SISTEM ALTERNATOR VOLTAN RENAH

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

51

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

52

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

53

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

54

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

55

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

56

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

57

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

58

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

59

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

60

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

61

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

AC GENERATOR WITH DC EXCITATION 62

Kendalian Litar

Penjana DC (DC generator) berfungsi untuk membekalkan arus ujaan DC
(DC exiter current) kepada rotor melalui gegelung gelincir (slip ring).
Apabila rotor menerima arus ujaan DC (DC exiter current) menghasilkan
fluks magnet pada angker (armature) dan pada masa yang sama berlaku
aruhan diri (self induction) pada gegelung angker tersebut.
Apabila berlaku aruhan diri pada bahagain gegelung angker (armature pada
bahagian rotor) pada masa yang sama berlaku aruhan saling (mutual
induction) pada gegelung stator.
Apabila berlaku aruhan saling (mutual induction) pada bahagian gegelung
stator, dimana berlaku pemotongan fluks antara bahagian gegelung rotor
dan gegelung stator akan terhasil daya gerak magnet (d.g.m), apabila
berlakunya daya gerak magnet (d.g.m) akan adanya daya gerak elektrik
(d.g.e) maka akan terhasil voltan AC di bahagian gegelung stator.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

Rotating dioide (Rectifier) 63
Main Rotor

Kendalian Litar

AVR membekalkan arus ujaan DC ( I Exciter) kepada exciter stator, gegelung
pada exciter stator akan teraruh dan menghasilkan fluks magnet. Gegelung
pada exiter rotor akan memotong fluks yang terhasil daripada aruhan saling
(mutual induction) daripada exciter stator tersebut.
Hasil daripada pemotongan fluks tersebut akan menghasilkan voltan AC
pada gegelung exciter rotor.
Voltan AC pada exciter rotor akan disalurkan ke diod berputar (rotating
diode) untuk menukarkan voltan AC kepada voltan DC melalui litar penerus
(rectifier).
Voltan DC hasil daripada proses rectifier (penerus) tersebut akan disalurkan
ke bahagaian pemutar utama (main rotor).
Apabila gegelung pemutar utama (main rotor) meneima voltan DC, maka
akan terhasil fluks magnet pada gegelung tersebut ( terjadinya aruhan diri
(self induction).
Pemegun utama (main stator) akan memotong urat daya magnet (fluks
magnet) tersebut hasil daripada aruha saling (mutual induction) dan akan
mengeluarkan voltan keluaran pada output pemegun utama (main stator)

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

64

Kendalian Litar

PMG akan mengaruhkan voltan AC (induce AC Voltage) dan bekalan voltan
AC akan disalurkan ke AVR (Automatic voltage regulator).
AVR akan menukarkan voltan AC tersebut kepada voltan DC kerana di
dalam AVR tersebut terdapat SCR (silicon controller rectifier).
Voltan DC daripada AVR tersebut akan disalurkan kepada exciter stator,
hasil bekalan voltan DC tersebut akan menyebabkan wujudnya fluks
magnet pada gegelung exciter stator.
Gegelung exciter rotor akan memotong fluks magnet gegelung exciter
stator dan akan menghasilkan voltan AC pada gegelung exciter rotor.
Voltan AC pada gegelung exciter rotor akan disalurkan kepada diod
berputer (rotating diode) dan diod tersebut akan menukarkan voltan AC
kepada voltan DC.
Voltan DCakan dihantar ke gegelung main rotor. Gegelung main rotor akan
teraruh dan menghasilkan fluks magnet. Gegelung main stator akan
memotong fluks magnet pada main rotor dan akan mengahsilkan keluaran
voltan AC untuk dihantar ke beban (load)
Terdapat sensing wire iaitu voltage sensing pada keluaran voltan AC pada
beban, fungsi voltage sensing adalah untuk mengenalpasti keluaran voltan
AC berada pada 400 VAC. Jika voltan AC jatuh, isyarat tersebut akan
dihantar melalui voltage sensing ke AVR untuk meningkatkan arus ujaan.
Dan jika Voltan AC naik mendadak melepasi tahap voltan yang dibenarkan,
AVR akan mengurangkan arus ujaan tersebut.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

65

Gelong Berputar (Rotating Armature)

Jenis gelong berputar sama dari segi pembinaannya dengan janakuasa arus terus
di mana gelong berputar melalui medan yang pegun (static). Kita boleh lihat
perbezaannya di mana janakuasa arus terus, daya gerak elektrik yang dijana
dalam gelung angker iaitu arus ulang–alik ditukar kepada arus terus oleh alat
penukar tertib (commutator). Manakala untuk janakuasa arus ulang–alik, arus AC
yang dijana disalurkan terus ke beban tanpa ditukar alih, menggunakan gelang
gelangsar (slip ring).

Walau bagaimanapun biasanya jenis pengulangalik gelong yang berputar hanya
berkadaran kuasa kecil sahaja. Di samping itu ianya tidak digunakan dengan
meluas. Pengulangalik jenis medan berputar mengandungi lilitan gelong angker
(stator) yang pegun tetapi medannya yang berputar.

Kebaikan jenis gelong angker yang pegun ialah voltan yang dijana boleh
disambung terus ke beban. Di samping itu, sambungan yang kukuh dapat dibuat
beserta dengan tebatan yang berkesan di punca sambungan jenis angker yang
pegun. Oleh itu pengulangalik jenis voltan tinggi biasanya adalah dari jenis angker

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

66

yang pegun dan medan yang berputar. Oleh kerana voltan yang dibekalkan ke
lilitan di mana yang berputar adalah voltan rendah dan membawa arus terus,
maka masalah yang timbul seperti arka di gelang gelangsar adalah tidak penting.

Arus maksima yang boleh dibekalkan oleh sesuatu pengulangalik bergantung
kepada kehilangan tenaga haba (heat loss) maksima yang berlaku dalam gelong
angker. Kehilangan tenaga haba ini iaitu I2R Power Loss bertindak memanaskan
pengalir dan jika berlebihan ianya boleh merosakkan bahan penebat pengalir.

Pengulangalik berkadaran mengikut voltan dan arus keluaran. Ini bermakna
kadaran (rating) pengulangalik disebut dalam volt–ampere (VA). Bagi mesin yang
besar ianya berkadaran dalam kilovolt–ampere (KVA), selaras dengan kuasa yang
mampu dikeluarkan oleh pengulangalik tersebut.

Bagi kedua–dua sambungan Star dan Delta,

Kuasa P =  3 x EL x 1L x P.F

Di mana P = Jumlah kuasa (Watt)
 3 = 1.732
EL = Voltan antara talian (volt)
IL = Arus talian (ampiar)
P.F = Faktur kuasa / angkadar kuasa

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

67

Penggerak Utama Pengulangalik (Alternator Prime Mover)

Terdapat beberapa jenis pengerak utama, yang biasa adalah seperti berikut :

a. Enjin petrol e. Turbin gas
b. Enjin disel f. Turbin angin
c. Turbin wap g. Turbin wap nuklear
d. Turbin hidro

Pengulangalik yang mempunyai kadar kilovolt–ampere (KVA) yang rendah (kurang
dari 5 KVA) dan satu fasa selalunya menggunakan enjin petrol dan sering
digunakan oleh peniaga kecilan. Ini disebabkan ianya kecil, mudah serta senyap
operasinya.

Saiz KVA yang lebih besar (10 KVA–2 MVA) selalunya menggunakan enjin disel
berbagai kuasa kuda. Ini disebabkan kos bahan apinya murah. Manakala yang
lebih tinggi lagi KVA nya adalah dipandu oleh turbin jenis kelajuan yang tinggi.
Penggerak utama pengulangalik jenis ini ialah satu turbin wap kelajuan tinggi yang
dipandu oleh wap tekanan tinggi. Pemutar pengulangalik jenis ini dipandu oleh
turbin berbentuk bulat panjang, kecil garis pusatnya dan mempunyai belitan–
belitan di dalam lubang–lubang alur. Belitan–belitan disusun menjadikan dua atau
empat kutub medan. Cara pembinaan begini sahaja pemutar boleh tahan
daripada tekanan pusingan kelajuan yang tinggi.

Pengulangalik jenis kelajuan perlahan pula dipandu oleh turbin kuasa air / kuasa
hidro dan gear turbin menggunakan pemutar jenis kutub salient (salient pole).
Untuk pengulangalik kecil medan magnetnya menggunakan magnet kekal, tetapi
jenis besar medan magnetnya menggunakan gelung yang dibekalkan dengan arus
terus. Arus terus tersebut dibekalkan oleh sesebuah generator DC bersaiz kecil
yang dipasang di hujung crankshaft. D.C. generator ini dinamakan alat pengujaan
atau exciter.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

68

Oleh sebab voltan keluaran janakuasa bergantung kepada kekuatan medan
dengan andaian kelajuan enjin tetap, maka mengawal kekuatan medan menjadi
perkara penting bagi sesebuah janakuasa. Jika tidak voltan keluarannya menjadi
tidak stabil. Alat yang berfungsi untuk mengawal voltan keluaran tersebut
dipanggil Automatic Voltage Regulator (AVR) atau Voltage Control Unit (VCU).
Selalunya alat ini adalah himpunan komponen elektronik.

Lilitan utama yang menghasilkan arus keluaran ditempatkan di stator atau chasis
pengulangalik. Hujung setiap kumpulan lilitan disambungkan kepada terminal
keluaran (terminal box) yang selalunya dipasang di bahagian atas chasis
pengulangalik untuk seterusnya disambung ke papan AMF (Automatic Main
Failure).

Pengulangalik Tiga Fasa

Pengulangalik tiga fasa mengandungi tiga kumpulan lilitan satu fasa ditempatkan
supaya voltan aruhan di mana–mana satu fasa adalah di penempatan 120 darjah
elektrikal dari kedua–dua yang lain. Gelombang voltan yang dijana merentang
tiap–tiap fasa adalah 120 darjah antara satu sama lain.

Enam litar mendulu dari pengulangalik tiga fasa dijadikan tiga litar mendulu, tiap–
tiap satu keluar dari fasa disambung supaya menjadi satu sambungan yang
dinamakan sambungan Y (star) atau sambungan bintang. Mata sambungan
dipanggil neutral dan dibumikan dan voltan dari mata ini ke mana–mana litar
mendulu akan menjadi voltan fasa. Voltan voltan merentang di antara dua litar
mendulu tidak termasuk neutral dipanggil voltan talian. Oleh kerana lilitan hanya
ada satu arah untuk arus mengalir di antara fasa, maka untuk sambungan star
arus talian dan fasa adalah sama.

Satu pemegun tiga fasa boleh juga disambungkan supaya fasanya disambung di
antara mendulu (litar mendulu ke litar mendulu) dan ini dipanggil sambungan
delta. Dalam sambungan delta voltan talian dan voltan fasa adalah sama. Oleh itu

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

69

fasa ke fasa adalah 120 darjah tak sefasa di antara satu sama lain, arus talian ialah
1.732 dikali dengan arus fasa. Kedua–dua sambungan bintang dan delta
digunakan dalam pengulangalik. Sambungan star selalunya untuk janakuasa
voltan rendah 415V manakala sambungan delta untuk voltan tinggi 11KV.

Kuasa yang boleh dikeluarkan oleh sesebuah pengulangalik berkadaran tertentu
bergantung kepada kelajuan alternator dan kekuatan medan magnet. Komponen
lain sudah ditetapkan oleh pembuat alternator mengikut saiz KVA unit tersebut.
Namun begitu walaupun kelajuan ditinggikan dan medan magnet dikuatkan ia
tetap tertakluk kepada kuasa keluaran maksima unit tersebut. Selalunya kadaran
KVA (rated KVA) tidaklah merupakan kuasa maksima. Ada 5% hingga 10 % kuasa
lagi boleh dikeluarkan oleh unit yang tersebut.

Kebanyakan pengulangalik yang digunakan hari ini adalah dari jenis mesin lilitan
tiga fasa. Ini adalah kerana pengulangalik jenis tiga fasa lebih meluas digunakan
dan ekonomi dari segi penggunanya jika dibandingkan dengan jenis satu atau dua
fasa. Penggunaan pengubah tiga fasa (three phase transformer) biasanya ada
berkaitan dengan pengulangalik tiga fasa. Selalunya bahagian voltan tinggi
pengubah 11/0.433 kV disambung secara delta manakala bahagian voltan
rendahnya disambung secara star.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

Frekuensi Sebuah Pengulangalik 70

Frekuensi ulang-alik yang dijana oleh sesebuah pengulangalik bergantung kepada
bilangan kutub dan kelajuan pemutar. Apabila pemutar berputar melalui satu
sudut tertentu untuk dua kutub yang berlawanan iaitu satu kutub utara dan
selatan dan juga telah melalui satu lilitan pemegun, voltan yang teraruh di dalam
lilitan itu telah melalui satu putaran yang lengkap / penuh iaitu 360 darjah
(elektrikal). Dengan demikian pengulangalik fasa tunggal dua kutub berputar di
kelajuan 3000 putaran seminit akan menjana voltan di 50 kitaran sesaat. Semakin
banyak bilangan kutub di medan putaran, kelajuan putaran akan semakin
menurun. Sebagai contoh sebuah pengulangalik lapan kutub akan hanya berputar
750 putaran seminit untuk menjana satu keluaran 50 kitaran sesaat. Untuk
sesetengah negara frekuensi yang digunakan ialah 60 Hz, oleh itu kelajuan
pengulangalik menjadi berbeza.

Kaitan di antara frekuensi yang dijana disebut dalam kitaran sesaat, kelajuan

pemutar disebut putaran seminit dan bilangan kutub adalah seperti formula di

bawah ini.

F = NxP

120

Yang mana, F = Frekuensi

N = Putaran seminit

P = Bilangan kutub

120 = Darjah tak sefasa (angkatap)

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

71

Kelajuan Synchronous Pengulangalik

Bilangan kutub 50 Hz rpm 60 Hz rpm 400 Hz rpm
2 3000 3600 24000
4 1500 1800 12000
6 1000 1200 8000
8 750 900 6000
10 600 720 4800
12 500 600 4000
14 429 514 3429
16 375 450 3000
18 333 400 2667
20 300 360 2400
22 273 327 2182
24 250 300 2000
40 150 180 1200

Kelajuan Tanpa Beban

Kelajuan tanpa beban selalunya adalah lebih tinggi sedikit dari kelajuan dengan
beban dengan julat 3% - 5% melebihi kelajuan beban penuh.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

72

Pengatur Voltan Otomatik( Automatic Voltage Regulator ) AVR/VCU

Voltan keluaran sebuah pengulangalik tiga fasa yang biasa digunakan di Malaysia
ialah 240/415 V. mengikut peraturan IEE perubahan voltan ialah +5% dan – 10%.
Penentuan voltan yang dijana oleh sesebuah pengulangalik ialah dengan
menyelaraskan perubahan medan. Sila lihat gambarajah contoh satu pengatur
voltan.

Dalam sebuah pengulangalik seperti juga janakuasa arus terus, voltan keluaran
berubah–ubah dengan perubahan beban dan dengan tambahan susutan I2R
(kehilangan haba) dan satu lagi kesusutan voltan dalam belitan yang dikenali
sebagai susutan IXL (IXL adalah regangan aruhan dalam gelong lilitan). Kedua–dua
susutan I2R dan IXL boleh menurunkan keluaran voltan sebaik sahaja beban
meningkat. Perubahan voltan dari tiada beban ke kedudukan beban penuh adalah
dipanggil ‘Pengaturan Voltan’ (voltage regulation) sebuah pengulangalik. Satu
voltan keluaran yang seimbang boleh diperolehi dengan menyelaraskan kekuatan
medan sebagaimana mengikut kehendak perubahan beban.

Satu reostat dengan operasi insani (manual operation) di dalam litar medan boleh
digunakan bagi menyelaraskan kekuatan medan. Tetapi oleh kerana banyak
pengulangalik mengalami bebanan yang tidak seimbang secara berterusan,
adalah perlu dibuat banyak pengubahsuaian. Oleh itu alat yang beroperasi secara
automatik adalah diperlukan. Pengatur voltan untuk sistem mengecas bateri
kereta adalah contoh sebuah pengatur automatik. Pensuisan dan pengawalan
arus ujaan dilakukan oleh AVR secara automatik. AVR akan mengesan voltan
keluaran diterminal keluaran dan seterusnya menambah atau mengurangkan arus
ujaan mengikut perubahan voltan keluaran tersebut supaya voltan keluaran
pengulangalik menjadi stabil.

Disamping itu terdapat juga Regulating Transformer yang boleh membekalkan
arus kepada medan utama jika sekiranya AVR gagal berfungsi, namun
ketepatannya tidak begitu baik.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

73

Penguja Arus Terus (Exciter)

Proses membekalkan arus terus kepada lilitan medan dipanggil pengujaan
janakuasa. Alat yang membekalkan arus terus kepada medan magnet utama
pengulangalik dipanggil Penguja Arus Terus (Exciter). Ianya boleh dibekalkan
dalam berbagai cara, diantaranya adalah seperti menggunakan janakuasa kecil
arus terus dan penguja elektronik jenis static.

Penguja arus terus boleh diperolehi dari sesebuah penjana arus terus. Penguja
seperti ini sama ada dipasang di bahagian pemutar (rotor) pengulangalik atau
dengan penduan talisawat (belt coupling) dan dipasang di atas penjana. Penguja
seperti ini sebenarnya adalah sebuah penjana arus terus yang kecil dan dipasang
di aci engkol (crankshaft) pemutar sama seperti pengulangalik. Keburukan sistem
ini adalah ianya memerlukan alat penukartertib (commutator) dan berus karbon.
Penukartertib digunakan bagi menukar arus ulang–alik kepada arus terus
manakala berus dan slip ring meyalurkan arus terus ke gelong medan di pemutar.
Oleh kerana pemutar berputar sepanjang masa enjin berjalan, adalah mustahil
untuk menyambungkan kabel ke pemutar atau gelong medan di pemutar tanpa
menggunakan berus karbon dan slip ring. Disamping itu, kita harus ingat bahawa
arus yang dijana oleh DC alternator (exciter) adalah arus ulang–alik dan ianya
memerlukan alat penukartertib (commutator) bagi menukar arus ulang–alik
kepada arus terus untuk sistem pengujaan. Penguja seperti ini adalah dipasang
atau dibina bersama–sama dengan pengulangalik itu sendiri.

Penukartertib mengandungi jalur tembaga yang dipasang di aci engkol
(crankshaft) penjana. Jalur- jalur tembaga ini bertebat dengan jalur–jalur mica
ditempatkan di antara jalur–jalur tembaga. Berus–berus mengandungi grafit
dipotong mengikut bentuk kelengkapan aci. Apabila aci engkol berputar berus
grafit mengelunsur di permukaan jalur–jalur tembaga di atas aci engkol dan
membekalkan satu litar penuh untuk arus mengalir ke gelong medan di pemutar.
Masalah yang akan timbul semasa berus–berus mengelunsur di permukaan jalur–
jalur tembaga ialah sudah semestinya berus–berus menjadi haus dalam satu
jangka masa tertentu. Dengan demikian, penukartertib dan berus–berus
memerlukan penjagaan dan senggaraan yang lebih.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

74

Untuk mengelakkan masalah tersebut, penguja tanpa berus telah dicipta. Dalam
sistem pengujaan tanpa berus, kommutator digantikan dengan rotating diode
yang dipasang di alternator shaft. Pada asasnya pengujaan tanpa berus adalah
sama dengan pengujaan utama. Arus keluaran ulang–alik dari excitor dibekalkan
terus ke diode penerus berputar (rotating rectifier diode) yang terpasang di atas
pelit dan diikat kepada aci penjana (alternator shaft). Oleh sebab rotor excitor,
rotating rectifier diode dan gelong medan utama adalah merupakan satu unit
crankshaft dan berputar bersama-sama maka penyambungan bekalan arus DC
kepada medan utama boleh dibuat terus tanpa melalui apa-apa berus karbon dan
slip ring atau commutator.

Sistem Penguja Pegun ( Static exciter )

Sistem ini dipanggil Penguja Pegun (static exciter) oleh kerana ianya tidak
mengandungi bahagian yang bergerak. Sebahagian dari keluaran penjana
disalurkan ke penerus melalui litar elektronik dan dibekalkan ke lilitan medan
exciter.

Kawalan Sistem Janakuasa

Kawalan yang perlu untuk sesebuah janakuasa ialah kawalan voltan keluaran dan
frekuensinya. Voltan keluaran dikawal oleh AVR. Oleh sebab frekuensi bergantung
kepada kelajuan enjin maka governor berfungsi untuk menstabilkan frekuensi.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

75

Kawalan Voltan Keluaran Penjana

Magnitud voltan arus ulangalik yang terjana dikawal dengan menggunakan arus
ujaan arus terus yang dibekalkan ke medan. Jika sekiranya ujaan yang tetap
dibekalkan, magnitud voltan boleh dikawal dengan mengawal kelajuan enjin,
walau bagaimanapun ini akan melibatkan perubahan frekuensi dan oleh kerana
biasanya frekuensi yang tetap diperlukan, maka cara kawalan voltan seperti ini
jarang digunakan. Oleh itu pengatur voltan jenis litar padu (solid state voltage
regulator) digunakan untuk mengawal arus ujaan dan dengan demikian voltan
keluaran dari sesebuah janakuasa dapat dikawal dengan baik.

Kekuatan ujaan yang dikehendaki ialah bergantung kepada beban janakuasa.
Apabila beban janakuasa meningkat kekuatan ujaan yang dikehendaki untuk
mengekalkan voltan juga turut sama meningkat. Beban regangan angkadar kuasa
mengekor (reactive lagging power factor loads) memerlukan lebih ujaan
berbanding dengan beban dengan angkadar kuasa satu (unity power factor
loads). Mesin yang beroperasi dengan bebanan angkadar kuasa mendulu
memerlukan ujaan yang kurang dari unit bebanan angkadar kuasa satu (unity
power factor).

Kawalan Frekuensi

Governor samada jenis mekanikal (hydraulic) atau jenis elektrik akan mengesan
kejatuhan dan kenaikan kelajuan enjin. Jika kelajuannya tidak berada pada julat
yang ditetapkan, governor akan menyesuaikan banyaknya bahan api yang
dibekalkan kepada system pembakaran enjin supaya kelajuan enjin menjadi stabil.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

76

Kadaran Sesebuah Janakuasa

Bagi menentukan kadaran sesebuah janakuasa factor-faktur seperti berikut perlu
diambil kira :

1. Penggunaan (sama ada untuk tunggu sedia, kuasa puncak/peaking
power atau kuasa berterusan)

2. Bebanan puncak dalam KW
3. Peratus lebih beban
4. Faktur kuasa beban
5. Voltan dan Fasa (contoh satu fasa , tiga fasa)
6. Suhu Ambien dan kenaikan suhu (suhu dan altitud, kelembapan dan

lain–lain keadaan sekeliling jika luar biasa atau teruk)
7. Had perubahan frekuensi dan sambutan beban fana (limits of frequency

variation and response to load transient).
8. Had junaman voltan (voltage dip) dan masa pulih semula (limits of

voltage dip and transient recovery time)
9. Had kejatuhan kelajuan (droop)
10. Klas penebatan liltan utama
11. Senarai saiz motor dan ciri–ciri permulaan (list of motor sizes and

starting characteristics)
12. Maklumat mengenai jumlah bebanan yang mungkin wujud di talian

apabila sebarang motor–motor besar dimulakan
13. Peratus down rated.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

77

Pembekal Kuasa Utama (Prime Power)

“ Pembekal Kuasa Utama ” bermaksud janakuasa adalah sebagai pembekal utama
elektrik dan faktur ini diambilkira supaya ketahanan enjin yang optimum boleh
dicapai. Jika tidak usia enjin tidak akan bertahan lama.

Contoh bekalan yang dibekalkan oleh janakuasa sebagai kuasa utama adalah
perbandaran yang kecil, industri–industri kecil di luar bandar, perlombongan dan
lain–lain jenis industri yang tidak mendapat bekalan dari pihak berkuasa
pembekal kuasa elektrik (TNB). Sebelum terdapat nasional grid TNB, janakuasa
sebagai pembekal kuasa utama adalah lumrah.

Dalam sesuatu penggunaan kuasa utama, set janakuasa itu mungkin dikendalikan
terus menerus dalam sehari dengan bebanan yang berubah–ubah sepanjang hari.
Kadar kuasa utama walau bagaimanapun lebih tinggi dari jenis kadaran set yang
dikendalikan secara berterusan (continuous duty rating) berdasarkan bebanannya
yang berubah–ubah. Kadaran kuasa utama dianggap bahawa hitung panjang
keluaran yang dikira dalam tempoh melewati 24 jam beroperasi tidak melebihi
kadaran enjin jenis industri beroperasi secara berterusan.

Selalunya lebih bilangan janakuasa disediakan dari yang diperlukan supaya ianya
dapat dijalankan secara bergilir–gilir. Cara ini dapat memanjangkan usia enjin
serta mudah melaksanakan kerja-kerja senggaraan.

Hitung panjang keluarannya dikira dalam kilowatt-jam, berdasarkan satu tempoh
operasi selama 24 jam. Satu ‘kilo-watt demand meter’ boleh digunakan bagi
mengukur satu permintaan hitung panjang (average demand), atau penggunaan
bahan api selama 24 jam boleh diukur dan ditukar ke kilowatt–jam. Jika sekiranya
hitung panjang keluaran kuasa kuda beroperasi melewati satu tempoh 24 jam
melebihi kadaran kuasa kuda industri berterusan (industrial continues
horsepower rating), tempoh ketahanan enjin (engine life) akan menurun.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

78

Janakuasa Tunggu Sedia

Janakuasa tunggusedia adalah merupakan sistem bekalan elektrik yang tidak
digunakan dalam keadaan bekalan elektrik adalah normal, ianya digunakan
apabila bekalan kuasa elektrik yang biasa diterima terputus atau mengalami
gangguan.

Kadaran Janakuasa Tunggu Sedia

Kadaran janakuasa tunggu sedia adalah bergantung kepada saiz beban yang perlu
dibekalkan olehnya semasa gangguan bekalan terjadi. Selalunya beban penting
sahaja (essential load) diutamakan untuk dibekalkan oleh janakuasa tunggu sedia
semasa gangguan terjadi. Jika tidak kita perlukan set janakusaa yang terlalu besar
dan ini merupakan satu pembaziran. Beban penting berbeza–beza mengikut
penggunaan sesuatu bangunan. Bangunan pejabat selalunya lift, sebahagian kecil
mampu terutama di tempat–tempat yang tidak mendapat cahaya dari tingkap,
merupakan beban penting. Bagi komplek membeli–belah lampu adalah penting.
Bagi bank dan badan–badan tertentu, komputer sangat penting kerana itulah nadi
perniagaannya, oleh itu mungkin ia menjadi beban penting. Hospital pula
mempunyai beban penting yang tersendiri terutama bilik kecemasan dan bilik
bedah.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

79

Lokasi Janakuasa

Lokasi janakuasa bergantung kepada:

a. Kesesuaian tempat
b. Kehendak peraturan (JBE, Bomba, Building by law)
c. Mudah senggaraan
d. Jarak dari papan suis utama

Selalunya janakuasa ditempatkan di paras tanah (ground level), tetapi ada juga di
tingkat atas sedikit kerana masalah kekurangan tempat di tingkat bawah.
Bangunan tinggi di tengah bandar selalunya menghadapi masalah ini .Di kawasan
selalu dilanda banjir menempatkan janakuasa di tingkat bawah adalah tidak
sesuai.

Kesan Harmonic

Harmonic adalah gelombang tambahan selain dari gelombang sinus (sine
wave). Kesan gelombang ini menyebabkan gelombang sinus keluaran penjana
tidak sempurna (distortion). Alat yang sensitif kepada gelombang ini boleh
menimbulkan masalah. Harmonic yang terlalu serius akan menyebabkan
bahagian–bahagian tertentu terutama penamatan dan penyambungan kabel
menjadi panas. Saiz kabel juga mungkin perlu lebih besar. Kebocoran ke bumi
juga menjadi tinggi.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

80

Penyejukan Pengulangalik

Kehilangan tembaga dan teras besi (copper and iron core losses) sesebuah
pengulangalik akan menghasilkan haba. Kehilangan tembaga adalah kehilanagn
I2R dan ia berubah dengan perubahan beban yang mengakibatkan perubahan
arus. Kehilanagn teras berubah dengan voltan, tetapi tidak dengan beban. Suhu
lilitan bergantung kepada suhu ambient dicampur dengan kenaikan suhu
disebabkan kehilangan tembaga dan kehilangan besi.

Untuk tujuan penyejukan supaya suhu pengulangalik berada di tahap yang
dihadkan ia dilengkapkan dengan kipas yang boleh menyedut udara dari satu
hujung dan membuangnya di hujung yang satu lagi.

Selalunya pengulangalik mempunyai ruang udara terbuka tetapi ditutup dengan
jaring dawai di sekelilingnya. Bahagian atas di mana terdedahkan kepada titikan
air atau objek jatuh, ditutup dengan kepingan logam. Dalam keadaan tertentu di
mana penyejukan jenis ini tidak sesuai pengulangalik ditutup sepenuhnya dan
penyejukan menggunakan benda alir yang sesuai dan tidak konduktif digunakan.

Alat Pemanas ( Space heater )

Pengulangalik tunggu sedia yang berada di kawasan tropika di mana lembapan
adalah masalah yang sering dihadapi, perlu dipasang alat pemanas didalam
lilitannya supaya ianya sentiasa kering. Pemanas ini hendaklah di ON kan semasa
pengulangalik tidak beroperasi sahaja. Bekalan alat pemanas selalunya bekalan
satu fasa dan diambil dari bekalan utama (mains supply).

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

81

Kelas Penebatan Pengulangalik

Kelas penebatan pengulangalik selalunya ialah kelas H (180 darjah C) untuk main
rotor & stator dan kelas F (155 darjah C) untuk excitor.

Bilik Janakuasa

Janakuasa hendaklah ditempatkan di dalam bilik yang sesuai dan cukup
keluasannya. Keperluan bilik tersebut antaranya ialah :

a. Cukup keluasan dan ketinggiannya
b. Bersebelahan atau hampir dengan bilik papan suis utama
c. Laluan keluar masuk hendaklah mudah untuk tujuan senggaraan
d. Mempunyai peredaran udara yang mencukupi
e. Mempunyai alat atau sistem pemadam api dari jenis yang sesuai dan

diluluskan
f. Mempunyai lampu dan soket 13 A yang secukupnya
g. Mempunyai kipas pelawas yang cukup saiznya
h. Mempunyai tikar getah setebal 5mm dihadapan papan AMF dengan saiz

yang tidak kurang dari lebar papan AMF itu sendiri
i. Dilengkapkan dengan sistem pembumian untuk frame penjana dan star

point
j. Dilengkapkan dengan sistem penyerap bunyi jika diperlukan
k. Mempunyai trench jika berada di tingkat bawah
l. Dilengkapkan dengan tanda, notis dan kunci

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

82

Tapak Janakuasa

Janakuasa hendaklah diletakkan di atas tapak yang sesuai dan kuat selain dari
tapak yang tersedia ada (concrete plinth). Penyerap gegaran dari jenis yang sesuai
seperti getah atau spring hendaklah dipasang. Sebaik–baiknya tapak janakuasa
hendaklah tinggi sedikit dari aras lantai supaya kerja–kerja senggaraan seperti
menukar minyak enjin mudah dijalankan.

Kabel Keluaran

Kabel keluaran yang digunakan biasanya jenis MICC ( mineral insulated copper
cable ) kerana kabel ini tahan suhu tinggi. Kabel jenis FRC (fire rated cable) ada
juga digunakan dan semakin popular disebabkan harganya lebih murah dan kerja
memasangnya lebih senang berbanding dengan kabel MICC. Kabel FRC lembut
dan mudah lentur tetapi tidak mudah terbakar, manakala kabel MICC sangat
keras dan sukar memasangnya. Suhu ambient berhampiran janakuasa adalah
lebih tinggi dari bahagian–bahagian lain pemasangan. Risiko kebakaran seperti ini
juga adalah tinggi, oleh itu kabel biasa tidak sesuai digunakan.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

83

Papan AMF (Automatic Main Failure)

Papan AMF digunakan untuk mengawal dan melindungi janakuasa. Segala bentuk
operasi otomatik janakuasa dikawal di papan ini. Begitu juga perlindungan
pengulangalik dan enjin disel dilakukan di sini.

Alat–alat yang terdapat di dalam papan AMF antaranya ialah:

a. ACB atau MCCB dengan gelung shunt trip
b. Meter–meter penunjuk

Ammeter (3 buah), Voltmeter (3 buah), meter frequency, meter hour
run, meter faktur kuasa, meter KWh, meter KW
c. Pengecas bateri
d. Geganti perlindungan Electrical (protective relays)
Electrical relays, litar pintas / arus lebih, beban lebih rosak ke bumi,
restricted earth fault, under voltage relay, reverse power relay.
e. Geganti mekanikal (mechanical relays)
Lampau laju (overspeed), lampau panas (high water tenperature),
tekanan minyak rendah (low oil pressure), overcrank, gagal untuk
dihidupkan (fail to start) dsb.
f. Timer
g. DC supply switch (double pole)
h. Lampu–lampu penunjuk
i. Emergency Stop Button (mushroom type)
j. Butang–butang tekan (Manual Start, Lamp Check)
k. Suis pemilih Operation mode (OFF, MANUAL, TEST, AUTO)
l. Loceng amaran

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

84

Terdapat DUA kadaran voltan untuk gelung geganti kawalan iaitu:

a. DC 24 V / DC 12 V
b. AC 240 V

Sebahagian geganti beroperasi semasa janakuasa belum berfungsi oleh itu gelung
geganti mendapat bekalan dari bateri. Sebahagian lagi hanya berfungsi apabila
janakuasa telah beropersai, oleh itu ia dibekalkan bekalan 240 V AC. Sila rujuk
rajah litar kawalan papan AMF.

Dari papan ini bekalan disalurkan ke papan suis utama melalui suis tukar alih
(chargeover contactor) untuk disalurkan ke beban–beban tertentu bila
diperlukan. Suis tukar alih hendaklah electrically and mechanically interlock.
Gelung operasinya hendaklah berkadaran 240V, 50 Hz dan boleh beroperasi
dengan voltan di antara 85 % hingga 110 % dari voltan kadaran.

Tangki Bahan Api

Lazimnya terdapat dua jenis tangki didalam system janakuasa. Pertama ialah
tangki simpanan (bulk tank / storage tank) dan tangki harian (day tank). Bulk tank
berkapasiti besar dan selalunya untuk bekalan kepada beberapa buah janakuasa,
manakala day tank berkapasiti kecil untuk kegunaan setiap satu janakuasa. Bulk
tank selalunya ditempatkan diluar bilik janakuasa manakala day tank ditempatkan
didalam bilik janakuasa atau berhampiran dengan janakuasa. Jika pengaliran
secara gravity tidak dapat diperolehi sebuah pam bahan api hendaklah disediakan
untuk mengepam bahan api dari bulk tank ke day tank.

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

85

Pembumian

Pembumian yang diperlukan untuk system janakuasa ialah pembumian untuk
papan AMF, pembumian frame alternator dan pembumian star point gelong
alternator. Pembumian papan AMF dan frame alternator boleh digabungkan
tetapi pembumian untuk star point alternator hendaklah dibuat berasingan.

Pita tembaga digunakan sebagai konduktor bumi untuk pembumian papan AMF
dan frame alternator. Manakala star point pula konduktor bumi yang digunakan
ialah kabel tembaga PVC hitam dengan saiz yang mencukupi.

Perlindungan Solid Particle dan Percikan Air
IP21, IP22 dan IP23 (on request)

Testing of Generator Set
Ujian di kilang (performance test)
Ujian pemasangan
Ujian Enjin
Ujian Sistem kawalan & perlindungan
Test Form

Engine Instrument Panel
Key switch
Reset button
Temperature indicator / liquid expansion tube
Oil pressure meter (PSI)
Charging current
RPM meter / magnetic pickup

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

86

Perlindungan Janakuasa
Perlindungan asas yang berikut hendaklah diberikan kepada sesebuah janakuasa:

a. Overspeed - trip
b. High Water Temperature - trip
c. Low Oil Pressure - trip
d. Over Crank - stop
e. Low Fuel level - alarm
f. Lack of Fuel – alarm & trip
g. Undervoltage - trip
h. Fail to start - stop
i. Overcurrent / Overload - trip
j. Earth fault / Leakage - trip

Standard Digunakan
Standard yang biasa diguna pakai ialah:

k. IEC – 2-3 Italy
l. BS 5000 UK
m. NEMA USA
n. VDE Germany
o. NFC 51.111 France
p. CSA Canada

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

87

SENGGARAAN JANAKUASA

No Butiran Setiap Setiap Setiap
6 bulan 12 bulan
Bulan
*
A SISTEM PELINCIRAN *

A1 Paras minyak pelincir, tambah jika * *

perlu *
250 jam
A2 Penapis minyak, tukar setiap 250 jam
*
A3 Minyak hydraulic governor, tambah
*
jika perlu *

A4 Tukar minyak hydraulic setiap 1500 *
*
jam *

A5 Periksa kebocoran minyak *

pelincir/hydraulic

B SISTEM BAHAN API

B1 Periksa operasi pam pindah minyak *

B2 Tukar penapis bahan api

B3 Periksa kebocoran bahan api *
B4 Bersihkan penapis udara *
B5 Ganti penapis udara
C SISTEM PENYEJUK *
C1 Periksa paras bahan penyejuk, tambah

jika perlu
C2 Periksa jika terdapat kebocoran bahan

penyejuk
C3 Tukar bahan penyejuk
C4 Bersihkan radiator
D ALTERNATOR
D1 Bersihkan habuk
D2 Uji penebatan di stator dan rotor

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

88

E PANEL KAWALAN Setiap Setiap Setiap
bulan 6 bulan
hari
* *
E1 Periksa dan rekodkan bacaan meter- * *

meter semasa janakuasa berjalan *
*
E2 Periksa lampu-lampu penunjuk *

E3 Periksa dan uji operasi alat

perlindungan:

i. Suhu tinggi – amaran & pelantik

ii. Tekanan minyak rendah –

amaran & pelantik

iii. Gagal untuk mula – amaran &

pelantik

iv. Paras bahan api rendah stage 1

– amaran sahaja

v. Paras bahan api rendah stage 2

– pelantik

F SISTEM ELEKTRIK

F1 Periksa paras elektrolit bateri, tambah

jika perlu

F2 Periksa pengecas bateri (trickle &

boost)

F3 Buka & Bersihkan terminal sambungan

bateri serta kuatkan ikatannya

G UJIAN PERJALANAN JANAKUASA

G1 Jalankan janakuasa tanpa beban *

selama kira-kira 15 minit

G2 Jalankan janakuasa dengan beban *

selama 30 minit

H SISTEM PEMBUMIAN

H1 Periksa & ketatkan sambungan kabel

MODUL ALTERNATOR AHMAD NADZRI BIN CHE ZAN

89

bumi janakuasa dan papan AMF *
H2 Uji keterusan pengalir bumi &
*
rintangan elektrod bumi
I BILIK JANAKUASA *
I1 Bersihkan bilik janakuasa
I2 Bersihkan kawasan luaran, jika perlu