NAMA : FAHDI RUAMTA SEBAYANG N I M : 080402080 Tugas Akhir ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada Departemen Teknik Elektro
ANALISA PENENTUAN TEGANGAN TERMINAL
GENERATOR SINKRON 3 FASA DAN PERBAIKAN FAKTOR
DAYA BEBAN MENGGUNAKAN METODE POTTIER(APLIKASI PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK FT-USU)
Oleh :
NAMA : FAHDI RUAMTA SEBAYANG N I M : 080402080
Tugas Akhir ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada
Departemen Teknik Elektro
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013
ANALISA PENENTUAN TEGANGAN TERMINAL
GENERATOR SINKRON 3 FASA DAN PERBAIKAN FAKTOR
DAYA BEBAN MENGGUNAKAN METODE POTTIER(APLIKASI PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK FT-USU)
Oleh :
NAMA : FAHDI RUAMTA SEBAYANG N I M : 080402080
Tugas Akhir ini Diajukan Untuk Melengkapi Salah Satu Syarat
Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDANSeminar pada tanggal Januari tahun 2013 didepan penguji :
1. Ir.Eddy Warman : Ketua Penguji
2. Ir. Syamsul Amien, M.si : Anggota Penguji
3. Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si : Anggota Penguji Diketahui oleh : Disetujui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro Pembimbing Tugas Akhir
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si Ir. A. RACHMAN HASIBUAN
NIP. 1954 0531 198601 1 002 NIP. 1949 1212 19820 3 1 003KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Adapun Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu: Ayahanda Drs. Djakaria Sebayang M.si dan Ibunda Ruslina Sembiring Serta Abang, Kakak dan Adik tercinta yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang.
Dan juga kepada keluarga besar di medan.
Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada :
1. Bapak Ir. A. Rachman Hasibuan, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, yang telah banyak meluangkan waktu dan ilmu yang beliau miliki demi penyelesaian tugas akhir ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Rachmad Fauzi, ST, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
3. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.Si, selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik Elektro USU.
4. Bapak Isroy, ST, selaku Pegawai di Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik Elektro USU.
5. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.
6. Sahabat penulis, Hardianti Sari Meliala yang telah memotivasi dan menginspirasi bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Teman-teman Asisten, bg.Taufiq, bg.Martua, bg.Iqbal, bg.Faisal, bg.Feri, bg.Ardiansyah,Prajhiwazari, Fahmi Syawali, Syarif, Dhuha, Djaka, Diki, Bambang di Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik Elektro USU.
8. Teman-teman angkatan ’08,Bapa Basten, Harmoko, Rumi, Latif(pay), Habibi, Dedi, Razi(uda’), Pryandi, daniel, Raja, Siska, Dian, Maria, Dina, Elis, Christian, Eikel, Fredrick, Basofi, Parulian Sandy, Antonius, Robin, Jonson, Luis, Rivky, Ikbal, Ari, Ihsan, Uki, Pindo, Aulia, Andri Sitorus. dan lain-lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
9. Teman-teman PEMA(Pemerintahan Mahasiswa) dan teman-teman di jurusan lainnya, Robi, Putra(mamen), Tria, Andri, Syumarlin, Adit, Mora, Abdi Mora, Tia, Vita, Azmi, Taufik, Galih, Ikbal, Abdul, Liyana, meirina dll. Dan lain-lain yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.
10. Kepada abangda stambuk 2006 dan 2007, dan adik-adik junior stambuk 2009-2012. yang telah bnyak membantu saya dalam pengerjaan tugas akhir ini.
11. Dan pihak-pihak lain yang tidak bisa saya sebutkan satu-persatu.
Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi untuk pengembangan selanjutnya
Medan, 2 Februari Penulis
Fahdi Ruamta Sebayang NIM: 080402080
ABSTRAK
Generator sinkron merupakan mesin listrik yang merubah energi mekanis berupa putaran menjadi energi listrik bolak balik (AC), Energi mekanis diberikan oleh penggerak mulanya. Sedangkan energi listrik bolak balik (AC) akan dihasilkan pada rangkaian jangkarnya. Dengan ditemukannya Generator Sinkron, telah memberikan hubungan yang penting dalam usaha pemanfaatan energi yang terkandung dalam batu bara, gas, minyak, air uranium kedalam bentuk yang bermanfaat yaitu listrik dalam rumah tangga dan industri.
Dalam kondisi berbeban generator sinkron akan bervariasi tergantung pada faktor daya beban. Perubahan beban dapat terjadi sewaktu-waktu pada system.
Akibat perubahan beban yang dilayani oleh generator sinkron akan mempengaruhi tegangan dan daya keluaran dari generator tersebut. Sehingga menyebabkan perubahan tegangan terminal dan efisiensi. Dalam Tugas Akhir ini akan dibahas analisa penentuan tegangan terminal generator sinkron 3 fasa dan perbaikan faktor daya beban induktif menggunakan metode pottier.
Kata kunci: generator sinkron, penentuan tegangan terminal,faktor daya beban,
metode pottier.DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .................................................................................................. ( i )
ABSTRAK ................................................................................................................... ( iii )
DAFTAR ISI ................................................................................................................. ( iv )
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ............................................................................................ 1
1.2 Tujuan dan mamfaat Penulisan ................................................................... 2
1.3 Batasan Masalah ......................................................................................... 2
1.4 Metode Penulisan ........................................................................................ 2
1.5 Sistematika Penulisan ................................................................................. 3
BAB II GENERATOR SINKRON 3 FASA
2.1Umum......................................................................................................5
2.2Konstruksi Generator Sinkro ..................................................................6
2.2.1 Rotor....................................................................................................7
2.2.2 Stator..................................................................................................10
2.3Rangkaian belitan stator dan rotor........................................................12 2.3.1 belitan stator......................................................................................12 2.3.2 belitan rotor........................................................................................14
2.4Rangkaian ekivalen.................................................................................15
2.5 Prinsip kerja Generator sinkron...........................................................17
2.6 Reaksi jangkar....................................................................................20
2.7 Sistem eksitasi....................................................................................22
2.7.1 Sistem Eksitasi Konvensional (Menggunakan Generator Arus Searah)........................................................................................................22
2.7.2 Sistem Eksitasi Statis.........................................................................23
2.7.3 Sistem Eksitasi Menggunakan Baterai...............................................25
2.7.4 Sisten Eksitasi Menggunakan Pemanen Magnet Generator...........27
2.8 Karakteristik Generator Sinkron.....................................................29
2.8.1 Karakteristik Beban Nol (E0 = E0 (If))..........................................29
2.8.2. Karakteristik Hubung Singkat (I sc = I sc (I f ))..................................31
2.8.3. Karakteristik Berbeban (V = V (I ))...............................................34
f
2.9 Penentuan Parameter Generator Sinkron Tiga Phasa......................35
BAB III PENGARUH FAKTOR DAYA TERHADAP REGULASI TEGANGAN GENERATOR SINKRON 3 FASA
3.1 Umum........................................................................................................36
3.2 Pengukuran parameter Generator Sinkron.................................................37
3.3 Pengaruh Faktor Daya Terhadap Regulasi Tegangan dan Efisiensi Generator Sinkron Tiga Phasa...................................................................39
3.4 Faktor Daya................................................................................................47
3.5 Regulasi Tegangan Generator Sinkron......................................................51
3.6 Metode Potier (Zero Power Factor).........................................................54
BAB IV ANALISA PENENTUAN TEGANGAN TERMINAL PADA
GENERATOR SINKRON 3 FASA DAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA BEBAN INDUKTIF MENGGUNAKAN METODE POTTIER4.1 Umum...............................................................................................58
4.2 Peralatan Yang Digunakan................................................................58
4.3 Percobaan Perkiraan Parameter Generator Tiga Phasa.....................60
4.3.1. Percobaan Pengukuran Tahanan Jangkar.......................................60
4.3.1.1 Rangkaian Percobaan.....................................................................60
4.3.1.2 Prosedur Percobaan.......................................................................60
4.3.1.3 Data Percobaan..............................................................................60
4.3.1.4 Analisa Data...................................................................................61
4.3.2. Percobaan Beban Nol.....................................................................61
4.3.2.1 Rangkaian Percobaan.....................................................................61
4.3.2.2 Prosedur Percobaan........................................................................62
4.3.2.3 Data Percobaan...............................................................................62
4.3.2.4 Kurva Karakteristik Beban Nol......................................................63
4.3.3 Percobaan Hubung Singkat............................................................63
4.3.3.1 Rangkaian Percobaan.....................................................................63
4.3.3.2 Prosedur Percobaan........................................................................64
4.3.3.3 Data Percobaan..............................................................................65
4.3.3.4 Kurva Karakteristik Hubung Singkat............................................65
4.3.4 Penentuan Parameter Generator Sinkron.......................................66
4.3.5 Percobaan perbaikan faktor daya..................................................67
4.3.5.1 Rangkaian Percobaan....................................................................67
4.3.5.2 Prosedur Percobaan.......................................................................67
4.3.5.3 Data Percobaan.............................................................................68
4.3.5.4 Penentuan Nilai Kapasitor Perbaikan Faktor Daya......................69
4.3.5.6 Tabel Analisa Data.......................................................................78
4.3.5.7 Kurva Percobaan............................................................................78
4.3.6 Regulasi Tegangan dengan Metode Segitiga Potier.......................79
BAB V KESIMPULAN...........................................................................83 DAFTAR PUSTAKA...............................................................................85
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Pembagian mesin AC.................................................................6Gambar 2.2 Konstruksi generator sinkron secara umum...............................7Gambar 2.3 Rotor Kutub Menonjol Generator Sinkron.................................8Gambar 2.4 Rotor Kutub Silinder Generator Sinkron....................................9Gambar 2.5 Inti Stator dan Alur Pada Stator................................................11Gambar 2.6 Belitan Satu Lapis Generator Sinkron Tiga Fasa......................13Gambar 2.7 Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa..............14Gambar 2.8(a) Rotor Kutub Menonjol..............................................................15 Gambar 2.8(b) Rotor Silinder............................................................................15
Gambar 2.9 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron....................................16Gambar 2.10 Penyederhanaan Rangkaian Generator Sinkron........................16Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Tiga Phasa.................17Gambar 2.12 Model Reaksi Jangkar...............................................................20Gambar 2.13 Sistem Eksitasi Meggunakan Generator Arus Searah...............23Gambar 2.14 Sistem Kksitasi Statis................................................................24Gambar 2.15 Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Baterai.........................26Gambar 2.16 Sistem Eksitasi Dengan Suplai Tiga Phas.................................27Gambar 2.17 Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanen MagnetGenerator......................................................................................28