Kurva Kapabilitas dari Generator Sinkron

Kurva Kapabilitas dari Generator Sinkron mendefinisikan batas di mana mesin dapat beroperasi dengan aman. Ini juga dikenal sebagai Grafik Operasi atau Grafik Kemampuan. Wilayah operasi yang diizinkan dibatasi pada poin-poin berikut yang diberikan di bawah ini:

• Pembebanan MVA tidak boleh melebihi rating generator. Batas ini ditentukan oleh jangkar stator yang dipanaskan oleh arus jangkar.
• Pembebanan MW tidak boleh melebihi peringkat penggerak utama.
• Arus medan tidak boleh melebihi nilai tertentu yang ditentukan oleh pemanasan medan.
• Untuk kondisi tunak atau operasi stabil, sudut beban δ harus kurang dari 90 derajat. Batas stabilitas teoritis dari kondisi stabil terjadi ketika δ = 90⁰.

Kurva kapabilitas didasarkan pada diagram fasor mesin sinkron. Diagram fasor dari alternator rotor silinder pada faktor daya tertinggal ditunjukkan di bawah ini:

Untuk penyederhanaan, resistansi jangkar dan saturasi diasumsikan dapat diabaikan. Mesin diasumsikan terhubung ke busbar tegangan konstan sehingga tegangan Vp konstan. Panjang O’O (= Vp) adalah tetap. Sumbu Ox dan Oy digambar dengan titik asalnya O di ujung Vp.

Output daya nyata dari generator diberikan sebagai:

Output daya reaktif generator diberikan sebagai:

Kurva kapabilitas khas untuk generator rotor silinder ditunjukkan di bawah ini:

Kurva diplot pada bidang S, di mana P adalah sumbu vertikal dan Q adalah sumbu horizontal. Untuk daya konstan Ia dan volt-ampere S = VA, lokusnya adalah lingkaran dengan pusat di O dan jari-jari OB (= 3 Vp Ia). Operasi P konstan terletak pada garis yang sejajar dengan sumbu Q. Lokus eksitasi konstan adalah lingkaran dengan pusat O’ dan jari-jari O’B ( = 3 Vp Ef/Xs). Garis faktor daya konstan adalah garis radial lurus dari O.

Untuk eksitasi Ef sama dengan nol, arus jangkar diberikan sebagai:

= arus hubung singkat pada tegangan pengenal

= OO’

Batas stabilitas teoritis adalah garis lurus O’M yang tegak lurus dengan O’O di O’. Di sini δ = 90⁰. Antara a dan b, operasi alternator dibatasi oleh arus medan maksimum, dan lingkaran berjari-jari (3 V Ef/ Xs) dengan pusat O’. Antara b dan c, operasi dibatasi oleh batas MVA. Di sini Ia adalah arus jangkar maksimum yang diizinkan. Antara c dan d, operasi dibatasi oleh kekuatan penggerak utama. Antara d dan e, operasi dibatasi oleh batas stabilitas praktis.

Batas teoritis stabilitas terjadi di mana δ = 90⁰. Tetapi harus ada margin keamanan antara batas teoretis dan yang digunakan dalam praktik. Batas praktis biasanya diambil 10% lebih kecil dari batas stabilitas teoritis. Zona operasi lengkap alternator adalah abcdkOa. Pengoperasian alternator di dalam area ini aman dari sudut pandang pemanasan dan stabilitas. Setelah titik operasi terletak di dalam area ini, daya P, S, Q yang diinginkan yaitu, Arus, faktor daya, dan eksitasi ditemukan.

Perhatikan gambar yang diberikan di bawah ini.

Di sini titik operasi F dipertimbangkan, dan informasi berikut diberikan:

• Jika titik F berada di dalam kurva kapabilitas, mesin tidak akan kepanasan dan kemungkinan besar tidak akan keluar dari sinkronisme.
• Sebuah garis dari F ke titik asal O’ dari If membentuk sudut δ dari sumbu.
• Sebuah garis FG melalui F sejajar dengan O’Oa memberikan kekuatan yang sama dengan OG.
• Sebuah garis dari F ke titik asal O dari sumbu Q memberikan sudut faktor daya ϕ dari sumbu vertikal. yaitu, ∠FOG = ϕ.
• Arus jangkar Ia diberikan oleh OF.
• Output VA diberikan oleh (OF x tegangan operasi)
• Output VAr diberikan oleh GF x tegangan output
• O’F memberikan eksitasi Ef.

Ini semua tentang kurva kemampuan.