4. Aplikasi pompa dapat dikoneksi secara langsung dengan generator direct drive atau menggunakan transmisi mekanik pulley-belt indirect drive
apabila putaran pompa sebagai turbin tidak sama dengan putaran generator umumnya 1500 rpm.
Jenis pompa yang umum dipakai sebagai turbin adalah end-suction centrifugal pump untuk jatuhan 7 meter-100 meter dengan debit kecil 50
literdetik s.d 150 literdetik dan mixed-flow pump untuk jatuhan rendah 4 meter- 15 meter dengan debit cukup besar 100-400 literdetik. Kapasitas daya aplikasi
pompa sebagai turbin beragam, mulai dari 1 kW-100 kW, dengan biaya peralatan yang lebih murah s.d 50 dibandingkan dengan menggunakan turbin air
costume product. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pompa sebagai turbin bisa diandalkan
dengan efisiensi yang tinggi pada unit pembangkit skala kecil. Aplikasi pompa sebagai turbin di lapangan sudah cukup banyak. Aplikasi pompa sebagai turbin
dapat dilakukan di saluran irigasi, tailing bendungan, menara air gedung-gedung tinggi memanfaatkan jatuhan air kondensasi pendingin, atau membuat sodetan
run-off river. Rancang bangun instalasi pembangkit listrik pyco hydro dengan
menggunakan PAT dalam skripsi ini adalah sistem terbuka. Penulis memilih sistem ini karena lebih mirip dengan instalasi sebenarnya dalam penggunaan PAT
dan pompa pengumpan lebih sederhana, walaupun instalasi yang akan dirancang bangun akan lebih mahal, lebih rumit serta head untuk pengujian terbatas.
2.5 GENERATOR
Universitas Sumatera Utara
Generator listrik adalah sebuah alat yang menghasilkan energi listrik dari sumber energi mekanik berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik yang
ditemukan oleh Faraday. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik. Walau generator dan motor punya banyak kesamaan, tapi motor adalah alat yang
mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Generator mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tapi generator tidak
menciptakan listrik yang sudah ada di dalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak
menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin uap, air yang jatuh melalui sebuah turbin maupun kincir air, mesin
pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain.
Berdasarkan arus keluarannya, generator dapat dibagi menjadi dua jenis yaitu generator arus searah atau biasa disebut dinamo, dan generator arus bolak-
balik atau alternator. Prinsip kerja generator adalah menghasilkan arus listrik induksi dengan cara memutar gelung di antara kutub utara-selatan sebuah
mangnet. Perbedaan generator arus bolak-balik dan generator arus searah adalah pada cincin luncur yang berhubungan dengan tiap ujung gelung. Pada generator
arus searah hanya terdapat sebuah cincin yang terbelah di tengahnya, disebut cincin belah atau komutator.
Pada sistem pembangkit listrik biasanya menggunakan generator arus bolak- balik. Berdasarkan kecepatan memutar gelung, generator ini dibagi lagi menjadi
generator sinkron dan generator asinkron generator induksi. Disebut mesin sinkron, baik generator maupun motor karena beroperasi pada kecepatan sinkron,
Universitas Sumatera Utara
yaitu kecepatan dimana terbentuk medan magnet oleh gelung yang berotasi. Kecepatan sinkron ini dapat diperoleh dari:
Keterangan: Ns
= kecepatan sinkron putarandetik f
= frekuensi Hz P
= jumlah kutub dalam generator
Pada generator AC alternator pembangkit listrik, magnetlah yang berputar sedangkan kumparannya diam. Magnet yang digunakan bukan magnet permanen
melainkan elektromagnet kumparan yang dililitkan pada inti besi, sehingga medan magnetik yang dihasilkan lebih besar daripada menggunakan magnet
permanen. Dalam alternator pembangkit listrik, kumparan yang diam disebut kumparan
jangkar, sedangkan kumparan yang bergerak disebut kumparan medan. Kumparan jangkar dan inti besinya disebut stator dan kumparan medan dan inti besinya
disebut rotor. Rotor dan turbin memiliki poros yang sama sehingga putaran turbin akan juga memutar rotor. Selain memberi putaran pada rotor, turbin juga memberi
tenaga pada sebuah dinamo kecil disebut exiter yang berfungsi menyuplai arus listrik ke kumparan medan.
Generator induksi adalah generator listrik yang secara mekanis dan elektrik mirip dengan motor induksi. Generator induksi menghasilkan energi listrik ketika
porosnya diputar lebih cepat dari kecepatan sinkron yang dimiliki motor induksi setara. Generator induksi sering digunakan untuk turbin angin dan beberapa
Universitas Sumatera Utara
instalasi mikro hidro karena kemampuannya untuk menghasilkan daya yang bermanfaat pada berbagai kecepatan rotor. Generator induksi secara mekanis dan
elektrik lebih sederhana daripada jenis generator lainnya. Generator induksi tidak memiliki exiter seperti pada generator sinkron,
artinya generator ini memerlukan pasokan listrik eksternal untuk menghasilkan fluks magnetik yang berputar. Pasokan listrik eksternal ini dapat diperoleh dari
jaringan listrik lain ataupun dari generator itu sendiri setelah mulai menghasilkan daya. Fluks magnet berputar dari stator menginduksi arus pada rotor, yang juga
menghasilkan medan magnet. Jika rotor ternyata lebih lambat dari laju fluks berputar, mesin bertindak seperti motor induksi. Jika rotor diputar lebih cepat,
akan bertindak seperti generator, menghasilkan daya pada frekuensi sinkron. Penggunaan Motor Induksi Sebagai Generator MISG telah diterapkan
secara luas pada PLTMH dan diakui keandalannya. Meskipun dari segi effisiensi, khususnya pada beban tidak penuh part load, MISG tidak sebaik generator
sinkron, tetapi karena motor induksi banyak tersedia dipasaran dengan range daya yang luas dan konstruksi motor induksi jauh lebih sederhana dibanding generator
sinkron sehingga lebih handal terhadap run away speed serta lebih mudah perawatannya. Maka MISG dapat dipakai sebagai alternatif dari generator sinkron
untuk pembangkit mikro hidro. Prinsip kerja MISG secara sederhana akan lebih mudah dipahami dari prinsip kerja motor induksi. Apabila motor induksi
dihubungkan dengan tegangan tiga fasa, pada kumparan statornya akan timbul medan magnet putar. Kecepatan medan magnet putar disebut sebagai kecepatan
sinkron tergantung dari frekuensi tegangan listrik yang dihubungkan dan jumlah kutub statornya. Medan magnet putar pada kumparan stator akan memotong
Universitas Sumatera Utara
batang konduktor pada kumparan rotor, akibatnya pada kumparan akan dibangkitkan tegangan induksi. Pada kumparan rotor, karena batang konduktor
umumnya berupa slot alumunium yang dihubungsingkatkan pada kedua ujungnya merupakan rangkaian yang tertutup, tegangan induksi pada rotor yang
disebabkan oleh medan magnet putar stator akan menghasilkan arus listrik. Interaksi antara medan magnet putar pada stator pada arus rotor akan
menimbulkan kopel yang akan memutar rotor searah dengan medan magnet putar pada stator. Seperti yang telah diterangkan di atas, tegangan induksi pada rotor
timbul karena terpotongnya batang konduktor pada rotor oleh medan magnet putar, agar tegangan induksi selalu dapat dibangkitkan pada rotor, diperlukan
perbedaan relatif antara kecepatan medan magnet putar dengan kecepatan rotor yang biasa disebut sebagai slip. Pada saat beroperasi sebagai motor, motor induksi
akan mempunyai slip positif, artinya kecepatan medan magnet putar akan selalu lebih besar daripada kecepatan rotor. Proses yang sebaliknya akan terjadi apabila
motor induksi digunakan sebagai generator. Kopel pada rotor digerakan oleh turbin, adanya magnetisasi sisa remannent magnetism pada rotor umumnya
cukup untuk membangkitkan tegangan awal, seperti halnya prinsip kerja sebagai motor. Agar pada kumparan stator dapat dibangkitkan tegangan listrik diperlukan
daya reaktif untuk membangkitkan medan magnet putar. Pada kasus MISG beroperasi sendiri Isolated Grid daya reaktif tersebut harus disuplai lewat
kapasitor eksitasi. Pada kasus MISG dikoneksikan dengan jaringan listrik lain Grid Connected daya reaktif disuplai lewat jaringan tersebut. Kebalikan dari
proses sebagai motor, sebagai generator slip yang terjadi haruslah negatif, artinya kecepatan rotor harus selalu lebih besar dari kecepatan medan magnet putarnya.
Universitas Sumatera Utara
Tidak semua motor induksi cocok digunakan sebagai MISG. Jenis motor yang cocok digunakan untuk MISG adalah jenis sangkar tupai Squirel Cage Motor.
Kelebihan dari MISG daripada generator sinkron adalah sebagai berikut: 1. Lebih murah daripada menggunakan generator sinkron terutama untuk
keperluan daya yang rendah seperti pada PLTMH karena dapat digunakan motor bekas.
2. Generator ini tidak akan bermasalah apabila kelebihan beban overload, apabila terjadi kelebihan beban generator ini hanya akan berhenti
menghasilkan listrik, apabila beban berlebih dilepaskan maka generator akan bekerja seperti semula.
3. Mudah dibuat dari motor induksi, hanya dengan menyambungkan kapasitor secara paralel ke motor dan dijalankan pada kecepatan lebih tinggi dari rpm
yang tertera.
Kekurangan MISG dari generator sinkron adalah sebagai berikut : 1. Generator sinkron dapat dibeli dan langsung digunakan, sedangkan MISG
memerlukan perhitungan nilai kapasitor sesuai yang akan dipasangkan pada motor.
2. Generator tidak dapat di-start jika dipasangkan beban, generator tidak boleh dipasangkan beban sebelum mencapai kecepatan kerja.
3. Generator ini tidak boleh digunakan untuk mengerakkan motor induksi, karena induktansi tambahan dari motor akan membatalkan reaktansi dari
kapasitor dan menyebabkan generator berhenti menghasilkan listrik.
Untuk pengujian tidak digunakan MISG karena alasan berikut ini:
Universitas Sumatera Utara
1. Sudah ada generator dari Laboratorium Mekanika Fluida sehingga
dapat menghemat biaya. 2.
Tidak ada motor induksi bekas yang dapat dipakai, sehingga akan lebih mahal jika dibeli motor induksi yang baru.
3. Untuk pengujian MISG kurang effisien untuk digunakan karena untuk
putaran rendah tidak dapat menghasilkan listrik.
Gambar 2.15 Generator AC
2.6 DAYA PAT PUMP AS TURBINE
