BAB IV ANALISIS PERBANDINGAN TEMPERATUR GENERATOR
4.6 Perbandingan Hasil Pengukuran Suhu Antar Jenis Beban
4.6.2 Pengukuran Menggunakan Metode Perhitungan Resistansi
Dari tabel data 4.4, 4.10 dan 4.16 dapat diketahui perbandingan suhu generator sinkron 3 phasa dengan beban Resistif, Induktif dan Kapasitif yang seimbang, dimana pengukuran suhu menggunakan Metode perhitungan Resistansi yaitu sebagai berikut :
Tabel 4.33 Tabel perbandingan jenis beban dalam keadaan seimbang menggunakan metode perhitungan resistansi
t (menit) Suhu (°C) / Beban Seimbang
Resistif Induktif Kapasitif
0 26 26 26 5 27,0019 26,6654 27,6916 10 27,6699 27,3308 28,3682 15 29,3397 27,6635 29,0448 25 27 29 31 33 35 37 39 41 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 su h u ( °C ) t (menit)
20 30,6756 28,3289 29,3831 25 31,6776 28,6616 30,0597 30 32,3455 28,9943 30,3981 35 33,3474 28,9943 31,0747 40 34,3494 28,9943 31,7513 45 34,6833 28,9943 32,0896 50 35,3513 28,9943 32,7662 55 35,6853 28,9943 32,7662 60 36,3532 28,9943 32,7662 65 36,6872 28,9943 32,7662
Dari tabel 4.33 diatas dapat dilihat perbandingan suhu dari ketiga jenis beban yang membebani generator dalam kondisi beban seimbang, dimana suhu jenuh tertinggi terjadi pada generator yang dibebani dengan beban resistif sebesar 36,68 °C pada waktu operasi sekitar 65 menit. Sedangkan pada beban induktif dan kapasitif suhu jenuh dari generator cenderung lebih rendah dari suhu jenuh beban resistif dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu jenuhnya juga lebih cepat.
Untuk lebih jelas dapat dibuat grafik sebagai berikut:
Gambar 4.33 Grafik perbandingan suhu ketiga jenis beban dalam keadaan seimbang, pengukuran menggunakan metode perhitungan resistansi 25 27 29 31 33 35 37 39 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 su h u ( °C ) t (menit)
4.6.2.2Perbandingan beban tidak seimbang resistif, induktif dan Kapasitif
Dari tabel data 4.6, 4.12 dan 4.18 dapat diketahui perbandingan suhu generator sinkron 3 phasa dengan beban Resistif, Induktif dan Kapasitif yang tidak seimbang, dimana pengukuran suhu menggunakan Metode perhitungan Resistansi yaitu sebagai berikut :
Tabel 4.34 Tabel perbandingan jenis beban dalam keadaan tidak seimbang menggunakan metode perhitungan resistansi
t (menit) Suhu (°C) / Beban Tidak Seimbang Resistif Induktif Kapasitif
0 26 26 26 5 28,638 26,9892 29,2975 10 29,957 27,9785 31,276 15 30,6165 28,638 32,9247 20 31,6057 29,2975 35,5627 25 32,2652 29,6272 37,2114 30 33,5842 30,2867 38,2006 35 34,2437 30,6165 38,8601 40 34,9032 30,9462 39,1899 45 35,5627 30,9462 40,1791 50 35,8924 30,9462 41,8279 55 36,5519 30,9462 42,8171 60 36,8817 30,9462 44,1361
Dari tabel 4.32 diatas dapat dilihat perbandingan suhu dari ketiga jenis beban yang membebani generator dalam kondisi beban tidak seimbang, dimana suhu jenuh tertinggi terjadi pada generator yang dibebani dengan beban kapasitif sebesar 44,13 °C pada waktu operasi sekitar 60 menit. Sedangkan pada beban resistif dan induktif suhu jenuh dari generator cenderung lebih rendah dari suhu
jenuh kapasitif resistif dan waktu yang dibutuhkan untuk mencapai suhu jenuhnya juga lebih cepat.
Untuk lebih jelas dapat dibuat grafik sebagai berikut:
Gambar 4.34 Grafik perbandingan suhu ketiga jenis beban dalam keadaan tidak seimbang, pengukuran menggunakan metode
perhitungan resistansi 25 28 31 34 37 40 43 46 49 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 su h u ( °C ) t (menit)
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KesimpulanDari data hasil penelitian dan Analisa yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Dalam keadaan beban tidak seimbang, generator sinkron mengalami pemanasan yang lebih tinggi dibandingkan saat generator diberi beban seimbang. Hal ini terjadi pada ketiga jenis beban yaitu, beban resistif, induktif dan kapasitif. Dengan perbandingan temperatur tertinggi dari hasil pengukuran menggunakan Thermometer Infrared sebagai berikut :
Resistif : - Seimbang : 31,9 0C - Tidak seimbang : 0C Induktif : - Seimbang : 27,9 0C - Tidak seimbang : 28,7 0C Kapasitif : - Seimbang : 30,3 0C - Tidak seimbang : 40,1 0C
2. Dari ketiga jenis beban, pada keadaan beban seimbang temperatur yang paling tinggi terjadi pada saat generator dibebani dengan beban resistif, sedangkan pada saat beban tidak seimbang temperatur paling tinggi terdapat pada saat generator dibebani dengan beban kapasitif.
3. Perbandingan temperatur masing-masing beban antara metode pengukuran thermometer infrared dengan metode perhitungan resistansi, terdapat perbandingan kenaikan temperatur pengukuran. Hal ini disebabkan karena
posisi pengukuran menggunakan thermometer infrared tidak tepat pada kumparan stator generator sinkron yang terhalang oleh rangka generator dan juga karena adanya toleransi dari keakuratan alat ukur thermometer infrared sebesar ± 2 °C.
5.2 Saran
Adapun saran dari penulis sebagai pengembangan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut :
1. Menggunakan dan membandingkan metode pengukuran temperatur yang lain seperti menggunakan metode FEM.
2. Melakukan penelitian untuk membandingkan ketidakseimbangan generator sinkron apabila dibebani oleh gabungan dari ketiga beban sekaligus.
BAB II
GENERATOR SINKRON
2.1 Umum
Generator sinkron merupakan mesin listrik arus bolak balik yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik arus bolak-balik. Energi mekanik diperoleh dari penggerak mula (prime mover) yang terkopel dengan rotor generator, sedangkan energi listrik diperoleh dari proses induksi elektromagnetik yang melibatkan kumparan rotor dan kumparan stator. Mesin listrik arus bolak- balik ini disebut sinkron karena rotor berputar secara sinkron atau berputar dengan kecepatan yang sama dengan kecepatan medan magnet putar.
Pada generator sinkron, arus searah dialirkan pada kumparan rotor yang kemudian menghasilkan medan magnet rotor. Rotor dari generator akan diputar oleh prime mover, menghasilkan medan magnet putar di dalam mesin. Pada stator generator juga terdapat kumparan. Medan magnet putar menyebabkan medan magnet yang melingkupi kumparan stator berubah secara kontinu. Perubahan medan magnet secara kontinu ini menginduksikan tegangan pada kumparan stator. Tegangan induksi ini akan berbentuk sinusoidal dan besarnya bergantung pada kekuatan medan magnet serta kecepatan putaran dari rotor. Untuk membuat generator tiga fasa, pada stator ditempatkan tiga buah kumparan yang terpisah sejauh 120o satu sama lain, sehingga tegangan yang diinduksikan akan terpisah sejauh 120o satu sama lain.
2.2 Konstruksi Generator Sinkron
Generator sinkron mempunyai dua komponen utama yaitu stator (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang bergerak). Bentuk gambaran sederhana konstruksi generator sinkron diperlihatkan pada gambar 2.1.
Gambar 2.1 konstruksi sederhana generator sinkron
Pada stator, terdapat beberapa komponen utama, yaitu: Rangka stator
Rangka luar yang biasanya terbuat dari baja berfungsi untuk menyokong struktur stator dan mempunyai kaki-kaki yang dipasang pada bagian fondasi. Rangka stator ini dibuat kokoh untuk mengatasi perubahan beban secara tiba-tiba atau hubung singkat tiga fasa.
Inti stator
Inti stator menyediakan jalur permeabilitas yang tinggi untuk proses magnetisasi. Inti stator dibuat berlaminasi untuk mengurangi rugi eddy current dan juga rugi histeresis. Bahan-bahan non-magnetic atau penggunaan perisai fluks yang terbuat dari tembaga juga digunakan untuk mengurangi stray loss.
Slot
Slot merupakan tempat untuk meletakkan kumparan stator yang dibentuk dengan sistem berbuku - buku.
Kumparan stator
Kumparan stator merupakan tempat terbentuknya tegangan induksi pada generator dan didesain untuk menghasilkan kutub-kutub elektromagnetik stator yang sinkron dengan kutub magnet rotor.
Sedangkan pada bagian rotor terdapat tiga bagian utama, yaitu: Collector ring atau slip ring
Collector ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor, tetapi dipisahkan oleh isolasi tertentu. Bagian ini merupakan bagian yang terhubung dengan sumber arus searah yang untuk selanjutnya dialirkan menuju kumparan rotor.
Kumparan rotor
Kumparan rotor merupakan bagian yang dialiri arus searah sebagai sumber medan magnet melalui sistem eksitasi tertentu.
Poros
Poros merupakan tempat untuk meletakkan kumparan rotor dan merupakan bagian yang terkopel dengan dan diputar oleh prime mover.
2.3 Prinsip Kerja Generator Sinkron
Gambar 2.2 Prinsip Kerja Generator Sinkron
Secara umum, Prinsip kerja generator sinkron sebagai berikut:
1. Kumparan medan yang terdapat pada rotor dihubungkan dengan sumber eksitasi yang akan mensuplai arus searah terhadap kumparan medan. Dengan adanya arus searah yang mengalir melalui kumparan medan maka akan menimbulkan fluks.
2. Penggerak mula (Prime Mover) yang sudah terkopel dengan rotor segera dioperasikan sehingga rotor akan berputar pada kecepatan nominalnya. 3. Perputaran rotor akan memutar medan magnet yang dihasilkan oleh
kumparan medan. Medan putar yang dihasilkan pada rotor akan diinduksikan pada kumparan jangkar sehingga pada kumparan jangkar yang terletak pada stator akan menghasilkan fluks magnetik yang berubah- ubah besarnya terhdap waktu. Adanya perubahan fluks magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan GGL induksi pada ujung kumparan tersebut.
Frekuensi elektris yang dihasilkan generator sinkron adalah sinkron dengan kecepatan putar generator. Rotor generator sinkron terdiri atas rangkaian elektromagnet dengan suplai arus DC. Medan magnet rotor bergerak pada arah putaran rotor. Hubungan antara kecepatan putar medan magnet pada mesin dengan frekuensi elektrik pada stator adalah:
Dimana: f = frekuensi listrik (Hz) n = kecepatan putar rotor (rpm) p = jumlah kutub magnet P/2 = jumlah pasang kutub
Oleh karena rotor berputar pada kecepatan yang sama dengan medan magnet, persamaan diatas juga menunjukkan hubungan antara kecepatan putar rotor dengan frekuensi listrik yang dihasilkan. Agar daya listrik dibangkitkan tetap pada frekuensi 50Hz atau 60 Hz, maka generator harus berputar pada kecepatan tetap dengan jumlah kutub mesin yang telah ditentukan. Sebagai contoh untuk membangkitkan 60 Hz pada mesin dua kutub, rotor arus berputardengan kecepatan 3600 rpm.Untuk membangkitkan daya 50 Hz pada mesin empat kutub, rotor harus berputar pada 1500 rpm.
2.4 Reaksi Jangkar Generator Sinkron
Saat generator sinkron bekerja pada beban nol tidak ada arus yang mengalir melalui kumparan jangkar (stator), sehingga yang ada pada celah udara hanya fluksi arus medan rotor. Namun jika generator sinkron diberi beban, arus
jangkar Ia akan mengalir dan membentuk fluksi jangkar. Fluksi jangkar ini kemudian mempengaruhi fluksi arus medan dan akhirnya menyebabkan berubahnya harga tegangan terminal generator sinkron. Reaksi ini kemudian dikenal sebagai reaksi jangkar. Model reaksi jangkar tampak pada Gambar 2.3.
Pengaruh yang ditimbulkan oleh fluksi jangkar dapat berupa distorsi, penguatan (magnetising), maupun pelemahan (demagnetising) fluksi arus medan pada celah udara. Perbedaan pengaruh yang ditimbulkan fluksi jangkar tergantung kepada beban dan faktor daya beban, yaitu :
a. Untuk beban resistif (cosφ = 1 )
Pengaruh fluksi jangkar terhadap fluksi medan hanyalah sebatas mendistorsinya saja tanpa mempengaruhi kekuatannya (cross magnetising).
b. Untuk beban induktif murni (cosφ = 0 lag)
Arus akan tertinggal sebesar dari tegangan. Fluksi yang dihasilkan oleh arus jangkar akan melawan fluksi arus medan. Dengan kata lain reaksi jangkar akan demagnetising artinya pengaruh raksi jangkar akan melemahkan fluksi arus medan.
c. Untuk beban kapasitif murni (cosφ = 0 lead)
Arus akan mendahului tegangan sebesar . Fluksi yang dihasilkan oleh arus jangkar akan searah dengan fluksi arus medan sehingga reaksi jangkar yang terjadi akan magnetising artinya pengaruh reaksi jangkar akan menguatkan fluksi arus medan.
d. Untuk beban tidak murni (induktif/kapasitif)
Pengaruh reaksi jangkar akan menjadi sebagian magnetising dan sebagian demagnetising. Saat beban adalah kapasitif, maka reaksi jangkar akan sebagian distortif dan sebagian magnetising. Sementara itu saat beban adalah induktif, maka reaksi jangkar akan sebagian distortif dan sebagian demagnetising. Namun pada prakteknya beban umumnya adalah induktif.
Gambar 2.3. Model Reaksi Jangkar Keterangan gambar :
a) Medan magnet yang berputar akan menghasilkan tegangan induksi
b) Tegangan resultan menghasilkan arus lagging saat generator berbeban induktif
c) Arus stator menghasilkan medan magnet sendiri dan tegangan
d) Vektor penjumlahan dan yang menghasilkan dan penjumlahan dan menghasilkan VΦ pada outputnya.
2.5 Generator Sinkron Tanpa Beban
Dengan memutar generator sinkron pada kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan (If), maka tegangan (E0) akan terinduksi pada kumparan jangkar stator. Bentuk hubungannya diperlihatkan pada persamaan berikut.
E0= c.n.Φ
Dimana : c = konstanta mesin n = putaran sinkron
Φ = fluks yang dihasilkan oleh If
Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada stator, karenanya tidak terdapat pengaruh reaksi jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus medan (If). Apabila arus medan (If) diubah-ubah harganya, akan diperoleh harga E0 seperti yang terlihat pada kurva sebagai berikut.
Bila besarnya arus medan dinaikkan, maka tegangan output juga akan naik sampai titik saturasi (jenuh) seperti diperlihatkan pada gambar 2.4 berikut.
(a) (b)
Gambar 2.4 (a) Kurva Karakteristik Generator Sinkron Tanpa Beban (b) Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Tanpa Beban
Persamaan umum generator tanpa beban adalah : E0= VΦ + Ia (Ra + jXs)
Dimana: Ea = tegangan induksi pada jangkar per phasa (Volt)
VΦ = tegangan terminal output per phasa (Volt)
Ra = resistansi jangkar per phasa (ohm) Xs = reaktansi sinkron per phasa (ohm) 2.6 Generator Sinkron Berbeban
Bila generator diberi beban yang berubah – ubah maka besarnya tegangan terminal Vt akan berubah – ubah pula. Hal ini disebabkan adanya :
• Jatuh tegangan karena resistansi jangkar (Ra) • Jatuh tegangan karena reaktansi bocor jangkar (XL) • Jatuh tegangan karena reaksi Jangkar
Gambar rangkaian dan karakteristik generator sinkron berbeban diperlihatkan pada gambar 2.5 berikut ini.
(b) (b)
Gambar 2.5 (a) Kurva Karakteristik Generator Berbeban
(b) Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Berbeban ... 2.3
Persamaan tegangan pada generator berbeban adalah:
Ea = VΦ + IaRa + j IaXs
Xs = XL + Xa
Dimana: Ea = tegangan induksi pada jangkar per phasa (Volt)
VΦ = tegangan terminal output per phasa (Volt)
Ra = resistansi jangkar per phasa (ohm) Xs = reaktansi sinkron per phasa (ohm) XL = reaktansi bocor per phasa (ohm)
Xa = reaktansi reaksi jangkar per phasa (ohm)
2.7 Generator Sinkron Tiga Phasa Beban Seimbang
Yang dimaksud dengan keadaan seimbang adalah suatu keadaan dimana : 1. Ketiga vektor arus dan tegangan sama besar
2. Ketiga vektor saling membentuk sudut satu sama lain.
Rangkaian beban tiga fasa seimbang terhubung Y dapat dilihat pada Gambar 3.1.
Gambar 2.6. Sistem Beban Tiga Fasa Seimbang Terhubung Y Beserta Diagram Fasornya
... 2.4 ... 2.5
Pada keadaan seimbang, impedansi beban pada masing-masing fasanya adalah sama besar, sehingga dapat dituliskan seperti Persamaan 2.6 berikut :
̃ ̃ ̃
Dalam hubungan Y, arus line sama dengan arus fasa, hal tersebut dapat ditentukan dengan Persamaan 2.7, Persamaan 2.8 dan Persamaan 2.9 berikut :
⃑ ⃑ ⃑⃑⃑ ⃑
⃑ ⃑ ⃑⃑⃑ ⃑
⃑ ⃑ ⃑⃑⃑ ⃑
Rangkaian beban tiga fasa seimbang terhubung delta (∆) dapat dilihat pada Gambar 2.7.
Gambar 2.7. Sistem Beban Tiga Fasa Seimbang Terhubung ∆ Beserta Diagram Fasornya
Dalam hubungan ∆ , arus fasa dapat ditentukan dengan Persamaan 2.10, Persamaan 2.11 dan Persamaan 2.12 berikut :
⃑ ⃑⃑⃑ ⃑ ... 2.6 ... 2.7 ... 2.8 ... 2.9 ... 2.10
⃑ ⃑⃑⃑ ⃑ ⃑ ⃑⃑⃑ ⃑
Sedangkan untuk arus linenya dapat ditentukan dengan menerapkan hukum Kirchoff seperti tampak pada Persamaan 2.13, Persamaan 2.14 dan Persamaan 2.15 berikut :
⃑ ⃑ ⃑ ⃑ ⃑
⃑ ⃑ ⃑ ⃑ ⃑
⃑ ⃑ ⃑ ⃑ ⃑
2.8 Generator Sinkron Tiga Phasa Beban Tidak Seimbang
Yang dimaksud dengan keadaan yang tidak seimbang adalah keadaan dimana salah satu atau kedua syarat keadaan seimbang tidak dipenuhi. Kemungkinan keadaan tidak seimbang ada tiga yaitu :
1. Ketiga vektor sama besar tetapi tidak membentuk sudut satu sama lain.
2. Ketiga vektor tidak sama besar tetapi membentuk sudut satu sama lain.
3. Ketiga vektor tidak sama besar dan tidak membentuk sudut satu sama lain. ... 2.11 ... 2.12 ... 2.10 ... 2.11 ... 2.12
Gambar 2.8 : (a) Menunjukkan vektor diagram arus dalam keadaan seimbang. Di sini terlihat bahwa penjumlahan ketiga vektor arusnya (IR, IS , IT) adalah sama dengan nol sehingga tidak muncul arus netral (I). Sedangkan pada,
(b) Menunjukkan N vektor diagram arus yang tidak seimbang. Di sini terlihat bahwa penjumlahan ketiga vektor arusnya (IR, IS, IT ) tidak sama dengan nol sehingga muncul sebuah besaran yaitu arus netral (IN) yang besarnya bergantung dari seberapa besar faktor ketidakseimbangannya.
Penyelesaian beban tidak seimbang untuk hubungan delta dapat disamakan dengan keadaan seimbang. Sedangkan untuk hubungan bintang, penyelesaiannya adalah sebagai berikut :
Pada sistem 3 fasa – 4 kawat, masing – masing fasa akan mengalirkan arus yang tidak seimbang menuju netral. Sedangkan pada sistem tiga fasa – tiga kawat, akan menghasilkan tegangan pada beban yang berubah cukup signifikan dan memunculkan suatu netral yang berbeda dari netral yang semestinya.
Gambar 2.9. Beban Tiga Fasa Tidak Seimbang Terhubung Bintang Pada Sistem Tiga Fasa - Empat Kawat dan Sistem Tiga Fasa - Tiga Kawat
Berdasarkan Gambar 2.9 diatas, pada sistem tiga fasa - empat kawat berlaku persamaan-persamaan seperti Persamaan 2.13, Persamaan 2.14, Persamaan 2.15 dan Persamaan 2.16 berikut :
⃑ ⃑⃑⃑ ⃑ ⃑ ⃑⃑⃑ ⃑ ⃑ ⃑⃑⃑ ⃑ ⃑ ⃑ ⃑ ⃑ ... 2.13 ... 2.14 ... 2.15 ... 2.16
Sedangkan pada sistem tiga fasa – tiga kawat, rangkaian tersebut dapat diselesaikan dengan persamaan loop berikut ini :
Loop 1 : (⃑⃑⃑ ⃑⃑⃑ )⃑ ⃑⃑⃑ ⃑ ⃑⃑⃑
Loop 2 : ⃑ ⃑ ( ⃑ ⃑ ) ⃑ ⃑⃑
Dari Persamaan 2.17 dan Persamaan 2.18 dapat dicari fasor dan , kemudian arus line dapat dicari dengan Persamaan 2.19, Persamaan 2.20 dan Persamaan 2.21 berikut ini :
⃑ ⃑ ⃑ ⃑ ⃑
⃑ ⃑
Sedangkan tegangan pada setiap impedansi beban dapat ditulis seperti pada Persamaan 2.22, Persamaan 2.23 dan Persamaan 2.24 berikut ini :
⃑⃑ ⃑ ⃑
⃑⃑ ⃑ ⃑
⃑⃑ ⃑ ⃑
Dalam penulisan ini, rugi-rugi tembaga kumparan jangkar pada kondisi tidak seimbang dianalisa dengan metode komponen simetris. Oleh karena itu, diperlukan uraian mengenai metode komponen simetris.
2.9 Rating Temperatur dan Metode Pengukuran Temperatur Generator Sinkron
National Electrical Manufacturing Association (NEMA) mendefinisikan temperature rise adalah kenaikan temperatur diatas temperature ambient. Temperature ambient yaitu temperatur udara disekeliling motor atau dapat
... 2.17 ... 2.18 ... 2.19 ... 2.20 ... 2.21 ... 2.22 ... 2.23 ... 2.24
dikatakan sebagai suhu ruangan. Penjumlahan dari temperature rise dan temperature ambient adalah panas keseluruhan panas pada motor. Kelas isolasi temperature pada Generator sinkron dijelaskan oleh tabel berikut :
Tabel 2.1 Temperature rise for large motors with 1.0 sevice factor
No Motor Rating
Insulation Class and Temperatur Rise 0C
A B F H
1 All horsepower (or kW) ratings 60 80 105 125 2 1500 hp (1120 kW) and less 70 90 115 140 3 Over 1500 hp (1120 kW) and 7000
volt or less 65 85 110 135
4 Over 1500 hp (1120 kW) and over
7000 volt 60 80 105 125
Faktor penyebab rusaknya isolasi winding adalah panas yang berlebih pada motor. Panas berlebih yang berlangsung lama pada lilitan akan menyebabkan stress pada lilitan dan isolasi kawat menjadi rapuh. Jika dibiarkan terlalu lama akan menyebabkan isolasi pada lilitan akan retak. Jika gejala ini disertai dengan munculnya partial discharge maka proses penuaan isolasi akan semakin cepat. Berdasarkan penelitian NEMA usia dari isolasi winding akan berkurang setengahnya setiap kenaikan 100C dari kondisi normal kerja motor. Akan tetapi jika generator harus beroperasi 400C di atas temperature normal maka umur isolasinya menjadi 1/16 dari umur normal yang diperkirakan. Oleh sebab itu mesin-mesin listrik yang digunakan pada dunia industri menggunakan alat proteksi untuk mengatasi panas lebih pada motor seperti thermal overload relay. Sehingga apabila terjadi overheating pada motor relai akan segera bekerja sehinngga dapat meminimalkan kerusakan pada isolasi motor.
Berikut ini adalah metode dalam menentukan temperatur generator sinkron [4] yaitu :
a. Menggunakan thermocouple
Metode ini adalah penentuan suhu dengan sensor suhu, atau dengan termokopel, dengan metode ini instrumen diterapkan pada bagian terpanas dari mesin yang dapat diakses .
b. Mengunakan Embedded Detector
Metode ini adalah penentuan suhu dengan termokopel atau resistensi detektor suhu yang diletakkan ke dalam mesin sesuai dengan ANSI C50.10-1977 atau NEMA MG1-1978
c. Mengukur Tahanan Lilitan motor
Penentuan temperature dengan metode ini yaitu dengan membandingkan tahanan lilitan motor pada temperature yang ingin ditentukan dengan tahanan yang sudah diketahui temperaturnya. Temperature tahanan yang ingin ditentukan dapat dihitung dengan persamaaan :
( )
Dimana : Tt : Temperatur total lilitan (oC)
Tb : Temperatur pada saat motor dingin (oC) Rt : Tahanan pada saat motor panas (ohm) Rb : Tahanan pada saat motor dingin (ohm) K : 234.5 ( konstanta untuk bahan tembaga ) (oC)
225 ( konstanta untuk bahan aluminium ) (oC)
d. Menggunakan Pendeteksi Temperatur Lokal
Dengan pendeteksi temperature lokal berbagai panas bagian mesin dapat ditentukan dengan menggunakan detektor ini. Detektor ini ditempatkan di dekat bagian dimana suhu lokal akan diukur . Contoh detektor suhu local, sensor inframerah, termokopel, termometer resistensi kecil, dan termistor. Detector ini sering dipasang sebagai bagian permanen dari mesin.
2.10 Thermometer Infrared - PRINSIP KERJA
Termometer inframerah mengukur permukaan temperatur dari benda (target). Optik dari termometer mendeteksi energi inframerah yang telah dikumpulkan dan difokuskan pada detrektor dan diterjemahkan ke dalam bentuk informasi suhu yang dapat dibaca di display (interface). Laser disini hanya digunakan untuk membidisk target yang akan diukur.
- AKURASI
Termometer inframerah ditandai dengan spesifikasi termasuk akurasi dan cakupan sudut. Instrumen sederhana mungkin memiliki kesalahan pengukuran sekitar ± 2 ° C / ± 4 ° F).
- Kelebihan Termometer Infra merah
1. Non-kontak pengukuran temperatur tidak berpengaruh pada objek yang diukur.
2. cepat respon dan pergerakan benda dapat diukur dan suhu transien. 3. keakuratan pengukuran, resolusi tinggi kecil.
5. suhu pengukuran wilayah kecil.
6. bisa menjadi titik waktu yang sama, garis, suhu permukaan. 7. dapat diukur suhu mutlak, kelembaban relatif dapat diukur.
- kelemahan Termometer Infra merah
1. Paparan terhadap pengaruh temperatur pada suhu objek yang diukur. 2. Tidak cocok untuk mengukur suhu transien.
3. Tidak mudah untuk mengukur benda bergerak.
4. Rentang pengukuran tidak cukup luas, dan perlengkapan.
5. Tidak cocok untuk mengukur beracun, tekanan tinggi, dan kesempatan berbahaya.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Generator sinkron merupakan suatu peralatan utama dalam sistem pembangkitan energi listrik. Dalam hal ini beban yang dipasok oleh generator pada umumnya tidak seimbang. Permasalahan beban tidak seimbang yang dipasok generator sinkron tiga phasa merupakan salah satu masalah dalam pengoprasian generator sinkron tiga phasa. Beban tidak seimbang dapat disebabkan karena berbagai macam gangguan asimetri pada sistem tenaga dan kegagalan studi peramalan beban sehingga distribusi beban disetiap phasanya tidak sama.
Ketidakseimbangan beban yang dipasok generator sinkron tiga phasa akan mengakibatkan pemanasan yang berlebih pada generator tersebut. Hal ini dikarenakan Kondisi beban yang tidak seimbang yang menyebabkan timbulnya komponen urutan pada arus saluran. Pada sistem tiga fasa-tiga kawat, beban yang tidak seimbang akan menimbulkan arus urutan positif dan arus urutan negatif. Sedangkan pada sistem tiga fasa-empat kawat, beban yang tidak seimbang akan menimbulkan arus urutan positif, negatif dan nol.
Kenaikan temperatur generator ini dapat diukur dengan menggunakan alat Thermometer Infrared ataupun dengan metode-metode lainnya. Oleh karena itu perlu dilakukan suatu kajian baik berupa analisis maupun penelitian di laboratorium untuk melihat bagaimana ketidakseimbangan beban mempengaruhi kenaikan temperatur pada generator sinkron. Serta membandingkan temperature generator sinkron hasil pengukuran berdasarkan beban-beban yang membebani
generator sinkron tersebut. Beban yang dipikul oleh generator berupa beban resistif, induktif dan kapasitif.
1.2 Perumusan Masalah
Adapun rumusan masalah tugas akhir ini adalah :
1. Bagaimana kondisi panas generator sinkron tiga phasa dalam kondisi beban-beban seimbang dengan mengukur menggunakan Thermometer Infrared.
2. Bagaimana kondisi panas generator sinkron tiga phasa dalam kondisi beban-beban seimbang dengan mengukur menggunakan metode perhitungan resistansi.
3. Bagaimana kondisi panas generator sinkron tiga phasa dalam kondisi beban-beban yang tidak seimbang dengan mengukur menggunakan Thermometer Infrared.
4. Bagaimana kondisi panas generator sinkron tiga phasa dalam kondisi beban-beban yang tidak seimbang dengan mengukur menggunakan metode perhitungan resistansi.
5. Bagaimana perbandingan panas yang didapat dengan mengukur menggunakan Thermometer Infrared pada tiap-tiap jenis beban, dan panas
