Analisi Beban Perubahan Karakteristik Dan Efisiensi Generator Sinkron Tiga Fasa

(1)

(2)

(3)

(4)

DATA PENELITIAN TUGAS AKHIR

ANALISIS PRUBAHAN BEBAN TERHADAP KARAKTERISTIK DAN

EFISIENSI GENERATOR SINKRON TIGA FASA

(Aplikasi Pada Laboratorium Dasar Konversi Energi Listrik FT USU)

Dody Purmadani

(120402008)

1.

PERCOBAAN BEBAN

NOL

2.

PERCOBAAN HUBUNG

SINGKAT

No. If(Amp) Ia (Amp) 1 0,1 0,48 2 0,2 0,8 3 0,3 0,99 4 0,4 1,28 5 0,5 1,56 6 0,6 1,91 7 0,7 2,16 8 0,8 2,44 9 0,9 2,71

10 1 3

11 1,1 3,35 12 1,2 3,6 13 1,3 3,91 14 1,4 4,2 15 1,5 4,5 16 1,6 4,75 17 1,7 5,04 18 1,8 5,35 19 1,9 5,6

20 2 5,92

No. _(Amp)If _(Volt)V 1 0,1 30 2 0,2 47 3 0,3 66 4 0,4 88 5 0,5 112 6 0,6 130 7 0,7 154 8 0,8 177 9 0,9 196

10 1 214

11 1,1 232 12 1,2 248 13 1,3 264 14 1,4 279 15 1,5 292 16 1,6 306 17 1,7 321 18 1,8 332 19 1,9 343

20 2 350

(5)

3.

PERCOBAAN REGULASI TEGANGAN GENERATOR SINKRON

DENGAN BEBAN HUBUNG WYE

a.

Beban Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

b.

Beban tidak Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

No. BEBAN (ohm) V (Volt) Ia (Amp)

R S T R S T R S T

1 10 55 40 104 131 90 2,15 1,65 1,86 2 15 50 35 105 124 90,2 2,1 1,7 1,9 3 20 45 30 105 115 90,3 2,06 1,75 1,96 4 25 40 25 105 106 90,2 2,01 1,82 2,03 5 30 35 20 105 95,4 90,1 1,97 1,9 2,11 6 35 30 15 105 83,4 90 1,93 1,99 2,21 7 40 25 10 105 69,8 90 1,89 2,1 2,33 8 45 20 55 105 115 135 1,71 1,93 1,62 9 50 15 50 105 106 135 1,68 2,01 1,69 10 55 10 45 105 95,2 135 1,65 2,11 1,78

R S T R S T R S T

(6)

4.

DENGAN BEBAN HUBUNG DELTA

a.

Beban Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

1 10 10 10 16,8 16,8 16,8 1,67 1,67 1,67 2 15 15 15 24,5 24,5 24,5 1,63 1,63 1,63 3 20 20 20 31,7 31,7 31,7 1,58 1,58 1,58 4 25 25 25 38,5 38,5 38,5 1,54 1,54 1,54 5 30 30 30 44,5 44,5 44,5 1,48 1,48 1,48 6 35 35 35 50,9 50,9 50,9 1,44 1,44 1,44 7 40 40 40 56,7 56,7 56,7 1,41 1,41 1,41 8 45 45 45 62,1 62,1 62,1 1,37 1,37 1,37 9 50 50 50 67,3 67,3 67,3 1,34 1,34 1,34 10 55 55 55 72,2 72,2 72,2 1,3 1,3 1,3

b.

Beban Tidak Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

(7)

5.

PERCOBAAN MENGHITUNG EFISIENSI GENERATOR

SINKRON DENGAN BEBAN HUBUNG WYE

a.

Beban Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

1 10 10 10 57 57 57 3,09 3,09 3,09 2 15 15 15 77 77 77 2,89 2,89 2,89 3 20 20 20 90 90 90 2,78 2,78 2,78 4 25 25 25 112 112 112 2,65 2,65 2,65 5 30 30 30 124 124 124 2,54 2,54 2,54 6 35 35 35 138 138 138 2,3 2,3 2,3 7 40 40 40 150 150 150 2,22 2,22 2,22 8 45 45 45 158 158 158 2,06 2,06 2,06 9 50 50 50 165 165 165 1,95 1,95 1,95 10 55 55 55 171 171 171 1,83 1,83 1,83

b.

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

No.

BEBAN

(ohm) V (Volt) Ia (Amp)

R S T R S T R S T

(8)

6.

PERCOBAAN MENGHITUNG EFISIENSI GENERATOR

SINKRON DENGAN BEBAN HUBUNG DELTA

a.

Beban Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

1 10 10 10 16,8 16,8 16,8 1,67 1,67 1,67 2 15 15 15 24,5 24,5 24,5 1,63 1,63 1,63 3 20 20 20 31,7 31,7 31,7 1,58 1,58 1,58 4 25 25 25 38,5 38,5 38,5 1,54 1,54 1,54 5 30 30 30 44,5 44,5 44,5 1,48 1,48 1,48 6 35 35 35 50,9 50,9 50,9 1,44 1,44 1,44 7 40 40 40 56,7 56,7 56,7 1,41 1,41 1,41 8 45 45 45 62,1 62,1 62,1 1,37 1,37 1,37 9 50 50 50 67,3 67,3 67,3 1,34 1,34 1,34 10 55 55 55 72,2 72,2 72,2 1,3 1,3 1,3

b.

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

1 10 55 40 56,8 54,9 22,5 2,25 1,03 1,37 2 15 50 35 54 50,7 30,6 2,04 1,08 1,45 3 20 45 30 51,3 46,2 37 1,85 1,14 1,54 4 25 40 25 48,6 41,3 41,5 1,66 1,21 1,65 5 30 35 20 45,8 35,7 44,2 1,47 1,31 1,39 6 35 30 15 42,8 29,3 44,8 1,28 1,43 1,95 7 40 25 10 39,5 21,6 43,2 1,08 1,58 2,16 8 45 20 55 38,2 62,4 60,2 1,34 1,91 1,14 9 50 15 50 30,8 60,5 60,7 1,21 2,05 1,21 10 55 10 45 22,3 58,6 60 1,09 2,23 1,3

Asisten

Lab. Dasar Konversi Energi

(9)

(10)

(11)

(12)

DATA PENELITIAN TUGAS AKHIR

ANALISIS PRUBAHAN BEBAN TERHADAP KARAKTERISTIK DAN

EFISIENSI GENERATOR SINKRON TIGA FASA

(Aplikasi Pada Laboratorium Dasar Konversi Energi Listrik FT USU)

Dody Purmadani

(120402008)

1.

PERCOBAAN BEBAN

NOL

2.

PERCOBAAN HUBUNG

SINGKAT

No. If(Amp) Ia (Amp) 1 0,1 0,48 2 0,2 0,8 3 0,3 0,99 4 0,4 1,28 5 0,5 1,56 6 0,6 1,91 7 0,7 2,16 8 0,8 2,44 9 0,9 2,71

10 1 3

11 1,1 3,35 12 1,2 3,6 13 1,3 3,91 14 1,4 4,2 15 1,5 4,5 16 1,6 4,75 17 1,7 5,04 18 1,8 5,35 19 1,9 5,6

20 2 5,92

No. _(Amp)If _(Volt)V 1 0,1 30 2 0,2 47 3 0,3 66 4 0,4 88 5 0,5 112 6 0,6 130 7 0,7 154 8 0,8 177 9 0,9 196

10 1 214

11 1,1 232 12 1,2 248 13 1,3 264 14 1,4 279 15 1,5 292 16 1,6 306 17 1,7 321 18 1,8 332 19 1,9 343

20 2 350

(13)

3.

DENGAN BEBAN HUBUNG WYE

a.

Beban Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

b.

Beban tidak Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

1 10 55 40 104 131 90 2,15 1,65 1,86 2 15 50 35 105 124 90,2 2,1 1,7 1,9 3 20 45 30 105 115 90,3 2,06 1,75 1,96 4 25 40 25 105 106 90,2 2,01 1,82 2,03 5 30 35 20 105 95,4 90,1 1,97 1,9 2,11 6 35 30 15 105 83,4 90 1,93 1,99 2,21 7 40 25 10 105 69,8 90 1,89 2,1 2,33 8 45 20 55 105 115 135 1,71 1,93 1,62 9 50 15 50 105 106 135 1,68 2,01 1,69 10 55 10 45 105 95,2 135 1,65 2,11 1,78

R S T R S T R S T

(14)

4.

DENGAN BEBAN HUBUNG DELTA

a.

Beban Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

1 10 10 10 16,8 16,8 16,8 1,67 1,67 1,67 2 15 15 15 24,5 24,5 24,5 1,63 1,63 1,63 3 20 20 20 31,7 31,7 31,7 1,58 1,58 1,58 4 25 25 25 38,5 38,5 38,5 1,54 1,54 1,54 5 30 30 30 44,5 44,5 44,5 1,48 1,48 1,48 6 35 35 35 50,9 50,9 50,9 1,44 1,44 1,44 7 40 40 40 56,7 56,7 56,7 1,41 1,41 1,41 8 45 45 45 62,1 62,1 62,1 1,37 1,37 1,37 9 50 50 50 67,3 67,3 67,3 1,34 1,34 1,34 10 55 55 55 72,2 72,2 72,2 1,3 1,3 1,3

b.

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

(15)

5.

PERCOBAAN MENGHITUNG EFISIENSI GENERATOR

SINKRON DENGAN BEBAN HUBUNG WYE

a.

Beban Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

1 10 10 10 57 57 57 3,09 3,09 3,09 2 15 15 15 77 77 77 2,89 2,89 2,89 3 20 20 20 90 90 90 2,78 2,78 2,78 4 25 25 25 112 112 112 2,65 2,65 2,65 5 30 30 30 124 124 124 2,54 2,54 2,54 6 35 35 35 138 138 138 2,3 2,3 2,3 7 40 40 40 150 150 150 2,22 2,22 2,22 8 45 45 45 158 158 158 2,06 2,06 2,06 9 50 50 50 165 165 165 1,95 1,95 1,95 10 55 55 55 171 171 171 1,83 1,83 1,83

b.

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

No.

BEBAN

(ohm) V (Volt) Ia (Amp)

R S T R S T R S T

(16)

6.

PERCOBAAN MENGHITUNG EFISIENSI GENERATOR

SINKRON DENGAN BEBAN HUBUNG DELTA

a.

Beban Seimbang

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

1 10 10 10 16,8 16,8 16,8 1,67 1,67 1,67 2 15 15 15 24,5 24,5 24,5 1,63 1,63 1,63 3 20 20 20 31,7 31,7 31,7 1,58 1,58 1,58 4 25 25 25 38,5 38,5 38,5 1,54 1,54 1,54 5 30 30 30 44,5 44,5 44,5 1,48 1,48 1,48 6 35 35 35 50,9 50,9 50,9 1,44 1,44 1,44 7 40 40 40 56,7 56,7 56,7 1,41 1,41 1,41 8 45 45 45 62,1 62,1 62,1 1,37 1,37 1,37 9 50 50 50 67,3 67,3 67,3 1,34 1,34 1,34 10 55 55 55 72,2 72,2 72,2 1,3 1,3 1,3

b.

N = 1500 RPM

IF = 1,0 Amp

R S T R S T R S T

1 10 55 40 56,8 54,9 22,5 2,25 1,03 1,37 2 15 50 35 54 50,7 30,6 2,04 1,08 1,45 3 20 45 30 51,3 46,2 37 1,85 1,14 1,54 4 25 40 25 48,6 41,3 41,5 1,66 1,21 1,65 5 30 35 20 45,8 35,7 44,2 1,47 1,31 1,39 6 35 30 15 42,8 29,3 44,8 1,28 1,43 1,95 7 40 25 10 39,5 21,6 43,2 1,08 1,58 2,16 8 45 20 55 38,2 62,4 60,2 1,34 1,91 1,14 9 50 15 50 30,8 60,5 60,7 1,21 2,05 1,21 10 55 10 45 22,3 58,6 60 1,09 2,23 1,3

Asisten

Lab. Dasar Konversi Energi

(17)

DAFTAR PUSTAKA

[1] T. Wildi, Electrical Machines, Drives, And Power Systems, United State of America: Sperika Enterprise Ltd, 1991.

[2] S. Ginting, Dasar - Dasar Mesin Listrik (Dasar - Dasar Mesin Arus Bolak Balik Dan Mesin Sinkron), Medan: Usu Press.

[3] B. Theraja, A Text Book of Electrical Technology in S.I Units, Volume II AC & DC Machines, New Delhi: S. Chand & Company, 1979.

[4] S. J. Chapman, Electric Machinery Fundamentals 4th, Australia: Mc.Graw-Hill Book Company, 1985.

[5] S. Bandri, “ANALISA PENGARUH PERUBAHAN BEBAN TERHADAP KARAKTERISTIK GENERATOR SINKRON (Aplikasi PLTG Pauh Limo Padang),” Jurnal Teknik Elekro Institut Teknologi Padang, vol. 2, 2013.

[6] ZUHAL, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Jakarta: Gramedia Pustaka Utama, 1993.

[7] Kurniawan,“https://kurniawanpramana.wordpress.com/2011/10/09/generator-sinkron-2/,” 3 11 2016.

[8] A. Faisal, TUGAS AKHIR : Analisa Perbandingan Pengaruh Pembebanan Resistif, Induktif, Kapasitif Dan Kombinasi Beban R L C Terhadap Regulasi Tegangan Dan Efisiensi Pada Generator Sinkron Tiga Phasa ( Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT- USU), Medan : Universitas Sumatera Utara, 2011.

(18)

[10] S. M. Ahmad Maulidi, Bahan Ajar Electronic Engine, Madura: Politeknik Negeri Madura, 2014.

[11] Ihsan Diki, TUGAS AKHIR : Studi Perbandingan Beban Linear dan Non Linear Terhadap Kinerja Generator Sinkron, Medan : Universitas Sumatera Utara, 2015

(19)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Listrik, Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Penelitian dilaksanakan selama dua bulan pada bulan September sampai Oktober 2016.

3.2 Bahan dan Peralatan

Peralatan yang digunakan selama penelitian sebagai berikut :

1. Generator Sinkron tiga fasa Tipe 72SA

Daya = 5 KW

Cos ф = 0,8

Jumlah Kutub = 4

Belitan = Y (Wye) Tegangan Terminal = 400 Volt Arus = 9 Ampere Kelas Isolasi

Stator = E Rotor = E

Tegangan Eksitasi = 44 Volt DC Arus Eksitasi = 5,7 Ampere Frekuensi = 50 Hz

N = 1500 rpm

2. Motor Induksi Tiga Fasa Tipe VZ 132 M4 (Penggerak Mula)

P = 7,5 KW

Cos ф = 0,82

Jumlah Kutub = 4

IP = 44

Kelas Rotor = D (Rotor Sangkar) Belitan = Y / ∆

BAB III

(20)

Tegangan = 380 / 220 Volt Arus = 16,5 / 28,5 Ampere 3. 1 Unit Power Suplai AC

4. 1 Unit Power Suplai DC 5. Multimeter

3.3 Variabel yang Diamati

Variabel yang diamati dalam penelitian ini adalah :

a) Tegangan terminal (Vt). b) Daya keluaran (Pout). c) Arus Beban (Ia) d) Efisiensi (ղ)

3.4 Metode Pengumpulan Data

Metode pengumpulan data dalam suatu penelitian akan sangat menentukan keberhasilan penelitian, oleh karena itu perlu direncanakan dengan tepat dalam memilih metode untuk pengumpulan data. Sedangkan metode-metode tersebut adalah sebagai berikut :

1. Metode Dokumentasi

Yang dimaksud metode dokumentasi adalah cara memperoleh data melalui hal-hal atau variabel yang berupa catatan, transkrip, buku, surat kabar, majalah dan lain-lain. Adapun dokumentasi yang akan peneliti gunakan adalah data-data yang berhubungan dengan efisiensi dan regulasi tegangan.

2. Metode Observasi

(21)

3.5 Pelaksanaan Penelitian

Pelaksanaan penelitian adalah dengan melakukan percobaan rangkaian generator sinkron yang dikopel dengan motor asinkron dengan menghubungkan terminal output generator sinkron tersebut ke beban seimbang hubung wye dan delta serta dihubungkan pada beban tidak seimbang hubung wye dan delta, sehingga dapat dilihat besar karakteristik dan efisiensi generator sinkron tersebut.

(22)

(23)

3.6 Rangkaian Percobaan Percobaan Beban Nol

A. Rangkaian Percobaan

M

3θ

G SINKRON N

V2 A1

V1 P

T A C

S1

PTDC

B. Prosedur Percobaan Beban Nol

1. Rangkai perlatan percobaan seperti Gambar 3.1, atur range alat ukur sesuai dengan yang dibutuhkan.

2. Hidupkan PTAC dan semua alat ukur. Tutup S1 sehingga motor induksi berputar dengan kecepatan putar 1500 rpm.

3. Setelah mencapai kecepatan nominal rotor (1500 rpm), tutup saklar 2 untuk mengatur eksitasi generator sinkron.

4. Catat tegangan terminal saat arus penguat generator belum dinaikkan (If=0).

5. Naikkan arus penguat secara bertahap dengan mengatur PTDC 1. Dimana, putaran dijaga konstan pada setiap kenaikkan arus penguat generator, kemudian catat tegangan terminal.

6. Turunkan arus penguat generator (PTDC 1) lalu buka S2, minimumkan PTAC 1, hingga nol kemudian buka S1.

7. Percobaan selesai

(24)

C. Data Hasil Percobaan

Data hasil percobaan tampak pada Tabel 3.1

Tabel 3.1 Data Hasil Percobaan Beban Nol

n = 1500 rpm

No. If (Amp)

V (Volt) 1 0,1 30 2 0,2 47 3 0,3 66 4 0,4 88 5 0,5 112 6 0,6 130 7 0,7 154 8 0,8 177 9 0,9 196 10 1 214 11 1,1 232 12 1,2 248 13 1,3 264 14 1,4 279 15 1,5 292 16 1,6 306 17 1,7 321 18 1,8 332 19 1,9 343 20 2 350 21 2,1 353 22 2,2 358 23 2,3 360

(25)

garis – garis gaya magnet. Garis linear pada karakteristik disebut juga sebagai garis celah udara.

Percobaan Hubung Singkat A. Rangkaian Percobaan

M

3θ

G SINKRON N

A2 A1

V1 P

T A C

S1

PTDC

Gambar 3.4 Rangkaian percobaan hubung singkat 0

50 100 150 200 250 300 350 400

0 0,5 1 1,5 2 2,5

V (Vol

t)

If (Amp)

(26)

B. Prosedur Percobaan

1. Rangkai alat percobaan seperti pada Gambar 3.2, PTAC dalam keadaan minimum.

2. Tutup S1 dan atur putaran motor sinkron sampai pada putaran nominal 1500 rpm.

3. Tutup S2, dan naikkan arus penguat generator (If) secara bertahap dengan mengatur PTDC1.

4. Catat arus hubung singkat generator (If) untuk setiap tahapan arus medan generator (If) dengan putaran generator dijaga konstan.

5. Turunkan arus medan generator (If) hingga nol, lalu buka S3 dan turunkan PTAC hingga nol kemudian buka S1.

6. Percobaan selesai.

C. Data Percobaan Hubung Singkat

Data percobaan hubung singkat tampak pada Tabel 3.2 berikut

Tabel 3.2 Data Percobaan Hubung Singkat

n = 1500 rpm

No. If(Amp) Ia (Amp) 1 0,1 0,48 2 0,2 0,8 3 0,3 0,99 4 0,4 1,28 5 0,5 1,56 6 0,6 1,91 7 0,7 2,16 8 0,8 2,44 9 0,9 2,71

10 1 3

(27)

18 1,8 5,35 19 1,9 5,6 20 2 5,92

Dari data diatas dapat digambar karakteristik hubung singkat generator sinkron seperti yang terlihat pada Gambar 3.5 :

Penentuan Parameter Generator Sinkron

Untuk menghitung parameter generator sinkron, maka dapat diketahui dari karakteristik hubung singkat dan karakteristik beban nol seperti pada Gambar 3.4 dan Gambar 3.5.

A. Impedansi Sinkron

Besar nilai impedansi dapat ditentukan seperti persamaan berikut :

= _� (Ohm) (3.1)

Maka nilai impedansi sinkron untuk kondisi saturasi seperti pada gambar 3.4 dapat dirumuskan sebagai berikut :

0 1 2 3 4 5 6 7

0 0,5 1 1,5 2 2,5

Ia

(Am

p

)

If (Amp)

(28)

= ��/√

�� (Ohm) (3.2)

Dari gambar 3.4 nilai Enl adalah 350 Volt dan arus medan (If) sebesar 2 Amp, untuk arus medan yang sama maka arus hubung singkat Isc pada kurva hubung singkat adalah sebesar 5,92 Amp. Maka besar impedansi sinkron Zs adalah:

= _,/√ = 34,13 Ohm

B. Reaktansi Sinkron

Karena tahanan jangkar besarnya sangat kecil maka tahanan jangkar diabaikan (Ra = 0) sehingga diperoleh reaktansi sinkron Zs = Xs = 34,13 Ohm.

Percobaan Berbeban Seimbang Hubung Wye A. Rangkaian Percobaan

M 3θ G SINKRON N A2 A3 A4 V2 V3 A1 V1 P T A C S1 S2 Z2 Z3 Z1 PTDC

B. Prosedur Percobaan

2. Hidup kan PTAC dan semua alat ukur. Tutup S1 sehingga motor induksi berputar dengan kecepatan putar 1500 rpm.

(29)

5. Catat arus IR, IS, dan IT, Cos θ, dan daya pada beban.

6. Naikkan arus penguat secara bertahap dengan mengatur PTDC . Dimana, putaran dijaga konstan pada setiap kenaikan arus penguat generator, kemudian catat tegangan terminal, catat arus IR, IS, dan IT, dan daya pada beban.

7. Turunkan arus penguat generator (PTDC ) lalu buka S2, minimum kan PTAC , hingga nol kemudian buka S1.

C. Data Hasil Percobaan

Tabel 3.3 Data Hasil Percobaan Beban Seimbang Hubung Wye

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No. BEBAN (ohm) V (Volt) Ia (Amp) P Out

(Watt)

R S T R S T R S T

(30)

Percobaan Beban Seimbang Hubung Delta A. Rangkaian Percobaan

5. Catat arus IR, IS, dan IT, dan daya pada beban.

6. Naikkan arus penguat secara bertahap dengan mengatur PTDC . Dimana, putaran dijaga konstan pada setiap kenaikan arus penguat generator, kemudian catat tegangan terminal, catat arus IR, IS, dan IT, Cos θ, dan daya pada beban.

7. Turunkan arus penguat generator (PTDC ) lalu buka S2, minimum kan PTAC, hingga nol kemudian buka S1.

[image:30.595.117.553.131.266.2]

(31)

[image:31.595.162.522.161.378.2]

C. Data Hasil Percobaan

Tabel 3.4 Data Hasil Percobaan Beban Seimbang Hubung Delta

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No.

BEBAN

(ohm) V (Volt) Ia (Amp) POUT

(Watt)

R S T R S T R S T

1 10 10 10 16,8 16,8 16,8 1,67 1,67 1,67 84,168 2 15 15 15 24,5 24,5 24,5 1,63 1,63 1,63 119,81 3 20 20 20 31,7 31,7 31,7 1,58 1,58 1,58 150,26 4 25 25 25 38,5 38,5 38,5 1,54 1,54 1,54 177,87 5 30 30 30 44,5 44,5 44,5 1,48 1,48 1,48 197,58 6 35 35 35 50,9 50,9 50,9 1,44 1,44 1,44 219,89 7 40 40 40 56,7 56,7 56,7 1,41 1,41 1,41 239,84 8 45 45 45 62,1 62,1 62,1 1,37 1,37 1,37 255,23 9 50 50 50 67,3 67,3 67,3 1,34 1,34 1,34 270,55 10 55 55 55 72,2 72,2 72,2 1,3 1,3 1,3 281,58

Percobaan Beban Tak Seimbang Hubung Wye A. Rangkaian Percobaan

2. Hidup kan PTAC dan semua alat ukur. Tutup S1 sehingga motor induksi berputar dengan kecepatan putar 1500 rpm.

[image:31.595.116.544.459.606.2]

(32)

4. Atur besar impedansi masing – masing beban pada fasa R, S, dan T 5. Catat tegangan terminal saat arus penguat generator belum dinaikkan

(If=0).

7. Naikkan arus penguat secara bertahap dengan mengatur PTDC . Dimana, putaran dijaga konstan pada setiap kenaikan arus penguat generator, kemudian catat tegangan terminal, catat arus IR, IS, dan IT, dan daya pada beban.

8. Turunkan arus penguat generator (PTDC) lalu buka S2, minimum kan PTAC, hingga nol kemudian buka S1.

C. Data Hasil Percobaan

Tabel 3.5 Data Hasil Percobaan Beban Tidak Seimbang Hubungan Wye

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No. BEBAN (ohm) V (Volt) Ia

(Amp) PR

(Watt) PS (Watt) PT (Watt) POUT (Watt)

R S T R S T R S T

(33)

Percobaan Beban Tak Seimbang Hubung Delta A. Rangkaian Percobaan

4. Atur besar impedansi masing – masing beban pada fasa R, S, dan T 5. Catat tegangan terminal saat arus penguat generator belum dinaikkan

(If=0).

7. Naikkan arus penguat secara bertahap dengan mengatur PTDC. Dimana, putaran dijaga konstan pada setiap kenaikkan arus penguat generator, kemudian catat tegangan terminal, catat arus IR, IS, dan IT, dan daya pada beban.

8. Turunkan arus penguat generator (PTDC) lalu buka S2, minimumkan PTAC, hingga nol kemudian buka S1.

(34)

C. Data Hasil Percobaan

Tabel 3.6 Data Hasil Percobaan Beban Tidak Seimbang Hubung Delta

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No.

BEBAN (ohm)

V (Volt)

Ia

(Amp) PR

(Watt)

PS (Watt)

PT (Watt)

POUT (Watt)

R S T R S T R S T

1 10 55 40 57 55 23 2,25 1,03 1,37 128 56,5 30,8 215,2 2 15 50 35 54 51 31 2,04 1,08 1,45 110 54,8 44,4 209,3 3 20 45 30 51 46 37 1,85 1,14 1,54 94,9 52,7 57 204,6 4 25 40 25 49 41 42 1,66 1,21 1,65 80,7 50 68,5 199,1 5 30 35 20 46 36 44 1,47 1,31 1,39 67,3 46,8 61,4 175,5 6 35 30 15 43 29 45 1,28 1,43 1,95 54,8 41,9 87,4 184 7 40 25 10 40 22 43 1,08 1,58 2,16 42,7 34,1 93,3 170,1 8 45 20 55 38 62 60 1,34 1,91 1,14 51,2 119 68,6 239 9 50 15 50 31 61 61 1,21 2,05 1,21 37,3 124 73,4 234,7 10 55 10 45 22 59 60 1,09 2,23 1,3 24,3 131 78 233

(35)

BAB 4

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum

Untuk dapat melihat bagaimana pengaruh perubahan beban terhadap karakteristik dan efisiensi generator sinkron maka diperlukan beberapa percobaan yaitu :

1. Percobaan generator beban seimbang. 2. Percobaan generator beban tidak seimbang

Dengan memutar alternator pada kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan (If). Tegangan E0 akan terinduksi pada kumparan stator seperti pada Persamaan 2.22.

Pada generator sinkron keadaan tanpa beban mengandung arti bahwa arus armatur (Ia) = 0. Dengan demikian besar tegangan terminal adalah :

(4.1)

Oleh karena besar GGL armatur adalah merupakan fungsi dari fluks magnetik, maka ggl armatur dapat ditulis :

(4.2)

Dari persamaan diatas, jika arus penguat medan diatur besarnya maka akan diikuti kenaikan fluks dan akhirnya juga pada ggl armatur. Pengaturan arus pengat medan pada keadaan tertentu besarnya akan didapatkan besar ggl armatur tanpa beban dalam keadaan saturasi.

Dengan adanya beban yang terpasang pada output generator sinkron, maka segera mengalir arus armatur (Ia); dengan adanya arus armature ini, pada kumparan armatur atau kumparan jangkar timbul fluks putar jangkar. Fluks putar jangkar ini brsiat mengurangi atau menambah fluks putar yang dihasilkan oleh kumparan rotor. Hal ini tergantung pada faktor daya beban.

= �� =�

(36)

Dengan adanya fluks putar armatur akibat timbulnya arus armatur, maka pada kumparan timbul reaktansi pemagnit Xm. Reaktansi bersama – sama dengan reaktansi bocor dikenal dengan reaktansi sinkron (Xs) dan secara matematis ditulis:

(4.3)

4.2 Analisis Data Percobaan Beban Seimbang dan Tidak Seimbang Hubung Wye Terhadap Karakteristik dan Efisiensi Generator Sinkron

Analisis dan Perhitungan Regulasi Tegangan Generator Sinkron Hubung Wye

Regulasi tegangan dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan berikut

(4.4)

Sebelum mendapatkan berapa besar voltage regulation (VR) maka terlebih dahulu kita menghitung berapa besar tegangan induksi, dengan persamaan berikut:

(4.5)

A. Beban Seimbang

• Beban ke – 1 ( ZR = ZS = ZT = 10 Ohm)

• Beban ke – 2 (ZR = ZS = ZT = 15 Ohm)

• Beban ke – 3 (ZR = ZS = ZT = 20 Ohm)

= � =

= � −_� � %

� = √ + ��

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −

(37)

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

(38)

Dari hasil perhitungan di atas dapat dilihat pada tabel 4.1 berikut :

Tabel 4.1 Hasil Analisa Pengaturan Tegangan Generator Beban Seimbang Hubung Wye

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No .

BEBAN (ohm) V (Volt) Ia (Amp) VR

(%)

R S T R S T R S T

1 10 10 10 57 57 57 3,09 3,09 3,09 52,45 2 15 15 15 77 77 77 2,89 2,89 2,89 38,46 3 20 20 20 90 90 90 2,78 2,78 2,78 31,18 4 25 25 25 112 112 112 2,65 2,65 2,65 22,20 5 30 30 30 124 124 124 2,54 2,54 2,54 18,04 6 35 35 35 138 138 138 2,3 2,3 2,3 13,08 7 40 40 40 150 150 150 2,22 2,22 2,22 10.74 8 45 45 45 158 158 158 2,06 2,06 2,06 8,64 9 50 50 50 165 165 165 1,95 1,95 1,95 7,26 10 55 55 55 171 171 171 1,83 1,83 1,83 6,07

Dari hasil perhitungan di atas dapat digambarkan grafik hubungan antara variasi beban terhadap pengaturan tegangan pada generator beban seimbang hubung wye seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00

0 2 4 6 8 10 12

Penga tu ra n Te gan gan (% ) Variasi Beban

� = √ + , . , = , Volt

[image:38.595.113.528.291.499.2]

= , −_, � % = , %

(39)

B. Beban Tidak Seimbang • Beban ke – 1

o _{Untuk beban ZR = 10 Ohm}

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

o _{Untuk beban ZS = 55 Ohm}

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

o _{Untuk beban ZT = 40 Ohm}

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

• Beban ke – 2

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

(40)

= , −_, � % = , %

• Beban ke – 3

o Untuk beban ZR = 20 Ohm

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

• Beban ke – 4

� = √ + , . = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

(41)

= , −_, � % = , %

• Beban ke – 5

� = √ + , . = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_. � % = , %

• Beban ke – 6

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

(42)

= , −_, � % = , %

• Beban ke – 7

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

• Beban ke – 8

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

o Untuk beban ZT = 55 Ohm

(43)

= , −_, � % = , %

• Beban ke – 9

� = √ + , . , = , Volt

= , −_. � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

• Beban ke – 10

� = √ + , . , = , Volt

= , −_. � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

(44)

= , −_, � % = , %

Dari hasil perhitungan di atas dapat dilihat pada tabel 4.2 berikut :

Tabel 4.2 Hasil Analisa Pengaturan Tegangan Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Wye

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No. BEBAN (ohm) V (Volt) Ia (Amp) VR (%)

R S T R S T R S T R S T

1 10 55 40 104 131 90 2,15 1,65 1,86 18,29 8,13 18,28 2 15 50 35 105 124 90,2 2,1 1,7 1,9 17,41 9,42 18,81 3 20 45 30 105 115 90,3 2,06 1,75 1,96 16,91 11,26 19,65 4 25 40 25 105 106 90,2 2,01 1,82 2,03 16,28 13,72 20,69 5 30 35 20 105 95,4 90,1 1,97 1,9 2,11 15,79 17,30 21,89 6 35 30 15 105 83,4 90 1,93 1,99 2,21 15,29 22,46 23,36 7 40 25 10 105 69,8 90 1,89 2,1 2,33 14,79 30,23 25,06 8 45 20 55 105 115 135 1,71 1,93 1,62 12,59 13,23 7,46 9 50 15 50 105 106 135 1,68 2,01 1,69 12,23 16,05 8,04 10 55 10 45 105 95,2 135 1,65 2,11 1,78 11,87 20,25 8,81

Dari hasil perhitungan di atas dapat digambarkan grafik hubungan antara variasi beban terhadap pengaturan tegangan pada generator beban tidak seimbang hubung wye seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00

0 2 4 6 8 10 12

Penga tu ra n Te an gan (% ) Variasi Beban fasa R fasa S fasa T

(45)

Analisis dan Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye Efisiensi dapat dihitung dari persamaan:

� = . � . (4.6)

� = � + � (4.7)

=�_� x 100 % (4.8)

A. Beban Seimbang

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 64,85 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 63,98 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 61,81 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 62,83 %

� = . + , = ,

= ,_, x 100 % = 61,94 %

(46)

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 63,16 %

� = + , = ,

= _, x 100 % = 62,81 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 63,02 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 62,86 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 62,95 %

(47)

[image:47.595.103.526.149.358.2]

Tabel 4.3 Hasil Analisa Efisiensi Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Wye

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No.

BEBAN

(ohm) V (Volt) Ia (Amp) POUT

(Watt)

Pin (Watt)

effiseinsi (%)

R S T R S T R S T

1 10 10 10 57 57 57 3,09 3,09 3,09 528,39 814,8 64,85 2 15 15 15 77 77 77 2,89 2,89 2,89 667,59 1043 63,98 3 20 20 20 90 90 90 2,78 2,78 2,78 750,60 1214 61,81 4 25 25 25 112 112 112 2,65 2,65 2,65 890,40 1417 62,83 5 30 30 30 124 124 124 2,54 2,54 2,54 944,88 1526 61,94 6 35 35 35 138 138 138 2,3 2,3 2,3 952,20 1508 63,16 7 40 40 40 150 150 150 2,22 2,22 2,22 999,00 1590 62,81 8 45 45 45 158 158 158 2,06 2,06 2,06 976,44 1549 63,02 9 50 50 50 165 165 165 1,95 1,95 1,95 965,25 1536 62,86 10 55 55 55 171 171 171 1,83 1,83 1,83 938,79 1491 62,95

Dari hasil perhitungan di atas dapat digambarkan grafik hubungan antara variasi beban terhadap efisiensi pada generator beban seimbang hubung wye seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.3 Kurva Efisiensi Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Wye 61,5 62 62,5 63 63,5 64 64,5 65

0 2 4 6 8 10 12

[image:47.595.142.504.450.672.2]

(48)

B. Beban Tidak Seimbang

Untuk mencari daya input generator pada saat beban tidak seimbang digunakan persamaan :

� = � + � + � + � (4.9)

• Beban ke – 1

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 64,49 %

• Beban ke – 2

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 64,14 %

• Beban ke – 3

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 63,76 %

• Beban ke – 4

� = + + , + , = ,

= _, x 100 % = 63,56 %

• Beban ke – 5

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 63,54 %

• Beban ke – 6

� = + , + , + , = ,

(49)

• Beban ke – 7

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 64,34 %

• Beban ke – 8

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 63,90 %

• Beban ke – 9

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 64,19 %

• Beban ke – 10

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 64,59 %

[image:49.595.117.543.527.738.2]

Dari hasil perhitungan di atas dapat dilihat pada tabel 4.4 berikut

Tabel 4.4 Analisa Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Wye

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No.

BEBAN

(ohm) V (Volt) Ia (Amp) POUT

(Watt)

Pin (Watt)

Efisiensi (%)

R S T R S T R S T

(50)

[image:50.595.139.503.153.372.2]

Dari hasil perhitungan di atas dapat digambarkan grafik hubungan antara variasi beban terhadap efisiensi pada generator beban tidak seimbang hubung wye seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.4 Kurva Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Wye

4.3 Analisis Data Percobaan Beban Seimbang dan Tidak Seimbang Hubung Delta Terhadap Karakteristik dan Efisiensi Generator Sinkron

Analisis dan Perhitungan Regulasi Tegangan Generator Sinkron Hubung Delta

Untuk menghitung regulasi tegangan generator sinkron pada beban seimbang dan tidak seimbang sama dengan perhitungan regulasi tegangan pada generator sinkron hubung wye, yaitu menggunakan Persamaan 4.4 untuk mencari besar regulasi tegangannya dan menggunakan Persamaan 4.5 untuk mencari tegangan induksinya.

A. Beban Seimbang

• Beban ke – 1 ( ZR = ZS = ZT = 10 Ohm) 63,40 63,60 63,80 64,00 64,20 64,40 64,60 64,80

0 2 4 6 8 10 12

E fi si e n si (% ) Variasi Beban

� = √ + , . , = , Volt

(51)

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

(52)

[image:52.595.129.402.80.415.2]

Data hasil analisa dan perhitungan regulasi tegangan pada generator hubung delta pada beban seimbang yaitu dapat dilihat pada tabel 4.5 :

Tabel 4.5 Hasil Analisa dan Perhitungan Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Delta

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No. BEBAN (ohm) V (Volt) Ia (Amp) VR

(%)

R S T R S T R S T

1 10 10 10 16,8 16,8 16,8 1,67 1,67 1,67 71,73 2 15 15 15 24,5 24,5 24,5 1,63 1,63 1,63 59,70 3 20 20 20 31,7 31,7 31,7 1,58 1,58 1,58 49,32 4 25 25 25 38,5 38,5 38,5 1,54 1,54 1,54 40,91 5 30 30 30 44,5 44,5 44,5 1,48 1,48 1,48 33,90 6 35 35 35 50,9 50,9 50,9 1,44 1,44 1,44 28,06 7 40 40 40 56,7 56,7 56,7 1,41 1,41 1,41 23,76 8 45 45 45 62,1 62,1 62,1 1,37 1,37 1,37 20,11 9 50 50 50 67,3 67,3 67,3 1,34 1,34 1,34 17,29 10 55 55 55 72,2 72,2 72,2 1,3 1,3 1,3 14,80

� = √ + , . , = , Volt

= , −

, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

(53)

[image:53.595.139.518.153.370.2]

Dari tabel 4.5 di atas dapat di gambarkan kurva karakteristik antara variasi beban terhadap regulasi tegangan generator sinkron beban seimbang hubung delta, seperti yang terlihat pada Gambar 4.5 berikut :

Gambar 4.5 Kurva Pengaturan Tegangan Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Delta

• Untuk beban ZR = 10 Ohm

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

• Untuk beban ZS = 55 Ohm

� = √ , + , . . = , Volt

= , − ,_, � % = , %

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

0 2 4 6 8 10 12

Penga

tu

ra

n

Te

gan

(%

)

(54)

• Untuk beban ZT = 40 Ohm

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

• Beban ke – 2

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

� = √ , + , . . = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

• Beban ke – 3

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

(55)

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

• Beban ke – 4

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,

, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,

, � % = , %

• Beban ke – 5

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

(56)

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

• Beban ke – 6

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

• Beban ke – 7

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

(57)

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

• Beban ke – 8

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

• Beban ke – 9

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

(58)

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

• Beban ke – 10

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,_, � % = , %

� = √ , + , . , = , Volt

= , − ,

, � % = , %

� = √ + , . , = , Volt

= , −_, � % = , %

(59)

[image:59.595.115.547.142.349.2]

Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Regulasi Tegangan Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Delta

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No.

BEBAN

(ohm) V (Volt) Ia (Amp) VR (%)

R S T R S T R S T R S T

1 10 55 40 56,8 54,9 22,5 2,25 1,03 1,37 40,53 15,79 59,64 2 15 50 35 54 50,7 30,6 2,04 1,08 1,45 38,71 19,12 47,41 3 20 45 30 51,3 46,2 37 1,85 1,14 1,54 36,94 23,51 42,44 4 25 40 25 48,6 41,3 41,5 1,66 1,21 1,65 34,89 29,29 40,68 5 30 35 20 45,8 35,7 44,2 1,47 1,31 1,39 32,58 37,60 31,83 6 35 30 15 42,8 29,3 44,8 1,28 1,43 1,95 30,02 45,83 44,16 7 40 25 10 39,5 21,6 43,2 1,08 1,58 2,16 26,89 62,82 49,44 8 45 20 55 38,2 62,4 60,2 1,34 1,91 1,14 35,89 30.85 16,01 9 50 15 50 30,8 60,5 60,7 1,21 2,05 1,21 40,22 34,59 17,32 10 55 10 45 22,3 58,6 60 1,09 2,23 1,3 48,59 38,99 19,60

Dari tabel 4.6 di atas dapat di gambarkan kurva karakteristik antara variasi beban terhadap regulasi tegangan generator sinkron beban tidak seimbang hubung delta, seperti yang terlihat pada Gambar 4.6 berikut :

Gambar 4.6 Kurva Karakteristik Pengaturan Tegangan Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Delta

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00

0 2 4 6 8 10 12

Penga tu ra n t rgan gan (% ) Variasi Beban

[image:59.595.139.518.449.694.2]

(60)

Analisis dan Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Delta Untuk menghitung besar efisiensi generator sinkron hubung delta, persamaan yang digunakan sama seperti Persamaan 4.6 – 4.8.

A. Beban Seimbang

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 50,15 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 50,05 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 50,08 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 50 %

� = , + , = ,

(61)

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 50,25 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 50,13 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 50,18 %

� = , + , = ,

= ,_, x 100 % = 50,11 %

� = , + , = ,

(62)

[image:62.595.116.561.194.406.2]

Data hasil perhitungan efisiensi pada generator sinkron beban seimbang hubung delta dapat dilihat pada Tabel 4.7 :

Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Delta

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No.

BEBAN

(ohm) V (Volt) Ia (Amp) POUT

(Watt)

Pin (Watt)

efisiensi (%)

R S T R S T R S T

1 10 10 10 16,8 16,8 16,8 1,67 1,67 1,67 84,17 167,84 50,15 2 15 15 15 24,5 24,5 24,5 1,63 1,63 1,63 119,81 239,37 50,05 3 20 20 20 31,7 31,7 31,7 1,58 1,58 1,58 150,26 300,04 50,08 4 25 25 25 38,5 38,5 38,5 1,54 1,54 1,54 177,87 355,74 50,00 5 30 30 30 44,5 44,5 44,5 1,48 1,48 1,48 197,58 394,72 50,06 6 35 35 35 50,9 50,9 50,9 1,44 1,44 1,44 219,89 437,62 50,25 7 40 40 40 56,7 56,7 56,7 1,41 1,41 1,41 239,84 478,41 50,13 8 45 45 45 62,1 62,1 62,1 1,37 1,37 1,37 255,23 508,61 50,18 9 50 50 50 67,3 67,3 67,3 1,34 1,34 1,34 270,55 539,89 50,11 10 55 55 55 72,2 72,2 72,2 1,3 1,3 1,3 281,58 560,43 50,24

Dari tabel 4.7 di atas dapat di gambarkan kurva karakteristik antara variasi beban terhadap efisiensi generator sinkron beban seimbang hubung delta, seperti yang terlihat pada Gambar 4.7 berikut :

Gambar 4.7Kurva Karakteristik Efisiensi Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Delta

49,95 50,00 50,05 50,10 50,15 50,20 50,25 50,30

0 2 4 6 8 10 12

[image:62.595.149.500.500.707.2]

(63)

� = , + , + , + , = ,

= _,, x 100 % = 53,90 %

• Beban ke – 2

� = , + , + , + , = ,

= _,, x 100 % = 51,85 %

• Beban ke – 3

� = , + , + , + , = ,

= _,, x 100 % = 50,80 %

• Beban ke – 4

� = , + , + , + , = ,

= _,, x 100 % = 50,46 %

• Beban ke – 5

� = , + , + , + , = ,

= _,, x 100 % = 51,77 %

• Beban ke – 6

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 51,16 %

• Beban ke – 7

� = , + , + , + , = ,

(64)

• Beban ke – 8

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 51,48 %

• Beban ke – 9

� = , + , + , + , = ,

= _,, x 100 % = 52,85 %

• Beban ke – 10

� = + , + , + , = ,

= _, x 100 % = 54,94 %

[image:64.595.74.526.460.668.2]

Data hasil perhitungan efisiensi pada generator sinkron beban seimbang hubung delta dapat dilihat pada Tabel 4.8 :

Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Delta

n = 1500 rpm If = 1,0 Amp

No.

BEBAN

(ohm) V (Volt) Ia (Amp) POUT

(Watt)

Pin (Watt)

Efisiensi (%)

R S T R S T R S T

(65)

[image:65.595.141.525.153.397.2]

Dari tabel 4.8 di atas dapat di gambarkan kurva karakteristik antara variasi beban terhadap efisiensi generator sinkron beban seimbang hubung delta, seperti yang terlihat pada Gambar 4.8 berikut :

Gambar 4.8 Kurva Karakteristik Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Delta

4.4 Kurva Perbandingan Karakteristik dan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang dan Tidak Seimbang.

Kurva Perbandingan Karakteristik Generator Sinkron

Perbandingan pengaturan tegangan generator sinkron hubung wye dan hubung delta pada saat beban seimbang dan tidak seimbang dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Gambar 4.10 berikut :

50,00 50,50 51,00 51,50 52,00 52,50 53,00 53,50 54,00 54,50 55,00 55,50

0 2 4 6 8 10 12

E

ffi

si

en

si

(%)

(66)

[image:66.595.123.521.84.326.2]

Gambar 4.9 Kurva Perbandingan Pengaturan Tegangan Generator Sinkron Hubung Wye dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang

Gambar 4.10 Kurva Perbandingan Pengaturan Tegangan Generator Sinkron Hubung Wye dan Hubung Delta Beban Pada Saat Beban Tidak Seimbang 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00 80,00

0 2 4 6 8 10 12

Penga tu ra n Te gan gan Variasi Beban

beban hubungan delta beban hubungan wye

0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 50,00

0 2 4 6 8 10 12

Penga tu ra n Te gan gan (% ) Variasi Beban

[image:66.595.121.523.403.666.2]

(67)

Kurva Perbandingan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang dan Tidak Seimbang

[image:67.595.143.518.200.412.2] [image:67.595.139.527.491.695.2]

Perbandingan pengaturan tegangan generator sinkron hubung wye dan hubung delta pada saat beban seimbang dan tidak seimbang dapat dilihat pada Gambar 4.9 dan Gambar 4.10 berikut :

Gambar 4.11 Kurva Perbandingan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang

Gambar 4.12 Kurva Perbandingan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan Hubung Delta Pada Saat Beban Tidak Seimbang

0 10 20 30 40 50 60 70

0 2 4 6 8 10 12

E fi si e n si % Variasi beban

Hubungan Wye Hubungan Delta

0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 70,00

0 2 4 6 8 10 12

e fi si e n si % Variasi Beban

(68)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Pengaturan tegangan generator sinkron hubung delta pada beban seimbang lebih besar dari pada pengaturan tegangan pada hubung wye, yaitu sebesar 71,73 %. Lebih besar dari pada pengaturan tegangan hubung wye yaitu sebesar 52,45 %. Dimana semakin lama pengaturan tegangan semakin kecil.Pengaturan tegangan generator sinkron hubung delta pada beban tidak seimbang juga lebih besar dibanding dengan pengaturan tegangan pada hubung wye. Yaitu rata – rata tertinggi sebesar 46,38 % pada beban hubung delta dan 23,36 % pada beban hubung wye.

2. Efisiensi generator sinkron dengan beban seimbang hubung wye lebih besar dari pada generator sinkron dengan beban seimbang hubung delta, pada beban hubung wye efisiensi tertinggi yaitu sebesar 64,85 % sedangkan pada beban hubung delta efisiensi tertinggi yaitu sebesar 50,25 %. Effisiensi generator dengan beban tidak seimbang hubung wye dibandingkan dengan generator dengan beban tidak seimbang hubung delta yaitu sebesar 64,59% pada beban hubung wye dan 54,95 % pada beban hubung delta.

(69)

BAB 2 DASAR TEORI

2.1 Umum

Konversi energi elektromagnetik yaitu perubahan energi dari bentuk

mekanik ke bentuk listrik dan bentuk listrik ke bentuk mekanik. Generator

sinkron (altenator) merupakan jenis mesin listrik yang berfungsi untuk

menghasilkan tegangan bolak-balik dengan cara mengubah energi mekanis

menjadi energi listrik. Energi mekanis diperoleh dari putaran rotor yang

digerakkan oleh penggerak mula (prime mover), sedangkan energi listrik

diperoleh dari proses dari proses induksi elektromagnetik yang terjadi pada

kumparan stator dan rotornya.

Generator sinkron dengan defenisi sinkronnya, mempunyai makna bahwa

frekuensi listrik yang dihasilkannya sinkron dengan putaran mekanis generator

tersebut. Rotor generator sinkron yang terdiri dari belitan medan dengan suplai arus

searah akan menghasilkan medan magnet yang diputar dengan kecepatan yang

sama dengan kecepatan putar rotor.

Generator arus bolak – balik dibagi menjadi dua jenis, yaitu:

a. Generator arus bolak – balik 1 fasa

(70)

Sebelum membahas tentang generator sinkron, terlebih dahulu kita mengetahui

tentang generator listrik. Generator listrik adalah suatu mesin listrik dimana dalam

proses kerjanya melakukan pengkonversian energi dari energi mekanik ke energi

listrik. Generator listrik dan motor listrik mempunyai kesamaan, yaitu sama-sama

memanfaatkan induksi listrik yang terjadi di dalam kedua perangkat/sistem. Akan

tetapi fungsi dari kedua sistem tersebut berbeda, dimana motor listrik melakukan

konversi energi listrik menjadi mekanik.

2.2 Defenisi Generator Sinkron

Generator sinkron merupakan salah satu jenis generator listrik dimana terjadi

proses pengkonversian energi dari energi mekanik ke energi listrik, (sama seperti

generator listrik) yang dihasilkan oleh putaran kumparan rotor yang memotong

suatu medan elektromagnetik yang dihasilkan di stator sehingga kemudian

menyebabkan timbulnya energi listrik. Induksi elektromagnetik yang terjadi dalam

generator merupakan bentuk aplikasi nyata dari Hukum Faraday yang menyatakan:

1. “Jika sebuah penghantar memotong garis-garis gaya dari sebuah medan

magnetik (flux) yang konstan, maka pada penghantar tersebut akan timbul

tegangan induksi”.

2. “Perubahan flux magnetik didalam suatu rangkaian bahan penghantar,

(71)

Sedangkan jika dijabarkan dengan persamaan matematisnya, persamaannya

adalah sebagai berikut:

dt d N

e_induksi  (2.1)

dimana,

induksi

e _{: tegangan induksi elektromagnetik (GGL induksi)}

N : jumlah lilitan

dt d

: laju perubahan fluks magnetik (wb/s)

Keterangan :

Nilai atau tanda minus (-) pada lilitan merupakan bentuk penerapan dari

Hukum Lenz yang mengatakan:

“Ggl Induksi selalu membangkitkan arus yang medan magnetiknya berlawanan

dengan sumber perubahan fluks magnetik“.

2.3 Konstruksi Generator Sinkron

Secara umum, konstruksi generator sinkron terdiri dari dua bagian yang diam

(stator) dan bagian yang bergerak (rotor). Keduanya merupakan rangkaian

magnetik yang berbentuk simetris dan silindris. Selain itu pada generator sinkron

terdapat bagian yang memisahkan antara rotor dan stator yang biasa disebut dengan

celah udara yang berfungsi sebagai tempat terjadinya fluksi atau induksi energi

(72)

Stator

Stator (armature) adalah bagian yang berfungsi sebagai tempat untuk

menerima induksi magnet dari rotor. Arus AC yang menuju ke beban disalurkan

melalui stator. Komponen ini berbentuk sebuah rangka silinder dengan lilitan kawat

konduktor yang sangat banyak.

Stator terdiri dari beberapa komponen utama yaitu :

1. Rangka Stator

Rangka stator merupakan rumah (kerangka) yang merupakan inti jangkar

generator sinkron.

2. Inti Stator

Inti stator terbuat dari laminasi – laminasi baja campuran atau besi magnetik

[image:72.595.145.478.88.278.2]

khusus yang terpasang kerangka stator.

(73)

3. Alur (slot) dan Gigi

Alur dan gigi merupakan tempat meletakkan kumparan jangkar. Ada 3 (tiga)

bentuk alur stator yaitu, terbuka, setengah terbuka, dan tertutup. Ketiga

bentuk alur (slot) tersebut tampak seperti

4. Kumparan Stator ( Kumparan Jangkar)

Kumparan jangkar biasanya terbuat dari tembaga. Kumparan ini merupakan

bagian dimana timbulnya ggl induksi.

Rotor

Rotor terdiri dari tiga komponen utama yaitu:

a. Slip Ring

Slip ring merupakan cincin logam yang melingkari poros rotor tetapi

dipisahkan oleh isolasi tertentu. Terminal kumparan rotor dipasang ke slip

ring ini kemudian dihubungkan ke sumber arus searah melalui sikat (brush)

yang letaknya menempel pada slip ring.

(74)

b. Kumparan Rotor (Kumparan Medan)

Kumparan medan merupakan unsur yang memegang peranan utama

dalam menghasilkan medan magnet. Kumparan ini mendapat arus searah dari

sumber eksitasi tertentu.

c. Poros Rotor

Poros rotor merupakan tempat meletakkan kumparan medan, dimana

pada poros rotor tersebut telah dibentuk slot-slot secara parallel terhadap

poros rotor.

Pada generator sinkron terdapat 2 (dua) jenis tipe rotor yaitu : rotor kutub

menonjol dan rotor kutub tak menonjol ( cylindrical rotors). Rotor kutub menonjol

biasanya dihubungkan dengan turbin hydrolic putaran rendah sedangkan rotor

kutub tak menonjol biasanya dihubungkan pada turbin putaran tinggi.

1. Rotor kutub menonjol (Salient pole rotors)

Rotor tipe ini mempunyai kutub yang jumlahnya banyak. Kumparan

dibelitkan pada tangkai kutub, dimana kutub-kutub diberi laminasi untuk

mengurangi panas yang ditimbulkan oleh arus Eddy, kumparan-kumparan

medannya terdiri dari bilah tembaga persegi. Kutub menonjol ditandai dengan rotor

berdiameter besar dan panjang sumbunya pendek. Selain itu jenis kutub salient

pole, kutub magnetnya menonjol keluar dari permukaan rotor. Belitan-belitan

medan dihubung seri. Ketika belitan medan ini disuplai oleh eksiter, maka kutub

yang berdekatan akan membentuk kutub yang berlawanan. Bentuk kutub menonjol

(75)

[image:75.595.243.404.85.260.2]

Gambar 2.3 Rotor kutub menonjol (sileant poles)

Rotor kutub menonjol pada umumnya digunakan pada generator sinkron

dengan kecepatan putaran rendah dan sedang (120 – 400 rpm). Generator seperti

ini biasanya dikopel dengan mesin diesel atau turbin air pada sistem pembangkit

listrik. Rotor kutub menonjol baik digunakan pada putaran rendah dan sedang

karena :

• Konstruksi kutub menonjol tidak terlalu kuat untuk menahan tekanan

mekanis apabila diputar dengan kecepatan tinggi.

• Konstruksi rotor kutub menonjol akan mengalami rugi – rugi yang besar

dan menimbulkan polusi suara jika diputar dengan kecepatan tinggi.

2. Rotor kutub tak menonjol (cylindrical rotors)

Rotor tipe ini dibuat dari plat baja berbentuk silinder yang mempunyai

sejumlah slot sebagai tempat kumparan. Karena adanya slot-slot dan juga kumparan

medan yang terletak pada rotor maka jumlah kutub pun sedikit yang dapat dibuat.

Belitan-belitan medan dipasang pada alur-alur di sisi luarnya dan terhubung seri

(76)

Gambar 2.4 Rotor kutub tak menonjol (cylindrical rotors)

Rotor ini biasanya berdiameter kecil dan sumbunya sangat panjang.

Konstruksi ini memberikan keseimbangan mekanis yang lebih baik karena

[image:76.595.244.387.239.384.2]

rugi-rugi anginnya lebih kecil dibandingkan rotor kutub menonjol (salient pole rotor).

Gambar bentuk kutub silinder generator sinkron tampak seperti pada Gambar 2.4

berikut :

Rotor silinder umumnya digunakan pada generator sinkron dengan kecepatan

putaran tinggi (1500 atau 3000 rpm) biasanya digunakan untuk pembangkit listrik

berkapasitas besar misalnya pembangkit listrik tenaga uap dan gas. Rotor silinder

baik digunakan pada kecepatan tinggi karena:

• Distribusi di sekeliling rotor mendekati bentuk gelombang sinus sehingga

lebih baik rotor kutub menonjol.

(77)

2.4 Reaksi Jangkar Generator Sinkron

Apabila generator sinkron melayani beban, ,maka pada kumparan jangkar

mengalir arus, dan arus ini menimbulkan fluks jangkar. Fluks jangar yang

ditimbulkan arus (ф_�) akan berinteraksi dengan yang dihasilkan kumparan medan

rotor (ф ), sehingga menghasilkan fluks resultan (ф )

ф =ф +ф� (2.2)

Adanya interaksi ini dikenal sebagai reaksi jagkar.

Kondisi reaksi jangkar untuk berbagai macam jenis beban adalah sebagai

berikut :

Arus jangkar (I) sefasa dengan GGL (E).

Jenis beban : Tahanan (resistif).

ф_� tegak lurus terhadap ф

Arus jangkar (I) sefasa dengan GGL (E). Jenis beban : Tahanan (resistif).

ф� tegak lurus terhadap ф

(a). Beban Resistif

Arus jangkar (I) terlebih dahulu θ dari GGL (E).

Jenis beban : Kapasitif

ф� terbelakang dengan sudut (90 –θ)

(78)