CARA KERJA GENERATOR LISTRIK BRUSHLESS DENGAN MENGGUNAKAN PMG

 

Generator listrik adalah sebuah alat yang memproduksi energi listrik dari sumber energi mekanik, biasanya dengan menggunakan induksi elektromagnetik. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik.

Tenaga mekanis disini digunakan untuk memutar kumparan kawat penghantar dalam medan magnet ataupun sebaliknya memutar magnet diantara kumparan kawat penghantar. Penggerak mekanis pada generator biasanya dilakukan oleh turbin melalui uap ( tekanan ), air, atau angin. Bahan bakar untuk generator juga bermacam – macam, yaitu panas bumi, batubara, minyak, gas, air, dan nuklir. generator sangat penting untuk saat ini karena dapat menciptakan tenaga listrik yang kita butuhkan untuk keperluan sehari – hari.

Dasar Teori Generator

Pada generator tedatap dua bagian penting, yaiu stator dan rotor. Stator adalah bagian yang diam pada generator biasanya dipakai untuk keluaran tegangan. Rotor adalah bagian yang bergerak pada generator di dalam stator, biasanya digunakan sebagai magnet induksi atau penginduksi.

Sistem eksitasi pada Generator
Sistem eksitasi pada generator, dibedakan menjadi 2 macam :

1.       Sistem eksitasi dengan sikat (Brush Excitation)

Keuntungan dengan menggunakan sistem Brush Excitation :

• Desain nya tidak rumit karena menggunakan external power.

Kerugian dengan menggunakan sistem Brush Excitation :

• Perlu perawatan dan pemeliharaan pada sikat arang (routine cleaning dan penggantian arang).
• Dapat menimbulkan sparking (percikan api)
• Arus yang dapat dialirkan oleh sikat relatif kecil. Generator kapasitas besar tidak bisa mengalirkan arus eksitasi dengan sikat dan slip ring.
• Terdapat electrical loss yang disebabkan oleh arang.

2.       Sistem eksitasi tanpa sikat  (Brushless Excitation)

Keuntungan dengan menggunakan sistem Brushless Excitation :

• Mengurangi biaya pemeliharaan dan perawatan sikat.
• Keamanan lebih baik dan kelangsungan operasi bisa lebih terjamin karena tidak adanya persoalan dalam penggantian sikat.
• Tidak ada percikan bunga api karena tidak adanya sikat.

Kerugian dengan menggunakan sistem Brushless Excitation :

• Desain nya rumit, karena menggunakan Permanent Magnet Generator

Cara Kerja Generator AC dengan PMG ( Permanent Magnet generator)

Penggerak mula (prime over) dari generator biasanya dari turbin yang diputar melalui uap atau biasa disebut steam turbine generator (STG). turbin dapat berputar atau bergerak karena ada tekanan yang besar oleh uap dari pembakaran yang dilakukan pada boiler. Turbin berputar lebih dari 1500 rpm tergantung seberapa besar konstruksi turbin tersebut. Karena yang dibutuhkan untuk rotor berputar adalah 1500 rpm untuk menjaga frekuensi pada 50Hz berdasarkan rumusan :

Dimana :

f        : frekuensi listrik (Hz)

n       : kecepatan putar rotor = kecepatan medan magnet (rpm)

p       : jumlah kutub magnet

oleh karena itu dari turbin ke generator tedapat gear box yang dapat mentransformasi putaran pada turbin yang diatas 1500 rpm menjadi 1500 rpm seperti yang dibutuhkan pada rotor. Gear box disesuaikan dengan kecepatan putar turbin yaitu dengan rasio misalnya 3 : 1. Setelah dari gear box terdapat 1 shaft (sumbu) yang pada sumbu tersebut terdapat rotor, kumparan AC exciter, rotating diode, dan PMG seperti gambar di bawah ini :

PMG berputar seiring dengan berputarnya rotor. PMG sebagai pembangkit tegangan/arus AC yang disearahkan kemudian dimsukan pada AVR (Automatic Voltage Regulator) untuk dikontrol. Karena tegangan/arus AC pada PMG sangat kecil, arus AC yang sudah disearahkan dimasukkan pada eksiter untuk membangkitkan tegangan AC yang lebih besar. Arus AC keluaran eksiter disearahkan oleh rotating diode. Untuk memberikan arus eksitasi pada rotor, sehingga pada rotor terdapat medan magnet. Medan magnet tersebut menabrak kumparan – kumparan pada stator yang menghasilkan fluks listrik. Sehingga dari situ didapatkan tengangan keluaran yang dihasilkan oleh generator terebut. Hal tersebut terjadi berulang – ulang setiap generator beroperasi. Sehingga tidak diperlukan sumber tegangan DC untuk eksitasi pada generator ini. Keluaran generator tersebut diambil melalui stator karena lebih mudah mengambil tegangan pada bagian yang diam dari pada mengambil tegangan pada bagian yang berputar (rotor).

Secara singkat dapat digambarkan seperti ini :

flow chart prinsip kerja generator dengan PMG