Reaksi Jangkar (Armature) dalam Mesin Sinkron

Pengaruh fluks jangkar (stator) terhadap fluks yang dihasilkan oleh kutub medan rotor disebut Reaksi Jangkar. Ketika arus mengalir melalui belitan jangkar alternator, sebuah fluks dihasilkan oleh MMF yang dihasilkan.

Fluks jangkar ini bereaksi dengan fluks kutub utama, menyebabkan fluks yang dihasilkan menjadi kurang dari atau lebih dari fluks medan utama asli. Untuk kesederhanaan, kami mempertimbangkan alternator 3 fasa, 2 kutub yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Belitan masing-masing kutub diasumsikan terkonsentrasi, tetapi efek dari reaksi jangkar akan sama seperti jika belitan terdistribusi juga digunakan. Reaksi jangkar dalam mesin sinkron mempengaruhi fluks medan utama dan bervariasi secara berbeda untuk faktor daya yang berbeda.

Di sini reaksi jangkar dibahas untuk tiga kondisi berikut, yaitu faktor daya satu, faktor daya nol lagging, dan faktor daya nol leading. Faktor daya dapat didefinisikan sebagai kosinus sudut antara arus fasa jangkar dan EMF induksi dalam konduktor jangkar dalam fasa tersebut.

Arah putaran rotor dianggap searah jarum jam. Dengan menerapkan aturan tangan kanan, arah ggl induksi di berbagai konduktor dapat ditemukan. Arah rotasi konduktor diambil berlawanan arah jarum jam sehubungan dengan kutub rotor.

Arah positif fluks ϕA, ϕB, ϕC ditunjukkan pada gambar di bawah ini:

Proyeksi fasor pada sumbu vertikal memberikan nilai sesaatnya.

Pada t=0, nilai arus dan fluks sesaat diberikan oleh persamaan yang ditunjukkan di bawah ini:

Dimana subscript m menunjukkan nilai maksimum arus dan fluks. Dengan demikian, fluks ϕA bersama dengan OA, dan fluks ϕB dan ϕC adalah negatif dan bertindak berlawanan satu sama lain yang diwakili oleh OB dan OC masing-masing seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah. Resultan fluks dapat ditemukan dengan menyelesaikan fluks secara horizontal dan vertikal.

Menyelesaikan sepanjang arah horizontal kita dapatkan

Demikian pula, menyelesaikan sepanjang arah vertikal kita dapatkan

Fluks reaksi jangkar yang dihasilkan diberikan oleh

Jika rotor diputar, 30 derajat searah jarum jam, diagram fasor yang sesuai ditunjukkan di bawah ini.

Pada saat ωt = 30⁰, nilai arus dan fluks sesaat diberikan sebagai:

Diagram ruang untuk fluks pada ωt = 30⁰ ditunjukkan di bawah ini:

Di sini, ϕB = 0. Fluks reaksi jangkar yang dihasilkan diberikan oleh persamaan yang ditunjukkan di bawah ini:

Arah fluks resultan ϕAR sepanjang OD, yang membuat sudut dengan horizontal searah jarum jam.

Oleh karena itu, diamati bahwa resultan fluks ϕAR yang dibentuk oleh arus dalam jangkar tetap konstan dengan besaran yang sama dengan 1,5 ϕm dan berputar pada kecepatan sinkron. Ketika arus sefasa dengan tegangan induksi, fluks reaksi jangkar ϕAR tertinggal di belakang medan utama sebesar 90⁰. Ini disebut Fluks Magnetisasi Silang.

Jika alternator dibebani dengan beban induktif nol faktor daya tertinggal. Arus fasa IA, IB dan IC akan tertinggal dengan tegangan fasa masing-masing EA, EB dan EC sebesar 90⁰. Gambar di bawah menunjukkan diagram fasor reaksi jangkar pada beban lagging.

Pada waktu t = 0, nilai arus dan fluks sesaat diberikan oleh:

Diagram ruang dari fluks magnet ditunjukkan di bawah ini:

Fluks yang dihasilkan ϕAR diberikan oleh persamaan yang ditunjukkan di bawah ini:

Arah fluks reaksi jangkar berlawanan dengan fluks medan utama. Oleh karena itu, ia akan menentang dan melemahkan fluks medan utama. Dikatakan mengalami demagnetisasi.

Jika alternator dibebani dengan beban nol faktor daya terkemuka. Arus fasa IA, IB dan IC akan memimpin tegangan fasa masing-masing EA, EB dan EC sebesar 90⁰. Diagram fasor ditunjukkan di bawah ini:

Pada waktu t = 0, nilai sesaat arus dan fluks diberikan oleh persamaan yang ditunjukkan di bawah ini:

Arah fluks ditunjukkan di bawah dalam diagram fasor.

Fluks yang dihasilkan diberikan oleh persamaan yang ditunjukkan di bawah ini:

Arah fluks reaksi jangkar searah dengan arah fluks medan utama. Ini dikenal sebagai fluks magnetisasi.

Kesimpulan berikut diberikan di bawah ini:

• Fluks reaksi jangkar besarnya konstan dan berputar pada kecepatan sinkron.
• Reaksi jangkar adalah magnetisasi silang ketika generator mensuplai beban pada faktor daya satu.
• Ketika generator mensuplai beban, pada daya yang tertinggal, reaksi jangkar sebagian mengalami demagnetisasi dan sebagian mengalami magnetisasi silang.

Ini semua tentang Reaksi Jangkar dalam Mesin Sinkron.