Syarat Paralel Generator

Bila dua sistem tegangan bolak-balik (AC) akan di paralel, maka kesamaan dari lima kondisi atau parameter berikut ini harus dipenuhi. Kondisi tersebut adalah :

1. Tegangan
2. Frekuensi
3. Perbedaan fasa (sudut fasa)
4. Urutan fasa
5. Bentuk gelombang

Dua kondisi yang terakhir merupakan konstanta yang berkaitan dengan rancang bangun dan operasinya tidak dapat dikontrol. Sedang tiga kondisi lainnya harus dikontrol agar tegangan frekuensi dan sudut fasanya sama sebelum dihubungkan. Proses ini disebut sebagai Mensinkronkan.

Apa Pengaruh Perbedaan Tegangan, Frekuensi dan sudut fasa ?
Bila pada saat CB menutup, kesamaan dari mensinkronkan sirkit generator dengan sistem tidak terpenuhi, maka akan terjadi gangguan listrik. Tingkat gangguan ini tergantung kepada perbedaan dari kondisi yang telah ditentukan.

1. Tegangan harus sama

Antara tegangan generator (yang akan dipararel) dengan tegangan sistem jaringan harus sama besarnya (nilainya). Untuk menyamakan, maka tegangan generator harus diatur, yaitu dengan mengatur arus eksitasinya.

Perbedaan Tegangan saat akan Paralel Generator

Apabila tegangan generator lebih tinggi dari tegangan sistem, maka mesin (generator) akan mengalami sentakan beban M Var lagging (induktif); artinya generator mengirim daya reaktif ke sistem. Sebaliknya bila tegangan generator lebih rendah dari pada tegangan sistem, mesin akan mengalami sentakan beban M Var Leading (kapasitif), artinya generator menyerap daya reaktif dari sistem.

2. Frekwensi harus sama
Frekuensi generator dan frekuensi sistem harus sama (match). Untuk menyamakan, maka putaran generator harus diatur, yaitu dengan cara mengatur katup governor (aliran uap masuk turbin). Jika frekuensi generator lebih tinggi dari pada frekuensi sistem, sistem akan mengalami sentakan beban MW dari mesin, artinya mesin membangkitkan MW. Sebaliknya jika generator frekuensinya lebih rendah dari pada sistem, mesin akan mengalami sentakan MW dari sistem , artinya mesin menjadi motor (motorig).

Double Frequency Meter yang digunakan saat akan Paralel Generator

3. Perbedaan Fasa (sudut fasa harus sama)
Sudut fasa antara generator dan sistem harus sama. Untuk menyamakannya fasa generator harus diatur, yaitu dengan cara mengatur kecepatan generator dengan katup governor. Apabila terjadi perbedaan fasa antara generator dengan sistem akan mengakibatkan sentakan perpindahan daya antara mesin dan sistem. Hal ini mengakibatkan kondisi gangguan dan terjadinya sirkulasi arus antara mesin dan sistem yang besarnya ditentukan oleh perbedaan antara keduanya.

Salah satu cara untuk mengetahui perbedaan sudut fasa dengan Metode Tiga Lampu

Di dalam penyediaan listrik, perusahaan listrik mempunyai kewajiban untuk menyediakan kualitas listrik yang stabil kepada pelanggan. Kualitas tersebut meliputi frekuensi dan tegangan yang selau konstan. Frekuensi di Indonesia menggunakan standard 50 Hz. Variasi frekuensi sebaiknya tidak melebihi 1 % dari 50 Hz, yaitu : 49,5 – 50,5Hz atau 2970 – 3030 Rpm.

Bila ferkuensi menyimpang dari 50 Hz , maka jam listrik dan putaran motor akan berubah sehingga untuk peralatan yang presisi atau teliti perubahan ini dapat mengakibatkan terganggunya operasi alat. Batas waktu penyimpangan yang diperbolehkan dan tidak menimbulkan pengaruh adalah selama 10 detik.

Jika jumlah pembangkitan MW melebihi kebutuhan pelanggan (konsumen), maka kelebihan energi ini menaikan putaran rotor semua turbin generator yang terhubung ke sistem sehingga frekuensi naik. Sebaliknya bila kebutuhan beban pelanggan lebih besar dari MW yang dibangkitkan , maka semua turbin generator putarannya berkurang sehingga frekuensi nya turun .

Tegangan nominal untuk sistem tegangan rendah kepada pelanggan adalah 220 Volt. Variasi tegangan yang disarankan tidak melebihi 6% dari tegangan nominalnya. Jadi untuk tegangan nominal 220 Volt rentangnya adalah 206,8~ 233,2 V. Tidak seperti frekuensi, tingkat (level) tegangan pada seluruh sistem tidak sama. Tegangan sistem dapat dipengaruhi oleh keadaan setempat atau ling ku ngan.

Pengukuran Sudut Fasa dengan Synchroscope.
Seringkali terdapat kerancuan antara perbedaan fasa dan frekuensi. Frekuensi adalah banyaknya siklus (sinusoida) dalam satu detik dari suatu sirkuit listrik. Sedang perbedaan fasa adalah pergeseran sudut antara satu sirkuit dengan sirkit listrik yang lain untuk fasa yang sama, lihat gambar dibawah ini.

Sychronoscope untuk mengetahui sudut fasa sudah sama

Untuk dapat melihat perbedaan fasa secara grafis diperlukan instrument oskiloscope. Tetapi didalam penerapannya menjadi tidak praktis untuk memasang osiloskop pada panel listrik (alternator). Sebagai gantinya dipasang synhroskop dan lampu untuk mengetahui perbedaan fasa ini. Didalam sinkroskop ini hanya ditunnjukan keterangan slow, dan fast, serta titik atau garis yang terletak diantaranya. Apabila jarum menunjuk kearah flow, artinya fasa alternator tertinggal dibelakang fasa sistem, sedang apabila jarum menunjuk kearah fast, artinya, fasa alternator lebih cepat dari fasa sistem.

Contoh Konfigurasi Rangkaian saat akan Paralel Generator

Perbedaan fasa adalah nol apabila jarum sinkroskop menunjukan titik nol (jam 12) atau garis tegak diantara slow dan fast. Untuk sinkronisasi harus dilakukan pada saat jarum bergerak pelan kearah fast atau berhenti pada posisi titik nol atau mendekati titik nol antara slow dan fast. Apabila jarum berhenti tidak pada posisi titik nol, sinkronisasi tidak boleh dilakukan, karena ini berarti masih ada perbedaan fasa. Dan besarnya perbedaan fasa adalah jarak antara jarum berhenti dengan titik nol. Sinkronisasi yang dilakukan pada saat sudut fasa tidak sama dengan nol atau mendekati nol dapat mengakibatkan kerusakan pada trafo dan alternator, karenan hal ini berarti terjadi sentakan aliran arus sirkulasi dari alternator ke sistem atau dari sistem ke alternator.

Bila dua sistem tegangan bolak-balik (AC) akan di paralel, maka kesamaan dari lima kondisi atau parameter berikut ini harus dipenuhi. Kondisi tersebut adalah Tegangan, Frekuensi, Perbedaan fasa (sudut fasa), Urutan fasa, Bentuk gelombang

Sumber 

Read More »

3 Comments

Unknown generator, rangkaian paralel generator, sinkron generator, Syarat Paralel Generator

Cara Kerja Generator Sinkron

Konstruksi Generator Sinkron

Pada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor sinkron, dan secara umum biasa disebut mesin sinkron. Ada dua struktur kumparan pada mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang mengalirkan penguatan DC (membangkitkan medan magnet, biasa disebut sistem eksitasi) dan sebuah kumparan (biasa disebut jangkar) tempat dibangkitkannya GGL arus bola-balik.
Hampir semua mesin sinkron mempunyai belitan GGL berupa stator yang diam dan struktur medan magnit berputar sebagai rotor. Kumparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada sumber DC luar melaui slipring dan sikat arang, tetapi ada juga yang tidak mempergunakan sikat arang yaitu sistem “brushless excitation”.

Bentuk Penguatan

Seperti telah diuraikan diatas, bahwa untuk membangkitkan fluks magnetik diperlukan penguatan DC. Penguatan DC ini bisa diperoleh dari generator DC penguatan sendiri yang seporos dengan rotor mesin sinkron. Pada mesin sinkron dengan kecepatan rendah, tetapi rating daya yang besar, seperti generator Hydroelectric (Pembangkit listrik tenaga air), maka generator DC yang digunakan tidak dengan penguatan sendiri tetapi dengan “Pilot Exciter”sebagai penguatan atau menggunakan magnet permanent (magnet tetap).

Gambar 1. Generator Sinkron Tiga fasa dengan Penguatan Generator DC “Pilot Exciter”

 
Gambar 2. Generator Sinkron Tiga fasa dengan Sistem Penguatan “Brushless Exciter System”

Alternatif lainnya untuk penguatan eksitasi adalah menggunakan Diode silikon dan Thyristor.

Ada dua tipe sistem penguatan “Solid state”, yaitu:

• Sistem statis yang menggunakan Diode atau Thyristor statis, dan arus dialirkan ke rotor melalui Slipring.
• “Brushless System”, pada sistem ini penyearah dipasangkan diporos yang berputar dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slip-ring.

Bentuk Rotor

Untuk medan rotor yang digunakan tergantung pada kecepatan mesin, mesin dengan kecepatan tinggi seperti turbo generator mempunyai bentuk silinder gambar 3a, sedangkan mesin dengan kecepatan rendah seperti Hydroelectric atau Generator Listrik Diesel mempunyai rotor kutub menonjol gambar 3b.

 
Gambar 3a. Bentuk Rotor kutub silinder

 
Gambar 3b. Bentuk Rotor kutub menonjol

Bentuk Stator

Stator dari Mesin Sinkron terbuat dari bahan ferromagnetik , seperti telah dibahas di sini, yang berbentuk laminasi untuk mengurangi rugi-rugi arus pusar. Dengan inti ferromagnetik yang bagus berarti permebilitas dan resistivitas dari bahan tinggi.

 

Gambar 4. Inti Stator dan Alur pada Stator

Gambar 4 memperlihatkan alur stator tempat kumparan jangkar. Belitan jangkar (stator) yang umum digunakan oleh mesin sinkron tiga fasa, ada dua tipe yaitu :

a. Belitan satu lapis (Single Layer Winding).
b. Belitan berlapis ganda (Double Layer Winding).

Bentuk Stator Satu Lapis

Gambar 5 memperlihatkan belitan satu lapis, karena hanya ada satu sisi lilitan didalam masing-masing alur. Bila kumparan tiga fasa dimulai pada Sa, Sb, dan Sc dan berakhir di Fa, Fb, dan Fc bisa disatukan dalam dua cara, yaitu hubungan bintang dan segitiga. Antar kumparan fasa dipisahkan sebesar 120 derajat listrik atau 60 derajat mekanik, satu siklus GGL penuh akan dihasilkan bila rotor dengan 4 kutub berputar 180 derajat mekanis. Satu siklus GGL penuh menunjukkan 360 derajat listrik, adapun hubungan antara sudut rotor mekanis α_mek dan sudut listrik α_lis, adalah :

Gambar 5. Belitan Satu Lapis Generator Sinkron Tiga Fasa

Contoh:
Sebuah generator Sinkron mempunyai 12 kutub. Berapa sudut mekanis ditunjukkan dengan 180 derajat listrik.

Jawaban:
Sudut mekanis antara kutub utara dan kutub selatan adalah:

Ini menunjukkan 180 derajat listrik

atau bisa juga secara langsung, yaitu:

 

Gambar 6. Urutan fasa ABC

Untuk menunjukkan arah dari putaran rotor gambar 6. (searah jarum jam), urutan fasa yang dihasilkan oleh suplai tiga fasa adalah ABC, dengan demikian tegangan maksimum pertama terjadi dalam fasa A, diikuti fasa B, dan kemudian fasa C.

Kebalikan arah putaran dihasilkan dalam urutan ACB, atau urutan fasa negatif, sedangkan urutan fasa ABC disebut urutan fasa positif. Jadi ggl yang dibangkitkan sistem tiga fasa secara simetris adalah:

EA = EA ∟ 0° volt
EB = EB ∟ -120° volt
EC = EC ∟ -240° volt

Belitan Berlapis Ganda

Kumparan jangkar yang diperlihatkan pada gambar 5 hanya mempunyai satu lilitan per kutub per fasa, akibatnya masing-masing kumparan hanya dua lilitan secara seri. Bila alur-alur tidak terlalu lebar, masing-masing penghantar yang berada dalam alur akan membangkitkan tegangan yang sama. Masing-masing tegangan fasa akan sama untuk menghasilkan tegangan per penghantar dan jumlah total dari penghantar per fasa.

Dalam kenyataannya cara seperti ini tidak menghasilkan cara yang efektif dalam penggunaan inti stator, karena variasi kerapatan fluks dalam inti dan juga melokalisir pengaruh panas dalam daerah alur dan menimbulkan harmonik. Untuk mengatasi masalah ini, generator praktisnya mempunyai kumparan terdistribusi dalam beberapa alur per kutub per fasa. Gambar 7 memperlihatkan bagian dari sebuah kumparan jangkar yang secara umum banyak digunakan. Pada masing-masing alur ada dua sisi lilitan dan masing-masing lilitan memiliki lebih dari satu putaran. Bagian dari lilitan yang tidak terletak kedalam alur biasanya disebut “ Winding Overhang”, sehingga tidak ada tegangan dalam winding overhang.

 
Gambar 7. Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa

Faktor Distribusi

Seperti telah dijelaskan diatas bahwa sebuah kumparan terdiri dari sejumlah lilitan yang ditempatkan dalam alur secara terpisah. Sehingga, GGLl pada terminal menjadi lebih kecil bila dibandingkan dengan kumparan yang telah dipusatkan. Suatu faktor yang harus dikalikan dengan GGL dari sebuah kumparan distribusi untuk menghasilkan total GGL yang dibangkitkan disebut faktor distribusi Kd untuk kumparan. Faktor ini selalu lebih kecil dari satu

dimana m menyatakan jumlah fasa.

 

Gambar 8. Diagram Phasor dari Tegangan Induksi Lilitan

Perhatikan gambar 8, disini diperlihatkan GGL yang dinduksikan dalam alur 2 akan tertinggal (lagging) dari GGL yang dibangkitkan dalam alur 1 sebesar ψ =15 derajat listrik, demikian pula GGL yang dinduksikan dalam alur 3 akan tertinggal 2ψ derajat, dan seterusnya. Semua GGL ini ditunjukkan masing-masing oleh phasor E1, E2, E3 dan E4. Total GGL stator per fasa E adalah jumlah dari seluruh vektor.

E = E1 + E2 + E3 + E4

Total GGLl stator E lebih kecil dibandingkan jumlah aljabar dari GGL lilitan oleh faktor.



Kd adalah faktor distribusi, dan bisa dinyatakan dengan persamaan:

Keuntungan dari kumparan distribusi, adalah memperbaiki bentuk gelombang tegangan yang dibangkitkan, seperti terlihat pada gambar 9.

 
Gambar 9. Total GGL Et dari Tiga GGL Sinusoidal

Faktor Kisar

Gambar 10, memperlihatkan bentuk kisar dari sebuah kumparan, bila sisi lilitan diletakkan dalam alur 1 dan 7 disebut kisar penuh, sedangkan bila diletakkan dalam alur 1 dan 6 disebut kisar pendek, karena ini sama dengan 5/6 kisar kutub.

Gambar 10. Kisar Kumparan

Kisar :
5/6 = 5/6 x 180 derajat = 150 derajat
1/6 = 1/6 x 180 derajat = 30 derajat.

Kisar pendek sering digunakan, karena mempunyai beberapa keuntungan, diantaranya:
• Menghemat tembaga yang digunakan.
• Memperbaiki bentuk gelombang dari tegangan yang dibangkitkan.
• Kerugian arus pusar dan Hysterisis dapat dikurangi.



EL GGL yang diinduksikan pada masing-masing lilitan, bila lilitan merupakan kisar penuh, maka total induksi = 2 EL (gambar 11).

Gambar 11. Vektor Tegangan Lilitan.

Sedangkan kisar pendek dengan sudut 30 derajat listrik, seperti diperlihatkan pada gambar 8b, maka tegangan resultannya adalah:

E = 2 EL. Cos 30/2

atau,


dimana P° adalah kisar kumparan dalam derajat listrik.

Gaya Gerak Listrik Kumparan

Sebelumnya telah dibahas mengenai frekuensi dan besarnya tegangan masing-masing fasa secara umum. Untuk lebih mendekati nilai GGL sebenarnya yang terjadi maka harus diperhatikan faktor distribusi dan faktor kisar.

Apabila
Z = Jumlah penghantar atau sisi lilitan dalam seri/fasa = 2 T
T = Jumlah lilitan per fasa

dφ = φP dan dt = 60/N detik

maka GGL induksi rata-rata per penghantar:

sedangkan jika,

atau,


Sehingga GGL induksi rata-rata per penghantar menjadi:



bila ada Z penghantar dalam seri/fasa, maka : GGL rata-rata/fasa

= 2.f.φ.Z Volt

= 2.f.φ.(2T) = 4.f.φ.T volt

GGL efektif/fasa = 1,11x 4.f.φ.T = 4,44 x f .φ.T Volt

bila faktor distribusi dan faktor kisar dimasukkan, maka GGL efektif/fasa

E = 4,44 . Kd. Kp .f .φ . T (Volt).

Sumber

Untuk Informasi Obat

Klik Disini

Read More »

2 Comments

Unknown agen acemax's terdekat, cara kerja generator sinkron, generator, generator sinkron, prinsip generator