Dalam sistem UPS rotary generator
sinkron digunakan untuk mengkonversi energi mekanik motor atau energi mekanik
yang tersimpan dalam roda gila menjadi energi listrik AC dengan tegangan diatur.
Dalam sistem UPS rotary dengan baterai penyimpanan motor dc atau inverter
disediakan untuk menggerakan generator selama hilangnya daya ac. Bila daya ac
tersedia, motor dc dioperasikan sebagai generator dc untuk mengisi baterai. Desain
sistem UPS rotary yang baru juga dapat memanfaatkan inverter back- up dan
baterai dc untuk mensuplai motor penggerak pada saat kehilangan daya ac normal.
1. Generator Sinkron
Generator sinkron 3 fase yang relevan
dalam sistem UPS rotary mempunyai karakteristik sebagai berikut. Frekuensi
generator berbanding lurus dengan kecepatan motor penggerak (prime mover).
Mengontrol frekuensi output dilakukan dengan mengendalikan kecepatan penggerak
utama. Tegangan output dapat diatur dengan memvariasikan arus medan eksitasi. Biasanya
faktor daya generator tersebut sebesar 0,8 lagging. Generator memiliki beban
tidak seimbang sebatas kemampuannya, karena ketidakseimbangan beban yang terlalu
besar dapat menyebabkan panas yang berlebihan (overheating). Generator dapat
menyediakan arus maksimal 6 - 7 kali dari arus RMS untuk beberapa siklus dan 3 -
4 kali dari arus RMS untuk beberapa detik saja. Sedangkan harmonik konten tegangan
output biasanya kurang dari 5 %.
2. Generator
DC
Serupa dengan motor dc, generator dc juga dapat
diklasifikasikan sebagai generator penguat shunt, generator penguat seri, dan generator
penguat compoun. Generator DC yang relevan dalam sistem UPS rotary mempunyai karakteristik
sebagai berikut. Output generator DC pada dasarnya menghasilkan daya listrik bebas
riak. Tegangan output dapat dihasilkan presisi sesuai dengan nilai yang
diinginkan mulai dari nol hingga nilai nominal dengan cara mengendalikan
tingkat eksitasi. Generator DC dapat dioperasikan sebagai motor DC dengan menerapkan
atau memberi daya listrik dc ke terminalnya.
3. Penguatan
(Exciter)
Exciter digunakan untuk membuat medan
magnet pada generator. Exciter secara luas dapat diklasifikasikan menjadi exciter
statis dan exciter rotary. Dalam exciter statis semua komponen stasioner dan
dipasang di luar frame mesin. Kumparan medan mesin sinkron yang terhubung ke
cincin komutator dan sikat arang digunakan untuk menghubungkan kumparan medan
ke sumber listrik eksitasi. Sedabgkan dalam exciter rotary, beberapa komponen berputar
dan sudah terpasang baik pada poros atau eksternal mesin sinkron. Dismping itu dalam
exciter rotary cincin komutator dan sikat arang mungkin diperlukan atau mungkin
juga tidak, menggunakan sistem tanpa sikat (brushless). Jenis brushless exciter
sekarang yang lebih banyak digunakan, karena lebih mudah perawatannya. Namun,
pemilihan jenis exciter sebagian besar tergantung pada pabrik pembuatnya dalam memenuhi
persyaratan kinerja UPS yang dibuatnya.
4. Roda
gila (Flywheel)
Sebuah roda gila dalam sistem UPS
rotary digunakan sebagai perangkat penyimpanan energi. Roda gila digabungkan
dengan poros Motor-Generator (MG) dan suplai energi yang tersimpan digunakan untuk
menggerakan generator pada saat hilangnya sementara output motor. Selain itu, roda
gila bertindak untuk menstabilkan frekuensi generator dengan cara mempertahankan
kecepatan rotasi berikut variasi frekuensi sementara pada suplai daya motor
atau perubahan beban tiba-tiba. Roda gila dapat dianalogikan sebagai baterai
penyimpanan (dengan waktu perlindungan yang sangat singkat) pada sistem UPS
statis.
5. Kopling
Induksi
Kopling induksi akan terjadi ketika menggunakan
motor asinkron dengan generator sinkron. Kopling induksi menyediakan energi
kinetik yang berlangsung sekitar 2 detik setelah kehilangan daya ac normal dan memungkinkan
transfer ke daya cadangan. Selama waktu itu diesel generator cadangan dapat dinyalakan
untuk menyediakan daya listrik. Energi kinetik ini diberikan dari rotor dan penyimpanan
energi dapat dicapai jika rotor dari mesin asinkron 3 fase, dua kutub dipercepat
menjadi 3600 rpm. Stator dari mesin asinkron secara mekanis terhubung dengan
rotor dari mesin sinkron, yang berputar pada kecepatan 1800 rpm, sehingga rotor
sangkar dari mesin asinkron akan berputar pada kecepatan 5400 rpm (1800 rpm ditambah
3600 rpm). Untuk mengambil energi dari rotor sangkar, pada saat terjadi gangguan
daya listrik normal, medan dc terkontrol disediakan melalui kumparan stator dc tambahan
dalam mesin asinkron. Medan magnet dibuat dengan cara mengerem kecepatan berputarnya
rotor inti, sehingga energi dihasilkan. Selanjutnya energi tersebut digunakan
untuk menjaga agar rotor berputar pada kecepatan 1800 rpm, sementara generator sedang
dinyalakan.
6. Baterai
Kinetik
Baterai kinetik dapat digunakan dengan
memasang baterai flooded lead acid reguler atau baterai nicad dalam konfigurasi
baterai didukung MG set seperti yang ditunjukkan pada gambar 1. Energi untuk
baterai kinetik berasal dari roda gila yang terhubung dengan MG set. Energi pada
roda gila digerakkan oleh motor pony kecil menggunakan daya ac normal. Setelah
hilangnya daya ac normal, roda gila terus mengeluarkan energi melalui generator
yang menyediakan input daya ac ke rectifier. Rectifier dan inverter menyaring
daya ac dan memberikan daya ac ke MG set utama. Daya ac harus disaring untuk
mencegah beban dari adanya penurunan frekuensi yang diterima dari sumber roda gila
dan generator. Sistem ini memungkinkan berlangsung untuk sekitar 15 - 30 detik
ride-through sambil menunggu diesel generator untuk dijalankan (start).
Gambar 1. Baterai didukung MG Set
Tidak ada komentar:
Posting Komentar