GENERATOR SET
Dosen Pembimbing: Ir. Ahmad Rifandi
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Tugas Mata Kuliah Praktikum Perawatan dan Perbaikan
Disusun Oleh: Iis Eka Ariestania (091411014) Widi Liani (091411029) Kelomopok X (sepuluh) 3A
JURUSAN TEKNIK KIMIA POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2011
I.
II. •
Tujuan - Meng Menget etah ahui ui prin prinsi sip p kerj kerjaa mot motor or bakar bakar - Meng Menget etah ahui ui pri prins nsip ip ker kerja ja mot motor or lis listr trik ik - Meng Menget etah ahui ui prin prinsi sip p kerj kerjaa gene genera rato torr set set - Mamp Mampu u mencar mencarii nila nilaii efis efisie iens nsii gener generat ator or set set Dasar Teori MOTOR BAKAR
Motor bensin termasuk ke dalam jenis motor bakar torak. Proses pembakaran bahan bakar dan udara di dalam silinder silinder (internal (internal combustion combustion engine). engine). Motor bakar bensin dilengkapi dilengkapi dengan busi dan karburator yang membedakanya dengan motor diesel . Busi berfungsi untuk membakar campuran udara-bensin yang telah dimampatkan dengan jalan memberi loncatan api listrik diantara kedua elektrodanya. Karena itu motor bensin dinamai dengan spark ignitions. Sedangkan karburator adalah tempat bercampurnya udara dan bensin. Campuran tersebut kemudian masuk ke dalam silinder yang dinyalakan oleh loncatan bunga api listrik dari busi menjelang akhir langkah kompresi. Motor diesel tipe penyalaannya yaitu dengan kompresi, dimana pada langkah hisap hanya udara yang dimasukkan kedalam ruang bakar dan pada sesaat menjelang langkah kompresi berakhir bahan bakar disemprotkan dan dengan tekanan dan temperatur yang tinggi terjadilah pembakaran. pembakaran. Dalam perkembangann perkembangannya ya kedua motor bakar ini sangat banyak digunakan baikitu dikendaraan maupun di aparatus yang lain.
Siklus Siklus Otto(i Otto(idea deal) l) pembaka pembakaran ran terseb tersebut ut dimisa dimisalka lkan n dengan dengan pemasu pemasukan kan panas panas pada volume konstan. P
T 3
4 4
2
2
0
1
V
3
1
0
S
Keterangan grafik
0 – 1 Proses pengisapan udara dan pemasukan bahan bakar dari luar.
1 – 2 Kompresi (Proses Isentropik)
2 – 3 Pemasukan Kalor (Terjadi Pada Tekanan Konstan)
3 – 4 Kerja (Diangap proses Isentropik)
4 – 1 Pengeluaran Kalor pada Volume Konstan).
Daya Poros
Daya poros didefinisikan sebagai momen putar dikalikan dengan kecepatan putar poros engkol. Daya poros diketahui dari pengukuran, dinamometer-brake digunakan untuk mengukur momen putar dan tachometer untuk mengukur putaran poros engkol.
Tekanan Efektif Rata – rata
Tekanan efektif rata – rata didefinisikan sebagai tekanan efektif dari fluida kerja terhadap torak sepanjang langkahnya untuk menghasilkan kerja persiklus.
Efisiensi Termal
Efisiensi termal menyatakan perbandingan antara daya yang dihasilkan terhadap jumlah bahan bakar yang diperlukan untuk jangka waktu tertentu.
Efisiensi volumetrik
Efisiensi volumetrik didefinisikan sebagai perbandingan antara laju aliran udara sebenarnya terhadap laju aliran ideal. Pemakaian bahan bakar dinyatakan dalam kg/jam, misalkan pemakaian 50cc bahan bakar setiap detik maka jumlah bahan bakar yang dipakai dalam kg/jam adalah :
3600 50
mf =
t
. Spgr bahan bakar . 1 0 0 0
kg/jam
Pemakaian bahan bakar spesifik
Pemakaian bahan bakar spesifik didefinisikan sebagai banyaknya bahan bakar yang terpakai perjam untuk menghasilkan setiap kW daya motor.
Perbandingan Bahan Bakar-Udara
Untuk menentukan perbandingan – perbandingan bahan bakar-udara digunakan persamaan :
m f
F A
=
ma
Laju Air Pendingin
Alat ukur ini digunakan untuk mengukur volume aliran air yang masuk radiator, maka debit aliran air dapat ditentukan :
Qa =
Va t
Maka laju massa aliran air :
ma =
. Qa
ρa
( kg/s)
dimana : ma = laju massa air pendingin ρa
= massa jenis air, kg/m3
Qa = debit aliran air, m3/s
Prinsip keseimbangan energi digunakan untuk mengetahui energi dalam bentuk panas yang digunakan secara efektif pada suatu sistem. Skema keseimbangan energi seperti gambar dibawah ini :
Q loss
H Ne Hf Hu
Hsp Hgb
2.1.2. Motor Bakar Diesel
Motor bakar diesel yang berbeda dengan motor bakar bensin proses penyalaannya bukan dengan loncatan bunga api listrik. Pada langkah isap hanyalah udara segar yang masuk kedalam silinder. Pada waktu torak hampir mencapai TMA bahan bakar disemprotkan kedalam silinder. Terjadilah penyalaanan untuk pembakaran, pada saat udara masuk kedalam silinder sudah bertemperatur tinggi. sistim bahan bakar
ada tiga sistem yang banyak dipakai dalam penyaluran bahan bakar dari tangki bahan bakar sampai masuk kedalam silinder pada motor diesel 1. sistem pompa pribadi 2. sistem distribusi dan 3. sistem akumulator Prinsip Dasar Motor Diesel Empat Langkah
Mesin empat langkah adalah mesin yang melengkapi satu siklusnya yang terdiri dari proses kompresi, ekspansi, buang dan hisap selama dua putaran poros engkol. Prinsip kerja motor diesel empat langkah di gambarkan pada gambar 2.1 dibawah ini.
Gambar 2.1 Prinsip Kerja Motor Diesel Empat Langkah
Tinjauan Energi Motor Diesel
Motor diesel dapat dipandang sebagai sistem yang menerima energi, mengubah sebagian energi menjadi kerja dan membuang sebagian energi lain. Aliran energi masuk berasal dari udara dan bahan bakar. Energi yang hilang berupa energi thermal yang terbawa oleh gas buang, energi hilang dari radiator dan rugi gesekan, sehingga volume atur dapat digambarkan seperti gambar 2.4. Qcv Udara Po , T o
Gas Buang Siklus Dari Mesin
Bahan Bakar
Po , To
Po , To Permukaan Kontrol
Wcv
Gambar 2.4. Volume Atur Untuk Menganalisa Kerja Maksimum
Parameter-parameter mesin
Parameter-parameter mesin yang diukur untuk menentukan karakteristik pengoperasian
Vc T D C B
Vd
s
B D C
r
s
θ
a
pada motor bakar diesel Gambar 2.1. Sistem Motor Bakar
Untuk sebuah mesin dengan diameter silinder B , crank offset a , panjang langkah S dan perputar dengan kecepatan N seperti pada gambar 2.1 maka kecepatan rata-rata piston adalah ; U p
= 2SN
dimana N biasanya diberi satuan RPM (revolution per minute), U p dalam m/detik (ft/sec), dan B,a dan S dalam m atau cm (ft atau in).
Jarak s antara crank axis dan wrist pin axis diberikan oleh persamaan s = a cos θ +
r
2
−
a
2
sin
2
θ
dimana : a = crankshaft r = connecting rod length θ = crank shaft offset
•
Motor listrik Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Alat
yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Motor listrik dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, pompa air dan penyedot debu. Prinsip kerja motor listrik Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnit. Sebagaimana kita ketahui bahwa : kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolakmenolak dan kutub-kutub tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap. •
Cara Kerja Generator Set (GENSET)
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. 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 d an 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
medanmagnet 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 danarus 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. 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 atauyang 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 d imensinya 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/engine 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 padaproses 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.
III.
PEMBAHASAN
1.
Pengertian Generator Arus Bolak-balik
Generator arus bolak-balik berfungsi tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak balik. Generator Arus Bolak-balik sering disebut juga seabagai alternator, generator AC (alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator. Mesin ini tidak dapat dijalankan sendiri karena kutub-kutub rotor tidak dapat tiba-tiba mengikuti kecepatan medan putar pada waktu sakelar terhubung dengan jala-jala. Generator arus bolak-balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu: a. Generator arus bolak-balik 1 fasa b. Generator arus bolak-balik 3 fasa
2.
Konstruksi Generator Arus Bolak-balik
Konstruksi generator arus bolak-balik ini terdiri dari dua bagian utama,yaitu : (1) stator, yakni bagian diam yang mengeluarkan tegangan bolakbalik,dan (2) rotor, yakni bagian bergerak yangmenghasilkan medan magnityang menginduksikan ke stator. Stator terdiri dari badan generator yang terbuat dari baja yang berfungsi melindungi bagian dalam generator, kotak terminal dan name plate pada generator. Inti Stator yang terbuat dari bahan yang berlapis-lapis dan terdapat alur-alur tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator yang merupakan tempat untuk menghasilkan tegangan. Sedangkan, rotor berbentuk kutub sepatu (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Konstruksi dari generator sinkron ini dapat dilihat pada Gambar 1.
3. Prinsip Kerja Generator Arus Bolak-balik
Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Prinsip kerja generator arus bolak-balik tiga fasa (alternator) pada dasarnya sama dengan generator arus bolak-balik satu fasa, akan tetapi pada generator tiga fasa memiliki tiga lilitan yang sama dan tiga tegangan outputnya berbeda fasa 1200 pada masing-masing fasa seperti ditunjukkan pada Gambar 2.
Besar tegangan generator bergantung pada : 1. Kecepatan putaran (N) 2. Jumlah kawat pada kumparan yang memotong fluk (Z) 3. Banyaknya fluk magnet yang dibangkitkan oleh medan magnet (f) Mengoperasikan Generator Set Manual 1. Prosedur Pengoperasian Generator
Prosedur pengoperasian generator harus mengikuti SOP (standard operation prosedure) yang ada sebagai
petunjuk
operator
dalam
mengoperasikan
suatu
unit
pembangkit.
Prosedur
pengoperasian dalam suatu sistem pembangkit secara umum dibagi menjadi empat tahapan, yaitu: a) Tahap persiapan
Sebelum mengoperasikan generator set perlu dilakukan prosedur pemeriksaan secara keseluruhan. Pemeriksaan sebelum pengoperasian akan menjamin kinerja generator berfungsi dengan baik. Hal-hal yang perlu diperhatikan sebelum mengoperasikan generator set, yaitu : 1) Sistem start 2) Sistem pelumasan 3) Sistem pendingin 4) Sistem bahan bakar 5) Sistem kontrol 6) Sistem proteksi 7) Sistem interlock 8) Sistem governor
Bila pemeriksaan sistem di atas dalam kondisi yang baik, maka generator dalam kondisi siap untuk dijalankan. b) 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. c) Tahap pembebanan
Setelah generator berputar pada kecepatan normal dan dalam kondisi baik, maka siap dilakukan pembebanan pada sistem operasi. Pembebananpada generator dapat bersifat resisitif, induktif maupun kapasitif tergantung dari jenis beban yang diterima oleh generator. d) Tahap menghentikan generator
Jangan langsung mematikan mesin secara tiba-tiba. Lepaskan atau turunkan bebannya terlebih dahulu secara perlahan-lahan, kemudian biarkan mesin bekerja tanpa beban untuk memberikan kesempatan pada mesin menyesuaikan temperatur kerja seiring dengan penurunan pemakaian bahan bakar. Bila sedang diparalel generator harus dilepaskan dahulu dari hubungan paralel. Setelah generator berhenti, lakukan pemeriksaan untuk menjamin keandalan mesin bila generator beroperasi kembali. 2. Sistem pada generator
Sebelum memulai mengoperasikan generator, perlu diketahui sistem-sistem untuk operasi generator, yaitu : a)Sistem start (starting system) b) Sistem bahan baker (fuel system)
Sistem bahan bakar berfungsi untuk menyalurkan bahan bakar ke ruang bakar dengan takaran yang sesuai dengan kerja mesin diesel. Umumnya, bahan bakar yang banyak dipakai pada mesin generator diesel adalah minyak solar atau minyak IDO (ignation diesel oil). Skema sistem bahan bakar pada mesin diesel ditunjukkan pada Gambar 6.
Keterangan : 1) Tangki bahan Bakar 2) Filter pertama 3) Pompa pemindah 4) Filter kedua 5) Pompa injeksi bahan bakar 6) Rumah pompa 7) Pipa bahan bakar bertekanan tinggi 8) Injector 9) Orifice saluran bahan bakar kembali dan perata tegangan 10) Pipa saluran bahan bakar kembali ke tangki Bahan bakar di dalam tangki c) Sistem pelumasan (lubricating system)
Fungsi dari pelumasan pada mesin generator adalah untuk mengurangi gaya gesek pada mesin, untuk pendinginan, dan pencegahan karat.
Keterangan : 1) Panci pelumas 2) Saluran isap pompa pelumas 3) Pompa pelumas 4) Pendingin pelumas filter 5) filter 6) Saluran penampung pelumas 7) Saluran pelumas ke turbo 8) Saluran pelumas dari turbo kembali ke panci pelumas 9) By pas valve d) Sistem pendinginan (coolant system)
Untuk menurunkan temperatur kerja mesin diperlukan sistem pendinginan dengan menggunakan air. Sistem pendinginan menggunakan air murni (fresh water) yang tidak menggandung kadar garam atau kotoran-kotoran penyebab korosi mesin. Air murni ini berfungsi mendinginkan silinder block dan turbo charger yang merupakan bagian terpanas dari sistem dan sebagian panas gas pembakaran tersebut dipindahkan secara langsung ke fluida pendinginnya.
Keterangan : 1) Tutup tangki 2) Tangki air pendingin 3) Pompa air pendingin 4) Oil cooler 5) Air pendingin masuk blok silinder dan kes eilinder head 6) Air keluar dari mesin 7) Pipa air pendingin masuk menuju cooler 8) Cooler tempat pendingin air pendingin mesin 9) Pipa air masuk ke tangki 10) Thermostart 11) Pompa sirkulasi air cooling tower 12) Air pendingin dari cooling tower 13) Air pendingin ke cooling tower e) Sistem udara masuk (intake valve) dan sistem udara keluar (exhaust valve).
Sistem pemasukan udara ini berfungsi untuk menyalurkan udara murni ke dalam ruang bakar pada saat langkah hisap. Jumlah dan kualitas udara yang akan masuk ke dalam selinder (ruang bakar) sangat penting bagi kinerja motor diesel generator.
Keterangan : 1) Penangkap pasir 2) Filter udara 3) Blower kompresor 4) After cooler 5) Manifold udara masuk 6) Silinder mesin 7) Manifold gas buang 8) Turbin 9) Gas buang keluar
DAFTAR PUSTAKA
http://www.adipedia.com/2011/06/mengenal-prinsip-dan-cara-kerja.html
