Sistem Excitacy pada Generator Listrik

Sistem excitacy adalah sistem mengalirnya pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator listrik, sehingga menghasilkan tenaga listrik dan besar tegangan output bergantung pada besarnya arus excitacy.

Sistem eksitasi pada generator listrik terdiri dari 2 macam, yaitu: (1) Sistem eksitasi dengan menggunakan sikat (brush excitation) dan (2) Sistem eksitasi tanpa sikat (brushless excitation).

1.Sistem excitacy dengan sikat
Sistem excitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listrik berasal dari sumber listrik yang berasal dari generator arus searah (DC) atau generator arus bolak balik (AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier. Jka menggunakan sumber listrik listrik yang berasal dari generator AC atau menggunakan Permanent Magnet Generator (PMG) medan magnetnya adalah magnet permanent.
     Dalam lemari penyearah, tegangan listrik arus bolak balik diubah atau disearahkan menjadi tegangan arus searah untuk mengontrol kumparan medan exciter utama (main exciter).
Untuk mengalirkan arus eksitasi dari main eksiter ke rotor generator menggunakan slip ring dan sikat arang, demikian juga penyaluran arus yang berasal dari pilot exciter ke main exciter.

2.Sistem excitacy tanpa sikat (brushless excitation)
Penggunaan sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus excitasi ke rotor generator mempunyai kelemahan karena besarnya arus yang mampu dialirkan pada sikat arang relative kecil. Untuk mengatasi keterbatasan sikat arang, pada generator pembangkit menggunakan system eksitasi tanpa menggunakan sikat (brushless excitation), sebagai contoh, pada PLTU menggunakan tipe MEC-3200.
Keuntungan system excitation tanpa menggunakan sikat (brushless excitation), antara lain adalah:

• Energi yang diperlukan untuk excitacy diperoleh dari poros utama (main shaft), sehingga keandalannya tinggi
• Biaya perawatan berkurang karena pada system excitacy tanpa sikat (brushless excitation) tidak terdapat sikat, komutator dan slip ring
• Pada system excitacy tanpa sikat (brushless excitation) tidak terjadi kerusakan isolasi karena melekatnya debu karbon pada farnish akibat sikat arang
• Mengurangi kerusakan (trouble) akibat udara buruk (bad atmosfere) sebab semua peralatan ditempatkan pada ruang tertutup
• Selama operasi tidak diperlukan pengganti sikat, sehingga menngkatkan keandalan operasi dapat berlangsung kontinyu pada waktu yang lama
• Pemutus medan generator (Generator field breaker), field generator dan bus exciter atau kabel tidak diperlikan lagi
• Biaya pondasi berkurang, sebab aluran udara dan bus exciter atau kabel tidak memerlukan pondasi

Bagian-bagian dari sistem excitacy tanpa sikat (brushless excitation) pada PLTU
Secara garis besar sistem eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) adalah sebagai berikut:

Pilot exciter
Pilot exciter merupakan bagian stator exciter, merupakan belitan jangkar. Fungsinya adalah sebagai bahan magnit karena ada arus yang mengalir pada kumparan tersebut dengan menggunakan PMG (permanent magnet generator) sebagai sumber tegangan utamanya.

Rotating Rectifier
Rotating rectifier merupakan rangkaian penyearah gelombang penuh tiga fasa dua arah kirim kembali. Setiap phasa mempunyai dua pasang rectifier sebagai jalan keluar masuknya arus. Jadi total semua rectifier untuk 3 phasa yang dipergunakan adalah 18 buah karena pada tiap-tiap phasa memiliki 6 buah kirim dan masuk Tegangan dari generator AC yang berfungsi sebagai Exciter disearahkan sebagai sumber Excitacy genartor utama. Rotating rectifier terletak pada poros utama.

AC rectifier
AC rectifier adalah bagian exciter yang berputar seporos dengan kumparan jangkar generator. Generator AC yang berfungsi sebagai AC exciter adalah generator sinkron.

Permanen Magnet Generator (PMG)
Permanen Magnet Generator (PMG) seporos dengan poros generator utama sehingga PMG dapat menghasilkan daya apabila generator berputar. PMG memiliki dua bagian utama, yaitu:

• Magnit permanen

Merupakan bagian rotor dari PMG yang sejenis dengan generator utama yang terbuat dari besi yang memiliki sifat kemagnitan yang kuat atau sering disebut magnit permanent. Sifat kemagnitan ini akan membangkitkan GGL (Gaya Gerak Listrik) pada jangkar akibat induksi magnit dan daya yang dihasilkan sesuai dengan nilai kemagnitan yang dimiliki.

• Stator

Stator merupakan again dari PMG yang tidak bergerak dan berfungsi membangkitkan tegangan AC dan tegangan tersebut dipakai untuk beban.

• Field circuit breaker

Breaker rangkaian medan (41E) dioperasikan oleh motor listrik yang dioperasikan secara manual. Breaker rangkaian medan harus pada kondisi tertutup (close) ketika generator mencapai kecepatan tinggi dengan nilai yang telah diseting. Tentunya penyetingan ini telah diatur oleh perusahaan.    Kondisi terbuka terjadai pada saat turbin akan berhenti atau mati (triping), pada saat ini turbin beroperasi pada kecepatan rendah kondisi rangkaian breaker pada kondisi terbuka (open) karena generator utama tidak berbeban dan tidak membutuhkan tegangan untuk menghasilkan output.

• Voltage output

Merupakan pengatur tegangan exscitacy. Alat ini berfungsi untuk mengatur atau menseting besarnya masukan pada AVR yang digunakan untuk mengatur besarnya tegangan generator AC. Alat ini menyerupai trafo step down dalam fungsinya untuk menurunkan tegangan dari 110 volt menjadi tegangan 6 volt, 9V, 12V, 15V dan untuk nilai tegangan yang lainnya. Besarnya tegangan output pada rangkaian ini identik dengan besar tegangan output pada generator, sehingga yang dipilih tegangan 9 Volt.

• Voltage adjuster (90 R)

Merupakan pengatur tegangan excitacy. Alat ini mengatur atau menyeting besarnya masukan pada AVR yang untuk menentukan besarnya tegangan induksi generator. Alat ini seperti halnya trafo step down dikarenakan alat ini menurunkan tegangan dari 110V menjadi 6V, 9V, 12V, 13V, 15V, dan lain-lain. Yang tentunya alat ini berbentuk tep-tep untuk memilih besar tegangan outputnya.
     Besarnya tegangan output pada rangkaian ini identik dengan besar tegangan output pada generator, yang berarti tegangan tep dipilih 9 V maka tegangan output generator 13,5 KV seperti tegangan Generator pembangkit PLTU Perak saat ini. Apabila tegangan tepat diatas 9 V maka output generator akan bertambah besar, tentunya dengan putaran sama, yang berarti Voltage adjuster (90 R) merupakan alat untuk menseting besar tegangan output generator utama dan juga bila sebaliknya.

• Cross current compensator (CCC)

Cross current compensator dioperasikan pararel pada generator, yaitu bila menggunakan dua generator atau lebih. Manfaat dari ini adalah untuk menyeimbangkan tegangan induksi generator satu dengan yang lainnya. Sehingga output generator mempunyai tegangan yang sama untuk memikul beban yang sama pula.

• Manual voltage regulator (70 E)

Digunakan untuk pengaturan tegangan penguatan secara manual. Biasanya alat ini dioperasikan pada saat AVR belum bekerja secara maksimal akibat belum adanya sumber tegangan untuk bekerja secara optimal, yaitu pada saat pembangkit mulai running atau berhenti (triping), saat ini tegangan output PMG tidak dapat menyuplai tegangan yang dibutuhkan oleh AVR sehingga exsitacy pada generator harus dioperasikan secara manual.
     Untuk bekerja 70E ini dengan putar searah jarum jam atau berlawanan. Alat ini bilamana diputar searah jarum jam untuk menambah sumber tegangan excitacy dan sebaliknya diputar berlawanan bilamana untuk mengurangi tegangan excitacy. Ini terdapat suatu indikator tegangan excitacy. Yang tentunya alat ini seperti regulator pada umumnya dengan cara mengubah jumlah kutub untuk mengubah besar tegangan.