GENERATOR SET

GENERATOR SET

I. PRINSIP DASAR
Generator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator ini memperoleh energi mekanis dari prime mover. Generator arus bolak-balik (AC) dikenal dengan sebutan alternator. Generator diharapkan dapat mensuplai tenaga listrik pada saat terjadi gangguan, dimana suplai tersebut digunakan untuk beban prioritas.
Sedangkan genset (generator set) merupakan bagian dari generator. Genset merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Genset atau sistem generator penyaluran adalah suatu generator listrik yang terdiri dari panel, berenergi solar dan terdapat kincir angin yang ditempatkan pada suatu tempat. Genset dapat digunakan sebagai sistem cadangan listrik atau "off-grid" (sumber daya yang tergantung atas kebutuhan pemakai). Genset sering digunakan oleh rumah sakit dan industri yang mempercayakan sumber daya yang mantap, seperti halnya area pedesaan yang tidak ada akses untuk secara komersial menghasilkan listrik. Generator terpasang satu poros dengan motor diesel, yang biasanya menggunakan generator sinkron (alternator) pada pembangkitan. Generator sinkron terdiri dari dua bagian utama yaitu: sistem medan magnet dan jangkar. Generator ini kapasitasnya besar, medan magnetnya berputar karena terletak pada rotor.
Konstruksi generator AC adalah sebagai berikut:
1. Rangka stator
Terbuat dari besi tuang, rangka stator maerupakan rumah dari bagian-bagian generator yang lain.
2. Stator
Stator memiliki alur-alur sebagai tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator berfungsi sebagai tempat GGL induksi.
3. Rotor
Rotor adalah bagian yang berputar, pada bagian ini terdapat kutub-kutub magnet dengan lilitannya yang dialiri arus searah, melewati cincin geser dan sikat-sikat.
4. Cincin geser
Terbuat dari bahan kuningan atau tembaga yang yang dipasang pada poros dengan memakai bahan isolasi. Slip ring ini berputar bersama-sama dengan poros dan rotor.
5. Generator penguat
Generator penguat merupakan generator arus searah yang dipakai sebagai sumber arus.

Pada umumnya generator AC ini dibuat sedemikian rupa, sehingga lilitan tempat terjadinya GGL induksi tidak bergerak, sedangkan kutub-kutub akan menimbulkan medan magnet berputar. Generator itu disebut dengan generator berkutub dalam, dapat dilihat pada gambar berikut.

Keuntungan generator kutub dalam bahwa untuk mengambil arus tidak dibutuhkan cincin geser dan sikat arang. Karena lilitan-lilitan tempat terjadinya GGL itu tidak berputar. Generator sinkron sangat cocok untuk mesin-mesin dengan tegangan tinggi dan arus yang besar.

Secara umum kutub magnet generator sinkron dibedakan atas:
1. Kutub magnet dengan bagian kutub yang menonjol (salient pole).
Konstruksi seperti ini digunakan untuk putaran rendah, dengan jumlah kutub yang banyak. Diameter rotornya besar dan berporos pendek.
2. Kutub magnet dengan bagian kutub yang tidak menonjol (non salient pole).
Konstruksi seperti ini digunakan untuk putaran tinggi (1500 rpm atau 3000 rpm), dengan jumlah kutub yang sedikit. Kira-kira 2/3 dari seluruh permukaan rotor dibuat alur-alur untuk tempat lilitan penguat. Yang 1/3 bagian lagi merupakan bagian yang utuh, yang berfungsi sebagai inti kutub.

II. MESIN DIESEL
Mesin diesel termasuk mesin dengan pembakaran dalam atau disebut dengan motor bakar ditinjau dari cara memperoleh energi termalnya. Untuk membangkikan listrik sebuah mesin diesel menggunakan generator dengan sistem penggerak tenaga disel atau yang biasa dikenal dengan sebutan Genset (Generator Set).
Keuntungan pemakaian mesin diesel sebagai Prime Mover:
? Design dan instalasi sederhana
? Auxilary equipment sederhana
? Waktu pembebanan relatif singkat
? Konsumsi bahan bakar relatif murah dan hemat
Kerugian pemakaian mesin diesel sebagai Prime Mover:
? Berat mesin sangat berat karena harus dapat menahan getaran serta kompresi yang tinggi.
? Starting awal berat, karena kompresinya tinggi yaitu sekitar 200 bar.
? Semakin besar daya maka mesin diesel tersebut dimensinya makin besar pula, hal tersebut menyebabkan kesulitan jika daya mesinnya sangat besar.

Ada 2 komponen utama dalam genset yaitu:
1. Prime mover atau pengerak mula, dalam hal ini mesin diesel/engin
2. Generator.

Cara Kerja Mesin Diesel
Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Pada mesin diesel/engine terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan udara murni yang dimampatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (± 30 arm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar sehingga akan menyala secara otomatis.

Pada mesin diesel penambahan panas atau energi senantiasa dilakukan pada tekanan yang konstan. Pada mesin diesel, piston melakukan 2 langkah pendek menuju kepala silinder pada setiap langkah daya.
1. Langkah ke atas yang pertama merupakan langkah pemasukan dan penghisapan, di sini udara dan bahan bakar masuk sedangkan poros engkol berputar ke bawah.
2. Langkah kedua merupakan langkah kompresi, poros engkol terus berputar menyebabkan torak naik dan menekan bahan bakar sehingga terjadi pembakaran. Kedua proses ini (1 dan 2) termasuk proses pembakaran.
3. Langkah ketiga merupakan langkah ekspansi dan kerja, di sini kedua katup yaitu katup isap dan buang tertutup sedangkan poros engkol terus berputar dan menarik kembali torak ke bawah.
4. Langkah keempat merupakan langkah pembuangan, disini katup buang terbuka dan menyebabkan gas akibat sisa pembakaran terbuang keluar. Gas dapat keluar karena pada proses keempat ini torak kembali bergerak naik keatas dan menyebabkan gas dapat keluar. Kedua proses terakhir ini (3 dan 4) termasuk proses pembuangan.
5. Setelah keempat proses tersebut, maka proses berikutnya akan mengulang kembali proses yang pertama, dimana udara dan bahan bakar masuk kembali.

Berdasarkan kecepatan proses diatas maka mesin diesel dapat digolongkan menjadi 3 bagian, maka:
1. Diesel kecepatan rendah (n < 400 rpm)
2. Diesel kecepatan menengah (400 - 1000 rpm)
3. Diesel kecepatan tinggi (n >1000 rpm)

Sistem starting adalah proses untuk menghidupkan/menjalankan mesin diesel.
Ada 3 macam sistem starting yaitu:
1. Sistem Start Manual
Sistem start ini dipakai untuk mesin diesel dengan daya yang relatif kecil yaitu < 30 PK. Cara untuk menghidupkan mesin diesel pada sistem ini adalah dengan menggunakan penggerak engkol start pada poros engkol atau poros hubung yang akan digerakkan oleh tenaga manusia. Jadi sistem start ini sangat bergantung pada faktor manusia sebagai operatornya.
2. Sistem Start Elektrik
Sistem ini dipakai oleh mesin diesel yang memiliki daya sedang yaitu < 500 PK. Sistem ini menggunakan motor DC dengan suplai listrik dari baterai/accu 12 atau 24 volt untuk menstart diesel. Saat start, motor DC mendapat suplai listrik dari baterai atau accu dan menghasilkan torsi yang dipakai untuk menggerakkan diesel sampai mencapai putaran tertentu. Baterai atau accu yang dipakai harus dapat dipakai untuk menstart sebanyak 6 kali tanpa diisi kembali, karena arus start yang dibutuhkan motor DC cukup besar maka dipakai dinamo yang berfungsi sebagai generator DC. Pengisian ulang baterai atau accu digunakan alat bantu berupa battery charger dan pengaman tegangan. Pada saat diesel tidak bekerja maka battery charger mendapat suplai listrik dari PLN, sedangkan pada saat diesel bekerja maka suplai dari battery charger didapat dari generator. Fungsi dari pengaman tegangan adalah untuk memonitor tegangan baterai atau accu. Sehingga apabila tegangan dari baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt, yang merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan.
3. Sistem Start Kompresi
Sistem start ini dipakai oleh diesel yang memiliki daya besar yaitu > 500 PK. Sistem ini memakai motor dengan udara bertekanan tinggi untuk start dari mesin diesel. Cara kerjanya yaitu dengan menyimpan udara ke dalam suatu botol udara. Kemudian udara tersebut dikompresi sehingga menjadi udara panas dan bahan bakar solar dimasukkan ke dalam Fuel Injection Pump serta disemprotkan lewat nozzle dengan tekanan tinggi. Akibatnya akan terjadi pengkabutan dan pembakaran di ruang bakar. Pada saat tekanan di dalam tabung turun sampai batas minimum yang ditentukan, maka kompressor akan secara otomatis menaikkan tekanan udara di dalam tabung hingga tekanan dalam tabung mencukupi dan siap dipakai untuk melakukan starting mesin diesel.

III. METODA PENGOPERASIAN GENSET
Metoda pengoperasian genset ini dapat dilakukan secara manual dan otomatis. Secara manual dengan mengoperasikan langsung pada panel yang tersedia. Yaitu seorang operator dapat langsung menge-set pada panel genset . Bahwa pengoperasian akan dilakukan secara manual. Dengan cara otomatis kita menge-set pada panel yang disediakan pula bahwa kerja genset akan dioperasikan secara otomatis.

1. Metoda Starting Genset
Genset di sini yang digunakan adalah dengan cara metoda quick starting, yaitu pada saat PLN mati genset langsung beroperasi tidak mengalami proses pemanasan terlebih dahulu. Diesel ini dihubungkan satu poros dengan genset. Pada diesel dan generator tersebut terdapat pemanas kira-kira pada suhu (25-50)o C yaitu oli pada heater tersebut. Dan kelembaban generator ini tidak tinggi.

Cara kerja rangkaian di atas adalah:
• Dalam keadaan normal yaitu beban disuplai oleh PLN, arus akan mengalir sebagai berikut:
Dari meter PLN - Titik A - Switch KT (on) - Titik B - Load.
• Dalam keadaan darurat yaitu PLN off (KT (Kontaktor Trafo) off), secara otomatis AMF (Automatic Main Failure) memerintahkan diesel untuk start dan dalam waktu ± 8 sec. Generator mengeluarkan tegangan (voltage), secara otomatis pula switch KG (Kontaktor Generator) on. Sekarang beban disuplai dari genset.
• Apabila PLN on kembali, ± 30 sec. AMF memerintahkan KG off dan setelah itu meng-on-kan KT, tetapi genset masih running.
• Apabila PLN dalam waktu ± 120 sec tidak off lagi, maka genset stop.
• Semuanya akan bekerja secara otomatis.

2. Battery Charger
Battery charger digunakan untuk menyuplai energi listrik ke accu. Pada saat normal yaitu suplai dari PLN dan load disuplai dari PLN. Maka battery charger akan mendapatkan suplai energi listrik dari PLN pula. Lalu dari battery charger ini akan mengisi accu sebesar 12 VDC untuk Genset 1 dan 24 VDC untuk Genset 2. Dari accu ini, suplainya telah siap untuk menstart genset, jika PLN mati atau mengalami gangguan. Jika PLN mati, battery charger tetap mendapat suplai energi listrik, tetapi dari genset yang akan disalurkan ke accu. Sehingga dengan cara ini battery charger tetap mendapat suplai litrik begitu juga dengan accu. Catu daya DC yaitu baterai atau accu digunakan untuk mengoperasikan genset. Karena accu ini akan menyalakan genset dan pengontrolan kerja ATS. Nah, accu ini mendapat pengisian ulang dari battery charger. Accu yang akan menggerakkan generator harus selalu dalam keadaan bertegangan.

Pengisian ulang baterai atau accu digunakan alat bantu berupa battery charger dan pengaman tegangan. Pada saat PLN normal (diesel dan generator tidak beroperasi), maka battery charger mendapat suplai listrik dari PLN. Sedangkan pada saat PLN mati atau mengalami gangguan (diesel dan generator beroperasi), maka suplai dari battery charger didapat dari generator. Pengaman tegangan berfungsi untuk memonitor tegangan baterai atau accu. Jika tegangan dari baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt, yang merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan.

3. Hubungan Generator dengan Penggerak Mula
Generator dihubungkan satu poros dengan diesel. Pada saat akan start accu yang berisi tegangan 12/24 V siap mensuplai motor DC. Motor DC ini akan menstarting diesel dan generator mengikuti putaran diesel. Pada diesel terjadi gerakan mekanik yang akan memutar generator, sehingga generator mengeluarkan tegangan. Karena sistem ini menggunakan sistem start elektrik maka diesel yang dipakai memiliki daya sedang yaitu <>

Saat start, motor DC mendapat suplai listrik dari baterai atau accu dan menghasilkan torsi yang dipakai untuk menggerakkan diesel sampai mencapai putaran tertentu. Baterai atau accu yang dipakai harus dapat dipakai untuk menstart sebanyak 6 kali tanpa diisi kembali, karena arus start yang dibutuhkan motor DC cukup besar maka dipakai
dinamo yang berfungsi sebagai generator DC. Terlihat pula, bahwa AMF mengontrol keadaan diesel. Kita dapat melihat keadaan genset ini pada panel kontrol yang tersedia. Dan keadaan gangguan seperti: low oil pressure, high water temperature dan overspeed dapat dilihat pada AMF.