Makalah Generator 3 Fasa

8/10/2019 Makalah Generator 3 Fasa

1/18

TUGAS MAKALAH

GENERATOR TIGA FASA

Di susun Oleh :

Dwi Syukur Jati Nugroho

3.31.12.1.06

LT-2B

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2013/2014


2/18

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Generator AC berfungsi utnuk merubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik

arus bolak-balik. Generator ini sering disebut juga seabagai alternator, generator AC

(alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah

putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan

sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet

yangberputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Mesin initidak dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti

kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung dengan jala-jala.

Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu:

a.Generator arus bolak balik 1 fasa

b. Generator arus bolak-balik 3 fasa

2. Konstruksi Generator Arus Bolak-balik

Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama, yaitu : (1) stator,

yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolakbalik, dan (2) rotor, yakni bagian

bergerak yang menghasilkan medan magnit yang menginduksikan ke stator. Stator terdiri

dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam

generator, kotak

terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan ferromagnetik

yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator

yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor berbentuk kutub

sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder).


3/18

1.2 MAKSUD dan TUJUAN

Maksud dan Tujuan dari penulisan makalah ini adalah agar dapat mengetahui

Generator 3 fasa berdasarkan prinsip kerjanya dan jenis-jenis dari Generator 3 fasa itu

sendiri, dimana jenis-jenis itu akan dijelaskan berdasarkan prinsip kerja masing

generator.Didalam makalah ini pun juga akan dijelaskan secara detail awal mula

generator itu bekerja sampai dengan generator ini dapat menyalurkan energi listrik dan

menjadi sumber tegangan pada akhirnya.

1.3 SISTEMATIKA PENULISAN

Didalam penulisan makalah ini, kami menggunakan sistematika penulisan dimana

sistematika penulisan tersebut seperti dibawah ini :

BAB I PENDAHULUAN

Dalam bab ini terdapat penjelasan mengenai latar belakang penulisan makalah,

maksud dan tujuan dari makalah, dan sistematika penulisan makalah itu sendiri.

BAB II PEMBAHASAN

Pada bab ini akan di bahas mengenai prinsip kerja generator 3 fasa itu sendiri secara

details dan penjelasan mengenai komponen beserta penjelasan cara

kerjanya.

BAB III PENUTUP

Dalam bab terakhir ini akan dijelaskan kesimpulan dari bab-bab sebelumnya

mengenai generator 3 fasa.


4/18

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 BAGIAN-BAGIAN GENERATOR

Gambar 1 Konstruksi Generator Arus Bolak-balik

Stator :

1. Rumah Stator

2. Inti satator

3. Lilitan stator

4. Alur stator

5. Kontak hubung

6. Sikat

Rotor :1. Kutub magnet

2. Lilitan penguat magnet

3. Cincin seret (slip ring)

4. Poros


5/18

Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolak-balik secara

elektromagnetik. Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang memutar rotor, sedangkan

energi listrik dihasilkan dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-

kumparan stator.

Pada Gambar 2.1 dapat dilihat bentuk penampang sederhana dari sebuah generator sinkron.

Gambar 2.1. Konstruksi Generator Sinkron

Secara umum generator sinkron terdiri atas stator, rotor, dan celah udara. Stator merupakan

bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah bagian yang berputar dimana

diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus searah dari Eksiter. Celah udara adalah

ruang antara stator dan rotor.


6/18

1. Stator

Stator terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu :

a. Rangka Stator

stator merupakan rumah (kerangka) yang menyangga inti jangkar generator.

b. Inti Stator

Inti stator terbuat dari laminasi-laminasi baja campuran atau besi magnetik khusus yang

terpasang ke rangka stator.

c. Alur (slot) dan Gigi

Alur dan gigi merupakan tempat meletakkan kumparan stator. Ada 3 (tiga) bentuk alur

stator yaitu terbuka, setengah terbuka, dan tertutup.

d. Kumparan Stator (Kumparan Jangkar)

Kumparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga. Kumparan ini merupakan tempat

timbulnya ggl induksi.

2. Rotor

Rotor terdiri dari tiga komponen utama yaitu :

a. Slip Ring

Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi dipisahkan oleh

isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasangkan ke slip ring ini kemudian dihubungkan ke

sumber arus searah melalui sikat (brush) yang letaknya menempel pada slip ring.

b. Kumparan Rotor (kumparan medan)

Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama dalam menghasilkan

medan magnet. Kumparan ini mendapat arus searah dari sumber eksitasi tertentu.

c. Poros RotorPoros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan, dimana pada poros rotor

tersebut telah terbentuk slot-slot secara paralel terhadap poros rotor.

Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang besar. Kutub

medan magnet rotor dapat berupa salient pole (kutub menonjol) dan non salient pole (kutub

silinder).


7/18

a. Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)

Pada jenis salient pole, kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor. Belitan-

belitan medannya dihubung seri. Ketika belitan medan ini disuplai oleh Eksiter, maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan. Bentuk kutub menonjol generator sinkron

tampak seperti pada Gambar 2.3 berikut :

Gambar 2.3. Rotor Kutub Menonjol

Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putar rendah dan sedang (120-400 rpm). Generator sinkron tipe seperti ini biasanya dikopel oleh

mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit listrik. Rotor kutub menonjol baik

digunakan untuk putaran rendah dan sedang karena:

Kutub menonjol akan mengalami rugi -rugi angin yang besar dan bersuara bising jika diputar

dengan kecepatan tinggi.

Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis apabil a diputardengan kecepatan tinggi.

b. Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)

Pada jenis non salient pole, konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor. Jenis

rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang mempunyai alur-alur terbuat


8/18

di sisi luarnya. Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

yang dienerjais oleh Eksiter. Gambaran bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti

pada Gambar 2.4 berikut :

Gambar 2.4. Rotor Kutub Silinder

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan putar tinggi

(1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap. Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena :

memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan putar tinggi

kutub menonjol.

2.2 TEORI DASAR

Berapapun ukurannya, semua generator listrik, baik ac maupun dc, bergantung kepada

prinsip induksi magnet. EMF diinduksikan dalam sebuah kumparan sebagai hasil dari

(1) kumparan yang memotong medan magnet, atau

(2) medan magnet yang memotong sebuah kumparan.

Sepanjang ada gerak relative antara sebuah konduktor dan medan magnet, tegangan akan

diinduksikan dalam konduktor. Bagian generator yang mendapat induksi tegangan adalah


9/18

armature. Agar gerak relative terjadi antara konduktor dan medan magnet, semua generator

haruslah mempunyai dua bagian mekanis yaitu rotor dan stator.

2.2.1 KARAKTERISTIK BEBAN

1. Generator Tanpa Beban (Beban Nol)

Jika poros generator diputar dengan kecepatan sinkron dan rotor diberi arus

medan If, maka tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator

sebesar :

E0 = cn

dimana :

c = konstanta mesinn = putaran sinkron

f= fluks yang dihasilkan oleh If

Generator arus bolak-balik yang dioperasikan tanpa beban, arus jangkarnya

akan nol (Ia = 0) sehingga tegangan terminal Vt = Va = Vo. Karena besar

ggl induksi merupakan fungsi dari flux magnet, maka ggl induksi dapat

dirumuskan: Ea = f ( ), yang berarti pengaturan arus medan sampai kondisi

tertentu akan mengakibatkan ggl induksi tanpa beban dalam keadaan

saturasi.

Gambar 26 Karakteristik generator tanpa beban


10/18

Gambar 27 Generator beroperasi tanpa beban

Gambar di atas adalah generator sinkron 2 kutub, tanpa beban digerakkan oleh turbin dengan

kecepatan konstan. Terminal outputnya A, B, C & N dengan variabel exciting current Ix.

Rangkaian pengganti generator tersebut dapat dilihat pada gambar berikut ini.

Gambar 28 Rangkaian representsi generator tanpa beban


11/18

Eo adalah tegangan terminal dan netral. Semakin besar Ix, semakin besar Eo dengan proporsi

yang sama. Ketika terjadi saturasi kenaikan tegangan Eo semakin kecil dengan penambahan nilai

Ix yang sama. Karakteristik ini hampir sama dengan generator DC. Kurva saturasi dapat dilihat

pada gambar di bawah ini.

Gambar 29 Kurva saturasi generator tanpa beban

2. Generator Berbeban

Tiga macam sifat beban jika dihubungkan dengan generator, yaitu : beban resistif, beban

induktif, dan beban kapasitif. Akibat pembeban ini akan berpengaruh terhadap tegangan beban

dan faktor dayanya. Gambar 4 menunjukkan jika beban generator bersifat resistif mengakibatkan

penurunan tegangan relatif kecil dengan faktor daya sama dengan satu. Jika beban generator

bersifat induktif terjadi penurunan tegangan yang cukup besar dengan faktor daya terbelakang

(lagging). Sebaliknya, Jika beban generator bersifat kapasitif akan terjadi kenaikan tegangan

yang cukup besar dengan faktor daya mendahului (leading).


12/18

2.2.2 SISTEM PENGUAT ( EXCITER )

Saat generator dihubungkan dengan beban akan menyebabkan tegangan keluaran

generator akan turun, karena medan magnet yang dihasilkan dari arus penguat relatif konstan.

Agar tegangan generator konstan, maka harus ada peningkatan arus penguatan sebanding dengan

kenaikan beban. Gambar 5 menunjukkan sistem arus penguatan pada generator dan karakteristik

tegangan keluarannya.

Gambar 5 Prinsip Kerja Exciter Generator

Keterangan :

Garis lengkung 1 : Karakteristik tegangan keluar tanpa beban yang

diperoleh dari medan magnet minimum.

Garis lengkung 2 : Karakteristik tegangan dengan penambahan arus

penguatan maksimum.

Garis lengkung 3 : Karakteristik yang bervariasi dengan mengatur arus

penguatan sesuai kebutuhan beban.


13/18

2.2.3 OPERASI PARALEL ALTERNATOR

Alternator dapat dihubungkan secara parallel untuk :

(1) meningkatkan kapasitas keluaran dari suatu system melebihi apa yang didapat dari satu unit,

(2) berfungsi sebagai daya cadangan tambahan untuk permintaan yang suatu ketika bertambah,

atau

(3) untuk pemadaman satu mesin dan penyalaan mesin standby tanpa adanya pemutusan aliran

daya.

Ketika alternator-alternator yang sedang beroperasi pada frekuensi dan tegangan terminal yang

berbeda, kerusakan parah dapat terjadi jika alternator-alternator tersebut secara mendadak

dihubungkan satu sama lain pada satu bus yang sama (satu titik hubung). Untuk menghindari ini,

mesin-mesin tersebut harus disinkronkan dahulu sebelum disambungkan bersama-sama. Ini

dapat dicapai dengan menghubungkan satu generator ke bus (bus generator), dan mensinkronkangenerator lainnya sebelum keduanya disambungkan. Generator dikatakan sinkron jika memenuhi

kondisi berikut:

(1) Tegangan terminal yang sama. Diperoleh dengan menyetel kekuatan medan bagi generator

yang hendak masuk ke dalam rangkaian (disambungkan).

(2) Frekuensi yang sama. Diperoleh dengan menyetel kecepatan prime mover dari generator

yang hendak disambungkan.

(3) Urutan fasa tegangan yang sama

2.2.4 RELAY PROTEKSI GENERATOR

Gambar Relay proteksi generator


14/18

Relay proteksi pada generator memiliki fungsi antara lain:

1. Loss excitation.

2. Over excitation.

3. Current unbalance.

4. Under and over voltage

2.2.5 SINKRONISASI GENERATOR

Generator yang dikoneksikan ke bus sistem atau generator lain harus disinkronisasi

dahulu. Disinkronisasi berarti:

1. Frekuensi generator sama dengan frekuensi sistem.2. Tegangan generator sama dengan tegangan sistem.

3. Tegangan generator se-fase dengan tegangan sistem.

4. Urutan fase generator sama dengan urutan fase sistem.

Proses umum sinkronisasi:

1. Mengatur kecepatan regulator turbin sehingga frekuensi generator mendekati frekuensi sistem.

2. Mengatur eksitasi sehingga tegangan generator (Eo) sama dengan tegangan sistem (E)

3. Mengamati sudut fase antara Eo dan E melalui Synchroscope .

Gambar Synchroscope

Cek tegangan alternator, harus sama dengan tegangan sistem. Tunggu sampai saat jarum

penunjuk menyentuh 0, berarti kedua generator sefase.


15/18

4. Menutup line circuit breaker, menghubungkan generator ke sistem.

Umumnya sinkronisasi generator dilakukan oleh sistem secara otomatis.

Metode paralel generator sinkron:

1. Polaritas dari generator harus sama.

2. Nilai efektif tegangan harus sama (Vrms).

3. Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang

yang sama.

4. Frekuensi kedua generator dan frekuensi generator dengan jala-jala harus

sama.

5. Urutan fasa dari kedua generator harus sama.

Kerja Paralel Generator:

1. Lampu Cahaya berputar dan Volt-meter.

2. Voltmeter, Frekuensi Meter, dan Synchroscope.

3. Cara Otomatis (Memakai Modul Sinkronisasi Genset ).

Menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa, tegangan, frekuensi,

dan urutan fasa. Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar

untuk paralel dapat dimasukkan.


16/18

2.3 PRINSIP KERJA GENERATOR

Generator 3 fasa memiliki 3 lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya

berbeda 120 0 pada masing-masing fasa. Prinsip kerja generator tiga fasa menggunakan

hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet

yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik.

Besar tegangan generator bergantung pada :

1. Kecepatan putaran (N)

2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z)

3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f)

4. Konstruksi Generator

Generator tiga fasa terdiri dari dua bagian utama, yaitu

1. Stator, merupakan bagian diam dari generator yang mengeluarkan tegangan bolak-balik

2. Rotor, merupakan bagian bergerak yang menghasilkan medan magnit yang

menginduksikan ke stator.

Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi

bagian dalam generator, kotak terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang

terbuat dari bahan ferromagnetik yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat

meletakkan lilitan stator.

Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor

berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder).
http://3.bp.blogspot.com/_IIIMio09ZuU/TCJgww03dsI/AAAAAAAAAG8/fw7CZOG3Mys/s1600/images.jpg


17/18

BAB III

PENUTUP

3.1 KESIMPULAN

Dari makalah di atas dapat disimpulkan bahwa dalam kehidupan sehari-hari kita pernah

menjumpai Generator tiga fasa,terutama di lingkup pembangkitan. Generator adalah suatu alat

yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Adapun beberapa

komponen utama dari generator, yaitu rotor, stator,cincin geser,generator penguat dan pre mover.

Contoh pre mover,bisa dari air,angin, uap, disel, gas, ataupun nuklir.


18/18

DAFTAR PUSTAKA

1. http://dinnim.blogspot.com/2013/02/generator-ac.html 2. http://akhdanazizan.com/generator-listrik

3. http://tsani-oke.blogspot.com/2011/09/prinsip-kerja-generator-arus-bolak.html

4. http://coilku.com/tipe-generator-pembangkit-tegangan-generator-ac/

5. http://kanagaartikeldanmakalah.blogspot.com/2011/02/generator-ac.html

6. http://jumadi04.blogspot.com/2010/06/generator-ac.html

7. http://jonioke.blogspot.com/2010/03/generator-arus-bolak-balik.html

8. http://generatoracdc.blogspot.com/

9. http://oktanggrainitu.blogspot.com/2013/02/generator-ac-dc.html
http://dinnim.blogspot.com/2013/02/generator-ac.htmlhttp://dinnim.blogspot.com/2013/02/generator-ac.htmlhttp://akhdanazizan.com/generator-listrikhttp://akhdanazizan.com/generator-listrikhttp://tsani-oke.blogspot.com/2011/09/prinsip-kerja-generator-arus-bolak.htmlhttp://tsani-oke.blogspot.com/2011/09/prinsip-kerja-generator-arus-bolak.htmlhttp://coilku.com/tipe-generator-pembangkit-tegangan-generator-ac/http://coilku.com/tipe-generator-pembangkit-tegangan-generator-ac/http://kanagaartikeldanmakalah.blogspot.com/2011/02/generator-ac.htmlhttp://kanagaartikeldanmakalah.blogspot.com/2011/02/generator-ac.htmlhttp://jumadi04.blogspot.com/2010/06/generator-ac.htmlhttp://jumadi04.blogspot.com/2010/06/generator-ac.htmlhttp://jonioke.blogspot.com/2010/03/generator-arus-bolak-balik.htmlhttp://jonioke.blogspot.com/2010/03/generator-arus-bolak-balik.htmlhttp://generatoracdc.blogspot.com/http://generatoracdc.blogspot.com/http://oktanggrainitu.blogspot.com/2013/02/generator-ac-dc.htmlhttp://oktanggrainitu.blogspot.com/2013/02/generator-ac-dc.htmlhttp://oktanggrainitu.blogspot.com/2013/02/generator-ac-dc.htmlhttp://generatoracdc.blogspot.com/http://jonioke.blogspot.com/2010/03/generator-arus-bolak-balik.htmlhttp://jumadi04.blogspot.com/2010/06/generator-ac.htmlhttp://kanagaartikeldanmakalah.blogspot.com/2011/02/generator-ac.htmlhttp://coilku.com/tipe-generator-pembangkit-tegangan-generator-ac/http://tsani-oke.blogspot.com/2011/09/prinsip-kerja-generator-arus-bolak.htmlhttp://akhdanazizan.com/generator-listrikhttp://dinnim.blogspot.com/2013/02/generator-ac.html

Makalah Generator 3 Fasa

Documents

Transcript of Makalah Generator 3 Fasa