mendahului (leading) Tegangan E sebesar

90o.

Beban Kapasitif

MurniA searah dan memperkuat B

Terjadi pengaruh pemagnetan

Arus anker (Ia) tertinggal (lagging) Tegangan E sebesar 90.

Beban Induktif Murni

A berlawanan arah dan memperlemah B

Terjadi pengaruh

pedemagnetan





4. GENERATOR TANPA BEBAN

Karena arus penguat (DC), If

yang

mengalir pada rotor

(kumparan medan),

maka

akan terinduksi tegangan pada stator (kumparan jangkar).

Tegangan yang

terinduksi

k = konstanta mesin (tergantung dari jenis material), n = putaran sinkron dan

= fluks medan yang dihasilkan oleh If .

12

E = k n

Ra Xa

Eo V

Eo

If A B0

Celah Udara





AB = Tahanan arus medan yang diperlukan untuk daerah jenuh,

Ra = Tahanan jangkar (stator),

Xa =

Reaktansi jan gkar (Stator),

Eo = Tegangan Jangkar (stator) pada keadaan tanpa beban Eo = V

5.

GENERATOR

BERBEBAN

Xs = Reaktansi Sinkron = Reaktansi fluks bocor = Xa

Xm = Rekatansi pemagnetan = Reaktansi jangkar.

13

E = V + I Ra + j I Xs Xs = Xm + Xa

Ra XS

Eo VVDC Rf

If Ia

I

E

VIRa

IXS





6. REAKTANSI SINKRON

Reaktsni sinkron didapatkan dari 2

macam hasil pengujian :Pengujian Tanpa Beban

Pengujian Hubung Singkat

Pengujian Tanpa Beban Eo = Eo(If )

Pengujian Hubung Singkat Ihs = Ihs(If )

Reaktansi Sinkron :

Komponen kurva yang dijadikan acuan untuk menentukan Reaktansi Sinkrin Xs

adalah komponen linier (tak jenuh). Komponen Non Linier (Jenuh) dipengaruhi olehReaksi Jangkar.

14

Eo

If

A

B0

Celah Udara

C

Is

D

CD

A

I

E X

hs

o

s

0





7. PENGATURAN TEGANGAN

Pengaturan Tegangan (PT) adalah perbedaan tegangan terminal pada kondisi tanpa

beban (Eo) dengan kondisi berbeban (V), atau perubahan tegangan terminal antara

kondisi beban nol (tanpa beban) dengan kondisi berbeban.

Pengaturan tegangan

dipengaruhi

oleh

:

a. Faktor daya ( FD ; power faktor = pf ).

b. Arus jangkar.

15

V

VEPT

o





Karakteristik Tegangan Vs Arus

Diagram vektor tegangan dan arus

16

FD tertinggal (lagging) ‐

induktif

FD sefasa (FD = 1) ‐

Resistif

FD mendahului

(leading) – Kapasitif

FD Tertinggal

FD Mendahului

FD Sefasa (FD=1)





8. DAYA DAN TORSI

Daya masukan generator Pin adalah daya mekanik yang diberiberikan oleh penggerak

utama (prime mover) berupa putaran poros.

Putaran prime mover atau generator selalu dijaga konstan agar frekuensi tegangan

keluaran generator konstan pula

17

Pin = app m

Aliran daya

generator

sinkron





Daya yang dikonversikan menjadi daya elektris :

= sudut antara Ea ( tegangan anker) dan Ia (arus anker)

Daya keluaran aktif (real ) generator sinkron adalah :

Daya reaktif yang terjadi

= sudut antara Vp dan Ip bukan antara VL dan IL.

18

Pkonv = ind m = 3 Ea Ia cos

Pout = 3 VL IL cos = 3 Ep Ip cos

Q out = 3

VL IL sin

= 3 Vp Ip sin

[ Watt ]

[ VAR

]





Pada mesin sinkron, Ra << Xs, sehingga Ra dapat diabaikan, maka :

Oleh karena itu, daya keluaran aktif (real) mesin sinkron dapat didekati dengan :

19

Ia cos =

Pout cos





Bila rugi‐rugi elektris diabaikan, maka :

= Sudut torsi mesin, yaitu sudut antara Vp dan Ea.

Daya keluaran maksimum generator terjadi ketika = 90o.

8. KERJA PARALEL

Beberapa mesin (generator) Sinkron dapat dioperasikan secara paralel, dengansayarat sebagai berikut :

a.

Harga sesaat ggl mesin‐mesin harus sama besar dan berlawanan arah.

b. Frekuensi mesin‐mesin harus sama.

c. Fasa mesin‐mesin harus sama dan berlawanan arah

d. Urutan fasa mesin‐mesin harus sama.

20

Pkonv Pout





Rangkaian sinkronisasi mesin‐mesin sinkron

21

ttl 05-ok mesin sinkron

Documents