materi pelatihan level 2 _ electrical gen _
TRANSCRIPT
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
1/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 1
STANDAR PELATIHAN TEHNISOPERATOR GENERATOR SET
OPERATOR LEVEL 2
PT. SUMBERDAYA SEWATAMA
TAHUN 2008
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
2/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 2
DAFTAR ISI
BAB I. DASAR DASAR KELISTRIKAN
1.1 Teori Electron
1.2 Dasar dasar Electromagnetik .
BAB II. DASAR DASAR SYSTEM PEMBANGKITAN
2.1 Jenis jenis pembangkit tenaga listrik .
BAB III. GENERATOR
3.1 Curve generator 33
3.2 Lead Connection .. 39
3.3 SR 4 Generator 42
3.4 Komponen Generator . 45
3.5 Voltage Regulator 50
3.6 Generator Rating . 64
BAB IV. BASIC PARALLEL
4.1 Syarat parallel . 66
4.2 Metode Parallel . 70
4.3 Pengaturan Daya Aktif & reaktif .. 75
4.4 Load Karakter . 83
BAB V. CONTROL DAN PROTEKSI
5.1 Electronic Modul Control Panel ( EMCP ) .. 86
BAB VI. SWITCH GEAR
6.1 Panel Control Genset ( PCG ) 127
6.2 Transformer . 154
6.3 Cubicle Panel Tegangan menengah . 163
6.4 Metering & Out Going 168
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
3/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 3
PELATIHAN TEHNIS
OPERATOR GENSET LEVEL 2
Judul Pelatihan : Pengoperasian Unit Generator Set Level 2
Diskripsi : Standar Latih Kompetensi ini berkaitan dengan penerapan
dan pelaksanaan pengoperasian Unit Generator Set untuk
operator level 2 sesuai dengan standar dan batasan
pengoperasian.
TUJUAN : Untuk menghasilkan tenaga tehnik ketenagalistrikan yang
memiliki kompetensi dalam bidang pengoperasian unit
Generator set sesuai dengan standar.
SASARAN : Setelah mengikuti pelatihan ini operator Genset PT.
Sumberdaya Sewatama diharapkan mampu menerapkan
prosedur pengoperasian sistem, Persiapan operasi
Generator Set, melaksanankan pengoperasian, melakukan
pemantauan dan pengendalian terhadap penyimpangan
kondisi operasi, serta membuat laporan pengoperasian
Generator Set.
PRASYARAT : Telah lulus uji operator level 1
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
4/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 4
DASAR DASAR KELISTRIKAN
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
5/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 5
DASAR DASAR KELISTRIKAN
SUBYEK PEMBAHASAN
q Pembahasan tentang teori atomq Pembahasan tentang tahanan, kapasitor dan diode
q Pembahasan mengenai hubungan antara tahanan, arus dan tegangan
q Pembahasan mengenai pengukuran tahanan dan tegangan pada rangkaian
tertutup
KRITERIA PEMBAHASAN
q Menjelaskan tentang teori electron
q Menjelaskan prinsip dasar tahanan, kapasitor dan diode
q Menjelaskan tentang dasar dasar elektromagnetik
q Menjelaskan tentang hubungan antara tahanan, arus dan tegangan
q Menjelaskan tentang pengukuran tahanan dan tegangan pada rangkaian
tertutup
q Menjelaskan cara menghitung besarnya tahanan, tegangan dan arus dalam
rangkaian tertutup
SASARAN
Setelah mempelajari materi ini diharapkan operator mengetahui dan paham
tentang beberapa hal yaitu :
q Dasar dasar kelistrikan yaitu pemahaman mengenai tahanan, kapasitor dandiode.
q Teori dasar electron, definisi zat, molekul, masa atom, proton, electron,neutron, electron bebas & hokum columb
q Operator bisa melakukan penghitungan besarnya tahanan, tegangan danbesarnya arus dalam rangkaian tertutup.
q Operator memahami tentang medan magnet dan hokum hokum yang
berkaitan dengan medan magnet.
q Operator dapat memahami tentang rangkaian seri dan parallel padarangkaian tertutup.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
6/182
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
7/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 7
Mirip dengan hal itu, berat suatu benda di atas permukaan laut akan lebih besar daripada beratnya pada puncak gunung yang tinggi. Hal ini disebabkan karena
percepatan gravitasi di kutub lebih besar daripada di katulistiwa, dan percepatangravitasi di atas permukaan laut lebih besar dari pada di tempat yang lebih tinggi
( karena jaraknya ke pusat bumi lebih jauh) .
Atomadalah zat paling terkecil dari molekul dan tidak dapat dibagi lagi dengan caraapapun, dan didunia ini terdapat banyak jenis atom yang dapat membentuk jutaanbenda yang berlainan.
( Gambar 1.1 )
Tata surya dapat diilustrasikan sebagai struktur atom , inti atom terletak di tengahdan dikelilingi lintasan elektron yang bermuatan negatif. Inti atom terdiri dari Proton
dan Neutron. Muatan yang membuat struktur atom sendiri mempunyai massa yangberlainan antara lain :
Proton mempunyai massa : 1.673.10 kg Massa.
Neutron mempunyai massa : 1.675.10 kg Massa.
Elektron mempunyai massa : 9.1.10 kg Massa.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
8/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 8
Proton, Neutron dan Elektron
Proton adalah bagian dari struktur atom yang bermuatan positif dan proton
mempunyai sifat yaitu memiliki satu muatan listrik.
Neutron merupakan struktur atom yang bermuatan netral dan mempunyai sifattidak bermuatan arus listrik, Neutron terbentuk apabila jarak elektron dan protonsemakin dekat maka semua garis gaya dari elektron akan bergabung dengan semuagaris gaya dari proton sehingga tidak terdapat medan luar. Akibatnya akan terbentuk
suatu kelompok netral atau tak bermuatan. Ini dikenal dengan sebutan neutron.
Elektron merupakan partikel yang paling kecil dan ringan dari struktur atom yang
bermuatan negatif, dikarenakan elektron mempunyai sebuah gaya medan yang tidak
tampak serta garis garis gaya tersebut mengarah keluar.
Dan proton juga memiliki gaya medan di sekeliling nya medan positif tersebut di
gambarkan oleh garis garis kearah dalam.
+
Garis gaya positif
( Gambar 1.2 )
proton
-
elektron
Garis gaya negative
( Gambar 1.3 )
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
9/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 9
Sesuai dengan teori tersebut, garis gaya negatif tidak akan tergabung dengan garis
gaya negatif yang lain, yang terjadi adalah garis -garis gaya tersebut akan saling
tolak-menolak. Sedangkan bila proton dan elektron yang berada pada jarak tertentu
akan saling tarik-menarik.
Jika sebuah elektron dan proton saling tarik menarik, maka elektron lah yang
bergerak mendekati proton hal ini dikarenakan massa proton lebih berat 1835 kali
massa elektron. Oleh karena itu, biasanya elektron lah yang bergerak dalam
kelistrikan.
Medan yang mengelilingi elektron dan proton dikatakan sebagai medan elektrostatik
yang menunjukkan adanya suatu simpanan energi didalamnya. Jika elektron
bergerak, akan timbul kelistrikan dinamik yang menunjukkan adanya suatu gerakan.
Untuk menggerakan sebuah elektron, perlu ada adanya suatu medan bermuatan
negatif untuk mendorongnya dan suatu medan positif untuk menariknya, atau seperti
pada suatu rangkaian listrik, ada muatan negatif dan positif bersama-sama.
- +
Muatan lain jenis saling tarik menarik
- - + +
Muatan sejenis saling tolak menolak
# Menurut hukum fisika dasar #
Muatan yang sama akan membuat suatu gaya saling tolak menolak, dan muatan
yang berlainan akan membuat gaya tarik menarik.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
10/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 10
Elektron Bebas
Kebanyakan atom mempunyai sebuah inti yang terdiri dari semua proton dari atom
tersebut di tambah satu atau lebih neutron. Sisa elektron menglilingi inti dalam
beberapa lapisan. Lapisan pertama ditempati 2 elektron, lapisan kedua ditempati 8
elektron, lapisan ketiga akan penuh jika mempunyai 18 elektron dstnya.
Elektron-elektron pada lapisan terluar dapat dengan mudah terlepas dan berkeliaran
bebas dalam ruang terbuka yang terdapat diantara atom dan molekul sehingga
dinamakan elektron bebas. Ada juga elektron lain pada lapisan terluar yang sulit
terlepas dan disebut elektron terikat.
Konduktor, Isolator dan Semikonduktor
Bahan-bahan yang terbuat dari atom-atom (molekul-molekul) yang mempunyai
elektron bebas pada lapisan (kulit) terluar disebut sebagai Konduktor (Penghantar).
Atom-atom pada bahan yang hanya memiliki elektron terikat akan menolak adanya
pertukaran elektron. Bahan demikian disebut sebagai Isolator.
Pada material yang memiliki sifat diantara kedua bahan tersebut diatas
(semikonduktor), elektron tetap terikat pada atomnya pada suhu rendah (0oK).
Sehingga semikonduktor tetap bersifat sebagai Isolator. Bahan-bahan serupa
dikenal dengan sebutan Semikonduktor Intrinsik(murni).
Bila temperatur dinaikkan, sebagian elektron akan bebas dan mudah bergerak
walaupun dipengaruhi oleh medan yang kecil. Maka isolatorini sekarang mulai
dapat menghantar arus dan disebut sebagai semikonduktor Ektrinsik(tak
murni).atau dapat disimpulkan seperti dibawah ini: Atom yang pada orbit terjauhnya
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
11/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 11
mempunyai electronkurang dari 4 disebut KONDUKTOR, sedangkan yang
mempunyai electronsama dengan 4 disebut SEMIKONDUKTOR, sedangkan yang
mempunyai electronlebih dari 4 disebut ISOLATOR.
Hukum Coulomb
Coulomb adalah jumlah muatan yang mengalir melalui suatu penampang kawat
dalam waktu satu detik bila besarnya arus dalam kawat adalah satu ampere. Satuan
dasar dari muatan listrik e dihubungkan dengan Coulomb melalui:
e= 1.6 x 10-19C
Hukum Coulomb menyatakan besarnya gaya diantara dua benda bermuatan
sebanding dengan hasil kali muatan-muatan dan berbanding terbalik dengan
kuadrat jarak di antara muatan-muatan tersebut.
Dengan pernyataan yang lebih sederhana hukum Coulomb dinyatakan secaraperhitungan matematis yang diberikan sebagai berikut:
2
21
d
qqkF=
keterangan:
F= gaya (N/Newton)k= tetapan Coulomb (8,99 x 109N.m2/C2)
d= jarak antara muatan-muatan (m2)q1= muatan 1 (C/Coulomb)
q2= muatan 2 (C/Coulomb)
bila kedua muatan mempunyai tanda yang sama, yaitu jika keduanya positif atau
negatif, gaya bersifat tolak menolak.
Kuantitas Listrik
Kuantitas Listrik Simbol Satuan (Sistem SI)
Muatan Q, q Coulomb (C)
Arus I, i Ampere (A)
Beda Potensial E, e Volt (V)
Daya P, p Watt (W)
Tenaga / kerja W, w Joule atau wattdetik (J/Ws)
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
12/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 12
Faktor faktor Kelistrikan
Didalam faktor faktor kelistrikan ada lima hal yang harus kita ketahui diantara lain :
Tegangan ( Voltage )
Arus ( Ampere )
Hambatan ( Resistance )
Daya ( watt )
Hukum Ohm
Tegangan ( Voltage )
Setelah kita mempelajari teori elektron sebelumnya, maka Tegangan adalah gaya
dari medan elektrostatik yang mampu menggerakan muatan lainnya di karenakan
terjadinya perbedaan muatan potensial.
Penemu dari teori tersebut adalah Alessandro volta ilmuwan yang berasal dari Italy,
Nilai dari perbedaan muatan potensial tersebut dikenal dengan nama electromotif
Force ( EMF ). Satuan dari perbedaan itu adalah Volt yang sering di sebut dengan
Voltage ( Tegangan ).
Tingkatan satuan satuan yang digunakan didalam besaran tegangan listrik adalah
:
Awalan pangkat 10
Kelipatan Awalan Singkatan Kelipatan Awalan Singkatan
1018 eksa E 10-1 desi D1015 peta P 10-2 senti C
1012 tera T 10-3 Mili M
109 higa G 10-6 micro ? 106 mega M 10-9 Nano N
103 kilo k 10-12 Piko P
102 hekto H 10-15 Femto F
101 deka da 10-18 ato A
Arus Listrik
Adalah besarnya muatan listrik yang mengalir dalam sebuah konduktor, dimanabesar tersebut menurut seorang Ilmuwan yang bernama Charles Coulomb sebesarq
= 6,28 X 10 18 protonatau electron.
Untuk mengetahui muatan listrik yang mengalir tiap detik pada suatu konduktor
dapat dipakai rumus : Intensitas dari arus tersebutdinyatakan dalam Ampere ( A ).
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
13/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 13
Hambatan ( Resistance )
Adalah perlawanan dari suatu benda terhadap aliran dari elektron yang disebut
resistance. Satuan besarnya hambatan listrik adalah Ohm dilambangkan dengan
huruf yunani Omega ( O ).
Menurut penemu teori tersebut George Simon Ohm bahwa pada tegangan yang
tetap jumlah arus yang mengalir melalui material tergantung dari tipe material dan
ukurannya. Maka bisa diambil kesimpulan bahwa besar kecil nya suatu hambatan
dipengaruhi beberapa faktor, antara lain :
Panjang atau pendeknya konduktor
Besar atau kecilnya penampang konduktor
Tahanan jenis penghantar
Temperatur
( Gambar 1. Faktor faktor Hambatan )
Daya ( Power )
Bisa didefinisikan sebagai energi yang diberikan pada elektron tiap satuan waktu,
dimana daya ( p ) sebesar :
P=v dq/dt = vi
dengan satuan watt ( 1 watt = 1 volt x 1 Amper )
berikut ini adalah gambar sederhana tentang aliran arus pada beban karena
potensial tegangan ( v ).
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
14/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 14
Apabila tegangan (v)mengaliri suatu beban dan arus (i)ikut mengalir di antaranya
energi yang di berikan ke masing masing elektron yang menghasilkan arus listrik
sebanding dengan v ( Beda Potensial ). Dengan demikian total energi yang
dihasilkan ke sejumlah elektron yang menghasilkan total muatan sebesar adalah
sebanding denganv x dq.
Hukum ohm ( O )
Menurut George Simon Ohm penemu dari hukum Ohm adalah sebagi berikut : Pada
kawat pengahantar, kuat arus sebanding dengan tegangan dan berbanding terbalik
dengan jembatannya.
Dari Teori diatas dapat di apresiasikan dengan Rumus :
Pada ilustrsi di atas adalah hubungan antara tegangan, arus dan resistor.
E (tegangan) = I (arus) X R (tahanan)
E (tegangan)
I (arus) =R (tahanan)
E (tegangan)
R (tahanan) =
I (arus)
E = I X R
I = E/R
R = E/I
E = Tegangan
I = Arus
R = Resistor
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
15/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 15
Pada gambar di atas adalah bagaimana cara mencari nilai E (voltage). Dengan
bantuan rumus bahwa E = I X R maka hasilnya adalah :
Diketahui : I = 200 mA (0.20 A)R = 60
Maka E = 200 X 60= 0.20 X 60= 12 Volt
Pada gambar di atas yang dicari adalah besarnya filament Resistance (tahananfilament). Dengan bantuan rumus di atas maka besarnya R(resistance) adalah :
Diketahui : E = 12 V
I = 600 mA
12
Maka R =0.60
= 20
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
16/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 16
Pada gambar di atas yang dicari adalah besarnya I(ampere). Dengan menggunakanformula di atas maka besarnya Iadalah :
Diketahui : E = 24 VR = 240
24Maka I =
240
= 0.1 A (100 mA)
Dari Hukum Ohm tersebut berlaku :
Jika Tegangan dinaikan maka arus akan naik
Jika Tegangan diturunkan maka arus akan turun
Jika hambatan diperkecil maka arusnya naik
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
17/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 17
Dasar Elekt romagn et ik
Medan magnet dan garis-garis gaya magnet
Medan Magnet
Medan magnetik adalah ruang disekitar magnet dimana tempat benda-bendatertentu mengalami gaya magnetik. Gaya magnetik dapat ditimbulkan oleh benda-
benda yang bersifat magnetik dan juga arus listrik/muatan listrik yang bergerak.Magnet mempunyai dua kutub, yaitu utara (U) dan selatan (S). Medan magnetik
dapat digambarkan dengan garis-garis gaya magnetik yang disebut spectrummagnetik. Garis gaya magnetik didefinisikan sebagai garis khayal yang merupakanlintasan kutub utara magnet-magnet kecil apabila dapat bergerak dengan bebas.
Garis gaya magnatik selalu memancar dari kutub utara ke kutub selatan dan tidakpernah memotong, seperti terlihat pada gambar 1.
Gambar 1. Magnet batang sederhana
Gambar 2. Garis medan magnet batang sederhana
Garis medan magnetik dianggap mempunyai karakteristik tertentu. Semua gariskekuatan:
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
18/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 18
Mulai pada kutub utara dan berakhir pada kutub selatan .
Kontinyu dan selalu membentuk loop yang lengkung.
Tidak pernah memotong.
Cenderung memendek sendiri , karenanya garis magnet diantara kutub yang
berbeda menyebabkan kutub ditarik lebih dekat. Masuk dan keluarnya material magnet pada sisi kanan permukaan.
Melewati semua material, magnet ataupun nonmagnet. Selain itu, tidak adaisolator untuk kuat garis magnet.
Medan Magnetik di Sekitar Arus Listrik
Hans Christian Oersted (1777-1851 orang Denmark) merupakan orang pertamayang menemukan adanya medan magnet disekitar arus listrik. Gambar di bawah
tampak jarum kompas diletakkan di bawah kawat penghantar. Saat saklar terbuka,pada kawat tidak ada arus listrik yang mengalir dan jarum kompas pada posisisejajar dengan kawat. Apabila saklar ditutup sehingga arus mengalir pada kawat
penghantar, maka jarum kompas menyimpang. Simpangan jarum kompastergantung arah arus pada kawat dan letaknya.Dari percobaan ini, Oerstedmenyimpulkan bahwa "disekitar penghantar berarus listrik timbul medan magnet".
Gambar 3. Percobaan Oersted yang menunjukkan bahwa arus listrik menimbulkanmedan magnet
1. Kaidah tangan kanan, dengan ketentuan :
o arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik.o arah lipatan jari yang berarah melingkar menunjukkan arah medan.
2 Kaidah sekrup putar kanan, dengan ketentuan :
o arah putaran sekrup menunujukkan arah medan magnet.
o arah maju/mundurnya sekrup menunujukkan arah arus listrik.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
19/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 19
Gambar 4. Aturan tangan kanan Oersted
Gambar 5.Arah gerak sekrup menunjukan arah arus
Bentuk Medan Magnetic di Sekitar Penghantar Berarus :
a. Medan magnetic disekitar penghantar lurus
Medan magnet disekitar penghantar lurus berarus listrik berbentuk lingkaran sepusat
dengan penghantar itu sebagai pusatnya.Untuk menentukan arah medan magnetdapat digunakan aturan tangan kanan. Arah medan magnet disekitar penghantarberarus listrik dapat dilihat pada gambar 3 dibawah ini :
Gambar 6. arah medan magnet disekitar penghantar lurus
Secara matematis besarnya medan magnet dapat dinyatakan dengan persamaan :
dimana : r = jarak antara titik P dan sumbu kawat
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
20/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 20
b. Medan magnet disekitar penghantar berbentuk lingkaran
Kaidah tangan kanan juga berlaku pada penghantar berbentuk lingkaran ini, danarah meda magnetnya dapat dilihat pada gambar 4 dibawah ini :
Gambar 7 . Arah medan magnet disekitar penghantar berbentuk lingkaran
Secara matematis besarnya medan magnet dapat dinyatakan dengan persamaan :
dimana : a = jari-jari
c. Medan magnet disekitar kumparan
Bila suatu kumparan diberi arus listrik, setiap bagian kumparan ini menimbulkanmedan magnet disekitarnya. Medan magnet yang timbul merupakan gabungan
medan magnet dari tiap bagian itu. Garis-garis medan magnet didalam selenoida(kumparan) saling sejajar satu dengan lainnya, yang dinamakan medan magnet
homogen. Untuk menentukan arah medan magnet dalam selenoida digunakanaturan tangan kanan seperti pada penghantar melingkar.
Gambar 8. Arah medan magnet disekitar kumparan (selenoida)
Secara matematis besarnya medan magnet dapat dinyatakan dengan persamaan :
dimana : N = jumlah lilitan
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
21/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 21
Gaya Magnet
Gaya Magnetik pada Penghantar Berarus Listrik
Pada percobaan Oersted menunjukkan bahwa kutub kutub magnet jarum
mengalami gaya magnet yang ditimbulkan oleh arus listrik. Suatu fakta menunjukkan
bahwa penghantar yang berarus listrik dalam medan magnet juga mengalami gayamagnet. Gaya magnet pada penghantar berarus listrik yang berada di dalam medan
magnet pertama kali diamati oleh Lorentz, sehingga gaya magnet ini disebut jugagaya Lorentz. Adanya gaya magnet pada penghantar berarus listrik didalam medan
magnet dapat diamati pada rangkaian dibawah . Pada rangkaian dibawah, apabilasaklar ditutup maka arus listrik mengalir dari A ke B. Pada saat itu aluminium foilakan melengkung keatas. Kemudian bila kutub sumber dibalik (arus mengalir dari B
ke A), ternyata aluminium foil melengkung kebawah. Yang menyebabkan aluminiummelengkung ke bawah atau ke atas tidak lain adalah suatu gaya yang dikenal
sebagai gaya magnetik ( gaya Lorentz). Jadi arus listrik yang berada di dalammedan magnet mengalami gaya magnetik. Arah gaya magnetik tergantung padaarah arus dan arah medan magnet.
Gambar 9. Percobaan yang menunjukkan bahwa arus listrik mengalami gayamagnetik
Secara matematis besar gaya magnet pada penghantar berarus listrik didalammedan magnet dapat dinyatakan dengan persamaan :
dimana : F = gaya magnet (N)
B = kuat medan magnet (weber / m 2)
i = kuat arus (A)
l = panjang penghantar (m)
a = sudut antara arah arus dengan arah medan magnet
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
22/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 22
Besar gaya magnetik ( gaya lorentz) dipengaruhi :
besar kuat arus listrik ( i ) besar medan magnet ( B )
panjang kawat ( l ) sudut antara arah arus dan arah medan magnet.
Untuk menetukan arah gaya magnetik (Gaya Lorentz) digunakan aturan tangan
kanan sebagai berikut :
arah ibu jari menunjukkan arah arus listrik ( i ) arah jari telunjuk menunjukkan arah medan magnet ( B )
dorongan telapak tangan menunujukkan arah gaya Lorentz ( F )
Gambar 10. Aturan tangan kanan
Berikut ini menunjukkan beberapa contoh arah gaya magnetik pada penghantarberarus listrik didalam medan magnetik :
Gambar 11. contoh arah gaya magnetik.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
23/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 23
DIODA
by aswan
Dioda termasuk komponen elektronika yang terbuat dari bahan semikonduktor.
dioda memiliki fungsi yaitu hanya dapat mengalirkan arus satu arah saja, struktur
dioda tidak lain adalah sambungan semikonduktor P dan N. Satu sisi adalahsemikonduktor dengan tipe P dan satu sisinya yang lain adalah tipe N. Dengan
struktur demikian arus hanya akan dapat mengalir dari sisi P menuju sisi N.
Simbol dan struktur dioda
Gambar ilustrasi di atas menunjukkan sambungan PN dengan sedikit porsi kecilyang disebut lapisan deplesi (depletion layer), dimana terdapat keseimbangan holedan elektron. Seperti yang sudah diketahui, pada sisi P banyak terbentuk hole-hole
yang s iap menerima elektron sedangkan di sisi N banyak terdapat elektron-elektronyang siap untuk bebas merdeka. Lalu jika diberi bias positif, dengan arti kata
memberi tegangan potensial sisi P lebih besar dari sisi N, maka elektron dari sisi Ndengan serta merta akan tergerak untuk mengisi holedi sisi P. Tentu kalau elektronmengisi hole disisi P, maka akan terbentuk holepada sisi N karena ditinggal
elektron. Ini disebut aliran holedari P menuju N, Kalau mengunakan terminologi aruslistrik, maka dikatakan terjadi aliran listrik dari sisi P ke sisi N.
dioda dengan bias maju
Sebalikya apakah yang terjadi jika polaritas tegangan dibalik yaitu dengan
memberikan bias negatif (reverse bias). Dalam hal ini, sisi N mendapat polaritastegangan lebih besar dari sisi P.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
24/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 24
dioda dengan bias negatif
Tentu jawabanya adalah tidak akan terjadi perpindahan elektron atau aliran holedariP ke N maupun sebaliknya. Karena baik holedan elektron masing-masing tertarik kearah kutup berlawanan. Bahkan lapisan deplesi (depletion layer) semakin besar danmenghalangi terjadinya arus.
Demikianlah sekelumit bagaimana dioda hanya dapat mengalirkan arus satu arahsaja. Dengan tegangan bias maju yang kecil saja dioda sudah menjadi konduktor.
Tidak serta merta diatas 0 volt, tetapi memang tegangan beberapa volt diatas nol
baru bisa terjadi konduksi. Ini disebabkan karena adanya dinding deplesi (deplesionlayer). Untuk dioda yang terbuat dari bahan Silikon tegangan konduksi adalah diatas0.7 volt. Kira-kira 0.2 volt batas minimum untuk dioda yang terbuat dari bahanGermanium.
grafik arus dioda
Sebaliknya untuk bias negatif dioda tidak dapat mengalirkan arus, namun memangada batasnya. Sampai beberapa puluh bahkan ratusan volt baru terjadi breakdown,dimana dioda tidak lagi dapat menahan aliran elektron yang terbentuk di lapisandeplesi.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
25/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 25
Resistor
oleh aswan hamonangan
Resistor adalah komponen dasar elektronika yang digunakan untuk membatasi
jumlah arus yang mengalir dalam satu rangkaian. Sesuai dengan namanya resistor
bersifat resistif dan umumnya terbuat dari bahan karbon . Dari hukum Ohmsdiketahui, resistansi berbanding terbalik dengan jumlah arus yang mengalir
melaluinya. Satuan resistansi dari suatu resistor disebut Ohm atau dilambangkandengan simbol ? (Omega).
Tipe resistor yang umum adalah berbentuk tabung dengan dua kaki tembaga di kiri
dan kanan. Pada badannya terdapat lingkaran membentuk gelang kode warnauntuk memudahkan pemakai mengenali besar resistansi tanpa mengukur besarnyadengan Ohmmeter. Kode warna tersebut adalah standar manufaktur yang
dikeluarkan oleh EIA (Electronic Industries Association) seperti yang ditunjukkanpada tabel berikut.
Warna Nilaifaktorpengali
Toleransi
Hitam 0 1
Coklat 1 10 1%
Merah 2 100 2%
Jingga 3 1.000
Kuning 4 10.000
Hijau 5 100.000
Biru 6 106
Violet 7 107
Abu-abu
8 108
Putih 9 109
Emas - 0.1 5%
Perak - 0.01 10%Tanpawarna
- - 20%
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
26/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 26
Tabel - 1 : ni lai warna gelang
Resistansi dibaca dari warna gelang yang paling depan ke arah gelang toleransiberwarna coklat, merah, emas atau perak. Biasanya warna gelang toleransi ini
berada pada badan resistor yang paling pojok atau juga dengan lebar yang lebihmenonjol, sedangkan warna gelang yang pertama agak sedikit ke dalam. Dengan
demikian pemakai sudah langsung mengetahui berapa toleransi dari resistortersebut. Kalau anda telah bisa menentukan mana gelang yang pertama selanjutnyaadalah membaca nilai resistansinya.
Jumlah gelang yang melingkar pada resistor umumnya sesuai dengan besartoleransinya. Biasanya resistor dengan toleransi 5%, 10% atau 20% memiliki 3gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Tetapi resistor dengan toleransi 1% atau
2% (toleransi kecil) memiliki 4 gelang (tidak termasuk gelang toleransi). Gelangpertama dan seterusnya berturut-turut menunjukkan besar nilai satuan, dan gelang
terakhir adalah faktor pengalinya.
Misalnya resistor dengan gelang kuning, violet, merah dan emas. Gelang berwarna
emas adalah gelang toleransi. Dengan demikian urutan warna gelang resitor iniadalah, gelang pertama berwarna kuning, gelang kedua berwana violet dan gelangke tiga berwarna merah. Gelang ke empat tentu saja yang berwarna emas dan iniadalah gelang toleransi. Dari tabel-1 diketahui jika gelang toleransi berwarna emas,
berarti resitor ini memiliki toleransi 5%. Nilai resistansisnya dihitung sesuai denganurutan warnanya. Pertama yang dilakukan adalah menentukan nilai satuan dariresistor ini. Karena resitor ini resistor 5% (yang biasanya memiliki tiga gelang selain
gelang toleransi), maka nilai satuannya ditentukan oleh gelang pertama dan gelangkedua. Masih dari tabel-1 diketahui gelang kuning nilainya = 4 dan gelang violetnilainya = 7. Jadi gelang pertama dan kedua atau kuning dan violet berurutan, nilaisatuannya adalah 47. Gelang ketiga adalah faktor pengali, dan jika warnagelangnya merah berarti faktor pengalinya adalah 100. Sehingga dengan ini
diketahui nilai resistansi resistor tersebut adalah nilai satuan x faktor pengali atau 47x 100 = 4.7K Ohm dan toleransinya adalah 5%.
Spesifikasi lain yang perlu diperhatikan dalam memilih resitor pada suatu rancanganselain besar resistansi adalah besar watt-nya. Karena resistor bekerja dengan dialiriarus listrik, maka akan terjadi disipasi daya berupa panas sebesar W=I2R watt.Semakin besar ukuran fisik suatu resistor bisa menunjukkan semakin besar
kemampuan disipasi daya resistor tersebut.
Umumnya di pasar tersedia ukuran 1/8, 1/4, 1, 2, 5, 10 dan 20 watt. Resistor yangmemiliki disipasi daya 5, 10 dan 20 watt umumnya berbentuk kubik memanjang
persegi empat berwarna putih, namun ada juga yang berbentuk silinder. Tetapibiasanya untuk resistor ukuran jumbo ini nilai resistansi dicetak langsungdibadannya, misalnya 100? 5W.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
27/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 27
Kapasitor
Prinsip dasar dan spesifikasi elektriknya
Kapasitor adalah komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik.
Struktur sebuah kapasitor terbuat dari 2 buah plat metal yang dipisahkan oleh suatu
bahan dielektrik. Bahan-bahan dielektrik yang umum dikenal misalnya udara vakum,keramik, gelas dan lain-lain. Jika kedua ujung plat metal diberi tegangan listrik, maka
muatan-muatan positif akan mengumpul pada salah satu kaki (elektroda) metalnyadan pada saat yang sama muatan-muatan negatif terkumpul pada ujung metal yang
satu lagi. Muatan positif tidak dapat mengalir menuju ujung kutup negatif dansebaliknya muatan negatif tidak bisa menuju ke ujung kutup positif, karena terpisaholeh bahan dielektrik yang non-konduktif. Muatan elektrik ini "tersimpan" selama
tidak ada konduksi pada ujung-ujung kakinya. Di alam bebas, phenomena kapasitorini terjadi pada saat terkumpulnya muatan-muatan positif dan negatif di awan.
prinsip dasar kapasitor
Kapasitansi
Kapasitansi didefenisikan sebagai kemampuan dari suatu kapasitor untuk dapatmenampung muatan elektron. Coulombs pada abad 18 menghitung bahwa 1coulomb = 6.25 x 1018 elektron. Kemudian Michael Faraday membuat postulat
bahwa sebuah kapasitor akan memiliki kapasitansi sebesar 1 farad jika dengantegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulombs. Denganrumus dapat ditulis :
Q = CV .(1)
Q = muatan elektron dalam C (coulombs)
C = nilai kapasitansi dalam F (farads)V = besar tegangan dalam V (volt)
Dalam praktek pembuatan kapasitor, kapasitansi dihitung dengan mengetahui luas
area plat metal (A), jarak (t) antara kedua plat metal (tebal dielektrik) dan konstanta(k) bahan dielektrik. Dengan rumusan dapat ditulis sebagai berikut :
C = (8.85 x 10-12) (k A/t) ...(2)
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
28/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 28
Berikut adalah tabel contoh konstanta (k) dari beberapa bahan dielektrik yangdisederhanakan.
Udara vakum k = 1
Aluminium oksida k = 8
Keramik k = 100 - 1000Gelas k = 8
Polyethylene k = 3
Untuk rangkain elektronik praktis, satuan farads adalah sangat besar sekali.Umumnya kapasitor yang ada di pasar memiliki satuan uF (10-6F), nF (10-9F)danpF (10-12 F). Konversi satuan penting diketahui untuk memudahkan membaca
besaran sebuah kapasitor. Misalnya 0.047uF dapat juga dibaca sebagai 47nF, ataucontoh lain 0.1nF sama dengan 100pF.
Tipe Kapasitor
Kapasitor terdiri dari beberapa tipe, tergantung dari bahan dielektriknya. Untuk lebihsederhana dapat dibagi menjadi 3 bagian, yaitu kapasitor electrostatic, electrolytic
dan electrochemical.
Membaca Kapasitansi
Pada kapasitor yang berukuran besar, nilai kapasitansi umumnya ditulis denganangka yang jelas. Lengkap dengan nilai tegangan maksimum dan polaritasnya.
Misalnya pada kapasitor elco dengan jelas tertulis kapasitansinya sebesar 22uF/25v.
Kapasitor yang ukuran fisiknya mungil dan kecil biasanya hanya bertuliskan 2 (dua)atau 3 (tiga) angka saja. Jika hanya ada dua angka satuannya adalah pF (picofarads). Sebagai contoh, kapasitor yang bertuliskan dua angka 47, maka kapasitansikapasitor tersebut adalah 47 pF.
Jika ada 3 digit, angka pertama dan kedua menunjukkan nilai nominal, sedangkanangka ke-3 adalah faktor pengali. Faktor pengali sesuai dengan angka nominalnya,
berturut-turut 1 = 10, 2 = 100, 3 = 1.000, 4 = 10.000 dan seterusnya. Misalnya padakapasitor keramik tertulis 104, maka kapasitansinya adalah 10 x 10.000 =
100.000pF atau = 100nF. Contoh lain misalnya tertulis 222, artinya kapasitansi
kapasitor tersebut adalah 22 x 100 = 2200 pF = 2.2 nF.
Selain dari kapasitansi ada beberapa karakteristik penting lainnya yang perludiperhatikan. Biasanya spesifikasi karakteristik ini disajikan oleh pabrik pembuat
didalam datasheet. Berikut ini adalah beberapa spesifikasi penting tersebut.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
29/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 29
Tegangan Kerja (working vol tage)
Tegangan kerja adalah tegangan maksimum yang diijinkan sehingga kapasitormasih dapat bekerja dengan baik. Para elektro- mania barangkali pernah mengalami
kapasitor yang meledak karena kelebihan tegangan. Misalnya kapasitor 10uF 25V,maka tegangan yang bisa diberikan tidak boleh melebihi 25 volt dc. Umumnya
kapasitor-kapasitor polar bekerja pada tegangan DC dan kapasitor non-polar bekerjapada tegangan AC.
Temperatur Kerja
Kapasitor masih memenuhi spesifikasinya jika bekerja pada suhu yang sesuai.
Pabrikan pembuat kapasitor umumnya membuat kapasitor yang mengacu padastandar popular. Ada 4 standar popular yang biasanya tertera di badan kapasitorseperti C0G (ultra stable), X7R (stable) serta Z5U dan Y5V (general purpose).
Secara lengkap kode-kode tersebut disajikan pada table yang disediakan pabrikpembuat.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
30/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 30
DASAR DASAR SISTEMPEMBANGKITAN
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
31/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 31
JENIS - JENIS PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
Gambar ilustrasi di atas adalah sistem pembangkitan, transmisi dan distribusi. Atau
dengan kata lain dari generator pembangkit sampai ke beban pemakaian. Yangakan dibahas lebih khusus adalah tentang sistem pembangkit.
Jenis jenis pembangkit listrik antara lain :
q Pembangkit Listrik Tenaga Diesel (PLTD)q Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU)
q Pembangkit Listrik Tenaga Gas Uap (PLTGU)q Pembangkit Listrik Turbin Gas (PLTG)q Pembangkit Listrik tenaga Air (PLTA)q Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN)
Pada dasarnya pembangkit tenaga listrik yang membedakan adalah kapasitaspembangkit, tenaga penggerak dan bahan bakarnya. Di bawah ini adalah contoh contoh pembangkit listrik.
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA DIESEL (PLTD)
Generator
Step uptransformer
Transmisi
Gradu induk
Distribusi
Konsumen
IndustriTransmisi
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
32/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 32
Pada pembangkit listrik tenaga diesel, diesel generator set adalah sebagaipembangkitnya. Bahan bakar dari pembangkit ini adalah HSD ( High Speed Diesel )
fuel atau MFO ( Marine Fuel Oil ) fuel. Beberapa diesel generator set dioperasikansecara parallel.
Pada pembangkit ini umumnya mempunyai kapasitas yang lebih kecil dibandingkandengan pembangkit jenis lain. Pembangkit jenis ini lebih simple dan tidak
membutuhkan tempat yang luas sehingga lebih praktis dalam pemasangannya, akantetapi pembangkit ini tidak efisien karena masih menggunakan bahan bakar minyaksehingga biaya operasinya cukup tinggi sedangkan daya yang dikeluarkan kecil.
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP
Pada Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), generator digerakkan oleh turbin uap.Uap dihasilkan dari pemanasan air pada ketel ketel uap. Bahan bakar dari
pembangkit ini adalah batu bara. Pembangkit ini umumnyua mempunyai kapasitasyang lebih besar, serta mempunyai effisiensi yang tinggi karena bahan bakarnya
adalah batu bara yang harganya relatif lebih murah jika dibandingkan dengan bahan
bakar minyak dan daya yang dihasilkan lebih besar.Pembangkit ini umumnya dibangun didekat sumber air seperti dekat pantai, hal ini
untuk mempermudah mendapatkan suplai air dan lebih mudah dalam transportasibatu bara.
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS UAP
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
33/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 33
Pada pembangkit listrik tenaga gas uap, generator digerakkan oleh turbin uap.Pembangkit ini hampir sama dengan PLTU hanya bahan bakar yang dipakai adalah
Gas. Pembangkit ini juga mempunyai kapasitas yang lebih besar dibandingkandengan PLTD. Pembangkit ini lebih effisien dibandingkan dengn PLTD.
PEMBANGKIT LISTRIK TURBIN GAS
Pada Pembangkit Listrik Turbin Gas (PLTG), generator digerakkan oleh turbin gas.
Pembakaran terjadi di dalam turbin itu sendiri. Bahan bakar dari PLTG adalahnatural gas atau Combined Turbin Gas, bisa berbahan bakar gas atau fuel.
Jenis pembangkit ini lebih effisien dibandingkan dengan PLTD. Turbin gas akanmenghasilkan daya yang lebih besar, akan tetapi pembangkit ini hanya bisa
dibangun pada daerah yang terdapat suplai gas sebagai bahan bakar, sehingga gasturbin tidak bisa dioperasikan disetiap tempat.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
34/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 34
GENERATOR
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
35/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 35
GENERATOR
SUBYEK PEMBAHASAN
q Dasar dasar pembangkit Generator
q Generator
q Lead Connection
q SR 4 Generator Set
q Komponen Generator
q Automatic Voltage Regulator (AVR)
q Generator rating
q Prinsip dasar parallel
q Kontrol dan proteksi
KRITERIA PEMBAHASAN
q Menjelaskan prinsip dasar pembangkitan
q Menjelaskan generator AC 3 phase
q Menjelaskan type lead connection
q Menjelaskan tentang tipe generator SR 4
q Menjelaskan tentang fungsi komponen generator
q Menjelaskan fungsi dan cara kerja Automatic Voltage Regulator
q Menjelaskan tentang pembagian rating generator
q Menjelaskan tentang prinsip dasar parallel
q Menjelaskan tentang pengaturan daya aktif & daya reaktif
q Menjelaskan tentang load karakter
q Menjelaskan jenis jenis proteksi dan cara kerja proteksi pada generator
SASARAN
Setelah mempelajari materi ini diharapkan operator mengetahui dan paham
tentang prinsip dasar pembangkitan, memahami struktur generator, hubungan
lilitan pada stator generator, memahami fungsi dan cara kerja Automatic voltage
Regulator, serta mengetahui jenis jenis proteksi yang terpasang pada
generator set. Sehingga operator mampu mengidentifikasi secara dini setiap
penyimpangan yang terjadi pada generator.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
36/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 36
GENERATOR
Generator adalah merupakan sumber pembangkit energi listrik yang merubahenergi gerak mekanik menjadi energi listrik.Kaidah tangan kanan flemings dipakai untuk menentukan prinsip kerja generator
listrik dengan menggambarkan hubungan antara arah fluks medan magnet, arahgerakan mekanik konduktor dan arah arus di konduktor.
Pada pembahasan ini adalah mengenai generator arus bolak balik (AC).Ada 3 syarat mutlak yang harus dipenuhi untuk sebuah generator agar dapat
membangkitkan energi listrik yaitu :
1. Magnetic Field
2. Conductor3. Relative Motion
Magnetic field
Kekuatan dari magnetic Field (medan magnet) akan mempengaruhi besarnyategangan induksi. Untuk menimbulkan medan magnet pada generator dengan cara
membuat magnet buatan, Semakin kuat medan magnet yang timbul maka akansemakin besar tegangan yang keluar dari konduktor.
Conductor
Conductor adalah sebuah penghantar listrik, panjang konduktor akan mempengaruhibesarnya tegangan induksi. Semakin panjang konduktor (penghantar) makasemakin tinggi tegangan outputnya.
Relative Motion
Relative Motion (perubahan gerak putaran) akan mempengaruhi besarnya tegangan
induksi. Semakin cepat gerakan konduktor memotong garis garis gaya magnet(medan magnet) maka tegangan outputnya semakin tinggi pula.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
37/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 37
Kondisi tersebut menganut hukum Faradys yaitu :
e = B L V
e = tegangan induksi dalam voltB = kerapatan fluks medan magnet (tesla)
L = panjang konduktor (meter)V = kecepatan konduktor (m/detik)
KURVE GENERATOR
Perlu diketahui bahwa ada tiga tipe voltage yang dihasilkan oleh sumber teganganyang berbeda yaitu : Steady DC Voltage, Alternating Current, Pulsatind DC
Gambar di atas adalah tipe sumber tegangan DC voltage, tegangan ini mempunyaikurve yang stabil atau konstan. Contoh sumber tegangan ini adalah Battery/Accu.Output voltage pada posisi positif (+) selalu pada setiap saat.
Gambar di atas menunjukkan type sumber tegangan arus bolak balik. Output
tegangan berada pada posisi + dan secara kontinyu. Contoh sumber tegangan iniadalah Generator arus bolak balik.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
38/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 38
gambar di atas menunjukkan sumber tegangan PWM (Pulse width Modulated) DC
voltage. Output tegangan selalu dari 0 ke + dalam waktu tertentu. Contoh Sumber
tegangan ini adalah proximity.
Tegangan Generator AC
Tegangan pada generator AC seperti pada gambar di atas adalah berbentuk arus
bolak balik . Berbeda dengan tegangan arus DC yang stabil (steady). Pada
Generator AC pada waktu tertentu tegangan mencapai titik puncak posisi tertinggi,
dan pada waktu tertentu mencapai pada titik yang terendah. Untuk lebih memahami
tentang arus bolak balik perlu kita lihat proses terjadinya tegangan arus bolak
balik secara berurutan.
Gambar 1
Pada gambar di atas adalah sebuah generator yang mempunyai rotor 2 pole (1
pasang) sebagai penghasil medan magnet. Pada kondisi di atas posisi ujung pole
rotor adalah posisi yang terjauh dengan posisi lilitan konduktor stator (90). Pada
posisi terjauh ini maka tegangan dari generator adalah 0 karena tidak terjadi
perpotongan medan magnet dengan konduktor. Dengan kata lain bahwa jika sebuah
conductor memotong garis garis gaya magnet (medan magnet) maka pada
konduktor tersebut akan muncul tegangan.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
39/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 39
Gambar 2
Pada gambar di atas kutub magnet dari rotor bergerak mendekati lilitan konduktor
stator generator dengan sudut 45. Dapat kita lihat bahwa tegangan generator mulai
muncul pada kondisi ini, akan tetapi karena posisi dari kutub rotor belum pada titik
puncaknya maka tegangan yang dihasilkan belum pada posisi tertinggi.
Gambar 3
Pada gambar di atas kutub dari rotor generator pada posisi terdekat dengan
konduktor stator generator pada posisi 0. Pada posisi ini tegangan yang keluar dari
generator pada posisi tertinggi. Karena medan magnet yang berpotongan dengan
konduktor stator generator adalah posisi terdekat dan medan magnet yang terkuat.
Gambar 4
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
40/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 40
Pada gambar di atas posisi dari pole rotor generator berputar menjauhi lilitan
konduktor pada posisi 90Pada posisi ini tegangan dari generator adalah 0. Karena
posisi tersebut adalah posisi terjauh sehingga tidak terjadi perpotongan anatara
medan magnet dengan lilitan konduktor stator generator.
Gelombang sinusoida pada generator AC
Gambar di atas adalah karakter dari gelombang sinusoida arus bolak balik. Ada
beberapa istilah yang harus dipahami pada gambar ilustrasi di atas yaitu :
q Amplitudo
Amplitudo adalah panjang gelombang dari arus bolak balik. Semakin tinggi
panjang gelombangnya maka beda potensialnya semakin besar.
q Cycle
Cycle adalah langkah satu siklus gelombang dari posisi tertinggi sampai pada
posisi tertinggi berikutnya. Sebagai contoh sebuah generator mempunyai
langkah cycle 50 dalam setiap detiknya. Maka dapat dikatakan bahwa
generator tersebut mempunyai frequency 50 dengan satuan hertz.
q Time
Time adalah waktu yang dibutuhkan untuk melakukan gerakan gelombang
listrik. Dengan satuan detik. Jadi berapa kali cycle gelombang dalam
perdetiknya dipengaruhi oleh kecepatan dari perpotongan antara medan
magnet dengan konduktornya.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
41/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 41
Gelombang sinusoida pada generator 3 phase 2 pole rotor
Pada gambar di atas adalah struktur generator AC dengan 3 phase dan 2 pole.Dibandingkan dengan generator 1 phase mempunyai beberapa perbedaan. Untukmelihat sinusoida dari generator 3 phase dibawah ini akan digambarkan bagaimanaterjadinya yang terbentuk dari generator 3 phase.
Dari gambar di atas dapat dilihat bahwa ketika phase tersebut mencapai padapuncaknya pada waktu yang tidak bersamaan. Phase 1 (coil1)mencapai puncakamplitudo lebih cepat dibandingkan dengan phase 2 (coil2). Dapat dilihat bahwajarak antara phase 1 dan phase 2 adalah 120dan jarak antara phase 1 dengan
phase 3 adalah 240.
Pada generator 3 phase dengan 2 pole rotor generator maka jarak antara phaseadalah 120yaitu =
1 putaran (360)
3
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
42/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 42
Gelombang sinusoida ada generator dengan 4 pole
Gambar di atas adalah generator dengan 4 buah pole rotor dan 1 phase outputstator. Generator dengan jumlah pole yang lebih banyak maka akan lebih cepat
cycle nya dalam satuan waktu yang sama jika dibandingkan dengan generatordengan jumlah pole yang lebih sedikit. Perbedaan antara generator 2 pole dengan 4pole bisa dilihat pada ilustrasi di bawah ini.
Generator dengan 4 pole akan lebih cepat cyclenya dibandingkan dengan generator
dengan 2 pole. Pada satuan waktu yang sama ternyata generator dengan 4 pole 2kali lebih cepat cycle nya dibandingkan dengan generator 2 pole. Dengan fakta
seperti ini maka prime mover dari generator putarannya dapat berbeda antara satugenerator dengan yang lain akan tetapi dapat tetap menghasilkan frequency yangsama.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
43/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 43
Faktor yang mempengaruhi besarnya frequency dari generator yaitu :q Jumlah pole rotor generator
q Putaran dari rotor generator
Seperti formula di bawah ini :
LEAD CONNECTION
Lead connection adalah menggambarkan hubungan lilitan pada stator utamagenerator. Umumnya yang dipakai adalah hubungan bintang (Wye Connection)Cara pemberian tanda pada ujung lead yaitu dengan initial T1, T2, T3 dsb.
Pemberian tanda tersebut mengacu kepada putaran arah jarum jam dari luar kedalam.
Hubungan bintang mempunyi kelebihan yaitu mempunyai dua tingkat tegangan.Jika konfigurasi lilitan adalah diseri maka output tegangannya lebih tinggi. Untuk
generator dengan rated voltage 400 Volt phase dengan phase .
Akan tetapi jika hubungan lilitan statornya adalah parallel maka tegangan outputnyaakan lebih rendah (setengah dari tegangan output pada hubungan seri) yaitu 200Volt.
Sedangkan tegangan phase ke netral dapat dihitung dengan menggunakan formulasebagai berikut :
Vp-n = 0.58 x Vp-p
Sedangkan tegangan phase ke phase adalah :
Vp-p = 1.732 x Vp-n
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
44/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 44
Lead connection configuration
Gambar diatas adalah konfigurasi lead connection dengan wye connection high
voltage low amp. Pada konfigurasi ini lilitan stator setiap phase dua lilitandihubungkan seri. Pada konfigurasi ini akan menghasilkan output voltage yang lebihtinggi dengan kapasitas arus yang lebih rendah.
Sedangkan pada gambar di atas adalah wye connection dengan lilitan dihubungkansecara parallel, maka tegangan output akan lebih rendah dibandingkan dengan
hubungan seri. Akan tetapi pada hubungan parallelini kapasitas arusnya akan lebihtinggi dibandingkan dengan hubungan seri.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
45/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 45
Jika sebuah generator 500 KVA hubungan lead connection pada statornya dirubahdari seri ke parallel maka kemampuan arusnya akan lebih tinngi yaitu :
KVA = Voltage x Arus x 1.732
500 = 200 x Arus x 1.732
500Arus = x 1000
200 x 1.732
= 1443 Ampere
WIRE SYSTEM
Sistem lilitan stator pada dasarnya bermacam macam tergantung aplikasinya. Dibawah ini adalah beberapa tipe wire pada stator generator.
Single voltage 4 wires
Pada gambar di atas adalah konfigurasi dari generator dengan single voltage 4 wireatau 3 phase. Pada tipe generator ini konfigurasi dari lilitan stator tidak dapat dirubah
menjadi seri atau parallel.
Dual voltage 10 wires
Pada gambar di atas adalah generator dengan dual voltage 10 wires. Padakonfigurasi ini dapat dirubah dari high voltage ke low voltage dengan cara merubah
lilitan stator dari seri ke parallel.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
46/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 46
SR 4 GENERATOR CATERPILLAR
Generator SR4 adalah tipe generator yang didesign tanpa menggunakan sikat(brushless) lain halnya dengan generator tipe sebelumnya yang masih
menggunakan sikat seperti tipe SRCV, SRSE, SRCR.
SRCV = Selft Regulated Constant Voltage
SRSE = Staticaly Regulated Staticalt Excited
SRCR = Staticaly Regulated Control Rectifier
Generator SR 4 (brushless)
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
47/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 47
Generator CAT berdasarkan eksitasinya dibagi menjadi 2 yaitu :1. Self Excited
2. Permanent Magnetic Generator ( PMG )
SELF EXCITED
Pada generator tipe Self Excited, Generator menerima power untuk keperluaneksitasi dan voltage sensing berasal dari main output generator armature (stator
utama). Voltage regulator merasakan output voltage dari main stator dan melakukanpengaturan output exciter generator. Exciter kemudian memberikan power ke Main
Rotating field generator (Rotor Utama). Selama main rotor berputar, main armatureakan mengeluarkan output tegangan. Self excited umumnya dipakai pada generatordengan kapasitas kecil.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
48/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 48
Permanent Magnetic Generator
Pada Permanent Magnetic Generator (PMG)power untuk regulator (AVR) berasal
dari Pilot Exciter Generator. Pilot Exciter Generator terdiri dari Permanent Magnet(rotor) dan Armature (stator). Pilot Exciter Generator bekerja secaraterpisah/tersendiri dari main generator. Pada beban besar eksitasi pada exciter akanlebih stabil. Perubahan tegangan pada saat perubahan beban tidak akan langsung
mempengaruhi pada kondisi pilot exciter, Sehingga PM generator ini lebih tahanterhadap kondisi overload pada waktu yang singkat.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
49/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 49
KOMPONEN GENERATOR
Generator SR 4 mempunyai komponen dari urutan belakang ke depan sebagaiberikut :
1. Rectifier
2. Pilot Exciter Armature (Stator permanent Magnetic)3. Permanent Magnetic (Rotor Permanent Magnetic)4. Exciter Armature (Rotor Exciter)5. Exciter Field (StatorExciter)6. Bearing Generator7. main Armature (Stator Utama)
8. Main Field (Rotor Utama)9. Rotor Shaft10. Fan Generator
1. RECTIFIER
Rectifier adalah beberapa diode yang dirangkai membentuk satu sirkuit yang
berfungsi sebagai penyearah arus AC 3 phase dari rotor exciter menjadi arus DCuntuk membuat kemagnetan pada main field.
Pada generator SR 4 ada 3 jenis rectifier yaitu :q Two Diode Rectifier Blockq Three Diode Rectifier Blockq Six Diode Rectifier Block
Two Diode Rectifier Block
Pada Two Diode Rectifier Block di dalam rectifier terdapat 2 buah diode yangdirangkai membentuk satu sirkuit dengan 3 buah terminal output, yaitu satu terminalAC, terminal positif dan negatif. Generator yang menggunakan rectifier model inimemerlukan 3 buah rectifier, terminal positif dan negatif dihubungkan secara parallel
pada ketiga rectifier tersebut.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
50/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 50
Three Diode Rectifier Block
Pada tipe Three Diode Rectifier Block ada dua jenis rectifier yaitu Rectifier positifdan rectifier negatif. Di dalam rectifier terdapat tiga buah diode yang dirangkai
membentuk satu sirkuit dengan 4 terminal output. Yaitu : 3 buah terminal AC1,AC2,AC3 untuk arus masuk dari exciter field dan 1 buah terminal untuk arus DC menujuke main rotor field.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
51/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 51
SIX diode Rectifier Block
Pada Six Diode Rectifier Block di dalam rectifier terdapat 6 buah diode yangdirangkai membentuk satu sirkuit dengan lima output terminal. Yaitu AC1, AC2, AC3,
Terminal + dan Terminal -.
Struktur komponen generator
STATOR
WINDING
ROTATING
RECTIFIERS EXCITER
FIELD
ROTOR
WINDING
EXCITER
ARMATURE
AUTOMATICVOLTAGE
REGULATORA.C.
D.C.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
52/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 52
Rotating Field Assembly
2. PILOT EXCITER ARMATURE (Stator Permanent Magnetic)
Pada tipe Generator ini, Pilot Exciter Armature berfungsi memberikan tegangan
supply ke Voltage Regulator (AVR). Pada saat tegangan output generator terjadifluktuasi tidak akan mempengaruhi Pilot Excite r Armature akan tetap menyuplaitegangan yang stabil. Tegangan output dari Pilot Exciter Armature berkisar 70Vs/d 100 V pada rated speed.
3. PERMANENT MAGNETIC
Merupakan salah satu komponen generator yang berupa magnet permanent.Dengan magnet permanen akan menimbulkan medan magnet . Pada saatpermanen magnet berputar maka medan magnet akan berpotongan dengan PilotExciter Armature dalam hal ini sebagai konduktor sehingga timbul tegangan padaPilot Exciter Armature.
4. EXCITER ARMATURE
Exciter Armature (rotor exciter) berfungsi untuk membangkitkan tegangan
eksitasi ke Rotor Utama (Main Rotor).
5. EXCITER FIELD
Exciter Field (stator exciter) berfungsi untuk membuat medan magnet. Pada saatexciter field mendapat supply tegangan dari Voltage Regulator maka exciter field
akan menjadi magnet dan menimbulkan medan magnet. Pada saat Rotor exciterberputar maka terjadi perpotongan antara medan magnet yang ditimbulkan oleh
stator exciter dengan lilitan Rotor Exciter.
6. MAIN ARMATURE
Main Armature (stator utama) merupakan beberapa gulungan kawat penghantaryang dihubungkan secara hubungan bintang. Main Armature membangkitkan
tegangan final output 3 phase AC. Tegangan output terjadi karena adanyaperpotongan antara medan magnet yang ditimbulkan oleh main rotor denganmain stator sebagai konduktornya.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
53/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 53
7. MAIN FIELDMain Field (rotor utama) berfungsi membangkitkan medan magnet. Pada saat
Main field mendapat supply tegangan excitasi dari rotor exciter yang sudahdisearahkan (DC) oleh rectifier group maka main rotor akan menjadi magnet dan
akan membentuk medan magnet.
8. BEARING GENERATORBearing generator berfungsi sebagai tumpuan dari poros generator. Adagenerator dengan single bearing dan double bearing. Kondisi bearing ini sangat
mempengaruhi rotor utama, Jika kondisi bearing sudah aus maka air gap akanturun dan memungkinkan untuk terjadinya gesekan antara main stator denganmain rotor. Air Gap adalah jarak bebas antara permanen magnet dengan stator
PM exciter.
9. ROTOR SHAFT
Rotor shaft (poros generator ) berfungsi untuk menyalurkan tenaga dari primermover sebagai penggerak generator. Pada poros generator terpasang rotor
utama, exciter rotor dan permanent magnet rotor & rectifier block. Antara prime
mover dan generator dihubungkan dengan menggunakan coupling.
10. FAN GENERATORFan generator berfungsi untuk menghisap angin dari sisi belakang generator dan
kemudian membuang panasdari lilitan main rotor maupun main stator, sehinggatidak tejadi over heating terhadap lilitan pada generator. Jika temperature dari
lilitan naik sampai pada batas kritis hal ini berpotensi merusak isolasi dari lilitan.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
54/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 54
VOLTAGE REGULATOR
Voltage Regulator adalah suatu komponen pada generator set yang berfungsi
mengatur tegangan yang keluar dari generator agar tetap stabil pada setiap kondisi.Baik pada kondisi tanpa beban atau pada kondisi terbebani.
Ada beberapa jenis voltage regulator, setiap regulator mempunyai tampilan danpenyetelan yang berbeda- beda voltage Regulator yang dipakai pada Genset
Caterplillar yaitu ;
q VR 3q VR 6q DVRq CDVR
TYPE VR3
Pada VR 3 terdapat tiga penyetelan yang dapat dilakukan yaitu :q Penyetelan voltage level yang berfungsi untuk menentukan tingkat tegangan
output generator.q Voltage Droop yang berfungsi untuk mengontrol jumlah reaktif current pada
saat generator beroperasi secara parallel. Dengan metode droop akanmeruduksi perbedaan voltage.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
55/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 55
Connection diagram VR3 PMPE Generator
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
56/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 56
TYPE VR 6Pada VR 6 selain terdapat penyetelan Voltage level, Voltage Gain dan Voltage
Droop juga terdapat penyetelan Knee Frequency. Penyetelan Knee Frequencyberfungsi menurunkan tegangan secara otomatis pada saat terjadi penurunan
frequency (Volt per herz) sehingga akan memberikan manfaat meringankan kerjaengine pada saat terjadi droop frequency.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
57/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 57
DVR (Digital Voltage Regulator)DVR merupakan voltage regulator yang berbasis mikroprosesor. Parameter dapat
dirubah sesuai dengan aplikasi di lapangan. Parameter dapat dimonitor pada displayvoltage regultor.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
58/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 58
DVR mempunyai fasilitas terbaru sebagai berikut :q KVAR/PF Controller
q Over Excitation Protectionq Over Voltage Protection
q Under Voltage Protectionq Diode Monitoring Trip
q Reverse Power relayq System Monitring Parameter
Berikut ini adalah unjuk kerja dari Digital Voltage Regulator (DVR) pada saat kondisinormal dan pada saat terjadi pembebanan.
Unjuk ker ja DVR pada kondis i tanpa beban
Pada gambar di atas adalah menunjukkan hubungan antara frequency dantegangan dari generator pada unjuk kerja DVR kondisi tanpa beban.Pada saat frequency turun di bawah setting knee frequency (di bawah 100%) darinominal frequency maka tegangan generator akan turun secara linear sampai pada
batas under frequency point. Pada saat frequency mencapai underfrequency pointmaka safety device akan bekerja untuk shutdown engine secara otomatis.
Unjuk k er ja DVR pada saat pembebanan
Pada unjuk kerja DVR (loading profil) menggambarkan bahwa pada saat generatormenerima beban yang besar, frequency dari generator dan tegangan akan turun.Ketika frequency turun mencapai setting knee frequency maka tegangan akanberkurang sesuai dengan setting volt/hertz slope 1. Selanjutnya ketika frequency
berkurang 5 HZ dari knee frequency maka volt/hertz slope 2 akan bekerja. Baikvolt/hertz slope 1 maupun slope 2 nilainya dapat disetting pada parameter DVR dan
dapat disesuaikan dengan aplikasi di lapangan.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
59/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 59
Unjuk k er ja DVR pada saat pembebanan
PARAMETER DVR
Parameter DVR dapat dilihat pada display DVR dan dapat disetting sesuai denganaplikasi di lapangan. Di bawah ini adalah parameter dari DVR sebagai beriktu :
1. Parameter kode 01 Generator output voltageParameter ini disetting disesuaikan dengan rated output voltage dari generator
tersebut. Jika generator rated voltage adalah 400 Volt untuk 50HZ maka
settingnya adalah 400.
Parameter Title Units Range Value
01 Generator output voltage volts 00000 - 9999 400
2. Parameter kode 02 Ratio Output Voltage to sensing voltage
Parameter ini adalah merupakan nilai perbandingan antara tegangan outputgenerator dengan sensing voltage untuk Voltage Regulator yaitu antara
tegangan pada bus bar dengan tegangan pada terminal 20, 22, 24 pada DVR.
Parameter Title Units Range Value
02Ratio of output voltage to
sensing voltage - 001 - 100 002
3. Parameter kode 03 Generator TypeParameter ini adalah setting dari type generator berdasarkan pada
pengelompokan type exciter, frame, size, generator pole, dan engine speed.
Parameter Title Units Range Value
03 Generator type - 0000 - 0004 0004
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
60/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 60
4. Parameter kode 04 Rated Generator Output CurrentParameter ini adalah setting kapasitas arus 100% dari kemampuan generator
yang tercantum pada name plate pada power factor 0.8
Parameter Title Units Range Value
04Rated Generator output
currentAmps 0000 - 9999 2886
5. Parameter kode 05 CT voltage at rated generator current
Parameter ini adalah merupakan nilai tegangan CT pada kondisi arus maksimalgenerator. DVR mendapat sensing dari droop CT untuk menentukan droop,gain & KVAR parameter.
Parameter Title Units Range Value
05CT Voltage at ratedGenerator current
volts 01 - 05 03.55
6. Parameter kode 06 Knee Frequency
Knee frequency adalah suatu metode yang diciptakan yang bertujuan agarengine tidak menanggung beban yang berat pada saat terjadi penurunan
frequency akibat penambahan beban. Knee frequency dinyatakan dengan voltper hertz. Pengertiannya jika pada saat generaor terbebani kemudianfrequency turun mencapai knee frequency maka tegangan juga akan turun.
Parameter Title Units Range Value
06 Knee Frequency HZ 045 - 065 49.8
7. Parameter kode 07 Decreasing V / HZ slope 1Parameter ini mempunyai peran bahwa jika frequency turun mencapai setting
knee frequency maka tegangan akan secara otomatis turun. Besarnyapenurunan tegangan adalah sesuai setting pada decreasing slope 1. Nilaisetting parameter kode 07 anjuran pabrik adalah 2 volt.
Parameter Title Units Range Value
07 Decreasing Volts/Hertz slope 1 Volts/HZ 001 - 010 002
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
61/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 61
8. Parameter kode 08 Decreasing V / HZ slope 2Parameter ini mempunyai peran bahwa jika frequency turun mencapai 5 HZ
dibawah knee frequency maka tegangan generator akan turun. Besarnyapenurunan tegangan kedua ini sesuai dengan setting pada decreasing V / HZ
slope 2.
Parameter Title Units Range Value08 Decreasing Volts/Hertz slope 2 Volts/HZ 001 - 010 002
9. Parameter kode 09 Minimum VoltageParameter ini mempunyai peran sebagai batasan pada saat decreasing V / HZ
slope 2 bekerja. Voltage generator akan mengalami penurunan sampai padabatas minmum voltage.
Parameter Title Units Range Value
09 Minimum Voltage % 050 - 100 050
10. Parameter kode 10 Under frequencyPada saat frequency droop mencapai batas under frequency point (25HZ)maka voltage regulator akan melakukan regulasi sehingga tegangan generatormenjadi nol. Parameter ini adalah merupakan safety device untuk mencegahterjadinya kerusakan pada generator atau juga beban pemakaian.
Parameter Title Units Range Value
10 Under Frequency Point HZ 020 - 040 025
11. Parameter kode 11 Over voltage trip
Parameter ini adalah merupakan safety device. Pada saat tegangan mencapai
batas set point over voltage maka regulator akan memerintahkan untukshutdown voltage (zero)
Parameter Title Units Range Value
11 Over voltage trip Point % 105 - 0140 140
12. Parameter kode 12 Over voltage trip timeParameter ini adalah setting waktu tunda (time delay) terhadap proteksi over
voltage mulai bekerja.
Parameter Title Units Range Value
12 Over voltage trip time Sec 0002 - 0030 0002
13. Parameter kode 13 Under Voltage tripParameter ini adalah merupakan safety device. Pada saat tegangan mencapai
batas set poin under voltage maka regulator akan memerintahkan untukshutdown voltage (zero)
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
62/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 62
Parameter Title Units Range Value
13 Under voltage trip point % 0060 -0095 0060
14. Parameter kode 14 Under voltage trip timeParameter ini adalah setting waktu tunda (time delay) terhadap proteksi undervoltage mulai bekerja.
Parameter Title Units Range Value
14 Under voltage trip time sec 0030 - 0120 0030
15. Parameter kode 30 Droop percentageParameter ini adalah mempunyai efek yang sama dengan penyetelan droopreosthat pada VR3. Pada saat generator beroperasi secara parallel maka drooppersentage harus disetting sama antara generator, mengatur reactive currentgenerator.
Parameter Title Units Range Value
30 Droop percentage % 000 - 010 003
16. Parameter kode 34 Reverse Power tripParameter ini merupakan setting safety device untuk reverse power. Proteksi inibekerja pada saat real power (kW) pada generator yang beroperasi parallelterjadi arus balik, sehingga kW dari generator minus.
Parameter Title Units Range Value
34 Reverse Power Trip % 000 - 020 010
17. Parameter kode 35 Reverse power trip timeParameter ini adalah setting untuk waktu tunda (delay time) untuk proteksi
reverse power.
Parameter Title Units Range Value
35 Reverse Power Trip time sec 000 - 020 010
18. Parameter kode 50 Generator output frequency19. Parameter kode 51 Generator output voltage20. Parameter kode 52 Parameter output current21. Parameter kode 53 Generator reactive output current
22. Parameter kode 54 Generator real output
23. parameter kode 55 Exciter field current24. Parameter kode 56 Killo watt25. Parameter kode 57 Power factor26. Parameter kode 58 Kilovars
27. Parameter kode 60 Hours28. Paremeter kode 90 - Password
Parameter 50 s/d 60 adalah merupakan tampilan status parameter pengukuranbukan merupakan setting safety device.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
63/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 63
FAULT PARAMETERPada Digital Voltage Regulator (DVR) mempunyai fasilitas parameter yang
menunjukkan kode gangguan jika terjadi gangguan pada generator. Parametertersebut dapat dilihat pada display DVR. Parameter tersebut sebagai berikut :
Parameter kode 92 Lates fault
Pada parameter ini menunjukkan kode gangguan yang terjadi paling belakangan(terbaru), Kode ini akan secara otomatis tampil pada display jika tejadi alarm ataushutdown voltage.
Parameter kode 93 Previous faultPada parameter ini menunjukkan kode gangguan yang terjadi yang sudah berlalu.
Jika kode gangguan pada parameter 92 dihapus maka kode gangguan ini akanberpindah ke parameter kode 93
Parameter kode 94 Fault clearPada parameter ini dipakai untuk melakukan penghapusan (clearing) dari kode
gangguan pada parameter 92
Parameter kode 95 Alarm FaultPada parameter ini berisi kode gangguan yang pertama terjadi sejak parametersudah dihapus. Kode gangguan akan tampil pada display selama parameter kode 94
masih aktif. Jika tidak ada alarm fault yang aktif, maka pada dispay akan munculangka 0.
Parameter kode 96 Shutdown fault resetPada parameter ini bekerja seperti switch reset shutdown fault. Parameter kode 96hanya bisa dipakai untuk mereset jenis gangguan yang resetable shutdown fault.Sedangkan untuk mereset jenis gangguan yang sifatnya non resetable fault
shutdown dengan cara melepas power DC 24 volt dari DVR.
KODE GANGGUAN
Untuk mengetahui penyebab dari gangguan yang terjadi perlu mengetahui artidefinisi dari kode gangguan yang muncul pada display DVR.Ada bebrapa kode gangguan yang perlu diketahui yaitu :
Fault kode 601 Internal memory failure
Kode gangguan ini menunjukkan adanya kerusakan pada EEPROM. Untukmenghapus kode gangguan dengan fasilitas clearing pada parameter 92. Lakukan
program ulang parameter 1 s/d 35. Jika kode gangguan masih aktif maka DVR perludiganti.
Fault kode 602 Internal Watchgdog FailureKode gangguan ini menunjukkan adanya kelainan pada mikroprosessor. Hal ini
disebabkan adanya induksi electromagnet. Sehingga perlu kabel shielded & sistemgrounding yang bagus, atau juga disebabkan oleh tegangan supply DC terlalurendah (dibawah 18 VDC)
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
64/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 64
Fault kode 603 Rotating diodeKode gangguan ini menunjukkan adanya variasi arus yang mengalir cukup besar
pada exciter field yang diakibatkan oleh adanya kelainan pada diode, hubungsingkat atau open sirkuit.
Fault kode 701 Under voltage
Kode gangguan ini disebabkan voltage regulator mendeteksi terjadinya teganganturun lebih rendah dari setting point under volotage trip.
Fault kode 702 Over voltageKode gangguan ini disebabkan voltage regulator mendeteksi terjadinya teganganlebih melebihi set point over voltage.
Fault kode 703 Over ExcitationKode gangguan ini disebabkan oleh arus excitasi pada exciter field terlalu besar atauberlangsung terlalu lama. Arus yang besar dapat menyebabkan kerusakan padagenerator.
Fault kode 704 Loss of ExcitationKode gangguan ini menunjukkan bahwa voltage regulator mendeteksi arus eksitasinol, kode gangguan ini akan muncul jika voltage regulator mendeteksi power factor0.4 kapasitif. Kemungkinan juga bisa disebabkan oleh pemasanagn polaritas dari CT
yang tidak benar.
Fault kode 705 Reverse PowerKode gangguan ini menunjukkan bahwa voltage regulator mendeteksi adanya arusbalik yang melebihi set point reverse power. Kemungkinan disebabkan polaritasCT/PT yang tidak benar atau beban generator minus saat operasi parallel.
Fault kode 801 Instantaneous tripKade gangguan ini akan mucul jika voltage regulator mendeteksi arus eksitasi lebihbesar dari 28 ampere, dan secara otomatis Voltage regulator akan memutus arus
eksitasi ke exciter.Fault kode 802 Loss of sensingKode gangguan ini menunjukkan bahwa voltage regulator mendeteksi ada salahsatu dari sensing input terminal 20, 22, 24 dalam kondisi open sirkuit atau shortsircuit.
Fault kode 803 Loss of frequency
Kode gangguan ini menunjukkan bahwa voltage regulator mendeteksi frequency nol.Voltage regulator mendeteksi frequency dari permanent magnetic filed bukan dari
voltage sensing input.
Fault kode 901 Digital Voltage regulator memory
Kode gangguan ini menunjukkan bahwa ada gangguan pada EEPROM memory.Voltage regulator tidak bisa berfungsi lagi.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
65/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 65
PENGELOMPOKAN JENIS GANGGUANJenis gangguan dapat dideteksi oleh digital voltage regulator dibagi menjadi 4 yaitu :
a. Alarm faultb. Resetable shutdown fault
c. Non resetable faultd. Severe fault
a. Alarm faultPada kondisi ini DVR mendeteksi adanya kelainan yang tidak mempengaruhi
kerja dari generator. Sehingga generator tetap beroperasi secara normal.Contoh gangguan ini misalnya gangguan pada internal memory pada DVR,hanya dengan direset kembali maka alarm fault akan normal kembali. Alarm fault
mempunyai kode gangguan dalam range 600 ( seperti 601, 602, 603)
b. Resetable shutdown faultPada kondisi ini Digital Voltage Regulator atau generator mengalami penurunanperfomance, sehingga DVR akan mereduksi tegangan eksitasi 3.0 volt atau lebih
kecil sehingga tegangan generator menjadi low. Gangguan ini dapat dihapus
pada parameter kode 92. Jenis resetable shutdown fault ini mempunyai kodegangguan pada range 700 (701, 702, 703, 704, 705)
c. Non resetable shutdown fault
Pada kondisi ini DVR tidak dapat bekerja dengan normal, hal ini disebabkan olehadanya gangguan yang sifatnya permanen seperti tegangan input sensing putus
atau frequency loss. DVR akan mereduksi tegangan excitasi 3.0 atau lebih kecil,sehingga tegangan output generator menjadi low.Jenis gangguan ini hanya dapat direset dengan cara memutus sementara powerinput DC yang menuju ke AVR (10 detik) setelah gangguan permanen sudah
diatasi. Non resetable shutdown fault ini mempunyai kode gangguan pada range
800 (801, 802, 803)
d. Severe faultDalam kondisi ini DVR mengalami gangguan pada EEPROM. DVR tidak dapatberfungsi lagi dan tidak dapat direset, DVR harus diganti. Kode gangguan iniadalah 901..
CDVR (Caterpillar Digital Voltage Regulator)CDVR adalah voltage regulator generasi terbaru dari produk Caterpillar yangberbasis mikroprosessor. Parameter setting CDVR hanya dapat dilakukan dengan
bantuan ET tools.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
66/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 66
CDVR FEATURECDVR mempunyai keunggulan dibandingkan voltage regulator type sebelumnya,
keunggulan tersebut di antaranya adalah :
q Berbasis tehnologi microprocessor dan mempunyai tiga control mode yaitu :Automatic Voltage Regulator (AVR), Power Factor Regulator (PF), Reactive
Power Regulator (Var).
q Dapat diprogram untuk kestabilan unjuk kerja
q Soft start dengan adjustable time setting pada mode AVR
q Pengaturan dual slope under frequency (volt/Hz)
q Tiga phase atau single phase voltage sensing pada mode AVR
q Single phase generator current sensing
q Field current dan field voltage sensing
q 5 contact sensing input untuk interface system
q Dilengkapi dengan lampu LED untuk indicator jika terjadi alarm ataushutdown fault
q Alarm dan shutdown fault output driver untuk keperluan fault indicator
q Remote komunikasi interface dengan menggunakan CAN 2.0B
q Mempunyai 10 fungsi generator proteksi
Fungsi proteksi pada CDVR adalah :
q Generator Under Voltage
q Generator Over Voltage
q Loss excitation
q Instantanenous field over current
q
Over excitation
q Loss of sensing
q Internal watchdog failure
q Internal memory failure
q Fault reset
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
67/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 67
Regulator karakteristik
CDVR mempunyai karakteristik unjuk kerja yang tidak jauh berbeda dengan DVR.Pada diagram di atas jika frequency di bawah 100 % dari nominalnya maka berlakuunder frequency slope 1 (1-10 V/HZ). Selanjutnya jika frequency turun dibawah 90 %dari frequency nominal maka berlaku slope 2 (1-10 V/HZ). Jika frequency drop
sampai batas 30 HZ maka regulator akan mengatur sampai pada batas minimumvoltage.
Connection Diagram CDVR dengan PMG generator
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
68/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 68
GENERATOR RATING
Rating dari generator set dibagi menjadi 3 yaitu ;1. Prime rating
2. Continuous rating3. Stand by rating
Prime rating
Definisi dari prime rating adalah bahwa generator set tersebut dapar dioperasikan
dengan beban yang bervariasi dengan waktu yang tidak terbatas dengan load factor60 s/d 70 %. Aplikasi digunakan untuk industrial, pumping, construction, peakshaving.
Continuous rating
Definisi dari continuous rating adalah bahwa generator set tersebut dapatdioperasikan secara terus menerus dengan beban yang konstan pada waktu yang
tidak terbatas dengan load factor 70 100 %.
Stand by rating
Definisi dari stand by rating adalah bahwa generator set tersebut dapatdioperasikan dengan beban yang bervariasi dengan waktu yang terbatas. Load
factor 60% atau lebih kecil.
Generator name plate data
Generator name plate data berisi spesifikasi dari generator set, letaknya umunyaditempel pada body generator. Informasi dalam name plate menyangkut :
q Serial Number
q
Rated output Voltage (Volt)
q Current Capasity (Amp)
q Kilowatt (kW)
q Power factor (Cos Q)
q Model
q Frequency (Hertz)
q Lead Connection
q Insulating class
q Generator frame
q Excitation voltage
q Excitation current
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
69/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 69
BASIC PARALLEL
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
70/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 70
BASIC PARALLEL
Generator set pada aplikasinya bisa beroperasi dengan single operasi maupundengan parallel operasi seperti halnya sumber listrik lainnya. Akan tetapi untukberoperasi secara parallel ada beberapa persyaratan yang harus dipenuhi untukdapat melakukan parallel diantara generator set.
A. SYARAT PARALLEL
Ada beberapa syarat yang harus dipenuhi sebelum melakukan parallel.
1. Putaran phase sama2. Voltage Level sama3. Frequency sama
4. Voltage harus se phase (in-phasing)
1. PUTARAN PHASE
Putaran Phase adalah urutan dari phase R S T, urutan dari generator yangberoperasi parallel harus sama, Sebagai contoh Phase R Genset 1 harus
berhubungan dengan Phase R Genset 2, begitu juga phase S dan Phase T.
Pada gambar di atas menunjukkan dua generator set yang salah dalam putaranphasenya. Untuk itu sebelum melakukan comissioning pada saat instalasi perludilakukan pengecekan dengan menggunakan alat yang disebut Phase rotation(phase squence ceck).
2. VOLTAGE LEVELVoltage level adalah tingkat tegangan dari generator yang akan diparallel harus
sama antara tegangan bus dengan tegangan generator yang akan diparallel.Jika terjadi perbedaan level tegangan pada saat parallel maka akan berpotensi
terjadinya circulating current.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
71/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 71
Kondisi di bawah ini menggambarkan jika dua buah sumber yang diparallel
dengan kondisi level yang berbeda.
Seperti pada gambar di atas dua sumber air digabungkan dengan levelyang berbeda yaitu 20 bar dan 10 bar, maka yang terjadi adalah level yang
lebih rendah akan terdorong oleh level yang lebih tinggi. Contoh secaramekanis di atas juga berlaku untuk listrik. Jika dua buah sumber tegangandigabungkan dengan level tegangan yang berbeda maka tegangan yang
lebih rendah akan terdorong sehingga terjadilah circulating current.
3. FREQUENCY
Frequency adalah jumlah getaran (cycle) listrik tiap detiknya, satuan darifrequency adalah Hertz (HZ). Untuk tegangan arus bolak balik 1 HZ adalah satu
cycle atau satu gelombang penuh arus bolak balik. Besarnya frequency darigenerator ditentukan oleh kecepatan perpotongan antara kutub magnet dengankonduktor. Atau dengan kata lain ditentukan oleh kecepatan rotor generator.Generator dengan jumlah kutub yang lebih banyak akan memerlukan putaranrotor yang lebih rendah sedangkan generator dengan jumlah kutub yang lebih
sedikit akan memerlukan putaran yang lebih tinggi untuk dapat menghasilkanfrequency yang sama.
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
72/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 72
Kondisi di atas menggambarkan dua engine yang digabung dengan perantara
gear. Engine 1 beroperasi pada putaran 1000 RPM sedangkan engine 2
beroperasi pada putaran 1500. Jika kedua output shaft dihubungkan denganmenggunakan gear maka yang terjadi adalah engine yang putarannya lebih
rendah akan terputar oleh putaran yang lebih tinggi. Kondisi seperti di atastentunya tidak dapat dioperasikan secara bersamaan. Contoh di atasmenggambarkan secara mekanika, kondisi seperti ini juga berlaku pada energilistrik yaitu generator.
4. VOLTAGE IN PHASEUntuk memahami prinsip dasar dari tegangan arus AC (bolak balik) di bawah ini
akan dijelaskan mengenai proses terjadinya tegangan pada arus AC.
Pada ilustrasi di atas menggambarkan out put voltage vector pada generator.
Satu siklus adalah 360, Pada saat kutub U rotor berada pada 0 makategangan 0 Volt, Pada saat kutub U rotor berada pada posisi terdekat denganlilitan stator phase R ( 90) maka tegangan out put pada posisi tertinggi,
Pada saat kutub U posisi terjauh dengan lilitan stator phase R ( 270) maka
tegangan posisi minus tertinggi. Pada saat posisi rotor kembali ke posisisemula maka tegangan out put pada 0 Volt.
+
-
TimeVo
lts
1 Cycle = 360 degres
Out put voltagephase genset
Out put voltage vector
R
S
T
N
US
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
73/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 73
Gambar di bawah ini akan membantu mempermudah pemahaman secaramekanika bagaimana jika kedua sumber energi disatukan tetapi mempunyai
sudut yang berbeda.
Jika melihat gambar di atas jelas bahwa kedua gear tersebut tidak akan bisa
saling berhubungan untuk saling memutar. Perbedaan sudut menyebabkankedua gigi gear tidak dapat menyatu.
Begitu juga dalam listrik. Jika dua buah sumber energi listrik diparallel dengan
perbedaan sudut phase maka kedua sumber tegangan tersebut tidak akandapat diparallel. Gambar di atas menunjukkan dua sumber tegangan yangmempunyai sudut phase yang berbeda, generator 1 lebih dulu cyclenyadibanding dengan genset 2. Sehingga kedua generator tersebut terjadi beda
sudut phase.
Pada ilustrsi di atas kedua genset mempunyai sudut phase yang sama,sehingga kedua generator tersebut mencapai titik puncak tegangan yangbersamaan.
+
-
Time
Volts1 Cycle = 360 degres
Out put voltage phase R genset A
Out put voltage phase R genset B
-
7/22/2019 Materi Pelatihan Level 2 _ Electrical Gen _
74/182
Operator Level 2
Standar Pelatihan Tehnis Operator Genset 74
METODE PARALLEL
Ada 4 metode yang dapat dilakukan untuk parallel generator, yaitu :
1. MANUAL PARALLEL DENGAN LAMPU2. MANUAL PARALLEL DENGAN SYNCHROSCOPE
3. PERMISIVE PARALLEL4. SEMI AUTOMATIC
Pada diagram di atas menggambarkan dua generator set yang beroperasi secaraparallel. Genset 1 akan dilakukan parallel sedangkan Genset 2 sebagai tegangan
bus. Anak panah menunjukkan tegangan kerja.
Pada saat Switch Synchronizing posisi ON maka tegangan bus mengalir ke lampu
Synchronizing. Tegangan Genset 1 mengalir ke lampu synchronizing. LampuSynchronizing akan menyala terang redup hal ini disebabkan terjadinya perbedaan
tegangan antara tegangan bus dengan tegangan genset 1 .
Pada saat lampu synchronizing padam tegangan bus dengan tegangan genset 1dalam kondisi sephase (sama). Pada saat lampu Sunchronizing padam maka CBGenset 1 dilakukan Close maka genset tersebut sudah beroperasi secara parallel.
Synchroniz