GENERATOR SINKRON
Sumber listrik AC dari Pusat listrik 150 kV
PEMBANGKIT PLTA PLTP PLTG PLTU PLTGU
INDUSTRI 20 kV 20 kV TRAFO GI 11/150 kV
BISNIS RUMAH
TRAFO GI 150/20 kV
220 V TRAFO DISTRIBUSI
PUBLIK SOSIAL
Listrik yang dihasilkan dari generator ke beban adalah •
Gerakan elektron-elektron melalui penghantar,
•
Besarnya elektron yang bergerak tergantung arus listrik yang melalui penghantar
•
Arus melalui penghantar dapat menyebabkan kerugian energi dan turunnya tegangan disisi beban
Fluks magnetik yang menembus loop
r r φB = ∫ B.dA = BA = µ .N .I . A
r r ∫ E.dl = 2πrE
dI dφ ε = − B = − µ .N . A dan dt dt
sehingga
E=
1 dφ B 2πr dt
r r ∫ E.dl = ε
Φ B = BA cos φ = BA cos ωt dΦ B d (cos ωt ) ε = −N = − NBA dt dt = NABω sin ωt = ε maks sin ωt
N r .p fe = 120
KONSTRUKSI GENERATOR AC
9
Rangkaian penguat medan
EA
Rangkaian penguat medan
EA
Rangkaian penguat medan
EA
RANGKAIAN EKIVALEN Generator Sinkron
EA
RANGKAIAN EKIVALEN Generator sinkron 1 fasa “KUTUP SILINDRIS”
EA
RANGKAIAN EKIVALEN Generator sinkron 1 fasa
EA
E A = I A .( RA + jX S ) + VT dengan : X S = X A + X AR
GENERATOR BERBEBAN 1. Beban Rangkaian Murni
a. Rangkaian Resistif (R)
i
R
V
:
V i= R
Pada rangkaian resistor murni, arus i dan tegangan V sefase.
V = Vm sin ωt i = im sin ωt
Keterangan : Vm : tegangan maksimum im : arus maksimum R : hambatan murni (ohm)
Diagram fasor beban R :
V i= R
V
V = Vm sin ωt
i
V
V = Vm sin ωt
i = im sin ωt i = im sin ωt ωt
π/2
π
b. Rangkaian Hambatan Induktif (L) Sebuah kumparan induktor mempunyai induktansi diri L dipasangkan tegangan bolak-balik V, maka pada ujung ujung kumparan timbul GGL induksi: i
XL
V ∞
V = Vm sin ωt i = im sin(ωt − 12 π )
V i= jX L
di ε = −L dt
V dan i berbeda fase 90o, arus tertinggal 90o dari tegangan V.
Hambatan induktif XL mempunyai harga : X L = jω.L = j (2πf .L) XL = hambatan induktif / reaktansi induktif (Ohm)
Diagram fasor Beban L :
V i= jX L
V
i Amplitudo
V = Vm sin ωt V = Vm sinωt
i = im sin(ωt − 12 π )
i = im sin (ωt – 90o)
ωt
c. Rangkaian Hambatan Kapasitif Sebuah kapasitor dengan kapasitas C dihubungkan dg tegangan bolak-balik V, maka pada kapasitor itu menjadi bermuatan, sehingga pada 2 platnya mempunyai beda potensial sebesar Q V= C
Besar hambatan kapasitif /reaktansi kapasitif dari kapasitor, XC : 1 1 =−j XC = j (ω.C ) 2.π . f .C
i
Xc : V
V V = Vm sin ωt i= − jX C i = im sin(ωt + 12 π )
Diagram fasor beban C: i
V i= − jX C
V Amplitudo
V = Vm sin ωt V = Vm sin (ωt)
i = im sin(ωt + 12 π )
i = im sin (ωt + 90) ωt
2. Rangkaian R, L Seri
Hambatan seri R dan XL dihubungkan dg teg. bolak-balik V, dengan Z = impedansi (Ohm) VR
VL
R
Xl
i :
Z
XL
θ i
V
V V i= = 2 Z R2 + X L
R
Z = R + XL 2
2
Tegangan pada beban R, L: VR = beda potensial pada R V VL VL = beda potensial pada XL θ i
θ = tan
−1
VR
VR = i.R
X L VL = R VR
Besar tegangan total V :
V = VR + VL
atau
VL = i. X L 2
V = VR + VL
2
SEGITIGA DAYA BEBAN R,L
S ( VA ) Q
( VAR )
ϕ P
( Watt )
P Cos φ = S Q Sin φ = S Q Tan φ = P
Daya Semu
: S = V x I* = I 2
Daya Aktif
: P = V x I x Cos ϕ = I 2
x R ( Watt )
Daya Reaktif : Q = V x I x Sin ϕ = I 2
x XL ( VAR )
xZ
( VA )
Sebuah generator sinkron 1-fasa kutup silindris beroperasi pada beban 900 W pada tegangan 220 V dengan faktor daya 0,75 tertinggal. Generator punya data perfasa Ra = 1 ohm, Xs = 4 ohm. Berapa GGL (Ea) pada kondisi ini ?
3. Rangkaian R, C Seri
Hambatan seri R dan XC dihubungkan dg teg. bolak-balik V, dengan Z = impedansi (Ohm)
i
R
R
XC
V :∞
θ XC Z
V V i= = 2 2 Z R + XC
Z = R + XC 2
2
Tegangan pada beban R,C : VR = beda potensial pada R V VC = beda potensial pada XC θ i R
VC V
θ = tan
−1
VR = i.R
X C VC = R VR
VC = i. X C
Besar tegangan total V :
V = VR + VC
atau
2
V = VR + VC
2
SEGITIGA DAYA BEBAN R,C P
( Watt ) ϕ
XC
i
S ( VA )
P Cos φ = S -Q Sin φ = S -Q Tan φ = P
R
- Q ( VAR ) Z
Daya Semu
:S =VxI=I2
Daya Aktif
: P = V x I x Cos ϕ = I 2
xZ
Daya Reaktif : Q = V x I x Sin ϕ = I 2
( VA )
x R ( Watt ) x XC ( VAR )
Sebuah generator sinkron 1-fasa kutup silindris beroperasi pada beban 600 VAR pada tegangan 220 V dengan faktor daya 0,8 mendahului. Generator punya data perfasa Ra = 1 ohm, Xs = 4 ohm. Berapa GGL (Ea) pada kondisi ini ?
4. Rangkaian R, L, C Seri
Hambatan seri R, XL dan XC dihubungkan dg teg. bolak-balik V. Pada rangkaian seri R-L-C : R i ∞
bila XL > XC maka rangkaian bersifat indukif XC
Xl
bila XL < XC maka rangkaian bersifat kapasitif
V
bila XL = XC maka rangkaian bersifat resistif dan rangkaian dikatakan mengalami resonansi.
XL XL- XC
Z θ R
XC
Z = R + (X L − XC ) 2
V i= Z
2
Vektor generator berbeban
EA
SUMBU dq Generator Sinkron KUTUP MENONJOL
EA
iq
Xs
Xd
θ
id
θ Xq
ia
RANGKAIAN EKIVALEN Generator Sinkron KUTUP MENONJOL
EA
HUBUNGAN GGL DAN VT Pada Generator sinkron 1 fasa KUTUP MENONJOL
EA
[
]
E A = E ' A ∠β + ( I d .( X d − X q ) ∠β dengan : E ' A = I A .( RA + jX q ) + VT
dengan : I d = Ia. sin θ Untuk faktor daya tertinggal :
(Vt. sin ϕ + Ia. Xq) θ = tan (Vt. cos ϕ + Ia.Ra) −1
EA
Untuk faktor daya mendahului :
(−Vt. sin ϕ + Ia. Xq) θ = tan (Vt. cos ϕ + Ia.Ra) −1
Sebuah generator sinkron 1-fasa kutup menonjol beroperasi pada beban 700 Watt pada tegangan 220 V dengan faktor daya 0,8 tertinggal. Generator punya data perfasa Ra = 1 ohm, Xd= 8 ohm dan Xq = 2 ohm. Berapa GGL (Ea) pada kondisi ini ?
KARAKTERISTIK GENERATOR SINKRON
EA
E A = k .iF
Karakteristik Generator Tanpa Beban EA
EA
IF
Karakteristik Hubungan arus penguat, fluks dan tegangan internal
EA
Karakteristik Generator
EA
Karakteristik Generator Ber Beban R, L EA VT
EA
IA
Karakteristik Generator Berbeban
EA
Karakteristik Generator Berbeban
EA
Pengaruh beban pada rotor generator
EA
EFISIENSI PADA Generator sinkron 1 fasa
EA
POUT = I L xZ L ...., PCU = I xRA 2 A
PIND = POUT + PCU ...., PIN = PIND + PROT
EFISIENSI PADA Generator sinkron 1 fasa
EA
PIN = PMEKANIK POUT efisiensi (η ) = .x.100% PIN
Sebuah generator sinkron 1-fasa kutup silindris beroperasi pada beban 800 VA pada tegangan 220 V dengan faktor daya 0,8 tertinggal. Pada kondisi ini generator punya rugi-rugi putar sebesar 20 W. Bila generator punya data perfasa Ra = 1 ohm, Xs = 3 ohm, berapa efisiensi generator pada kondisi ini ?
Menentukan Parameter Generator Sinkron 1. Pengujian beban nol
EA
Menentukan Parameter Generator Sinkron 2. Pengujian hubung singkat
EA
Ea Zs = Ra + Xs = Ia 2
2
Ea VOC Xs = = Ia Iahs
Menentukan Parameter Generator Sinkron 3. Pengujian sumber DC
VDC Ra = 2.I DC
EA