31
BAB 3 PEMODELAN DAN SIMULASI SISTEM
3.1. Parameter Mesin Induksi
Parameter mesin induksi diambil dari jurnal IEEE yang berjudul voltage and frequency control of parallel operated synchronous generator and induction
generator with STATCOM in microhydro scheme. Berikut adalah parameter mesin induksi yang akan digunakan
Daya maksimum = 4 kW Tegangan = 400 V
Frekuensi = 50 Hz Resistansi stator R
s
= 0,035 pu Reaktansi stator L
ls
= 0,045 pu Resistansi rotor R
r
= 0,034 pu Reaktansi rotor L
lr
= 0,045 pu Induktansi bersama L
m
= 2,8 pu Jumlah kutub P = 4
Nilai inertia H = 1,2 s
3.2. Parameter STATCOM
Parameter power data pada static synchronous compensator STATCOM diambil dari jurnal IEEE yang berjudul voltage and frequency control of parallel
operated synchronous generator and induction generator with STATCOM in microhydro scheme.
Berikut adalah parameter mesin induksi yang akan digunakan Tegangan nominal : 400 V
Resistansi konverter : 2,5 ohm Induktansi konverter : 0,008 H
Tegangan DC : 600 V Kapasitansi DC kapasitor : 600 µF
Universitas Sumatera Utara
32
3.3. Penentuan Nilai Kapasitansi Minimum Kapasitor Eksitasi
Berikut ini perhitungan kapasitansi kapasitor eksitasi. Langkah awal yang harus dilakukan ialah mencari besarnya daya reaktif yang dibutuhkan oleh mesin
induksi. P = 4000 W
Cos = 0,8 S =
= = 5000 VA
= arc 0,8 = 37 Sin = 0,6
Q = S x Sin = 5000 x 0,6 = 3000 var = Q 3 = 1000 var
Selanjutnya ialah mencari besarnya arus yang mengalir pada mesin induksi. =
= 230 V =
= 4,35 A Besarnya kapasitansi kapasitor tiap fasa untuk kapasitor hubungan bintang
menggunakan persamaan 2.11 ialah =
= = 60,23 µF
Dengan menggunakan persamaan 2.17, maka besarnya kapasitansi kapasitor eksitasi untuk hubungan delta ialah
= 3 = 60,23 3 = 20,07 µF
3.4. Model Komponen Simulasi Pada Simulink MATLAB
MATLAB Matrix Laboratory adalah sebuah perangkat lunak yang untuk analisa dan komputasi numerik yang merupakan bahasa pemrograman
Universitas Sumatera Utara
33
matematika lanjutan dengan dasar pemikiran menggunakan sifat dan bentuk matrik. MATLAB sering digunakan untuk:
Matematika dan komputasi Pengembangan dan algoritma
Pemrograman modeling simulasi dan pembuatan prototipe Analisa data, eksplorasi dan visualisasi
Analisa numerik dan statistik Pengembangan aplikasi teknik
Pada tugas akhir ini, simulasi akan dilakukan dengan menggukan toolbox Simulink yang terdapat pada MATLAB. Simulink adalah toolbox yang digunakan
untuk melakukan simulasi sistem dinamik dengan tampilan grafis.
3.4.1. Mesin Induksi
Model mesin induksi pada simulink seperti pada Gambar 3.1.
a b
Gambar 3.1 Model mesin induksi: a rotor belitan b rotor sangkar Mesin induksi dapat bekerja sebagai motor atau generator. Hal itu ditandai
dengan mekanikal torsi masukannya Tm: Jika Tm bernilai positif, maka mesin induksi beroperasi sebagai motor
Jika Tm bernilai negatif maka mesin induksi beroperasi sebagai generator
Model mesin induksi dilengkapi dengan kotak dialog untuk memasukkan nilai parameter mesin induksi yang digunakan dalam simulasi. Tampilan kotak
dialog mesin induksi seperti Gambar 3.2.
Universitas Sumatera Utara
34
a b
Gambar 3.2 Kotak dialog parameter mesin induksi Pada kotak dialog tersebut dimasukkan nilai-nilai parameter mesin induksi
yang telah diperoleh. Nilai faktor gesekan tidak terdapat pada data yang diperoleh, oleh karena itu nilai yang dimasukkan merupakan nilai awal yang terdapat pada
MATLAB. Pada kondisi awal mesin induksi, nilai yang dimasukkan ialah nilai slip awal = 53 x
, Nilai tersebut didapat melalui perhitungan sebagai berikut =
= = 1500 rpm
Berdasarkan tabel data performa motor pada lampiran 1, nilai kecepatan putar rotor pada keadaan beban penuh yaitu 1420 rpm. Maka besar slip adalah sebagai
berikut: S =
= = 0.053 = 53 x
, Arus sisa mesin induksi = 1 x
pu, nilai tersebut penulis pilih secara sembarang. Sudut phasa awal masing-masing phasa = 0 . Reference frame
kerangka acuan yang digunakan mesin induksi pada simulasi ini ialah kerangka acuan synchronous sehingga nilai tegangan pada simulasi seimbang pada tiap
fasanya.
Universitas Sumatera Utara
35
3.4.2. Static Synchronous Compensator STATCOM
Gambar 3.3 Model static synchronous compensator STATCOM Pada kotak dialog parameter STATCOM Gambar3.4, parameter
STATCOM terdiri dari dua kategori yaitu power data dan control parameter. Power data menunjukkan nilai-nilai parameter dari STATCOM tersebut. Control
parameter menunjukkan nilai-nilai parameter yang akan digunakan untuk mengatur tegangan yang besarnya sesuai dengan yang diinginkan.
a b
Gambar 3.4 Kotak dialog parameter STATCOM: a Power data b Control parameter
Nilai parameter yang telah diperoleh dimasukkan ke dalam kotak dialog. Nilai resistansi dan induktansi konverter diubah kedalam satuan pu, sehingga nilai
Universitas Sumatera Utara
36
R = 78 x dan nilai L = 0,25 x
. Nilai converter rating STATCOM didapatkan dengan melakukan perhitungan dari data yang telah diperoleh
sebelumnya. Perhitungan menggunakan persamaan berikut: 12 x C x
= 3 Oleh karena itu
12 x 600 µF x = 3
= 6000 VA Dari perhitungan didapatkan nilai dari converter rating yaitu sebesar 6000 VA.
Nilai Kp dan Ki pada Vac regulator, Vdc Regulator dan Current Regulator didapat dengan melakukan trial and error sampai diperoleh pengaturan
tegangan yang tepat.
3.4.3. Kapasitor Eksitasi
Gambar 3.5 Model kapasitor eksitasi Kapasitas dari kapasitor eksitasi sesuai dengan perhitungan yang telah
dilakukan yaitu 3 kVar. Kapasitor eksitasi dihubungkan secara delta dengan masing-masing kapasitor memiliki nilai kapasitansi sebesar 20,07 µF.
3.4.4. Beban
Gambar 3.6 Model beban resistif Beban yang digunakan pada simulasi ini ialah beban resistif. Besar daya
dari beban resistif ini ialah 3 kW
Universitas Sumatera Utara
37
3.2. Rangkaian Simulasi Generator Induksi Berpenguatan Sendiri
Gambar 3.7 Rangkaian simulasi generator induksi berpenguatan sendiri
3.3. Rangkaian Simulasi Generator Induksi Berpenguatan Sendiri Menggunakan Pengatur Tegangan STATCOM
Gambar 3.8 Rangkaian simulasi generator induksi berpenguatan sendiri menggunakan pengatur tegangan STATCOM
3.4. Simulasi Sistem
Kategori