Konstruksi Generator Sinkron dan Gambarnya

Generator mempunyai dua komponen utama yaitu stator (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang bergerak). Bentuk gambaran sederhana konstruksi generator sinkron diperlihatkan pada gambar 1, gambar 2, dan gambar 4.

Gambar 1 Bentuk sederhana konstruksi generator sinkron

Gambar 2 Bentuk konstruksi stator pada generator sinkron

Dengan memperhatikan gambar 1 dan 2 maka konstruksi stator inii terdiri dari :

1. Kerangka atau gandar dari besi tuang untuk menyangga inti jagkar. 
2. Inti jangkar dari besi lunak / baja silicon, 
3. Alur / parit / slot dan gigi tempat meletakan belitan (kumparan)bentuk alur ada yang terbuka, setengah tertutup dan tertutup 
4. Belitan jangkar terbuat dari tembaga, yang diletakan pada alur.

Pada generator sinkron yang berkapasitas besar, arus DC diberikan pada lilitan rotor untuk mengahasilkan medan magnet rotor, sedangkan kumparan jangkar tempat terbangkitnya tegangan terletak di stator. Rotor ini diputar oleh prime mover (penggerak mula) agar terjadi perpotongan medan magnet yang berubah ubah pada kumparan jangkar di stator. Dengan adanya perpotongan medan magnet yang berubah-ubah ini, maka timbul tegangan induksi pada kumparan jangkar generator.

Kumparan jangkar yang ada di stator biasanya disebut belitan stator atau kumparan stator. Untuk generator 3-fasa biasanya kumparan dapat dirangkai dalam 2 jenis sebagai berikut.

1. Belitan satu lapis (single layer winding), dengan 2 macam bentuk, yaitu:

• Mata rantai (cocertis or chain winding) 
• Gelombang (wawe) 

Gambar 3 Rangkaian belitan jangkar di stator generator sinkron

a) Rotor salient (kutub menonjol) pada generator sinkron

(b) Rotor silindris (silinder) dan (c) Penampang rotor kutup silindris Gambar 4 Bentuk konstruksi rotor pada generator sinkron

Kutup magnet yang biasa digunakan pada rotor generator sinkron ada 2 jenis bentuk sebagai berikut.

1. Kutup sepatu atau menonjol (salient).

Kutub menonjol terdiri dari inti kutub, badan kutub dan sepatu kutub. Kumparan medan dililitkan pada badan kutub. Pada sepatu kutub juga dipasang kumparan peredam (damper winding). Kumparan kutub dari tembaga, badan kutub dan sepatu kutub dari besi lunak.

2. Kutup silindris (non salient). 

Kutup ini terdiri dari alur-alur dan gigi yang yang dipasang untuk menempatkan kumparan medan.
Gambaran bentuk konstruksi rotor kutup sepatu dan kutup silindris pada generator sinkron diperlihatkan pada gambar 4.

Pemilihan konstruksi rotor tergantung dari kecepatan putar penggerak mula, frekuensi dan rating daya generator. Pada kutub sepatu (salient), kutub magnet menonjol keluar dari permukaan rotor. Rotor kutub sepatu ini biasanya digunakan untuk rotor dengan empat atau lebih kutub. Karena kutup rotornya banyak, maka biasanya rotor ini digerakkan dengan kecepatan yang rendah. 

Pada kutub silindris (non salient), konstruksi kutub magnet rata dengan permukaan rotor yang membentuk seperti silinder. Rotor silinder ini umumnya digunakan untuk rotor dua kutub dan empat kutub. Rotor ini biasanya digerakkan dengan kecepatan tinggi sehingga genetor yang menggunakan kutup ini biasanya disebut juga dengan turbo generotor. 

Generator dengan kecepatan 1500 rpm ke atas pada frekuensi 50 Hz dengan rating daya sekitar 10 MVA biasanya menggunakan rotor silinder. Sementara untuk daya dibawah 10 MVA dan kecepatan rendah maka digunakan rotor kutub sepatu. 

Generator-generator ini biasanya membentuk medan magnet dengan bantuan kumparan yang dililitkan pada rotornya, kemudian kumparan ini diberi sumber DC dengan sistem pengaturan yang baik sehingga besar arus yang melewati kumparan dapat diatur untuk mengatur kuat medan yang akan dihasilkan rotor. Bentuk konstruksi generator kutup silindris lengkap dengan sistem pemasukan arus medannya diperlihatkan pada gambar 5.

Gambar 5 Konstruksi generator sinkron kutup silindris dengan sistem pemasukan arus medannya

Ada 2 cara pemasukan Arus DC (sebagai arus medan) ke rangkaian medan rotor untuk membentuk medan magnet pada kumparan rotor, yaitu: