Konstruksi generator sinkron
Pada generator sinkron, arus DC dialirkan ke kumparan rotor, yang menghasilkan medan magnet rotor. Rotor generator kemudian diputar oleh penggerak utama, menghasilkan medan magnet berputar di dalam mesin. Medan magnet berputar ini menginduksi serangkaian tegangan tiga fasa di dalam kumparan stator generator.
Dua istilah yang umum digunakan untuk menggambarkan lilitan pada mesin adalah lilitan medan dan lilitan jangkar. Secara umum, istilah ” lilitan medan ” berlaku untuk lilitan yang menghasilkan medan magnet utama pada mesin, dan istilah ” lilitan jangkar ” berlaku untuk lilitan tempat tegangan utama diinduksi.
Untuk mesin sinkron, kumparan medan terletak pada rotor, sehingga istilah “kumparan rotor” dan “kumparan medan” digunakan secara bergantian. Demikian pula, istilah “kumparan stator” dan “kumparan armatur” digunakan secara bergantian.
Di sisi lain, kutub non-menonjol adalah kutub magnet yang dibangun rata dengan permukaan rotor.
Rotor kutub tak menonjol ditunjukkan pada Gambar 1, sedangkan rotor kutub menonjol ditunjukkan pada Gambar 2. Rotor kutub tak menonjol biasanya digunakan untuk rotor dua dan empat kutub , sedangkan rotor kutub menonjol biasanya digunakan untuk rotor dengan empat kutub atau lebih .
Arus DC harus dialirkan ke rangkaian medan pada rotor. Karena rotor berputar, diperlukan pengaturan khusus untuk mengalirkan daya DC ke kumparan medannya.
- Memberikan daya DC dari sumber DC eksternal ke rotor melalui cincin selip dan sikat.
- Berikan daya DC dari sumber daya DC khusus yang dipasang langsung pada poros generator sinkron.
Jika ujung positif sumber tegangan DC dihubungkan ke satu sikat dan ujung negatif dihubungkan ke sikat lainnya, maka tegangan DC yang sama akan diterapkan pada kumparan medan setiap saat, terlepas dari posisi sudut atau kecepatan rotor.
Cincin selip dan sikat menimbulkan beberapa masalah ketika digunakan untuk memasok daya DC ke kumparan medan mesin sinkron. Penggunaan keduanya meningkatkan jumlah perawatan yang dibutuhkan pada mesin karena sikat harus diperiksa keausannya secara berkala.
Selain itu, penurunan tegangan sikat dapat menjadi penyebab kehilangan daya yang signifikan pada mesin dengan arus medan yang lebih besar . Terlepas dari masalah-masalah ini, cincin selip dan sikat digunakan pada semua mesin sinkron yang lebih kecil karena tidak ada metode lain untuk memasok arus medan DC yang hemat biaya.
Dengan mengendalikan arus medan DC kecil dari generator eksitasi (yang terletak pada stator), dimungkinkan untuk mengatur arus medan pada mesin utama tanpa cincin selip dan sikat. Susunan ini ditunjukkan secara skematis pada Gambar 3, dan rotor mesin sinkron dengan eksitasi tanpa sikat yang dipasang pada poros yang sama ditunjukkan pada Gambar 4 di atas.
Karena tidak ada kontak mekanis yang terjadi antara rotor dan stator, eksitator tanpa sikat membutuhkan perawatan yang jauh lebih sedikit daripada cincin selip dan sikat.
Untuk membuat eksitasi generator sepenuhnya independen dari sumber daya eksternal apa pun, eksitasi pilot kecil sering kali disertakan dalam sistem. Eksitasi pilot adalah generator AC kecil dengan magnet permanen yang dipasang pada poros rotor dan kumparan tiga fasa pada stator. Eksitasi ini menghasilkan daya untuk rangkaian medan eksitasi, yang pada gilirannya mengontrol rangkaian medan mesin utama.
