TUGAS AKHIR
STUDI PERBANDINGAN BEBAN LINEAR DAN NONLINEAR
TERHADAP KINERJA GENERATOR SINKRON TIGA PHASA
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
DIKY IKHSAN NASUTION
NIM : 100402022
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
i
ABSTRAK
Generator sinkron merupakan mesin listrik yang mengubah energi mekanis berupa putaran menjadi energi listrik. Generator sinkron dapan melayani beban linear dan nonlinear. Adapun beban linear dan non linear tersebut mempengaruhi kinerja generator sinkron yang berkapasitas 2,67 KW yang digunakan sebagai peralatan penelitian tersebut yaitu, pada beban linear semakin diperbesar beban akan mengalami penurunan efisiensi dari 54,17% (75 W) menjadi 48,76% (375 W), sedangkan pada beban nonlinear dari 50,23% (75 W) menjadi 37,70% (375 W). Untuk voltage regulasi pada beban linear 375 watt sebesar 0,48%, sedangkan pada beban nonlinear 375 watt mencapai 10,46%.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat rahmat dan ridho-Nya Tugas Akhir ini dapat disusun dan diselesaikan, serta shalawat beriring salam penulis haturkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad SAW.
Tugas Akhir ini adalah bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
”STUDI PERBANDINGAN BEBAN LINEAR DAN NONLINEAR TERHADAP
KINERJA GENERATOR SINKRON TIGA PHASA.”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda (Ali musa Nasution) dan Ibunda (Rosmanidar), Kakak tersayang (Des Afliana ) yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis dalam penyelesaian studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis juga banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Syamsul Amien, MS., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhiryang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
iii memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir inidan senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.
3. Bapak Ir. Edy Warman, MT. Dan Ir. Raja Harahap,MT., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.
4. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik penulis menuju jenjang Sarjana.
5. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi.
6. Alhusnalia Ramadhni dan seluruh teman-teman stambuk 2010 yang selalu saling memberi semangat, bantuan dan cerita selama mengerjakan tugas akhir.
7. Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah memberi dukungan dan bantuan.
8. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum sempurna karena masih banyak terdapat kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna memberikan ilmu pengetahuan bagi kita semua dan hanya kepada Allah SWT-lah penulis menyerahkan diri.
Medan, Januari 2015 Penulis
DAFTAR ISI
2.1 Generator Sinkron ... 42.1.1 Konstruksi Generator Sinkron ... 5
2.1.2 Metode Eksitasi Pada Generator Sinkron ... 12
2.1.3 Prinsip Kerja Generator Sinkron...18
2.1.4 Reaksi Jangkar...20
2.1.5 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron...23
2.1.6 Jenis beban...25
v 2.2.1 Karakteristik dan Penentuan parameter Tanpa beban : E0=
E0(If) ... 28
2.2.2 Karakteristik dan Penentuan parameter Generator Sinkron Hubung Singkat : Isc = Isc(If) ... 30
2.2.3 Karakteristik dan Penentuan Parameter Generator Sinkron Berbeban : V = V(If)... 32
2.2.4 Karakteristik Luar Generator Sinkron : Vt = f(Ia) ... 33
2.2.5 Karakteristik Pengaturan Generator Sinkron : If = f(Ia) . 34 2.3 Faktor Daya... ... ...36
2.4 Regulasi Tegangan Generator Sinkron Dengan Metode Impedansi Sinkron ... 37
2.5 Rugi-rugi Generator Sinkron ... 41
2.6 Efisiensi Generator Sinkron ... 42
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu ... 44
3.2 Bahan dan Peralatan ... 44
3.3 Variabel yang Diamati ... 45
3.4 Rangkaian percobaan ... 46
3.5 Prosedur Penelitian ... 47
3.6 Pelaksanaan Penelitian ... 49
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum ... 51
4.2.1. Percobaan Beban Nol ... 52
4.2.2. Percobaan Hubung singkat ... 54
4.2.3. Penentuan Parameter Generator sinkron ... 55
4.3 Percobaan Berbeban ... 57
4.4 Analisa Data Perbandingan beban linear dan nonlinear Terhadap Kinerja Generator Sinkron Tiga Phasa ... 58
4.4.1 Regulasi Tegangan ... 58
4.4.2 Efisiensi ... 60
4.4.3 Tabel Analisa Data ... 62
4.4.4 Kurva Pengaruh Perubahan Beban Terhadap Regulasi Tegangan dan Efisiensi Generator Sinkron Tiga Phasa ... 64
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 65
5.2 Saran...65
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi Generator Sinkron Secara Umum ... 6
Gambar 2.2 Rotor Generator Sinkron ... 7
Gambar 2.3 Rotor Kutub Menonjol Generator Sinkron ... 8
Gambar 2.4 Rotor Kutub Silinder Generator Sinkron ... 9
Gambar 2.5 Stator Generator Sinkron ... 10
Gambar 2.6 Bentuk-bentuk Alur ... 11
Gambar 2.7 Sistem Eksitasi Menggunakan Generator Arus Searah ... 13
Gambar 2.8 Sistem Eksitasi Statis ... 14
Gambar 2.9 Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Baterai... 15
Gambar 2.10 Sistem Eksitasi Dengan Suplai Tiga Phasa ... 16
Gambar 2.11 Sistem Eksitasi Dengan Menggunakan Permanen Magnet Generator ... 18
Gambar 2.12 Model Reaksi Jangkar ... 20
Gambar 2.13 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Perphasa Tanpa Beban ... 22
Gambar 2.14 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron. ...23
Gambar 2.15 Penyederhanaan Rangkaian Generator Sinkron...24
Gambar 2.16 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Tiga Phasa ... 24
Gambar 2.17 Bentuk gelombang arus dan tegangan bban non linear ... 25
Gambar 2.18 Bentuk gelombang harmonisa pada beban LHE ... 26
Gambar 2.19 Rangkaian test tanpa beban ... 29
Gambar 2.20 Rangkaian hubung singkat ... 30
Gambar 2.21 Karakteristik Hubung Singkat ... 31
Gambar 2.22 Rangkaian Generator Sinkron Berbeban ... 33
Gambar 2.23 Diagram Phasor Generator Sinkron. ... 37
Gambar 2.25 Diagram Phasor Generator Sinkron Untuk
MenggambarkanRegulasi Tegangan... ...40
Gambar 2.26 Diagram Aliran Daya Generator Sinkron ... 43
Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Beban Nol ... 46
Gambar 3.2 Rangkaian Hubung Singkat... 46
Gambar 3.3 Rangkaian berbeban ... 47
Gambar 3.4 Diagram blok Pelaksanaan Penelitian... 50
Gambar 4.1 Karakteristik beban nol ... 53
Gambar 4.2 Karakteristik Hubung singkat ... 55
Gambar 4.3(a) Karakteristik percobaan hubung singkat ... 55
Gambar 4.3(b) Karakteristik percobaan beban nol ... 56
Gambar 4.4 Grafik beban vs Voltage Regulation (VR) ... 64
ix
DAFTAR TA
BEL
Tabel 4.1 Tegangan Induksi Sebagai Fungsi Arus Medan...52
Tabel 4.2 Arus Hubung Singkat Sebagai Fungsi Arus Medan...54
Tabel 4.3(a) Data Percobaan beban linear...57
Tabel 4.3(b) Data Percobaan beban nonlinera...58
Tabel 4.4 Hasil Analisa Data pengaruh pembebanan linear terhadap tegangan terminal, regulasi tegangan, dan efisiensi generator sinkron tiga Phasa...63
