BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Pengertian Umum Generator Sinkron

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Umum Generator Sinkron

Gernerator sinkron adalah generator arus bolak balik yang dapat berubah energy mekanik menjadi energi listrik. Generator sinkron juga disebut alternator, generator arus bolak balik dapat dipakai secara umum terutama untuk penyediaan tenaga listrik yang besar dalam industri maupun pada pusat pusat pembangkit tenaga listrik.

Untuk menggerakkan generator diperlukan suatu tenaga mekanis (mesin penggerak) yang dimaksud sebagai pengerak mula (primer mover ).pengerak mula ini bias mengunakan mesin diesel,tenaga air turbin uap, turbin gas, tenaga nuklir, dan sebagainya.Pengerak mula untuk generator berdaya kecil biasanya dingunakan turbin gas, turbin uap dan turbin air.

2.2 Kontruksi Generator sinkron

Generator mempunyai dua bagian utama yang berguna untuk menghasilkan tegangan yaitu stator dan rotor.

Stator merupakan bagian utama dan memiliki alur-alur sebagai tempat ,meletakakn lilitan atau kumparan jangkar. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 2.1a dan 2.1b

.

Gambaar 2.1b. Bagian-bagian dari Generator AC

Gambar 2.1b.Bagian-bagian dari generator AC

Dari gambar 2.1b terlihat pada bagian dalam stator terdapat kumparan, kumparan ini disebut kumparan jangkar. Pada kumparan jangkar tersebut akan mengalir arus yang diberikan pada suatu beban listrik oleh generator melalui terminal

yang terletak pada suatu beban listrik oleh generator melalui terminal yang terletak pada stator (gambar 2.1b)

Pada generator 3 dasa, lilitan jangkar tersebut tersusun daru tiga buah lilitan yang terpisah. Dimana masing-masing belitan diletakkan 120. Jumlah tersebut adalah sama, sehingga tengangan yang dibangkitkan juga sama dan beda fasa sebesar 120.

Rotor adalah bagian dari mesin yang berputar yang dipasang pada poror. Rotor terdiri dari belitan-belitan medan. Belitan medan yang terdapat pada rotor dialiri arus searah sisini adalah untuk menghasilkan fluks medan.

Gambar 2.2 Rotor dari Generator AC 2.3 Prinsip Kerja Generator sinkron

Untuk mengahasilkan fluks magnit pada kumparan medan adalah dengan cara mengalirkan arus DC melalui cincin atau sikat, dimana bila sepotong plat dialirkan

arus DC akan timbul medan magnit. Apabila sepotong kawat atau konduktor digerakkan dalam medan magnit dengan arah memotong, maka pada konduktor tersebut aksn membangkitkan ggl.

Generator sinkron menghasilkan arus bolak-balik berdasarkan induksi

elektromagnit. Untuk mendapatkan arus yang besar dipakai generator 3 fasa, dimana stator terpasang tiga buah gulungan dan dipasang sedemikian rupa. Sehinga tegangan yang terjadi didalamnya harus mempunyai perbedaan fasa 1/8 periode satu sama lainnya.

2.4. Sistem Eksitasi

Sistem eksitasi (penguat) konvensional terdiri dari suatu sumber arus searah yang dihubungkan kemen dan generator AC melalui dua cincin slip atau sika. Sumber arus searah yang digerakkan oleh pengerak mula yang sama dan diberikan daya oleh Generator AC.

Prinsip dasar dari system eksitasi dengan torsi yang telah diberikan yaitu eksitasi yang dingunakan untuk memberikan penguat DC dari generatif AC untuk mendapatkan tegangan keluar generator. Rangkaian listrik tetap pada generator terdiri dari belitan jangkar yang dimasukkan dalam inti stator. Fungsi dari eksitasi pada generator adalah untuk memberikan daya magnetik fariabel kedalam fluks magnetik generator. Apabila kerapatan fluk dinaikan, maka tegangan keluaran generator akan bertambah dan sebaliknya bila diturunkan sampai mencapai nol, tegangan keluaran tidak dibangkitkan.

Esitasi dingunakan untuk mengubah tegangan keluaran generator yang disesuaikan dengan beban generator. Besarnya ggl yang dibangkitkan tergantung pada kuat medan dan kepesatan rotor, karna gernerator bekerja pada kepesatan konstan, maka besar ggl yang dibangkitkan dapat dikendalikan dengan mengatur besaar eksitasi medan yang diberika pada generator. Eksitasi ini dapat langsung dikendalikan dengan mengubah besarnya tegangan eksitasi.

2.2 Pertahanan Netral Generator

Dalam beberapa kejadian arus hunbung singkat pada saat terjadi gangguan hubung singkat ketanah begitu besar sehingga tekanan arus lebih mempengaruhi dari tengangan yang timbul. Contoh yang paling nyata untuk mengambarkan keadaan tersebut ialah hubung singkat pada salah satu jepitan generator yang netralnya ditanahkan tampa impendasi.

Bila ada beberapa generator paralel , lebih baik hanya satu generator diketanahkan.Cara ini lebih baik bila dibandingkan dengan semua generator diketanahkan.

Dengan mengetanahkanya hanya satu generator aliran harmonis kesemua generator-genertor itu dapat dicegah. Tetapih hanya mengetanahkan hanya satu generator harus hubung singkat pada generator yang netral diketanahkan sangat besar.

Maka generator yang diketanahkan itu harus dipilih generator yang mempunyai impendasi urutan nol paling besar. Supaya arus hubung singkat itu berkurang. Sebenarnya pengetanahan impendasi lebih baik dari pengetanahan tampa impendasi.

2.6 Proteksi Generator.

Proteksi dengan kapasitas besar sangat memerlukan suatu system proteksi yang akurat serta ketelitian yang tinggi. Hal ini karna disebabkan karna :

-Generator adalah suatu mesin besar yang terhubunga dengan busbar dan juga terhubung dengan tranformator utama

-Generator juga dapat terhubung atau dipengaruhi oleh system eksitas, pengerak mula (primer mover). Pengaturan tegangan,system pendingin dan sebagainya. Jadi generator bukanlah mesin yang bersiri sendiri, sehinga proteksi generator memerlukan suatu alat koordinaso dengan alat pendukungnya.

Untuk suatu gangguan, generator itu masih harus segerak dilepas, karna akan mengakibatkan hilangnya tenaga dijaringan listrik. Untuk beberapa kondisi untuk apnormal pada generator itu cukup dengan memberikan alarm serta indikasi. Di pabrik generator juga terkoodinasi dengan proteksi transformator. Hal ini disebabkan karna transformator itu berhubungan lasung dengan unit pembangkit.

2.7 Sistem Pensistribusian Daya Listrik

Dalam halm pendistribusian daya kesemua beban dapat Dilakukan dengan dua cara yaitu :

1. Secara manual

Umumnya dilakukan pada system distribusi daya yang tergolong sederhana. adapun komponen yang dingunakan diatara : fuse, handle jenis fasa dan sebagainya. Dalam perkembanganya harus tetap mengikuti aturan instalasi, salah satu tentang ketentuan kapasitas beban yang diberi daya. Sedangkan kemampuan handle pada suatu circuit sekurang-kurangya harus sama dengan kemampuan pengaman lebur pada sircuit tersebut.

2. Secara otomatis

Dapat dilakikan dengan mengunakan perangkat elektromekanikal maupun elektronik. Pendistribusian daya secara otomatis ditemui pada Automatic Transfer Switch (ATS).

Sesuai dengan namanya, maka proses pendistribusian daya langsung ditangani oleh suatu kontrol yang bekerja secara otomatis menyalurkan daya dari daya utama dan di back-up dengan daya cadangan untuk penyediaan daya kebeban . 2.8 Sistem Interlock Pada panel ATS (Automatic Transfer Switch)

Umunya hanya mempergunakan system Electrikal Interlocking, diamana apabila salah satu sumber sedang menyuplai beban (dikunci dengan electrical wiring system) untuk menghindari terjadi tanrakan antara power genset dengan power utama/PLN, Sistim interlock seperti ini nampaknya cukup aman tetapih sebenarnya belumlah cukup memberikan ketenangan yang cukup layak bagi penggunanya, hal ini disebabkan masih adanya celah yang cukup untuk membuat terjadinya hubung singkat/ tumbukan antara genset dengan PLN, terutama yang disebabkan oleh human error yang bias terjadi apabila tehnisi melakukan kesalahan pengoperasian apabila panel dijalankan secara manual.

2.9 Penerapan Komponen Elektromagnetik dan Elektronik pada Pengontrolan Pendistribusian Daya Listrik

Rancangan yang dikenakkan pada system yang dimaksud adalah teknik control ini system yang dikontrol (plant) adalah mesin diesel sebagai primer over.sedangkan variable acuan adalah tegangan output pada terminal primer ovel. Sedangkan variable acuan adalah tegangan output pada terminal generator. Bila terjadi perubahan variable output melampaui batas nilai nominal tertentu maka system mengangap adaya suatu sinyal gangguan.

Menurut nugrha (1999), adapun sasaran yang diharapkan sebagai kemampuan dari system pengaturan antara lain sebagai berkikut :

1. Kebutuhan Otomatisasi yang mencakup :

a. Kecepatan, baik menurut waktu, maupun rantai operasi

b. Keakuaratan (yaitu ketepatan system untuk merespon suatu sinyal gangguan pada system)

c. Kesimultanan operasi (pada system yang membutuhkan operasi secara stimulant )

2. Keuntungan –keutungan yang mencakup : a. Penghemaatan energy

b. Penghidaran bahaya (yang mungkin timbul baik pada system maupun operator)

c. Peningkatan kualitas dan produktifitas (dalam rangka meningkatkan performansi system sehingga menghasilkan suatu system control yang handal)

d. Keamanan peralatan (sehingga peralatan selalu terproteksi dari gangguan yang mungkin terjadi)

e. Pelaksanaan pekerjaan yang tidak mungkin (akan tetapih membutuhkan suatu system control yang dapat bekerja secara otomatis ).

f. Penghematan bahan.

Sedangkan menurut desain atau yang dimaksud dengan rancangan suatu system adalah pada umumnya prosedur desain tidak diperbolehkan secara langsung(akan tetapih diperlukan suatu metode yang bersifat eksperiment yang pada akhirnya diperoleh suatu system yang ideal)(Ogata, 1995) 2.9.1. Komponen Elektromekanik

Penerapan komponen elektromekanis pada pengotrolan pendistribusisan Daya adalah dengan mengabil keutungan yang dapat diperoleh dari pengerakan mekanis maupun penghataran arus. Konponen-komponen tersebut antara lain sebagai berikut :

1. Relay

Menurut suyono (1984), penggunaan relay untuk keperluan (otomatis) Berfungsi sebagai :

a. Kontak hubungan (saklar) yang dikendalikan oleh komponen elektronik b. Penerus perintah rangkaian elektronik, yakni untuk mengerakkan system

yang memiliki power lebih besar.

c. Penyimpanan informasi, merupakan implementasi system hitung atau rangkaian logika. Pada dasarnya pengunaan relay untuk suatu keperluan dimaksudkan untuk menyesuaikan (arus pembebanan) kontak, lazimnya (arus) pembebanan dinyatakan dalam ampere (suyono,1992).

2.Circuit Breaker

Circuit breaker adalah suatu alat pengaman yang dapat memutuskan rangkaian listrik bila terjadi gangguan pada rangkaian listrik tersebut. Circuit breaker

mempunyai arti penting dalam suatu rangkaian parngaman pada saat terjadi

gangguan. Circuit breaker dapat mengamankan arus lebih atau terjadi hubung singkat pada rangkaian yang diamankan. Circuit breaker mempunyai fungsi utama yaitu

1. Sebagai saklar pada keadaan yang normal untuk keperluan pada ruangan 2. Sebagai saklar pada keadaan yang normal (terjadi gangguan)

arus DC akan timbul medan magnit. Apabila sepotong kawat atau konduktor digerakkan dalam medan magnit dengan arah memotong, maka pada konduktor tersebut aksn membangkitkan ggl.

Generator sinkron menghasilkan arus bolak-balik berdasarkan induksi

elektromagnit. Untuk mendapatkan arus yang besar dipakai generator 3 fasa, dimana stator terpasang tiga buah gulungan dan dipasang sedemikian rupa. Sehinga tegangan yang terjadi didalamnya harus mempunyai perbedaan fasa 1/8 periode satu sama lainnya.

2.4. Sistem Eksitasi

Sistem eksitasi (penguat) konvensional terdiri dari suatu sumber arus searah yang dihubungkan kemen dan generator AC melalui dua cincin slip atau sika. Sumber arus searah yang digerakkan oleh pengerak mula yang sama dan diberikan daya oleh Generator AC.

Prinsip dasar dari system eksitasi dengan torsi yang telah diberikan yaitu eksitasi yang dingunakan untuk memberikan penguat DC dari generatif AC untuk mendapatkan tegangan keluar generator. Rangkaian listrik tetap pada generator terdiri dari belitan jangkar yang dimasukkan dalam inti stator. Fungsi dari eksitasi pada generator adalah untuk memberikan daya magnetik fariabel kedalam fluks magnetik generator. Apabila kerapatan fluk dinaikan, maka tegangan keluaran generator akan bertambah dan sebaliknya bila diturunkan sampai mencapai nol, tegangan keluaran tidak dibangkitkan.

Esitasi dingunakan untuk mengubah tegangan keluaran generator yang disesuaikan dengan beban generator. Besarnya ggl yang dibangkitkan tergantung pada kuat medan dan kepesatan rotor, karna gernerator bekerja pada kepesatan konstan, maka besar ggl yang dibangkitkan dapat dikendalikan dengan mengatur besaar eksitasi medan yang diberika pada generator. Eksitasi ini dapat langsung dikendalikan dengan mengubah besarnya tegangan eksitasi.

2.2 Pertahanan Netral Generator

Dalam beberapa kejadian arus hunbung singkat pada saat terjadi gangguan hubung singkat ketanah begitu besar sehingga tekanan arus lebih mempengaruhi dari tengangan yang timbul. Contoh yang paling nyata untuk mengambarkan keadaan tersebut ialah hubung singkat pada salah satu jepitan generator yang netralnya ditanahkan tampa impendasi.

Bila ada beberapa generator paralel , lebih baik hanya satu generator diketanahkan.Cara ini lebih baik bila dibandingkan dengan semua generator diketanahkan.

Dengan mengetanahkanya hanya satu generator aliran harmonis kesemua generator-genertor itu dapat dicegah. Tetapih hanya mengetanahkan hanya satu generator harus hubung singkat pada generator yang netral diketanahkan sangat besar.

Maka generator yang diketanahkan itu harus dipilih generator yang mempunyai impendasi urutan nol paling besar. Supaya arus hubung singkat itu berkurang. Sebenarnya pengetanahan impendasi lebih baik dari pengetanahan tampa impendasi.

2.6 Proteksi Generator.

Proteksi dengan kapasitas besar sangat memerlukan suatu system proteksi yang akurat serta ketelitian yang tinggi. Hal ini karna disebabkan karna :

-Generator adalah suatu mesin besar yang terhubunga dengan busbar dan juga terhubung dengan tranformator utama

-Generator juga dapat terhubung atau dipengaruhi oleh system eksitas, pengerak mula (primer mover). Pengaturan tegangan,system pendingin dan sebagainya. Jadi generator bukanlah mesin yang bersiri sendiri, sehinga proteksi generator memerlukan suatu alat koordinaso dengan alat pendukungnya.

Untuk suatu gangguan, generator itu masih harus segerak dilepas, karna akan mengakibatkan hilangnya tenaga dijaringan listrik. Untuk beberapa kondisi untuk apnormal pada generator itu cukup dengan memberikan alarm serta indikasi. Di pabrik generator juga terkoodinasi dengan proteksi transformator. Hal ini disebabkan karna transformator itu berhubungan lasung dengan unit pembangkit.

2.7 Sistem Pensistribusian Daya Listrik

Dalam halm pendistribusian daya kesemua beban dapat Dilakukan dengan dua cara yaitu :

1. Secara manual

Umumnya dilakukan pada system distribusi daya yang tergolong sederhana. adapun komponen yang dingunakan diatara : fuse, handle jenis fasa dan sebagainya. Dalam perkembanganya harus tetap mengikuti aturan instalasi, salah satu tentang ketentuan kapasitas beban yang diberi daya. Sedangkan kemampuan handle pada suatu circuit sekurang-kurangya harus sama dengan kemampuan pengaman lebur pada sircuit tersebut.

2. Secara otomatis

Dapat dilakikan dengan mengunakan perangkat elektromekanikal maupun elektronik. Pendistribusian daya secara otomatis ditemui pada Automatic Transfer Switch (ATS).

Sesuai dengan namanya, maka proses pendistribusian daya langsung ditangani oleh suatu kontrol yang bekerja secara otomatis menyalurkan daya dari daya utama dan di back-up dengan daya cadangan untuk penyediaan daya kebeban . 2.8 Sistem Interlock Pada panel ATS (Automatic Transfer Switch)

Umunya hanya mempergunakan system Electrikal Interlocking, diamana apabila salah satu sumber sedang menyuplai beban (dikunci dengan electrical wiring system) untuk menghindari terjadi tanrakan antara power genset dengan power utama/PLN, Sistim interlock seperti ini nampaknya cukup aman tetapih sebenarnya belumlah cukup memberikan ketenangan yang cukup layak bagi penggunanya, hal ini disebabkan masih adanya celah yang cukup untuk membuat terjadinya hubung singkat/ tumbukan antara genset dengan PLN, terutama yang disebabkan oleh human error yang bias terjadi apabila tehnisi melakukan kesalahan pengoperasian apabila panel dijalankan secara manual.

2.9 Penerapan Komponen Elektromagnetik dan Elektronik pada Pengontrolan Pendistribusian Daya Listrik

Rancangan yang dikenakkan pada system yang dimaksud adalah teknik control ini system yang dikontrol (plant) adalah mesin diesel sebagai primer over.sedangkan variable acuan adalah tegangan output pada terminal primer ovel. Sedangkan variable acuan adalah tegangan output pada terminal generator. Bila terjadi perubahan variable output melampaui batas nilai nominal tertentu maka system mengangap adaya suatu sinyal gangguan.

Menurut nugrha (1999), adapun sasaran yang diharapkan sebagai kemampuan dari system pengaturan antara lain sebagai berkikut :

1. Kebutuhan Otomatisasi yang mencakup :

a. Kecepatan, baik menurut waktu, maupun rantai operasi

b. Keakuaratan (yaitu ketepatan system untuk merespon suatu sinyal gangguan pada system)

c. Kesimultanan operasi (pada system yang membutuhkan operasi secara stimulant )

2. Keuntungan –keutungan yang mencakup : a. Penghemaatan energy

b. Penghidaran bahaya (yang mungkin timbul baik pada system maupun operator)

c. Peningkatan kualitas dan produktifitas (dalam rangka meningkatkan performansi system sehingga menghasilkan suatu system control yang handal)

d. Keamanan peralatan (sehingga peralatan selalu terproteksi dari gangguan yang mungkin terjadi)

e. Pelaksanaan pekerjaan yang tidak mungkin (akan tetapih membutuhkan suatu system control yang dapat bekerja secara otomatis ).

f. Penghematan bahan.

Sedangkan menurut desain atau yang dimaksud dengan rancangan suatu system adalah pada umumnya prosedur desain tidak diperbolehkan secara langsung(akan tetapih diperlukan suatu metode yang bersifat eksperiment yang pada akhirnya diperoleh suatu system yang ideal)(Ogata, 1995)

2.9.1. Komponen Elektromekanik

Penerapan komponen elektromekanis pada pengotrolan pendistribusisan Daya adalah dengan mengabil keutungan yang dapat diperoleh dari pengerakan mekanis maupun penghataran arus. Konponen-komponen tersebut antara lain sebagai berikut :

1. Relay

Menurut suyono (1984), penggunaan relay untuk keperluan (otomatis) Berfungsi sebagai :

a. Kontak hubungan (saklar) yang dikendalikan oleh komponen elektronik b. Penerus perintah rangkaian elektronik, yakni untuk mengerakkan system

yang memiliki power lebih besar.

c. Penyimpanan informasi, merupakan implementasi system hitung atau rangkaian logika. Pada dasarnya pengunaan relay untuk suatu keperluan dimaksudkan untuk menyesuaikan (arus pembebanan) kontak, lazimnya (arus) pembebanan dinyatakan dalam ampere (suyono,1992).

2.Circuit Breaker

Circuit breaker adalah suatu alat pengaman yang dapat memutuskan rangkaian listrik bila terjadi gangguan pada rangkaian listrik tersebut. Circuit breaker

mempunyai arti penting dalam suatu rangkaian parngaman pada saat terjadi

gangguan. Circuit breaker dapat mengamankan arus lebih atau terjadi hubung singkat pada rangkaian yang diamankan. Circuit breaker mempunyai fungsi utama yaitu

1. Sebagai saklar pada keadaan yang normal untuk keperluan pada ruangan 2. Sebagai saklar pada keadaan yang normal (terjadi gangguan)