mesin arus bolak balik - share...
TRANSCRIPT
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
TE091403
Institut Teknologi Sepuluh NopemberAugust, 2012
Mesin Arus Bolak balik
Part 4 : Mesin Sinkron
1
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id
ACARA PERKULIAHAN DAN KOMPETENSIACARA PERKULIAHAN DAN KOMPETENSI2
Pertemuanke-
KompetensiDasar
Materi Pokok Indikator keberhasilanProsentase materi
10-12 MemahamiMotor Sinkron
1. Fitur mesin sinkron2. pembentukan tegangan
induksi dalam m.s3. diagram fasor untuk kutub
silndris4. diagram fasor untuk kutub
menonjol5. modeling m.s.6. penentuan parameter m.s.7. pemisahan reaktansi bocor
dan reaktansi jangkar8. pembentukan torka dalam m.s.9. aliran daya dalam m.s.10.kerja m.s. sebagai generator11.motor dan condensor12.karakteristik m.s.
1. Menjelaskan prinsip kerja mesin sinkron.
2. Menjelaskan vektor diagram
3. Menjelaskan pengaturan tegangan.
4. Menjelaskan kerja parallel mesin sinkron.
5. Menjelaskan arus, daya dan torsi sinkronisasi.
6. Menjelaskan motor sinkron.
7. Menjelaskan sudut daya mesin sinkron.
8. Menjelaskan prinsip kerja kondesator sinkron
21%
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 3
Konstruksi generator sinkron
Stator
Rotor pole
Shaft
Armature winding
Field winding
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 4
Konstruksi generator sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 5
Eksitasi belitan medan
1. Sistem eksitasi statis disalurkan melalui slip-ring dan brush2. Sistem eksitasi berputar menyatu dengan sumbu mesintanpa sikat
(brushless)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 6
Sistem eksitasi menggunakan Slip Ring & Brushes
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 7
Sistem eksitasi tanpa sikat (Brushless Excitation System)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 8
Interaksi medan magnet rotor dan stator
Operasi tanpa beban
Br menginduksi EA pada stator
Vf = EA
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 9
Interaction of Rotor & Stator Magnetic Fileds
Operasi berbeban
• Stator dihubungkan dengan beban• IA mengalir dalam stator menghasilkan medan
magnet BS• BS menginduksi ESTAT pada kumparan statornya
sendiri• EA =Vf + ESTAT
Armature reaction voltage
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 10
Interaction of Rotor & Stator Magnetic Fileds
Br berhimpitan dengan EABS berhimpitan dengan ESTATSehingga Bnet akan berhimpitan dengan Vf
Operasi berbeban
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 11
Rangkaian ekivalen dengan reaksi jangkar
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 12
Reaksi jangkar dan Induksi tegangan sendiri (Self-Inductance Voltage)
Reaktansi sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 13
Diagram phasor untuk generator sinkron
Power faktor satu (Unity power factor)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 14
Power faktor tertinggal (lagging)
Diagram phasor untuk generator sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 15
Power faktor mendahului (leading)
Diagram phasor untuk generator sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 16
Daya dan torsi pada generator sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 17
Sudut daya pada generator sinkron
If RA << XS RA diabaikan
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 18
Parameter-parameter generator sinkron
1. Hubungan antara arus medan dan fluks (lebih lanjut antara medan arusmedan dan EA)
2. Reaktansi sinkrom3. Resistansi jangkar
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 19
Test Hubung Terbuka (Open-Circuit Test)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 20
Karakteristik hubung terbuka(Open-Circuit Characteristic)
SaturatedUnsaturated
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 21
Test Hubung singkat(Short-Circuit Test)
Vf = 0
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 22
Karakteristik Hubung singkat(Short-Circuit Characteristic)
Unsaturated
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 23
Menghitung reaktansi sinkron
From OCC
From SCC
Untuk arus medan yang diberikan sebesar IF
Given IF
VOC
IA
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 24
Keterbatasan methode hubung singkat (OCC)dan hubung terbuka (SCC)(Limitation on OCC-SCC method)
Note:Catatan :• EA dihitung dari OCC didalam jangkauan area (range) non-saturasi dan
saturasi• IA dihitung dari SCC dalam area non-saturasi
Perhitungan reaktansi sinkron XS,u akurat, jikaperhitungan dilakukan pada area non-saturasi
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 25
Contoh hasil test OCC & SCC
If (A) 50 75 100 125 150 162.5 200 250 300
Voc (kV) 6.2 8.7 10.5 11.8 12.8 13.2 14.2 15.2 15.9
Generator sinkron 10-MVA 13-kV, 3-phase, 50-Hz, dihubungkan Y
OCC
SCC
Arus eksitasi If = 100-A diperlukan untuk memperoleh rating arus IA.
ZPF
Arus eksitasi If = 290-A diperlukan untuk memperoleh rating arus IA padaOperasi pf 0 (nol) dan tegangan rating.
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 26
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
0 100 200 300 400
If (A)
Isc
(A)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20
If (A)
Voc
(kV
)
Contoh hasil test OCC & SCC
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 28
Reaksi jangkar dan reaktansi bocor(Armature Reaction & Leakage Reactance)Test dengan power faktor nol (Zero Power Factor /ZPF) pada at IA rating.
Bnet = BR + BS
Bnet ~ ErBR ~ EaBstat ~ -Ear
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 29
Methode Potier’s
1.Dapatkan P dari test ZPF2.Dapatkan P’ dengan SCC3.Gambarlah RP = OP’4.Gambarlah RS parallel sebagai inisial dari
slope OCC (OS’)5.Gambarlah SQ tegak lurus RP
Prosedur:
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 30
SQ = IA xl
PQ = BS
Voltage drop dikarenakan reaktansi bocor
Magnetic fluks yang disebabkan reaksi jangkar = Ifar ~ Ear
Methode Potier’s
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 31
Fluks dan induksi tegangan dalam generator sinkron(Flux and Induced Voltage in Synchronous Generator)
Bnet = BR + BS
Er = Ea – Ear
Vt = Er - IAXl
Dimana
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 32
Kerja paralel generator sinkron(Paralleling Synchronous Generators)
Tujuan mem-paralel-kan generator :1. Memenuhi permintaan beban2. Menaikkan level keandalan3. Karena perbaikan dan penjadwalan/scheduling 4. Pembagian beban (Load sharing) untuk
pengefisiensian operasi
8-MW
8-MW
8-MW
4-MW
4-MW
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 33
Persyaratan dan keperluan:• Tegangan rms dari kedua generator harus sama• Urutan phasa generator-generator yang diparalel harus sama• Sudut phasa generator-generator yang diparalel harus sama• Frekuensi generator baru yang akan di-sambungkan harus sedikit lebih tinggi
dari sistem yang telah berjalan (grid/running system)
Kerja paralel generator sinkron(Paralleling Synchronous Generators)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 34
Prosedur memparalelkan generator sinkron(Procedure of Paralleling Synchronous Generators)
1. Aturlah arus medan sampai magnitude tegangan terminal sama persis2. Periksalah urutan phasa kedua generator. Harus sama persis3. Aturlah agar frekuensi generator yang akan di-sambungkan sedikit lebih
tinggi.4. Hubungkan (tutup) saklar menghubung (tie breaker)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 35
Memparalelkan generator sinkron
Jika tegangan rms kedua sistem TIDAK persis sama.
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 36
Jika kedua generator TIDAK mempunyai phasa yang sama.
Memparalelkan generator sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 37
Jika kedua generator TIDAK mempunyai sudut phasa yang sama.
Memparalelkan generator sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 38
Jika kedua generator TIDAK mempunyai frekuensiyang sama.
Memparalelkan generator sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 39
Jika kedua generator TIDAK mempunyai urutan phasa yang sama.
Memparalelkan generator sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 40
Speed Governor pada saat operasi sendiri(Speed Governor in Stand-Alone Operation)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 41
Prinsip kerja Speed Droop
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 42
Concept of Speed Droop
Prinsip kerja Speed Droop
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 43
Speed Droop pada saat operasi sendiri(Speed Droop in Stand-alone Operation)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 44
Speed Droop pada saat operasi sendiri(Speed Droop in Stand-alone Operation)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 45
Ringkasan :• Daya aktif dan reaktif yang disupplai oleh generator akan menyesuaikan dengan
permintaan beban• Set point dari Governor akan mengatur pengoperasian frekuensi (fsys).• Pengaturan arus medan digunakan untuk pengaturan tegangan terminal sistem
Speed Droop pada saat operasi sendiri(Speed Droop in Stand-alone Operation)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 46
Speed Droop pada saat operasi paralel dengan Power Grid(Speed Droop in Parallel Operation with Infinite Grid)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 47
fnl’
PG’
Pload’
Set point increased
Speed Droop pada saat operasi paralel dengan Power Grid(Speed Droop in Parallel Operation with Infinite Grid)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 48
Speed Droop pada saat operasi paralel dengan Power Grid(Speed Droop in Parallel Operation with Infinite Grid)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 49
Catatan ringkas :• Menaikkan titik setting (set point) akan menaikkan daya keluaran generator• Frekuensi dari sistem (interkoneksi) akan mengikuti frekuensi Power Grid• Menaikkan arus medan akan menaikkan jumlah daya reaktif yang dikirim ke Grid.
Speed Droop pada saat operasi paralel dengan Power Grid(Speed Droop in Parallel Operation with Infinite Grid)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 50
Dua generator dengan rating daya sama dioperasikan paralel(Two Same Size Generator in Parallel Operation)
Generator kedua memikul jumlah beban yang lebih sedikit pada waktu sesaat setelahsinkronisasi (PG2)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 51
Kecepatan generator ke-dua meningkat dalamrangka mengambil beban yang lebih banyakdari generator yang lain
Dua generator dengan rating daya sama dioperasikan paralel(Two Same Size Generator in Parallel Operation)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 52
Dua generator dengan rating daya sama dioperasikan paralel(Two Same Size Generator in Parallel Operation)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 56
Pembagian beban pada saat operasi Paralel(Power Sharing in Parallel Operation)Pembagian daya beban tanpa menggeser atau mengubah frekuensi sistem
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 57
Pembagian daya beban tanpa menggeser atau mengubah tegangan terminal
Pembagian beban pada saat operasi Paralel(Power Sharing in Parallel Operation)
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 58
Motor Sinkron
Kumparan tiga phasa stator membangkitkanmedan putar BS
Jika kumparan medan pada rotor menghasilkanarus, medan magnet BR akan terbangkitkan. Medan magnet ini (BR ) akan bergerak“mengejar” BS.
Sehingga, rotor akan berputar dengan kecepatanyang sama dengan medan magnet yang dibangkitkan oleh stator sinkron atausynchronous
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 59
Motor Sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 60
Motor SinkronDari operasi pembangkitan (Generator) ke Motor
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 61
Motor SinkronDari operasi pembangkitan (Generator) ke Motor
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 62
Torsi-Kecepatan di Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 63
Perubahan beban di Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 64
Perubahan beban di Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 65
Perubahan beban di Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 66
Perubahan beban di Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 67
Perubahan beban di Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 68
Perubahan beban di Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 69
Perubahan beban di Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 70
Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 71
Under-excited Over-excited
Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 72
Synchronous VAR Compensator
when P is kept minimum
Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 73
Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 74
Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 75
Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 76
Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 77
Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 78
Starting Motor Sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 79
Pendekatan DasarStarting Motor Sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 80
Menurunkan Frekuensi listrik(Reducing Electrical Frequency)
Frekuensi rendah Putaran rendah medan putar Rotor mampuberakselerasi (mencapai kecepatan tertentu)
Frekuensi tegangan stator kemudian secara bertahap dinaikkan sampaimencapai nilai nominal
Diperlukan sumber “variable frequency variable voltage”.
Starting Motor Sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 81
Penggerak utama external(External Prime Mover)
Penggerak utama membawa rotor sampai ke kecepatan nominalMedan eksitasi disambungkan Sinkronisasi dengan gridmemutuskan(disconect) penggerak utama dari sumbu rotor
Starting Motor Sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 82
Armotisseur atau Damper Winding
Damper winding
Starting Motor Sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 83
Armotisseur atau Damper WindingStarting Motor Sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 84
Armotisseur atau Damper WindingStarting Motor Sinkron
Part 4 : Mesin SinkronMesin Arus Bolak Balik
Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id 85
Prosedur starting menggunakan Armotisseur atau Damper Winding
1. Putuskan suplai sumber DC dari kumparan medan dan hubungsingkatkan kumparan.
2. Sambungkan tegangan tiga phasa pada stator motor, dan tunggu rotor bergerak berakselerasi sampai hampir mencapai kecepatan sinkron. Motor harus tidak memikul beban di sumbunya, sehingga kecepatandapat mencapai sedekat mungkin dengan nsync.
3. Sambungkan rangkaian medan DC pada sumber medan. Setelahtersambungkan, motor akan terkunci pada putaran sinkron dan kemudianbeban mekanis dapat disambungkan dengan sumbu rotor.
Starting Motor Sinkron