BAB I PENDAHULUAN 1.1. LATAR BELAKANG Generator merupakan alat yang berfungsi untuk mengubah energy mekanik berupa putaran menjadi energy listrik. Energi listrik merupakan sebuah kebutuhan yang utama, hal ini disebabkan karena hampir seluruh peralatan di darat maupun di lautan membutuhkan energi listrik. Dengan kita belajar memparalelkan generator ita dapat merencanakan seberapa besar kebutuhan energi listrik yang diperlukan oleh sebuah kapal dan gejala apa saja yang dapat mempengaruhi kinerja dari generator itu sendiri. Selain paralel generator merupakan suatu cara yang sangat diperlukan dan harus diaplikasikan di kapal karena cara ini dapat memanfaatkan kerja dari generator itu sendiri. 1.2. TUJUAN Tujuan dari praktikum ini antara lain adalah sebagai berikut : 1. Menghubungkan secara paralel dua generator 3 phase dengan metode gelap – terang. 2. Menghubungkan secara paralel dua generator 3 phase dengan metode gelap – gelap. 1.3. RUMUSAN MASALAH Rumusan masalah dalam praktikum kali ini adalah 1. Apa saja syarat untuk memparalelkan dua buah atau lebih generator? 2. Apa manfaat dari memparalelkan generator? 3. Apa saja metode-metode yang digunakan untuk memparalelkan generator?
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Generator merupakan alat yang berfungsi untuk mengubah energy mekanik berupa putaran
menjadi energy listrik. Energi listrik merupakan sebuah kebutuhan yang utama, hal ini
disebabkan karena hampir seluruh peralatan di darat maupun di lautan membutuhkan energi
listrik. Dengan kita belajar memparalelkan generator ita dapat merencanakan seberapa besar
kebutuhan energi listrik yang diperlukan oleh sebuah kapal dan gejala apa saja yang dapat
mempengaruhi kinerja dari generator itu sendiri. Selain paralel generator merupakan suatu cara
yang sangat diperlukan dan harus diaplikasikan di kapal karena cara ini dapat memanfaatkan
kerja dari generator itu sendiri.
1.2. TUJUAN
Tujuan dari praktikum ini antara lain adalah sebagai berikut :
1. Menghubungkan secara paralel dua generator 3 phase dengan metode gelap – terang.
2. Menghubungkan secara paralel dua generator 3 phase dengan metode gelap – gelap.
1.3. RUMUSAN MASALAH
Rumusan masalah dalam praktikum kali ini adalah
1. Apa saja syarat untuk memparalelkan dua buah atau lebih generator?
2. Apa manfaat dari memparalelkan generator?
3. Apa saja metode-metode yang digunakan untuk memparalelkan generator?
BAB II
DASAR TEORI
2.1. Pengartian Generator
Generator adalah alat listrik yang berfungsi untuk mengkonversi energi mekanik
berupa putaran menjadi energi listrik.
Gambar 2.1.1 konstruksi sederhana sebuah generator Sumber : blogs.itb.ac.id
2.1.1 Prinsip Kerja Paralel Generator
Prinsip kerja dari generator ialah sebagai berikut :
1. Kumparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber eksitasi
tertentu yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan medan. Dengan adanya
arus searah yang mengalir melalui kumparan medan maka akan menimbulkan fluks
yang besarnya terhadap waktu adalah tetap.
2. Penggerak mula (Prime Mover) yang sudah terkopel dengan rotor segera dioperasikan
sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya.
3. Perputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang dihasilkan
oleh kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor, akan diinduksikan
pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar yang terletak di stator akan
dihasilkan fluks magnetik yang berubah-ubah besarnya terhadap waktu. Adanya
perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan ggl
induksi pada ujung-ujung kumparan tersebut
Untuk generator sinkron tiga phasa, digunakan tiga kumparan jangkar yang
ditempatkan di stator yang disusun dalam bentuk tertentu, sehingga susunan kumparan
jangkar yang sedemikian akan membangkitkan tegangan induksi padaketiga kumparan
jangkar yang besarnya sama tapi berbeda fasa 1200 satu sama lain. Setelah itu ketiga
terminal kumparan jangkar siap dioperasikan untuk menghasilkan energi listrik
Gambar 2.1.2 kaidah tangan kanan
Sumber : qtussama.wordpress.com
2.2 Pengertian Paralel Generator
Pararel generator adalah metode penggunaan dua atau lebih generator secara
bersamaan yang dihubungkan secara paralel. Pararel generator ini bertujuan untuk:
1. Menjaga kontinuitas pelayanan energi listrik apabila salah satu generator akan
diistirahatkan atau diperbaiki.
2. Untuk memperbesar kapasitas daya yang dihasilkan.
Dalam memparalelkan dua atau lebih suatu generator, maka terdapat ketentuan-ketentuan
yang harus dipenuhi. Tidak dapat dilakukan dengan sembarangan. Beberapa syarat yang
harus dipenuhi, yaitu :
1. Tegangan kedua generator harus mempunyai amplitudo yang sama.
2. Tegangan kedua generator harus mempunyai frekwensi yang sama, dan
3. Tegangan antar generator harus sefasa.
Prinsip dasar kerja parallel generator
Pasokan listrik ke beban dimulai dengan menghidupkan satu generator, kemudian
secara sedikit demi sedikit beban dimasukkan sampai dengan kemampuan generator
tersebut, selanjutnya menghidupkan lagi generator berikutnya dan memparalelkan
dengan generator pertama untuk memikul beban yang lebih besar lagi. Saat generator
kedua diparalelkan dengan generator pertama yang sudah memikul beban diharapkan
terjadinya pembagian beban yang semula ditanggung generator pertama, sehingga
terjadi kerjasama yang meringankan sebelum beban-beban selanjutnya dimasukkan.
Seberapa besar pembagian beban yang ditanggung oleh masing-masing
generator yang bekerja paralel akan tergantung jumlah masukan bahan bakar dan udara
untuk pembakaran mesin diesel, bila mesin penggerak utamanya diesel atau bila mesin-
mesin penggeraknya lain maka tergantung dari jumlah (debit) air ke turbin air, jumlah
(entalpi) uap/gas ke turbin uap/gas atau debit aliran udara ke mesin baling-baling.
Jumlah masukan bahan bakar/ udara, uap air/ gas atau aliran udara ini diatur oleh
peralatan atau katup yang digerakkan governor yang menerima sinyal dari perubahan
frekuensi listrik yang stabil pada 50Hz, yang ekivalen dengan perubahan putaran (rpm)
mesin penggerak utama generator listrik. Bila beban listrik naik maka frekuensi akan
turun, sehingga governor harus memperbesar masukan ( bahan bakar/udara, air,
uap/gas atau aliran udara) ke mesin penggerak utama untuk menaikkan frekuensinya
sampai dengan frekuensi listrik kembali ke normalnya. Sebaliknya bila beban turun,
governor mesin-mesin pembangkit harus mengurangi masukan bahan bakar/udara, air,
uap air/gas atau aliran udara ke mesin-mesin penggerak sehingga putarannya turun
sampai putaran normalnya atau frekuensinya kembali normal pada 50 Hz. Bila tidak ada
governor maka mesin-mesin penggerak utama generator akan mengalami overspeed bila
beban turun mendadak atau akan mengalami overload bila beban listrik naik.
2.3 Cara memparalelkan generator.
Beberapa cara untuk mempararelkan generator adalah sebagai berikut :
1) Lampu cahaya berputar voltmeter.
Pada Gambar 2.3.1, pilih lampu dengan tegangan kerja dua kali tegangan phasa netral
generator atau gunakan dua lampu yang dihubungkan secara seri. Dalam keadaan
sakelar S terbuka operasikan generator, kemudian lihat urutan nyala lampu. Urutan
lampu akan berubah menrut urutan L1 - L2 - L3 - L1 - L2 - L3.
Gambar 2.3.1
Voltmeter, Frekuensi Meter, dan Synchroscope Sumber : gustafparlindungan.blogspot.com
2) Voltmeter, Frekuensi meter, dan Syncronscope.
Pada pusat-pusat pembangkit tenaga listrik, untuk indikator paralel generator banyak
yang menggunakan alat Synchroscope, gambar 2.3.1 Penggunaan alat ini dilengkapi
dengan Voltmeter untuk memonitor kesamaan tegangan dan Frekuensi meter untuk
kesamaan frekuensi.Ketepatan sudut fasa dapat dilihat dari synchroscope. Bila jarum
penunjuk berputar berlawanan arah jarum jam, berarti frekuensi generator lebih
rendah dan bila searah jarum jam berarti frekuensi generator lebih tinggi. Pada saat
jarum telah diam dan menunjuk pada kedudukan vertikal, berarti beda fasa generator
dan jala-jala telah 0 (Nol) dan selisih frekuensi telah 0 (Nol), maka pada kondisi ini
saklar dimasukkan (ON). Alat synchroscope tidak bisa menunjukkan urutan fasa jala-
jala, sehingga untuk memparalelkan perlu dipakai indikator urutan fasa jala-jala.Paralel
generator secara otomatis biasanya menggunakan alat yang secara otomatis
memonitor perbedaan fasa, tegangan, frekuensi, dan urutan fasa.Apabila semua
kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar untuk paralel dapat
dimasukkan.
Gambar 2.3.2
Sumber : electricityguide.info
3) Otomatis
Paralel generator secara otomatis biasanya menggunakan alat yang secara otomatis
memonitor perbedaan fasa, tegangan, frekuensi, dan urutan fasa. Apabila semua
kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar untuk paralel dapat
dimasukkan.
2.4 Metode Paralel Generator
2.4.1 Metode hubungan lampu gelap - terang
Misalkan generator G2 akan diparalel dengan generator yang telah dioperasikan
sebelumnya yaitu generator G1. Mula-mula G2 diputar dengan penggerak mula
mendekati putaran sinkronnya, lalu penguatan If diatur hingga tegangannya sama
dengan tegangan G1.
Untuk mendekati frekuensi dan urutan fasa kedua tegangan digunakan alat pendeteksi
berupa lampu sinkronoskop hubungan gelap-terang.
Pada metode ini, rangkaian disusun sebagai berikut :
Gambar 2.4.1. Metode Gelap-Terang
Menurut buku Marine Electrical hal 57 pada gambar 2.1 diatas lampu
sinkronoskop dapat nyala-mati dikarenakan bahwa dikarenakan ada lampu yang tidak
dihubungkan dengan fase yang sama sehingga dua lampu akan terang dan yang lainnya
akan gelap.
Pada gambar tersebut tampak bahwa ketiga lampu dihubungkan pada phase-phase
yang telah ditentukan. Lampu L1 dihubungkan pada phase R1 dan phase R2 ; lampu L2
dihubungkan pada phase S1 dan phase T2 ; sedangkan lampu L3 dihubungkan pada phase
T1 dan phase S2.
Jika rangkaian untuk paralel itu benar (urutan fasa sama ), lampu L1, L2 dan L3 akan
hidup mati secara bergantian dengan sangat lambat. Untuk mengetahui bahwa fasa
kedua tegangan sama, saklar ditutup. Apabila fasa kedua tegangan sama maka L1 akan
mati, sedangkan L2 dan L3 akan menyala.
2.4.2 Metode hubungan lampu gelap – gelap
Pada metode ini, rangkaian disusun sebagai berikut :
Gambar 2.4.2. Metode Gelap-Gelap
Pada gambar tersebut tampak bahwa ketiga lampu dihubungkan pada phase-phase
yang sama. Lampu L1 dihubungkan pada phase R1 dan phase R2 ; lampu L2 dihubungkan
pada phase S1 dan phase S2 ; sedangkan lampu L3 dihubungkan pada phase T1 dan phase
T2.
Cara kerjanya sama dengan metode gelap-terang. Apabila rangkaian paralel itu benar (
urutan fasa sama ) ketiga lampu akan menyala-mati-menyala secara bersamaan dengan
tempo yang lambat. Untuk mengetahui fasa kedua tegangan sama, saklar ditutup.
Apabila fasake dua tegangan sama, maka ketiga lampu akan mati.
2.5 Sikronisasi
Metoda sederhana yang dipergunakan untuk mensikronkan dua generator atau
lebih adalah dengan mempergunakan sinkroskop lampu. Yang harus diperhatikan dalam
metoda sederhana ini adalah lampu – lampu indikator harus sanggup menahan dua kali
tegangan antar fasa.
a. Sinkronoskop Lampu Gelap
Jenis sinkronoskop lampu gelap pada prinsipnya menghubungkan antara ketiga fasa,
yaitu U dengan U, V dengan V dan W dengan W.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.7.1 Skema Sinkronoskop Lampu Gelap
Sumber : eprints.undip.ac.id
Pada hubungan ini jika tegangan antar fasa adalah sama maka ketiga lampu akan
gelap yang disebabkan oleh beda tegangan yang ada adalah nol. Demikian juga
sebaliknya, jika lampu menyala maka diantara fasa terdapat beda tegangan.
b. Sinkronoskop Lampu Terang
Jenis sinkronoskop lampu terang pada prinsipnya menghubungkan antara ketiga fasa,
yaitu U dengan V, V dengan W dan W dengan U.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut:
Gambar 2.7.2 Skema Sinkronoskop Lampu Terang
Sumber : eprints.undip.ac.id
Sinkronoskop jenis ini merupakan kebalikan dari sinkronoskop lampu gelap. Jika
antara fasa terdapat beda tegangan maka ketiga lampu akan menyala sama terang dan
generator siap untuk diparalel. Kelemahan dari sinkronoskop ini adalah kita tidak
mengetahui seberapa terang lampu tersebut sampai generator siap diparalel.
c. Sinkronoskop Lampu Terang Gelap
Sinkronoskop jenis ini dapat dikatakan merupakan perpaduan antara
sinkronoskop lampu gelap dan terang. Prinsip dari sinkronoskop ini adalah dengan
menghubungkan satu fasa sama dan dua fasa yang berlainan, yaitu fasa U dengan fasa
U, fasa V dengan fasa W dan fasa W dengan fasa V.
Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada skema dibawah ini.
Gambar2.7.3 Skema sinkronoskop lampu terang gelap
Sumber : eprints.undip.ac.id
Pada sinkronoskop ini generator siap diparalel, jika satu lampu gelap dan dua
lampu lainnya terang. Namun apabila persyaratan paralel antar generator tidak
terpenuhi maka :
1. Jika Frekuensi tidak sama
Berdasarkan rumus f = ((p*n)/120) maka terdapat hubungan kesebandingan
antara f dan n, jika frekwensi tidak sama atau f1 > f2, makaseolah – olah generator
pertama (G1) akan menarik Generator kedua (G2). Dan G2 diperlakukan sebagai beban
(motor) oleh G1.
2. Jika Tegangan tidak sama
Diagram paralel 2 generator
Sumber : meggitanu.blogspot.com
Dari diagram diatas, diketahui bahwa G1 dengan tegangan output E1 / phasa
dan tegangan G2 adalah E2 / phase, dan Rbeban atau busbar » 0. Dengan hukum
kirchoff, bahwa S E = 0
Pada loop 1, E1 – E2 – i1*Rbusbar = 0
E1 – E2 – i1* 0 = 0
Karena G1 paralel G2 maka, E1 = E2, sehingga
E1 – E1 – i1*Rbusbar = 0
i1 = (0/ Rbusbar) = 0/0 = 0
Apabila E1 ¹ E2 maka, E1 – E2 = DE
i1 = (DE / Rbusbar) = DE /0 = ~
Dan arus i1 akan memukul ke G2.
2.6 Peralatan Sinkronisasi
Peralatan instrument yang di butuhkan dalam proses sinkronisasi adalah
sebagai berikut :
1. Double Voltmeter
Adalah voltmeter dengan tampilan 2 pengukuran tegangan yaitu tegangan dari
peralatan yang akan disinkron (generator) dan tegangan sistem yang bekerja
simultan.
Gambar 2.8.1. double voltmeter Sumber : dunia-listrik.blogspot.com
2. Double Frequency Meter
Menampilkan nilai frekuensi dari kedua sumber AC.
Gambar 2.8.2. Double Frequency Meter Sumber : ilmulistrik.com
3. Synchroscope
Alat yang digunakan untuk mengetahui sudut phase dari kedua sumber. Terdiri
dari jarum berputar (rotating pointer), jika jarum berputar tersebut berada pada
posisi tepat di jam 12, maka sudut phase dari kedua sumber sama dengan nol dan
dapat dikatakan kedua sumber “sefase”, dalam sudut phase yang sama.
4.
Gambar 2.8.3. Synchrscope Sumber : takowa.fi
5. Phase Sequence Indikator
Alat ini sama dengan yang digunakan untuk mengetahui sequence phase dari
motor induksi. Dilengkapi dengan jarum berputar (rotating pointer), jika jarum
berputar searah jarum jam, maka dapat dikatakan memiliki sequence positif RST
dan jika berputar sebaliknya ber-sequence negative atau RTS.
Gambar 2.8.4. Phase Sequence Indikator
sumber : Directindustry.com
2.7 Pengaruh Load Share
Load Sharer adalah pembagian beban pada 2 buah generator. Pada awal mala
dioperasikan hanya menggunakan 1 buah generator yang menanggung semua
beban, setelah 2 generator bisa dioperasikan secara paralel maka beban akan
dibagi rata pada tiap generator.
Saat memparalelkan generator pasti akan terjadi over load pada generator
dengan kapasitas rendah. Untuk mengatasi permasalahan ini terlebih dahulu kita
mengetahui karakteristik dari setiap generator. Karakteristik yang dimaksud adalah
karakteristik daya terhadap putaran atau frekuensi. Selain itu karakteristik dari
masing – masing generator harus mempunyai droop yang sama. Dengan
karakteristik yang demikian kita dapat melakukan pengaturan daya generator
sehingga dapat mencapai prosentase yang sama pada masing – masing unit
generator yang diparalel. Implementasi dari karakteristik tersebut adalah dengan
diagram karakteristik frekwensi - daya. Supaya terjadi distribusi beban seperti pada
diagram karakteristik, maka antar generator dioperasikan pada kecepatan bersama