Generator AC

Generator AC

1 . PENGERTIAN

Generator adalah suatu sistem yang menghasilkan tenaga listrik dengan masukan tenaga mekanik . Jadi disini generator berfungsi untuk mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik yang mempunyai prinsip kerja sebagai berikut :
Bilamana rotor diputar maka belitan kawatnya akan memotong gaya-gaya magnit pada kutub magnit, sehingga terjadi perbedaan tegangan, dengan dasar inilah timbullah arus listrik, arus melalui kabel/kawat yang ke dua ujungnya dihubungkan dengan cincin geser. Pada cincin-cincin tersebut menggeser sikat-sikat, sebagai terminal penghubung keluar.
Bagian-bagian generator :
1. Rotor,
adalah bagian yang berputar yang mempunyai bagian terdiri dari poros, inti, kumparan, cincin geser, dan sikat-sikat.
2. Stator,
adalah bagian yang tak berputar (diam) yang mempunyai bagian terdiri dari rangka stator yang merupakan salah satu bagian utama dari generator yang terbuat dari besi tuang dan ini merupakan rumah dari semua bagian-bagian generator, kutub utama beserta belitannya, kutub-kutub pembantu beserta belitannya,
bantalan-bantalan poros.

Macam Generator
Berdasarkan tegangan yang dibangkitkan generator dibagi menjadi 2 yaitu :
1. Generator Arus Bolak-Balik (AC)
Generator arus bolak-balik yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan out put ) berupa tegangan bolak-balik.
2. Generator Arus Searah (DC)
Generator arus searah yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan out put) berupa tegangan searah, karena didalamnya terdapat sistem penyearahan yang dilakukan bisa berupa oleh komutator atau menggunakan dioda.

Berdasarkan sistem pembangkitannya generator AC dapat dibagi menjadi 2 yaitu :
1. Generator 1 fasa
Generator yang dimana dalam sistem melilitnya hanya terdiri dari satu kumpulan kumparan yang hanya dilukiskan dengan satu garis dan dalam hal ini tidak diperhatikan banyaknya lilitan. Ujung kumparan atau fasa yang satu dijelaskan dengan huruf besar X dan ujung yang satu lagi dengan huruf U.
2. Generator 3 fasa
Generator yang dimana dalam sistem melilitnya terdiri dari tiga kumpulan kumparan yang mana kumparan tersebut masing-masing dinamakan lilitan fasa. Jadi pada statornya ada lilitan fasa yang ke satu ujungnya diberi tanda U – X; lilitan fasa yang ke dua ujungnya diberi tanda dengan huruf V – Y dan akhirnya ujung lilitan fasa yang ke tiga diberi tanda dengan huruf W – Z.
Jenis generator yang digunakan dalam pembuatan tugas akhir ini yaitu generator AC 1 fasa.
Lilitan stator
Lilitan stator terdiri atas beberapa kumparan, yang dipasang dalam alur-alur inti stator. Pada kumparan stator terdapat sisi kumparan yang terletak dalam alur-alur, dan kepala-kepala kumparan yang menghubungkan sisi-sisi kumparan diluar alur-alur satu sama lain. Tiap-tiap kumparan terdiri atas satu atau lebih lilitan menurut besar tegangan. Dalam gambar 2.2a dilukiskan sebuah kumparan yang terdiri atas empat lilitan. Jumlah kawat tiap sisi kumparan sama banyaknya dengan jumlah lilitan pada tiap-tiap kumparan.
Perhitungan Tegangan Generator
Dengan diputarnya rotor generator sepanjang dua poolstek (jarak antara pertengahan kutub magnit dengan pertengahan kutub magnit berikutnya yaitu diukur pada keliling besi stator), maka akan dibangkitkan suatu tegangan induksi di dalam lilitan A yang besarnya dapat ditulis e = 4 Φ 10-8 volt. Harga ini meliputi satu periode.
Karena banyaknya periode dalam tiap detik dinyatakan dengan huruf f singkatan dari frekuensi, maka besarnya GGL dapat dituliskan sebagai berikut :
Erata-rata = e. f = 4. Φ. f. 10-8 volt.
GGL diatas adalah harga rata-rata dari GGL untuk mendapatkan harga efektifnya maka seluruhnya harus dikalikan dengan suatu angka perbandingan :
fv = Harga efektif
Harga rata-rata
= 1,111.
Angka perbandingan (Konstanta) diatas dinamakan faktor bentuk dan dalam rumus-rumus selalu dinyatakan dengan singkatan fv.
Jadi harga efektif dari GGL yang dibangkitkan dalam lilitan A itu adalah :
E = 4. f. fv.Φ. 10-8 Volt.
Karena seluruh jumlah lilitan stator terdiri atas banyak lilitan kawat sebanyak W, maka besarnya GGL yang dibangkitkan dalam generator adalah:
E = 4. f. fv. Φ. W. 10-8 Volt.
Ketentuan rumus diatas ini hanya berlaku jika lilitan-lilitan kawatnya sebanyak W itu saling berhubungan seri dan banyaknya saluran (alur) hanya satu. Tetapi dalam kenyataannya bahwa banyaknya alur tiap kutub adalah lebih dari satu seperti : 2 dan 3 dan sebagainya.
Untuk lilitan stator yang mempunyai saluran lebih dari pada satu, maka keadaan GGL yang dibangkitkan dalam lilitan-lilitan kawat akan agak berkurang daripada ketentuan rumus diatas. Ini dikarenakan bahwa kawat-kawat dalam tiap-tiap saluran itu berhadapan dengan Φ yang tidak sama besarnya. Oleh karena itu dalam ketentuan tersebut diatas masih harus dikalikan lagi agar konstanta yang dinamakan : faktor lilitan dan dinyatakan dengan suatu huruf fw.
Besarnya faktor lilitan untuk generator fasa tunggal adalah 0,8 dan untuk generator fasa tiga (generator arus putar) adalah 0,96.
Dengan demikian maka secara lengkap rumus diatas untuk GGL dari generator dapat dituliskan sebagai berikut :
E = 4. f. fv. fw. Φ. W. 10-8 Volt
Dimana :
E = Tegangan GGL generator (V)
f = frekuensi generator (Hz)
fv = faktor efektif = 1,111
fw= faktor lilitan (untuk generator fasa tunggal adalah 0,8 dan untuk generator fasa tiga adalah 0,96).
Φ = fluks (garis gaya = 108 maxwell)
W = lilitan

2. TEORI DASAR
Generator AC banyak digunakan untuk menghasilkan tegangan AC. Untuk memahami bagaimana generator beroperasi, teori dasar operasi pertama harus dipahami.

EO 1.2 = Mengingat kecepatan rotasi dan jumlah kutub,
HITUNG frekuensi output dari generator AC.
EO 1.3 = DAFTAR tiga kerugian yang ditemukan di sebuah generator AC.
EO 1.4 = Mengingat input dan output penggerak utama generator,
MENENTUKAN efisiensi generator AC.

Teori Operasi Sebuah generator AC yang sederhana terdiri dari:
(a) medan magnet yang kuat,
(b) konduktor yang memutar melalui medan magnet, dan
(c) berarti dimana koneksi berkelanjutan disediakan untuk konduktor karena mereka berputar

Medan magnet yang kuat yang dihasilkan oleh aliran arus melalui kumparan bidang rotor. Kumparan medan pada rotor menerima eksitasi melalui penggunaan slip ring dan sikat.
Dua kuas musim semi-diadakan di kontak dengan cincin slip untuk menyediakan koneksi terus-menerus antara kumparan medan dan sirkuit eksitasi eksternal. angker ini terkandung dalam gulungan stator dan terhubung ke output. Setiap kali rotor membuat satu revolusi lengkap, satu siklus lengkap AC dikembangkan. generator A memiliki banyak putaran kawat luka ke dalam slot pada rotor. Besarnya tegangan AC yang dihasilkan oleh generator AC tergantung pada kekuatan medan dan kecepatan rotor. Kebanyakan generator dioperasikan pada kecepatan konstan, sehingga tegangan yang dihasilkan tergantung pada eksitasi lapangan, atau kekuatan.

Frekuensi dari tegangan yang dihasilkan tergantung pada jumlah kutub lapangan dan kecepatan di mana generator dioperasikan, seperti yang ditunjukkan dalam Persamaan

f = (10-1) NP
120
dimana :

f = frekuensi (Hz)
P = jumlah total kutub
N = kecepatan rotor (rpm)
120 = konversi dari menit ke detik dan dari kutub ke kutub pasangan
120 dalam Persamaan diperoleh dengan mengalikan faktor konversi berikut.
60 detik x 2 kutub
1 menit pasangan tiang
Dengan cara ini, unit frekuensi (hertz atau siklus / detik.) Diturunkan.
Kerugian dalam Generator AC Yang sedang mengalir beban melalui dinamo di semua generator AC. Seperti coil apapun, dinamo memiliki beberapa jumlah resistensi dan reaktansi induktif. Kombinasi ini membentuk apa yang dikenal sebagai resistansi internal, yang menyebabkan kerugian dalam sebuah generator AC. Ketika arus mengalir beban, drop tegangan dikembangkan di seluruh resistansi internal. Hal ini mengurangi drop tegangan dari tegangan output dan, tegangan karena itu, merupakan yang dihasilkan dan kekuasaan yang hilang dan tidak tersedia untuk memuat. Penurunan tegangan di generator AC dapat dicari dengan

menggunakan Persamaan
Tegangan drop = iara + IaXLa
dimana :
Ia = angker saat ini
Ra resistensi = angker
XLA reaktansi induktif = angker
Kerugian kerugian histeresis histeresis terjadi ketika inti besi di sebuah generator AC tunduk pada efek dari medan magnet. Domain magnetik inti diadakan sejalan dengan bidang dalam jumlah yang berbeda-beda, tergantung pada kekuatan medan. Domain magnetik memutar, sehubungan dengan domain tidak diadakan sejalan, satu putaran penuh selama setiap putaran rotor. Ini rotasi domain magnetik di besi penyebab gesekan dan panas. Panas yang dihasilkan oleh gesekan ini disebut rugi histeresis magnetik.

Untuk mengurangi kerugian histeresis, armatures AC sebagian besar terbuat dari baja silikon dipanaskan, yang memiliki kerugian histeresis inheren rendah. Setelah baja silikon dipanaskan dibentuk dengan bentuk yang diinginkan, laminasi yang dipanaskan sampai merah kusam dan kemudian dibiarkan mendingin. Proses ini, dikenal sebagai anil, mengurangi kerugian histeresis ke nilai yang sangat rendah. Kerugian Mekanikal putaran atau kerugian mekanis dapat disebabkan oleh gesekan bantalan, gesekan sikat pada komutator, dan gesekan udara (windage disebut), yang disebabkan oleh turbulensi udara karena putaran dinamo. pemeliharaan hati-hati dapat berperan dalam menjaga gesekan bantalan untuk minimum.

Bersihkan bantalan dan pelumasan yang tepat sangat penting untuk mengurangi gesekan bantalan. Sikat gesekan berkurang dengan memastikan: sikat tempat duduk yang tepat, gunakan sikat yang tepat, dan pemeliharaan ketegangan sikat yang tepat. Sebuah komutator halus dan bersih juga membantu dalam mengurangi gesekan kuas. Pada generator yang sangat besar, hidrogen digunakan dalam generator untuk pendinginan, hidrogen, yang kurang padat daripada udara, menyebabkan kerugian windage kurang dari udara. Efisiensi Efisiensi generator AC adalah rasio output daya berguna untuk masukan daya total. Karena setiap proses mekanis pengalaman beberapa kerugian, tidak ada generator AC bisa 100 persen efisien. Efisiensi sebuah generator AC dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan (10-3). (10-3) Efisiensi Input Output x 100 Contoh: Mengingat motor 5 hp bertindak sebagai penggerak utama generator yang memiliki beban di 2 kW, apa efisiensi generator? Solusi: Untuk menghitung efisiensi, daya input dan output harus dalam satuan yang sama. Seperti dijelaskan pada Termodinamika, tenaga kuda dan watt adalah unit setara kekuasaan.
Oleh karena itu, kesetaraan unit-unit ini dinyatakan dengan faktor konversi sebagai berikut.

550ft lbf detik = 1kW 737 = 1000 w = 746W
1hp 6ft lbf detik 1 kW hp

Input Power = 5 hp x 746W / W = 3730 hp
Power Output = 2 kW = 2000 W
Efisiensi = Input Output 2000 W 3730 W 0,54 x 100 54%
Ringkasan informasi penting yang tercakup dalam bab ini terangkum di bawah. AC Generator Ringkasan Teori Frekuensi dari tegangan yang dihasilkan dalam sebuah generator AC dapat dihitung dengan mengalikan jumlah tiang oleh kecepatan generator dan membagi dengan faktor 120. Ketiga kerugian yang ditemukan di sebuah generator AC adalah: - tegangan Internal tetes karena ketahanan internal dan impedansi generator - kerugian histeresis - Mekanikal Efisiensi kerugian dari suatu generator AC dapat dihitung dengan membagi output dengan input dan mengalikan dengan 100.

Top of Form
Karena sifat tegangan dan arus AC, pengoperasian generator AC mensyaratkan bahwa peraturan dan prosedur yang harus diikuti. Selain itu, ada berbagai jenis generator AC yang tersedia, masing-masing jenis memiliki kelebihan dan kekurangan. EO 1,5 DESCRIBE dasar belakang kW dan peringkat saat ini sebuah generator AC. EO 1,6 DESCRIBE kondisi yang harus dipenuhi sebelum paralel generator AC dua termasuk konsekuensi dari tidak memenuhi kondisi tersebut. EO 1,7 DESCRIBE perbedaan antara lapangan stasioner, memutar dinamo dan generator AC bidang berputar, generator AC armature stasioner. EO 1,8 MENJELASKAN perbedaan antara generator AC Wye-delta terhubung dan terkoneksi termasuk keuntungan dan kerugian dari masing-masing jenis. Rating data plat nama khas untuk sebuah Gambar generator AC 4 AC Generator rancang Ratings meliputi:
(1) produsen,
(2) nomor seri dan nomor jenis,
(3) kecepatan (rpm), jumlah kutub, frekuensi output , jumlah fase, dan tegangan suplai maksimum;
(4) kapasitas rating dalam KVA dan kW pada faktor daya tertentu dan tegangan output maksimum;
(5) angker dan bidang saat ini per fasa, dan
(6) kenaikan suhu maksimum.

Power (kW) peringkat dari sebuah generator AC didasarkan pada kemampuan penggerak utama untuk mengatasi kerugian generator dan kemampuan mesin untuk menghilangkan panas internal. Peringkat saat ini sebuah generator AC didasarkan pada peringkat isolasi mesin
Generator Paralelisasi Sebagian jaringan listrik dan sistem distribusi listrik memiliki lebih dari satu AC operasi generator pada satu waktu. Biasanya, dua atau lebih generator yang dioperasikan secara paralel untuk meningkatkan daya yang tersedia. Tiga kondisi yang harus dipenuhi sebelum paralel (atau sinkronisasi) generator AC. tegangan terminal mereka harus sama. Jika tegangan dari dua generator AC yang tidak sama, salah satu generator AC bisa mengambil sebagai beban reaktif generator AC lainnya. Hal ini menyebabkan arus tinggi untuk bisa dipertukarkan antara dua mesin, mungkin menyebabkan kerusakan sistem generator atau distribusi. frekuensi mereka harus sama. Sebuah mismatch dalam frekuensi dari kedua generator AC akan menyebabkan generator dengan frekuensi yang lebih rendah akan mengambil sebagai suatu beban pada generator lain (suatu keadaan yang disebut sebagai "otomotif"). Hal ini dapat menyebabkan overload di generator dan sistem distribusi. tegangan output mereka harus dalam fase. A tidak cocok dalam fase akan menyebabkan tegangan lawan besar untuk dikembangkan. Ketidakcocokan kasus terburuk akan 180 ° keluar dari fase, sehingga tegangan menentang antara dua generator dari dua kali tegangan output. Tegangan tinggi dapat menyebabkan kerusakan pada generator dan sistem distribusi akibat arus tinggi. Selama operasi paralel, tegangan dari dua generator yang akan paralel ditunjukkan melalui penggunaan voltmeter. Frekuensi yang cocok dicapai melalui penggunaan meter frekuensi output. Tahap pencocokan dicapai melalui penggunaan synchroscope, sebuah perangkat yang indera dua frekuensi dan memberikan indikasi perbedaan fasa dan perbandingan relatif dari perbedaan frekuensi. Jenis AC Generator Gambar 5 Stationary Lapangan, Rotating Amature AC Generator Seperti dijelaskan sebelumnya, ada dua jenis generator AC: bidang stasioner, memutar dinamo, dan bidang berputar, armature stasioner. generator AC kecil biasanya memiliki bidang stasioner dan dinamo berputar (Gambar 5). Salah satu kelemahan penting untuk pengaturan ini adalah bahwa perakitan sikat slip-ring dan secara seri dengan rangkaian beban dan, karena komponen yang lelah atau kotor, dapat mengganggu aliran arus

3 KOMPONEN DASAR
Komponen dasar dan operasi dari sebuah AC (Alternating Current) generator yang ditampilkan di sini. kerjanya menerapkan prinsip induksi elektromagnetik seperti yang telah dijelaskan sebelumnya.
Dalam hal ini permanen magnet bergerak adalah angker dan magnet tidak tetap stasioner adalah stator.
Dalam grafik kurva merah menunjukkan kekuatan jika lapangan disebabkan oleh stator. Perhatikan bagaimana perubahan disebabkan kekuatan lapangan di kedua besar dan polaritas sebagai magnet dinamo berputar. Hal ini diilustrasikan oleh perubahan ukuran N dan S.
Kurva biru menunjukkan tegangan output yang sebanding dengan laju perubahan kuat medan.
Perhatikan bagaimana tegangan output berhubungan dengan rotasi magnet dinamo. Sebagai salah satu tiang ayunan magnet dinamo terdekat tiang dari stator (titik A / E dan C) laju perubahan kekuatan medan magnet di stator induksi terkecil dan tegangan keluaran yang dihasilkan melewati nol. Di sisi lain, ketika magnet dinamo ayun berada pada sudut kanan ke kutub stator (titik-titik C dan D), fluks induksi berubah paling cepat dan tegangan pada kumparan berada pada nilai tertinggi (positif atau negatif) .
Sebagai angker selesai satu revolusi demi satu, dua kurva pada grafik berulang. Bentuk kurva ini di dikenal sebagai kurva sinus (atau gelombang sinus). Satu siklus lengkap dari kurva sinus berhubungan dengan satu revolusi dari dinamo atau 360 derajat rotasi. Kita bisa melihat bahwa kurva tegangan adalah seperempat siklus balik kurva kekuatan medan. Dengan kata lain, kedua kurva tersebut keluar dari fase sebesar 90 derajat. AC generator dengan magnet permanen armatures umumnya kecil seperti generator sepeda (di era pra-LED). generator AC besar, seperti yang digunakan untuk pembangkit listrik, tidak memiliki armatures magnet permanen. Mereka memiliki elektromagnet didukung oleh generator DC kecil (disebut exciter suatu) biasanya terletak di drive shaft.
Elemen parts AC sebuah generator Dari Tiga fasa ditampilkan di Atas.
Tiga fasa generator AC tersebut berlaku Satu generator AC Tiga fasa digabungkan menjadi mesin Satu. Kutub Ayunan berputar permanen magnet Dinamo masing-masing Masa Lalu stator magnet Dari non-permanen. Suami hal menginduksi tegangan osilasi terkait masih berlangsung di Dari Tiga kumparan.
Masing-masing Dari Tiga kumparan memiliki sepasang Kawat timah. Tiga Dari timbal (kumparan masing-masing Satu Dari) Bersama bergabung untuk membentuk ungu ungu Kawat Yang mengarah ke terminal
Osilasi Dari masing-masing tegangan Tiga Yang Keluar Dari fase Artikel Baru Orang-Orang tetangga Artikel Baru Dari 120 derajat. Ini ditampilkan KESAWAN Grafik Dimana tegangan terkait masih berlangsung di Dari Tiga kumparan diindikasikan sebagai fungsi Dari julian. Grafik Dimensi horizontal merupakan salah Satu Revolusi Lengkap Dari Dinamo berputar.
Ada doa cara untuk menghubungkan kumparan Dari generator AC. Kedua jenis dan Suami disebut sambungan delta dan bintang dan ditampilkan di Atas. Tiga fasa generator ditunjukkan PADA animasi di tetap Permanent menggunakan sambungan bintang.
Seperti tampak pada gambar di bawah :
Dengan versi ini generator AC stator merupakan magnet permanen dan dinamo berputar adalah magnet tidak tetap dikelilingi oleh kumparan kawat. Daya listrik ditransmisikan melalui slip-ring dan sikat seperti yang ditunjukkan. Bantalan hitam kecil pada akhir-kontak dari kuas yang terbuat dari karbon atau bahan grafit berbasis.
DC (Direct Current) generator pada dasarnya sama sebagai generator AC slip-cincin kecuali bahwa slip-ring diganti dengan komutator split-cincin seperti yang ditunjukkan.
Seperti dapat dilihat dalam animasi, keluaran adalah suatu rangkaian pulsa tegangan positif. Dalam beberapa aplikasi berdenyut ini dapat menimbulkan masalah. Ada dua cara perataan output daya generator DC. Salah satu cara adalah memiliki angker multi-tiang dengan komutator split-ring Sejalan multi-tersegmentasi. Cara lain adalah dengan menghubungkan kapasitor di output memimpin. Biasanya kedua metode ini digunakan
Elemen penting dari sebuah generator AC tiga fasa ditampilkan di atas.
Tiga fasa generator AC efektif tiga generator AC satu fasa digabungkan menjadi satu mesin. Kutub ayunan berputar permanen magnet dinamo masa lalu masing-masing dari magnet stator non-permanen.
Hal ini menginduksi tegangan osilasi di setiap dari tiga kumparan.
Masing-masing dari tiga kumparan memiliki sepasang kawat timah. Tiga dari lead (satu dari masing-masing kumparan) bergabung bersama untuk membentuk kawat ungu yang mengarah ke terminal ungu
Osilasi dari masing-masing tiga tegangan yang keluar dari fase dengan orang-orang dari tetangga dengan 120 derajat. Ini ditampilkan dalam grafik dimana tegangan di setiap dari tiga kumparan diindikasikan sebagai fungsi dari waktu. Dimensi horizontal grafik merupakan salah satu revolusi lengkap dari dinamo berputar.
Ada dua cara untuk menghubungkan kumparan dari generator AC. Kedua jenis sambungan ini disebut bintang dan delta dan ditampilkan di atas. Tiga fasa generator ditunjukkan pada animasi di atas menggunakan sambungan bintang.