Sistem eksitasi - AVR (Automatic Voltage Regulator)

Artikel kali ini erat kaitannya dengan artikel mengenai sistem eksitasi karena prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan ( excitacy) pada exciter.
Sistem pengoperasian Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah-ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan output generator. 

Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.

 
Gambar 1. Diagram sistem eksitasi.

AVR dioperasikan dengan mendapat satu daya dari permanen magnet generator (PMG) sebagai contoh AVR dengan tegangan 110V, 20A, 400Hz. Serta mendapat sensor dari potencial transformer (PT) dan current transformer (CT).

 
Gambar 2. Diagram AVR.

Bagian-bagian pada unit AVR

a. Sensing circuit

Tegangan tiga phasa generator diberikan pada sensing circuit melewati PT dan 90R terlebih dahulu, dan tegangan tiga phasa keluaran dari 90R diturunkan kemudian disearahkan dengan rangkaian dioda, dan diratakan oleh rangkaian kapasitor dan resistor dan tegangan ini dapat diatur dengan VR (Variable Resistant). Keuntungan dari sensing circuit adalah mempunyai respon yang cepat terhadap tegangan output generator.

Output tegangan respon berbanding lurus dengan output tegangan Generator berbanding lurus seperti ditinjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Grafik hubungan sensing tegangan terhadap output of Generator

b. Comparative amplifier

Rangkaian comparative amplifier digunakan sebagai pembanding antara sensing circuit dengan set voltage. Besar sensing voltage dengan set voltage tidak mempunyai nilai yang sama sehingga selisih/rentang besar tegangan tersebut. Selisih tegangan disebut dengan error voltage. Ini akan dihilangkan dengan cara memasang VR (variable resistance) pada set voltage dan sensing voltage.

c. Amplifier circuit

Aliran arus dari D11, D12, dan R34 adalah rangkaian penguat utama atau penguatan tingkat terendah. Keluaran dari comparative amplifier dan keluaran dari over excitation limiter (OEL) adalah tegangan negative dan dari tegangan negative kemudian pada masukan OP201. Ketika over excitation limiter (OEL) atau minimum excitation limiter (MEL) tidak operasi maka keluaran dari comparative amplifier dikuatkan oleh OP201 dan OP301 masukan dari OP301 dijumlahkan dengan keluaran dari dumping circuit. OP401 adalah Amplifier untuk balance meter hubungan antara tegangan masuk dan tegangan keluaran dari OP201 dan OP401 diperlihatkan pada bagan berikut.

 
Gambar 4. Rangkaian Amplifier

d. Automatic manual change over and mixer circuit

Rangkaian ini disusun secara Auto-manual pemindah hubungan dan sebuah rangkaian untuk mengontrol tegangan penguatanmedan generator. Auto-manual change over and mixer circuit pada operasi manual pengaturan tegangan penguatan medan generator dilakukan oleh 70E, dan pada saat automatic manual change over and mixer circuit beroperasi manual maka AVR (automatic voltage Rregulator) belum dapat beroperasi. Dan apabila rangkaian ini pada kondisi auto maka AVR sudah dapat bekerja untuk mengatur besar arus medan generator.

e. Limited circuit

Limited circuit adalah untuk penentuan pembatasan lebih dan kurang penguatan (excitation) untuk pengaturan tegangan output pada sistem excitacy, VR125 untuk pembatas lebih dari keluaran terminal C6 dan VR126 untuk pembatas minimal dari keluaran terminal C6.

f. Phase syncronizing circuit

Unit tyristor digunakan untuk mengontrol tegangan output tyristor dengan menggunakan sinyal kontrol yang diberikan pada gerbang tyristor dengan cara mengubah besarnya sudut sinyal pada gerbang tyristor. Rangkaian phase sinkronisasi berfungsi untuk mengubah sudut gerbang tyristor yang sesuai dengan tegangan output dari batas sinkronisasi dan juga sinyal kontrol yang diberikan pada tyristor di bawah ini terdapat gambar sinkronisasi.

g. Thyristor firing circuit

Rangkaian ini sebagai pelengkap tyristor untuk memberikan sinyal kontrol pada gerbang tyristor.

h. Dumping circuit

Dumping circuit akan memberikan sensor besarnya penguatan tegangan dari AC exciter dan untuk diberikan ke amplifier circuit dengan dijadikan feed back masukan terminal OP301.

i. Unit tyristor

Merupakan susunan dari tyristor dan dioda. Dan juga menggunakan fuse (sekring) yang digunakan sebagai pengaman lebur dan juga dilengkapi dengan indikator untuk memantau kerja dari tyristor yang dipasang pada bagian depan tyristor untuk tiap phase diberikan dua fuse yang disusun pararel dan ketika terjadi kesalahan atau putus salah satunya masih dapat beroperasi.

j. MEL (minimum excitacy limiter)

MEL (minimum eksitasi limiter) yaitu untuk mencegah terjadinya output yang berlebihan pada generator dan adanya penambahan penguatan (excitacy) untuk meningkatkan tegangan terminal generator pada level konstan. Rangkaian ini digunakan untuk mendeteksi operasional dari generator yaitu dengan mendeteksi keluaran tegangan dan arus pada generator. Rangkaian inijuga digunakan untuk membandingkan keluaran tegangan generator dengan eksitasi minimum yang telah diseting. Rangkaian ini akan memberikan batas sinyal pada rangkaian AVR apabila melebihi eksitasi minimum, kemudian output dari MEL (Minimum Eksitasi Limiter) dikuatkan oleh amplifier.

 
Gambar 5. Diagram Minimum Excitasi Limiter.

k. Automatic follower

Prinsip kerja dari alat ini adalah untuk melengkapi penguatan dengan pengaturan secara manual oleh 70E. Untuk menyesuaikan pengoperasian generator dalam pembandingan fluktuasi dari tegangan terminal oleh sinyal error. Hal tersebut digunakan untuk menjaga kesetabilan tegangan pada generator. Pengoperasian ini digunakan untuk pengaturan manual (70E) untuk ketepatan tingkatan excitacy yang telah disesuaikan. Kondisi pengoperasian generator dan pembandingan fluktuasi dari tegangan terminal oleh sinyal tegangan error. Hal tersebut dijadikan pegangan untuk menjaga kestabilan tegangan pada generator dengan adanya perubahan beban.
Automatic Follower digunakan untuk mendeteksi keluaran regulator dari sinyal tegangan error dan pengoperasian otomatis manual adjuster dengan membuat nilai nol. Rangkaian ini untuk menaikkan sinyal dan menurunkan sinyal yang dikendalikan oleh 70E. Dengan cara memutar 70E untuk mengendalikan sinyal pada rangkaian ini.

 
Gambar 6. Blok Diagram Automatic Follower

Sumber : Dunia-listrik.blogspot.co.id

Read More

Apa Itu faktor Daya (Power Factor)

Faktor Daya

Faktor daya yang dinotasikan sebagai cos φ didefinisikan sebagai perbandingan antara arus yang dapat menghasilkan kerja didalam suatu rangkaian terhadap arus total yang masuk kedalam rangkaian atau dapat dikatakan sebagai perbandingan daya aktif (kW) dan daya semu (kVA). Daya reaktif yang tinggi akan meningkatkan sudut ini dan sebagai hasilnya faktor daya akan menjadi lebih rendah. Faktor daya selalu lebih kecil atau sama dengan satu.

Dalam sistem tenaga listrik dikenal 3 jenis faktor daya yaitu faktor daya unity, faktor daya terbelakang

Read More

Exciter Mini

Share video exciter mini, pas kebetulan lagi buka-buka youtube jumpa ini, langsung aja posting ke blog itung itung nambah postingan, silahkan dilihat......

Read More

Rangkaian Dioda Penyearah Gelombang AC (Diode Rectifier)

Rangkaian Dioda Penyearah Gelombang AC (Diode Rectifier)

Penyearah / rectifier adalah pengubah sebuah tegangan arus listrik bolak-balik (AC) menjadi arus listrik searah (DC). Dalam mengubah tegangan AC menjadi DC ini diperlukan suatu komponen dimana komponen tersebut hanya memperbolehkan arus listrik mengalir hanya dari satu arah. Dan itu bisa diperoleh dari rangkaian dioda semikonduktor. Jenis penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang. Hal ini berarti hanya setengah gelombang AC yang diperoleh oleh beban.

Rangkaian penyearah setengah gelombang

Untuk aplikasi daya yang sangat besar, penyearah setengah gelombang tidak mencukupi untuk melakukan tugasnya. Harmonisa penyearah gelombang keluaran yang sangat besar akan berakibat sulitnya penyaringan. Selain itu, sumber listrik AC memasok listrik ke beban hanya setengah setiap siklus penuh, yang berarti bahwa setengah kapasitasnya yang tidak terpakai. Penyearah setengah gelombang merupakan cara yang paling sederhana untuk mengurangi daya dari beban resistif. Seperti contoh berikut, sebuah saklar tukar mempunyai 2 posisi, dimana beban lampu akan menyala begitu terang pada posisi gelombang AC penuh dan akan menyala redup pada posisi setengah gelombang. Perhatikan gambar dibawah ini.

aplikasi penyearah setengah gelombang : lampu terang redup

Dalam posisi saklar “dim / redup”, lampu pijar hanya menerima setengah dari yang biasanya menerima satu gelombang AC penuh. Karena penyearah setengah gelombang pulsa listik yang begitu cepat, dan lebih cepat dari waktu filamen memanaskan dan mendinginkan, sehingga membuat lampu tidak berkedip. Dan hal ini hanya membuat filamen beroperasi dengan suhu yang lebih rendah dari biasanya. Sehingga memberikan output cahaya yang kurang atau redup.

Dan jika kita ingin menyearahkan listrik AC untuk mendapatkan penggunaan penuh kedua setengah siklus dari gelombang sinus. Maka konfigurasi penyearah yang berbeda harus digunakan. Dan sirkuit seperti ini disebut penyearah gelombang penuh. Dan dalam penyearah gelombang penuh ini digunakan transformator CT (Center Tapped) dan 2 buah dioda. seperti pada gambar di bawah ini.

penyearah gelombang penuh dengan trafo ct

Pada setengah siklus pertama, ketika polaritas sumber tegangan positif (+) diatas dan negatif(-) dibawah. Pada saat seperti ini hanya dioda atas yang mengalirkan arus (bias maju) sedangkan dioda yang dibawah memblokir (bias mundur). Dan hanya setengah gulungan sekunder trafo bagian atas yang membawa aliran arus selama setengah siklus ini. seperti pada gambar dibawah ini.

penyearah gelombang penuh dengan trafo ct pada input setengah siklus positif

Selama siklus berikutnya, polaritas AC berbalik. Sekarang dioda bagian lain (dioda bawah) yang mengalirkan arus (bias maju). Dan gulungan sekunder bagian bawah yang membawa arus selama setengah siklus ini. dan beban tetap melihat atau memperoleh setengah gelombang sinus dari polaritas yang sama dengan sebelumnya, yaitu positif diatas dan negatif dibawah. Lihat gambar dibawah.

penyearah gelombang penuh dengan trafo ct pada input setengah siklus negatif

Salah satu kelemahan dari penyearah gelombang penuh ini adalah perlunya transformator CT. Dan jika diterapkan pada rangkaian dengan daya yang tinggi. Berarti diperlukan transformator CT yang juga lebih besar dan biayanya pun juga pasti sangat mahal karena harga dari trafo CT yang mahal. Sehingga, ini mengakibatkan desain penyearah dengan trafo CT hanya terlihat pada aplikasi-aplikasi berdaya rendah atau kecil.

Polaritas pada beban di penyearah gelombang penuh dengan trafo CT ini dapat dibalik dengan mengubah arah dioda. Selanjutnya, dioda terbalik dapat disejajarkan dengan penyearah positif-ouput yang ada. dan hasilnya adalah dual-polaritas penyearah gelombang penuh dengan trafo CT. Coba lihat pada gambar dibawah berikut ini.

dua polaritas pada penyearah gelombang penuh versi CT(center tapped)

Dan desain yang lain dari penyearah gelombang penuh yang lebih populer atau lebih sering digunakan adalah dengan sistem jembatan gelombang penuh. Dimana pada desain penyearah sistem jembatan ini dibangun dengan 4 buah dioda. Seperti gambar dibawah ini.

penyearah gelombang penuh versi sistem jembatan

Arah aliran arus penyearah gelombang penuh sistem jembatan, pada setengah siklus positif dan setengah siklus negatif pada sumber gelombang AC dapat dilihat pada gambar dibawah ini. perhatikan terlepas dari polaritas input, arus mengalir dalam arah yang sama melalui beban. Ini berarti, setengah siklus negatif pada sumber merupakan setengah siklus positif pada beban. Pada penyearah gelombang penuh dengah sistem jembatan ini, arus mengalir melalui 2 dioda secara seri pada setengah siklus untuk kedua polaritas. Dan hal ini, akan menyebabkan tegangan jatuh sebanyak 2 kali untuk setiap setengah siklusnya. Dan jika pada dioda silikon berarti tegangan jatuhnya adalah 0,7 . 2 = 1,4 V . dan ini merupakan kerugian penyearah sistem jembatan bila dibandingkan dengan desain penyearah dengan transformator CT. Namun kerugian ini hanya menjadi masalah jika pasokan tegangan listrik yang sangat rendah.

penyearah gelombang penuh : aliran elektron pada setengah siklus positif

penyearah gelombang penuh : aliran elektron pada setengah siklus negatif

Untuk lebih mudah dalam hal mengingat ataupun memahami, maka tata letak semua dioda bisa diletakkan pada sikap horisontal, dan semua dioda menunjuk pada arah yang sama. Seperti gambar dibawah ini.

alternative layout penyearah gelombang penuh versi sistem jembatan

Salah satu keuntungan dalam mengingat tata letak penyearah yang seperti diatas ini adalah hal tersebut bisa dikembangkan dengan lebih mudah ke dalam versi polyphase(fasa yang lebih dari satu), seperti versi rangkaian penyearah gelombang penuh 3 phasa berikut ini.

penyearah gelombang penuh 3 fasa (poly phase)

Dalam penyearah gelombang penuh versi polyphase ini, pulsa fasa bergeser saling tumpang tindih, sehingga menghasilkan ouput tegangan DC yang jauh lebih “halus” bila dibandingkan dengan penyearah gelombang penuh versi satu fasa. Coba perhatikan gambar dibawah ini yang menunjukkan penyearah gelombang penuh dari AC 3 fasa.

gambar. AC 3 fasa dan hasil keluaran(output) penyearah gelombang penuh

Dalam setiap kasus penyearah, baik itu penyearah satu fasa(single phase) ataupun lebih(polyphase), jumlah tegangan AC yang bercampur dengan tegangan DC output penyearah disebut sebagai riak tegangan. Tegangan riak ini tidak diinginkan karena dalam kebanyakan kasus tujuan dari menyearahkan tegangan AC adalah untuk mendapatkan tegangan DC yang “murni ”. Pada tingkat daya yang tidak terlalu besar, tegangan riak ini dapat dikurangi dengan penyaringan atau filter. Dan filter yang digunakan pada umumnya adalah filter pasif LC.

Read More

sistem kontroler robot

Sistem kontroler merupakan suatu sistem elektronik yang berfungsi sebagai pengendali sistem mekanik. Suatu sistem control dapat berkerja secara otomatis ataupun secara manual. 

Sistem Kontrol Manual

Sistem pengendalian dimana faktor manusia sangat dominan dalam aksi pengendalian yang dilakukan pada sistem tersebut. Peran manusia sangat dominan dalam menjalankan perintah, sehingga hasil pengendalian akan dipengaruhi pelakunya. Pada sistem kendali manual ini juga termasuk dalam kategori sistem kontrol loop tertutup. Misalnya, Tangan berfungsi untuk mengatur permukaan fluida dalam tangki. Permukaan fluida dalam tangki bertindak sebagai masukan, sedangkan penglihatan bertindak sebagai sensor. Operator berperan membandingkan tinggi sesungguhnya saat itu dengan tinggi permukaan fluida yang dikehendaki, dan kemudian bertindak untuk membuka atau menutup katup sebagai aktuator guna mempertahankan keadaan permukaan yang diinginkan.

Sistem kontrol manual berupa rangkaian elektronik yang mampu mengendalikan sistem mekanik tetapi masih menggunakan kendali manusia. Dalam hal ini terdapat interaksi manusia dengan robot. Pada keaadaan ini terdapat tiga tingkatan interaksi antara manusia dengan robot yaitu (Pitowarno, 2006:35):

Read More