PERBAIKAN FAKTOR DAYA TERHADAP REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA SEBAGAI GENERATOR INDUKSI KELUARAN

  STUDI PENGARUH ENGARUH PERBAIKAN FAKTOR DAYA FAKTOR DAYA TERHADAP REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI MOTOR REGULASI TEGANGAN DAN ENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA SEBAGA TIGA FASA SEBAGAI GENERATOR INDUKSI KELUARA UKSI KELUARAN SATU FASA ( APLIKASI PADA LABOR PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK FT LISTRIK FT- USU) Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S 1) pada

  Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh BAYU IQBAL SIREGAR NIM : 070402064 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2014

  LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

“STUDI PENGARUH PERBAIKAN FAKTOR DAYA TERHADAP

REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA

  SEBAGAI GENERATOR INDUKSI KELUARAN SATU FASA” Oleh: BAYU IQBAL SIREGAR NIM : 070402064 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji:

  1. Ketua Penguji : Ir. Eddy Warman,M.T

  2. Anggota Penguji : Ir. Syamsul Amien, M.S Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si NIP.195405311986011002 Diketahui Oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si NIP.195405311986011002

  LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

“STUDI PENGARUH PERBAIKAN FAKTOR DAYA TERHADAP

REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA

  SEBAGAI GENERATOR INDUKSI KELUARAN SATU FASA” Oleh: BAYU IQBAL SIREGAR NIM : 070402064 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji: 1. Ketua Penguji : Ir. Eddy Warman,M.T ………………….

2. Anggota Penguji: Ir. Syamsul Amien, M.S …………………. Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si NIP.195405311986011002 Diketahui Oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si NIP.195405311986011002

  ABSTRAK

  Penggunaan motor induksi tiga fasa sebagai generator induksi dengan keluaran satu fasa dapat dilakukan dengan menghubungkan kapasitor dengan konfigurasi C-

  2C pada terminal mesin yang terhubung Δ (segitiga), dimana pada satu fasa tempat beban terhubung terpasang sebesar C, pada fasa yang lain sebesar

  2C, dan pada fasa ketiga tidak ada. Percobaan dilakukan dengan membuat variasi terhadap kapasitansi kapasitor, kecepatan putaran generator, dan besar beban. Dari percobaan diperoleh hasil, bahwa kapasitansi kapasitor dan kecepatan putaran generator sangat berpengaruh terhadap karakteristik tegangan keluaran disamping besar beban yang mengakibatkan jatuh tegangan dan kebocoran fluks pada belitan stator. Efisiensi yang semakin baik diperoleh pada frekuensi operasi yang semakin tinggi dengan tegangan keluaran dibawah nilai nominal. Regulasi tegangan adalah persentase kenaikan tegangan, pada kondisi eksitasi konstan ketika beban di lepas.

  Semakin besar regulasi tegangan maka semakin buruklah kualitas tegangan pada sisi beban dan begitu juga sebaliknya. Untuk mendapatkan penganalisaan regulasi tegangan tersebut, maka dilakukan pengujian terhadap generator induksi. Pengujian ini dapat dilakukan pada Laboratorium Konversi Energi Listrik.

  Kata Kunci : Regulasi Tegangan, Faktor Daya, Efisiensi, Kapasitor

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:

  “

  

STUDI PENGARUH PERBAIKAN FAKTOR DAYA

TERHADAP REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI

MOTOR INDUKSI TIGA FASA SEBAGAI GENERATOR

  ”

INDUKSI KELUARAN SATU FASA

  Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1) di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu: Ayahanda Chairul Husni Siregar dan Ibunda Roeshartati yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Dan juga kepada keluarga besar di medan. Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak.

  Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan sebesar-besarnya kepada:

  1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si sebagai Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang sangat besar bantuannya dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  2. Bapak Drs. Hasdari Helmi Rangkuti, M.T sebagai Dosen Wali penulis selama menyelesaikan pendidikan di kampus USU.

  3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si sebagai Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  5. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.Si, selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik Elektro USU.

  6. Bapak Isroy, ST, selaku Pegawai di Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik Elektro USU.

  7. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.

  8. Adik penulis Anis, Dimas, Ega yang telah banyak memberikan motivasi kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.

  9. Seluruh asisten Fahmi Syawali Rizky, Bambang Hidayat, Djaka, Diki, Dhuha di Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik Elektro USU.

  10. Seluruh teman-teman stambuk 2007 Isan Tombol, Fernadi Borong, Indra Noe, Yovi Totok, Dion, Frans, Habibi, Ajir Tua, Oki, Tony Besar, Toni Kecil, Fauzan, Reki, Ali, Rizki, Fuad, Reza, dan lain-lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

  11. Teman-teman Kaskus dan sesama penunggu kantin DW ( Mipa ) atas kebersamaan dan dukungan yang diberikan.

  12. Seluruh teman-teman mahasiswa/i di Departemen Teknik Elektro, atas dukungan dan bantuan yang diberikan kepada penulis.

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya. Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat penulis harapkan. Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

  Terimakasih Medan, November 2013

  Penulis Bayu Iqbal Siregar

  DAFTAR ISI ABSTRAK .............................................................................................................. i KATA PENGANTAR........................................................................................... ii DAFTAR ISI...........................................................................................................v DAFTAR GAMBAR............................................................................................ ix DAFTAR TABEL ............................................................................................... xii

  2.2 Konstruksi Motor Induksi ............................................................... 6

  2.6 Keunggulan dan Kelemahan Penggunaan Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator ....................................................................... 20

  2.5 Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga Fasa ................... 19

  2.4 Faktor Daya………………………………………………………16

  2.3 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa......................................... 10

  2.2.2 Rotor…................................................................................... 9

  2.2.1 Stator…. ................................................................................. 8

  2.1 Umum.............................................................................................. 7

  BAB I PENDAHULUAN.....................................................................................1

  BAB II DASAR TEORI......................................................................................7

  1.5 Sistematika Penulisan.......................................................................4

  1.4 Metode Penulisan .............................................................................4

  1.3 Batasan Masalah...............................................................................3

  1.2 Tujuan Penulisan ..............................................................................2

  1.1 Latar Belakang.................................................................................1

  2.7 Syarat-syarat Pengoperasian Motor Induksi Sebagai Generator.. 22

  2.7.1 nr > ns ................................................................................ 23

  2.7.2 Adanya Sumber Daya Reaktif ............................................ 24

  2.8 Kapasitor Pada Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator ...... 28

  2.8.1 Umum ................................................................................. 28

  2.8.2 Pemasangan Kapasitor........................................................ 29

  2.8.3 Perhitungan Besar Kapasitansi Kapasitor .......................... 30

  2.9 Prinsip Kerja Generator Induksi ................................................... 33

  2.9.1 Prinsip Kerja Pembangkitan Tegangan .............................. 33

  2.9.2 Proses Pengendalian Tegangan .......................................... 36

  2.10 Generator Induksi Tiga Fasa dengan Keluaran Satu Fasa............ 38

  2.10.1 Metode Untuk Memperoleh Keluaran Satu Fasa dari Generator Induksi Tiga Fasa ......................................................... 38

  2.10.2 Rangkaian Hubungan Kapasitor dan Diagram Fasor Generator Induksi Tiga Fasa dengan Keluaran Satu Fasa............. 39

  2.11 Aliran Daya dan Efisiensi Generator Induksi Tiga Fasa ............... 42

  2.11.1 Aliran Daya ...................................................................... 42

  2.11.2 Efisiensi ............................................................................ 43

  2.11.3 Perbaikan Torsi dan Efisiensi dengan Memperbaiki Faktor Daya dengan Kapasitor.................................................................. 45

  BAB III METODOLOGI PENELITIAN ................................................... 50

  3.1 Proses Pengambilan Data .............................................................. 50

  3.1.1 Sistem Pengukuran ............................................................... 51

  3.1.2 Tempat dan Waktu ............................................................... 51

  3.13 Alat dan Bahan ...................................................................... 51

  3.2 Proses Pengukuran......................................................................... 53

  3.2.1 Percobaan Tahanan DC pada Belitan Stator ........................ 53

  3.2.1.1 Rangkaian Percobaan ..................................................... 53

  3.2.1.2 Prosedur Pengukuran...................................................... 53

  3.2.2 Percobaan Berbeban pada Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator Induksi Keluaran Satu Fasa .......................................... 54

  3.2.2.1 Rangkaian Percobaan .................................................... 54

  3.2.2.2 Prosedur Pengukuran..................................................... 55

  3.3 Tahapan Percobaan Dengan Menggunakan Blok Diagram........... 56

  BAB IV HASIL DAN ANALISIS ............................................................... 59

  4.1 Penentuan Nilai Kapasitor............................................................. 59

  4.2 Percobaan Tahanan DC Pada Belitan Stator................................. 61

  4.2.1 Data Hasil Percobaan ........................................................... 61

  4.2.2 Analisa Data ......................................................................... 61

  4.3 Percobaan Berbeban Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator Induksi Keluaran Satu Fasa ........................................................... 62

  4.3.1 Data Hasil Percobaan ........................................................... 62

  4.3.2 Analisa Data Hasil Percobaan Berbeban Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator Induksi Keluaran Satu Fasa .................... 63

  4.3.2.1 Efisiensi .......................................................................... 63

  4.3.2.2 Regulasi Tegangan ......................................................... 67

  4.3.3 Tabel Analisa Data Percobaan.............................................. 69

  4.3.4 Kurva Perbandingan ............................................................. 70

  BAB V PENUTUP.............................................................................................. 73

  5.1 Kesimpulan ............................................................................ 73

  5.2 Saran ....................................................................................... 74

  DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 75

  DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan ................. 8Gambar 2.2 Komponen Stator Motor Induksi Tiga Fasa ............................. 9Gambar 2.3 Konstruksi Rotor Belitan .......................................................... 9Gambar 2.4 Fluksi tiga fasa ........................................................................ 10Gambar 2.5 Analisis Resultan Fluksi ......................................................... 11Gambar 2.6 Sudut Vektoris Tiga Fasa........................................................ 11 oGambar 2.7 keadaan

    _{o o} ..................................................................... 11 keadaan 

  60  ¹

  ................................................................... 12

Gambar 2.8 o

  120 keadaan   ₂ Gambar 2.9 ................................................................. 12 Motor Induksi Rotor Belitan dengan Tahanan Luar Hubungan

  Gambar 2.10 Wye......................................................................................... 14

Gambar 2.11 Diagram akibat relatif pada faktor daya motor induksi tiga fasa dalam keadaan berbeban......................................................... 17Gambar 2.12 (a) beban nominal ................................................................... 18

  (b) beban rendah .................................................................... 18

Gambar 2.13 Diagram vektor segitiga daya dengan perubahan faktor daya akibat perubahan beban .......................................................... 19Gambar 2.14 Kurva Karakteristik Torsi-Kecepatan Mesin Induksi Pada

  Berbagai Daerah Operasi ........................................................ 23

Gambar 2.15 Generator Induksi Terhubung ke Sistem Jaringan 3-Fasa ...... 25Gambar 2.16 Generator Induksi Penguatan Sendiri (Self-Excited) .............. 25Gambar 2.17 Kurva Magnetisasi Motor Induksi pada Keadaan Tanpa Beban

  Fasa ......................................................................................... 39

Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem.............................................................. 50Gambar 2.31 Diagram Vektor Pada Kapasitor ............................................. 47Gambar 2.30 Kapasitor Dihubung Delta ..................................................... 46Gambar 2.29 Kapasitor Dihubung Wye ...................................................... 46Gambar 2.28 Diagram Aliran Daya Aktif .................................................... 43

  ................................................................................................ 42

Gambar 2.26 Hubungan yang Salah pada Kapasitor Eksitasi ...................... 41 Gambar 2.27 Diagram Fasor dari Hubungan Kapasitor Eksitasi yang Salah...Gambar 2.25 Diagram Fasor untuk Hubungan Satu Fasa ............................ 40Gambar 2.24 Rangkaian Generator Induksi Tiga Fasa dengan Keluaran Satu

  ................................................................................................ 26

Gambar 2.23 Proses Pembangkitan Tegangan ............................................. 35

  (b) Rangkaian Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen 3.9 (a).. 34

Gambar 2.22 (a) Rangkaian Ekivalen per-Fasa Generator Induksi.............. 34

  Sendiri..................................................................................... 33

Gambar 2.21 Skema Umum Prinsip Kerja Generator Induksi Penguatan

  Hubungan Bintang (Y) dan Segitiga (Δ) pada Kapasitor Eksitasi ................................................................................................ 29

  Keadaan Tanpa Beban ............................................................ 27 Gambar 2.20

Gambar 2.19 Kurva Karakteristik Tegangan Terminal Generator Induksi padaGambar 2.18 Kurva Karakteristik Tegangan-Arus Kapasitor ...................... 26Gambar 3.2 Rangkaian Percobaan Dengan Suplai DC .............................. 53Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan Berbeban Motor Induksi Tiga Fasa

  Sebagai Generator Induksi dengan Keluaran Satu Fasa ......... 55

Gambar 3.4 Diagram Blok Prosedur Percobaan......................................... 58Gambar 4.1 Kurva Perbandingan Cos

  θ dengan Efisiensi Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga Fasa Keluaran Satu Fasa ..... 70

Gambar 4.2 Kurva Perbandingan Cos

  θ dengan Regulasi Tegangan Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga Fasa Keluaran Satu Fasa. ........................................................................................ 70

Gambar 4.3 Kurva Perbandingan Efisiensi dengan Beban......................... 71Gambar 4.4 Kurva Perbandingan Regulasi dengan Beban......................... 71Gambar 4.5 Kurva Perbandingan Cos

  θ dengan Beban ............................. 72

  DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Tahanan Stator DC .............................. 61Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Berbeban Motor Induksi Tiga Fasa

  Sebagai Generator Induksi dengan Keluaran Satu Fasa ......... 62

Tabel 4.3 Tabel Hasil Analisa Data Perbandingan Perbaikan Faktor Daya dengan Efisiensi Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga

  Fasa Keluaran Satu Fasa. ........................................................ 69

Tabel 4.4 Tabel Hasil Analisa Data Perbandingan Perbaikan Faktor Daya dengan Regulasi Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga

  Fasa Keluaran Satu Fasa. ........................................................ 69