Basic Generator Caterpillar

 

Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT karena Blogger  ini telah selesai dimulai. Tulisan ini disusun agar dapat membantu para perkerjaan dalam mempelajari konsep-konsep kelistrikan generator  beserta mempermudah mempelajari cara melakukan troubleshooting terutama bagi kaum awam yang belum mengenal kelistrikan generatorsendiri. Semua ini adalah dari pengetahuan dari diri penulis dan literature yang saya kumpulkan dari berbagai sumber

 

Semoga blogger ini bisa bermanfaat sebagai pengetahuan dasar di perkerjaan pada khususnya karena basic electrical sangat bermanfaat ketika kita melakukan troubleshooting suatu masalah tetapi kadang orang malah melupakan pengetahuan dasar tersebut.

Penulis disini akan menulis secara umum mengenai Electrical Generator dimana  konsep dasar dari electrical generator adalah bagaimana lapangan medan magnet menghasilkan listrik kemudian dilakukan pengembangan secara lebih komporensif (luas),  pengembangan itu perlu syarat- syarat agar menjadi generator pembangkit listrik yaitu terdapat konduktor, magnetic field, relative motions

Gambar 1: Generator Caterpillar 

Konsep diatas adalah dasar pembangkit tegangan, kita dapat menciptakan tegangan listrik dengan cara menginduksi medan magnet cara ini biasa disebut induksi electromagnetic, pada keadaan sebenarnya untuk menghasilkan listrik dengan penghantar dililit menjadi suatu kumparan dengan begitu akan meningkatkan efek induksi elektromagnetik sehingga menghasilkan listrik. Untuk jenis generator kondisi medan magnet diam dan kumparan kumparan berputar begitu sebaliknya untuk alternator kondisi medan magnet berputar dan kumparan diam.

 (Versi Pdf Download dibawah)

 

1.       Generator  Model

Ada beberapa model yang dibuat oleh Caterpillar

1.       SRCV (Self Regulated Constant Voltage)

2.       SRSE (Statically Regulated Staticaly Excited)

3.       SRCR (Statically Regulated Control Rectifier)

4.       SR4 (Based On brush less contruction)

Generator generator tersebut diatas digerakan oleh Cat Diesel Engine dan CAT Gas Engine, dan secara umum generator model SR4 populasi banyak  digunakan di PLN menggunakan Diesel Engine,  perusahaan miyak didaerah banyak menggunakan Gas Engine dengan type generator  yang sesuai dengan kebutuhan mereka.

 

Gambar 2: Model Generator

 

 

Pada dasarnya Generator terbagi menjadi 2 bagian  yaitu:

1.       Main Generator

Meliputi Stator utama (Armature) dan rotor utama (field)

2.       Exciter Generator

Meliput stator exciter (field), rotor exciter (armature),stator PM (armature) dan Rotor  PM Berupa medan magnet

 

Dasar inilah yang harus kita pahami terlebih dahulu, seperti yang telah diutarakan diatas ada yang diputar dan ada yang dikelilingi putaran dari component yang diputar sehingga terjadinya suatu pembagian eksitasi pada generator CAT yaitu :

 

Ø  Self excited  dimana generator menerima power eksitasi dan voltage sensing dari output main generator armature (stator Utama)

Gambar 3: Self excited Generator

 

Gambar 4: Scematic Self Excited Generator

Ø 

Untuk lebih dalam mempelajari suatu generator  kita harus benar mengerti dari dua  eksitasi diatas karena dasar pembentukan awal suatu listrik berawal dari eksitasi didalam component generator6

2.         Generator Set rating

a)      Continuos Power rating

b)      Prime power Rating

c)       Stanby power rating

d)      Emergency Stanby Power (ESP rating)

 

a.       Continuous Power                                                                                                                                                                 Rating Engine rating ini dapat memikul beban yang konstan atau sedikit variasi dengan normal load factor mencapai 70 - 100 % dari continuous power rating dalam jam yang tidak terbatas per tahun. Engine dengan rating ini dapat dibebani secara terus-menerus dengan 100 % beban (ekW). Aplikasi ini disarankan pada pembangkit listrik utama ( Utility power supply)

b.      Prime Power Rating 

Engine rating ini dapat memikul beban yang bervariasi dengan normal load faktor mencapai 70 % dari prime power rating dalam jam yang tidak terbatas per tahun. Beban maksimum 100% dengan tambahan 10 % overload capability hanya boleh dioperasikan selama 1 jam dalam 12 jam operasi. Operasi overload tidak boleh lebih dari 25 jam per tahun. Aplikasi ini disarankan pada pembangkit listrik untuk industri, pompa dan konstruksi.

c.       Standby Power Rating                                                                                                                                                     Engine rating ini diaplikasikan untuk beban yang lebih bervariasi. Normal load factor mencapai 70 % dari standby power rating. Jumlah jam operasi per tahun selama 200 jam dan maksimum 500 jam. Aplikasi ini cocok dipergunakan sebagai standby power dan rental power.

d.      Emergency Standby Power Rating (ESP Rating) 

  Engine rating ini diaplikasikan untuk beban yang lebih bervariasi selama utility power supply bekerja. Load faktor normal mencapai 70 % dari ESP rating. Jumlah jam operasi per selama 50 jam dan maksimum 200 jam. Aplikasi ini cocok dipergunakan untuk building standby

 

3.       Nama Nama Komponent Pada Generator

Ø  Rectifier

Rectifier adalah beberapa diode yang dirangkai membentuk satu sirkuit yang berfungsi sebagai penyearah arus AC 3 phase dari rotor exciter menjadi arus DC untuk membuat medan magnet pada main field.

Ada 3 type Rectifier yang dipakai caterpillar

1.       Six Diode rectifier block

 

Gambar 6: Scematic Six Diode

 

2.       Three diode rectifier block

Gambar  9: Three diode rectifier block

 

 

3.       Two diode rectifier block

 

Gambar 10 : Pengetesan Two diode rectifier block

 

 

Ø  Pilot Exciter Armature   

Pada type generator permanent magnetic pilot excited (PMPE) pilot exciter armature berfungsi memberikan tegangan supply ke voltage regulator. Sehingga pada saat terjadi fluktuasi tegangan output tidak akan mempengaruhi tegangan supply ke voltage regulator. Tegangan output berkisar 70 V s/d 100V.

 

Ø  Permanen  Magnet                                                                                                                                          Merupakan salah satu komponen generator yang berupa magnet permanent. Medan magnetnya berpotongan dengan pilot exciter armature sehingga menimbulkan tegangan untuk supply ke voltage regulator

 

Ø  ExciterExrmature exciterter armature (rotor exciter) berfungsi untuk membangkitkan tegangan excitasi ke rotor utama.

 

Ø  Exciter Field                                                                                                                                                            Exciter field (stator exciter) berfungsi untuk menimbulkan medan magnet yang selanjutnya medan magnet akan berpotongan dengan lilitan rotor exciter. Exciter field mendapat tegangan supply arus DC DC dari voltage regulator. Sehingga pengaturan tegangan excitasi pada dasarnya dilakukan oleh voltage regulator.

 

 

 

Ø  Bearing Generator

Bearing generator berfungsi sebagai tumpuan dari poros generator. Ada generator dengan bearing tunggal dan ada yang menggunakan double bearing. Kondisi bearing generator harus secara rutin dilakukan pengecekan dengan melakukan pengecekan AIR GAP PM exciter.

 

Ø  Main Armature ( Stator Utama )

Main armature (stator utama) merupakan beberapa gulungan kawat penghantar yang dihubungkan secara hubungan bintang. Main armature membangkitkan tegangan final output 3 phase arus AC. Tegangan output ditimbulkan karena terjadi perpotongan antara medan magnet yang ditimbulkan oleh main rotor dengan gulungan main stator.

 

Ø  Main Field (Rotor Utama)

Main field (rotor utama) berfungsi membangkitkan medan magnet. Karena main field terpasang pada rotor shaft sehingga medan magnet yang ditimbulkan akan berpotongan dengan main stator. Tegangan excitasi disupply dari rotor exciter yang sudah disearahkan (arus DC) oleh rectifier.

 

Ø  Rotor Shaft

Rotor shaft (poros generator) berfungsi untuk mendistribusikan tenaga dari prime mover. Pada poros generator terpasang rotor utama, exciter rotor, permanen magnet rotor dan rectifier block. Antara prime mover dengan rotor dihubungkan dengan coupling

 

Ø  Fan Generator

Fan generator berfungsi untuk mendinginkan generator dengan menghisap udara dari belakang, udara akan melewati kumparan main rotor dan main stator untuk

 

 

 

 

4.    Generator Dengan Operasi Pararel

Komponen Pendukung

 

Untuk generator dengan operasi paralel perlu adanya komponen pendukung agar generator bisa beroperasi dan membagi arus dengan baik. Adapun komponen pendukung yaitu :

 

a)      Droop transformer

 

b)      Droop reosthat

 

c)       PT (potential transformer) sensing

 

d)       Adjust Voltage Potentiometer

 

a.       Droop Transformer

Droop transformer dipasang pada bus bar output generator phase S, sebagian generator, droop transformer ada yang dipasang pada kabel lead output generator.

 

Droop transformer berfungsi untuk memberikan sensing arus ke voltage regulator, pada saat terjadi perubahan arus yang mengalir pada generator, droop transformer akan merasakan dan akan mengirim sensing ke regulator. Voltage regulator akan melakukan pengaturan (regulasi) tegangan output dengan cara mengatur tegangan excitasi ke exciter field.

 

b.      Droop Reosthat

Droop reosthat dipasang secara paralel dengan droop transformer. Berfungsi untuk mengatur besar kecilnya voltage droop. Pada generator dengan Digital Voltage Regulator (DVR) maka droop reosthat tidak dipasang karena untuk pengatur voltage droop dilakukan pada parameter di DVR

 

c.       PT (Potential Transformer) Sensing

Potential transformer (PT) berfungsi memberikan sensing tegangan ke voltage regulator. Pada saat terjadi perubahan tegangan output maka potential transformer akan memberikan sensing tegangan ke voltage regulator. Voltage regulator akan mengatur tegangan out pada saat terjadi fluktuasi tegangan akibat perubahan beban.

 

d.      Adjust Voltage Potentiometer

Adjust voltage potentiometer berfungsi mengatur tegangan output generator. Pada saat generator mengalami penambahan beban maka voltage generator akan mengalami penurunan. Untuk menaikkan voltage output dengan cara melakukan pengaturan lewat adjust voltage potentiometer, yang pada dasarnya adalah mengatur tegangan excitasi.

 

5.       Voltage Regulator

Voltage regulator adalah salah satu komponen utama yang ada pada generator set yang mengatur tegangan.

Tegangan terminal generator akan turun dari keadaan tanpa beban (no load) sampai beban penuh (full load) bila tidak ada voltage regulator yang mengatur agar tegangan tersebut konstan. Voltage regulator memvariasikan tahanan pada field winding circuit untuk mempertahankan agar terminal voltage konstan secara otomatis.

Perubahan beban atau rpm engine akan diimbangi secara otomatis oleh voltage regulator sehingga terminal voltage konstan.

 

Ada beberapa jenis voltage regulator yang dipasang  CAT Generator, diantaranya:

v  VR 1 Regulator (Epoxy module)

v  VR 2 Regulator Card cage

v  VR 3 Regulator VR 3F Regulator

v  VR 4 Regulator

v  VR 6 Regulator

v  DVR Regulator

v  CDVR Regulator

 

Gambar 6: Jenis-jenis Regulator Voltage

Beberapa regulator lama menggunakan konstan voltage, tetapi ini sudah tidak dipakai lagi produknya (DVR, VR1~4 ), Dan generasi regulator selanjutanya menggunakan metode 1v/hz dimana berkuranganya 1% frekuensi akan berkurangnya  1% output  voltage

 

Gambar 7: Tegangan dengan Frekuensi

Masing – masing AVR di atas mempunyai cara-cara penyetelan yang berbeda-beda. Tiga jenis penyetelan yang harus dilakukan pada AVR, yaitu:

1. Voltage level, adalah suatu penyetelan output voltage pada kondisi generator tanpa beban

2. Voltage gain, adalah suatu penyetelan output voltage pada kondisi generator ada beban

3. Voltage droop, adalah suatu penyetelan output voltage untuk keperluan parallel

Caterpillar Digital Voltage Regulator (CDVR) merupakan pengatur tegangan pada generator  yang bekerja dengan mikroprocessor yang terdapat didalamnya. Tujuan utama Digital Voltage Regulator adalah untuk mengatur output tegangan generator (T1,T2 dan T3). Power untuk Digital Voltage Regulator disupplai dari sumber external 24 VDC. Power Digital Voltage Regulator dapat disupplai dari multi-pole, high frequency, permanent magnet generator (PMG), dari outpuf generator (shunt excitation), atau dari auxiliary windings yang ada pada beberapa generator. Koneksi dengan Digital Voltage Regulator melalui tiga-pin connector jenis plug. Komunikasi antara Digital Voltage Regulator dan service tool menggunakan protocol CANBUS.

 

5.1 VR3 terdapat 3 penyetelan yaitu

1.       Voltage droop (Control arus kondisi parallel)

2.       Voltage Level  (Naikan Voltage Keluar)

3.       Voltage Gain (kondisi Single \ Kebalikan Voltage Drop)

 

VR6 terdapat Knec Frekuensi yang berfungsi menurunkan tegangan secara automatis pada saat penurunan tegangan

 

DVR mempunyai fitur terbaru seperti Kvar /PF Controller, over excitation, Fault detection, Reverse power relay dan under & over voltage, contoh sebagian kode kode yang terdapat pada DVR

 

·         Kode 01 = 400 Volt dengan frekuensi 50 Hz dan 480 Volt dengan 60 Hz

 

·         Kode 02 atau 20,21 24 tegangan terminal

 

·         Kode 03 settingan type berdasarkan exciter

 

·         Kode 04 Pf berdasarkan current (Contoh 0,8 Pf)

 

·         Kode 05 nilai tegangan pada CT ( Contoh 400\5A setiap arus listrik yang terukur sebesar 400 ampere maka akan dikonversikan menjadi 5A kemudian dibaca di tang ampere sebesar 400 ampere artinya jika tang ampere langsung membaca arus yang sebenarnya kemungkinan akan terjadi over load pada tang ampere dan bisa mengakibatkan kerusakan

 

·         Kode 34 reverse power trip parameter untuk safety device  reverse power (Terjadi saat power yang sebenarnya ditanggung oleh generator minus)

 

 

5.2 Jenis gangguan pada AVR

1.       Alarm Fault,  kode group 600 ( Kode 601,602, 603 dll) generator pada kondisi ini masih normal

 

2.       Resettable Shutdown fault (Kesalahan Shutdown yang dapat disetel ulang) kondisi ini AVR akan mereduksi excitation 3 volt atau lebih ke (F1 atau F2) Tegangan keluar generator (tegangan keluar generator menjadi rendah atau kecil)

 

 

3.       Non resettable shutdown fault ( Kesalahan shutdown yang tidak dapat disetel ulang) bisa terjadi karena hilangnya Current transformer (CT) , frekuensi dan mereduksi excitasi 3 volt atau lebih kecil kode kerusakan Group 800 untuk melakukan clear menghapus dengan memutuskan hubungan dengan baterai atau power DC ( semua harus terputus dari internal maupun exsternal)

 

4.       Severe fault (gangguan Parah) gangguan pada EEPROM kode kerusakan 901

 

6. Control Panel

Adalah sistem yang dipasang di dinding untuk memantau dan mengontrol  generator engine untuk beroperasi secara aman. Sehingga jika terjadi suatu kesalah pada generator atau engine dapat dideteksi secara dini kemudian control panel akan memberi suatu peringatan dengan tiga tingkatan peringatan untuk kondisi tersebut. Pada umumnya monitoring system pada control panel terintegrasi dengan safety device.

Secara umum safety device meliputi berikut oversped overheating, overcooling, low oil pressure, overcrank, cooldown time, low coolant level fault shutdown, dan  emergency stop. Umumnya generator Caterpillar menggunakan control panel EMCP.

6.1 EMCP II

EMCP II adalah merupakan salah satu perangkat elektronik yang berfungsi sebagai perangkat pemonitor dan pengaman. EMCP II adalah seperti tampak pada gambar dibawah. Komponen ini mempunyai 4 mode operasi,  Normal mode, Alarm mode, Shutdown mode, dan Service mode .

Gambar 8: Electronic Modular Control Panel

 

6.2 Ada Beberapa Model Emcp , Yaitu

1. EMCP I

2. EMCP II

3. EMCP II plus

4. EMCP II plus P

 

Pada gambar diatas dapat dilihat adanya dua buah module display yang biasa kita sebut sebagai Upper Display (layar atas) dan Lower Display (layar bawah), Alarm Module dan Service Mode Key. Pada Upper Display informasi yang ditampilkan adalah parameter - parameter output dari generator dan pada Lower Display menampilkan informasi yang berkaitan dengan kondisi operasi engine, seperti engine speed, oil pressure, water temperature dan tegangan battery.

 

 

Generator Control panel (EMCP) mempunyai fungsi sebagai berikut

·         Mengontrol proses berlangsungnya start dan stop engine secara manual maupun auto.  menampilkan kondisi dan informasi generator output parameter pada dua display yaitu lower display dan upper display.

·         Juga menampilkan kode gangguan dan program parameter.

·         Memonitor sistem gangguan, Control panel akan mengontrol untuk menshutdown engine jika mengalami gangguan.

·         Akan memberikan informasi kepada operator mengenai penyebab dan komponen yang mengalami gangguan berupa diagnostic code. .

·         mempunyai featur / fasilitas untuk aplikasi kepentingan customer, dengan customer interface module.

·         Sabagai safety device generator  unit

 

Pada EMCP II, parameter - parameter yang terdapat didalamnya antara lain adalah : .

•    OP1 = FAULT LOG VIEWING  

·         OP2= SETPOINT VIEWING

·         OP3 = PASSWORD ENTRY

·         *OP4 = FAULT LOG CLEARING

·         *OP5 = SETPOINT PROGRAMMING.

·         *OP6= SPARE INPUT I OUTPUT PROGRAMMING

·         *OP7 = HOUR METER PROGRAMMING

·         *OP8 = VOLT METER I AMMETER PROGRAMMING.

·         OP9= ENGINE SETPOINT VERIFICATION

·         OP10 = AC CALLIBRATION

*Note : OP4~ OP8 Engine control switch  Posisi Off\reset

 

Ø  OP5 = SETPOINT PROGRAMMING adalah setpoint yang telah diprogram dan dapat dilihat parameter parameter melalui setpoint view, berikut setpoint view

 

Contoh Setpoint View OP5		value
P001	Fuel Solenoid Type	0
P003	Shutdown Override For Engine Fault Shutdown	0
P004	Shutdown Enable For Sensor Fault	0
P005	Coolant Lost Sensor Installed	0
P006	Shutdown Override For Coolant Lost	0
P008	volt This Setpoint Is Not Used	na
P009	Number Of Ring Gear Teeth 136	136
P011	Crank Terminated Speed	400 rpm
P012	Oil Step Speed	1350 rpm
P013	Low Oil Pressure Shutdown At Rated	30 psi
P014	Low Oil Pressure Shutdown At Idle Speed	10 psi
P015	High Water Temperature Shutdown 95	107 c
P017	Cycle Crank Time	10 s
P020	AC Voltage	700 v

Gambar 11: Setpoint OP5

 

Password Entry

Password Entry adalah menu yang berfungsi untuk memasukkan password, dengan kita memasukkan password maka kita baru akan bisa mengakses Operating Parameter (OP) OP4, OP5, OP6, OP7, OP8 dan OP10.

Tanpa kita memasukkan password, maka kita tidak dapat melakukan Prameter Setpoint Programming. Password ini berfungsi sebagai pengaman, maksudnya adalah hanya orang yang mempunyai kewenangan (Authorized Person) saja yang diijinkan untuk mengakses dan melakukan pemrograman parameter – parameter yang ada. Hal ini juga untuk menghindari terjadinya kesalahan – kesalahan yang tidak semestinya terjadi karena adanya orang – orang yang tidak bertanggung jawab.

Adapun procedure untuk mengakses OP3 adalah seperti pada langkah dibawah ini

 

Ø  Press "Service Mode Button” Once.

Ø  Scroll to OP3 (Operating Parameter 3) > Press "Select Button".

Ø  Enter Password "13231” then press Enter Button.

Ø  Then press Exit Button.

Ø   OP Programming ready to acc   down

DOWNLOAD DALAM PDF 

https://www.4shared.com/s/fGOzLMZtfiq