Pendingin Generator

PENDINGIN GENERATOR Mengapa Generator memerlukan pendinginan ? Generator yang beroperasi selain memproduksi energi listrik  juga menghasilkan menghasilkan panas didalam didalam generator.. generator.. Sistem pendingin generator diperlukan untuk menyerap panas yang timbul didalam generator sehingga mencegah terjadinya panas lebih yang dapat merusak isolasi. Panas didalam generator merupakan kerugian yang menurunkan efisiensi generator. Kerugian yang menimbulkan panas didalam generator  meliputi :

1. Kerugian tembaga listrik Konduktor stator dan rotor yang dilalui arus listrik mempunyai nilai tahanan tertentu. Besarna nilai tahanan ini tergantung pada panjang, luas penampang dan jenis materialnya (biasanya tembaga).  Aliran arus listrik (I) yang mengalir melalui konduktor yang mempunyai tahanan (R) menimbulkan panas. Besarnya panas ditentukan oleh rumus : Panas =

I2 . R ( watt)

2. Kerugian besi magnetis Kumparan rotor Generator dialiri arus searah yang dipasok dari eksiter  sehingga menjadi magnet.

Rotor yang berputar menyebabkan medan magnetnya memotong kumparan stator dan membangkitkan listrik. Tetapi tegangan juga dihasilkan didalam inti statornya sendiri (ingat ggl lawan) sehingga meningkatkan arus Eddy (arus pusar). Begitu arus mengalir melalui kumparan, arus Eddy juga timbul di dalam inti dan mengakibatkan panas. Untuk mengurangi besarnya arus Eddy yang menimbulkan panas, maka inti stator dibuat dari lembaran-lembaran plat tipis yang disebut laminasi. Laminasi dibuat dari baja silikon khusus yang diisolasi satu sama lain dengan vernis atau material isolasi lain. Bagian lain dari struktur stator juga harus diperhatikan untuk mencegah terjadinya arus Eddy.

3. Kerugian gesekan dan angin (windage) Selama rotor berputar pada kecepatan nominalnya, (3000 rpm), maka terjadi peningkatan panas karena pengaruh gesekan dan angin terhadap media yang mengelilinginya. Panas yang timbul pada item 1, tergantung dari besarnya arus yang mengalir pada kumparan atau oleh besarnya beban , sedang panas yang ditimbulkan oleh item 2 dan 3 hampir  konstan tidak tergantung pada beban. Jumlah kerugian tersebut diatas harus diusahakan kecil hingga tidak lebih dari 2 % dari output Generator. Oleh karena itu sistem pendingin harus mampu mencegah kenaikan temperatur melebihi batas operasinya.

Macam-macam Pendingin Untuk menyerap dan membuang panas (disipasi) yang timbul didalam Generator yang sedang beroprasi dapat digunakan beberapa macam media pendingin. Media pendingin tersebut adalah : - Udara - Hidrogen - Air 

Keuntungan dan Kerugian media pendingin Pendinginan dengan Udara Keuntungannya : - Udara mudah diperoleh dimana saja - Murah - Tidak perlu perapat poros Kerugiannya : - Kerapatannya cukup besar  - Daya hantar panas rendah - Koefisien perpindahan panas rendah - Kebersihannya kurang

Pendinginan dengan Hidrogen ( H2 ) Keuntungan : - Kerapatannya rendah (¼ nya udara) - Daya hantar panas tinggi ( 7 kali udara ) - Koefisien perpindahan panasnya tinggi - Tidak menimbulkan korosi asam - Resiko kebakaran rendah - Biaya pemeliharaan Generator rendah Kerugian : - Resiko terjadinya ledakan tinggi ( 5% s/d 75% hidrogen di udara ) - Memerlukan sistem perapat poros - Memerlukan gas antara ( CO2 atau N2 ) - Memerlukan pasok hidrogen - Memerlukan casing yang kuat untuk menahan tekanan ledak

Pendinginan dengan air 



Keuntungan : - Kerapatannya tinggi ( 4545 lebih besar dari H2 ) - Daya hantar panasnya tinggi ( 3,139 ) - Koefisien perpindahan panas tinggi ( 13,7 ) Kerugian : - Rumit konstruksi dan operasinya - Kondisi kimia air harus terkontrol - Memungkinkan air merembes ke sisi gas

Pengisian dan Pengosongan Hidrogen Persiapan: Sebelum melakukan pengisian atau pengeluaran hidrogen dari alternator, maka diperlukan peralatan : - Gas analizer  - Gas CO2 atau - N2 Purity meter 

Hal yang perlu selalu diingat dalam pengisian dan pengeluaran gas hidrogen ke dan dari Generator adalah hidrogen tidak boleh bertemu langsung dengan udara. Oleh karena itu digunakan gas antara, yaitu CO2 atau N2. Gas analizer digunakan untuk mengukur dan mengetahui : % CO2 in H2 % CO2 in Air  % H2 in CO2   

Persediaan gas antara ( inert ) harus cukup sehingga tercapai % CO2 in H2 yang disyaratkan. Sebelum ini dilakukan, sistem minyak perapat harus sudah dioperasikan dan beroperasi dengan baik. Kita anggap kondisi Generator habis dioverhaul atau dilakukan pemeliharaan,

Maka urutan pengisian adalah sebagai berikut : 1. Mengeluarkan udara dari alternator dengan CO2 2. Mengosongkan CO2 dengan Hidrogen. 3. Menaikan tekanan hidrogen. Sementara urutan pengeluaran H2 dari Generator adalah : 1. Mengeluarkan hidrogen dengan CO2. 2. Mengeluarkan CO2 dengan udara kering.

Perosedur Pengisian dan Pengeluaran Gas Hidrogen ( H2 ) Pengisian gas H2 ke dalam generator yang berisi udara atau sebaliknya pengisian udara kedalam generator yang berisi H2 dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu : a. Cara langsung b. Cara tidak langsung

a. Cara Langsung Udara atau gas H2 yang terdapat dalam generator  dikeluarkan dengan cara dihisap sehingga casing generator menjadi Vacum. Kemudian gas H2 atau udara diisikan kedalam generator yang telah vacum tersebut. o Keuntungan : - Uap air ( moisture ) maupun debu ( kotoran ) yang terdapat dalam generator ikut terbawa keluar. - Jumlah gas H2 yang diisikan lebih sedikit, karena tidak perlu pembilasan (purging ). - Waktu pengisian lebih singkat dan segera mencapai kemurnian yang tinggi. - Tidak memerlukan gas inert CO2sebagai

o Kerugian : - Konstruksi generator harus kokoh agar dapat menahan vacum dan tekanan H2. - Memerlukan sistem perapat khusus yang dapat menahan vacum dan bertekanan. - Memerlukan pompa vacum.

b. Cara Tidak Langsung Udara atau gas H2 yang terdapat dalam generator dikeluarkan dengan cara memasukkan gas inert CO2. Gas ini berfungsi sebagai media perantara untuk membilas udara atau gas H2, sehingga mencegah terjadinya percampuran antara udara dan gas H2 didalam generator.

Dengan cara ini selain diperlukan adanya gas CO2, jumlah gas H2 yang digunakan juga lebih banyak. a. Mengeluarkan udara dengan CO2 b. Mengosongkan CO2 dengan hidrogen c. Menaikkan tekanan hidrogen d. Menggeluarkan Hidrogen dengan CO2 e. Mengeluarkan CO2 dengan dengan udara

PERAPAT POROS Fungsi dan Konstruksi Fungsi utama perapat poros alternator adalah, mencegah gas hidrogen keluar ke atmosfir, karena tekanan gas hidrogen didalam alternator lebih tinggi dari tekanan udara luar. Sebagai media perapat digunakan minyak pelumas.

Jenis-jenis Perapat  Ada dua tipe perapat yang umum digunakan, yaitu : a. Perapat radial atau perapat berpermukaan aksial b. Perapat aksial atau perapat berpermukaan radial.