lanjutan bab 2

BAB II

PERCOBAAN GENERATOR SINKRON 3 PHASA BEBAN NOL

II.1TUJUAN PERCOBAAN

1.            Mengetahui dan mempelajari cara-cara pembakitan tegangan pada generator sinkron 3 phasa

2.            Memepelajari dan membuktikan hubungan tengangan jepit sebagai fungsi dari arus kemagnetan pada beban nol dan antar arus phasa hubung singkat (Isc) sebagai fungsi arus kemagnetan (Im) sebagai arus beban (I)

3.            Mempelajari danmenentukan karakteristik  bebean nol dari generator sinkron 3 phasa

II.2TEORI SINGKAT GENERATOR SINKRON 3 PHASA BEBAN NOL

Gambar 2.1 rangkaian eqivalen

  

      Bila generator dalam keadaan tanpa beban,  maka arus yang mengalir I₀ = 0, sehingga E = V. Tegangan induksi untuk generator adalah:

E = 4,44.Kd.Kc.f.T.Ø.10^-8 V

Dimana :

            Kd = Faktor distribusi

            Kc = factor jarak kumparan

            T  = jumlah lilitan per phasa

            f = frekwensi

Kd, Kc, dan T merupakan konstan, tergantung pada If secara linier setelah mencari harga tertentu, tetapi ada sifat kemajemukan besi. Maka kenaikan arus menambah beban dengan cara linier setelah mencapai harga tertentu. Maka kurva tegangan akan melengkung bila arus medium dinaikkan lagi. Maka karakteristiknya dapat digambarkan sebagai berikut:

Gambar 2.2 Rangkaian Karakteristik Hubungan If dan E

II.3            RANGKAIAN PERCOBAAN

Gambar.2.3 rangkaian percobaan beban nol

II.4            PERALATAN PERCOBAAN DAN FUNGSINYA

a.       Generator sinkron 3ø, fungsinya untuk mengkonversikan energi            mekanik menjadi energi listrik .

Data Type STC 5

Daya(P)                                : 5 KW

V_L-L                                      : 380 V

V_L-N                                      : 220 V

Fout                                      :  50 Hz

Cos Ø                                   : 9,8

Exicitation Voltage              : 8,2 V

Exicitation current                           : 3,6 A

Rangkaian jangkar               : hubung singkat

b.      Motor induksi 3Ø sebagai penggerak mula.

Data motor induksi 3 Ø       : 4 kutub

Daya                                    : 5,5 KW

Frekuensi (f)                         : 50 Hz

c.       Alat- alat ukur.

-          Volt meter DC 1 buah

untuk mengukur tegangan keluaran penguatan.

-          Amper meter DC 1 buah

 untuk mengukur arus keluaran penguatan.

-          Volt meter AC 1 buah

untuk mengukur tegangan terminal dari generator sinkron VL – L dan VL-N

-          Tachometer 1 buah

untuk mengukur putaran dalam satuan rpm

-          Kabel / jumper secukupnya

untuk penghubung dari rangkaian kealat ukur.

-          Amperemeter AC 1 buah

untuk mengukur arus keluaran penguatan

               -    Watt meter 3 Ø 1 buah

               Untuk mengukur daya beban pada rangkaian

              -     Beban resitif lampu pijar dan induktif trafo balance

II.5         PROSEDUR PERCOBAAN

1.      Membuat rangkaian seperti gambar.

2.      Menutup saklar S, dan menjalankan motor penggerak dengan menekan tombol ON. Mengatur kecepatan generator sehingga putaran sinkronnya dan mengatur penggerak mula.

3.      Menutup saklar S₂ dan arus medan (I_fg) generator dinaikkan setingkat demi setingkat serta mengamati tegangan terminal generator, mencatat hasil data percobaan ke tabel.

4.      Menurunkan kembali arus medan (I_fg) hingga mencapai nilai nol. percobaan selesai.

II.6            DATA HASIL PERCOBAAN

n = 1500 rpm                              f = 50 Hz

No	percobaan naik				Percobaan turun
	If (A)	Vf (Volt)	VL-N (Volt)	VL-L (Volt)	If (A)	Vf (Volt)	VL-N (Volt)	VL-L (Volt)
01	0	0	0	0	1,0	19,1	137	240
02	0,2	4,2	29	50	0,8	15,8	110	195
03	0,4	8	58	90	0,6	12	85	155
04	0,6	11,9	82	140	0,4	8	61	105
05	0,8	15,9	115	180	0,2	4,2	31	50
06	1,0	19,1	137	240	0	0	0	0

Tabel 2.1 data hasil percobaan generator sinkron 3 phasa beban nol

II.7            ANALISA DATA PERCOBAAN

1.      Menghitung frekwensi arus AC tiga phasa yang dibangkitkan.

n = 1500 rpm

p = 4 kutub

2.      Membuktikan dengan persamaan E = c.n.f, bahwa jika I_f naik maka V_t juga akan naik.

E_a = V_t + I_a.R_a

Dimana ;    I_a   = 0

                   E_a = C.n. Ø

                   Ø = I_f

                    K = C.n.I

                   E_a  = V_t

                K.I_f  = V_t

Percobaan naik

I_f1 = 0    A                   V_f1 = 0      V    V_LN1 = 0     V              V_LL1 = 0     V

I_f2 = 0.2 A                   V_f2 = 4,2   V    V_LN2 = 29   V              V_LL2 = 50   V

I_f3 = 0,4 A                   V_f3 = 8        V    V_LN3 = 58   V              V_LL3 = 90   V

I_f4 = 0,6 A                   V_f4 = 11,9 V    V_LN4 = 82   V               V_LL4 = 140 V

I_f5 = 0,8 A                   V_f5 = 15,9 V     V_LN5 = 115 V              V_LL5 = 180 V

I_f6 = 1,0 A                    V_f6 = 19,1 V    V_LN6 = 137 V               V_LL6 = 240 V

Percobaan turun

I_f1 = 1,0 A                   V_f1 = 19,1 V    V_LN1 = 137 V              V_LL1 = 240 V

I_f2 = 0,8 A                   V_f2 =15,8  V    V_LN2 = 110 V              V_LL2 = 195 V

I_f3 = 0,6 A                   V_f3 = 11,9 V    V_LN3 = 85   V              V_LL3 = 155 V

I_f4 = 0,4 A                   V_f4 = 8      V    V_LN4 = 61   V               V_LL4 = 105 V

I_f5 = 0,2 A                   V_f5 = 4,2  V     V_LN5 = 31   V              V_LL5 = 50   V

I_f6 =  0    A                   V_f1 = 0      V    V_LN6 = 0     V               V_LL6 = 0     V

II.8            GRAFIK

II.9            ANALAISA TEORITIS

1)      Dari data percobaan dapat dilihat bahwa jika I_f naik maka tegangan V_LL dan V_LN akan naik, karena dari persamaan yang diperoleh K . I_f = V_t terlihat bahwa arus dan tegangan adalah berbanding lurus.

2)      Dari hasil percobaan dan grafik terlihat bahwa karakteristik beban nol adalah non linier.

3)      Dari grafik, karakteristik naik dan turun memiliki perbedaan. Hal ini dikarenakan pada saat turun adanya magnet sisa (remanansi).

4)      Frekwensi yang dihasilkan pada jala- jala adalah 50 Hz. Frekwensi yang dihasilkan dari analisa sama dengan jala- jala, oleh sebab itu dikatakan sebagai generator sinkron.

generator sinkron bab 1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1   TEORI UMUM GENERATOR SINKRON

Mesin sinkron adalah mesin listrik yang berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mesin sinkron diagi atas  2 jenis yaitu :

1.      Generator sinkron

2.      Motor sinkron

Mesin sinkron mempunyai kumparan jangkar yang terdapat pada stator dan kumparan medan pada rotornya. Kumparan jangkarnya mempunyai kutub yang sama dengan mesin induksi. Sedangkan kumparan medannya dapat berbentuk sepatu ( kutub sepatu ) salient atau kutub celah udara sama rata ( rotor silindris).

Generator sinkron yaitu generator yang kecepatan rotornya sama ( serempak) dengan kecepatan medan statornya.

Stator merupakan elemen diam yang terdiri dari belitan- belitan jangkar,sedangkan rotor merupakan elemen yang berputar terdiri dari  belitan-belitan medan.

Generator sinkron yang banyak dijumpai ditengah- tengah masyarakat adalah generator tiga phasa. Dalam hal ini kumparan stator ada tiga kelompok ataupun tiga phasa. Adapun besar ggl induksi kumparan stator adalah:

Dimana :    Ea = gaya gerak listrik per phasa

                  f = frekwensi output

                  N = jumlah kumparan per phasa

                  f = fluksi magnit

                  K_d = factor distribusi

                

I.2   KONSTRUKSI GENERATOR

   Bagian utama generator sinkron adalah susunan elekromagnetic,bagian yang diam dasarnya adalah sebuah silindris kosong yang disebut stator yang mempunyai sifat yang memanjang didalamnya terdapat lilitan kumparan  stator  membawa arus yang diberikan pada suatu bahan listrik.

KONSTRUKSI STATOR

            Stator pada generator sinkron merupakan bagian yang diam sebagai rangka tetap dan tempat kumparan stator yang dipasang. Bagian dari stator yaitu :

      Inti stator

      Kumparan stator

      Alur islot stator

      Rangkaian / rangka stator

            Stator di lengkapi dengan dua kumparan, stator yang dipasang terpisah, yaitu kumparan belitan stator jenis single stator, layer widning dan belitan stator jenis doble layer winding. Rangka stator merupakan tempat melekatnya kumparan jangkar dan stator ini terdapat lubang pendingin dimana udara dan gas disirkulasikan.

            Slot alur stator merupakan tempat konduktor dan bagian dalam sepanjang keliling stator. Bentuk bentuk slot yaitu :

 

  A. Slot terbuka      B. Slot setengah terbuka                    C. Slot tertutup

 

Gambar 1.2 Stator

KONSTRUKSI ROTOR

            Rotor adalah bagian yang bergerak di generator yang dipasang pada poros dan berputar di dalam stator yang kosong.

            Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah elektromagnetik yang besar, kutub medan rotor dapat berupa kutub dan rotor silindris.

1.3 PRINSIP KERJA GENERATOR SINKRON 3 PHASA

Gambar 1.3 prinsip kerja generator 3 phasa

            Generator bekerja pada prinsip dasar yang sama dengan motor induksi elektromagnetik yang terdiri dari lilitan jangkar dan medan magnet, konstruksi stator yang terdiri dari lilitan jangkar dipasang pada elemen yang berputar.

            Pada rotor yang terdiri dari rangkaian besi tunggal yang mendukung inti jangkar yang mempunyai slot slot di dalamnya untuk mendapatkan/ menempatkan konduktor konduktor jangkar.

            Dalam hal ini yang penting arus exitasi dikenalkan dari arus DC yang kecil, misalnya dari generator shunt yang dipasang pada proses generator ini sendiri yang disebabkan medan magnet yang berputar, arus ini relatif kecil, sedangkan gigi berusu adalah konstruksinya ringan bila motor berputar konduktor konduktor stator yang dipotong oleh fluksimagnetik, sehingga menginduksikan EMF yang dihasilkan

                                  Eo = n.c.Ø

1.4. HUBUNGAN ANTARA FREKWENSI DENNGAN PUTARAN

            Pada generator 4 kutub terlihat bahwa setiap satu kali putaran mesin, tegangan induksi yang dihasilkan atau yang ditimbulkan itu sudah menyelesaikan siklus penuh atau dengan kata lain 360 putaran mekanik sama dengan 720 putaran listrik secara umum dapat dituliskan

Øc = P/2 . Ø m

              Dimana :

              P     = jalan kutub

             Øc   = sudut listrik

             Ø m = sudut mekanik

              Dari persamaan tersebut dapat diketahui, untuk setiap kali siklus tegangan yang dihasilkan generator telah menyelesaikan 2 kali putaran, karena itu frekwemsi gelombang tegangan adalah :

F = frekwensi (rpm), n = rotasi, kecepatan generator sinkron arus bolak balik dapat dinyatakan dengan

Ns = 120. F / P

Dimana :

Ns = Kecepatan sinkron

F = frekwensi (rpm)

P = kutub

            Apabila sumber supply beban seimbang, maka arus yang mebgalir pada masing masing penghantar akan memiliki besaran yang sama dengan nilai sudut pada phasa 120. satu sama lain arus ini dihubungkan dengan bintang mensuplay beban.

1.5 RANGKAIAN EQIVALEN GENERATOR

Gambar 1.4 Rangkaian Eqivalen

Dari rangkaian diatas, kita dapat menganalisa karakteristik rangkaian eqivalen generator sinkron. Persamaan  tegangan untuk generator sinkron diperoleh: