Session 9 Generator, Motor, and Transformator 1.Generator 2.Motor 3.Transformator
1. Generator Konsep Dasar Klasifikasi Generator
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.
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
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)
Requirement for Voltage Generation Medan Magnet Kumparan Gerak Relatif
Induksi Elektromagnet INDUCED CURRENT COIL (INDUCTOR) VOLTMETER RELATIVE MOTION N MAGNET INDUCED CURRENT S
Induksi Electromagnetic Force B (emf) MOTION OF CONDUCTOR N S (electron flow) INDUCED CURRENT LEFT HAND GENERATOR RULE
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
AC Machines
AC Machines The losses in AC machines are as follows: Rotor and stator copper (I2R) losses Core losses Mechanical losses Stray losses
Power Flow Diagram
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
Generator components
GENERATOR STATOR ROTOR
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
motion B-field A D B C Setelah ¼ putaran Bidang kumparan sejajar dengan medan magnet tidak timbul beda potensial
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
Generator Classification Berdasarkan arah poros: Poros datar (horizontal) Generator-turbin steam/gas Poros tegak (vertikal) Generator-turbin air
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.
Generator Classification Berdasarkan fase listrik yang dibangkitkan Generator 1 fase Generator 3 fase
Generator 1 fase dan 3 fase
Generator Classification Berdasarkan frekuensi listrik yang dibangkitkan Generator AC Generator DC
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
Arus yang dihasilkan generator AC: I Generator AC 1/2 Putaran 1 Arah Kumparan
I Generator AC Arus yang dihasilkan generator AC: 1/2 1 putaran I = 0 (kumparan tidak memotong garis medan magnet)
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
Generator AC
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
Revolving Armature
Revolving Field
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.
I Generator DC Arus yang dihasilkan generator DC: 1/2 1 Putaran commutator reverses I Arah kumparan
Basic unit Frekuensi : banyaknya putaran per detik Frekuensi standar : 50 60 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 10-50 MVA 13,2 KV untuk beban 50-100 MVA 15,4 KV atau 16,5 KV untuk beban diatas 100 MVA
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 6 1.000 1.200 32 188 225 8 750 900 36 167 200 10 600 720 40 150 180 12 500 600 48 125 150 14 429 514 56 107 129 16 375 450 64 94 113 18 333 400 72 83 100 20 300 360 80 75 90 24 250 300 88 68 82 28 214 257 Tabel kecepatan putar sinkron dari generator
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. 4. 2 Fase harus memiliki sudut fase yang sama
2. Motor Basic Concepts Classification
Basic Concepts MOTOR Listrik Gerak Adanya medan magnet yang memotong suatu kumparan berarus akan menghasilkan gaya gerak.
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
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
Motor components
Motor AC
Motor DC
Motor 3 fase Tersidiri dari tiga pasang kutub Stator memiliki beberapa kumparan membentuk 3 pasang kutub Rotor bagian yang berputar
Motor 3 fase
3. Transformer Konsep Dasar Klasifikasi Transformator Konstruksi Transformator
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%
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)
Klasifikasi Transformator Berdasarkan fase listrik Transformator 1 fase Transformator 3 fase PRIMARY WINDING SECONDARY WINDING CORE
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
Skema Instalasi Trafo di Pusat Listrik a. Transformator Penaik Tegangan Generator b. Transformator Unit Pembangkit c. Transformator Pemakaian Sendiri d. Transformator Antar-Rel
Konstruksi Transformator
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
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
Konstruksi Transformator Tap Changer Mengatur agar tegangan yang keluar sesuai yang diinginkan.
Konstruksi Transformator
Bushing
Kerusakan Transformator Kerusalakan Isolasi. Short Circuit. Sistem Pentanahan yang Kurang Baik. Sistem Proteksi Lainnya yang tidak berfungsi semestinya.
Isolasi antar kumparan Isolasi komparan transformator berupa kertas Kraft Penurunan kerja isolasi Panas Lembab, kotor, terdapat oksigen Electrical Stress Mechanical Stress dan Strain
Oli Pendingin