Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
Gambar 4.7 Konstruksi rotor dan stator dari Permanent Magnet Generator
IV.2.2 Automatic Voltage Generator AVR
Tegangan yang dihasilkan oleh generator tidak selalu dihasilkan sesuai dengan ratingnya. Tegangan ini dapat turun atau lebih besar tergantung dengan jenis
beban dan besarnya beban. Untuk beban induktif, tegangan pada generator dapat turun sehingga perlu menaikkan arus eksitasi yang diberikan, sedangkan untuk beban
kapasitif, tegangan yang dihasilkan oleh generator dapat naik sehingga arus eksitasi diturunkan. Untuk menjaga tegangan keluaran generator tetap maka perlu dilakukan
penambahan atau pengurangan arus eksitasi. Pengaturan tegangan pada generator agar tegangan keluarannya tetap adalah dengan menggunakan suatu rangkaian
pengatur tegangan yang terdiri dari beberapa rangkaian yang saling mendukung yang sering disebut dengan Automatic Voltage Regulator AVR.
Pengatur tegangan yang digunakan adalah AVR MX321, merupakan AVR jenis thyristor, dimana daya masukan adalah sumber tiga fasa dari PMG yang
kemudian disearahkan oleh power rectifier yang terdiri dari penyearah thyristor yang merupakan bagian dari AVR MX321. Disamping sebagai pengatur tegangan,
Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
rangkaian AVR juga dilengkapi alat pengontrol untuk menjamin keandalan dari generator. AVR dihubungkan dengan belitan stator generator utama melalui isolating
transformer yang berfungsi mengontrol daya yang disuplai pada stator eksiter dan sampai pada belitan rotor generator utama untuk menjaga tegangan keluaran pada
batas yang ditetapkan, jadi tugas utama dari AVR ini adalah : a.
Untuk mengatur keluaran tegangan generator b.
Untuk mengatur arus ekistasi c.
Untuk mengatur VoltHertz Diagram skematik proses eksitasi menggunakan AVR MX321 dapat dilihat
pada Gambar 4.8 dan tampilan dari AVR MX321 seperti pada Gambar 4.9.
PMG AC
Exc
Gen VD
SMX VED
PSN OEL
MEL VHz
PCR PGR
PT 90R
Rotating Rectifier 41E
Thyristor 0 Vdc
- Negative + Positive
Auto 70E
1 2
3 4
5 Firing Circuit
Reff
1 380 V 2 380 V
3 380 V PT = Potensial Transformer
90 R = Voltage Setter 90R VD = Voltage Detector
VED = Voltage Error Detector SMX = Signal Mixer
Auto
= Switch Auto Follower 70 E = Voltage Setter 70E
PCR = Pulse Control Regulator Card PGR = Pulse Generator Regulator card
OEL = Over Excitation Limitter MEL = Minimum Excitation Limitter
VHz = Over Flux Protection Thy = Module Thyristor
PSN
= Netral Power Supply Reff = Refferensi Voltage
41 E = Excitation Breaker
Gambar 4.8 Diagram prinsip kerja AVR
Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
Gambar 4.9 Tampilan AVR MX321 Data spesifikasi AVR MX321 sebagai berikut ini :
- Input PMG Tegangan
: 170 – 220 V ac Arus
: 3 APhase Frekuensi
: 100 – 120 Hz nominal Fasa
: 3 Fasa 3 kawat
- Output Tegangan
: max 120 V dc
Arus : max 3.7 A
- Proteksi Tegangan lebih AVR : 300 V ac
- Proteksi Eksitasi Lebih : 75 V dc
- Sinyal masukan Tegangan
: 170 – 250 V ac max Frekuensi
: 50 – 60 Hz
Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
Skematik komponen AVR MX321 dapat dilihat pada Gambar 4.10.
Gambar 4.10 Skematik AVR MX321 Dari skematik AVR MX321 pada Gambar 4.10 ada beberapa bagian penting
dalam proses eksitasi yaitu : a. Potential Divider and Rectifier
Potential Divider and Rectifier berfungsi menerima sinyal tegangan ac keluaran generator utama sedangkan Rectifier berfungsi mengubah sinyal
tegangan ac menjadi sinyal tegangan dc untuk dikuatkan pada Amplifier. b. 3 phase rectifier
3 phase rectifier berfungsi memonitor arus keluaran generator utama, yang merupakan penyearah tiga fasa yang mengubah sinyal ac menjadi sinyal dc.
c. Amplifier Amplifier berfungsi membandingkan sinyal tegangan keluaran generator
utama dengan tegangan referensi dan selisihnya error akan dikuatkan ke error
Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
detector untuk memberikan sinyal kontrol untuk Power Control Device. Ramp Generator dan Level Detector berfungsi mengontrol periode konduksi dari Power
control Device untuk menjaga tegangan pada tegangannominal. d. Power Supply
Power Supply berfungsi menyediakan daya untuk rangkaian AVR. e. Synchronising Circuit
Synchronising Circuit atau UFRO Under Frequency Roll Off berfungsi menjaga hubungan antara tegangan dan frekuensi tetap kontsan VoltsHz.
Karakteristik VoltsHz seperti pada Gambar 4.11.
Gambar 4.11 Karakteristik VoltsHz AVR berkoordinasi dengan sistem proteksi putaran rendah yang memberikan
karakteristik VoltsHz ketika putaran generator dibawah set point, frekuensi minimum disetting pada level 47 Hz.
f. Power Control Device Power Control Device berfungsi mengatur atau mengubah-ubah besarnya
arus eksitasi yang disuplai pada rotor eksiter setelah mendapat sinyal dari Amplifier.
Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
g. Circuit Breaker Circuit Breaker berfungsi memutuskan daya pada AVR dan generator eksiter
jika terjadi gangguan tegangan lebih atau gangguan eksitasi lebih. h. Over Excitation Detector
Over Excitation Detector berfungsi memonitor tegangan eksitasi yang disuplai pada eksiter. Tegangan eksitasi maksimum dibatasi atau disetting pada
level 70 Volt +-5. Jika terjadi kenaikan tegangan eksitasi melebihi nilai settingan maka over excitation detector memberikan sinyal untuk membuka
excitation circuit breaker. i. Over Voltage Detector
Over Voltage Detector berfungsi memonitor tegangan pada terminal keluaran generator utama dan memberikan sinyal untuk membuka Circuit Breaker
excitaton circuit breaker utnuk memutuskan daya pada Eksiter dan AVR pada saat terjadi tegangan lebih pada generator utama. Alat proteksi tegangan lebih
disetting pada level 437 Volt +-5. Terminal AVR E1, E0 dihubungkan pada kumparan stator generator utama.
j. Thyristor Rectifier Thyristor Rectifier merupakan penyearah thyristor konverter gelombang
penuh tiga fasa, berfungsi mengubah arus bolak-balik menjadi arus searah agar dapat digunakan sebagai sumber eksitasi pada generator eksiter. Dengan menggunakan
penyearah thyristor, maka besarnya arus eksitasi dapat diatur dengan cara mengatur sudut penyalaan thyristor. Peralatan yang mengubah-ubah sudut penyalaan dilakukan
oleh peralatan kontrol yang terdapat pada AVR yaitu melalui Power Control Device.
Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
Prinsip kerja dari penyearah thyristor adalah melewatkan arus sesuai dengan besarnya sudut penyalaan yang diberikan pada gerbangnya. Jika arus eksitasi
generator eksiter didefenisikan sebagai I
ex
, maka :
ex ex
ex
R V
I =
Dimana tegangan eksitasi sebesar : α
π Cos
V V
m ex
3 3
=
=
− m
ex ex
V R
I Cos
3 3
1
π α
Dimana : I
ex
= arus eksitasi V
ex
= tegangan eksitasi R
ex
= tahanan medan eksiter V
m
= puncak tegangan masukan α = sudut penyalaan thyristor
Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
Diagram satu garis generator sinkron dapat dilihat seperti pada Gambar 4.12 berikut :
Gambar 4.12 Diagram satu garis generator sinkron
Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
Rangkaian kontrol generator sinkron dapat dilihat seperti pada Gambar 4.13 berikut :
Gambar 4.13 Rangkaian kontrol generator sinkron
Ennopati Pane : Studi Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanent Magnet Generator Aplikasi Pada Generator Sinkron Di PLTD PT. Manunggal Wiratama, 2010.
IV.2.3 Eksiter Utama Penguat Utama