Peralatan Yang Digunakan Untuk P Untuk P Untuk P Untuk P Untuk P Untuk P

BAB IV ANALISA PERBANDINGAN KAPASITOR EKSITASI HUBUNGAN DELTA DAN BINTANG DENGAN KOMPENSASI KAPASITOR TERHADAP RAGULASI DAN EFISIENSI GENERATOR INDUKSI 4.1 Umum Untuk dapat melihat bagaimana pengaruh pembebanan terhadap regulasi tegangan dan efisiensi pada generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor, maka diperlukan beberapa pengujian. Pengujian tersebut adalah : 1. Pengujian tahanan stator DC 2. Pengujian beban nol generator induksi penguatan sendiri 3. Pengujian berbeban dan tanpa beban generator induksi penguatan sendiri dengan membandingkan kapasitor eksitasi hubungan Delta dan Bintang dengan menggunakan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor Parameter mesin yang diperlukan adalah Tahanan stator R 1. Parameter tersebut digunakan untuk menghitung nilai rugi-rugi tembaga stator. Parameter tersebut diperoleh melalui pengukuran langsung dengan pengujian tegangan DC. Penelitian ini dimaksudkan untuk melihat pengaruh pembebanan terhadap regulasi tegangan dan efisiensi pada generator induksi penguatan sendiri. Dalam percobaan ini digunakan beban jenis lampu pijar yang dirangkai sedemikian rupa dan dengan menggunakan saklar sehingga besar beban dapat diubah-ubah sesuai dengan tujuan penelitian.

4.2 Peralatan Yang Digunakan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor di labolatorium adalah sebagai berikut : Universitas Sumatera Utara 1. Motor induksi 3 fasa berfungsi sebagai generator . Tipe : Rotor sangkar tupai Spesifikasi : - AEG Typ B AL 90 LA - 4 - Δ Y 220 380 V ; 6,3 3,6 A - 1,5 Kw, cos φ 0,82 - 1415 rpm, 50 Hz - Kelas isolasi : B 2. Mesin DC berfungsi sebagai prime mover . Spesifikasi : - G-GEN Typ G1 110 140 - 220 V - Arus Jangkar 9,1 A - Arus Medan 0,64 A - 2 Kw - 1500 rpm, 50 Hz - Kelas Isolasi B 3. Kapasitor sebagai sumber eksitasi 3 buah, masing - masing 36 μF 4. Kapasitor untuk kompensasi tegangan keluaran 6 buah, masing - masing 2 0 μF 5. Kabel penghubung 6. Beban : lampu pijar 7. Power Supply AC 3 phasa PTAC 8. Power Supply DC PTDC 10. Alat ukur : − amperemeter − frekuensimeter − voltmeter Universitas Sumatera Utara − wattmeter − tachometer

4.3 Penentuan Besar Nilai Kapasitor

Apabila kapasitor yang dirangkai pada generator induksi penguatan sendiri adalah hubungan delta ∆ , maka : P out = 1,5 Kw Cos θ = 0,82, θ = 34,91 Daya yang dibutuhkan mesin ketika beroperasi sebagai motor S = √3 VI = 1,73 x 380 x 3,6 = 2,36 kVA Daya aktif yang diserap adalah P = S cos θ = 2,36 x 0,82 = 1,93 kW Daya reaktif yang diserap adalah = = 1,35 kvar Ketika mesin beroperasi sebagai generator induksi, kapasitor harus mensuplai paling sedikit 1,35 : 3 = 0,45 kvar per phasa. Tegangan per phasa adalah 380 V karena kapasitor terhubung delta. Dengan begitu, arus kapasitif per phasa adalah I C = V Q Universitas Sumatera Utara = 380 450 = 1,18 A Reaktansi kapasitif per phasa adalah X C = I V = 18 , 1 380 = 322,033 Ω Kapasitansi per phasa paling sedikit seharusnya C = C fX π 2 1 = 033 , 322 50 2 1 x x π = 9,88 µF Nilai kapasitor yang dipasang sangat menentukan terbangkitnya tegangan atau tidak. Untuk terbangkitnya tegangan generator induksi, nilai kapasitor yang dipasang harus lebih besar dari nilai kapasitor minimum yang diperlukan untuk proses eksitasi. Dalam percobaan kali ini dipakai kapasitor eksitasi untuk hubungan Delta dan Bintang sebesar 36 μF dan 25, dan untuk kompensasi dipakai besar kapasitor 20 μF. Kapasitor eksitasi dipakai 36 μF bertujuan agar hubungan bintang dapat membangkitkan motor induksi menjadi generator. Universitas Sumatera Utara 4.4 Pengujian Analisa Perbandingan Kapasitor Eksitasi Hubungan Delta dan Bintang Dengan Menggunakan Kompensasi Kapasitor Terhadap Regulasi dan Efisiensi Generator Induksi. 4.4.1 Pengujian Pengukuran Tahanan Stator Konstanta generator induksi yang digunakan untuk menghitung rugi-rugi tembaga stator dapat ditentukan dengan data-data dari hasil pengukuran pada suplai DC. Dari pengukuran dengan suplai DC dapat dihitung harga tahanan stator R dc. Pengukuran tahanan kumparan stator generator induksi dilakukan dengan menggunakan : 1. Ohm meter 2. Tegangan dc Cara lain adalah dengan menggunakan volt meter dan ampere meter, dimana ketiga impedansi terhubung bintang. Tahanan sebenarnya adalah setengah dari tahanan hasil pengukuran, karena kumparan terhubung bintang. Dengan cara ini tahanan yang terukur adalah merupakan tahanan dua phasa, maka tahanan perphasanya adalah : R phasa R = 0,5 R RT + R RS – R TS R phasa S = 0,5 R RS + R TS – R RT R phasa T = 0,5 R RT + R TS – R RS

4.4.1.1 Rangkaian Pengujian

A V U V W + - V DC Variabel R u R v R w Gambar – 4.1 Universitas Sumatera Utara Gambar 4.1. Rangkaian percobaan dengan suplai DC

4.4.1.2 Prosedur Pengujian

1. Hubungan belitan stator dibuat hubungan Y, yang akan diukur adalah dua dari ketiga phasa belitan stator. 2. Rangkaian belitan stator dihubungkan dengan suplai tegangan DC 3. Tegangan DC suplai dinaikkan sampai besar tegangan adalah 1 volt 4. Ketika tegangan menunjukkan pada besaran 1 volt, penunjukan alat ukur voltmeter dan amperemeter dicatat 5. Rangkaian dilepas, kemudian diulang dari langkah c dilakukan dengan suplai tegangan variabel, dan dilakukan untuk masing-masing phasa.

4.4.1.3 Data Hasil Pengujian

Rdc = I V Ω Tabel 4.1. Data hasil pengujian tahanan stator DC Phasa V volt I A R dc Ω R dc rata2 R ac Ω U-V 1 2 3 0,09 0,18 0,27 11,11 11,11 11,11 11,11 12,221 V-W 1 2 3 0,09 0,18 0,28 11,11 11,11 10,71 10,97 12,067 Universitas Sumatera Utara U-W 1 2 3 0,09 0,17 0,27 11,11 11,76 11,11 11,32 12,452

4.4.1.4 Analisa Data Pengujian

Untuk I = 0,09 Ampere Contoh perhitungan data Rdc = 09 , 1 Rdc rata-rata = 3 11 , 11 11 , 11 11 , 11 + + = 11,11 ohm = 11,11 ohm Karena belitan ini beroperasi pada tegangan bolak-balik maka tahanan ini harus dikalikan dengan faktor koreksi 1,1. Rac = Rdc rata-rata x faktor koreksi = 11,11 x 1,1 = 12,221 ohm Dari data hasil percobaan, diperoleh besar tahanan perphasa : R U ac = 0,5 R UV + R UW - R VW = 0,5 12,221 + 12,452 – 12,067 = 6,303 ohm R V ac = 0,5 R UV + R VW – R UW = 0,5 12,221 + 12,067 – 12,452 = 5,918 ohm R W ac = 0,5 R VW + R UW – R UV = 0,5 12,067 + 12,452 – 12,221 = 6,149 ohm Universitas Sumatera Utara Dari hasil perhitungan diperoleh besarnya harga tahanan stator : Tahanan stator = 3 RW RV RU + + = 3 6,149 5,918 6,303 + + = 6,123 ohm 4.4.2 Pengujian Motor Induksi Sebagai Generator Dalam Keadaan Berbeban Dengan Menggunakan Kapasitor Eksitasi Hubungan Delta dan Bintang

4.4.2.1 Rangkaian Pengujian

Adapun rangkaian pengujian untuk pengujian berbeban dan tanpa beban pada generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut : M ind n r n s P T A C 1 Saklar 1 Saklar 3 Saklar 2 Beban V P A1 A f Kapasitor Kompensasi Kapasitor Eksitasi M dc P T D C 1 Pengaman -MCB -Sekering Sumber Tegangan Dari PLN Saklar 4 A2 P T D C 2 A3 Gambar 4.2. Rangkaian pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan kompesasi tegangan menggunakan kapasitor

4.4.2.2 Prosedur Pengujian

Universitas Sumatera Utara 1. Motor induksi dikopel dengan motor DC, kemudian rangkaian pengujian dirangkai seperti gambar 4.2. 2. Seluruh switch dalam keadaan terbuka dan pengatur tegangan dalam posisi minimum. 3. Switch S1 ditutup, pengatur PTAC 1 dinaikkan sampai dengan tegangan 380 Volt. 4. PTDC2 diatur sehingga penunjukan amperemeter A3 mencapai harga arus penguat nominal motor DC. 5. Switch S4 ditutup, pengatur PTDC1 dinaikkan hingga putaran motor dc sama dengan putaran sinkron motor induksi n r = n s . Hal ini dilakukan bersamaan secara perlahan untuk mengimbangi putaran rotor mesin induksi, sehinnga tidak ada pembalikan energi. 6. Switch S2 ditutup, hingga kapasitor mencharge dengan sendirinya. Hal ini dibiarkan hingga beberapa menit. 7. Pengatur PTAC1 diturunkan dan Switch S1 dilepas, sehingga yang bekerja menyuplai daya ke motor induksi adalah kapasitor. 8. Kecepatan putaran motor dc dinaikkan hingga melewati putaran sinkron motor induksi n r n s . 9. Kemudian Switch S3 ditutup dengan menambahkan kapasitor yang diserikan terhadap beban. 10. Atur kecepatan motor DC sehingga V bernilai 270 Volt. 11. Atur beban sesuai data yang diinginkan dan buka switch 3, Catat tegangan keluaran generator, arus di kapasitor, arus beban, frekuensi generator, kecepatan putar n r dan daya yang dihasilkan. Universitas Sumatera Utara 12. Buka switch 3 dan tambah beban sesuai dengan data yang diinginkan, lalu catat kembali data seperti langkah 11 di atas. 13. Turunkan pengatur PTDC 1 sampai posisi minimum, kemudian Switch 4 dilepas. 14. Ulangi semua langkah diatas untuk kapasitor eksitasi hubungan bintang seperti Gambar 4.2 diatas. 15. Percobaan selesai.

4.4.2.3 Data Hasil Pengujian Tabel 4.2

Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor hubungan delta V = 270 Volt C eks = 36 μF C kom = 20 μF NO V Volt I c A I L A f Hz n s rpm n r rpm P W slip 1. 248 3,02 0,12 31 930 1100 150 -0,18 2. 236 2,78 0,23 31 930 1050 270 -0,13 3. 234 2,74 0,24 31 930 1000 300 -0,075 4. 232 2,68 0,3 31 930 980 375 -0,053 Tabel 4.3. Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor hubungan bintang V = 270 Volt C eks = 36 μF C kom = 20 μF Universitas Sumatera Utara NO V Volt I c A I L A f Hz n s rpm n r rpm P W slip 1. 227 1,26 0,13 40 1200 1300 150 -0,083 2. 219 1,13 0,24 40 1200 1270 270 -0,058 3. 214 1,12 0,25 40 1200 1250 300 -0,041 4. 211 1,09 0,31 40 1200 1230 375 -0,025

4.4.3 Analisa Data Pengaruh Pembebanan Terhadap Regulasi Tegangan dan

Efisiensi Pada Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Kompensasi Tegangan Menggunakan Kapasitor

4.4.3.1 Regulasi Tegangan

Regulasi tegangan adalah perubahan tegangan terminal generator antara keadaan beban nol dengan beban penuh yang tergantung pada perubahan beban dan juga faktor daya bebannya. Rumus untuk mencari besarnya nilai regulasi tegangan adalah : 100 × − = Vfl Vfl Vnl VR ................................ 4.1  Kapasitor Eksitasi Hubungan Delta a. Untuk P out = 150 watt VR = 100 × − Vfl Vfl Vnl = 100 248 248 270 × − = 8,87

b. Untuk P

out = 270 watt Universitas Sumatera Utara VR = 100 × − Vfl Vfl Vnl = 100 236 236 270 × − = 14,4

c. Untuk P

out = 300 watt VR = 100 × − Vfl Vfl Vnl = 100 234 234 270 × − = 15,3

d. Untuk P

out = 375 watt VR = 100 × − Vfl Vfl Vnl = 100 232 232 270 × − = 16,38  Kapasitor Eksitasi Hubungan Bintang a. Untuk P out = 150 watt VR = 100 × − Vfl Vfl Vnl = 100 227 227 270 × − = 18,9 Universitas Sumatera Utara

b. Untuk P

out = 270 watt VR = 100 × − Vfl Vfl Vnl = 100 219 219 270 × − = 23,2

c. Untuk P

out = 300 watt VR = 100 × − Vfl Vfl Vnl = 100 214 214 270 × − = 26,16

d. Untuk P

out = 375 watt VR = 100 × − Vfl Vfl Vnl = 100 211 211 270 × − = 27,96

4.4.3.2 Efisiensi

Efisiensi pada generator induksi penguatan sendiri adalah ukuran keefektifan generator induksi penguatan sendiri tersebut untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik yang dinyatakan sebagai perbandingan antara keluaran dengan masukan atau dalam bentuk energi listrik berupa perbandingan watt keluaran dan watt masukan. Juga sering Universitas Sumatera Utara dinyatakan dengan perbandingan antara keluaran dengan keluaran ditambah rugi-rugi, yang dirumuskan Loss out out in loss in in out P P P P P P P P + = − = = η 100 × .......... 4.2 Rugi-rugi gesekan angin dan rugi-rugi inti stator diabaikan. Sehingga rugi-rugi yang diperhitungkan adalah rugi-rugi tembaga stator. Rugi-rugi tembaga stator besarnya tidak tetap tergantung kepada arus beban, yang dirumuskan P s = 3 . I 1 2 R stator ………………………………. 4.3  Kapasitor Eksitasi Hubungan Delta a. Untuk P out = 150 watt I 1 = I L + I C = 0,12 + 3,02 = 3,14 Ampere P s = 3 . I 1 2 R stator = 3 . 3,14 2 . 6,123 = 181,1 watt η = in out P P x 100 = Ps out out + P P x 100 = 181,1 150 150 + x 100 = 45,3 Universitas Sumatera Utara

b. Untuk P