Metode Impedansi Sinkron
Metode Impedansi Sinkron, juga dikenal sebagai Metode EMF, menggantikan dampak reaksi armatur dengan reaktansi imajiner setara. Untuk menghitung regulasi tegangan menggunakan metode ini, data berikut diperlukan: resistansi armatur per fase, kurva Karakteristik Terbuka (OCC) yang menunjukkan hubungan antara tegangan terbuka dan arus medan, dan kurva Karakteristik Pendek (SCC) yang menunjukkan hubungan antara arus pendek dan arus medan.
Untuk generator sinkron, persamaannya adalah sebagai berikut:
Untuk menghitung impedansi sinkron Zs, pengukuran dilakukan, dan nilai Ea (EMF yang diinduksi oleh armatur) diturunkan. Menggunakan Ea dan V (tegangan terminal), regulasi tegangan kemudian dihitung.
Pengukuran Impedansi Sinkron
Impedansi sinkron ditentukan melalui tiga uji utama:
Uji Resistansi DC
Dalam uji ini, alternator diasumsikan terhubung bintang dengan gulungan medan DC-nya terbuka, seperti yang digambarkan dalam diagram rangkaian berikut:
Uji Resistansi DC
Resistansi DC antara setiap pasang terminal diukur menggunakan metode amperemeter-voltmeter atau jembatan Wheatstone. Rata-rata dari tiga nilai resistansi yang diukur Rt dihitung, dan resistansi DC per fase RDC diturunkan dengan membagi Rt oleh 2. Dengan mempertimbangkan efek kulit, yang meningkatkan resistansi AC yang efektif, resistansi AC per fase RAC diperoleh dengan mengalikan RDC dengan faktor 1.20–1.75 (nilai tipikal: 1.25), tergantung pada ukuran mesin.
Uji Sirkuit Terbuka
Untuk menentukan impedansi sinkron melalui uji sirkuit terbuka, alternator beroperasi pada kecepatan sinkron nominal dengan terminal beban terbuka (beban diputuskan) dan arus medan awalnya disetel ke nol. Diagram rangkaian yang sesuai ditunjukkan di bawah ini:
Uji Sirkuit Terbuka (Lanjutan)
Setelah arus medan disetel ke nol, arus tersebut secara bertahap ditingkatkan sambil mengukur tegangan terminal Et pada setiap kenaikan. Arus eksitasi biasanya dinaikkan hingga tegangan terminal mencapai 125% dari nilai nominal. Grafik dibuat antara tegangan fase terbuka Ep = Et/sqrt 3 dan arus medan If, menghasilkan kurva Karakteristik Terbuka (O.C.C). Kurva ini mencerminkan bentuk kurva magnetisasi standar, dengan daerah linier diperpanjang untuk membentuk garis celah udara.
Kurva O.C.C dan garis celah udara ditunjukkan dalam gambar berikut:
Uji Sirkuit Pendek
Dalam uji sirkuit pendek, terminal armatur dipendekkan melalui tiga amperemeter, seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut:
Uji Sirkuit Pendek (Lanjutan)
Sebelum memulai alternator, arus medan dikurangi menjadi nol, dan setiap amperemeter disetel ke rentang yang melebihi arus penuh beban nominal. Alternator dioperasikan pada kecepatan sinkron, dengan arus medan ditingkatkan secara bertahap—mirip dengan uji sirkuit terbuka—sambil mengukur arus armatur pada setiap kenaikan. Arus medan disesuaikan hingga arus armatur mencapai 150% dari nilai nominal.
Untuk setiap tahap, arus medan If dan rata-rata dari tiga pembacaan amperemeter (arus armatur Ia) dicatat. Grafik yang memplot Ia terhadap If menghasilkan Karakteristik Pendek (S.C.C), yang biasanya membentuk garis lurus, seperti yang ditunjukkan dalam gambar berikut.
Perhitungan Impedansi Sinkron
Untuk menghitung impedansi sinkron Zs, pertama-tama tumpangkan Karakteristik Terbuka (OCC) dan Karakteristik Pendek (SCC) pada grafik yang sama. Selanjutnya, tentukan arus pendek ISC yang sesuai dengan tegangan alternator nominal per fase Erated. Impedansi sinkron kemudian diturunkan sebagai rasio tegangan terbuka EOC (pada arus medan yang menghasilkan Erated terhadap arus pendek yang sesuai ISC, dinyatakan sebagai s = EOC / ISC.
Grafik ditunjukkan di bawah ini:
Dari gambar di atas, pertimbangkan arus medan If = OA, yang menghasilkan tegangan alternator nominal per fase. Sesuai dengan arus medan ini, tegangan terbuka direpresentasikan oleh AB.
Asumsi Metode Impedansi Sinkron
Metode impedansi sinkron mengasumsikan bahwa impedansi sinkron (ditentukan dari rasio tegangan terbuka terhadap arus pendek melalui kurva OCC dan SCC) tetap konstan ketika karakteristik-karakteristik ini linier. Metode ini juga mengasumsikan bahwa fluks dalam kondisi uji sama dengan fluks dalam beban, meskipun ini memperkenalkan kesalahan karena arus armatur yang dipendekkan tertinggal sekitar 90° dari tegangan, menyebabkan reaksi armatur yang dominan demagnetisasi. Efek reaksi armatur dimodelkan sebagai penurunan tegangan proporsional terhadap arus armatur, dikombinasikan dengan penurunan tegangan reaktansi, dengan kerelaan magnetik diasumsikan konstan (valid untuk rotor silinder karena celah udara seragam). Pada eksitasi rendah, konstan (impedansi linier/tidak jenuh), tetapi jenuh mengurangi di luar daerah linier OCC (impedansi jenuh). Metode ini menghasilkan regulasi tegangan yang lebih tinggi daripada beban sebenarnya, sehingga dikenal sebagai metode pesimis.
