Mesin Arus Bolak Balik

Teknik Elektro-ITS Surabaya share.its.ac.id

Mesin Arus Bolak balik TE091403

Part 4 : Mesin Sinkron

Institut Teknologi Sepuluh Nopember August, 2012 Mesin Arus Bolak Balik Part 4 : Mesin Sinkron

1


2

ACARA PERKULIAHAN DAN KOMPETENSI Pertemuan Kompetensi keDasar 10-12 Memahami 1. Motor 2. Sinkron 3.

Materi Pokok

Indikator keberhasilan

Fitur mesin sinkron pembentukan tegangan induksi dalam m.s diagram fasor untuk kutub silndris 4. diagram fasor untuk kutub menonjol 5. modeling m.s. 6. penentuan parameter m.s. 7. pemisahan reaktansi bocor dan reaktansi jangkar 8. pembentukan torka dalam m.s. 9. aliran daya dalam m.s. 10.kerja m.s. sebagai generator 11.motor dan condensor 12.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

Mesin Arus Bolak Balik Part 4 : Mesin Sinkron

Prosenta se materi 21%


3

Konstruksi generator sinkron Stator Armature winding

Shaft

Rotor pole

Field winding



Konstruksi generator sinkron


4


Eksitasi belitan medan

1. 2.

Sistem eksitasi statis disalurkan melalui slip-ring dan brush Sistem eksitasi berputar menyatu dengan sumbu mesin tanpa sikat (brushless)


5


Sistem eksitasi menggunakan Slip Ring & Brushes


6


Sistem eksitasi tanpa sikat (Brushless Excitation System)


7


Interaksi medan magnet rotor dan stator Operasi tanpa beban

Br menginduksi EA pada stator Vf = E A


8


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



Interaction of Rotor & Stator Magnetic Fileds Operasi berbeban

Br berhimpitan dengan EA BS berhimpitan dengan ESTAT Sehingga Bnet akan berhimpitan dengan Vf


10


Rangkaian ekivalen dengan reaksi jangkar


11


Reaksi jangkar dan Induksi tegangan sendiri (Self-Inductance Voltage)

Reaktansi sinkron


12


Diagram phasor untuk generator sinkron

Power faktor satu (Unity power factor)


13


Diagram phasor untuk generator sinkron Power faktor tertinggal (lagging)


14


Diagram phasor untuk generator sinkron Power faktor mendahului (leading)


15


Daya dan torsi pada generator sinkron


16


Sudut daya pada generator sinkron If RA << XS  RA diabaikan


17


Parameter-parameter generator sinkron

1. 2. 3.

Hubungan antara arus medan dan fluks (lebih lanjut antara medan arus medan dan EA) Reaktansi sinkrom Resistansi jangkar


18


Test Hubung Terbuka (Open-Circuit Test)


19


Karakteristik hubung terbuka (Open-Circuit Characteristic)

Unsaturated

Saturated


20


21

Test Hubung singkat (Short-Circuit Test)

Vf = 0



Karakteristik Hubung singkat (Short-Circuit Characteristic)

Unsaturated


22


Menghitung reaktansi sinkron Untuk arus medan yang diberikan sebesar IF

From OCC VOC

From SCC IA

Given IF Mesin Arus Bolak Balik Part 4 : Mesin Sinkron

23


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, jika perhitungan dilakukan pada area non-saturasi


24


25

Contoh hasil test OCC & SCC Generator sinkron 10-MVA 13-kV, 3-phase, 50-Hz, dihubungkan Y OCC 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

SCC

Arus eksitasi If = 100-A diperlukan untuk memperoleh rating arus IA. ZPF

Arus eksitasi If = 290-A diperlukan untuk memperoleh rating arus IA pada Operasi pf 0 (nol) dan tegangan rating.



26

Contoh hasil test OCC & SCC 1000

20

900

18

800

16

700

14

600

12

500

10

400

8

300

6

200

4

100

2

0

0 400

0

100

200

300

If (A)


Voc (kV)

Isc (A)

If (A)



27


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 ~ Er BR ~ Ea Bstat ~ -Ear



29

Methode Potier’s Prosedur: 1.Dapatkan P dari test ZPF 2.Dapatkan P’ dengan SCC 3.Gambarlah RP = OP’ 4.Gambarlah RS parallel sebagai inisial dari slope OCC (OS’) 5.Gambarlah SQ tegak lurus RP



Methode Potier’s SQ = IA xl PQ = BS

Voltage drop dikarenakan reaktansi bocor Magnetic fluks yang disebabkan reaksi jangkar = Ifar ~ Ear


30


31

Fluks dan induksi tegangan dalam generator sinkron (Flux and Induced Voltage in Synchronous Generator)

Vt = Er - IAXl Dimana Er = Ea – Ear Bnet = BR + BS



Kerja paralel generator sinkron (Paralleling Synchronous Generators) Tujuan mem-paralel-kan generator : 1. Memenuhi permintaan beban 2. Menaikkan level keandalan 3. Karena perbaikan dan penjadwalan/scheduling 4. Pembagian beban (Load sharing) untuk pengefisiensian operasi 4-MW 8-MW 8-MW 8-MW 4-MW


32


Kerja paralel generator sinkron (Paralleling Synchronous Generators) 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)


33


Prosedur memparalelkan generator sinkron (Procedure of Paralleling Synchronous Generators) 1. 2. 3. 4.

Aturlah arus medan sampai magnitude tegangan terminal sama persis Periksalah urutan phasa kedua generator. Harus sama persis Aturlah agar frekuensi generator yang akan di-sambungkan sedikit lebih tinggi. Hubungkan (tutup) saklar menghubung (tie breaker)


34


Memparalelkan generator sinkron Jika tegangan rms kedua sistem TIDAK persis sama.


35


Memparalelkan generator sinkron Jika kedua generator TIDAK mempunyai phasa yang sama.


36


Memparalelkan generator sinkron Jika kedua generator TIDAK mempunyai sudut phasa yang sama.


37


Memparalelkan generator sinkron Jika kedua generator TIDAK mempunyai frekuensiyang sama.


38


Memparalelkan generator sinkron Jika kedua generator TIDAK mempunyai urutan phasa yang sama.


39


Speed Governor pada saat operasi sendiri (Speed Governor in Stand-Alone Operation)


40


Prinsip kerja Speed Droop


41


Prinsip kerja Speed Droop Concept of Speed Droop


42


Speed Droop pada saat operasi sendiri (Speed Droop in Stand-alone Operation)


43




44



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


45


Speed Droop pada saat operasi paralel dengan Power Grid (Speed Droop in Parallel Operation with Infinite Grid)


46


47

Speed Droop pada saat operasi paralel dengan Power Grid (Speed Droop in Parallel Operation with Infinite Grid) fnl’ Set point increased

PG’

Pload’



Speed Droop pada saat operasi paralel dengan Power Grid (Speed Droop in Parallel Operation with Infinite Grid)


48


Speed Droop pada saat operasi paralel dengan Power Grid (Speed Droop in Parallel Operation with Infinite Grid) 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.


49


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 setelah sinkronisasi (PG2)


50


Dua generator dengan rating daya sama dioperasikan paralel (Two Same Size Generator in Parallel Operation) Kecepatan generator ke-dua meningkat dalam rangka mengambil beban yang lebih banyak dari generator yang lain


51


Dua generator dengan rating daya sama dioperasikan paralel (Two Same Size Generator in Parallel Operation)


52



53



54



55


Pembagian beban pada saat operasi Paralel (Power Sharing in Parallel Operation) Pembagian daya beban tanpa menggeser atau mengubah frekuensi sistem


56


Pembagian beban pada saat operasi Paralel (Power Sharing in Parallel Operation) Pembagian daya beban tanpa menggeser atau mengubah tegangan terminal


57


Motor Sinkron Kumparan tiga phasa stator membangkitkan medan putar BS Jika kumparan medan pada rotor menghasilkan arus, medan magnet BR akan terbangkitkan. Medan magnet ini (BR ) akan bergerak “mengejar” BS. Sehingga, rotor akan berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan magnet yang dibangkitkan oleh stator  sinkron atau synchronous


58


Motor Sinkron


59


Motor Sinkron Dari operasi pembangkitan (Generator) ke Motor


60


Motor Sinkron Dari operasi pembangkitan (Generator) ke Motor


61


Torsi-Kecepatan di Motor sinkron


62


Perubahan beban di Motor sinkron


63




64




65




66




67




68




69


Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron


70


Perubahan Medan eksitasi pada Motor sinkron Under-excited

Over-excited


71


72


Synchronous VAR Compensator when P is kept minimum





73




74




75




76




77


Starting Motor Sinkron


78


Starting Motor Sinkron Pendekatan Dasar


79


Starting Motor Sinkron Menurunkan Frekuensi listrik (Reducing Electrical Frequency) Frekuensi rendah Putaran rendah medan putar  Rotor mampu berakselerasi (mencapai kecepatan tertentu) Frekuensi tegangan stator kemudian secara bertahap dinaikkan sampai mencapai nilai nominal Diperlukan sumber “variable frequency variable voltage”.


80


Starting Motor Sinkron Penggerak utama external (External Prime Mover) Penggerak utama membawa rotor sampai ke kecepatan nominal  Medan eksitasi disambungkan Sinkronisasi dengan gridmemutuskan (disconect) penggerak utama dari sumbu rotor


81


82

Starting Motor Sinkron Armotisseur atau Damper Winding Damper winding



Starting Motor Sinkron Armotisseur atau Damper Winding


83


Starting Motor Sinkron Armotisseur atau Damper Winding


84


Starting Motor Sinkron Prosedur starting menggunakan Armotisseur atau Damper Winding

1. 2.

3.

Putuskan suplai sumber DC dari kumparan medan dan hubung singkatkan kumparan. 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 kecepatan dapat mencapai sedekat mungkin dengan nsync. Sambungkan rangkaian medan DC pada sumber medan. Setelah tersambungkan, motor akan terkunci pada putaran sinkron dan kemudian beban mekanis dapat disambungkan dengan sumbu rotor.


85

Mesin Arus Bolak Balik

Recommend Documents