Pengaruh Pembebanan Terhadap Frekuensi Pada Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Kompensasi Tegangan Menggunakan Kapasitor ( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )

(1)

TUGAS AKHIR

PENGARUH PEMBEBANAN TERHADAP FREKUENSI PADA GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN KOMPENSASI TEGANGAN

MENGGUNAKAN KAPASITOR

( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )

O L E H

NIM. 060422023 FERRY SYAHPUTRA NST

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSION

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

KATA PENGANTAR

Segala puji syukur penulis haturkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kemampuan dan ketabahan dalam menghadapi segala cobaan, halangan dan rintangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, serta shalawat beriring salam penulis hadiahkan ke junjungan Nabi Muhammad SAW.

Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda

( H. Parwis Nasution) dan Ibunda (Hj. Rohayati), Kakanda (Anna Derlina Nasution.Amd, Ratna uliyati Nasution.Spt), serta Abangda (Adiputara Kurniawan Nasution. SE) tercinta yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang.

Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :

PENGARUH PEMBEBANAN TERHADAP FREKUENSI PADA GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN KOMPENSASI TEGANGAN

MENGGUNAKAN KAPASITOR

(3)

Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis dalam kesempatan ini ingin mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Ir. Eddy Warman selaku Dosen Pembimbing yang dengan sabar dan tulus meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Drs. Hasdari Helmi, MT selaku dosen wali penulis yang senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.

3. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman S. Baafai dan Bapak Rachmad Fauzi, ST, MT selaku ketua Pelaksana Harian dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

4. Seluruh Staf Pengajar yang telah memberi bekal ilmu kepada penulis dan seluruh Pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara atas bantuan administrasinya.

5. Sahabat – sahabat terbaikku, Siti Inayah Mauliddita, Putri kamila Chalisa,Taufik, bunda wiwiek, ayah Taufik, Indah, Ichsan, Manchon, ikbal, nasir, kakak titin, mas Bhakti, David, Sabjan, Willy, semua teman – teman yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.

6. Semua abang dan kakak senior serta adik junior yang telah mau berbagi pengalaman dan motivasi kepada penulis.

(4)

Akhir kata penulis menyadari bahwa tulisan ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Semoga Tugas Akhir ini dapat memberi manfaat khususnya bagi penulis pribadi maupun bagi semua yang membutuhkannya dan hanya kepada Allah SWT – lah penulis menyerahkan diri.

Medan, 1 Desember 2010 Penulis

Ferry Syahputra Nasution

(5)

ABSTRAK

Mesin Induksi Sebagai Generator (MISG) adalah mesin induksi yang dioperasikan sebagai generator. MISG banyak diterapkan pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh). Digunakannya generator induksi dikarenakan harga murah dan mudah perawatannya, serta banyak tersedia di pasaran. Disamping keunggulan yang dimiliki, mesin induksi ternyata memiliki beberapa kekurangan. Kebutuhan daya reaktif, merupakan masalah frekuensi yang timbul dalam operasi generator induksi yang beroperasi sendiri, kapasitor juga digunakan sebagai pembantu dalam eksitasi dan kompensator faktor daya sistem. Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh kompensasi kapasitor terhadap frekuensi mesin induksi sebagai generator pada saat berbeban dan tanpa beban. Penelitian dilakukan di Laboratorium Konversi Tenaga Listrik Jurusan Teknik Elektro FT USU. Hasil penelitian memperlihatkan kebutuhan kapasitor harus sesuai kebutuhan generator untuk eksitasi dan memikul beban jika kapasitor terlalu besar justru dianggap sebagai beban dan frekuensi menurun.

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR………… ...i

ABSTRAK……… ... iv

DAFTAR ISI………….…. ... v

DAFTAR GAMBAR…….. ... ix

DAFTAR TABEL………… ... xi

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Masalah ... 1

I.2 Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 2

I.3 Batasan Masalah... 3

I.4 Metode Penulisan ... 4

I.5 Sistematika Penulisan ... 4

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA II.1 Umum ... 6

II.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa ... 6

II.3 Medan Putar ... 9

II.4 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Phasa ... 11

II.5 Aliran Daya Nyata Motor Induksi ... 14

II.6 Analisis Secara Vektor ... 16

(7)

BAB III GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN

KOMPENSASI TEGANGAN MENGGUNAKAN KAPASITOR

III.1 Umum ... 19

III.2 Prinsip Kerja Generator Induksi Penguatan Sendiri ... 20

III.3 Proses Pembangkitan Tegangan ... 22

III.4 Slip ... 25

III.5 Frekuensi Rotor ... 27

III.6 Pengaruh Pembebanan Terhadap Arus Eksitasi ... 29

III.7 Pembebanan Dengan Faktor Kerja Satu ... 30

III.8 Proses Pengendalian Tegangan ... 31

III.9 Kapasitor ... 32

III.9.1 Pemakaian Kapasitor ... 33

III.10 Generator Induksi Penguatan Sendiri Hubungan Short Shunt ... 34

III.11 Syarat-syarat Motor Induksi Sebagai Generator ... 35

III.12 Keuntungan dan Kelemahan Motor Induksi Sebagai Generator ... 37

BAB IV PENGARUH PEMBEBANAN TERHADAP FREKUENSI GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN KOMPENSASI TEGANGAN MENGGUNAKAN KAPASITOR IV.1 Umum ... 38

IV.2 Peralatan Yang Digunakan... 39

IV.3 Penentuan Besar Nilai Kapasitor ... 40

IV.4 Pengujian Pengaruh Pembebanan Terhadap Frekuensi Pada Generator Induksi Penguatan Sendiri ... 43

(8)

IV.4.1 Pengujian Pengukuran Tahanan Stator ... 43

IV.4.1.1 Rangkaian Pengujian ... 44

IV.4.1.2 Prosedur Pengujian ... 44

IV.4.1.3 Data Hasil Pengujian ... 45

IV.4.1.4 Analisa Data Pengujian ... 45

IV.4.2 Pengujian Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi ... 47

IV.4.2.1 Pengujian Beban Nol ... 47

IV.4.2.1.1 Rangkaian Pengujian ... 47

IV.4.2.1.2 Prosedur Pengujian ... 47

IV.4.2.1.3 Data Hasil Pengujian... 48

IV.4.2.2 Pengujian Berbeban ... 49

IV.4.2.2.1 Rangkaian Pengujian ... 49

IV.4.2.2.2 Prosedur Pengujian ... 49

IV.4.2.2.3 Data Hasil Pengujian... 51

IV.4.3.1 Analisa Tanpa Beban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi ... 53

IV.4.3.2 Analisa Berbeban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Tegangan Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi ... 54 IV.4.3.3 Analisa Berbeban Generator Induksi

Penguatan Sendiri Dengan Frekuensi Konstan Menggunakan Kapasitor

(9)

Kompensasi ... 55

IV.5 Analisa Data Supaya Dapat di Lihat Bahwa Motor Telah Bekerja

Sebagai Genenrator ... ...56

BAB V PENUTUP

V.1 Kesimpulan ... 57

DAFTAR PUSTAKA ... 58

(10)

Gambar 3.3 Rangkaian proses pembangkitan tegangan ...22

DAFTAR GAMBAR BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA Gambar 2.1 Penampang rotor dan stator motor induksi ...7

Gambar 2.2a Lempengan inti ...7

Gambar 2.2b Tumpukan inti dengan kertas isolasi pada beberapa alurnya ...7

Gambar 2.2c Tumpukan inti dan kumparan dalam cangkang stator ...8

Gambar 2.3a Rotor Sangkar dan Bagian- bagiannya ...8

Gambar 2.3b Konstruksi motor induksi rotor sangkar ... 8

Gambar 2.4a Rotor belitan ... 9

Gambar 2.4b Kontruksi Motor Induksi Tiga Fasa dengan Rotor Belitan ... 9

Gambar 2.5a Diagram phasor fluksi tiga phasa ...10

Gambar 2.5b Arus tiga phasa seimbang ...10

Gambar 2.6 Medan putar pada motor induksi tiga phasa ...10

Gambar 2.7 Rugi – rugi pada motor induksi ...14

Gambar 2.8 Diagram aliran daya motor induksi ...15

Gambar 2.9 Arah fluks yang ditimbulkan ...16

Gambar 2.10 Diagram vektor untuk fluks total pada keadaan t1, t2, t3, t4 ... 17

Gambar 2.11 Efisiensi pada motor induksi ... 18

BAB III SISTEM PROTEKSI Gambar 3.1 Prinsip kerja generator induksi penguatan sendiri ...20

Gambar 3.2 Karakteristik torsi – kecepatan mesin induksi ...21

Gambar 3.4 Rangkaian ekivalen perfasa generator induksi ...23

Gambar 3.5 Proses pembangkitan tegangan ...24

Gambar 3.6 Tegangan fungsi arus eksitasi ...30

Gambar 3.7 Kapasitor terhubung delta ...33

Gambar 3.8 Kapasitor terhubung bintang ...33

Gambar 3.9 Rangkaian generator induksi penguatan sendiri hub. short – shunt ...34

(11)

BAB IV PENGARUH PEMBEBANAN TERHADAP FREKUENSI PADA GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN KOMPENSASI TEGANGAN MENGGUNAKAN KAPASITOR

Gambar 4.1 Rangkaian percobaan dengan suplai DC ...44 Gambar 4.2 Rangkaian pengujian beban nol generator induksi ...47 Gambar 4.3 Rangkaian pengujian berbeban generator induksi penguatan

sendiri dengan menggunakan kapasitor kompensasi ...49 Gambar 4.4 Pengaruh Tanpa Beban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan

Menggunakan Kapasitor Kompensasi ...53 Gambar 4.5 Pengaruh Pembebanan Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan

Tegangan Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi. ...54

Gambar 4.6 Pengaruh Pembebanan Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Frekuensi Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi ...55

(12)

Tabel 4.4 Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan frekuensi konstan menggunakan kapasitor kompensasi 20 µ F ...53

DAFTAR TABEL

BAB IV PENGARUH PEMBEBANAN TERHADAP FREKUENSI PADA

GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN KOMPENSASI TEGANGAN MENGGUNAKAN KAPASITOR

Tabel 4.1 Data hasil pengujian tahanan stator DC ...45 Tabel 4.2 Data hasil pengujian generator tanpa beban... ...48 Tabel 4.3 Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan

tegangan konstan menggunakan kapasitor kompensasi 20 µ F ...51

Tabel 4.5 Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan tegangan konstan menggunakan kapasitor kompensasi 25 µ F ...54 Tabel 4.6 Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan Frekuensi konstan menggunakan kapasitor kompensasi 25 µ F ...52

(13)

ABSTRAK

(14)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Masalah

Mesin induksi dapat dioperasikan sebagai motor maupun sebagai generator. Namun, sedikit sekali masalah generator induksi ditulis sebagai subjek. Alasannya karena generator induksi tidak mampu mengendalikan tegangan dan frekuensi pada kondisi berbeban dan kecepatan perputaran yang berubah. Sehingga dari salah satu penyebabnya tersebut, generator sinkron selalu digunakan dalam unit-unit pembangkit tenaga listrik.

Namun, akhir – akhir ini karena cadangan sumber energi yang tidak terbarukan seperti minyak, gas bumi, batubara dan lain – lain dirasakan semakin menipis, maka pengembangan generator induksi penguatan sendiri yang digerakkan oleh energi angin, pembangkit mikrohidro, biogos dan lain – lain mulai menjadi semakin mandapat perhatian yang nyata. Selain itu, keuntungan lain dari mesin ini adalah kontruksinya yang kokoh, biaya pemeliharaan yang rendah, dan tidak membutuhkan penguatan DC.

Eksitasi generator induksi penguatan sendiri diperoleh dari kapasitor yang dihubungkan dengan terminal stator generator. Kapasitor ini berfungsi sebagai pembangkit daya reaktif untuk menghasilkan fluksi magnetisasi dicelah udara. Jadi tanpa adanya daya reaktif untuk kebutuhan arus eksitasi, kerja mesin induksi sebagai generator tidak mungkin terlaksana.

Konfigurasi rangkaian generator induksi penguatan sendiri yang lain adalah dengan kompensasi tegangan keluaran. Kompensasi tegangan keluaran didapat dari pemasangan kapasitor yang dihubungkan secara seri disisi stator yang analisisnya diteliti menggunakan rangkaian ekivalen perfasa dengan metode impendansi loop.

(15)

Kebutuhan daya reaktif, merupakan masalah frekuensi yang timbul dalam operasi generator induksi yang beroperasi sendiri, kapasitor juga digunakan sebagai pembantu dalam eksitasi dan kompensator faktor daya sistem. Kebutuhan kapasitor harus sesuai kebutuhan generator untuk eksitasi dan memikul beban, jika kapasitor terlalu besar justru dianggap sebagai beban dan frekuensi menurun. Untuk itu dalam tugas akhir ini, penulis akan membahas mengenai pengaruh pembebanan terhadap frekuensi generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor.

I.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan

Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh oleh pembebanan terhadap frekuensi generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor.

Adapun manfaat dari penelitian ini :

1. Menambah wawasan mengenai generator induksi penguatan sendiri.

2. Mengetahui besar nilai kapasitor yang akan disuplai pada generator induksi untuk membangkitkan arus eksitasi yang diperlukan.

3. Mengetahui pengaruh penambahan kapasitor terhadap nilai dari frekuensi. 4. Menambah aplikasi – aplikasi pada laboratorium konversi energi listrik.

I.3. Batasan Masalah

Untuk menjaga agar pembahasan materi dalam tugas akhir ini lebih terarah, maka penulis menetapkan beberapa batasan masalah sebagai berikut :

1. Motor induksi yang penulis ambil sebagai aplikasi adalah Motor Induksi Tiga Phasa Rotor Sangkar Tupai pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT.USU. 2. Analisa dilakukan dalam kondisi steady state ( normal ).

(16)

3. Membahas pengaruh pembebanan terhadap frekuensi pada generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor.

4. Hanya menganalisa hubungan short shunt untuk generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor.

5. Pengujian generator induksi dilakukan pada tegangan konstan dan frekuensi konstan.

6. Tidak membahas gangguan yang terjadi pada generator induksi. 7. Semua parameter mesin diasumsikan tetap.

8. Rugi – rugi inti, rugi gesek + angin, dan rugi – rugi di rotor diabaikan, hanya rugi – rugi tembaga stator yang diperhitungkan.

9. Kapasitor eksitasi yang digunakan adalah hubungan delta ( Δ ).

10. Kondisi beban yang menjadi objek penelitian adalah beban yang bersifat resistif berupa lampu pijar.

11. Analisa data berdasarkan peralatan yang tersedia di Laboraturium Konversi Energi Listrik.

12. Tidak menghitung nilai kapasitansi kapasitor pada generator induksi.

I.4. Metode Penulisan

Untuk dapat menyelesaikan tugas akhir ini maka penulis menerapkan beberapa

metode studi diantaranya :

1. Studi literatur yaitu dengan membaca teori – teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir ini, dari buku – buku referensi baik yang dimiliki oleh penulis atau diperpustakaan dan juga dari artikel – artikel, jurnal, internet dan lain – lain. 2. Studi lapangan yaitu dengan melaksanakan percobaan di Laboratorium Konversi

(17)

3. Studi bimbingan yaitu dengan malakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Departemen Teknik Elektro USU, asisten Laboraturium Konversi Energi Listrik dan teman – teman sesama mahasiswa.

I.5. Sistematika Penulisan

Tugas akhir ini disusun berdasarkan sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I. PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode penulisan, dan sistematika penulisan.

BAB II. MOTOR INDUKSI TIGA PHASA

Bab ini membahas mengenai motor induksi penguatan sendiri secara umum, kontruksi motor induksi tiga phasa, medan putar, prinsip kerja motor induksi tiga phasa, aliran daya nyata motor induksi, analisis secara vektor, efisiensi motor induksi tiga phasa.

BAB III. GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN

KOMPENSASI TEGANGAN MENGGUNAKAN KAPASITOR.

Bab ini membahas kapasitor eksitasi dan kompensasi serta generator induksi penguatan sendiri hubungan short shunt serta perhitungan frekuensi dan reaktansi magnetisasi generator induksi penguatan sendiri hubungan short shunt.

(18)

BAB IV. PENGARUH PEMBEBANAN TERHADAP FREKUENSI GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN

KOMPENSASI TEGANGAN MENGGUNAKAN KAPASITOR.

Bab ini membahas tentang pengujian pengaruh pembebanan terhadap frekuensi. Pengambilan data dilakukan dengan melakukan percobaan di laboratorium. Hasil yang diinginkan adalah parameter generator induksi untuk menentukan bahwa motor telah bekerja sebagai generator induksi.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bagian penutup berupa kesimpulan dan saran yang berkaitan dengan pembahasan mengenai pengaruh pembebanan terhadap frekuensi generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor.

(19)

BAB II

MOTOR INDUKSI TIGA PHASA

II.1 Umum

Motor induksi merupakan motor arus bolak – balik ( AC ) yang paling luas digunakan dan dapat dijumpai dalam setiap aplikasi industri maupun rumah tangga. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan arus stator.

Motor ini memiliki konstruksi yang kuat, sederhana, handal, serta berbiaya murah. Di samping itu motor ini juga memiliki effisiensi yang tinggi saat berbeban penuh dan tidak membutuhkan perawatan yang banyak. Akan tetapi jika dibandingkan dengan motor DC, motor induksi masih memiliki kelemahan dalam hal pengaturan kecepatan. Dimana pada motor induksi pengaturan kecepatan sangat sukar untuk dilakukan, sementara pada motor DC hal yang sama tidak dijumpai.

II.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa

Secara umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang bergerak, sedangkan stator bagian yang diam. Diantara stator dengan rotor ada celah udara yang jaraknya sangat kecil. Bentuk konstruksi motor induksi dapat dilihat pada gambar 2.1:

(20)

Rotor

Stator

Gambar 2.1 Penampang rotor dan stator motor induksi

Komponen stator adalah bagian terluar dari motor yang merupakan bagian yang diam dan mengalirkan arus phasa. Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan yang berbentuk silindris. Alur pada tumpukan laminasi inti diisolasi dengan kertas (Gambar 2.2.(b)). Tiap elemen laminasi inti dibentuk dari lembaran besi (Gambar 2.2 (a)). Tiap lembaran besi tersebut memiliki beberapa alur dan beberapa lubang pengikat untuk menyatukan inti. Tiap kumparan tersebar dalam alur yang disebut belitan phasa dimana untuk motor tiga phasa, belitan tersebut terpisah secara listrik sebesar 120o. Kawat kumparan yang digunakan terbuat dari tembaga yang dilapis dengan isolasi tipis. Kemudian tumpukan inti dan belitan stator diletakkan dalam cangkang silindris (Gambar 2.2.(c)). Berikut ini contoh lempengan laminasi inti, lempengan inti yang telah disatukan, belitan stator yang telah dilekatkan pada cangkang luar untuk motor induksi tiga phasa.

(21)

(c)

Gambar 2.2 Menggambarkan komponen stator motor induksi tiga phasa,

(a) Lempengan inti,

(b) Tumpukan inti dengan kertas isolasi pada beberapa alurnya. (c) Tumpukan inti dan kumparan dalam cangkang stator.

Rotor motor induksi tiga phasa dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu rotor sangkar (squirrel cage rotor) dan rotor belitan (wound rotor). Rotor sangkar terdiri dari susunan batang konduktor yang dibentangkan ke dalam slot – slot yang terdapat pada permukaan rotor dan tiap – tiap ujungnya dihubung singkat dengan menggunakan shorting rings. Motor induksi dengan rotor sangkar ditunjukan pada Gambar 2.3 :

(a) (b)

Gambar 2.3 (a) Rotor Sangkar dan Bagian – bagiannya.

(b) Konstruksi motor induksi rotor sangkar.

Sementara itu pada rotor belitan, rotornya dibentuk dari satu set belitan tiga phasa yang merupakan bayangan dari belitan statornya. Biasanya belitan tiga phasa dari rotor ini terhubung Y dan kemudian tiap - tiap ujung dari tiga kawat rotor tersebut diikatkan pada slip ring yang berada pada poros rotor. Pada motor induksi rotor belitan, rangkaian rotornya

(22)

dirancang untuk dapat disisipkan dengan tahanan eksternal, yang mana hal ini akan memberikan keuntungan dalam memodifikasi karakteristik torsi – kecepatan dari motor.

(a) (b)

Gambar 2.4 (a) Rotor belitan

(b) Kontruksi Motor Induksi Tiga Fasa dengan Rotor Belitan.

II.3 Medan Putar

Perputaran motor pada mesin arus bolak – balik ditimbulkan oleh adanya medan putar ( fluks yang berputar ) yang dihasilkan dalam kumparan statornya. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dalam fasa banyak, umumnya fasa 3. Hubungan dapat berupa hubungan bintang atau delta.

Misalkan kumparan a – a; b – b; c – c dihubungkan 3 fasa, dengan beda fasa masing – masing 1200 ( gambar 2.5a ) dan dialiri arus sinusoid. Distribusi arus ia, ib, ic sebagai fungsi waktu adalah seperti gambar 2.5b. Pada keadaan t1, t2, t3, dan t4, fluks resultan yang ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing – masing adalah seperti gambar 2.6c, d, e, dan f.

Pada t1 fluks resultan mempunyai arah sama dengan arah fluks yang dihasilkan oleh kumparan a – a; sedangkan pada t2, fluks resultannya mempunyai arah sama dengan arah fluks yang dihasilakan oleh kumparan c – c; dan untuk t3 fluks resultan mempunyai arah sama dengan fluks yang dihasilkan oleh kumparan b – b. Untuk t4, fluks resultannya berlawanan

(23)

arah dengan fluks resultan yang dihasilkan pada saat t1 keterangan ini akan lebih jelas pada analisa vektor.

Gambar 2.5 (a) Diagram phasor fluksi tiga phasa

(b) Arus tiga phasa seimbang

Gambar 2.6 Medan putar pada motor induksi tiga phasa

Dari gambar c, d ,e, dan f tersebut terlihat fluks resultan ini akan berputar satu kali. Oleh karena itu untuk mesin dengan jumlah kutub lebih dari dua, kecepatan sinkron dapat diturunkan sebagai berikut :

ns = p

f . 120 dimana :

f = frekuensi p = jumlah kutub ns = kecepatan sinkron

(24)

II.4 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Phasa

Untuk memperjelas prinsip kerja motor induksi maka dapat dijabarkan langkah – langkah untuk menjalankan motor induksi sebagai berikut :

1. Apabila sumber tegangan 3 fasa dipasang pada kumparan stator akan dihasilkanlah arus pada tiap belitan fasa.

2. Arus pada fasa menghasilkan fluksi bolak – balik yang berubah – ubah.

3. Amplitudo fluksi yang dihasilkan berubah – ubah secara sinussoidal dan arahnya tegak lurus terhadap belitan fasa..

4. Akibat fluksi yang berputar timbul ggl pada stator motor yang besarnya adalah

e

1 = - N1

d

Φ

5. penjumlahan ketiga fluksi bolak – balik tersebut disebut medan putar yang berputar dengan kecepatan sinkron ns, besarnya nilai ns ditentukan oleh jumlah kutup p dan frekuensi stator f yang dirumuskan dengan :

(Volt)

dt

atau

E

1 = 4,44 f N1Φ (Volt)

ns = p

f . 120×

( rpm )

6. Fluksi yang berputar tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada belitan rotor timbul tegangan induksi (ggl) sebesar E2 yang besarnya

E2 = 4,44 fN2 Φm ( Volt ) Dimana :

E2 = Tegangan induksi pada rotor saat rotor dalam keadaan diam ( Volt ) N1 = Jumlah belitan –belitan rotor.

(25)

7. Karena belitan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl tersebut akan menghasilkan arus I2.

8. Adanya arus I2 di dalam medan magnet akan menimbulkan gaya F pada rotor.

S =

ns nr ns−

x 100 %

9. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya F cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah medan putar stator.

10.Perputaran rotor akan semakin meningkat hingga mendekati kecepatan sinkron. Perbedaan kecepatan medan stator (ns) dan kecepatan rotor (ns) disebut slip (s) dan dinyatakan dengan :

S =

ns nr ns−

x 100 %

11.Pada saat rotor dalam keadaan berputar, besarnya tegangan yang terinduksi pada belitan rotor akan bervariasi tergantung besarnya slip. Tegangan induksi ini dinyatakan dengan E2 yang besarnya :

E2s = 4,44 sfN2 Φm Dimana :

E2s = Tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar (Volt)

f 2 = s . f = frekuensi rotor ( frekuensi tegangan induksi pada rotor

dalam keadaan berputar ).

12. bila nr = ns, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada belitan rotor, karenanya tidak dihasilkan kopel. Kopel ditimbulkan jika nr < ns

(26)

II.5 Aliran Daya Nyata Motor Induksi

Pada motor induksi, tidak ada sumber listrik yang langsung terhubung ke rotor, sehingga daya yang melewati celah udara sama dengan daya yang diinputkan ke rotor. Daya total yang dimasukkan pada kumparan stator (Pin) dirumuskan dengan

cos 3 ₁ ₁

in VI

P = ( Watt )... (2.1) Dimana :

V1 = tegangan sumber (Volt) I1 = arus masukan(Ampere)

θ = perbedaan sudut phasa antara arus masukan dengan tegangan sumber. Bentuk rugi-rugi pada motor iduksi dapat dilihat pada gambar 2.7 :

Gambar 2.7 Rugi – rugi pada motor induksi

Adapun rugi – rugi yang terdapat pada motor induksi dapat didefinisikan dari persamaan – persamaan berikut :

Rugi tembaga stator :

Pts = 3. I12. R1 ( Watt ) ... (2.2) Daya lewat celah udara :

Pcu = 3. I22. S R2

(27)

Bentuk aliran diagram aliran daya motor induksi dapat dilihat pada gambar 2.8 :

Energi listrik konversi Energi mekanik

Gambar 2.8 Diagram aliran daya motor induksi

Atau dari gambar 2.8 di atas :

Pcu = Pin – Pts – Pi ( Watt ) …………. (2.4)

Dimana : -

Pts = rugi – rugi tembaga pada kumparan stator ( Watt ) - Pi = rugi – rugi inti pada stator ( Watt )

- Pcu = daya yang ditranfer melalui celah udara ( Watt ) - Ptr = rugi – rugi tembaga pada kumparan rotor ( Watt ) - Pa & g = rugi – rugi gesek + angin ( Watt )

- Pb = stray losses ( Watt )

- Pmek = daya mekanis keluaran ( output ) ( Watt )

Rugi tembaga rotor :

Ptr = 3. I22. R2 ( Watt ) …………. … (2.5) atau

Ptr = s. Pcu ( Watt ) ……… (2.6) Daya mekanik ( daya yang dikonversikan dari elektris ke mekanis ) :

(28)

Pmek = 3. I22. S R₂

- 3. I22. R2

Pmek = 3. I22. R2. ( s

−

1 )

Pmek = Ptr x (

s s

− 1

) ( Watt ) ………. (2.8)

Dari persamaan (2.7) dan (2.8) :

Pmek = Pcu x ( 1 – s ) ( Watt ) ………. (2.9) Sehingga daya keluarannya :

Pout = Pmek – Pa&g – Pb ( Watt ) …….. (2.10)

Secara umum, perbandingan komponen daya pada motor induksi dapat dijabarkan dalam bentuk slip yaitu :

Pcu : Ptr : Pmek = 1 : s : 1 – s.

II.6 Analisis Secara Vektor

Analisis secara vektor didapatkan atas dasar:

1. Arah fluks yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir dalam suatu lingkar sesuai dengan perputaran sekrup. Bentuk arah fluks dapat dilihat pada gambar 2.9 :

Gambar 2.9 Arah fluks yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir dalam suatu lingkar

2. Kebesaran fluks yang ditimbulkan ini sebanding dengan arus yang mengalir. Notasi yang dipakai untuk menyatakan positif atau negatifnya arus yang mengalir pada kumparan a – a, b – b, dan c – c yaitu: harga positif, apabila tanda silang (x) terletak pada pangkal konduktor tersebut ( titik a, b, c ), sedangkan negatif apabila tanda titik ( . )

(29)

terletak pada pangkal konduktor tersebut (gambar 2.8 ). Maka diagram vekor untuk fluks total pada keadaan t1, t2, t3, t4, bentuk diagram dapat dilihat pada gambar 2.10 :

Gambar 2.10 Diagram vektor untuk fluks total pada keadaan t1, t2, t3, t4

Dari semua diagram vektor di atas dapat pula dilihat bahwa fluks resultan berjalan (berputar).

II.7 Efisiensi Motor Induksi Tiga Phasa

Efisiensi dari suatu motor induksi didefenisikan sebagai ukuran keefektifan motor induksi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang dinyatakan sebagai perbandingan / rasio daya output ( keluaran ) dengan daya input ( masukan ), atau dapat juga dirumuskan dengan :

Loss out out in loss in in out % 100 % 100 (%) P P P x P P P x P P + = − = =

η ×100%. ……… (2.11)

Ploss = Pin + Pi + Ptr + Pa & g + Pb ……… (2.12) Pin = 3 . V1. I1. Cos φ1 ………... (2.13)

Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa efisiensi motor tergantung pada besarnya rugi – rugi. Pada dasarnya metode yang digunakan untuk menentukan efisiensi motor induksi

(30)

bergantung pada dua hal apakah motor itu dapat dibebani secara penuh atau pembebanan simulasi yang harus digunakan. Bentuk gambar Efisiensi pada motor induksi dapat dilihat pada gambar 2.11 :

Gambar 2.11 Efisiensi pada motor induksi

Efisiensi dari motor induksi dapat diperoleh dengan melakukan pengujian beban nol dan pengujian hubung singkat. Dari pengujian beban nol akan diperoleh rugi – rugi mekanik dan rugi – rugi inti. Rugi – rugi tembaga stator tidak dapat diabaikan sekalipun motor berbeban ringan maupun tanpa beban.

(31)

BAB III

GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN

KOMPENSASI TEGANGAN MENGGUNAKAN KAPASITOR.

III.1 Umum

Mesin induksi dapat dioperasikan sebagai motor maupun sebagai generator. Bila dioperasikan sebagai motor, mesin induksi harus dihubungkan dengan sumber tegangan ( jala – jala ) yang akan memberikan energi mekanis pada mesin tersebut dengan mengambil arus eksitasi dari jala – jala dan mesin bekerja dengan slip lebih besar dari nol sampai satu ( 0 ≤ s ≤ 1 ).

Jika mesin dioperasikan sebagai generator, maka diperlukan daya mekanis untuk memutar rotornya searah dengan arah medan putar melebihi kecepatan sinkronnya dan sumber daya reaktif untuk memenuhi kebutuhan arus eksitasinya. Kebutuhan daya reaktif dapat diperoleh dari jala – jala atau dari suatu kapasitor. Tanpa adanya daya reaktif, mesin induksi yang dioperasikan sebagai generator tidak menghasilkan tegangan. Jika generator induksi terhubung dengan jala – jala, maka kebutuhan daya reaktif diambil dari jala – jala. Namun, bila generator induksi tidak tehubung dengan jala – jala, maka kebutuhan daya reaktif dapat disediakan dari suatu unit kapasitor. Kapasitor tersebut dihubungkan paralel dengan terminal keluaran generator. Kapasitor yang terpasang harus mampu memberikan daya reaktif yang dibutuhkan untuk menghasilkan fluksi di celah udara. Karena generator dapat melakukan eksitasi sendiri maka generator tersebut dinamakan generator induksi penguatan sendiri. Mesin induksi yang beroperasi sebagai generator ini bekerja dengan slip yang lebih kecil dari nol ( s < 0 ).

(32)

III.2 Prinsip Kerja Generator Induksi Penguatan Sendiri

Gambar 3.1. Prinsip kerja generator induksi penguatan sendiri

Pada mesin induksi tidak terdapat hubungan listrik antara stator dengan rotor, karena arus pada rotor merupakan arus induksi. Jika belitan stator diberi tegangan tiga phasa, maka pada stator akan dihasilkan arus tiga phasa, arus ini kemudian akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron ( ns ) dan kemudian akan melakukan pengisian muatan ke kapasitor ( C ) yang dipasang parallel dengan stator yang tujuannya untuk mensuplai tegangan ke stator nanti untuk mempertahankan kecepatan sinkron ( ns ) motor induksi pada saat dilakukan pelepasan sumber tegangan tiga phasa pada stator.

Mesin dc sebagai prime mover yang dikopel dengan mesin induksi diputar secara perlahan memutar rotor mesin induksi hingga mencapai putaran sinkronnya ( nr = ns ). Saklar sumber tegangan tiga phasa untuk stator dilepas, dan kapasitor yang sudah discharge akan bekerja dan akan mempertahankan besar ns. Motor dc diputar hingga melewati kecepatan putaran sinkronnya mesin induksi ( nr > ns ), sehingga slip yang timbul antara putaran rotor dan putaran medan magnet menghasilkan slip negatif ( s < 0 ) dan akan menghasilkan tegangan sehingga motor induksi akan berubah fungsi menjadi generator induksi.

(33)

Gambar 3.2. Karakteristik torsi – kecepatan mesin induksi

Dari kurva karakteristik antara kecepatan dan kopel motor induksi dapat dilihat, jika sebuah motor induksi dikendalikan agar kecepatannya lebih besar daripada kecepatan sinkron oleh penggerak mula, maka arah kopel yang terinduksi akan terbalik dan akan beroperasi sebagai generator. Semakin besar kopel pada penggerak mula, maka akan memperbesar pula daya listrik yang dihasilkan. Pada gambar karakteristik diatas generator mulai menghasilkan tegangan pada saat putaran rotor ( nr ) sedikit lebih cepat dari putaran sinkron (ns) mesin induksi tersebut.

Pada motor induksi yang dioperasikan sebagai generator tidak terdapat pengatur tegangan seperti governor pada generator sinkron. Oleh karena itu tegangan keluaran sangat dipengaruhi oleh beban dan nilai kapasitor.

(34)

III.3 Proses Pembangkitan Tegangan

Syarat utama terbangkitnya tegangan generator induksi adalah adanya remanensi di rotor atau kapasitor eksitasi yang digunakan harus mempunyai muatan listrik terlebih dahulu. Remanensi atau muatan kapasitor merupakan tegangan awal yang diperlukan untuk proses pembangkitan tegangan selanjutnya. Proses pembangkitan tegangan akan terjadi bila salah satu syarat di atas dipenuhi. Gambar 3.3 memperlihatkan rangkaian proses pembangkitan tegangan generator induksi.

E2 E1

C eksitasi beban

rotor stator

Gambar 3.3. Rangkaian proses pembangkitan tegangan

Dari gambar 3.3 dapat dibuat rangkaian ekivalen per phasa generator induksi seperti gambar 3.4.

s R

R X

Ic E1

V 2

1 1

I_L

(35)

Dimana :

R1 = tahanan stator IL = arus beban R2 = tahanan rotor s = slip

X1 = reaktansi stator v = tegangan keluaran (phasa-netral) X2 = reaktansi rotor

Xm = reaktansi magnetisasi XC = reaktansi kapasitansi I1 = arus stator

IC = arus magnetisasi

Dengan menghubungkan kapasitor di terminal stator, akan terbentuk suatu rangkaian tertutup. Dengan adanya tegangan awal tadi, di rangkaian akan mengalir arus. Arus tersebut akan menghasilkan fluksi di celah udara, sehingga di stator akan terbangkit tegangan induksi sebesar E1. Tegangan E1 ini akan mengakibatkan arus mengalir ke kapasitor sebesar I1. Dengan adanya arus sebesar I1, akan menambah jumlah fluksi di celah udara, sehingga tegangan di stator menjadi E2. Tegangan E2 akan mengalirkan arus di kapasitor sebesar I2 yang akan menyebabkan fluksi bertambah dan tegangan yang dibangkitkan juga akan meningkat. Proses ini terjadi sampai mencapai titik keseimbangan E = VC seperti ditunjukkan dalam gambar 3.5. Dalam kondisi ini tidak terjadi lagi penambahan fluksi ataupun tegangan yang dibangkitkan.

(36)

Gambar 3.5. Proses pembangkitan tegangan.

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. Jika kapasitor yang dipasang lebih kecil dari kapasitor minimum yang diperlukan, maka proses pembangkitan tegangan tidak akan berhasil.

III.4 Slip

Selisih antara kecepatan rotor dengan kecepatan sinkron disebut slip ( s ). Slip dapat dinyatakan dalam putaran setiap menit, tetapi lebih umum dinyatakan sebagai persen dari kecepatan sinkron.

Slip ( s ) =

s r s

n n n −

x 100 %... ( 3.1 )

dimana:

nr = kecepatan rotor ( rpm ) ns = kecepatan sinkron ( rpm )

Hubungan frekuensi dgn slip dapat dilihat sebagai berikut : Bila f 1 = frekuensi jala – jala.

(37)

ns = 120 f 1 / p atau f 1 = pns / 120

pada rotor berlaku hubungan :

f2 = p(ns – ns )

120 f2 = frekuensi arus rotor

atau

f2 = pns x ns – nr

120 ns

Karena

S = ns – nr dan f 1 =

S = Slip ( % )

pns

ns 120

maka

f 2 = f 1 x S

pada saat start : S = 100 % : f 2 = f 1

Demikianlah tertlihat bahwa pada saat start dan rotor belum berputar, frekuensi pada stator dan rotor sama. Dalam keadaan rotor berputar, frekuensi arus motor mempengaruhi oleh slip (f1 = Sf1). Karena tegangan induksi dan reaktansi kumparan motor merupakan fungsi

frekuensi, maka harganya turut pula dipengaruhi oleh slip. E2 = 4,44 f 1 N2Φm

E2s = 4,44 f 2N2Φm E2s = SE 2

E2 = tegangan induksi di rotor pada saat start (diam) ( Volt ) E2s = tegangan induksi di rotor pada saat motor berputar ( Volt )

(38)

Apabila nr < ns, ( 0 < s < 1 ), kecepatan dibawah sinkron akan menghasilkan kopel, rotor dijalankan dengan mempercepat rotasi medan magnet, tenaga listrik diubah ke tenaga gerak ( daerah motor ).

Bila nr = ns, ( s = 0 ), tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada belitan rotor, sehingga tidak akan dihasilkan kopel.

Bila nr > ns, ( s < 0 ), kecepatan di atas sinkron, rotor dipaksa berputar lebih cepat daripada medan magnet. Tenaga gerak diubah ke tenaga listrik ( daerah generator ).

s > 1, kecepatan terbalik, rotor dipaksa bekerja melawan medan magnet ( daerah pengereman ).

III.5 Frekuensi Rotor

Frekuensi adalah banyaknya getaran yang terjadi dalam kurun waktu satu detik. Kecepatan dan jumlah kutub derajat ac menentukan frekuensi tegangan yang dibangkitkan. Jika generator mempunyai dua kutub ( utara dan selatan ) dan kumparan berputar pada kecepatan satu putaran per detik, maka frekuensi akan berubah menjadi siklus per detik. Rumus untuk menentukan frekuensi generator ac adalah :

ns – nr = 120f ’ , diketahui bahwa ns = 120 f

P P

Dengan membagikan dengan salah satu, maka didapatkan : f’ = ns – nr = s

f ns

maka f ‘ = s.f ( Hz ) ………( 3.2 ) dimana :

f = Frekuensi tegangan yang di induksikan ( Hz ) p = jumlah kutub pada rotor

(39)

Frekuensi keluaran dari tegangan alternator tergantung kepada kecepatan rotasi dari rotor dan jumlah kutubnya. Semakin cepat, semakin tinggi pula frekuensinya. Semakin lambat, semakin rendah pula frekuensinya. Semakin banyak kutub pada rotor, semakin tinggi pula frekuensinya pada kecepatan tertentu.

Ketika rotor telah berotasi beberapa derajat sehingga dua kutub berdekatan (utara dan selatan) telah melewati satu belitan, tegangan yang diinduksikan dalam belitan tersebut akan bervariasi hingga selesai satu siklus. Untuk suatu frekuensi yang ditentukan, semakin banyak jumlah kutub, semakin lambat kecepatan putaran. Prinsip ini dapat dijelaskan sebagai berikut, misalkan; sebuah generator dua kutub harus berotasi dengan kecepatan empat kali lipat dari kecepatan generator delapan kutub untuk menghasilkan frekuensi yang sama dari tegangan yang dibangkitkan. Frekuensi pada semua generator ac dalam satuan hertz (Hz), yaitu banyaknya siklus per detik, berkaitan dengan jumlah kutub dan kecepatan rotasi sesuai dengan persamaan berikut:

dimana P adalah jumlah kutub, n adalah kecepatan rotasi dalam revolusi per menit (rpm) dan 120 adalah sebuah konstanta untuk konversi dari menit ke detik dan dari jumlah kutub ke jumlah pasangan kutub. Sebagai contoh, sebuah alternator dua kutub, 3600 rpm mempunyai frekuensi 60 Hz, ditentukan sebagai berikut:

Sebuah generator empat kutub dengan kecepatan 1800 rpm juga bekerja pada frekuensi 60 Hz. Besarnya tegangan yang di bangkitkan tergantung pada kecepatan pada garis medan magnet yang dipotong atau dalam hal generator ac, besarnya tegangan tergantung pada kuat

(40)

medan dan kecepatan rotor. Karena sebagian besar dioperasikan pada kecepatan konstan, jumlah GGL yang dibangkitkan menjadi tergantung pada penguatan medan.

III.6 Pengaruh Pembebanan Terhadap Arus Eksitasi

Dari gambar rangkaian ekivalen gambar 3.4, hubungan antara tegangan keluaran dengan arus stator diperlihatkan pada persamaan berikut :

V = E1 – I1 ( R1 + jX1 ) ………( 3.3 ) I1 = IC + IL ………( 3.4) dimana,

V = tegangan keluaran generator ( Volt )

E1 = ggl induksi yang dibangkitkan pada stator ( Volt ) I1 = arus stator ( Ampere )

IL = arus beban ( Ampere )

Tegangan keluaran generator tergantung kepada antara lain komponen magnetisasi arus stator I1. Tanpa adanya beban yang mampu memberikan arus maknetisasi ini, tegangan keluaran generator ini akan hilang. Dalam generator induksi penguatan sendiri, beban yang dimaksudkan dipenuhi dengan pemasangan kapasitor eksitasi pada terminal generator.

III.7 Pembebanan Dengan Faktor Kerja satu

Pembebanan dengan faktor kerja satu artinya generator hanya melayani beban yang bersifat resistif ( R ). Beban yang bersifat resistif ini hanya menarik arus kerja. Kenaikkan arus beban akan memperbesar rugi tegangan di tahanan stator dan memperbesar kebocoron fluksi di reaktansi stator, sehingga tegangan keluaran akan turun ( persamaan 3.6 ).

Penurunan tegangan keluaran akan menyebabkan arus eksitasi ikut menurun, seperti diperlihatkan pada persamaan (3.5)

(41)

IC = C

X V

………..(3. 5) Dengan :

Ic = arus eksitansi (Ampere)

V = tegangan keluaran generator (Volts) Xc = reaktansi kapasitansi (ohm)

Proses penurunan tegangan keluaran berlangsung sampai tercapainya titik keseimbangan yang baru seperti ditunjukkan dengan Gambar 3.7 :

Gambar 3.6. Tegangan fungsi arus eksitasi dengan faktor kerja satu

Titik A merupakan titik kerja keadaan beban nol dengan tegangan sebesar V1 dan arus eksitasi sebesar OA1. Saat generator induksi dibebani, titik kerja turun menjadi titik B dengan tegangan keluaran generator sebesar V2 dan arus eksitasi menjadi sebesar OC1 tersebut yang digunakan untuk eksitasi hanya sebesar OB1, sedangkan sisanya sebesar B1C1 digunakan untuk mengatasi kebocoron fluksi di stator.

(42)

III.8 Proses Pengendalian Tegangan

Pada keadaan berbeban atau tanpa beban tegangan minimal generator induksi penguatan sendiri dapat dinaikkan atau diturunkan dengan cara merubah besar tegangan induksi pada rangakian maknetik Xm sedangkan penambahan / penurunan tegangan induksi hanya dapat terjadi bila arus yang mengalir pada Xm ditambah atau dikurangi.

Berdasarkan karakteristik maknetisasi semakin besar arus maknetisasi, maka Xm akan semakin kecil. Jadi perubahan tegangan induksi mengakibatkan perubahan arus maknetisasi, adalah identik dengan penurunan Xm.

Sama seperti mesin – mesin listrik lainnya, generator induksi pun mempunyai

batasan arus maknetisasi yang dapat menyuplai nilai Xm minimal. Sebab bila Xm masih diperkecil dibawah harga minimal yang diizinkan, maka arus yang mengalir pada rangkaian maknetisasi menjadi terlalu besar sehingga akan dapat merusak mesin.

Dari sini dapat dimengerti bahwa tegangan induksi yang dapat dihasilkan juga mempunyai batas. Besar tegangan induksi maksimum yang dapat dihasilkan tergantung pada desain mesin induksi yang bersangkutan.

Pada pengaturan tegangan generator induksi, yang dilakukan adalah menambah atau mengurangi nilai kapasitansi sehingga arus yang mengalir pada rangkaian maknetiknya mengalami kenaikan atau penurunan sehingga tegangan induksi yang diinginkan dapat dipenuhi.

III.9 Kapasitor

Kapasitor atau biasa juga disebut Kodensator, adalah merupakan komponen elektronika yang dapat menyimpan muatan listrik dalam waktu tertentu, tanpa disertai reaksi kimia. Kapasitor berlainan dengan aki, dimana aki juga dapat menyimpan tenaga listrik, tetapi dengan disertai reaksi kimia.

(43)

Pada dasarnya kapasitor terdiri dari 2 keping penghantar (konduktor) yang berdekatan namun dipisahkan oleh bahan elektrik. Bahan penyekat keping ini disebut Dielektrika.

Kapasitansi kapasitor ( C ) adalah suatu kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan.

∆Q = V.I ……….( 3.6 ) = V. c X V = Xc V2

………, Xc = fC

π 2

∆Q = V2.2π. f. C ………( 3.7 ) C =

f V Q π 2 2

∆ _{………....( 3.8 )}

III.9.1 Pemakaian kapasitor

Untuk sistem 3 phasa, kapasitor dapat dihubung delta dan bintang. Lihat pada gambar (3.8) dan gambar (3.9) dibawah ini :

•

∆ c

V

∆ C

I

(44)

Apabila dihubungkan dengan hubungan delta ( ∆ ) maka besar kapasitansi kapasitor adalah:

C∆ perphasa =

f V Q π 2 3 2

∆ _{( Farad )…………( 3.9 )}

• V

I

Gambar 3.8. Kapasitor terhubung bintang

Apabila dihubungkan dengan hubungan bintang ( Υ ) maka besar kapasitansi kapasitor adalah:

CY perphasa =

f V Q π 2 2

∆ _{( Farad )…………( 3.10 )}

Kapasitor terhubung bintang dan delta memiliki persamaan sebagai berikut :

3 3 Y Y C C C C I I dan V

V = =

∆

∆ …………( 3.11 )

Y Y Y Y C C C Y C C C C X I V Ic V I V

X 3 3

3 3 = = = = ∆ ∆

∆ ……( 3.12 )

Untuk kapasitor yang terhubung bintang, kapasitor yang dibutuhkan tiga kali kapasitor yang terhubung delta. Perbandingan hubungan bintang dan delta yaitu 3 : 1 untuk mendapatkan nilai yang sama.

(45)

III.10. Generator Induksi Penguatan Sendiri Hubungan Short Shunt

Generator induksi penguatan sendiri hubungan short – shunt merupakan salah satu cara untuk mengkompensasi tegangan keluaran generator induksi penguatan sendiri yaitu dengan cara menambahkan kapasitor yang terhubung seri di sisi beban.

Adapun rangkaian generator induksi hubungan short – shunt dapat dilihat pada gambar berikut :

SEIG

Kapasitor Eksitasi

Kapasitor Kompensasi

Gambar 3.9. Rangkaian generator induksi penguatan sendiri hubungan short – shunt

Rangkaian ekivalen perfasa generator induksi hubungan short shunt diperlihatkan pada gambar berikut :

R

jaX

I

jaX

-jX

Ia

R

I

V

E

I

R

/ s

(46)

III.11. Syarat – Syarat Motor Induksi Sebagai Generator

Motor induksi tiga phasa dapat dioperasikan sebagai generator dengan cara memutar rotor pada kecepatan di atas kecepatan medan putar ( nr > ns ) dan atau mesin bekerja pada slip negatip ( s < 0 ).

ns = p

f 120

………...( 3.13 )

dengan :

ns : Kecepatan medan putar, rpm f : Frekuensi sumber daya, Hz p : Jumlah kutub motor induksi.

Sehingga ;

s =

s r s

n n n −

. 100 % , nr > ns………..( 3.14 )

dengan : s : slip

ns : Kecepatan medan putar, rpm nr : Kecepatan putar rotor, rpm

Karena Motor Induksi Sebagai Generator ( MISG ) ini bekerja stand alone maka mesin ini memerlukan kapasitor untuk membangkitkan arus eksitasi. Fungsi pemasangan kapasitor pada Motor Induksi Sebagai Generator ( MISG ) beroperasi sendiri ini adalah untuk menyediakan daya reaktif.

(47)

III.12. Keuntungan dan Kelemahan Motor Induksi Sebagai Generator

Dalam kenyataan aplikasinya di lapangan, motor induksi tiga phasa sebagai generator memiliki beberapa keuntungan dan juga beberapa ketidak untungan.

Dalam masa yang akan datang diperkirakan motor induksi sebagai generator ini akan segera dihubungkan ke sistem jaringan listrik untuk menyuplai beban konsumen. Disamping karena kebutuhan konsumen akan listrik yang semakin lama semakin meningkat, ada beberapa alasan lain yang mengakibatkan hal ini akan segera terwujud.

Beberapa Keuntungan Motor Induksi Sebagai Generator adalah : 1. Konstruksinya sederhana dan kokoh

2. Harga murah dan mudah perawatannya, serta banyak tersedia di pasaran. 3. Dapat digunakan dalam semua kategori daya.

4. Tidak membutuhkan penguatan dc

5. Tidak membutuhkan sinkronisasi ketika diparalel dengan sistem

6. Tidak mengkonsumsi bahan bakar untuk pembangkitan listrik tetapi memerlukan sumber energi terbarukan seperti angin dan air.

Beberapa kelemahan-kelemahan Motor Induksi Sebagai Generator adalah:

1. Tidak dapat menghasilkan daya reaktif, bahkan sebaliknya, generator induksi mengkonsumsi daya reaktif, sehingga diperlukan sumber daya reaktif eksternal untuk menjaga keberadaan medan magnet stator.

2. Pengontrolan tegangan harus juga dilakukan oleh sumber daya reaktif tersebut, dikarenakan tidak ada arus medan, sehingga generator induksi tidak dapat mengontrol tegangan keluarannya sendiri.

3. Perubahan tegangan dan frekuensi generator induksi sangat besar atau bervariasi akibat adanya perubahan beban.

(48)

BAB IV

PENGARUH PEMBEBANAN TERHADAP FREKUENSI PADA

GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN

KOMPENSASI TEGANGAN MENGGUNAKAN KAPASITOR

VI.1 Umum

Untuk dapat melihat bagaimana pengaruh pembebanan terhadap frekuensi generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapsitor, maka dilakaukan 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 kompensasi tegangan menggunakan kapasitor pada nilai yang bervariasi.

Parameter mesin yang diperlukan adalah tahanan stator R1. 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 frekuensi pada generator induksi penguatan sendiri. Dalam percobaan ini digunakan beban jenis lampu pijar yang dirangkai sedemikan rupa dan dengan menggunakan saklar sehingga besar beban dapat diubah sesuai dengan tujuan penelitian.

(49)

IV.2 Peralatan Yang Digunakan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor di laboratorium adalah sebagai berikut :

1. Motor induksi 3 fasa ( berfungsi sebagai generator ). Tipe : Rotor sangkar tupai

Spesifikasi :

- AEG Typ B AL 90 LA - 4 - Δ / Y 380/ 220 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 over ). Spesifikasi :

- G-GEN Typ G1 110/ 140 - 220 V

- Arus Jangkar 9,1 A - Arus Medan 0,64 A - Daya 2 Kw

- 1500 rpm, 50 Hz - Kelas Isolasi B

3. Kapasitor sebagai sumber eksitasi 3 buah, masing - masing 20 μF

4. Kapasitor untuk kompensasi tegangan keluaran 3 buah, masing – masing 20 μF & 25 μF.

5. Beban : 12 buah lampu pijar masing-masing 40 Watt 6. Power Supply AC 3 phasa ( PTAC )

(50)

7. Power Supply DC ( PTDC ) 8. Pengaman MCB

9. Alat ukur :

− amperemeter

− voltmeter

− wattmeter

− tachometer

− frekuensi meter

− kabel penghubung

IV.3 Penentuan Besar Nilai Kapasitor

Apabila kapasitor yang dirangkai pada generator induksi penguatan sendiri adalah hubungan delta ( ∆ ), maka :

Pout = 1,5 Kw

Cos θ = 0,82, θ = 34,910

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

(51)

= 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

IC =

V Q = 380 450

= 1,18 A

Reaktansi kapasitif per phasa adalah

XC =

I V = 18 , 1 380

= 322,033 Ω

Kapasitansi per phasa paling sedikit seharusnya

C =

C fX π 2 1 = 033 , 322 x 50 x 2 1 π

= 9,88 µF

(52)

terhubung secara Y, kapasitor per - phasa yang dibutuhkan tiga kali kapasitor yang terhubung secara ∆, yaitu 60 μF.

IV.4 Pengujian Pengaruh Pembebanan Terhadap Frekuensi Pada Generator Induksi Penguatan Sendiri

IV.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 Rdc. 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 )

(53)

IV.4.1.1 Rangkaian Pengujian

V U

W +

-VDC Variabel

Gambar – 4.1

Gambar 4.1. Rangkaian percobaan dengan suplai DC IV.4.1.2 Prosedur Pengujian

a. Hubungan belitan stator dibuat hubungan Y, yang akan diukur adalah dua dari ketiga phasa belitan stator.

b. Rangkaian belitan stator dihubungkan dengan suplai tegangan DC

c. Tegangan DC suplai dinaikkan sampai besar tegangan adalah 1 volt

d. Ketika tegangan menunjukkan pada besaran 1 volt, penunjukan alat ukur voltmeter dan amperemeter dicatat

e. Rangkaian dilepas, kemudian diulang dari langkah c dilakukan dengan suplai tegangan variabel, dan dilakukan untuk masing-masing phasa.

(54)

IV.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

(Ω)

Rdc 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

U-W 1 2 3 0,09 0,17 0,27 11,11 11,76 11,11

11,32 12,452

IV.4.1.4 Analisa Data Pengujian

09 , 0

Contoh perhitungan data Untuk I = 0,09 Ampere

Rdc = 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.

(55)

= 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

Dari hasil perhitungan diperoleh besarnya harga tahanan stator :

Tahanan stator =

RW RV RU + +

6,149 5,918

6,303 + +

(56)

IV.4.2 Pengujian Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi

IV.4.2.1 Pengujian Beban Nol IV.4.2.1.1 Rangkaian Pengujian

Adapun gambar rangkaian pengujian untuk pengujian beban nol pada generator induksi penguatan sendiri dapat dilihat pada gambar 4.2 berikut :

M ind

nr > ns

P T A C 1

Saklar 1 Saklar 3 Saklar 2 Beban V P A1 A f Kapasitor Eksitasi M dc

P T D C 1 Pengaman - MCB - Sekering Sumber Tegangan Dari PLN Saklar 4

P T D C 2

Gambar 4.2. Rangkaian pengujian beban nol generator induksi penguatan sendiri

IV.4.2.1.2 Prosedur Pengujian

a. Motor induksi dikopel dengan motor DC, kemudian rangkaian pengujian dirangkai seperti gambar 4.2

b. Seluruh switch dalam keadaan keadaan terbuka dan pengatur tegangan dalam posisi minimum.

c. Switch S1 ditutup, pengatur PTAC1 dinaikkan sampai dengan tegangan yang diinginkan.

d. Motor akan bekerja PTDC2 diatur sehingga menunjukan ampere meter A3 mencapai harga arus penguat nominal motor DC.

(57)

e. Switch S4 ditutup, pengatur PTDC dinaikkan hingga putaran motor dc sama dengan putaran sinkron motor induksi ( nr = ns ). Hal ini dilakukan bersamaan secara perlahan untuk mengimbangi putaran rotor mesin induksi, sehingga tidak ada pembalikan energi.

f. Switch S2 ditutup hingga kapasitor mencharger dengan sendirinya. hal ini dibiarkan hingga beberapa menit.

g. Pengatur PTAC1 diturunkan dan Switch S1 dilepas, sehingga yang bekerja menyuplai daya ke motor induksi adalah kapasitor.

h. Kecepatan putaran motor dinaikkan hingga melewati putaran sinkron motor induksi ( nr > ns ) jadi generator .

i. Tegangan yang dihasilkan diatur hingga sesuai dengan yang diinginkan.

j. Catat tegangan keluaran generator, frekuensi keluaran, dan kecepatan putaran (nr). j. Turunkan pengatur PTDC1 sampai posisi minimum, kemudian Switch 4 dilepas.

IV.4.2.1.3 Data Hasil Pengujian

Tabel 4.2. Data hasil pengujian beban nol generator induksi penguatan sendiri

No

V

( Volt )

n

(rpm)

f ( Hz )

n

(rpm)

slip

(58)

IV.4.2.2 Pengujian Berbeban IV.4.2.2.1 Rangkaian Pengujian

Adapun rangkaian pengujian untuk pengujian berbeban pada generator induksi

penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor dapat dilihat pada gambar 4.3 berikut :

M ind

nr > ns

P T A C 1

Saklar 1 Saklar 3 Saklar 2 Beban V P A1 A f Kapasitor Eksitasi M dc

P T D C 1 Pengaman - MCB - Sekering Sumber Tegangan Dari PLN Saklar 4

P T D C 2

Gambar 4.3. Rangkaian pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan menggunakan kapasitor kompensasi.

IV.4.2.2.2 Prosedur Pengujian

a. Motor induksi dikopel dengan motor DC, kemudian rangkaian pengujian dirangkai seperti gambar 4.3

b. Seluruh switch dalam keadaan keadaan terbuka dan pengatur tegangan dalam posisi minimum.

c. Switch S1 ditutup, pengatur PTAC1 dinaikkan sampai dengan tegangan yang diinginkan.

d. Motor akan bekerja, PTDC2 diatur sehingga menunjukan ampere meter A3 mencapai harga arus penguat nominal motor DC.

(59)

f. Switch S2 ditutup hingga kapasitor mencharger dengan sendirinya. hal ini dibiarkan hingga beberapa menit.

g. Pengatur PTAC1 diturunkan dan Switch S1 dilepas, sehingga yang bekerja menyuplai daya ke motor induksi adalah kapasitor.

h. Kecepatan putaran motor dinaikkan hingga melewati putaran sinkron motor induksi ( nr > ns ) jadi generator.

i. Kemudian Switch S3 ditutup dengan menambahkan kapasitor yang diserikan terhadap beban.

j. Atur kecepatan motor DC sehingga mencapai tegangan konstan 300 volt. Catat arus ( I ) kapasitor, tegangan keluaran, kecepatan (nr), daya ( P ), frekuensi dan tegangan keluaran (V) pada setiap perubahan beban.

k. Untuk frekuensi konstan 40 Hz. Atur kecepatan sehingga mencapai frekuensi konstan 40 Hz. Kemudian catat (Ic), nr , daya ( p ) dan tegangan keluaran.

l. Ulangi langkah h-k untuk nilai beban yang berbeda.

(60)

IV.4.2.2.3 Data Hasil Pengujian

Tabel 4.3. Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan

tegangan konstan menggunakan kapasitor kompensasi 20 µ F

NO Vout Beban Ic IL f Ns Nr Slip

( Volt ) (Watt) ( A ) ( A ) ( Hz ) ( rpm ) ( rpm )

1 300 120 2,48 0,12 38 1140 1160 -0,018

2 300 240 2,46 1,25 38 1140 1175 -0,031

3 300 360 2,43 0,35 38 1140 1200 -0,053

4 300 480 2,24 0,41 39 1170 1250 -0,068

Tabel 4.4. Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan

frekuensi konstan menggunakan kapasitor kompensasi 20 µF

NO Vout Beban Ic IL f Ns Nr Slip

( Volt ) (Watt) ( A ) ( A ) ( Hz ) ( rpm ) ( rpm )

1 290 120 2,3 0,14 40 1200 1300 -0,083

2 286 240 2,27 0,24 40 1200 1300 -0,083

3 282 360 2,25 0,34 40 1200 1300 -0,083

(61)

Tabel 4.5. Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan

tegangan konstan menggunakan kapasitor kompensasi 25 µF

NO Vout Beban Ic IL f Ns Nr Slip

( Volt ) (Watt) ( A ) ( A ) ( Hz ) ( rpm ) ( rpm )

1 300 120 2,47 0,12 39 1170 1200 -0,026

2 300 240 2,44 0,26 39 1170 1250 -0,068

3 300 360 2,40 0,37 40 1200 1300 -0,083

4 300 480 2,37 0,49 41 1230 1350 -0,098

Tabel 4.6. Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan

Frekuensi konstan menggunakan kapasitor kompensasi 25 µF

NO Vout Beban Ic IL f Ns Nr Slip

( Volt ) (Watt) ( A ) ( A ) ( Hz ) ( rpm ) ( rpm )

1 327 120 2,85 0,15 40 1200 1250 -0,042

2 310 240 2,59 0,25 40 1200 1250 -0,042

3 305 360 2,50 0,35 40 1200 1250 -0,042

(62)

IV.4.3.1 Analisa Tanpa Beban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi.

Pada pengujian generator induksi dalam keadaan tanpa beban setiap perubahan tegangan keluaran akan mengakibatkan perubahan putaran,semakin besar tegangan keluaran maka akan semakin besar putaran yang dihasilkan. Bentuk grafik karekteristik tanpa beban dapat dilihat pada gambar 4.4 berikut ini :

Gambar 4.4 Pengaruh Tanpa Beban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi.

(63)

IV.4.3.2 Analisa Berbeban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Tegangan Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi.

Pada pengujian generator induksi dalam keadaan berbeban, dimana tegangan keluaran dikonstankan pada tegangan 300 V. Pada Gambar 4.5 dapat dilihat dengan bertambahnya beban maka putaran generator akan bertambah pula.

Gambar 4.5 Pengaruh Pembebanan Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Tegangan Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi

(64)

IV.4.3.3 Analisa Berbeban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Frekuensi Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi.

Pada pengujian generator induksi berbeban, dimana frekuensi dibuat dalam keadaan konstan 40 Hz. Terlihat pada gambar 4.6 bahwa dengan bertambahnya daya pada beban akan mengakibatkan menurunnya tegangan keluaran generator.

Gambar 4.6 Pengaruh Pembebanan Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan

(65)

IV.5 Analisa Data Supaya Dapat di Lihat Bahwa Motor Telah Bekerja Sebagai Genenrator.

Pada saat beban nol

- Untuk tegangan 220 Volt dan putaran (nr) 780 rpm. Didapat : ns =

p f . 120

ns =

4 25 . 120

ns = 750

S =

s r s n n n −

S =

750 780

750−

S = - 0,04 (nr > ns)

Dari hasil pengujian, kecepatan putar rotor ( nr ) yang dihasilkan di bawah kecepatan putar ( nr ) nominal dari motor induksi, ini dikarenakan frekuensi yang dapat diatur.

No

V

( Volt )

n

(rpm)

f ( Hz )

n

(rpm)

slip

(66)

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

1. Dalam keadaan tegangan konstan dengan beban yang berubah-ubah semakin besar ( 120 w, 240 w, 360 w, 480 w ) maka frekuensi dan kecepatan putaran rotor ( Nr ) yang dihasilkan semakin besar.

2. Dalam keadaan frekuensi konstan dengan beban yang berubah-ubah semakin besar ( 120 w, 240 w, 360 w, 480 w ) maka Tegangan keluarannya semakin kecil / menurun sementara kecepatan putaran rotor ( Nr ) tetap konstan.

(67)

9. Ahyanuardi, 1 Mei 2010, Analisis Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Kompensasi Tegangan Menggunakan Kapasitor,

DAFTAR PUSTAKA

1. Lister, E.C., Kingsley, C.Jr., Usman, S.D., “Mesin dan Rangkaian Listrik”, Sixth Edition, McGraw-Hill, Inc., 1984. diterjemahkan oleh : Ir.Drs. Gunawan, H., P.T Gelora Aksara Pratama, 1993.

2. Boldea, I,. and Nasar , S.A, “Induction Machines Handbook”, Third Edition Mc Graw Hill Companies, New York, 1999.

3. Boldea, Ion, “Variable Speed Generator”, Taylor & Francis Group, new York, 2006. 4. Wijaya, Mochtar,”Dasar-Dasar Mesin Listrik”, Penerbit Djambatan, Jakarta,

2001.

5. Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Edisi ke-5, Penerbit Gramedia, Jakarta, 1995.

6. Wildi, Theodore,”Electrical Machines, Drives And Power System”, Prentice Hall International, Liverpool, 1983.

7. Lusijarto Tri Teguh, Susatyo Anjar.

8. Fitzgerald, A.E., Kingsley, C.Jr., Umans, S.D., “Electric Machinery ”, Sixth Edition, Mc Graw Hill, Singapore, 2003.

10. Ariawan, Putu Rusdi, 6 Juli 2010, Generator,

11. M, Salama, 1 Mei 2010, Analisa Dan Simulasi Pengendali Tegangan Dengan Kapasitor Pada Generator Induksi Terisolir,

(1)

IV.4.3.1 Analisa Tanpa Beban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi.

Gambar 4.4 Pengaruh Tanpa Beban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi.

(2)

IV.4.3.2 Analisa Berbeban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Tegangan Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi.

Gambar 4.5 Pengaruh Pembebanan Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Tegangan Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi

(3)

IV.4.3.3 Analisa Berbeban Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Frekuensi Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi.

Gambar 4.6 Pengaruh Pembebanan Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Frekuensi Konstan Menggunakan Kapasitor Kompensasi.

(4)

IV.5 Analisa Data Supaya Dapat di Lihat Bahwa Motor Telah Bekerja Sebagai Genenrator.

Pada saat beban nol

- Untuk tegangan 220 Volt dan putaran (nr) 780 rpm. Didapat : ns =

p f . 120

ns = 4

25 . 120

ns = 750

S = s r s n n n −

S =

750 780 750−

S = - 0,04 (nr > ns)

Dari hasil pengujian, kecepatan putar rotor ( nr ) yang dihasilkan di bawah kecepatan putar ( nr ) nominal dari motor induksi, ini dikarenakan frekuensi yang dapat diatur.

No

V

( Volt )

n

(rpm)

f ( Hz )

n

(rpm)

slip

(5)

BAB V

PENUTUP

V.1 Kesimpulan

1. Dalam keadaan tegangan konstan dengan beban yang berubah-ubah semakin besar ( 120 w, 240 w, 360 w, 480 w ) maka frekuensi dan kecepatan putaran rotor ( Nr ) yang dihasilkan semakin besar.

(6)

9. Ahyanuardi, 1 Mei 2010, Analisis Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan

Kompensasi Tegangan Menggunakan Kapasitor,

DAFTAR PUSTAKA

1. Lister, E.C., Kingsley, C.Jr., Usman, S.D., “Mesin dan Rangkaian Listrik”, Sixth Edition, McGraw-Hill, Inc., 1984. diterjemahkan oleh : Ir.Drs. Gunawan, H., P.T Gelora Aksara Pratama, 1993.

2. Boldea, I,. and Nasar , S.A, “Induction Machines Handbook”, Third Edition Mc Graw Hill Companies, New York, 1999.

3. Boldea, Ion, “Variable Speed Generator”, Taylor & Francis Group, new York, 2006. 4. Wijaya, Mochtar,”Dasar-Dasar Mesin Listrik”, Penerbit Djambatan, Jakarta,

2001.

5. Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Edisi ke-5, Penerbit Gramedia, Jakarta, 1995.

6. Wildi, Theodore,”Electrical Machines, Drives And Power System”, Prentice Hall International, Liverpool, 1983.

7. Lusijarto Tri Teguh, Susatyo Anjar.

8. Fitzgerald, A.E., Kingsley, C.Jr., Umans, S.D., “Electric Machinery ”, Sixth Edition, Mc Graw Hill, Singapore, 2003.

10. Ariawan, Putu Rusdi, 6 Juli 2010, Generator,

11. M, Salama, 1 Mei 2010, Analisa Dan Simulasi Pengendali Tegangan Dengan

Kapasitor Pada Generator Induksi Terisolir,