Prinsip Kerja Generator Sinkron

Kecepatan rotor dan frekuensi dari tegangan yang dibangkitkan berbanding secara langsung. Gambar 13.22 memperlihatkan prinsip kerja dari sebuah generator AC dengan dua kutub, dan dimisalkan hanya memiliki satu lilitan yang terbuat dari dua penghantar secara seri, yaitu penghantar a dan a’. Lilitan seperti ini disebut “Lilitan terpusat”, dalam generator sebenarnya terdiri dari banyak lilitan dalam masing-masing Phasa yang terdistribusi pada masing-masing alur stator dan disebut “Lilitan terdistribusi”.

Diasumsikan rotor berputar searah jarum jam, maka flux medan rotor bergerak sesuai lilitan jangkar. Satu putar-an rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus per ditik atau 1 Hertz (Hz). Bila kecepatannya 60 Revolution per menit (Rpm), frekuensi 1 Hz. Untuk frekuensi f = 60 Hz, maka rotor harus berputar 3600 Rpm.

Untuk kecepatan rotor n rpm, rotor harus berputar pada kecepatan n/60 revolution per detik (rps). bila rotor mempunyai lebih dari 1 pasang kutub, misalnya P kutub maka masing-masing revolution dari rotor menginduksikan P/2 siklus tegangan dalam lilitan stator. Frekuensi dari tegangan induksi sebagai sebuah fungsi dari kecepatan rotor ,

Untuk generator Sinkron tiga Phasa, harus ada tiga belitan yang masingmasing terpisah sebesar 120 derajat listrik da-lam ruang sekitar keliling celah udara seperti diperlihatkan pada kumparan a – a’, b – b’ dan c – c’ pada gambar 13.13.

Masing-masing lilitan akan menghasil-kan gelombang Fluksi sinus satu dengan lainnya berbeda 120 derajat listrik. Dalam keadaan seimbang besarnya fluksi sesaat :
ΦA = Φm. Sin ωt
ΦB = Φm. Sin ( ωt – 120° )
ΦC = Φm. Sin ( ωt – 240° )

Besarnya fluks resultan adalah jumlah vektor ketiga fluks tersebut ΦT = ΦA +ΦB + ΦC, yang merupakan fungsi tempat (Φ) dan waktu (t), maka besar-besarnya fluks total adalah, ΦT = Φm.Sin ωt+ Φm.Sin(ωt – 120°) + Φm. Sin(ωt– 240°). Cos (φ – 240°)

 Gambar 13.12 Diagram Generator AC Satu Phasa Dua Kutub.

Dengan memakai transformasi trigonometri dari : Sin α . Cos β = ½.Sin (α + β ) + ½ Sin (α + β ),maka dari persamaan 8-5 diperoleh : ΦT = ½.Φm. Sin (ωt +φ )+ ½.Φm. Sin ( ωt – φ ) + ½.Φm. Sin ( ωt + φ – 240° )+ ½.Φm. Sin ( ωt – φ) +½.Φm. Sin ( ωt + φ – 480° )

Dari persamaan diatas, bila diuraikan maka suku kesatu, ketiga, dan kelima akan silang menghilangkan. Dengan demikian dari persamaan akan didapat fluksi total sebesar, ΦT = ¾ Φm. Sin ( ωt - Φ ) Weber .
Jadi medan resultan merupakan medan putar dengan modulus 3/2 Φ dengan
sudut putar sebesar ω. Besarnya tegangan masing-masing Phasa adalah :
E maks = Bm. l. ω r Volt
dimana :
Bm = Kerapatan Flux maximum kumparan medan rotor (Tesla)
l = Panjang masing-masing lilitan dalam medan magnetik (Weber)
ω = Kecep sudut dari rotor (rad/s)
r = Radius dari jangkar (meter)

Gambar 13.13 Diagram Generator AC Tiga Phasa Dua Kutub