MESIN LISTRIK I (MESIN DC)
Referensi: 1.Zuhal,Dasar Tenaga Listrik dan Elektronika Daya ,PT Gramedia Jakarta,1989 2.B.L Theraja ,Electrical Technologi ,S Chand & Company LTD,New Delhi,1988 3.Hamzah Berahim ,Pengantar Teknik Tenaga Listrik,andi Offset Jogjakarta 1994
1. MESIN ARUS SEARAH Didalam suatu sistem tenaga listrik dikenal piranti pengubah energi listrik ke energi mekanik( Motor ) maupun sebaliknya (generator). Sebuah mesin listrik (generator dan motor) akan befungsi bila memiliki: (1)kumparan medan, untuk menghasilkan medan magnet (2)kumparan jangkar, untuk mengimbaskan ggl pada konduktor-konduktor yang terletak pada alur-alur jangkar dan (3)Celah udara, yang memungkinkan berputarnya jangkar dalam medan magnet. Pada mesin arus searah ( DC ), kumparan medan berbentuk kutub sepatu merupakan stator (bagian yang tidak berputar), dan kumparan jangkar merupakan rotor (bagian yang berputar) lihat Gambar 1.1. Bila kumparan jangkar berputar dalam medan magnet, akan dibangkitkan tegangan (ggl) yang berubah-ubah arah setiap setengah putaran, sehingga keluarannya merupakan tegangan bolak-balik: e = Emaks sin wt Untuk memperoleh tegangan searah diperlukan alat penyearah yang disebut komutator dan sikat.
2. DEFINISI-DEFINISI:
3. JENIS BELITAN JANGKAR MESIN DC 1. Belitan Gelung Kumparan, biasanya terdiri atas beberapa lilitan. yang dihubung satu sama lain membentuk belitan. Apabila kumparan dihubungkan dan dibentuk sedemikian rupa, hingga setiap kumparan menggelung kembali ke sisi kumparan berikutnya, maka hubungan itu disebut belitan gelung. Gambar a memperlihat-kan rotor dengan belitan gelung, 2 kutub, 8 alur, dan 8 kumparan.
Gambar 3. Belitan Gelung
2. Belitan Gelombang Dalam belitan gelombang, kumparan dihubungkan serta dibentuk demikian rupa sehingga berbentuk gelombang. Hubungan ini dapat lebih jelas bila kita telusuri jalan kumparan pada Gambar 1.6a. yang juga menunjukkan adanya 4 kutub, 21 kumparan rotor dan terdapat 2 sisi kumparan di masing-masing alur.
Gambar 4. Belitan Gelung
PENGGUNAANLAP DAN WAVEWINDINGS •Wave Givesmore emf,wave winding issuitable forsmall generatorsespecially 500600V •Lap GivesLarge Current because itgives moreparallel paths
4. Konstruksi Mesin Arus Searah • Konstruksi mesin arus searah secara aktual dapat dilihat pada gambar-gambar dibawah ini: • Konstruksi mesin DC terbagi atas: • -Stator:Bagian dari mesin DC yang statis • -Rotor:Jangkar/armatur adalah bagian dari mesin yang berputar • -Celah Udara:Ruangan antara stator dan rotor • Gambar Konstruksi dari mesin secara umum dapat dilihat pada gambar dibawah ini:
Gambar 6a. Stator dan Rotor Mesin DC
• Dari gambar tersebut, maka stator terdiri dari: 1.Yoke/Gandar (rumah) terbuat dari besi tuang: Gunanya: 1. Pendukung Mekanis dan Melindungi Mesin 2. T4 Dudukan Magnet Permanen Menghasilkan Fluks Gandar harus Kuat Secara Mekanis dan Permeabilitas bahannya Tinggi
Gambar :Gandar/ Rumah Stator Mesin DC
Poles Cores dan Pole Shoes (Inti Kutub dan Sepatu Kutub) • Medan Magnit terdiri dari inti kutub dan sepatu kutub Fungsi Sepatu kutub: 1. Menghasilkan fluks ke melalui celah udara dan menekan besaran reluktansi yg ada pada jalur2 magnetic 2. Tempat Belitan 2 Penguat Medan (exciting coil). Sepatu dan Kutub inti dilaminasi agar dapat menahan tekanan hidraulik. Tebal laminasi 0.1-0.25mm Belitan Kutub Dililit dengan bahan tembaga untuk menghasilkan fluks yg nantinya pergerakannya akan dipotong o/ gerakan konduktor jangkar. •
Laminated Poles Cores/ Laminasi inti kutub
Sepatu Kutub
Kutub Mesin DC
Rumah konduktor/ Inti jangkar akan berputar dan mempotong jalur magnetic medan. Besar reluktansi bahan harus rendah dan dibuat dari bahan baja dengan ketebalan 0.5mm. Belitan Jangkar: Belitan ditempatkan pada slot jangkar yang diisolasi dan diamankan pada tempat yg terbuat dari fiber maupun kayu keras
Inti Jangkar Mesin DC
Komutator • Menfasilitasi pengumpulan arus yg dihasilkan jangkar.Konversi arus AC menjadi searah. Bentuknya silinder dan memiliki konduktivitas yg tinggi
Bentuk Komutator Mesin DC
Brushesand Bearing • Brushes:Kumpulkan arusdari komutator, dibuatdari bahankarbon berbentukpersegi.
Medan stator 4 kutub
Komutator kumparan jangkar (rotor)
Medan Stator dan Kumparan Jangkar
Penampang Mesin DC
5. Generator DC 5.1. Prinsip Kerja Generator DC Generator listrik berfungsi untuk mengkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik, dan bekerja menggunakan prinsip induksi elektromagnetik. Dari Gambar terlihat bilamana konduktor memotong fluks magnetik, maka timbul induksi e.m.f. dan arus akan mengalir pada konduktor ke beban dengan catatan bahwa rangkaian merupakan sebuah loop tertutup
•
Bila koil/ jangkar ABCD diputar searah jarum jam memotong medan magntik/ garis gaya pada stator dari kedua magnet N dan S, maka fluks yang dilingkupi pun akan berubah. E. m. f induksi yang dibangkitkan pun berubah secara proposional sesuai dengan perubahan fluks(e = N dФ/ dt). Bila poros coil dihubung dengan slip ring a dan b yang dipasangi komutator maka bentuk gelombang tegangan keluaran akan menjadi:
Gbr 12. Bentuk Gelombang Tegangan DC
Bentuk Gelombangnya dapat dilihat pada gambar 12 Tegangan DC dikumpulkan oleh sikat lalu dikirim ke terminal generator menuju ke beban. Arus yang mengalir pada penghantar jangkar oleh karena beban tersebut akan membangkitkan medan yang melawan atau mengurangi medan utama yang dihasilkan oleh kutub dan menyebabkan tegangan terminal turun dan ini dikenal dengan reaksi jangkar. Dalam menentukan arah arus dan tegangan yang timbul dapat digunakan kaidah tangan kiri
Gbr 13. Left Hand Rule
Cara kerja: Bayangkan bila koil diputar searah jarum jam, maka fluks yang dilingkupi (flux linkage) akan berubah dan emf induksi secara proporsional juga berubah sesuai dengan perubahan yang terjadi pada fluks yang dilingkupinya sesuai (e = N dФ/ dt) prinsip induksi elektromagnetik Faraday. Apabila lilitan penghantar atau konduktor diputar memotong garis garis gaya medan magnet, maka pada penghantar tersebut timbul e.m.f/ tegangan induksi bolak balik.
Bentuk Komutator
Gbr 14. Komutasi Generator DC
5.2.J ENIS GENERATOR DC A. Generator DC dengan penguatan terpisah B. Generator DC dengan penguatan sendiri: 1.Tipe shunt 2.Tipe seri & 3.Tipe kompon yang terdiri dari dua jenis yaitu: kompon panjang & pendek.
A. Rangkaian Ekivalen Generator DC Berpenguatan Bebas/ Terpisah
Eg = Vt + IaRa + ∆ Vsi Vf = If (Rf+R) Ia = I = Po/Vt Po = Vt x I Watt Dimana: Eg = Tegangan yang dibangkitkan oleh jangkar(Volt) Vt = Tegangan terminal (Volt) Ia = Arus Jangkar (Amp) I = Arus beban (Amp) Vf = Tegangan Sbr DC untuk penguatan(Volt) Rf = Resistansi Kumparan Medan (Ohm) Ra = Resistansi Kumparan Jangkar(Ohm) If = Arus Medan (Ampere) R = Resistansi Pengatur arus Masuk Untuk Kumparan Medan (Ohm) ∆ Vsi = Rugi Tegangan Pada Sikat Po = Daya Keluaran Pada Jangkar (Watt)
B. Generator DC Penguatan Sendiri • B1. Gen DC Shunt
Persamaan dari rangkaian generator DC Shunt: Eg = Vt + Ia Ra + ∆ Vsi Ia = I + Ish Ish = Vt/Rsh I = Po/Vt Dimana : Rsh = Resistansi Kumparan Medan Shunt (Ohm) Ish = Arus Kumparam Medan Shunt (Ampere)
B2. Generator DC Seri
Eg = Vt + Ia Ra + I Rs + ∆ Vsi Ia = I = Po/ Vt Dimana : Rs = Resistansi Kumparan Seri(Ohm) Ia = Arus Kumparan Jangkar(Amp) I = Arus Beban (Amp)
B3. Generator DC Kompon: 1. Generator DC Kompon Pendek
• • • • • • • • • • • • •
Eg = Vt + IaRa + I Rs + ∆ Vsi Ia = Ish + I Ish = I = Po/Vt Dimana : Eg = Tegangan yang dibangkitkan oleh jangkar(Volt) Vt = Tegangan terminal (Volt) Ia = Arus Jangkar (Amp) I = Arus beban (Amp) Ra = Resistansi Kumparan Jangkar(Ohm) R = Resistansi Pengatur arus Masuk Untuk Kumparan Medan (Ohm) ∆ Vsi = Rugi Tegangan Pada Sikat Po = Daya Keluaran Pada Jangkar (Watt) Rsh = Resistansi Kumparan Medan Shunt (Ohm); Ish = Arus Kumparan Medan Shunt (Ampere)
2. Generator DC Kompon Panjang
Eg = Vt + IaRa + I Rs + ∆ Vsi Ia = Ish + I Ish = Vt/ Rsh I = Po/Vt
5.3Persamaan PembangkitanEMF Generator Untuk generator dengan belitan gelombang (Wave)
sebagai contoh: jika diketahui jumlah jalur pararel = 2, jumlah konduktor dalam jalur = Z/2
P N a x 60
Maka Pembangkitan EMF /Jalur =
Z
; jika diketahui jumlah jalur pararel generator = 2, maka EMF/ Jalur =
P
N Z Volt 120 Untuk generator dengan belitan gelung (Lap) sebagai contoh: jika diketahui jumlah konduktor dalam jalur = Z/P P N Pembangkitan EMF/Jalur =
maka EMF/ Jalur =
a x 60 N 60
jalur pararel =
Z Z
Volt
P,
jumlah
Dimana: Umumnya, e m f yang dibangkitkan, Eg =
ZN 60
x
P a
Volt
Bila a= 2 untuk belitan gelombang, dan a = P untuk belitan gelung maka
1 2 N Eg 60 2 • • • • • •
P Z Z 2
P Volt dan rad a
Ф= Fluks/kutub Z = Jumlah total konduktor jangkar = jumlah slot x jml konduktor/slot P = Jumlah kutub pada generator A = Jumlah jalur pararel pada jangkar N = Perputaran jangkar dalam RPM(revolution perminute) Eg =Induksi emf yang dibangkitkan (volt)
/s
5.4 Rugi-Rugi pada Generator DC 1. Rugi tembaga:a)Rugi tembaga pada jangkar = Ia2 Ra (bukan Eg Ia) b)Rugi tembaga pada Shunt Generator = Ish 2 Rsh atau (V.Ish) atau untuk generator Dc seri = Ise 2 Rse c)Rugi pada kontak sikat biasanya sudah termasuk dalam Rugi tembaga pada jangkar. 2. Rugi magnetis juga dikenal dengan rugi besi pada inti. a)Rugi histeresis,Wh= ηB max f V Watt V = volume dari inti besi,m 3, η= Konstanta Steinmentz untuk baja silicon = 191 J/m 3,besi tuang (cast iron)=2700-4000 J/m 3 ,f = P N/120 dimana P =jumlah kutub,N=kecepatan putar jangkar RPM b)Rugi arus eddy,We = k B 2 max f 2 t 2 V Watt Bmax = Rapat fluks maximum, f = Frekuensi, t = ketebalan tiap lapisan, V = Volume inti besi. c) Rugi mekanis terdiri dari :a)Rugi gesekan pada bearing dan komutator b)Rugi gesekan udara pada perputaran jangkar sehingga dapat disimpulkan rugi-rugi total/ keseluruhan yang dapat terjadi pada generator DC adalah sbb:
Stray Losses: Biasanya rugi magnetis dan rugi mekanis secara kolektif dikenal dengan sebutan stray losses atau rotational losses Constant Losses atau Standing Losses: Rugi CU yang terjadi baik pada generator shunt ataupun kompon dan bersifat konstan pada kasus tertentu dan dikenal dengan constant losses We Untuk generator shunt dan kompon: Total Losses = Armature copper loss + We = Ia 2 Ra + We = ( I + Ish )2 Ra + We • Armature copper loss = Ia 2 Ra dikenal dengan Variable Loss karena bergantung dengan besarnya arus melewati beban • Total Loss = Variable Loss + Constant Losses We
5.5 Tingkatan Daya Pada Generator DC
• • • • • • • • • • • •
Sehingga efisiensi yang ada pada generator DC: 1.Efisiensi Mekanikal: ηm = B/A= Total Watt yg dibangkitkan jangkar = Eg Ia Daya Mekanikal Yang Di Supply Output of Driving Engine 2 Efisiensi Elektrikal: ηe = C/B = Watts available in load circuit = V I Total Watts Generated Eg Ia Efisiensi Komersial : ηc= C/A = Watts available in load circuit Mechanical power supplied Atau efisiensi secara keseluruhan (Overall efficiency) = ηc = ηm x ηe dan generator yang baik mempunyai nilai efisiensi berkisar 95 %
Efisiensi Max • Efisiensi maksimum tercapai apabila: • Generator output= VI • Generator Input = Output + Rugi-Rugi = VI + Ia2 Ra + Wc = VI + (I + Ish)2Ra + Wc (catt: Ia = I +Ish) • Bilamana Ish <<< , maka Ia = I sehingga : 1 η= Output/Input = IRa 1 V
=
W VI
e
VI VI VI Ia 2 Ra W VI I 2 Ra W e e
Kondisi efisiensi maximum terjadi apabila denominator minimum, atau ketika • d/dI (I Ra/V + We/VI)=0 atau Ra/V – We/VI2 =0 atau I2 Ra = We • Arus beban yang berkorespondensi pada saat efisiensi maksimum adalah: • I2 Ra = We atau I = (We/ Ra)0.5 variasi efisiensi dengan arus beban dapat dilihat pada Gambar dibawah ini:
Efisiensi Maksimum
Pembangkitan Tegangan Induksi Pada Generator Berpenguatan Sendiri Pada saat mesin dihidupkan ( S ditutup) fluks residu yang memang sudah terdapat pada kutub. Ketika rotor berputar dibangkitkan tegangan induksi yang kecil pada sikatalirkan arus pada kumparan medan. ( menimbulkan fluks yang memperkuat fluks yang telah ada sebelumnya). Arus ini akan menimbulkan fluks yang memperkuat fluks yang telah ada sebelumnya. Proses terus berlangsung hingga dicapai tegangan stabil. Perhatikan Gambar disamping, Garis lengkung pada Gambar 2.13b menggambarkan kurva pemagnetan untuk suatu generator berpenguatan sendiri pada suatu putaran tertentu, sedangkan garis lurus menyatakan persamaan tegangan kumparan medan dengan tahanan Rf. Oa adalah tegangan yang timbul akibat adanya fluks residu dan menimbulkan arus pada kumparan medan sebesar Ob. tegangan induksi membesar menjadi Oc (akibat bertambahnya fluks). Selanjutnya tegangan Oc memperkuat arus medan, yaitu menjadi sebesar Od. Dengan demikian proses penguatan arus medan berlangsung hingga dicapai tegangan yang stabil yaitu pada titik X (perpotongan antara kurva pemagoetan dengan garis tahanan medan). Jika tahanan medan diperbesar (Rf), tegangan induksi yang dibangkitkan menjadi lebih kecil. Berarti makin besar tahanan kumparan medan, makin buruk generator tersebut.
REAKSIJANGKAR: Fluks yang menembus konduktor jangkar pada keadaan Generator Tak Berbeban dapat digambarkan seperti pada Gambar 2.14a Fluks Ini Merupakan Fluks Utama.
Jika Generator Dibebani, Timbullah Arus Jangkar. Adanya arus jangkar ini menyebabkan timbulnya fluks pada konduktor tersebut. Dengan menganggap tidak ada arus medan yang mengalir dalam kumparan medan, fluks ini digambarkan seperti pada Gambar 2.14b.
•Perhatikan konduktor yang terletak pada daerah ac. Ternyata fluks yang ditimbulkan oleh arus jangkar dengan fluks utamanya saling memperkecil, sehingga fluks yang terjadi di sini menjadi berkurang. Perhatikanlah kemudian konduktor yang terletak pada daerah bd. Ternyata fluks yang ditimbulkan oleh arus jangkar dengan fluks utamanya saling memperkuat, sehingga fluks yang terjadi di sini bertambah. Fluks total di mana generator dalam keadaan berbeban adalah jumlah vektoris kedua fluks. Pengaruh adanya interaksi ini disebut reaksi jangkar. Interaksi kedua fluks tersebut dapat digambrkan seperti pada Gambar 2.14c.
Oleh karena itu, fluks keseluruhan yang dihasilkan oleh konduktor jangkar akibat adanya reaktansi jangkar akan selalu berkurang harganya. Berkurangnya fluks ini dinamakan pendemagnetan. Bentuk resultan gaya gerak magnet (ggm) akibat mengalirnya arus pada kumparan jangkar (Nc~Ic) dapat dilihat pada Gambar 2.16 Tampak ggm arus jangkar mengubah bentuk ggm medan utama pada kumparan stator (Gambar 6.18)
PENGUKURAN PENDEMAGNETAN Pendemagnetan akibat adanyar eaksi jangkar menyebabkan turunnya fluks. Sedangkan fluks merupakan fungsi arus medan. Jadi besarnya pendemagnetan bergantung pada besarnya arus jangkar dan pengaruhnya terlihat pada arus medannya. Penentuan pendemagnetan dapat dilakukan dengan membuat grafik If sebagai fungsi Ia pada tegangan hasil pengukuran atau perhitungan. Sebagai contoh di sini, diambil generator berpenguatan bebas. Grafik yang didapatkan dari perhitungan merupakan grafik dengan pengaruh pendemagnetan diabaikan. Untuk mendapatkannya, harga Ia diperoleh dari harga Ea. Dari harga Ea yang didapat dan dengan menggunakan kurva pendemagnetan diperoleh harga.If. Perhitungan dilakukan untuk beberapa harga Ia. Dari Ia dan If yang berpasangan ini dihasilkan suatu grafik seperti terlihat pada Gambar 2.19, bertuliskan tanda 'hit'.
Pengaruh pendemagnetan diperoleh dengan cara memasangkan amperemeter pada kumparan medan dan kumparan jangkarnya Dengan membaca kedua amperemeter ini diperoleh suatu grafik seperti terlihat pada Gambar 2.19 bertuliskan tanda 'test'.
Harga arus If dihasilkan dari pengukuran lebih besar daripada yang didapatkan dengan perhitungan untuk Ia yang sama. Selisih antar kedua grafik di atas menunjukkan besarnya pemagnetan = Fa (dalam ampere). Untuk menyatakan GGM nya, tinggal mengalikannya dengan jumlah belitan jangkar. Harga efektif arus medan didefinisikan sebagai lf – Fa Kemudian jika pendemagnetan dan tahanan jangkar diabaikan didapat grafik yang merupakan garis mendatar (garis putus-putus pada Gambar 2.19)
Compensating Windings
These are used for large direct current machines which are subjected to large fluctuations in load i.e. rolling mil! motors and turbo-generators etc. Their function is to neutralize the cross-magnetizing effect of armature reaction. In the absence of com-pensating windings, the flux will be sud-denly shifting backward and forward with every change in load. This shifting of flux will induce statically induced e.m.f. in the armature coils. The magnitude of this e.m.f. will depend upon the rapidity of changes in load and the amount of change. It may be so high as to strike an are between the
consecutive commutator segments across the top of the mica sheets separating them. This may further develop into a flash-over around the whole commutator thereby shortcircuiting the whole armature. These windings are embedded in slots in the pole shoes and are connected in series with armature in such a way that the current in them flows in opposite direction Fig. 22.8 to that flowing in armature conductors It should be carefully noted that compensating winding must provide sufficient mmf so as to counterbalance the armature mmf
• Zc = No Of compensating conductors/ pole face • Za = No Of active armature conductors/ pole, Ia = total armature current • Ia/ A = current/armature conductor • ZcIa = Za(Ia/ A) or Zc = Za/ A The compensating windings are used in the case of large machines which are subject to violent fluctuations in load and also for generators which have to deliver their full load output at considerably low induced voltage as in ward leonard set
Komutator •
•
Komutator berfungsi sebagai saklaruntuk menghubung singkatkan kumparan jangkar. Komutator berupa cincin belah yang dipasang pada ujung kumparan jangkar. Bila kumparan jangkar berputar, maka cincin belah ikut berputar. Karena kumparan berada dalam medan magnet, akan timbul tegangan bolak balik sinusoidal. Bila kumparan telah berputar setengah putaran, sikat akan menutup celah cincin sehingga tegangan menjadi nol. Karena cincin berputar terus, maka celah akan terbuka lagi dan timbul tegangan lagi. Bila perioda tegangan sama dengan perioda perputaran cincin, tegangan yang timbul adalah tegangan arus searah gelombang penuh.
Gbr 12. Bentuk Gelombang Tegangan DC
SPARKINGCOMMUTATOR
Gambar A, B, C, D memperlihatkan siklus kerja komutator. Idealnya arus yg melewati segmen komutator dan sikat pada daerah + I ke titik 0 dan ke –I dan berakhir pada periode short circuited (ideal). Tetapi jika proses yang terjadi tidak komplit sesuai waktunya maka akan terjadi sparking antar brush dan komutator yg dpt membuat kerusakan. Sparking pd gambar e, oleh karena terjadi perbedaan arus`antar koil c dan b sebesar 5 A(20-15A)= idealnya (20A). ini yg membuat terjadinya sparking. poor commutation oleh karena tidak komplitnya periode komutasi yg terjadi (idealnya 1/500 second) terlambatnya induksi diri yg yg terjadi pada belitan yg dipengaruhi oleh permeabilitas material yg digunakan. Induksi diri dikenal juga sbg tegangan reaktansi yg nilainya kecil tapi menghasilkan arus besar yg melewati belitan yg mempunyai nilai tahanan rendah
Cara Meningkatkan Kerja Komutasi
•
1) Komutasi ResistansiMengganti sikat-sikat low resistance CU dengan high resistance carbon
•
2) e.m.f Komutasi untuk menetralisir reaktansi tegangan dengan tegangan lawan yg besarnya sama dengan metode: - interpoles atau compoles - Equalizing Connections
• •
POWER PLANTS, WHETHER IN DC/ AC WILL GENERALLY FOUND TO HAVE SEVERAL GENERATORS RUNNING IN PARAREL CONDITIONS: 1. 2.
3. 4.
Continuity of Services: uninterrupted service has become so important especially in factories (an economic necessity). It is impossible if the power plant only has single units to supplying the maximum peak load Efficiency Operation: it is economical to use single small unit when the load is light. Then, if the load increases a larger, Generators can be substituted for the smaller one or another smaller unit can be connected to run in parallel with the one already operations Maintenance and Repair: Inspections of generators periodically to forestall any possibility of failure or breakdown. So, we must provided another generators. Additions to Plant: Provision for future extension is, in fact, made by the design engineers right from beginning. It becomes easy to add other generators for parallel operation as demand increase.
Syarat Mempararel Generator 1.Harga sesaat GGL kedua Gen hrs sama juga terhadap Teg Jala-jala 2.Frek kedua Gen atau Gen dengan Jala-jala hrs sama 3.Fasa kedua Gen hrs sama 4.Urutan Fasa hrs Sama
R S T
L1
L2
L3
V
If
Penggerak Mula G
Generator Yang Dipararel Dengan Jala-Jala
G diputar oleh penggerak mula mendekati putaran sinkronnya.Penguatan If diatur hingga Teg terminal Gen sama dengan jala-jala.Untk mendekati frek dan urutan fasa kedua Teg(Gen dan Jala2) digunakan alat pendeteksi spt pd gmbr.berupa lampu sinkronoskop hubung terang.Benar tidaknya hub dpt dilihat dari lampu tersebut.Jika rangkaian pararel(urutan fasa)benar.mk lampu akan hidup-mati dng frek fl-fg.kalau ke 3 lampu tidak berkedip berarti fl=fg atau frek Teg Gen dan jalajala sdh sama.Untuk mengetahui bahwa fasa kedua Teg(Gen dan Jala2) sdh sama dpt dilihat dari lampu L1,L2 dan L3.Lampu L1 akan mati sedang lampu l2 dan L3 sama terang.Frek Teg Gen diatur oleh penggerak mula sedang besar Teg diatur oleh bpenguatan medan.Jika rangkaian untuk pararel itu salah (Urutan fasa tidak sama)mk lampu L1,L2 dan L3 akan hidup mati bergantian dengan frek(fl+fg) cycle.dlm hal ini kedua fasa dlm Gen hrs dipertukarkan.
Gmbr karakteritik Tegangan 2 Bh Generator Shunt yang bekerja secara Pararel
Pembagian Beban (Load Sharing) - Untuk Generator Shunt:Drooping Voltage Kecil dan Cocok Untuk Operasi Pararel
• • •
E1,E2 = no load voltages of two Generators R1,R2 = Tahanan Jangkar V = Tegangan Terminal Bersama
I 1 E1 V R1
I2
E 2 V
R2
I2 I1
E2 V R1 K2 N22 V R1 X X E1 V R2 K1N1 1 V R2
dari persamaan diatas Tegangan busbar harus dijaga konstan dengan menaikkan N2 atau Ø2 atau dengan menurunkan N1 dan Ø1. N2 dan N1 dpt diubah melalui Kecepatan mesin dan Ø1, Ø2 dpt diatur lewat pengaturan tahanan medan jangkar. Harus diingat: Saat Tanpa beban dua Gen shunt pararel mempunyai besar Teg yang sama dan menghasilkan jatuh Teg yang sama Untuk kasus Gen shunt pararel yang tidak mempunyai Tegangan tanpa beban yang sama arus pada beban akan menghasilkan jatuh Teg yag sama untk menjaga agar Teg terminal Gen tetap sama.
Kerja Pararel Gen Kompon 2 Gen kompon bekerja pararel, (diharpkan tiap Gen membagi beban sesuai porsinya). -Jika diasumsikan olek karena suatu hal Gen 1 mengambil porsi beban lebih besar sedikit dibanding G2, mk arus yg lewat belitan seri akan naik menghasilkan medan lebih besar dan akan menyebabkan naiknya e.m.f. Bilamana beban konstan, medan yang dihasilkan oleh belitan seri di Gen 2 akan turun (drop) porsi beban yang dipikul berkurang, emf turun Jika kondisi ini terakumulasikan, maka lambat laun Gen 1 akan melihat Gen 2 sebagai beban (melihat sebagai motor) akibatnya CB akan trip dan operasi pararel gagal. Untuk membuat operasi stabil digunakan equalizer bar yang terdiri dari konduktor dengan resistansi rendah dan dipasang pada akhir belitan jangkar dan awal belitan seri Cara kerja : bila pada kondisi awal Gen membagi beban sama besar. Arus medan seri naik, maka kenaikan arus tersebut akan dilewatkan melalui equalizer bar ke belitan medan seri Gen2. Sebagai catatan: -pengaturan Teg tiap Gen hrs sama -tahanan medan seri berbanding terbalik secara proporsional terhadap rating Gen.
Kerja Pararel Gen DC Seri
Pararel Generator DC Seri E1 dan E2 supply beban, I sama besar dan juga punya shunt resistance yg sama. Misalkan E1 > E2, maka I1 > I2 sehingga Mesin 1 akan akan menaikkan E1 sedangkan Mesin 2, E2 akan menurun. Akhirnya Mesin I tidak hanya supply beban tetapi juga akan supply power ke Mesin 2 ( Gen dilihat sbg Motor). Terjadi I hs, I>>>. Dpt di cegah dng memasang equalizer Bar yg berfungsi sbg konduktor yg menyalurkan kelebihan I yg dihasilkan oleh salah satu gen
• • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •
Contoh 1: 2 buah Gen Dc di hub seri.mesin 1 mempy Teg terminal sebesar 270 V saat tanpa beban dan 220 V saat berbeban dengan arus 35 A,sedang Gen 2 mempunyai Teg terminal tanpa beban sebesar 280 V dan 220 V,50 A.Hitung: 1. arus out put tiap Gen dan Tegangan busbar bila total beban adalah 60A. 2.Berapa Daya output tiap mesin dengan kondisi spt diatas. Gen1: -Jatuh Tegangan untuk 35 A ;270-220=50V Jth Teg/Ampere=50/35=10/7 V/A Gen 2: Jth Teg/Amp=(280-250)/50=1.2V/A Bila: V=Tegangan Busbar I1=Arus output Gen 1 I2=Arus Output Gen 2 V=270-(10/7)I1 Untk Gen 1 =280-1.2 I2 Untk Gen 2 Bila Teg busbar hrs sama: 270-10 I1/7 = 280-1.2 I2 atau 4.2 I2-5 I1=35………..(1) Juga I1+I2=60………(2) Maka diperoleh I1=23.6A dan I2=36.4A V=280-1.2 I2 =280-1.2 x 36.4=236.3 V Output Gen 1 = 236.1 x 23.6/1000=5.577kW Out Gen 2=236.3 x 36.4/1000=8.602kW
• •
Total Load Current 60A yang diplot sepanjang sb X dan Teg terminal sepanjang sb Y.Karakteristik linear dari kedua Gen di masukkan ke grafik.dan Teg pada busbar ada pada intersection dari kedua grafik Dari Grafik V=236.3 V;I1=23.6A;I2 = 36.4A
Contoh 2. Dua Gen shunt masing-masing mempy tahanan jangkar dan tahanan medan sebesar 0.01Ohm dan 20 Ohm.ke duanya dioperasikann secara pararel dan menyuplai btotal beban sebesar 4000A.e.m.f Gen1=210V dan e.m.f Gen2 =220V.Hitung Teg busbar dan output tiap mesin
