Filosofi Padi: ALTERNATOR

A L T E R N A T O R

Prinsip Dasar

Generator bolak balik (alternating current, AC) atau alternator beroperasi pada prinsip funda men yang sama dari konsep induksi elektromagnetik sebagaimana generator arus searah (direct current, DC). Generator terdiri dari lilitan jangkardan lilitan medan magnetik. Sedangkan pada genertor DC jangkar dikonstruksikan berputar (rotor) dan sistem medan magnetnya tetap/tidak berputar (stationary), susunan konstruksi ini pada alternator adalah kebalikan dari kondisi pada generaor DC.

PERSAMAAN INDUKSI ELEKTROCMOTIV FORCE (EMF)

Z = jumlah kondutor atau sisi koil/kumparan yang terpasang seri setiap phasa = 2T

T adalah jumlah kumparan atau belitan setiap phasanya.

P = jumlah kutub

f = Frequensi electromotive force (EMF) atau gaya gerak listrik (GGL).

f = garis fluks magnet yang dihasilkan oleh kutub magnet ( webers).

k_d = Faktor distribusi. Dapat dirumuskan sebagai berikut :

faktor distribusi (kd)= sin [⁡m∙(β / 2)] / m∙sin⁡(β ⁄ 2)

k_c atau k_p = faktor span : ‘pitch’ atau ‘kumparan’

kc = cos⁡(α/2)

k_f = faktor bentuk (form factor) = 1.11 jika GGL-nya diasumsikan sebagi bentuk ‘sinusoidal’

N = Kecepatan putar rotor dalam satuan ‘revolution per minut’, rpm.

Dalan satu revolusi (putaran) rotor (yaitu sebesar (60/N) detik) setiap konduktor stator dipotong oleh sebuah garis fluks (f × P) weber.

d∅= ∅∙P dan dt=(60 / N)detik

Emf (ggl) induksi rata rata untuk setiap konduktor adalah :

(d∅) / dt = (∅ ∙ P) / (60 ⁄ N) = (∅ ∙ N ∙ P) / 60 Volt

Sedangkan nilai frequensi adalah sebesar :

f = (P ∙ N) / 120 atau N = (120 ×f) / P

Dengan mensubstitusikan nilai N di atas,maka diperoleh :

ggl rata rata setiap konduktornya= (∅P) / 60 × (120 ∙ f) / P =2 . f . ∅ [Volt]

jika ada z buah konduktor yang terpasang seri per phasanya, maka :

ggl rata rata setiap phasanya = 2 . f . ∅ . Z [Volt]

dan nilai rms (root mean square) atau nilai effektif ggl perphasanya adalah :

1.11 × 4 ∙ f ∙ ∅ ∙ T = 4.44 f × ∅ × T [Volt]

Tegangan yang ada secara nyata untuk setiap phasa adalah :

=4.44 × kc × kd × f × ∅ × T [Volt]

Jik alternator hubungan bintang (biasanya demikian) maka rumus tinggal dikalikan dengan akar 3 ( ).

Cara mencari nilai (m) :

m= (jumlah slot) / (jumlah kutub) × jumlah phasa

β=180^0 / (Jumlah slot) ⁄ (Jumlah kutub)

Contoh Soal : (h. 1010)

Sebuah alternator 12 kutub, sistem 3 phase mempunyai slot 180dengan 10 buah alur konduktor setiap slot dan konduktor tersebut setiap phasenya dihubungkan serie. Coil span sebesar 144⁰ kelistrikan. Tentukan ggl phasa dan ggl line-to-line (tegangan anatara konduktor dan konduktor phasenya) jika generator berputar sebesar 600 rpm (retur per minut) dan fluks setiap kutub magnet sebesar 0.06 weber yang tedistribusi secara sinusoidal terhadap kutubmagnetnya.

Penyelesaian :

Tegangan phase, E_ph.

Eph =4.44 × kc × kd × kf × f × ∅ × T

β= = 180^0 / (Jumlah slot) ⁄ (Jumlah kutub) =180^o / (180 / 12) = 12^0

m=(180 / (12×3) ) = 5

m = jumlah slot per phasa per kutub.

kd = sin⁡ (m. β / 2) / (m sin⁡ (β / 2) ) = sin ⁡(5. 12^0 / 2) / (5 sin⁡ 12^0 / 2 ) = 0.957 ; kf = 1.11

kc = cos⁡ (α / 2) = cos⁡ (180^0 - 144^0 ) / 2 = cos⁡ 18^0 = 0.95

Z = (180 × 10 / 3) = 600 ; T perphasa = 600 / 2 = 300

N = 120f / P ; f = PN / 120 = (12 × 600) / 120 = 60 Hz

Eph = 4 × 1.11 × 0.95 × 0.957 × 60 × 0.06× 300 = 4360 Volt

EL = √3 Eph = √3 (4360) = 7550 Volt

ALTERNATOR (GENERATOR)

Perinsip Dasar

Generator AC (alternating current) beroperasi pada prinsip induksi elektromagnetik yang sama seba- gaimana dengan prinsip generator DC (direct current). Generator terdiri dari lilitan jangkar dan lilitan medan magnetik. Sedangkan pada genertor DC jangkar dikonstruksikan berputar (rotor) dan sistem medan magnetnya tetap/tidak berputar (stationary), susunan konstruksi ini pada alternatoradalah kebalikan dari kondisi pada generaor DC.

PERSAMAAN INDUKSI ELEKTROCMOTIV FORCE (EMF)
Z = jumlah kondutor atau sisi koil/kumparan yang terpasang seri setiap phasa = 2T
T adalah jumlah kumparan atau belitan setiap phasanya.

P = jumlah kutub

f = Frequensi electromotive force(EMF) atau gaya gerak listrik (GGL).

∅ = garis fluks magnet yang dihasilkan oleh kutub magnet ( webers).

kd = Faktor distribusi. Dapat dirumuskan sebagai berikut :
faktor distribusi (kd)= 〖sin [〗⁡〖m∙(β⁄2)]〗/(m∙sin⁡(β⁄2) )

kc atau kp = faktor span : ‘pitch’ atau ‘kumparan’

kc = cos⁡ ( α / 2 )

kf = faktor bentuk (form factor) = 1.11 jika GGL-nya diasumsikan sebagi bentuk ‘sinus soida’

N = Kecepatan putar rotor dalam satuan ‘revolution per minut’, rpm.

Dalan satu revolusi (putaran) rotor (yaitu sebesar (60/N) detik) setiap konduktor stator dipotong oleh sebuah garis fluks (∅ × P) weber.

d∅= ∅∙P dan dt=(60/N)detik

Emf (ggl) induksi rata rata untuk setiap konduktor adalah :

(d∅) / dt = (∅ ∙ P ) / ((60⁄ N) ) = (∅ ∙ N ∙ P ) / 60 Volt

Sedangkan nilai frequensi adalah sebesar :

f = (P ∙ N) / 120 atau N = (120 × f ) / P

Dengan mensubstitusikan nilai N di atas,maka diperoleh :

ggl rata rata setiap konduktornya = (∅P) / 60 × ( 120 ∙ f ) / P = 2 . f . ∅ [Volt]

jika ada z buah konduktor yang terpasang seri per phasanya, maka :

ggl rata rata setiap phasanya = 2 . f . ∅ .Z [Volt]

dan nilai rms (root mean square) atau nilai effektif ggl perphasanya adalah :

1.11 × 4 ∙ f ∙ ∅ ∙ T = 4.44 f × ∅ × T [Volt]

Tegangan yang ada secara nyata untuk setiap phasa adalah :

= 4.44 × kc × kd × f × ∅ × T [Volt]

Jik alternator hubungan bintang (biasanya demikian) maka rumus tinggal dikalikan dengan akar 3 (√3).

Cara mencari nilai (m) :