1. BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
Generator adalah converter yang sampai sekarang tetap digunakan untuk
mengubah energi – energi kimia atau kinetik menjadi energi listrik pada sebuah
pembangkit listrik. Baik pembangkit tenaga air, tenaga panas bumi, tenaga uap,
dan yang lainnya. Meskipun memiliki bentuk dan model yang beragam, generator
memiliki peranan serta fungsi yang sangat penting dalam kelangsungan proses
kinerja sebuah pembangkit listrik. Kemampuan generator untuk mengconvert
suatu energi menjadi sebuah energi listrik yang sangat bermanfaat, akan ditunjang
pula oleh suatu perangkat dan controlling lainnya. Dimana perangkat dan
controlling tersebut berpengaruh terhadap kemampuan optimal sebuah generator
dalam menjalankan fungsinya yang berperan untuk memenuhi kebutuhan pasokan
listrik di lingkungan perusahaan dan menggunakan generator sebagai alat
converternya
Listrik seperti diketahui adalah bentuk energi sekunder yang paling
praktis digunakan oleh manusia, pada dasarnya listrik dihasilkan dari proses
konversi dari bahan baku seperti batu bara, minyak bumi, gas, panas bumi,
potensial air dan angin. Sistem pembangkitan listrik, umumnya digunakan adalah
mesin generator tegangan AC, yang digerakan oleh mesin-mesin utama, seperti:
mesin turbin, mesin diesel atau mesin baling-baling. Dalam pengoperasian
generator, sering terjadi fluktuasi akibat jumlah beban yang berbeda,sehingga
umumnya disediakan dua atau lebih generator untuk dioperasikan secara terus-
menerus.
Penyediaan generator tunggal untuk pengoperasian terus menerus adalah
suatu hal yang beresiko, kecuali dengan cara bergilir dengan sumber PLN . Untuk
memenuhi peningkatan beban listrik maka generator-generator tersebut
dioperasikan secara paralel antar generator dengan sumber pasokan lain yang
1

2. lebih besar, misalnya dari PLN. Sehingga diperlukan pula alat pembagi beban
listrik untuk mencegah adanya sumber tenaga listrik terutama generator yang
bekerja paralel mengalami beban lebih mendahului yang lainnya.
Kebutuhan akan listrik semakin lama semakin meningkat sejalan dengan
perkembangan teknologi elektronika dan informasi. Oleh karena itu, kualitas dari
variabel energi listrik tersebut juga harus diperhatikan, terutama frekuensi.
Terjadinya fluktuasi frekuensi akan berdampak buruk pada peralatan listrik
konsumen. Frekuensi akan mengalami fluktuasi seiring dengan naik turunnya
beban yang terpasang, efek penambahan beban pada sebuah generator yaitu
terjadinya penurunan putaran
Kenaikan frekuensi akan berpengaruh pada penambahan tegangan listrik
yang dihasilkan. Sasaran pertama untuk mengendalikan kestabilan kualitas energi
adalah frekuensi. Setelah frekuensi berada pada titik stabil, dilanjutkan pada
tegangan, secara teoritis dan perancangan, generator yang bekerja pada frekuensi
50 Hz sudah dapat menghasilkan tegangan sebesar 220 Volt, namun akibat adanya
penambahan beban akan mengakibatkan penurunan tegangan yang cukup besar.
Sasaran kedua adalah bagaimana mengatur arus penguat medan pada generator,
karena arus penguat medan langsung berpengaruh pada pengurangan dan
penambahan tegangan tanpa mengganggu besarnya frekuensi yang ada, karena
frekuensi hanya dipengaruhi oleh putaran sedangkan arus penguat medan
dipengaruhi oleh aliran arus listrik searah
2

3. 1.2 Tujuan Penulisan
Tulisan ini bertujuan ;
1. Mempelajari, mengembangkan dan mendapatkan pengetahuan yang
mendalam mengenai ilmu pengetahuan dibidang teknologi terutama dalam
bidang pengontrolan
2. Mempelajari dan menganalisis perancangan sebuah generator pada suatu
Pembangkit Listrik
3. Untuk mengetahui fungsi kerja dari generator yang digunakan Pembangkit
Listrik
4. Mempelajari sistem pengaturan terutama pengaturan generator dan
membandingkannya dengan keilmuan yang didapat dari teori.
1.3 Batasan Masalah
1. Analisis generator pada pembangkit tenaga listrik
2. Analisis pada generator dan perangkat pelengkap yang digunakan.
3. Konversi generator sinkron tiga fasa
3

4. BAB II
PT PERKEBUNAN NUSANTARA VIII TAMBAKSARI UNIT PLTA
CINANGLING SUBANG
2.1 Skema Pembangkit Listrik
Unit PLTA PTPN VIII yang terdapat di Cinangling adalah jenis Pembangkit
Listrik Tenaga Air (PLTA) skala kecil dengan kapasitas sampai 1.000 KW biasa
disebut dengan Pembangkit Listrik Tenaga Mikro Hidro, disingkat dengan
PLTMH. Pembangkit listrik jenis ini memanfaatkan energi potensial air, sebuah
skema hidro memerlukan dua hal yaitu debit air dan ketinggian jatuh (biasa
disebut ‘head’) untuk menghasilkan tenaga yang bermanfaat. Secara skematis,
skema PLTMH ditunjukkan pada Gambar 2.1 berikut.
Gambar 2.1 Diagram Skematis PLTMH
4

5. Struktur sipil PLTMH, terdiri atas :
1. bendung,
2. bangunan penyadap (intake),
3. saluran pembawa (headrace),
4. kolam pengendap (settling basin),
5. bak penenang (forebay),
6. rumah pembangkit (power house), dan
7. saluran pembuangan (tailrace).
Secara skematis, bagian-bagian penting suatu PLTMH ditunjukkan pada Gambar
2.2 berikut.
Gambar 2.2 Diagram Skematis Bagian Penting PLTMH
5

6. 2.2 Persamaan dan Konversi
Persamaan konversi pada suatu PLTMH adalah sebagai berikut :
Daya yang masuk = Daya yang keluar + Kehilangan (rugi-rugi)
atau
Daya yang keluar = Daya yang masuk × Efisiensi konversi
Persamaan di atas biasanya digunakan untuk menggambarkan perbedaan yang
kecil. Daya yang masuk, atau total daya yang diserap oleh skema hidro, adalah
daya kotor, Pgross. Daya yang manfaatnya dikirim adalah daya bersih, Pnet.
Efisiensi konversi disebut Eo. Dengan demikian, daya keluar suatu skema
PLTMH adalah :
Pnet = Pgross × Eo .............................................................. 1
Daya kotor, Pgross, tergantung kepada head kotor (Hgross) dan debit air (Q) serta
gravitasi, g, dalam bentuk hubungan sebagaimana ditunjukkan pada persamaan 2
berikut :
Pgross = Hgross x Q x g ......................................................... 2
Daya kotor, Pgross, tergantung kepada head kotor (Hgross) dan debit air (Q) serta
gravitasi, g, dalam bentuk hubungan sebagaimana ditunjukkan pada persamaan 2
berikut :
Pgross = Hgross x Q x g ......................................................... 2
6

7. Dengan demikian, persamaan 1 dapat dirobah menjadi persamaan 3 berikut :
Pnet = Hgross x Q x g × Eo ................................................. 3
Bila Hgross dalam meter (m), Q dalam m3/detik dan g dalam m/detik2, maka
satuan Pnet adalah kW.
Efisiensi Eo adalah resultante efisiensi semua komponen PLTMH, yaitu efisiensi
konstruksi sipil, efisiensi penstock, efisiensi turbin, efisiensi generator, efsisiensi
sistem kontrol, efisiensi jaringan distribusi dan efisiensi transformator.
Efisiensi masing-masing komponen tersebut, secara empiris adalah sebagai
berikut :
Tabel 2.1. Tabel Efisiensi Komponen
Efisiensi Komponen Rumus/Besaran Empirik
Konstruksi sipil 1.0 - (panjang saluran × 0.002 ~ 0.005)/
Hgross
Penstock 0.90 ~ 0.95 (tergantung pada panjangnya)
Turbin 0.70 ~ 0.85 (tergantung pada tipe turbin)
Generator 0.80 ~ 0.95 (tergantung kapasistas
generator)
Sistem Kontrol > 0,97
Jaringan Distribusi 0,90 ~ 0,98 (tergantung panjang jaringan)
Transformator 0,98
Efisiensi konstruksi sipil dan Efisiensi penstock biasa diperhitungkan sebagai
kehilangan ketinggian Head Loss (Hloss). Dalam kasus ini, persamaan 3 di atas
dapat diubah ke persamaan 4 berikut.
Pnet = g × (Hgross-Hloss) × Q × (Eo–Ekonstruksi sipil-Epenstock ) ............ 4
7

8. Persamaan 4 di atas adalah inti dari semua desain pekerjaan pembangkit listrik
hidro. Penggunaan satuan masing-masing besaran haruslah benar agar didapat
satuan daya keluaran yang benar. Sebagai ilustrasi mekanik atas persamaan 4 di
atas, pada Gambar 3 berikut ditunjukkan diagram skematis dasar perhitungan
efisiensi suatu PLTMH.
Gambar 2.2 Diagram Skematis Perhitungan Efisiensi PLTMH
8

9. ANALISIS KERJA GENERATOR DAN PERANGKAT PEMBANTU
LAINNYA DI PTPN VIII TAMBAKSARI
UNIT PLTA CINANGLING SUBANG
3.1 Pemilihan Turbin
Turbin air berperan untuk mengubah energi air (energi potensial, tekanan dan
energi kinetik) menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros. Putaran
poros turbin ini akan diubah oleh generator menjadi tenaga listrik. Berdasarkan
prinsip kerjanya , turbin air dibagi menjadi dua kelompok :
1. Turbin impuls (cross-flow, pelton dan turgo), untuk jenis ini tekanan pada
setiap sisi sudu geraknya lrunnernya - bagian turbin yang berputar - sama.
2. Turbin reaksi ( francis, kaplanlpropeller)
Daerah aplikasi berbagai jenis turbin air relatif spesifik. Pada beberapa daerah
operasi memungkinkan digunakan beberapa jenis turbin. Pemilihan jenis turbin
pada daerah operasi yang overlaping memerlukan perhitungan yang lebih
mendalam. Pada dasarnya daerah kerja operasi turbin menurut Keller2
dikelompokkan menjadi :
a. Low head power plant : tinggi jatuhan air (head) : S 10 M3,
b. Medium head power plant dengan tinggi jatuhan antara low head dan high
head,
c. High head power plant dengan tinggi jatuhan air yang memenuhi persamaan :
18
H ≥ 100 (Q)0-113
dimana, H =head, m; Q = desain debit, m.
9

10. Secara umum hasil survey lapangan mendapatkan potensi pengembangan PLTMH
dengan tinggi jatuhan (head) 6 - 60 m, dikategoirikan pada head rendah dan
medium. Pada tabel 3 berikut ditunjukkan daerah operasi turbin (dikaitkan dengan
head).
Tabel 3.1. Tabel Daerah Operasi Turbin
Jenis Turbin Variasi Head, m
Kaplan dan Propeller 2 < H < 20
Francis 10 < H < 350
Peiton 50 < H < 1000
Crossfiow 6 < H < 100
Turgo 50 H < 250
3.2 Kriteria Pemilihan Jenis Turbin
Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan
masing-masing jenis turbin. Pada tahap awal, pemilihan jenis turbin dapat
diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang
mempengaruhi sistem operasi turbin.
Parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin., yaitu :
1. Faktor tinggi jatuhan air efektif (Net Head) dan debit yang akan
dimanfaatkan untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang
mempengaruhi pemilihan jenis turbin, sebagai contoh : turbin pelton
efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara turbin propeller sangat
efektif beroperasi pada head rendah,
2. Faktor daya (power) yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit
yang tersedia,
10

11. 3. Kecepatan (putaran) turbin yang akan ditransmisikan ke generator.
Sebagai contoh, untuk sistem transmisi direct couple antara generator
dengan turbin pada head rendah, sebuah turbin reaksi (propeller) dapat
mencapai putaran yang diinginkan, sementara turbin pelton dan crossflow
berputar sangat lambat (low speed), hal demikian menyebabkan sistem
tidak beroperasi.
Ketiga faktor di atas seringkali diekspresikan sebagai "kecepatan spesifik, Ns",
didefinisikan dengan formula seperti ditunjukkan persamaan 1 berikut :
Ns = N x P.H ....................................................... 1
dimana :
N = kecepatan putaran turbin (rpm )
P = maksimum turbin output (kW)
H = head efektif (m)
Daya Output turbin dihitung dengan formula:
P = 9.81 xQxHx qt ..................................................... 2
dimana :
Q = debit air (m3/detik)
H = efektif head (m)
qt = efisiensi turbin
= 0.8 - 0.85 untuk turbin pelton
= 0.8 - 0.9 untuk turbin francis
= 0.7 - 0.8 untuk turbin crossfiow
= 0.8 - 0.9 untuk turbin propellerlkaplan
Kecepatan spesifik setiap turbin memiliki kisaran (range) tertentu
berdasarkan data eksperimen. Kisaran kecepatan spesifik beberapa turbin air
adalah sebagai berikut :
11

12. Tabel 3.2. Kisaran Kecepatan Spesifik Beberapa Turbin Air
Turbin pelton 12≤Ns≤25
Turbin Francis 60≤;Ns≤300
Turbin Crossflow 40≤Ns≤200
Turbin Propeller 250≤Ns≤ 1000
Perencanaan dan pemilihan jenis turbin akan menjadi lebih mudah jika kecepatan
spesifik turbin diketahui.
Beberapa formula yang dikembangkan dari data eksperimental berbagai
jenis turbin dapat digunakan untuk melakukan estimasi perhitungan kecepatan
spesifik turbin, hasilnya adalah :
Tabel 3.3. Perhitungan Kecepatan Spesifik Turbin
Turbin pelton (1 jet) Ns = 85.49/H0.243 (Siervo &
Lugaresi, 1978)
Turbin Francis Ns = 3763/H0.854 (Schweiger &
Gregory, 1989)
Turbin Kaplan Ns = 2283/H0.486 (Schweiger &
Gregory, 1989)
Turbin Crossfiow Ns = (Kpordze &
513.25/H0.505 Wamick, 1983)
Turbin Propeller Ns = 2702/H0.5 (USBR, 1976)
Berdasarkan besaran kecepatan spesifik turbin, dimensi dasar turbin dapat
diestimasi.
Pada PLTMH ini, pilihan turbin yang cocok untuk lokasi yang tersedia adalah :
1. Turbin propeller tipe open flume untuk head rendah s.d 6 m
2. Turbin crossflow 1 banki-mithell untuk head 6 m < H < 60 m.
12

13. Pemilihan jenis turbin tersebut berdasarkan ketersediaan teknologi secara lokal
dan biaya pembuatan/pabrikasi yang lebih murah dibanding tipe lainnya seperti
pelton dan francis. Jenis turbin crossflow yang dipergunakan pada pembangkit ini
adalah crossfiow T-14 dengan diameter runner 0.3 m. Turbin tipe ini memiliki
efisiensi maksimum yang baik sebesar 0.74, pada debit 40% efisiensi masih cukup
tinggi, di atas 0.6. Turbin propeller open flume pabrikasi lokal, efisiensi turbin
adalah sekitar 0.75. Penggunaan kedua jenis turbin tersebut untuk pembangkit
tenaga air skala mikro (PLTMH), khususnya crossfIlow T-14 telah terbukti handal
di lapangan dibanding jenis crossfiow lainnya yang dikembangkan oleh berbagai
pihak (lembaga penelitian, pabrikan, import).
Putaran turbin propeller open flume head rendah ataupun turbin crossflow
memiliki kecepatan yang rendah. Pada sistem mekanik turbin digunakan transmisi
sabuk flatbelt dan pulley untuk menaikkan putaran menjadi 1500 rpm, sama
dengan putaran generator. Efisiensi sistem transmisi mekanik flat belt
diperhitungkan 0.98. Sementara pada sistem transmisi mekanik turbin propeller
open flume menggunakan sabuk V, dengan efisiensi 0.95.
Pada Tabel 3.4 berikut ditunjukkan data putaran nominal generator sinkron untuk
beberapa jenis generator yang berbeda kutub. Kemudian pada Tabel 4.5
ditunjukkan pula run-away speed beberapa jenis turbin.
Tabel 3.4. Putaran Generator Sinkron (rpm)
Jumlah Pole (kutub) Frekuensi 50 Hz
2 3000
4 1500
6 1000
13

14. 8 750
10 600
12 500
14 429
Tabel 3.5. Run-away speed Turbin, N maks/N
Jenis Turbin Putaran Runaway speed
Nominal, N (rpm)
Semi Kaplan (single regulated) 75-100 2-2.4
Kaplan (double regulated) 75-150 2.8-3.2
Small-medium Kaplan 250-700 2.8-3.2
Francis (medium & high head) 500-1500 1.8-2.2
Francis (low head) 250-500 1.8-2.2
Pelton 500-1500 1.8-2
Crossflow 100-1000 1.8-2
Turgo 600-1000 2
3.3 Pemilihan Generator dan Sistem Kontrol
Generator adalah suatu peralatan yang berfungsi mengubah energi mekanik
menjadi energi listrik. Jenis generator yang dapat digunakan pada PLTMH ini
adalah :
� Generator sinkron, sistem eksitasi tanpa sikat (brushless exitation) dengan
penggunaan dua tumpuan bantalan (two bearing).
� Induction Motor sebagai Generator (IMAG) sumbu vertikal, pada perencanaan
turbin propeller open flume
14

15. � Spesifikasi generator adalah putaran 1500 rpm, 50 Hz, 3 ∅, 220/380V. Efisiensi
generator secara umum adalah :
Aplikasi < 10 KVA efisiensi 0.7 - 0.8
Aplikasi 10 - 20 KVA efisiensi 0.8 - 0.85
Aplikasi 20 - 50 KVA efisiensi 0.85
Aplikasi 50 - 100 KVA efisiensi 0.85 - 0.9
Aplikasi >. - 100 KVA efisiensi 0.9 - 0.95
Sistem kontrol yang digunakan pada PLTMH ini menggunakan pengaturan beban
sehingga jumlah output daya generator selalu sama dengan beban. Apabila terjadi
penurunan beban di konsumen, maka beban tersebut akan dialihkan ke sistem
pemanas udara (air heater) yang dikenal sebagai ballast load/dumy load.
Sistem pengaturan beban yang digunakan pada pembangkit ini adalah :
Electronic Load Controller (ELC) untuk penggunaan generator sinkron
Induction Generator Controller (IGC) untuk penggunaan IMAG
Sistem kontrol tersebut telah dapat dipabrikasi secara lokal, dan terbukti handal
pada penggunaan di PLTMH. Sistem kontrol ini terintegrasi pada panel kontrol
(switch gear).
Fasillitas operasi panel kontrol minimum terdiri dari :
1. Kontrol start/stop, baik otomatis, semi otomatis, maupun manual
2. Stop/berhenti secara otomatis
3. Trip stop (berhenti pada keadaan gangguan: over-under voltage, over-
under frekuensi
4. Emergency shut down, bila terjadi gangguan listrik (misal arus lebih)
15

16. GENERATOR SINKRON TIGA FASA
4.1 Umum
Konversi energi elektromagnetik yaitu perubahan energi dari bentuk
mekanik ke bentuk listrik dan bentuk listrik ke bentuk mekanik. Generator sinkron
(alternator) merupakan jenis mesin listrik yang berfungsi untuk menghasilkan
tegangan bolak-balik dengan cara mengubah energi mekanis menjadi energi
listrik. Energi mekanis diperoleh dari putaran rotor yang digerakkan oleh
penggerak mula (prime mover), sedangkan energi listrik diperoleh dari proses
induksi elektromagnetik yang terjadi pada kumparan stator dan rotornya.
Generator sinkron dengan definisi sinkronnya, mempunyai makna bahwa
frekuensi listrik yang dihasilkannya sinkron dengan putaran mekanis generator
tersebut. Rotor generator sinkron yang diputar dengan penggerak mula (prime
mover) yang terdiri dari belitan medan dengan suplai arus searah akan
menghasilkan medan magnet putar dengan kecepatan dan arah putar yang sama
dengan putaran rotor tersebut. Hubungan antara medan magnet pada mesin
dengan frekuensi listrik pada stator ditunjukan pada Persamaan 2.1 dibawah ini:
F=ns.p /120 ……………........................... (1)
dimana : = Frekuensi listrik (Hz) f
ns = Kecepatan putar medan magnet atau kecepatan putar rotor (rpm)
p= Jumlah kutub
Generator sinkron sering kita jumpai pada pusat-pusat pembangkit tenaga listrik
(dengan kapasitas yang relatif besar). Misalnya, pada PLTA, PLTU, PLTD dan
lain-lain. Selain generator dengan kapasitas besar, kita mengenal juga generator
dengan kapasitas yang relatif kecil, misalnya generator yang digunakan untuk
penerangan darurat yang sering disebut Generator Set atau generator cadangan.
16

17. 4.2 Komponen Generator Sinkron
Generator sinkron mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik bolak-
balik secara elektromagnetik. Energi mekanik berasal dari penggerak mula yang
memutar rotor, sedangkan energi listrik dihasilkan dari proses induksi
elektromagnetik yang terjadi pada kumparan-kumparan stator.
Pada Gambar 4.1 dapat dilihat bentuk penampang sederhana dari sebuah generator
sinkron.
Gambar 4.1. Konstruksi Generator Sinkron
Secara umum generator sinkron terdiri atas stator, rotor, dan celah udara. Stator
merupakan bagian dari generator sinkron yang diam sedangkan rotor adalah
bagian yang berputar dimana diletakkan kumparan medan yang disuplai oleh arus
searah dari Eksiter. Celah udara adalah ruang antara stator dan rotor.
17

18. 1. Stator
Stator terdiri dari beberapa komponen utama, yaitu :
a. Rangka Stator
Rangka stator merupakan rumah (kerangka) yang menyangga inti jangkar
generator.
b. Inti Stator
Inti stator terbuat dari laminasi-laminasi baja campuran atau besi magnetik khusus
yang terpasang ke rangka stator. Ketiga bentuk alur (slot) tersebut tampak seperti
pada Gambar 4.2 berikut :
(terbuka) (setengah terbuka) (tertutup)
Gambar 4.2. Bentuk-Bentuk Alur
c. Alur (slot) dan Gigi
Alur dan gigi merupakan tempat meletakkan kumparan stator. Ada 3 (tiga) bentuk
alur stator yaitu terbuka, setengah terbuka, dan tertutup.
d. Kumparan Stator (Kumparan Jangkar)
Kumparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga. Kumparan ini merupakan
tempat timbulnya ggl induksi.
2. Rotor
Rotor terdiri dari tiga komponen utama yaitu :
a. Slip Ring
Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi dipisahkan
oleh isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasangkan ke slip ring ini
18

19. kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat (brush) yang letaknya
menempel pada slip ring.
b. Kumparan Rotor (kumparan medan)
Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama dalam
menghasilkan medan magnet. Kumparan ini mendapat arus searah dari sumber
eksitasi tertentu.
c. Poros Rotor
Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan, dimana pada poros
rotor tersebut telah terbentuk slot-slot secara paralel terhadap poros rotor.
Rotor pada generator sinkron pada dasarnya adalah sebuah elektromagnet yang
besar. Kutub medan magnet rotor dapat berupa salient pole (kutub menonjol) dan
non salient pole (kutub silinder).
a. Jenis Kutub Menonjol (Salient Pole)
Pada jenis salient pole, kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor.
Belitan-belitan medannya dihubung seri. Ketika belitan medan ini disuplai oleh
Eksiter, maka kutub yang berdekatan akan membentuk kutub berlawanan. Bentuk
kutub menonjol generator sinkron tampak seperti pada Gambar 4.2 berikut :
Gambar 4.2. Rotor Kutub Menonjol
19

20. Rotor kutub menonjol umumnya digunakan pada generator sinkron dengan
kecepatan putar rendah dan sedang (120-400 rpm). Generator sinkron tipe seperti
ini biasanya dikopel oleh mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit
listrik. Rotor kutub menonjol baik digunakan untuk putaran rendah dan sedang
karena:
• Kutub menonjol akan mengalami rugi-rugi angin yang besar dan bersuara bising
jika diputar dengan kecepatan tinggi.
• Konstruksi kutub menonjol tidak cukup kuat untuk menahan tekanan mekanis
apabila diputar dengan kecepatan tinggi.
b. Jenis Kutub Silinder (Non Salient Pole)
Pada jenis non salient pole, konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan
rotor. Jenis rotor ini terbuat dari baja tempa halus yang berbentuk silinder yang
mempunyai alur-alur terbuat di sisi luarnya. Belitan-belitan medan dipasang pada
alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri yang dienerjais oleh Eksiter. Gambaran
bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti pada
Gambar 2.4 berikut :
Gambar 2.4. Rotor Kutub Silinder
20

21. Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan
putar tinggi (1500 atau 3000 rpm) seperti yang terdapat pada pembangkit listrik
tenaga uap. Rotor silinder baik digunakan pada kecepatan putar tinggi karena :
Konstruksinya memiliki kekuatan mekanik yang baik pada kecepatan
putar tinggi
Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga
lebih baik dari kutub menonjol.
4.3 Prinsip Kerja Generator Sinkron
Adapun prinsip kerja dari generator sinkron secara umum adalah sebagai berikut :
1. Kumparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber
eksitasi tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan medan.
Dengan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan maka akan
menimbulkan fluks yang besarnya terhadap waktu adalah tetap.
2. Penggerak mula (Prime Mover) yang sudah terkopel dengan rotor segera
dioperasikan sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya.
3. Perputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang
dihasilkan oleh kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor, akan
diinduksikan pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar yang
terletak di stator akan dihasilkan fluks magnetik yang berubah-ubah besarnya
terhadap waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu
kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada ujung-ujung kumparan tersebut
hal tersebut sesuai dengan Persamaan 2 dan Persamaan 3 berikut :
E=-N dφ/dt ................................. (2)
E N d maks Sin t
dt
N maksCos t
Bila 2 f
N 2 f maks Cos
21

22. Bila F np 120
np/120) maksCos t
Maka Eeff = Cn maks................................................................(3)
dimana : Em = ggl induksi maksimum (Volt) ;
Eeff = ggl induksi efektif (Volt)
N = jumlah lilitan ; e = ggl induksi dalam keadaan transient (Volt)
C = konstanta ; f = frekuensi (hz)
n = putaran rotor (rpm)
maks= fluks magnetik maksimum (Weber)
Untuk generator sinkron tiga phasa, digunakan tiga kumparan jangkar yang
ditempatkan di stator yang disusun dalam bentuk tertentu, sehingga susunan
kumparan jangkar yang sedemikian akan membangkitkan tegangan induksi pada
ketiga kumparan jangkar yang besarnya sama tapi berbeda fasa 1200 satu sama
lain Setelah itu ketiga terminal kumparan jangkar siap dioperasikan untuk
menghasilkan energi listrik.
22

23. DAFTAR PUSTAKA
http://elib.unikom.ac.id/files/disk1/422/jbptunikompp-gdl-davidmabru-21055-1-
analisis-k.pdf
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/21771/4/Chapter%20II.pdf
http://www.google.com.
http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin.
______, (2007), Tinjauan Teoritik PLTA, Bandung.
Anonim, (2002), Selayang Pandang PT Perkebunan Tambaksari, Subang.
Sumanto, Motor Listrik Arus Bolak-Balik Motor Sinkron motor induksi, Penerbit
Andy Offset, Yogyakarta, 1993.
23