Session 9. Generator, Motor, and Transformator. 1.Generator 2.Motor 3.Transformator

Transkripsi

1 Session 9 Generator, Motor, and Transformator 1.Generator 2.Motor 3.Transformator

2 1. Generator Konsep Dasar Klasifikasi Generator

3 Power Generator menghasilkan tenaga listrik (arus besar) untuk didistribusikan ke rumah, industri, dll Induksi elektromagnetik!! (Photo credit: CLP Power Co. Ltd) Dinamo sepeda menghasilkan arus kecil yang dapat menyalakan lampu.

4 Konsep Dasar GENERATOR Gerak Listrik Prinsip induksi elektromagnet GGL akan timbul jika terdapat gerakan relatif antar magnet (stator) dan kumparan (rotor) yang menyebabkan terpotongnya garis gaya magnet oleh kumparan. GGL d dt s B. ds

5 Gaya gerak listrik yang diimbaskan dalam suatu rangkaian sama dengan negatif dari laju perubahan fluks magnetik yang menembusnya. ind d dt atau ind N d dt ( untuk N lili tan)

6 Requirement for Voltage Generation Medan Magnet Kumparan Gerak Relatif

7 Induksi Elektromagnet INDUCED CURRENT COIL (INDUCTOR) VOLTMETER RELATIVE MOTION N MAGNET INDUCED CURRENT S

8 Induksi Electromagnetic Force B (emf) MOTION OF CONDUCTOR N S (electron flow) INDUCED CURRENT LEFT HAND GENERATOR RULE

9 Magnet Magnet permanen umumnya terlalu lemah nilai medannya untuk aplikasi seperti generator dan motor listrik dengan kapasitas besar ELECTROMAGNET + - DC BATTERY B (N x I) IRON CORE B

10 AC Machines

11 AC Machines The losses in AC machines are as follows: Rotor and stator copper (I2R) losses Core losses Mechanical losses Stray losses

12 Power Flow Diagram

13 Generator components Prime mover: Komponen yang memutar rotor generator, akibat putaran steam turbine, gas turbine, diesel engine... Armature windings: Kumparan yang menghasilkan tegangan output akibat induksi elektromagnet Field windings: Kumparan yang digunakan untuk menghasilkan medan magnet (membutuhkan arus DC) Stator: Bagian generator yang tidak berputar, Rotor: Bagian generator yang berputar, disebabkan steam turbine, gas turbine, internal combustion engine, etc Sliding contacts (slip-rings and brushes): Area yang digunakan sebagai konduktor dari dan menuju rotor

14 Generator components

15 GENERATOR STATOR ROTOR

16 Ketika kumparan berputar, motion A I B C B-field I Aturan tangan kanan Fleming AB gerak ke atas, CD gerak ke bawah D Timbul beda potensial AB -CD galvanometer

17 motion B-field A D B C Setelah ¼ putaran Bidang kumparan sejajar dengan medan magnet tidak timbul beda potensial

18 C motion I I B Setelah 1/2 putaran, B-field D 180 o A AB gerak ke bawah, CD gerak ke atas Timbul beda potensial berlawanan tanda

19 Generator Classification Berdasarkan arah poros: Poros datar (horizontal) Generator-turbin steam/gas Poros tegak (vertikal) Generator-turbin air

20 Generator Classification Berdasarkan sistem pendinginan Saluran terbuka udara dihisap langsung dari suatu bangunan ke dalam tudung generator, kemudian dibuang ke luar bangunan itu melalui saluran udara tersebut Saluran tertutup udara dihisap ke dalam dan dikeluarkan lagi dari suatu bangunan melalui saluran-saluran tersendiri. generator dengan daya besar yang menggunakan sistem ini.

21 Generator Classification Berdasarkan fase listrik yang dibangkitkan Generator 1 fase Generator 3 fase

22 Generator 1 fase dan 3 fase

23 Generator Classification Berdasarkan frekuensi listrik yang dibangkitkan Generator AC Generator DC

24 Generator AC end of coils are fixed to 2 slip rings carbon brushes press against the slip rings connect slip rings to outside circuit When coil is rotated induce alternating voltage a.c. flows through outside circuit

25 Arus yang dihasilkan generator AC: I Generator AC 1/2 Putaran 1 Arah Kumparan

26 I Generator AC Arus yang dihasilkan generator AC: 1/2 1 putaran I = 0 (kumparan tidak memotong garis medan magnet)

27 Generator AC Arus yang dihasilkan generator AC: I max. forward I 1 1/2 2 1 Putaran max. backward I Kumparan memotong garis medan magnet 90 0

28 Generator AC

29 Generators AC Magnet Stator (Revolving Armature) Kumparan pada rotor adalah bagian yang berputar didalam medan electromagnetic pada stator yang diam Umumnya output power yang dihasilkan harus dialirkan melalui slip-rings dan brushes Magnet Rotor (Revolving field) Arus dc dialirkan pada rotor yang menghasilkan medan elektromagnetic yang berputar didalam stator

30 Revolving Armature

31 Revolving Field

32 Generator DC similar to a.c. generator different from a.c. generator Komutator Every time the coil passes through the vertical, it reverses coil's connections with outside circuit. I in the outside circuit always flows in 1 direction.

33 I Generator DC Arus yang dihasilkan generator DC: 1/2 1 Putaran commutator reverses I Arah kumparan

34 Basic unit Frekuensi : banyaknya putaran per detik Frekuensi standar : Hz Voltage : nilai yang dihasilkan generator Tegangan standar generator 3,3 KV untuk beban 3 MVA 6,6 KV untuk beban 5-10 MVA 11 KV untuk beban MVA 13,2 KV untuk beban MVA 15,4 KV atau 16,5 KV untuk beban diatas 100 MVA

35 Basic unit RPM : n = kecepatan rotor (RPM) p = Jumlah kutub generator f = frekuensi generator n 120 f p Jumlah Kutub 50 Hz 60 Hz Jumlah Kutub 50 Hz 60 Hz Tabel kecepatan putar sinkron dari generator

36

37 Syarat Paralel 2 Generator Untuk meyakinkan To ensure this match, these four paralleling conditions must be met: 1. memiliki tegangan RMS yang sama. 2. Urutan Fase harus sama untuk kedua generator. 3. Frekuensi generator yang akan masuk harus lebih besar dari generator yang sedang running Fase harus memiliki sudut fase yang sama

38 2. Motor Basic Concepts Classification

39 Basic Concepts MOTOR Listrik Gerak Adanya medan magnet yang memotong suatu kumparan berarus akan menghasilkan gaya gerak.

40 Motor Classification Berdasarkan arus yang mengalir di dalam kumparan Motor DC Motor AC (synchronous and induction) Berdasarkan fase listrik yang mengalir di dalam kumparan Motor 1 fase Motor 3 fase

41 Motor components Prime mover: Komponen yang memutar rotor generator, Armature windings: Kumparan yang menghasilkan medan magnet Field windings: Kumparan yang digunakan untuk menghasilkan medan magnet (membutuhkan arus DC) Stator: Bagian motor yang tidak bergerak dan dialiri arus listrik Rotor: Bagian motor yang bergerak akibat gaya lorentz Sliding contacts (slip-rings and brushes): Area yang digunakan sebagai konduktor dari dan menuju rotor

42 Motor components

43 Motor AC

44 Motor DC

45 Motor 3 fase Tersidiri dari tiga pasang kutub Stator memiliki beberapa kumparan membentuk 3 pasang kutub Rotor bagian yang berputar

46 Motor 3 fase

47 3. Transformer Konsep Dasar Klasifikasi Transformator Konstruksi Transformator

48 Konsep Dasar Transformator merupakan komponen listrik yang mengubah besaran listrik untuk diperbesar maupun diperkecil nilainya dengan menggunakan hukum Faraday. Efisiensi Transformator V. I s V. I p s p x100%

49

50 Klasifikasi Transformator Transformator Step-Up Transformator yang digunakan untuk menaikkan tegangan primer Ns > Np sehingga Vs > Vp Transformator Step-Down Transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan primer Ns < Np sehingga Vs < Vp N p = jumlah lilitan pada kumparan primer N s = jumlah lilitan pada kumparan sekunder V p = tegangan pada kumparan primer (volt) V s = tegangan pada kumparan sekunder (volt) I p = arus pada kumparan primer (ampere) I s = arus pada kumparan sekunder (ampere)

51 Klasifikasi Transformator Berdasarkan fase listrik Transformator 1 fase Transformator 3 fase PRIMARY WINDING SECONDARY WINDING CORE

52 Klasifikasi Transformator Berdasarkan Sistem Pendingin Transformator Kering Pendingin : Udara dihembuskan - Blower Udara lingkungan tidak dihembuskan Konveksi Limit Daya : 1 MVA, 20 MVA (Teknologi Modern) Transformator Basah Pendingin : Oli konveksi 20 MVA Oli didinginkan dengan udara hembus 20 MVA Oli Air lebih dari 100 MVA

53 Skema Instalasi Trafo di Pusat Listrik a. Transformator Penaik Tegangan Generator b. Transformator Unit Pembangkit c. Transformator Pemakaian Sendiri d. Transformator Antar-Rel

54 Konstruksi Transformator

55 Konstruksi Transformator Core: Terdiri dari tumpukan besi tipis yang diisolasi. Meberikan rute untuk flux magnet dan tempat lilitan konduktor Lilitan Primer dan Sekunder Tank : Tempat Oli, lilitan dan core. Harus kuat terhadap tekanan gas dan gaya elektromagnetik Oli : berfungsi sebagai isolasi antara lilitan, core dan transformer tank serta dapat membuang panas yang terbentuk

56 Konstruksi Transformator Bushing : Penutup kawat konduktor berfungsi sebagai isolasi Sistem Nitrogen : Berfungsi untuk mengatur tekanan pada transformator selama pemanasan oli, juga berfungsi sebagai buffer antara oli dan udara agar tidak terjadi sentuhan antara oli dan udara luar Radiator : Berfungsi untuk mendinginkan oli dengan menggukan sikulasi udara

57 Konstruksi Transformator Tap Changer Mengatur agar tegangan yang keluar sesuai yang diinginkan.

58 Konstruksi Transformator

59 Bushing

60 Kerusakan Transformator Kerusalakan Isolasi. Short Circuit. Sistem Pentanahan yang Kurang Baik. Sistem Proteksi Lainnya yang tidak berfungsi semestinya.

61 Isolasi antar kumparan Isolasi komparan transformator berupa kertas Kraft Penurunan kerja isolasi Panas Lembab, kotor, terdapat oksigen Electrical Stress Mechanical Stress dan Strain

62 Oli Pendingin