Thyristor

5/9/2018 Thyristor - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/thyristor-559bf59a18466 1/47

Thyristor

Thyristor adalah komponen semikonduktor untuk pensaklaran yang berdasarkan padastrukturPNPN. Komponen ini memiliki kestabilan dalam dua keadaan yaitu on dan off serta memilikiumpan-balik regenerasi internal. Thyristor memiliki kemampuan untuk mensaklar arus searah (DC)yaitu jenis SCR, maupun arus bolak-balik (AC), jenis TRIAC.

Silicon Controlled Rectifier (SCR) SCR merupakan jenis thyristor yang terkenal dan paling tua, komponen ini tersedia dalam rating arusantara 0,25 hingga ratusan amper, serta rating tegangan hingga 5000 volt. Struktur dan simbol dariSCR dapat digambarkan seperti pada Gambar 1.

Gambar 1. Penggambaran struktur dan simbol dari SCR.

Sedangkan jika didekati dengan struktur transistor, maka struktur SCR dapat digambarkan sepertipada Gambar 2.



Gambar 2. Struktur SCR jika didekati dengan struktur transistor.

Kondisi awal dari SCR adalah dalam kondisi OFF (A dan K tidak tersambung). Salah satu cara untukmeng-ON kan (menyambungkan antara A dan K) adalah dengan memberikan tegangan picu terhadapG (gate). Sekali SCR tersambung maka SCR akan terjaga dalam kondisi ON (dapat dilihat pada

struktur transistor Gambar 2). Untuk mematikan sambungan A-K, maka yang perlu dilakukan adalahdengan memberikan tegangan balik pada A-K-nya, atau dengan menghubungkan G ke K. Gambar 3berikut adalah karakteristik volt-amper SCR dan skema aplikasi dasar dari SCR.

Gambar 4. Karakteristik dan skema aplikasi SCR.



GENERATOR A.

Pengertian Generator Generator sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin sinkron yangdigunakan untuk

mengubah daya mekanik menjadi daya listrik. Generator sinkron dapatberupa generator sinkron

tiga fasa atau generator sinkron AC satu fasa tergantung darikebutuhan.B.

Prinsip Kerja Generator Sinkron

Prinsip dasar kerja generator sinkron adalah Jika sebuah kumparan diputar padakecepatan konstan

pada medan magnet homogen, maka akan terinduksi tegangansinusoidal pada kumparantersebut,dan dari proses inilah generator sinkron dapatmenghasilkan tegangan.

Pada pembangkitan daya tinggi menggunakan generator dengan tipe generator kutub internal

,yang mana medan magnet ditimbulkan melalui kutub rotor dan teganganAC dibangkitkanmelalui rangkaian stator. Tegangan AC tiga fasa dibangkitan olehgenerator sinkron kutub

internal pada tiga kumparan stator yang diset sedemikian rupasehingga membentuk beda fasadengan sudut 120°.Untuk tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), suplai

DCyang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk menghasilkanmedanmagnet merupakan eksitasi daya rendah. Jika rotor menggunakan magnetpermanen, maka tidak

menggunakan slip ring dan sikat karbon tidak begitu diperlukan.C.

Konstruksi Generator Sinkron1.

Rotor2.

Stator

D

.

Sistem EksitasiUntuk membangkitkan fluks magnetik diperlukan penguatan DC .

Padapembangkitan dengan generator besar ( di atas 50 VA ) menggunakan eksitasi dengan2tingkat generator arus penguat (exciter).

Pengaturan tegangan dari generator utamadilakukan dengan mengatur besarnya arus eksitasi (arus penguat ) dengan cara mengatur potensiometer .

Potensiometer ini mengatur arus penguat untuk generator penguat keduayang menghasilkan arus penguat untuk mengatur generator utama. Dengan cara inipenguat yang dapat diatur

(potensiometer) tidak terlalu besar nilainya (dibandingkandengan penguat kedua) sehinggakerugian daya dalam potensiometer tidak terlalu besar nilainya. Sekarang ini banyak digunakan

generator arus bolak balik yang diberipenyearah untuk menghasilkan arus searah bagi penguatangenerator utama



Pada pembangkitan yang besar (diatas 100 MVA) Generator penguat pertamadisebut pilot exciter

( penguatan pilot ) dan generator penguat kedua disebutMainexciter

( penguat utama).

Main exciter adalah generator arus bolak ± balik dengan kutub yang ada padastatornya . Rotornyamenghasilkan arus bolak ± balik yang kemudian disearahkan olehdioda ± dioda yang berputar

pada poros main exciter ini (yang satu poros dengangenerator utama).Arus searah yangdihasilkan diode adalah arus penguat.

Pilot exciter berupa generator arus bolak ± balik dengan rotor berupa kutubmagnet yang permanen yang

berputar dan mengimbas tegangan bolak balik pada lilitanstatornya kemudian tegangan bolak balik disearahkan dengan diode sehinggamenghasilkan arus searah yang kemudian dialirkan ke

kutub ± kutub magnet yang adapada stator main exciter.E.

Karakteristik Alternator tanpa beban

Dengan memutar alternator pada kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan (IF),makategangan (Ea ) akan terinduksi pada kumparan jangkar stator. Bentuk hubungannyadiperlihatkan

pada persamaan berikut.

Ea = c.n.JPYOW

yang mana:c = konstanta mesinn = putaran sinkronJ= fluks yang dihasilkan oleh IFDalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada

stator, karenanya tidak terdapatpengaruh reaksi jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus medan

(IF).Alternator Berbeban

Dalam keadaan berbeban arus jangkar akan mengalir dan mengakibatkan terjadinyareaksi jangkar. Reaksi jangkar besifat reaktif karena itu dinyatakan sebagai reaktansi, dan

disebutreaktansi magnetisasi (Xm ). Reaktansi pemagnet (Xm ) ini bersama-sama denganreaktansifluks bocor (Xa ) dikenal sebagai reaktansi sinkron (Xs) .

Persamaan tegangan pada generator adalah:Ea = V + I.Ra + j I.Xs (1.3)Xs = Xm + Xa (1.4)yangmana:Ea = tegangan induksi pada jangkar V = tegangan terminal outputRa = resistansi

jangkar Xs = reaktansi sinkron

F.

Sistem Proteksi

Sistem proteksi pada generator menggunakanPMT yang digerakkan oleh trippingcoil (TC),pada proteksi ini bias secara manual maupun

menggunakan relai. Relai ± relaiyang membantu dalam generator adalah :1.



Relai Arus LebihRelai ini berfungsi mendeteksi arus lebih yang mengalir pada stator generator 2.

Relai DiferensialRelai ini berfungsi mendeteksi gangguan dalam kumparan stator generator 3.

Relai Gangguan Hubungan tanahRelai ini dipasang pada rangkaian stator 4.

Relai Rotor Hubung TanahRelai ini untuk hubung singkat dalam sirkuit rotor 5.

RelaiPenguatan Hilang

Penguatan yang hilang dapat menyebabkan panas yang berlebih dapatmembuat sinkronasiterlepas jadi harus dipasang relai ini6.

Relai Tegangan LebihRelai ini bekerja ketika Tegangan berlebih karena dapat merusak isolasi7.

Relai Arus Urutan Negatif Sambungan yang kendor dan beban yang berlebih dapatmenimbulkan

arushubungan negatif 8.

Relai SuhuRelai ini berfungsi menjaga suhu kumparan stator dan suhu bantalan generator karenadapat merusak peralatan9.

Relai Fluks BerlebihRelai ini berfungsi mencegah terjadinya fluks magnetic

. Proses pada Turbin Uap (PLTU)

Air pengisi yang berada di dalam deaerator (11) akan dibagi dua yaitu melalui Low

Pressure Flow Water/LPFW (13) dan High Pressure FW/HPFW (12). Air pengisi yang dari

HPFW akan dimasukkan ke dalam HRSG setelah melalui pipa/saluran uap HP Admission Steam

diteruskan ke Turbin Uap High Pressure Turbine/HPT (15) yang sebelumnya terlebih dahulu

melalui Katup Uap Utama (14) dan setelah itu diteruskan lagi ke Low Pressure Turbine/LPT (16)

yang selanjutnya dikopling dengan Generator (17) untuk menghasilkan tenaga listrik melalui

Penghantar (18).

Uap bekas yang keluar dari LPT tadi akan dialirkan kembali ke dalam Condenser (19)untuk diubah kembali menjadi air kondensat setelah dikondensasi oleh air pendingin/air laut. Air

kondensat selanjutnya akan dipompakan oleh Condensate Pump (20) untuk selanjutnya terus

dimasukkan ke dalam Feed Water Tank yang berada pada deaerator.



Air dari Condensate Pump tadi dicabang lagi ke dalam HP Bypass (21), uap diatur

dengan Katup uap tekanan tinggi (22), sedangkan cabang yang lain yaitu LP Bypass (23) uap

diatur dengan Katup uap tekanan rendah (24). Katup uap tekanan tinggi utama (25) digunakan

untuk mengatur jumlah uap tekanan tinggi masuk ke dalam turbin uap (HPT), sedangkan uap

tekanan tinggi yang dipakai untuk memanaskan deaerator diatur jumlahnya oleh Katup Uap (26).

Proses Penyaluran Tenaga Listrik

Tenaga listrik yang dikeluarkan dari Penghantar Listrik PLTG (17) bertegangan 15,75 kV

dan dari Penghantar Listrik PLTU (18) bertegangan 18 kV kemudian dinaikkan oleh Main

Transformer menjadi 150 kV untuk selanjutnya diinterkoneksi pada sistem jaringan Jawa-Bali

II.2.2 Keuntungan Penggunaan PLTGU Priok

Keberadaan Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap di UBP Priok merupakan suatu

kelebihan tersendiri dikarenakan beberapa alasan berikut:

1. Efisiensi thermal dari PLTGU mendekati 42%. Efisiensi ini berarti bahwa biaya operasi

(Rp/kWh) akan lebih rendah dibandingkan dengan pembangkit lain yang juga

menggunakan energi thermal

2. Pad awal penggunaannya, PLTGU menggunakan gas propane yang hasil pembakarannya

tidak mencemari lingkungan. Akan tetapi, akibat berbagai keadaan di lapangan, akhirnya

penggunaan gas tersebut kemudian dibatasi dan sebagian pembangkitnya menggunakanHSD sebagai bahan bakar.

3. Pengendalian PLTGU dilakukan secara komputerisasi, di mana pengaturan dan

pengoperasian dapat dikendalikan dari satu ruang kontrol yang terintegrasi.

4. 1 (satu) blok PLTGU dapat mencapai kondisi beban maksimum hanya dalam waktu

sekitar 150 (seratus lima puluh) menit.



5. Keberadaan fasilitas sistem diagnosa yang memudahkan prosedur pemeliharaan.

III.1 Turbin Gas

III.1.1 Umum

Sebuah pusat listrik tenaga gas turbin terdiri dari beberapa bagian yaitu kompresor, ruang

pembakaran, turbin gas, dan generator. Bagian bagian tersebut kemudian terintegrasi dengan

suatu sistem kerja yang secara garis besar digambarkan pada gambar berikut:

Gambar III-1 Diagram Aliran Daya



Udara luar masuk melalui turbin air inlet fil ter menuju kompresor, kemudian udara

tersebut ditekan atau dimampatkan. Udara yang telah dimampatkan tersebut dialirkan ke dalam

ruang bakar. Di dalam ruang bakar disemprotkan bahan bakar ke dalam arus udara tersebut

sehingga terjadi proses pembakaran. Gas hasil pembakaran yang terbentuk kemudian

dimasukkan ke dalam turbin sehingga akan menghasilkan gaya dorong untuk memutar turbin.

Turbin akan berputar yang pada gilirannya menggerakkan kompresor kembali dan generator

listrik sebagai daya yang dimanfaatkan lebih lanjut. Gas hasil pembakaran ini akan keluar ke luar

dan berbaur dengan udara bebas melalui exhaust silencer.

Jenis kerja turbin seperti yang telah dijelaskan di atas, apabila dilihat dari aliran

udaranya, menggunakan sistem terbuka. Keuntungan dari sistem terbuka gas turbin adalah:

1. Ruang bakar yang ringan

Ruang bakar berukuran kecil tetapi dapat menghasilkan temperature yang tinggi

dibandingkan dengan turbin uap. Sistem awal pengapiannya mudah karena hanya

membutuhkan penyulut untuk pertama kali dan pembakaran pembakaran berikutnya

akan berlangsung sendiri. Desain ruang bakarnya dapat digunakan untuk membakar habis

semua bahan bakar hidrokarbon, baik berupa gas maupun minya diesel, hingga bahan

bakar padat, walaupun jenis bahan bakar padat hampir sama sekali tidak digunakan.

2. Perputaran rotor dari turbin ataupun kompresor yang satu sumbu

Pergerakan atau perputaran dari rotor baik pada turbin maupun pada kompresor berada

pada satu rotor yang sama sehingga gaya yang dihasilkan akan seimbang dan secara

keseluruhan, getaran yang dihasilkan akan sangat kecil.

3. Waktu pemanasan

Dikarenakan penggunaan campuran antara bahan bakar maupun udara yang keduanya

memiliki tekanan tinggi, waktu pemanasan pada awal starting turbin dapat dilakukan

dalam waktu yang relatif lebih cepat.

4. Perawatan dan Biaya



Perawatan turbin gas lebih mudah dikarenakan bagian dari sistem yang berputar hanya

sedikit dan oleh karena itu biayanya lebih murah. Selain itu, turbin gas membutuhkan oli

pelumas yang lebih sedikit sehingga dapat menekan biaya operasional.

5. Sistem Pelumasan

Bagian yang perlu dilumasi terbatas pada bagian yang berputar yaitu kompresor, bearing

turbin, dan pada gear unit .

6. Ringkas

Apabila dibandingkan dengan turbin uap, turbin gas lebih sederhana dan ringkas karena

tidak memerlukan boiler dengan feed water evaporator dan condensing system.

Kerugian dari sistem terbuka turbin gas:

1. Daya guna yang rendah

Daya guna dari gas turbin secara umum rendah dikarenakan daya yang dihasilkan oleh

turbin harus dibagi untuk menggerakkan kompresor udara dan generator listrik.

Perbandingan dayanya kurang lebih 3:2:1

2. Kinerja keseluruhan sistem ditentukan oleh efisiensi dari tiap tiap bagian

3. Kuantitas Udara

Turbin gas dengan sistem terbuka membutuhkan udara yang besar sebagai pasokan

utama.

Turbin gas bekerja berdasarkan prinsip siklus tenaga gas Brayton atau Joule yang terdiri dari

proses proses berikut:



Gambar III-2 Siklus Turbin Gas

y Langkah 1 2 : Proses isentropic kompresi

y Langkah 2 3 : Proses isobaric dengan penambahan energi

y Langkah 3 4 : Proses isentropic dekompresi

y Langkah 4 1 : Proses isobaric dengan pelepasan energi

Layaknya mesin termodinamis lain, suhu pembakaran yang lebih tinggi akan

menghasilkan tingkat efisensi yang lebih besar. Faktor yang membatasi adalah baja, nikel,

keramik, ataupun material lainnya yang dapat mempertahankan mesin dari panas atau tekanan.

Selain itu, diusahakan pula agar kondisi dari turbin tetap dingin. Kebanyakan turbin juga

mengusahakan pendayagunaan ulang panas yang terbuang, yang pada sistem terbuka akan

terbuang sia sia. Recuperator adalah tempat terjadinya pertukaran panas yang melewatkan

panas yang terbuang untuk melakukan kompresi udara sebelum terjadinya pembakaran. Pada



siklus kombinasi, panas yang terbuang dialirkan ke turbin uap, sementara pada kombinasi panas

dan daya (co-generation) menggunakan panas yang terbuang untuk menghasilkan air panas.

Sebagai prinsip dasar, bahwa semakin kecil mesin, maka akan semakin tinggi pula

kecepatan putaran yang dibutuhkan untuk mempertahankannya putaran maksimum. Kecepatan

puncak bilah turbin menentukan tekanan maksimum yang dapat diperoleh, yang kemudian

menghasilkan daya maksimum yang dimungkinkan, tanpa bergantung dari ukuran mesin. Mesin

jet beroperasi pada kecepatan 10.000 rpm, sementara mikro-turbin beroperasi pada kecepatan

100.000 rpm.

Untuk menghitung efisiensi thermal dari suatu turbin gas yang menggunakan sistem

terbuka berlaku persamaan:

(persamaan 3-1)

(persamaan 3-2)

dimana = Energi yang ditambahkan pada keadaan 1-2

= Energi yang dibuang pada keadaan 1-4

= Perbandingan kompresi

k = Perbandingan panas spesifik (1,3 1,4 untuk udara)

Suatu turbin gas pada umumnya memiliki tingkat efisiensi yang rendah dikarenakan

tingkat konsumsi bahan bakar yang tinggi sementara panas yang terbuang masih memiliki suhu

yang tinggi.



III.1.2 Kompresor

Fungsi dari kompresor adalah untuk menaikkan tekanan udara. Kompresor yang biasa

dipergunakan adalah kompresor aksial dikarenakan tingkat efisiensi yang lebih tinggi yang

dimiliki oleh kompresor aksial bila dibandingkan dengan kompresor sentrifugal, walaupun

bobotnya lebih berat. Pada kompresor ini, udara mengalir secara aksial mulai inlet sampai outlet

kompresor, seperti layaknya udara mengalir pada sebuah pipa, hanya saja pada kompresor,

karena memiliki beberapa tingkat penekanan udara, maka udara yang mengalir makin ke dalam

kompresor makin tinggi tekanannya.

Arah aliran udara ketika melalui kompresor aksial seperti ketika sedang melalui pipa,

yaitu mendatar seperti yang ditunjukkan oleh gambar. Setiap turbin memiliki tingkatan aliran

yang berbeda, bergantung dari jenis dan spesifikasi turbin. Tinggi kenaikan tekanan udara pada

kompresor dapat dihitung dengan menggunakan rumus:

(persamaan 3-3)

dimana H = kolom udara (meter)

g = gravitasi

= 9,81 m/s2



Gambar III-3 Arah Aliran Udara pada Kompresor Aksial

III.1.3 Ruang Bakar

Ruang bakar terdiri dari selubung luar dan suatu tabung silindris yang di bagian

dalamnya dilengkapi dengan pembakar dan dikelilingi oleh beberapa penyemprot bahan bakar

(nozzle) yang jumlahnya bergantung kepada jenis turbin.

Sebagian udara dari kompresor dialirkan di luar ruang bakar, dengan maksud supaya

berfungsi sebagai pendingin ruang bakar. Udara ini kemudian mengalir masuk ke dalam melalui

bagian yang terbuka, untuk mendapatkankan pencampuran yang baik dan pembagian temperatur

yang merata di seluruh bagian di luar ruang bakar.

Ruang bakar yang baik memenuhi beberapa persyaratan berikut:

y Tekanan yang hilang kecil

y Efisiensi pembakaran tinggi

y Kestabilan pengapian yang baik

y Ringan

y Daya tahan yang baik



y Endapan karbon rendah

Pada suatu ruang bakar, luas penampang yang dibutuhkan dapat dihitung melalui persamaan:

(persamaan 3-4)

kecepatan udara di daerah pembakaran mulai c = 25 m/s hingga 30 m/s, bila c berada di

bawah nilai tersebut maka akan terjadi penyebaran api ke arah kompresor, sementara bila c

berada di atas nilai tersebut maka api akan mengarah ke saluran di luar ruang bakar.

Hal ini akan mengakibatkan kenaikan temperatur di bagian masuk turbin semakin tinggi,

juga akan memadamkan api di ruang bakar dan menyebabkan timbulnya thermal stress, yang

diakibatkan distribusi temperatur yang tidak merata di bagian sebelum turbin.

III.1.4 Turbin Gas

Konstruksi utama dari turbin gas seperti yang terlihat pada gambar terdiri dari kompresor

dan turbin yang berada pada rotor yang sama ( single shaft ) yang ditumpu oleh konstruksi baja.

Sistem sudu sudu turbin gas terdiri dari sudu pengarah yang ditempatkan di dalam

rumah turbin atau penyangga sudu penyerah dan sudu jalan.



Gambar III-4 Turbin Gas dengan Sistem Terbuka dan Satu S haft

Untuk memutar kompresor, kecepatan turbin gas dibuat lebih tinggi, supaya diameternya

bisa dibuat lebih kecil dan sudu sudunya bisa dibuat lebih panjang.

Daya yang dihasilkan turbin dapat diperhitungkan dengan menggunakan persamaan:

(persamaan 3-5)

di mana: PT = daya yang dihasilkan turbin keseluruhan (kW)

PV = daya yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor (kW)

P N = daya efektif yang keluar untuk memutar mesin (kW)



Biasanya daya efektif pada turbin gas sudah diketahui karena ukuran turbin gas

ditentukan oleh daya yang berguna. Daya yang dihasilkan turbin gas harus dibagi sebagian untuk

menggerakkan kompresor udara dan sebagian lagi untuk menggerakkan generator listrik.

Instalasi turbin gas yang bersifat tetap tidak mengalami pemindah mindahan, seperti

pada instalasi yang dipakai untuk memutar generator dan untuk menggerakkan kompresor. Oleh

karena itu, turbin harus dapat bekerja dalam jangka waktu yang panjang. Untuk mendapatkan

durasi masa pakai yang lebih lama, maka dalam pemakaiannya turbin haruslah memikul beban

yang tinggi agar efisiensi yang didapat semakin besar.

Dengan semakin tingginya operasi turbin gas, maka kekuatan logam bahan instalasi

turbinpun akan turun. Sifat material yang disebut sebagai kekuatan rangkak, yang kemudian

menjadi salah satu faktor penentu dalam pemilihan logam untuk instalasi turbin gas.

Untuk turbin gas dengan proses sistem terbuka hanya dapat menggunakan bahan bakar

cair atau gas karena hasil proses bahan bakarnya harus bebas dari sisa bahan bakar (abu) yang

keras dan terutama tidak menimbulkan korosi akibat suatu peristiwa kimia. Sebagai langkah

pencegahan, penggunaan bahan bakar padat sangat dihindari.

III.1.5 Sistem Starting Turbin Gas

Pembangkit listrik ini tidak dapat dengan sendirinya melakukan start pada saat pertama

kali akan dijalankan. Ada beberapa sistem start yang dapat digunakan yaitu dengan pneumatic

start, electrohydraulic start, dan turbohydraulic start . Ketiga cara tersebut menggunakan motor

starter untuk menghasilkan gerakan mekanis (rotasional) pertama yang dibutuhkan untuk

menjalankan turbin. Selain cara tersebut, terdapat pula cara lain dengan memanfaatkan

karakteristrik elektronika daya, yaitu melalui penggunaan S tatic Frequency Converter (SFC).



III.1.6 Sistem Kebutuhan Udara

Supaya umur hidup turbin gas yang biasa dipakai pada industri dapat diperpanjang, makaturbin gas haruslah bekerja dengan temperatur rata rata sebesar 950o K. Untuk mendinginkan

sudu sudu di setiap tingkat pada turbin, dialirkan udara dari kompresor. Udara pendingin

mengalir di sekeliling dinding sudu dan akhirnya keluar melalui lubang lubang kecil yang

terdapat pada bagian sudu dan selanjutnya udara akan bercampur dengan gas yang bekerja di

dalam turbin. Fungsi utama dari sistem udara pada turbin gas adalah membantu proses

pembakaran. Tetapi selain itu, sistem udara juga dimanfaatkan untuk:

1. Memberikan tekanan pada oil seals

2. Pendinginan rotor turbin pada T urbin Cooling Air S ystem

3. Membantu pengaturan udara untuk mengoperasikan sistem kontrol bahan bakar

4. Mencegah surge condition pada saat kecepatan turbin belum stabil, terutama pada saat

start.

III.1.7 Sistem Pelumasan

Sistem minyak pelumasan mensirkulasikan minyak pelumas bertekanan rendah ke

beberapa bagian dari turbin dan reduction drive gears yang memiliki fungsi selain sebagai

pelumasan tetapi juga sebagai media pendingin.

III.1.8 Sistem Bahan Bakar



Fungsi utama dari sistem bahan bakar adalah untuk mengontrol besarnya laju aliran

bahan bakar dengan mengontorl tekanan masuknya. Tujuan yang ingin didapat yaitu tubrin

generator dapat berjalan dan berfungsi dengan baik, kecepatannya maksimum dan pada

kecepatan rata rata dapat diperoleh tegangan yang stabil, mencegah over-temperatur selama

start-up dan operasi, serta menghasilkan frekuensi tegangan AC yang baik walaupun beban yang

ada berubah ubah.

Bahan Bakar Cair

Minyak bakar asalnya dari minyak bumi dan minyak bumi ini mengandung campuran zat

hidrokarbon. Minyak bakar berat dan sedang adalah yang pertama kali dipergunakan

pada turbin gas di industri. Minyak ini mengandung aspal dan bitumen yang akan

menyebabkan terbentuknya suatu endapan yang sukar terbakar di ruang bakar dan pada

sudu sudu turbin. Sisa sisa pembakaran yang didapat dari pembakaran minyak bakar

berat mempunyai bahan bahan campuran yang untuk meleburkannya dibutuhkan suhu

yang tinggi. Berdasarkan kenyataan ini, maka pemakaian minyak bakar berat dibatasi

penggunaannya.

Bahan bakar untuk diesel cocok untuk turbin gas. Selain itu, dapat pula digunakan

minyak kasar yang diambil langsung dari ladang minyak karena sebagian besar dari

bagian bagian tersebut mudah menguap.

Bahan Bakar Gas

Bahan bakar yang berbentuk gas yang umum digunakan untuk turbin gas adalah gas

bumi, karena merupakan bahan bakar ideal dan terbaik. Hal ini disebabkan rendahnya

radiasi yang dihasilkan serta proses pembakaran yang lebih mudah dan bersih.



III.2 Generator Sinkron

III.2.1 Pengertian Generator

Generator adalah suatu mesin listrik di mana dalam proses kerjanya melakukan konversi

energi, yaitu dari energi mekanis menjadi energi elektrik. Proses konversi energi tersebut

dilakukan sebagai aplikasi nyata dari Hukum Faraday terkait dengan tegangan induksi, yaitu:

(persamaan 3-6)

di mana: einduksi = tegangan yang dibangkitan

d = fungsi dari fluks

dt = fungsi dari waktu

tanda negatif diberikan pada persamaan tersebut sebagai symbol bahwa besarnya tegangan yang

dibangkitkan adalah suatu vektor dengan arah yang berlawanan dengan vektor dari fluks.

III.2.2 Pengertian Generator Sinkron

Generator sinkron adalah suatu mesin listrik dimana terjadi konversi energi mekanik

yang dihasilkan oleh putaran kumparan rotor yang memotong suatu medan elektromagnet yang

dihasilkan di stator sehingga kemudian menimbulkan energi elektrik. Secara prinsip, generator

sinkron memiliki kumparan rotor yang berfungsi sebagai pembangkit kumparan medan magnet



yang terletak di antara kutub magnit Utara dan Selatan yang diputar oleh suatu penggerak mula.

Hasil perputaran tersebut kemudian akan menimbulkan medan magnet berupa fluks. Fluks yang

timbul ini bersumber dari suatu sumber AC yang memiliki fungsi sinusoidal sehingga arah

putaran dari fluks ini akan berganti setiap ½ periode.

Fluks putar yang berganti ganti arah tersebut kemudian akan memotong kumparan

stator sehingga pada stator akan timbul gaya gerak listrik. Gaya gerak listrik tersebut, akibat

pengaruh dari induksi fluks putar yang memiliki sumber AC, juga akan bersifat bolak balik

yang berarti bahwa berputar dengan kecepatan sinkron terhadap kecepatan penggerak mulanya.

III.2.3 Dasar Dasar Pembangkitan Daya Generator Sinkron

Pada generator sinkron, ada beberapa hal dasar yang perlu diketahui sehubungan dengan

proses pembangkitan, yaitu:

y Lilitan yang berputar dengan putaran konstan pada alur medan magnet homogen

y

Lilitan yang dalam keadaan diam pada suatu medan magnet homogeny yang berputar konstan

y Prinsip Induksi Heteropolar (asiklis)

Prinsip Induksi Heteropolar atau asiklis menjelaskan bahwa apabila sepotong kawat berada

dalam medan magnet diputar pada sumbunya, maka kawat tersebut akan memotong garis garis

gaya sehingga fluksi yang dilingkupinya sebesar:

(persamaan 3-6)

Menurut Hukum Faraday,



(persamaan 3-7)

sehingga akan diperoleh persamaan

(persamaan 3-8)

karena

(persamaan 3-9)

di mana bila

, maka

, maka (persamaan 3-10)

apabila prinsip tersebut diterapkan terhadap kumparan di mana kumparan merupakan gabungan

sejumlah belitan kawat, maka persamaan di atas akan dimodifikasi menjadi:

(persamaan 3-11)

yang kemudian dapat ditulis ulang menjadi:

(persamaan 3-12)

di mana: N = jumlah eblitan

= kecepatan putaran (

= besar fluks medan (Webber)



ê = emaks =

E N = ggl induksi yang dibangkitkan pada sejumlah N belitan kawat

III.2.4 Medan Magnet pada Generator Sinkron

Pada generator sinkron, terdapat dua jenis medan magnet:

Medan Utama

Medan Utama adalah medan yang mempengaruhi kerja dari generator sinkron. Terdapat

dua jenis medan utama, yaitu:

1. Magnet Permanen

Medan magnet yang daya magnetisnya tidak dapat diatur dalam suatu batasan

tertentu dan secara berangsur angsur mengalami perlemahan

2. Elektromagnet

Medang magnet dimana daya magnetisnya dapat diatur dalam suatu batasan

tertentu. Sebagai arus penguat, dipakai arus searah yang dimasukkan ke dalam

belitan melalui sikat ataupun slip-ring . Arus DC ini diambil dari suatu

komponen penguat yang disebut dynamo pembangkit atau exciter .

Medan Jangkar

Medan jangkar adalah medan yang timbul di belitan stator, sehingga sering disebut juga

sebagai medan stator. Medan ini timbul sebagai hasil superposisi dari medan AC yang

berasal dari tiga kumparan stator. Tiga kumparan stator ini mewakili masing masing



phasa dari arus bolak balik, yaitu R, S, dan T. Sumbunya membentuk sudut sebesar

dan arus yang berbeda phasa sebesar 120o. Kecepatan dan arah perputaran sama dengan

medan utama, sehingga keduanya dapat disuperposisikan.

Besarnya putaran ini dapat diketahui berdasarkan:

(persamaan 3-13)

Atau

(persamaan 3-14)

di mana: n = jumlah putaran per menit

f = frekuensi AC yang dipergunakan

p = jumlah kutub

120 = besarnya perbedaan phasa di antara kutub sumbu



Gambar III-5 Skema Lilitan Generator 3 Phasa

III.2.5 Tegangan yang Diinduksikan

Besar gaya gerak listrik yang diinduksikan oleh kumparan stator per phasa adalah:

(persamaan 3-15)

di mana: = gaya gerak listrik induksi kumparan stator

f = frekuensi output generator

M = jumlah kumparan per phasa

k d = faktor distribusi

= fluks magnet per kutub per phasa

dapat dinyatakan juga bahwa , di mana Z = jumlah konduktor seluruh slot per phasa

maka, persamaan tersebut dapat ditulis ulang menjadi:

(persamaan 3-16)

(persamaan 3-17)

di mana

(persamaan 3-18)



Sementara, harga rata rata dari gaya gerak listrik induksi adalah:

(persamaan 3-19)

III.2.6 Hubungan K erja Parallel Generator Sinkron

K erja parallel adalah pengoperasian beberapa buah generator secara bersama sama, di

mana output dari genset yang beroperasi disalurkan ke beban melalui bus yang sama (common

busbar system). Sedangkan yang dimaksud dengan sinkronisasi adalah kerja satu generator

untuk kerja parallel dengan generator lainnya, karena pada umumnya generator sinkron yang

bekerja utnuk suatu sistem tenaga bekerja parallel dengan banyak generator lain. K erja parallel

antar beberapa generator dilakukan utnuk meningkatkan besarnya daya yang dihasilkan.

Seringkali sistem, dimana generator yang akan dihubungkan, sudah mempunya begitu

banyak generator dan beban yang terpasang, sehingga berapapun jumlah daya yang diberikan

oleh generator yang baru masuk tidak mempengaruhi tegangan dan frekuensi dari sistem. Hal ini

yang disbeut generator terhubung pada sistem yang kuat sekali.

Generator dalam keadaan diam tidak boleh dihubungkan ke jala jala atau sistem karena

pada saat diam, gaya gerak listrik yang terinduksi pada stator adalah nol dan berakibat hubung

singkat. Adapun tujuan utma adari pelaksanaan kerja parallel tersebut adalah:

y Penambahan daya

Jika diesel yang terpasang tidak mampu menanggung pertambahan beban listrik maka

dengan kerja parallel masalah tersebut dapat di atasi sehingg daya kerja generator

dapat diandalkan

y Kontinuitas



Jika ada gangguan dari sumber listrik, maka beban akan tetap mendapatkan supply

listrik sehingga tidak terjadi pemutusan supply. Selain itu, keadaan parallel menjamin

kestabilan tegangan dan frekuensi walaupun besar beban yang ditanggung berubah

ubah.

y Efisiensi

Efisiensi maksimum dari generator dapat tercapai juka generator mengirimkan supply

untuk beban puncak, begitu pula jika generator dioperasikan parallel dengan generator

lainnya.

Pada Generator Sinkron, terdapat hubungan kerja parallel, yaitu:

1. Generator parallel dengan jala jala AC

2. Generator parallel dengan generator lain

Syarat kerja parallel dari generator adalah:

y Tegangan pada generator pertama sama dengan tegangan pada generator kedua

y Frekuensi ataupun kecepatan sudut dari generator pertama harus sama dengan frekuensi

maupun kecepatan sudut dari generator kedua

y Urut urutan phasa dari kedua generator sama.

y Vektor tegangan yang saling berhimpit antara tegangan dari generator pertama dengan

jala jala dari generator kedua.

Generator yang akan digunakan untuk kerja parallel pentanahannya hanya dilakukan

pada salah satu generator saja. Hal tersebut bertujuan untuk menhindari terjadinya aliran

harmonisa ketiga antar generator yang dapat merusak generator.



III.2.7 Konstruksi Generator Sinkron

Gambar III-6 Struktur Generator Sinkron

Suatu mesin sinkron dapat bekerja sebagai generator maupun sebagai motor. Hal ini

dikarenakan keduanya memiliki konstruksi yang serupa. Perbedaannya terletak pada fungsi

konversi yang dilakukan, yaitu bila pada generator, mesin sinkron mengubah energi mekanis dari

suatu penggerak mula berupa turbin untuk menghasilkan energi elektrik, maka pada motor,

mesin sinkron memanfaatkan energi elektrik untuk menjadi energi mekanis yang akan memutar

suatu beban. Adapun konstruksi mesin sinkron terdiri dari:

y Rangka Mesin

Rangka mesin berfungsi sebagai pemegang inti jangkar atau stator. Pada mesin besar

putaran rendah dengan diameter yang sangat besar, rangka mesin seringkali dibuat

menjadi bagian bagian yang dapat dilepas untuk mempermudah pengangkutan.

Rangka mesin terbuat dari besi cor



y Inti Stator

Inti stator terbuat dari lembaran lembaran besi elektris yang terlaminasi. Lembaran

ini diikat menjadi satu dan membentuk stator. Laminasi dilakukan agar rugi arus eddy

menjadi kecil. Inti stator mempunyai alur alur di mana kumparan stator diletakan

seperti pada gambar.

y Rotor

Ada dua jenis rotor yaitu rotor kutub menonjol ( salient pole) dan rotor kutub silindris.

Rotor kutub menonjol dipakai pada mesin dengan putaran rendah atau menengah.

Untuk mesin yang besar, kumparan rotor seringkali dibuat dari kawat persegi. Rotor

dengan kutub silindris biasanya dipergunakan pada generator yang digerakkan oleh

turbin uap (kecepatan tinggi). Untuk putaran rendah, biasanya berdiameter kecil dan

panjang. Kumparan rotor diatur sedemikian sehingga agar terdapat fluks maksimum

pada suatu posisi tertentu.

y Kumparan peredam

Sering juga disebut kumparan sangkar, yang terdiri dari batang batang aluminium

atau tembaga yang ujung ujungnya dihubung singkat. Kumparan ini berguna untuk

meredam osilasi sehinga tidak terjadi hunting atau perubahan kecepatan sesaat.

III.2.8 Sistem Pendinginan

Sistem pendinginan pada generator dapat dibedakan menjadi:

y Pendinginan dengan udara

Generator dengan kapasitas daya di bawah 15 MW didinginkan dengan udara biasa

yang dialirkan melalui cutting menuju stator dan air gap



y Pendinginan dengan Hidrogen

Generator dengan kapasitas daya di atas 15 MW didinginkan dengan Hidrogen, tetapi

instalasi generator menjadi lebih sulit karena membutuhkan faktor keamanan yang

tinggi untuk mencegah adanya kebocoran yang dapat menyebabkan terjadinya ledakan

III.2.9 Pengaturan Tegangan

Tegangan pada terminal dari generator sinkron bergantung dari beban yang terpasang dan

juga faktor daya dari beban tersebut. Pengaturan tegangan atau voltage regulation dari suatu

generator sinkron didefinisikan sebagia perubahan tegangan dari beban nol ke beban penuh

dengan menjaga eksitasi tetap dan putaran tetap. Untuk mesin mesin kecil, pengaturan

tegangan dapat diperoleh secara langsung. Untuk memperoleh harga teganan pada beban nol, E0,

generator sinkron diputar pada kecepatan normal, eksitasi diatur sehingga menghasilkan

tegangan nominal V pada beban penuh dan kemudian beban dilepas dengan juga menjaga agar

putaran serta arus penguat tetap konstan.

Hal ini kemudian disebut sebagai regulasi tegangan, yang diartikan sebagai batasan agar

kerja generator berada dalam tingkat yang dapat ditoleransi, yang dapat dihitung melalui

persamaan:

(persamaan 3-20)

III.3 Penyearah: Perubahan dari AC ke DC



Input daya pada motor umunya berasal dari sumber yang memiliki tegangan dan

frekuensi yang konstan seperti pada frekuensi 50 Hz ataupun 60 Hz, sementara keluarannya

haruslah dapat memberikan supply berupa tegangan dan/atau frekuensi yang berubah ubah ke

motor tersebut. Secara garis besar, proses tersebut berlangsung dalam 2 langkah, sumber AC

pertama tama disearahkan ke DC. Kemudian, sumber DC kemudian dikonversi ke DC dengan

penyesuaian bentuk gelombang keluaran.

III.3.1 Penyearah Phasa Tunggal Gelombang Penuh dengan Dioda Jembatan

Gambar III-7 Konfigurasi Penyearah Jembatan Gelombang Penuh

Perhatikan Gambar III-11, pada rangkaian tersebut, beban resistor R dialirkan dari

sumber tegangan Vs(t) = V0 sin t melalui 4 buah diode yang terhubung dalam penyerah

gelombang penuh konfigurasi diode jembatan.

Jika diandaikan bahwa diode adalah diode ideal, dapat digambarkan bahwa keadaan

diode diode tersebut adalah sebagai berikut:

y Diode D1 dan D3 dalam keadaan ON, diode D2 dan D4 dalam keadaan OFF ketika Vs(t)

> 0

y Diode D2 dan D4 dalam keadaan ON, diode D1 dan D3 dalam keadaan OFF ketika Vs(t)

< 0



Tegangan pada resistor, seperti yang digambarkan pada Gambar III-12 dapat

diperhitungkan sebagai berikut:

(persamaan 3-21)

Perhatikan bahwa tegangan resistor bersifat positif untuk kedua polaritas dari tegangan

sumber, yang kemudian diistilahkan sebagai penyerah gelombang penuh. Nilai DC rata rata

dari bentuk gelombang ini dapat diperhitungkan dengan persamaan:

(persamaan 3-22)

Gambar III-8 Tegangan pada Resistor R

Akan tetapi, bentuk gelombang seperti ini tidak memungkinkan untuk dapat

dipergunakan pada berbagai peralatan sebagaimana gelombang DC lainnya, sehingga gelombang

DC yang dikehendaki haruslah konstan dan tanpa riak. Untuk memperolehnya, dapat

dipergunakan kapasitor yang akan memperhalus tegangan DC yang dibentuk.



Gambar III-9 Penyearah Jembatan Gelombang Penuh dengan Filter Kapasitor

Gambar III-10 Tegangan pada Resistor R setelah Diberikan Filter Kapasitor

III.3.2 Penyerah Diode Jembatan Tiga Phasa

Walaupun pada umumnya sistem daya phasa tunggal banyak dipakai pada peralatan yang

memiliki rating antara 5 kW atau lebih, pada sistem dengan daya yang lebih besar banyak

mempergunakan sumber 3 phasa. Secara umum, hal hal yang terdapat pada penyearah diode jembatan phasa tunggal juga berlaku untuk penyearah diode jembatan tiga phasa.



Gambar III-11 Penyearah Gelombang Penuh 3 Phasa

Gambar III-12 Tegangan Saluran-ke-Saluran dan Tegangan pada Resistor R

Pada Gambar III-11, ditunjukkan suatu sistem dimana beban R mendapat supply dari

suatu sumber tiga phasa yang melalui diode jembatan tiga phasa, enam pulsa. Gambar III-12

menunjukkan fungsi tegangan tiga phasa tegangan saluran-ke-saluran (Nilai puncak

where adalah nilai rms dari tegangan saluran-ke-saluran) dan tegangan resistor VR (t). Akan

tetapi, yang membedakan antara penyerah phasa tunggal dengan tiga phasa adalah bahwa VR (t),

tegangan resistor tidak akan mencapai nilai nol, akan tetapi jembatan diode tiga phasa tersebut

akan menghasilkan nilai dari tiga buah tegangan saluran-ke-saluran. Nilai dc rata rata dari

tegangan ini adalah:



(persamaan 3-23)

di mana V1-1,rms merupakan nilai rms dari tegangan saluran-ke-saluran.

Gambar III-13 Tabel Waktu Konduksi Diode untuk Penyearah Jembatan 3 Phasa

Gambar III-14 menunjukkan urutan switching diode untuk jembatan tiga phasa

berdasarkan periode tunggal dari gelombang tiga phasa yang dihasilkan. Perhatikan bahwa hanya

dua buah diode yang berada dalam kondisi ON pada waktu yang bersamaan dan setiap diode

berada dalam kondisi ON pada1/3 siklus atau sebesar 120

o.

Gambar III-14 Penyearah Jembatan 3 Phasa dengan SCR



Pada pengaturan phasa dengan menggunakan jembatan SCR, akan menghasilkan output

seperti pada gambar berikut:

Gambar III-15 Tegangan Beban untuk Firing yang ditunda pada SCR pada Jembatan SCR

dengan (a) d = 0,1 dan (b) d = 0,9

Sementara tegangan dc keluaran rata ratanya adalah sebesar:

(persamaan 3-24)

III.4 Inverter: Perubahan dari DC ke AC

Inverter adalah peralatan elektronika daya yang digunakan untuk mengubah tegangan dc

menjadi tegangan dan frekuensi yang bervariasi yang banyak dipergunakan untuk

mengoperasikan motor. Rangakaian umum dari suatu Inverter adalah sebagai berikut:



Gambar III-16 Konfigurasi Inverter dengan Sumber Tegangan

Gambar III-17 Konfigurasi Inverter dengan Sumber Arus

dimana Gambar III-16 merupakan suatu inverter dengan menggunakan sumber tegangan dc yang

konstan, V0, yang disebut sebagai bus tegangan dc pada masukan inverter. Sementara Gambar

III-17 dengan menggunakan suatu sumber arus dc yang konstan, I0 yang disebut sebagai inverter

sumber arus.

III.4.1 Inverter Phasa Tunggal



Gambar III-18 Konfigurasi Inverter dengan IGBT

Gambar III-19 Konfigurasi Inverter dengan Saklar Ideal

Pada Gambar III-18 ditunjukkan konfigurasi inverter phasa tunggal di mana bebannya

memperoleh sumber dari tegangan dc, V0 yang dialirkan melewati satu rangkaian yang terdiri

dari empat IGBT. Rangkaian IGBT tersebut dinamakan sebagai konfigurasi jembatan-H.

MOSFET ataupun alat switching yang sejenis lainnya juga dapat dipergunakan untuk

menggantikan IGBT pada rangkaian.

Analisa terhadap rangkaian ini dimulai dari waktu yang dipergunakan untuk switching

jauh lebih lambat dibandingkan konstanta waktu pembebanan L / R. Kemudian dengan

mengganggap bahwa iL positif dan saklar S1 dan S3 berada dalam kondisi ON, maka tegangan

pada beban adalah V0 dan arusnya adalah V0 / R. Kemudian ketika S1 dimatikan, sementara S3

tetap dalam keadaan aktif, maka arus beban, yang tidak dapat langsung berubah sebagai akibat

pengaruh inductor, akan mengalir melalui D2. Hal yang sama juga akan terjadi ketika S3

dimatikan, sementara S1 dibiarkan tetap menyala.



Gambar III-20 Analisa dari Inverter Jembatan H keadaan (a) S1&S3 nyala. (b) S3 nyala

Keadaan ini memungkinkan untuk membalik tegangan dan arus beban dengan

menyalakan S2 dan S4, yang mana VL = - V0 dan iL = - V0 / R. Kemudian , tegangan dapat

dikembalikikan ke nol dengan mematikan salah satu dari S2 atau S4. Pada satu saat ini, satu

siklus dari penerapan gelombang tegangan-beban dari Gambar III-24 telah dilengkapi.

Gelombang yang dihasilkan oleh urutan switching dengan waktu penyalaan 1T dan

waktu mati 2T (2 = 0,5 1) untuk kedua bagian positif dan negatif dari siklus. Gelombang

tersebut memikiki unsur utama dari AC berupa frekuensi f 0 = 1 / T, dimana T adalah periode dari

urutan switching, dan komponen pada frekuensi harmonisa ganjil dari bagian utamanya.

Gambar III-21 Gelombang Keluaran dari Inverter Jembatan-H



Gelombang tersebut dapat dipertimbangkan sebagai satu langkah sederhana yang

diperoleh melalui pendekatan gelombang sinusoidal. Analisa Fourier dipergunakan untuk

menunjukkan bahwa gelombang tersebut memiliki bagian utama yaitu amplitudo puncak

(persamaan 3-25)

dan pada harmonisa ganjil dari amplitudo puncak:

(persamaan 3-26)

Walaupun gelombang ini merupakan pendekatan terhadap gelombang sinusoidal, tetapi

telah jelas tergambar bahwa gelombang pendekatan tersebut memiliki komponen komponen

utama dari gelombang sinusoidal.

III.4.2 Inverter Tiga Phasa

Gambar III-22 Konfigurasi Inverter 3 Phasa dengan Sumber Tegangan



Gambar III-23 Konfigurasi Inverter 3 Phasa dengan Sumber Arus

Pada inverter 3 phasa, baik yang menggunakan sumber arus maupun sumber tegangan

dapat menghasilkan gelombang seperti pada inverter phasa tunggal, yang mana hasil yang

diperoleh akan tampak seperti pada gambar berikut

Gambar III-24 Gelombang Keluaran dari Inverter 3 Phasa

III.5 Excitation

III.5.1 Definisi Eksitasi



Generator Sinkron merupakan tipe mesin listrik yang sangat banyak digunakan pada

pembangkit pembangkit listrik. Generator sinkron merupakan generator AC yang beroperasi

dengan putaran yang serempak antara rotor dengan medan putar stator. Pada generator sinkron,

pada bagian rotor terdapat kumparan medan sementara pada bagian stator terletak kumparan

medan jangkar. Proses eksitasi atau pembangkitan tegangan pada generator sinkron adalah

dengan memberikan arus DC pada belitan medan. Hal ini sesuai dengan prinsip electromagnet,

bahwa apabila suatu konduktor berarus pada suatu medan magnet akan membangkitkan fluks

yang kemudian menjadi tegangan AC. Besarnya tegangan yang dihasilkan bergantung pada

besarnya arus eksitasi dan kecepatan putaran dari mesin, di mana apabila kedua variabel tersebut

semakin besar, maka teganganpun akan semakin besar.

III.5.2 Metode Eksitasi pada Generator Sinkron

Metode pembangkitan tegangan pada suatu generator sinkron bergantung kepada jenis

mesin yang dipergunakan serta pabrik yang membangun generator tersebut. Akan tetapi, secara

umum terdapat beberapa jenis cara pembangkitan tegangan yaitu:

1. Eksitasi dengan Generator DC

Pada sistem ini, sumber DC yang dipergunakan untuk eksitasi diperoleh dari sebuah

generator DC yang dikopel langsung dengan generator utama.

Arus yang dihasilkan oleh generator DC dialirkan menuju belitan rotor dari generator

utama melalui slip ring yang dilengkapi dengan sikat arang. Sistem ini banyak

dipergunakan pada pembangkit pembangkit yang dibangun pada waktu yang lampau

dan telah ditinggalkan karena rendahnya efisiensi dalam penggunannya.

2. Eksitasi dengan Generator Tanpa Sikat Arang



Sistem eksitasi ini menggunakan P ermanent Magnet Generator (PMG) sebagai sumber

utama dalam proses pembangkitan. PMG merupakan jenis magnet permanent yang

menjadi rotor, sehingga tidak membutuhkan sumber eksitasi dari luar untuk

menghasilkan listrik. PMG akan menghasilkan tegangan AC, yang kemudian disearahkan

dengan bantuan thyristor menjadi sumber DC untuk kemudian dialirkan ke belitan stator

dari generator eksitasi.

Generator eksitasi kemudian akan membangkitkan tegangan AC yang disearahkan

dengan bantuan Rotating Rectifier. Tegangan DC yang dihasilkan kemudian yang

menjadi arus eksitasi untuk generator utama yang dialirkan langsung ke belitan rotornya

tanpa melalui sikat arang.

Apabila dibandingkan dengan proses eksitasi dengan generator DC, hal ini lebih efisien

karena tidak butuhkan perawatan khusus seperti kebutuhan mengganti sikat arang. Untuk

menjadi agar tegangan yang dihasilkan generator selalu konstan, maka digunakan

Automatic Voltage Regulator.

Gambar III-25 Sistem Excitation dengan Brushless Generator



3. Static Excitation

Static excitation merupakan sistem pembangkitan tegangan yang lebih sederhana dan

modern dikarenakan tidak dibutuhkannya lagi generator tambahan apapun sebagai media

pembangkit tegangan DC yang akan digunakan sebagai arus eksitasi. Untuk

menggantikan fungsi generator tambahan tersebut, Static Excitation menggunakan

tegangan output dari generator yang disearahkan dengan bantuan komponen elektronika

daya. Sistem ini disebut sebagai Static Excitation dikarenakan peralatannya yang bersifat

statis atau diam dan tidak ikut berputar bersama dengan generator. Penambahan AVR

digunakan untuk menjaga tegangan pada keadaan yang lebih stabil.

Gambar III-30 Sistem Excitation dengan Static Excitation



BAB IV

START-UP PROCESS PADA

GAS TUR BINE GENERATOR 1.1 PLTGU PR IOK

IV. 1 Prosedur Pengoperasian Generator

Dalam mengoperasikan suatu generator, operator harus mengikuti SOP ( standard

operation procedure) yang ada sebagai petunjuk dalam mengoperasikan suatu unit pembangkit.

Prosedur pengoperasian dalam suatu sistem pembangkit secara umum dibagi menjadi empat

tahapan, yaitu:

1. Tahap Persiapan

Sebelum mengoperasikan generator, perlu dilakukan prosedur pemeriksaan secara

menyeluruh. Pemeriksaan sebelum pengoperasian akan menjamin kinerja generator

berfungsi dengan baik. Hal-hal yang perlu diperhatikan sebelum mengoperasikan

generator adalah sistem-sistem yang terkait dengan kinerja gas turbin, yaitu:

y Sistem Start

y Sistem Pendingin udara pada generator

y Sistem Pelumasan

y Sistem Udara pendingin ruang bakar

y Sistem Pengambilan dan Pembuangan Udara

y Sistem Pemutar Poros Hidrolik

y Sistem Compressor Bleed Valve



y Sistem Penyalaan Awal

y Sistem Bahan Bakar

y Adjusment Of The Compressor Variable Inlet Guide Vane

y Sistem Pendingin dan Pelindung Udara

y Sistem Pemantau Rotor Train

Bila pemeriksaan sistem di atas dalam kondisi yang baik, maka generator dalam kondisi

siap untuk dijalankan.

2. Tahap Menjalankan Generator

Tahap ini merupakan langkah menjalankan mesin generator dengan putaran rendah

kemudian putaran dinaikkan sampai ke putaran nominal. Setelah kecepatan putar mesin

mencapai putaran nominal, perlu dilakukan pengecekan terhadap parameter yang ada

pada unit tersebut agar berada dalam keadaan normal. Setelah pengecekan unit dalam

kondisi normal kemudian mesin siap untuk dilakukan pembebanan.

3. Tahap Pembebanan

Setelah generator berputar pada kecepatan normal dan dalam kondisi baik, maka siap

dilakukan pembebanan pada sistem operasi. Pembebanan pada generator dapat bersifat

resisitif, induktif maupun kapasitif tergantung dari jenis beban yang diterima oleh

generator.

4. Tahap Menghentikan Generator



Dalam menghentikan generator, haruslah diperhatikan untuk tidak mematikan mesin

secara mendadak. Akan tetapi haruslah mesin dilepaskan dari beban secara perlahan

untuk kemudian biarkan mesin bekerja tanpa beban guna memberikan kesempatan pada

mesin untuk menyesuaikan temperatur kerja seiring dengan penurunan pemakaian bahan

bakar. Apabila sedang diparalel, generator harus dilepaskan dahulu dari hubungan

paralel. Setelah generator berhenti, lakukan pemeriksaan untuk menjamin keandalan

mesin bila generator beroperasi kembali.

IV.2 Sistem pada Generator

Sebelum memulai pengoperasian generator, perlu diketahui sistem-sistem untuk operasi

generator, yaitu :

y Sistem Start (Starting System)

Sebelum mengoperasikan generator, perlu diperhatikan spesifikasi dari mesin generator.

Data mesin generator dapat diketahui dari buku manual yang dikeluarkan oleh pabrik.

Hal-hal yang perlu dikenali dari data pada mesin generator, yaitu:

Mesin: Generator:

Diameter silinder Frekwensi

Langkah Tegangan antar fasa

Jumlah dan letak silinder Arus maximum

Letak silinder Daya keluar



Langkah volume persilinder Cos

Volume total langkah Eksitasi

Putaran normal Kemampuan operasi

Putaran engkol

Thyristor

Documents

Transcript of Thyristor