Makalah Instalasi LIstrik Tentang Generator

 MAKALAH

INSTALASI LISTRIK ( ELEKTRIK )

GENERATOR

Untuk memenuhi salah satu Tugas

Mata Kuliah Instalasi Listrik ( Elektrik )

Dosen : Bambang Dwinantto

Disusun Oleh :

Kelompok

1.    Arief Noor Rizki Kurniawan ( 11416046 )

2.    Ahmad Fajar Ulil Bshor ( 10416358 )

3.    Patrick Novan Allo ( 15416736 )

4.    Zulian Kresnaldi ( 17416956 )

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

UNIVERSITAS GUNADARMA

2016

Kata Pengantar

Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmat-NYA sehingga makalah ini dapat tersusun hingga selesai . Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasih atas bantuan dari sumber.

Dan harapan kami semoga makalah ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman bagi para pembaca, untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi makalah agar menjadi lebih baik lagi.

Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, kami yakin masih banyak kekurangan dalam makalah ini, oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan makalah ini.

                                                                                       Depok, 25 Oktober 2017

DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR...................................................................................................... i

BAB I       PENDAHULUAN   ......................................................................................... 1

  1.1     Latar Belakang..............................................................................           1

  1.2     Rumusan Permasalahan ......................................................................  1

  1.3     Tujuan Penulisan................................................................................. 1

  1.4     Sitematika Penulisan ....................................................................          1

BAB II       PEMBAHASAN ........................................................................................       2

 2.1     Pengertian Generator....................................................................           2

  2.2     Jenis-jenis Generator ..........................................................................  2

  2.3     Generator AC (Bolak-balik).................................................................. 2

  2.4     Generator DC (searah)......................................................................... 6

2.5     Generator Sinkron .............................................................................        6

2.6     Generator Asinkron .........................................................................          15

BAB III      Penutup .............................................................................................        27

                 3.1    Kesimpulan ........................................................................................        27

3.2    Saran ................................................................................................         27

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................        28

Bab I

Pendahuluan

A.    Latar Belakang

Generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Untuk mengenal bentuk nyata dari generator, akan lebih mudah jika kita mengunjungi wilayah pembangkit listrik karena di sana generator banyak digunakan. Mungkin yang sering kita kenal ada dua buah macam generator AC ( arus bolak-balik ) dan generator DC ( arus searah ). Tetapi, selain kedua generator tersebut masih banyak jenis generator berdasarkan putaran ada Sinkron dan Asinkron, generator dilihat dari fasanya yaitu: satu fasa dan tiga fasa.

Jadi, disini kami akan mengajak pembaca untuk membahas dan mengupas berbgai macam generator berdasarkan  jenis arus yang dibangkitkan, generator berdasarkan putaran dan generator dilihat dari fasanya.

B.     Rumusan Masalah

a)      Apa itu generator?

b)      Ada berapa jenis generator?

c)      Untuk apa generator tersebut dalam kehidupan sehari-hari?

C.    Tujuan penulisan

Tujuan ditulisnya makalah ini untuk membahas tentang generator untuk pembangkit listrtik demi kebutuhan rumah tangga dan kebutuhan sehari-hari dalam kehidupan.

D.    Manfaat

Manfaat pembuatan makalah ini untuk memberikan informasi kepada pembaca tentang generator dalam kehidupan sehari-hari, supaya lebih memahami tentang generator pembangkit listrik.

BAB II

Pembahasan

A.  Pengertian Generator

Generator adalah mesin yang mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Untuk mengenal bentuk nyata dari generator, akan lebih mudah jika kita mengunjungi wilayah pembangkit listrik karena di sana generator banyak digunakan.

B.  Jenis - jenis Generator

a. Prinsip dan Cara Kerja Generator (AC) Arus Bolak-Balik

Generator arus bolak-balik terdiri atas sebuah kumparan dan sepasang kutub magnet kuat, dua buah cincin geser dan dua buah sikat penyambung arus.

Perhatikan di bawah, tiap ujung kawat kumparan dihubungkan pada sebuah cincin-cincin tersebut. Pada tiap cincin geser menempel pada sebuah sikat penyambung arus.

Bila kumparan diputar, maka dalam kumparan akan timbul gaya gerak listrik bolak-balik. Gaya gerak listrik bolak-balik ini jika dihubungkan dengan rangkaian luar, maka akan mengalir arus melalui kedua sikat secara bergantian, yaitu: mula-mula arus keluar melalui sikat pertama, sesaat kemudian melalui sikat kedua, sesaat kemudian melalui sikat pertama lagi, sesaat kemudian melalui sikat kedua lagi, demikian seterusnya sehingga dihasilkan arus induksi yang arahnya bolak-balik.

Arus yang arahnya bolak-balik semacam ini disebut dengan arus bolak-balik, yang biasa disebut arus AC berasal dari bahasa Inggris Alternating Current. Arus bolak-balik ini jika digambar dengan grafik terhadap waktu adalah sebagai berikut.

Dari gambar di atas keadaan arus pada saat tertentu di atas garis mendatar dan saat berikutnya di bawah garis mendatar, demikian seterusnya. Inilah yang menunjukkan bahwa arah arus itu bolak-balik.

Bagian generator yang bergerak (berputar) disebut rotor, dan bagian yang diam (tidak berputar) disebut stator. Pada gambar generator di atas, sebagai rotornya kumparan ( jangkar), dan statornya sepasang magnet.

Untuk generator pembangkit tenaga listrik yang besar-besar menggunakan lebih dari satu magnet sebagai rotor dan susunan kumparan-kumparan sebagai stator

Arus bolak-balik banyak sekali digunakan antara lain untuk listrik di rumahrumah pabrik-pabrik dan kantor-kantor.

b. Prinsip dan Cara Kerja Generator (DC) Arus Searah

Generator arus searah pada prinsipnya sama dengan generator arus bolak-balik. Perbedaannya hanya menggunakan satu cincin yang dibelah menjadi dua, perhatkan gambar di bawah ini!.

Generator ini menghasilkan gaya gerak listrik induksi searah. Jika dihubungkan dengan rangkaian luar, maka arus akan mengalir melalui salah satu sikat.

Yaitu pada awal melalui sikat pertama, waktu berikutnya melalui sikat pertama lagi demikian seterusnya arus selalu melalui sikat pertama, sehingga arus yang dihasilkan berupa arus searah.

Arus searah biasa disebut arus DC berasal dari bahasa Inggris Direct Current. Arus searah ini ditunjukkan dengan grafik seperti terlihat pada gambar di bawah.

Dari gambar di atas terlihat bahwa grafik arus selalu di atas garis, tidak pernah di bawah garis mendatar. Hal inilah yang menunjukkan bahwa arah arus itu searah.

Generator listrik merupakan mesin yang dapat mengubah energi kinetik menjadi energi listrik. Generator ini dapat bekerja berdasarkan gejala induksi elektromagnetik yang pernah ditemukan oleh Faraday. Generator dibedakan atas dua berdasarkan arus listrik yang dihasilkan yaitu:

1. Generator arus bolak-balik

2. Generator arus searah

Generator arus bolak-balik / alternator adalah generator yang menghasilkan arus bolak-balik, sedangkan generator arus searah adalah generator yang menghasilkan arus listrik searah. Perbedaan keduanya terdapat pada jumlah cincin luncur dan bentuknya. Generator arus bolak-balik terdapat dua buah cincin luncur di mana setiap cincin berhubungan dengan setiap ujung kumparan. Pada generator arus searah hanya terdapat sebuah cincin yang terbelah ditengahnya yang disebut cincin belah atau komutator.

Generator Arus Searah 

Seperti dijelaskan sebelumnya, generator arus searah dapat dibuat dengan mengganti kedua cincin luncur pada alternator dengan sebuah cincin belah. Ujung-ujung kumparan dihubungkan dengan cincin belah dan hubungan kumparan kepada sikat berganti setiap setengah putaran sehingga putaran kumparan yang konstan menghasilkan ggl induksi yang polaritasnya tidak berubah, persis seperti pada motor listrik.

C.   Generator Sinkron

Hal paling tampak yang membedakan antara generator sinkron dari generator induksi/asinkron adalah generator sinkron dieksitasi dua kali. Pada generator asinkron energi listrik dihasilkan hanya oleh putaran rotor terhadap stator, sedangkan pada generator sinkron energi listrik dihasilkan oleh putaran rotor terhadap stator dan lilitan rotor yang diumpani sumber arus dc.

Sebuah generator sinkron memberikan torsi pada satu laju yaitu laju sinkron. Pada laju di luar laju sinkronnya torsi rata-rata akan bernilai nol,

Jika kecepatan rotor n dari generator konstan maka frekuensi yang dihasilkan pun konstan, oleh sebab itu generator sinkron yang bekerja pada kecepatan konstan dikenal sebagai generator sinkron karena frekuensi listriknya akan tetap konstan jika kecepatan putaran mekanis rotornya pun konstan, sehingga frekuensi listriknya sinkron terhadap kecepatan putar rotor.

Persamaan ggl.

Ggl diinduksikan di dalam sebentuk konduktor dengan panjang l  bergerak di dalam satu medan magnet dengan kerapatan fluks rata-rata B dan kecepatan relatif v meter/detik tegak lurus terhadap arah medan magnet maka:

E = Blv volt

Jika d adalah dimeter dari inti jangkar/armatur dan n_s adalah kecepatan rotasi relatif yang terjadi antara pergerakan jangkar yang bersatu dengan rotor terhadap lilitan l yang dililitkan pada stator  ( lihat ilustrasi Gambar 2 ) maka:

Dan berdasarkan rumus kecepatan sinkron terhadap frekuensi listriknya diperoleh:

E = 2fΦ

yang merupakan nilai rata-rata dari ggl yang melewati satu lilitan konduktor.

Jika winding N lilitan terkonsentrasi pada salah satu kutub-nya maka untuk sepasang kutub akan memiliki 2N lilitan sehingga ggl rata-rata yang dibangkitkan oleh 2N lilitan adalah:

2N.E = 2N. 2fΦ

E_avg = 4Nf Φ

 Diagram fasor pada keadaan gerak-mula/starting – kondisi eksitasi

Rancangan awal sebuah generator dibuat sedemikian rupa sehingga semua impedans pada keadaan tanpa beban ( baik pada hubung buka maupun hubung singkat ) adalah bersifat induktif sehingga memiliki faktor daya “sumber yang berperilaku ‘meninggalkan’ beban” atau lebih dikenal sebagai lagging power factor. Keadaan gerak-mula/starting digambarkan oleh Gambar 3 sebagai berikut:

Pada keadaan starting kita dapat membentuk set impedans di bawah kondisi hubung singkat dengan X_l adalah impedans bocor pada keadaan hubung-singkat, X_a  adalah impedans jangkar/armatur pada keadaan hubung singkat, dan R_aadalah resistansi jangkar pada keadaan hubung singkat.

Persamaan yang sesuai dengan set impedans di atas adalah:

E = E’ + jIX_a

E = I(jX_l + R_a) + jIX_a

Atau

E = IR_a + jI(X_l + X_a)

E = IR_a + jIX_t

Daya dan torsi pada keadaan hubung singkat – kondisi eksitasi.

Putaran rotor dari generator akan memberikan pencatuan daya nyata sebesar  3.E cos δ. I cos θ. Jika sudut yang terjadi antara I dan R_a serta antara E dan R_akurang atau sama dengan 0.25π ( merupakan sifat alami generator sinkron pada hubung singkat ) maka dapat digunakan pendekatan daya nyata menjadi 3.E I cos (δ+ θ), sehingga:

Daya nyata P_m setara dengan torsi mekanis rotor generator sinkron maka:

T = P_m watt-sinkron

Pada diagram fasor tampak bahwa besaran R_a lebih kecil daripada besaran X_l+X_adan jika harganya cukup kecil sehingga membuat proyeksi E sangat mendekati 90⁰ maka IR_a  dapat diabaikan:

Maka arus yang timbul pada komponen daya nyata sebesar:

Pengaruh perubahan arus medan eksitasi terhadap arus pembangkitan generator

Perubahan di dalam arus medan dc yang mengalir melalui lilitan medan pada rotor dari generator sinkron menyebabkan perubahan pada faktor daya ketika generator bekerja. Kemampuan untuk berubah faktor daya oleh sebab pengubahan keadaan eksitasi ini merupakan karakteristik yang sangat penting dari generator sinkron.

Pengoperasian generator sinkron pada kecepatan rotasi putar yang konstan akan membutuhkan resultan fluksi yang konstan supaya tegangan yang dihasilkan cenderung konstan. Baik sumber dc dan dan putaran rotor bekerja sama untuk menghasilkan resultan fluks yang konstan ini.

Mari kita cermati Gambar 4 berikut ini yang merupakan diagram fasor dari arus dan tegangan yang terjadi ketika generator sinkron beroperasi.

Daya yang dicatu oleh generator akan bernilai konstan jika (E² /X_t) sin δ tetap konstan, sehingga perubahan pada E maka sin δ harus berubah sejauh menjaga (E² /X_t) sin δ tetap konstan, sehingga daerah dari fasor-fasor ‘keluarga’ E (E₁, E₂, E₃) harus berada pada jalur garis yang terputus-putus. Lebih jauh, proyeksi fasor I pada fasor E’ harus tetap konstan.

i. Keadaan eksitasi berlebih (over excitation)

Pada Gambar 4, ketika tegangan eksitasi sebesar E₁ , maka arus medan eksitasi menghasilkan terlalu banyak fluks /over-excitation. Fasor arus mengasumsikan posisi I₁ yang sedemikian sehingga ketika fasor j I₁ X_t ditambahkan kepada fasor  E₁ akan memberikan tegangan terminal E’. Hal ini menjadikan arus reaktif yang ‘mendahului E₁’/leading dialirkan dan berlaku untuk mengurangi kemagnetan (demagnetisasi) medan fluks untuk menambah kebutuhan tegangan terminal.

ii. Keadaan setimbang (balanced excitation)

 Jika eksitasi dikurangi sedemikian hingga tegangan eksitasi menjadi E₂ , maka tidak terjadi kelebihan fluks yang dihasilkan oleh lilitan medan, sehingga arus keluaran ac dari generator tidak memiliki komponen reaktif , faktor daya adalah satu dan arus keluaran adalah I₂ .

iii. Keadaan eksitasi rendah (under excitation)

Ketika tegangan eksitasi adalah E₃ maka motor berada pada keadaan eksitasi-rendah (under-excitation) .  Arus keluaran pada keadaan ini diasumsikan pada posisi I₃ dan faktor daya adalah ‘lagging’ atau ‘arus tertinggal dari tegangan’. Keadaan arus I₃ yang tertinggal ini mempunyai efek magnetisasi yang membantu membentuk fluks celah-udara seperti yang dibutuhkan oleh tegangan terminal E’.    

iv. Hubungan kualitatif antara arus dc lilitan medan terhadap eksitasi generator sinkron.

Seperti telah disebutkan di paragraf awal sub-bab ini bahwa arus eksitasi generator dipengaruhi pula oleh arus lilitan medan  dc dari jangkar rotor. Berikut ini adalah gambaran kualitatif dari hubungan antara arus dc lilitan medan dan arus eksitasi generator: 

Berikut ini adalah grafik arus generator yang dipengaruhi oleh arus eksitasi lilitan medan:

D.   Generator Asinkron

Generator induksi adalah mesin induksi yang bekerja sebagai generator,oleh karena itu mesin induksi mempunyai persamaan dan konstruksi yang sama untuk generator maupun untuk motor. Generator ini mendapat eksitasi dari luar,syarat utama tegangan dapat timbul untuk generator induksi adalah jika Nr>Ns dengan Nr = kecepatan rotor dan Ns = kecepatan sinkron. Misal radiator diputus oleh penggerak luar,diatas Ns maka slip akan bernilai negative lalu mesin akan mensuplay daya dan menghasilkan tegangan, Selain itu membangkitkan tenaga juga memerluka daya remanasi magnet pada rotor .

Generator induksi merupakan salah satujenis generator AC yang menerapkan prinsip motor induksi untuk menghasilkan daya. Generator induksi dioperasikan dengan menggerakkan rotornya secara mekanis lebih cepat daripada kecepatan sinkron sehingga menghasilkan slip negatif. Motor induksi biasa umumnya dapat digunakan sebagai sebuah generator tanpa ada modifikasi internal. Generator induksi sangat berguna pada aplikasi-aplikasi seperti pembangkit listrik mikrohidro, turbin angin, atau untuk menurunkan aliran gas bertekanan tinggi ke tekanan rendah, karena dapat memanfaatkan energi denganpengontrolan yang relatif sederhana.

Generator induksi adalah generator yang menggunakan prinsip induksi elektromagnetik dalam pengoperasiannya. Generator ini dapat bekerja pada putaran rendah serta tidak tetap kecepatannya, sehingga generator induksi banyak digunakan pada pembangkit listrik dengan daya yang rendah seperti pada pembangkit listrik tenaga mikrohidro atau pembangkit listrik tenaga baru.

Generator induksi merupakan jenis pembangkit listrik alternatif yang cocok untuk skala kecil atau beban rumah tangga (450 Va). Hal ini disebabkan karena harga generator induksi relatif lebih murah dibanding dengan generator sinkron. Kelemahan generator induksi adalah kinerjanya sangat dipengaruhi oleh beban. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penggunaan storage terhadap kinerja generator induksi. Parameter motor induksi yang digunakan sebagai generator induksi adalah jenis rotor sangkar, 3 fase, dan 2 HP.

Pengujian ini digunakan 4 buah kapasitor (@ 12 mF) dipasang pada setiap fase, inverter, converter, dan accu 120 Ah sebagai storage. Pengujian kinerja generator induksi dilakukan dengan pemasangan kapasitor tiap fase secara bertahap dan memonitoring keluaran generator induksi (tegangan, frekuensi, dan rpm) pada saat dibebani dan tanpa beban, pengujian ini dilakukan pada saat tanpa menggunakan storage dan menggunakan storage. Hasil penelitian secara keseluruhan menunjukkan penurunan kinerja generator induksi (pengujian tanpa storage).

Pada saat kapasitas kapasitor terpasang 12 ìF, tegangan keluaran mengalami penurunan sebesar 63% (tanpa beban 6,3 volt, berbeban 60 watt = 2,2 volt). Kapasitas 24 ìF, 36 ìF, dan 48 ìF tegangan mengalami penurunan sebesar 2,7%, 1,6%, dan 1,5%. Untuk rpm dan frekuensi secara keseluruhan (12 ìF, 24 ìF, 36 ìF, dan 48 ìF) hanya mengalami penurunan sebesar 0,1% dan 0,2%. Sedangkan pengujian dengan menggunakan storage hasilnya menunjukkan bahwa dengan adanya storage tegangan output, rpm dan frekuensi tidak mengalami penurunan (pada saat berbeban dan tanpa beban), karena arus yang diserap oleh beban terpasang diambil dari storage atau accu sehingga beban tidak mempengaruhi keluaran generator induksi.

Keuntungan dari penggunaan generator induksi dibandingkan dengan generator biasa diantaranya adalah ukuran dan harga yang lebih murah, tidak memerlukan sumber AC, adanya proteksi terhadap bahaya kelebihan beban dan hubung singkat, dan lain-lain. Oleh karena itu, generator induksi banyak digunakan pada system tenaga listrik yang terisolir. Pada system tenaga listrik yang terisolir, generator induksi menggunakan penguat yang dihasilkan sendiri sehingga sering disebut generator induksi berpenguat sendiri.

Generator induksi merupakan mesin induksi yang bekerja sebagai generator. Ketika kecepatan putar rotor mesin induksi lebih besar dari kecepatan sinkron dari medan putar pada celah udara, mesin induksi yang sama dapat bekerja sebagai generator induksi.

Generator induksi masih dapat bekerja dan menghasilkan tegangan walaupun kecepatan putarnya dan sumber daya masukannya tidak tetap. Oleh karena itu, generator induksi saat ini mulai banya digunakan sebagai pembangkit energy terutama untuk sumber daya tak terbarukan terutama untuk daerah yang terisolasi dari jaringan listrik.

Untuk mengoperasikannya, generator induksi harus dieksitasi menggunakan tegangan yang leading. Ini biasanya dilakukan dengan menghubungkan generator kepada sistem tenaga eksisting. Pada generator induksi yang beroperasi standalone, bank kapasitor harus digunakan untuk mensuplay daya reaktif. Daya reaktif yang diberikan harus sama atau lebih besar daripada daya reaktif yang diambil mesin ketika beroperasi sebagai motor. Tegangan terminal generator akan bertambah dengan pertambahan kapasitansi.

Karakteristik torka-kecepatan mesin induksi seperti kurva pada Gambar 1, memperlihatkan bahwa jika motor induksi diputar pada kecepatan yang lebih tinggi daripada nsyncoleh sebuah penggerak mula (prime mover) eksternal, arah torka induksinya akan berbalik dan motor akan berlaku sebagai sebuah generator. Dengan bertambahnya torka yang diberikan penggerak mula kepada porosnya, besar daya yang dihasilkan oleh generator induksi ikut bertambah. Seperti diperlihatkan gambar, terdapat nilai torka induksi maksimum yang mungkin pada mode operasi generator. Torka ini disebut dengan torka pushovergenerator. Jika torka yang diberikan penggerak mula kepada poros melebihi torka pushover, generator akan overspeed.

Ada beberapa keterbatasan ketika mesin induksi beroperasi sebagai generator. Karena tidak adanya rangkaian medan yang terpisah, generator induksi tidak dapat menghasilkan daya reaktif. Dalam pengoperasiannya, generator induksi justru mengonsumsi daya reaktif sehingga sumber daya reaktif eksternal harus terhubung kepada generator sepanjang waktu untuk menjaga medan magnet statornya. Sumber daya reaktif eksternal ini juga harus mengontrol tegangan teriminal generator. Tanpa arus medan, generator induksi tidak dapat mengontrol tegangan keluarannya sendiri. Normalnya, tegangan generator dijaga oleh sistem tenaga dimana generator tersebut dihubungkan.

Satu keuntungan besar dari generator induksi adalah kesederhanaannya. Sebuah generator induksi tidak memelukan rangkaian medan terpisah dan tidak harus diputar secara terus-menerus pada kecepatan tetap. Selama putaran mesin masih lebih tinggi daripada  dari sistem tenaga yang terhubung padanya, mesin akan tetap berfungsi sebagai generator. Semakin besar torka diberikan kepada porosnya (sampai nilai tertentu), maka akan semakin besar daya output yang dihasilkan.

Fakta bahwa tidak ada pengaturan rumit yang diperlukan membuat generator induksi menjadi pilihan yang tepat untuk kincir angin, sistem pemanfaatan panas, dan sumber-sumber daya tambahan serupa yang ditambahkan kepada sistem tenaga eksisting. Pada aplikasi-aplikasi seperti itu, perbaikan faktor daya dapat dihasilkan oleh kapasitor dan tegangan terminal generator induksi dapat dikontrol sistem tenaga eksternal.

Prinsip Kerja Generator Induksi

Prinsip kerja generator induksi adalah kebalikan daripada saat mesin induksi bekerja sebagai motor. ketika mesin berfungsi sebagai motor, kumparan stator diberi tegangan tiga fasa sehingga akan timbul medan putar dengan kecepatan sinkron (ns). Namun jika motor berfungsi sebagai generator, pada rotor motor diputar oleh sumber penggerak dengan kecepatan lebih besar daripada kecepatan sinkronnya. Bila suatu konduktor yang berputar didalam medan magnet (kumparan stator) akan membangkitkan tegangan sebesar

Dimana :

e = tegangan induksi yang dihasilkan (volt)

B = fluks magnetik (weber)

l = panjang konduktor yang dilewati medan magnet (m)

v = kecepatan medan magnet melewati konduktor (m/s)

dan bila dihubungkan ke beban akan mengalirkan arus. Arus pada rotor ini akan berinteraksi dengan medan magnet pada kumparan stator sehingga timbul arus pada kumparan stator sebagai reaksi atas gaya mekanik yang diberikan. Pada proses perubahan motor induksi menjadi generator induksi dibutuhkan daya reaktif atau daya magnetisasi untuk membangkitkan tegangan pada terminal keluarannya. Dalam hal ini yang berfungsi sebagai penyedia daya reaktif adalah kapasitor yang besarnya disesuaikan dengan daya reaktif yang diperlukan.

Kebutuhan daya reaktif dapat dipenuhi dengan memasang suatu unit kapasitor pada terminal keluaran, dimana kapasitor menarik daya reaktif kapasitif atau dengan kata lain kapasitor memberikan daya reaktif induktif pada mesin induksi. Kerja dari kapasitor ini dapat dipandang sebagai suatu sistem penguat (eksitasi) sehingga generator induksi juga dikenal dengan sebutan generator induksi penguatan sendiri (self excited of induction generator). Hal terpenting yang harus diperhatikan dalam kinerja generator induksi adalah fluksi sisa atau medan magnet pada kumparan stator, dimana tanpa adanya fluksi sisa ini proses pembangkitan tegangan tidak akan tejadi.

Dengan adanya fluksi sisa ini dan perputaran rotor akan menimbulkan tegangan induksi pada rotor. Tegangan induksi ini akan terinduksi pula pada sisi stator dan akan menimbulkan arus yang akan mengisi kapasitor hingga terjadi keseimbangan. Keseimbangan tersebut ditandai dengan titik pertemuan antara lengkung magnetisasi dengan garis reaktansi kapasitif seperti terlihat pada gambar di bawah ini . Lengkung magnetisasi tersebut terjadi akibat adanya kejenuhan inti besi dari generator.

Pada generator induksi tidak terdapat hubungan listrik antara stator dengan rotor, karena arus pada rotor merupakan arus induksi.

Sehingga prinsip kerjanya dapat di simpulkan bahwa :

1. Bila sumber tegangan yang dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan putar dengan kecepetan Ns =120f / p

2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduksi pada rotor

3. Akibatnya pada rotor akan timbul ggl induksi

4. Karena rotor merupakan rangkaian yang tertutup maka ggl induksi akanmengalirkan arus ( I)

5. Adanya arus (I) dalam medan magnet akan menimbulkan gaya pada rotor

6. Pada kopel muka yang dihasilkan oleh gaya pada rotor cukup besar memikulkopel beban , rotor akan berputar searah dengan putar rotor

7. Seperti yang telah dijelaskan, ggl induksi akan timbul karena terpotongnya rotor atau medan putar stator, artinya ggl induksi timbul diperlukan adanya perbedaan antara kecepatan medan putar stator (Ns) dan kecepata berputarnya rotor (Nr)

8. Perbedaan kecepatan antara Nr dan Ns disebut slip

9. Besarnya Nr (kecepatan rotor) lebih besar daripada Ns (kecepatan stator)

10. Rumus slip dinyatakan dalam

Jenis - Jenis Generator Induksi

Dalam aplikasinya generator induksi dibagi menjadi dua jenis yaitu generator induksi masukan ganda ( Doubly Fed Induction Generator atau DFIG ) dan generator induksi berpenguat sendiri ( Self Excited Induction generator atau SEIG ).Pembagian jenis generator ini berdasarkan pada sumber eksitasi generator berasal. Eksitasi pada generator induksi dibutuhkan untuk menghasilkan medan magnit padarotor generator untuk selanjutnya menghasilkan induksielektromagnetik padasetator yang akan menghasilkan energy listrik. Selain itu juga eksitasi dibutuhkan untuk mengkompensasi daya reaktif yang dibutuhkan oleh generator dalam membangkitkan listrik.

1. Generator induksi masukan ganda

Pada generator induksi masukan ganda, eksitasi diperoleh dari jaringan listrik yang telah terpasang. Generator induksi jenis ini menyerap daya reaktif dari jaringan listrik untuk membangkitkan medan magnit yang dibutuhkan. Pada generator jenis ini, terminal keluaran generator dihubungkan dengan inverter yang kemudian dihubungkan dengan bagian generator. Generator induksi masukan ganda saat ini banyak digunakan sebagaigenerator pada pembangkit listrik tenaga baru.

Generator diatas merupakan gambar skema dari model generator induksi masukan ganda. Terdapat dua buah inverter yang menghubungkan antara keluaran generator dengan rotor. Kedua inverter tersebut dihubungkan dengan penghubung AS. Inverter yang terhubung dengan jaringan bekerja pada frekuensi yang sama dengan frekuensi jaringan. Inverter ini juga mengatur besar factor daya yang masuk agar sesuai dengan besar daya reaktif yang dibutuhkan oleh generator. Sedangkan inverter yang terhubung dengan rotor bekerja pada frekuensi yang sesuai dengan frekuensi putaran generator. Dengan menggunakan konfigurasi seperti ini, besar arus yang mengalir pada rotor dapat di atur sesuai dengan daya yang akan dibangkitkan.

Keuntungan dari generator induksi masukan ganda diantaranya adalah tegangan dan frekuensi yang dihasilkan dapat tetap besarnya walaupunkecepatan putarnyaberubah- ubah.

Namun generator jenis ini membutuhkan inverter sebagai pengatur tegangan pada rotor dan juga rotor jenis kumparan karena generator ini membutuhkan sumber pada rotornya.Sehingga tidak semua jenis mesin induksi dapat digunakan sebagai generator induksi jenis ini. Selain itu juga generator ini membutuhkan adanya jaringan listrik untuk dapat beropasi, karena sumber daya reaktif yang dibutuhkan oleh generator berasal dari jaringan. Sehingga apabila tidak ada jaringan listrik atau generator lain yang memberikan daya reaktif maka generator jenis ini tidak dapat beroperasi. Selain itu jika terjadi gangguan pada jaringan atau blackout jaringan generator ini juga tidak dapat beroprasi.

2. generator induksi berpenguat sendiri

Pada generator induksi berpenguat sendiri, eksitasi diperoleh dari kapasitor yang dipasang parallel pada terminal keluaran generator. Generator induksi jenis ini bekerja seperti mesin induksi pada daerah saturasinya hanya saja terdapat bank pasitor yang dipasang pada terminal statornya. Karena sumber eksitasi generator ini berasal dari kapasitor yang pada terminalnya maka mesin induksi dengan rotor kumparan maupun sangkar bajing dapat digunakan sebagai generator induksi berpenguat sendiri.

Generator induksi jenis ini memiliki beberapa keuntungan yaitu:

1. Tidak membutuhkan pengaturan tegangan pada rotornya.

2. Tidak memerlukan inverter.

3. Disain peralatan yang tidak rumit.

4. Harga pembuatan lebih murah.

5. Perawatan yang diperlukan murah dan tidak sulit.

6. Dan tidak memerlukan jaringan listrik untuk dapat beroperasi

Namun generator induksi berpenguat sendiri juga dapat beroperasi dalam suatu jaringan lisrtik dan tetap dapat beroperasi walaupun terdapat gangguan pada jaringan. Oleh karena itu generator induksi berpenguat sendiri lebih fleksibel dalam pengoprasiannya.

Generator induksi berpenguat sendiri merupakan pilihan yang tepat untuk memenuhi kebutuhan energy di tempat yang terisolir dimana daya reaktif dari jaringan listrik tidak atau belum ada. Sumber energy yang digunakan untuk mensuplai generator dapat berasal dari sumber energy yang tidak terlalu besar jumlahnya, seperti kincir angina ataupun kincir air di sungai (yang biasa dikenal dengan pembangkit listrik tenaga mikrohidro).

Dengan melihat kondisi di Indonesia dimana terdapat beberapa daerah yang belum terjangkau listrik, generator induksi berpenguat sendiri merupakan salah satu solusi yang tepat. Hal ini karena generator induksi berpenguat sendiri dapat beroperasi sendiri tanpa adanya jaringan listrik, maka generator ini merupakan pilihan tepat untuk pengembangan jaringan listrik di Indonesia. Dengan melihat besarnya sumber energy angin yang dimiliki Indonesia masih belum tereksplorasi secara maksimal kesempatan menggunakan generator induksi berpenguat sendiri sebagai pembangkit listrik tenaga baru masih cukup besar. Karena Indonesia adalah Negara kepulauan maka sudah tentu terdapat banyak sungai. Bahkan di daerah pendalaman sekalipun biasanya terdapat sungai. Sungai-sungai ini dapat dimanfaatkan sebagai pembangkit listrik tenaga mikrohidro untuk memenuhi kebutuhn desa-desa disikitarnya yang belum terjangkau jaringan listrik. Dengan melihat kenyataan ini maka dapat diketahui bahawa kesempatan penggunaaan generator induksi berpenguat sendiri cukup besar. Oleh karena itu dibutuhkan pengembangan teknologi pendukungnya agar kualitas energy yang dihasilkannya menjadi lebih baik.

Aplikasi Generator Induksi

Generator induksi telah dikenal sejak awalabad 20, tapi antara tahun 1960-an dan 1970-an hampir tidak lagi terlihat digunakan. Namun, generator induksi membuat sebuah comebacksejak harga minyak yang mengejutkan pada 1973. Karena mahalnya biaya untuk menghasilkanenergi, pemanfaatanenergi menjadi 6 bagian penting dari perekonomian kebanyakan proses industri. Generator induksi ideal untuk aplikasi semacam ini karena hanya membutuhkan sedikit dalam sistem kontrol dan pemeliharaannya.

Karena kesederhanaan dan ukuran yang kecil untuk tiap kilowatt daya output,

generator induksi juga sangat membantu dalam kincir angin yang kecil. Banyak kincir angin komersial dirancang beroperasi parallel dengan sistem tenaga yang besar, dengan mensuplay sebagian daritotal kebutuhan daya konsumen. Pada pengoperasian seperti ini, sistem tenaga dapat mengontrol tegangan dan frekuensi, sedangkan kapasitor statis dapat digunakan untuk koreksifaktor daya.

Aplikasinya terdapat pada generator Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut (PLTGL)

Jenis generator yang digunakan pada PLTGL ialah jenis Generator Asinkron (generator tak-serempak) yang merupakan motor induksi yang dirubah menjadi generator, generator ini dipilih karena PLTGL sebagai energi alternatif tidak banyak membutuhkan perawatan seperti halnya generator sinkron, lebih kuat, handal, harga lebih murah dan tidak membutuhkan bahan bakar pada saat diaplikasikan di lapangan, tapi cukup bergantung pada sumber energi terbarukan seperti air, angin, dan lain – lain sebagai prime over (penggerak mula). Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh

masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC (Alternating Current).

Turbin dan Generator Asinkron

Aplikasi Generator Induksi pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Generator induksi sering dipasang guna mencukupi suplai daya tambahan untuk beban di daerah terpencil dimana layanan saluran transmisinya terbatas. Dengan segala keunggulan yang disebutkan diatas adalah pilihan yang tepat pada kasus ini digunakan mesin induksi sebagai generator.

Penggunaan generator induksi pada system pembangkit tenaga angin dimana mesin atau kincir angin yang memutar generator tidak mengharuskan pada kecepatan sinkronnya. Dengan demikian, jika daya yang dibangkitkan tidak mensyaratkan frekwensi dan tegangan tetap maka generator dapat dioperasikan stand alone, atau terisolasi, terlepas dari saluran publik (Chan, 1993: 2-3). Jenis beban yang dapat dilayani oleh generator induksi ini diantaranya adalah mesin pompa air, kipas angin atau pemanas.

Angin hampir ada di setiap permukaan bumi, tetapi hanya sedikit daerah yang bisa memanfaatkan angin sebagai sumber energi. Daerah tersebut terutama terdapat dibelahan bumi bagian utara dan selatan, yaitu didaerah dimana keadaan angin cukup stabil kekuatan dan frekuensinya.

Contohnya di Swedia dan Jerman banyak unit tenaga angin dibangun di wilayah sepanjang pantai negara ini. Juga didaerah pegunungan. Gambar 1. merupakan contoh dari skema unit tenaga angin (Thedy, 2003: 4).

Anemometer

Mengukur kecepatan angin dan mengirimkan data kecepatan angin ke pengontrol

Blades

Kebanyakan turbin baik dua atau tiga pisau. Angin bertiup di atas menyebabkan pisau pisau untuk mengangkat dan berputar

Brake

Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin diluar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak diatasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.

Controller

Pengontrol mesin mulai dengan kecepatan angin sekitar 8-16 mil per jam (mph) dan menutup mesin turbin sekitar 55 mph. tidak beroperasi pada kecepatan angin sekitar 55 mph di atas, karena dapat rusak karena angin yang kencang.

Gear box

Gears menghubungkan poros kecepatan tinggi di poros kecepatan rendah dan meningkatkan kecepatan sekitar 30-60 rotasi per menit (rpm), sekitar 1000-1800 rpm, kecepatan rotasi yang diperlukan oleh sebagian besar generator untuk menghasilkan listrik. gearbox adalah bagian mahal (dan berat) dari turbin angin dan insinyur generator mengeksplorasi direct-drive yang beroperasi pada kecepatan rotasi yang lebih rendah dan tidak perlu kotak gigi.

Generator

Biasanya standar induksi generator yang menghasilkan listrik dari 60 siklus listrik AC.

High-speed shaft

Drive generator.

Low-speed shaft

Mengubah poros rotor kecepatan rendah sekitar 30-60 rotasi per menit.

Low-speed shaft

Mengubah poros rotor kecepatan rendah sekitar 30-60 rotasi per menit.

Pitch

Blades yang berbalik, atau nada, dari angin untuk mengontrol kecepatan rotor dan menjaga rotor berputar dalam angin yang terlalu tinggi atau terlalu rendah untuk menghasilkan listrik.

Rotor

Pisau dan terhubung bersama-sama disebut rotor

Tower

Menara yang terbuat dari baja tabung (yang ditampilkan di sini), beton atau kisi baja. Karena kecepatan angin meningkat dengan tinggi, menara tinggi memungkinkan turbin untuk menangkap lebih banyak energi dan menghasilkan listrik lebih banyak. Tower Pembangkit Listrik Tenaga Angin dapat dibedakan menjadi 3 jenis seperti gambar.. Setiap jenis tower memiliki karakteristik masing-masing dalam hal biaya, perawatan, efisiensinya, ataupun dari segi kesusahan dalam pembuatannya

Tower (kiri) Guyed (Tengah Lattice (kanan) Mono-structure

Wind direction

Ini adalah turbin pertama”yang disebut karena beroperasi melawan angin. turbin lainnya dirancang untuk menjalankan “melawan arah angin,” menghadap jauh dari angin.

Bab III

Penutup

A.  Kesimpulan

Berdasarkan uraian diatas, bisa kita tarik kesimpulan bahwa generator yang untuk menghasilkan listrik untuk menerangi dalam kehidupan sehari-hari. Generator yang kita pakai pembangkit listrik untuk menghasilkan aliran listrik untuk menerangi contohnya : rumah, lampu jalan dll. Selama ini generator yang sering kita kenal ada dua jenis generator menurut :

a)      Jenis generator berdasarkan jenis arus yang dibangkitkan generator

Generator bolak-balik ( AC ) dan generator searah ( DC )

b)      Jenis generator dilihat dari fasanya

Generator 1 fasa dan 3 fasa

Selain dua jenis generator diatas masih bnyak lagi jenis generator yang

 sudah diuraikan diatas ada generator berdasarkan jenis arus yaitu: generator bolak-balik ( AC ), generator searah ( DC ), dilihat dari fasanya yaitu: ada yang 1 ( satu ) fasa dan 3 ( tiga ) fasa, generator dilihat dari induksinya ada generator sinkron dan asinkron.

B.     Saran

Dari kesimpulan yang dijabarkan diatas, maka dapat diberikan saran antara lain:

a.       Harus mempelajari genertor secara keseluruhan

b.      Generator bukan hanya memiliki 2 jenis

c.       Mempelajari generator harus paham tentang persamaan GGL Induksi magnetik

d.      Generator adalah pembangkit listrik yang menghantarkan arus listrik yang kuat, jadi tidak sembarang untuk membuat sebuah generator pembangkit listri. Terutama generator pembangkit listrik yang sering kita pakai untuk pemasokan sumber energi berupa listrik, untuk kebutuhan penerangan jalan dan alat-alat rumah tangga yang lain. Harus dihitung setiap lilitan tembaga yang berada didalam generatora dan medan magnet yang berpengarush untuk menghasilkan arus listrik yang sangat besar. Selain generator, dibutuhkan juga media untuk memutarkan turbin yang tersambung ke generator. Misalkan: PLTA (Pembangkit Listrik Tenaga Air), harus air yang mengalir deras supaya bisa memutarkan turbin yang terhubung ke generator tersebut.

                                                Daftar Pustaka           

Sumber:

http://www.masuklis.com/2014/05/pengertian-generator-prinsip-kerja.html

http://www.masuklis.com/2014/05/pengertian-generator-prinsip-kerja.html

http://www.pustakapedia.net/2016/02/pengertian-dan-macam-macam-jenis-generator-serta-prinsip-cara-kerja-generator-ac-dan-dc.html

https://informasiana.com/penjelasan-tentang-generator-listrik-secara-lengkap/

https://stefanuswindarhariadi.wordpress.com/2012/07/01/generator-sinkron/http://sayapdjibril.blogspot.co.id/2014/06/generator-asinkron-induksi-generator.html