Posted in Artikel

Desain Axial dan Radial Generator Permanent Magnet (Bagian I)

Kebutuhan Energi Listrik sudah menjadi bagian hajat hidup orang banyak , oleh karena itu pembangunan infrastruktur ketenagaan listrik harus memanfaatkan sumber daya energi dan mengandalkan kemampuan dan potensi diri sendiri serta tidak meninggalkan kelestarian fungsi lingkungan dan otonomi daerah.  Pembangunan infrastruktur ketenagaan listrik tidak terlepas dari pembangunan komponen utama pembangitan listrik yaitu generator. Generator merupakan komponen utama pembangkitan listrik yang bertugas sebagai konversi energi dari mekanik ke listrik. Dalam kehidupan ketenagaan , kita mengenal beberapa jenis generator yang salah satu Generator Permanent Magnet atau Permanent Magnet Generator (PMG).

Generator Pemanen Magnet (PMG) merupakan generator sinkron yang medan eksitasi dihasilkan oleh magnet permanen bukan kumparan sehingga fluks magnetik dihasilkan oleh medan magnet permanen. Generator permanen magnet (PMG)  merupakan generator yang biasa digunakan untuk industri maupun ketenagaan , mereka umumnya digunakan untuk mengubah output daya mekanik turbin uap, turbin gas, mesin reciprocating, turbin air dan turbin angin menjadi tenaga listrik untuk grid bahkan sebagai generator pada mobil listrik.

Dalam generator magnet permanen, medan magnet rotor dihasilkan oleh magnet permanen sehingga tidak memerlukan arus eksitasi DC. Magnet Permanen yang besar dan mahal yang membatasi peringkat ekonomi mesin sehingga kepadatan fluks magnet permanen kinerja tinggi terbatas. Kepadatan fluks tersebut juga mengakibatkan fluks sulit diatur sehingga tegangan dan arus keluaran generator tidak dengan mudah diatur seperti  generator dengan lilitan.

Dalam strukturnya aliran fluksnya , generator permanen magnet memiliki 2 jenis , yaitu : Axial Fluks Permanent Magnet dan Radial Fluks Permanent Magnet.

1

Axial Fluks Generator Permanen Magnet (AF PMG) merupakan generator permanen magnet yang memiliki arah medan fluks sejajar dengan sumbu putar . Fluks tersbut merupakan hasil dari gaya tarik menarik antara dua buah magnet permanen yang memiliki kutub yang berbeda.

Axial Fluks Permanent Magnet Sinkron Generator

 

Gambar 1. Axial Fluks Permanent Magnet Sinkron Generator

Penggunaan dua buah magnet yang terletak diantara dua buah slot disk rotor sehingga bahan stator merupakan bahan non-magnetik.  Axial Fluks Generator Permanen Magnet memiliki sejumlah keunggulan yang berbeda dari radial-fluks, yaitu mereka dapat dirancang untuk memiliki (i) Rasio Daya Tinggi, sehingga rasio bahan inti berkurang, (ii) planar dan mudah disesuaikan dengan kondisi udara, (iii) mengurangi kebisingan dan tingkat getaran. Selain itu, arah jalan airgap fluks dapat bervariasi, sehingga menurangi topologi tambahan.

Struktur Fluks AF PMG

Gambar 2. Struktur Fluks AF PMG

Rumus – rumus analisis desain Axial Fluks Generator Permanen Magnet

  • Diameter Permukaan Luar

rumus1

  • Total Diameter Permukaan

rumus2

  • Panjang Rotor Axial

rumus3

  • Panjang inti-rotor dan Inti permanen magnet

 rumus4

ket

Radial Fluks Permanen Magnet (RF PMG) merupakan generator permanen magnet yang memiliki arah fluks radial terhadap sumbu putar sehingga arah fluks searah dengan arah putaran rotor, hal ini dikarenakan fluks dihasilkan oleh magnet magnetik inner-rotor yang letaknya melingkari lilitan bagian luar, sedangkan lilitan terdapat inti dalam yang terhubung pusat rotor.

Radial Fluks Generator Permanen Magnet

Gambar 3. Radial Fluks Generator Permanen Magnet

Radial Fluks Permanen Magnet (RF PMG) ini memiliki keunggulan yaitu mudah dalam pemasangan magnet permanen ke inner – rotor.  Radial Fluks Permanen Magnet (RF PMG) ini strukturnya mirip dengan motor DC maupun motor AC yang berada di digunakan sehari-hari.

 Struktur RF PMG

Gambar 4. Struktur RF PMG

  • Output Power

rumus12

 

  • Emf Maksimum

rumus22

  • Diameter Airgap antara rotor dan stator

rumus32

ket2  

Referensi :

  1. Departemen Energi dan Sumber Daya Mineral.2013. “Rancangan Umum Kelistrikan Nasional (RUKN) 2012-2031”. Kementrian ESDM Republik Indonesia , 13 Februari 2013
  2. Adrian Augustin, dkk. “Axial-flux vs. radial-flux permanent-magnet synchronous generators for micro-wind turbine application”. EPE’13 ECCE Europe ISBN: 978-90-75815-17-7 and 978-1-4799-0114-2
  3. Qiu-ling , X.Peng1, W. Xie. “Design of Axial Flux Permanent Magnet Synchronous Generators with Soft Magnetic Compound (SMC) stator Core”. 2009. Jurnal of IEEE ,2009 International Conference on Energy and Environment Technology
  4. Mohammadi, M.Mirsalim, S.Vaez-Zadeh, and H.Ali Talebi. “Analytical Modeling and Analysis of Axial-Flux Interior Permanent-Magnet Couplers”.Jornal of IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS. 2014

 

Bersambung ………………………..

 

Rahmadi Setiawan , Devisi Mesin Magatrika 2011

Advertisements

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s