GENERATOR INDUKSI PENGUATAN SENDIRI DENGAN
MENGGUNAKAN KAPASITOR KOMPENSASI DAN
DENGAN PENAMBAHAN INDUKTOR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam
menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh
EDY PERSADANTA SEMBIRING 100402071
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTROFAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Eksitasi generator induksi penguatan sendiri dapat diperoleh dari kapasitor yang dihubungkan dengan terminal stator generator. Kapasitor ini berfungsi untuk membangkitkan daya reaktif untuk menghasilkan fluksi magnetisasi. Jadi tanpa adanya daya reaktif untuk kebutuhan arus eksitasi, kerja mesin induksi sebagai generator tidak mungkin terlaksana, sehingga digunakan kapasitor eksitasi sebagai penguatan untuk memperbaiki daya reaktifnya.
Pembebanan pada generator induksi penguatan sendiri akan mengakibatkan drop tegangan pada generator tersebut sehingga penyaluran tegangan terhadap beban tidak sesuai dengan yang diharapkan. Dengan penambahan kapasitor kompensasi diharapkan memperbaiki regulasi tegangan pada generator induksi, namun hal ini tidak memperbaiki nilai harmonisa tegangan dan arus yang disebabkan oleh kumparan generator induksi. Oleh karena itu, penulis ingin melakukan penelitian pada generator induksi penguatan sendiri dan menganalisa besarnya jatuh tegangan apabila menggunakan kapasitor kompensasi dan membandingkannya apabila dilakukan penelitian dengan penambahan inductor kompensasi. Sehingga diketahui regulasi tegangan yang terbaik.
Berdasarkan perhitungan analisa data yang diperoleh, maka rata-rata regulasi tegangan motor induksi sebagai generator induksi adalah 56,465 %, rata-rata regulasi tegangan generator induksi dengan menggunakan kapasitor kompensasi adalah 40,02 % dan rata-rata regulasi tegangan generator induksi dengan menggunakan kapasitor kompensasi dan dengan penambahan induktor adalah 33,21 %.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas Akhir ini penulis persembahkan spesial kepada kedua orangtua penulis, serta saudara-saudari penulis yaitu Rasita Sembiring, Mina br Ginting, Mira D sembiring, Eka P Sembiring dan Prima A Sembiring yang merupakan bagian hidup penulis serta senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Selain itu penulis juga berterima kasih kepada seluruh keluarga besar Sembiring Depari dan Ginting yang selalu mendukung masa-masa perkuliahan penulis.
Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim. M.si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Ir. Rahmat Fauzy, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
3. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU terkhusus untuk kak Ummi dan kak Ester yang turut memotivasi penulis agar giat dalam pengerjaan Tugas Akhir ini.
4. Teman-teman seperjuangan Jones Milan Simatupang, Novenri Ambarita, Daniel Sembiring, Martua Nababan, Yehezkiel Mart Naibaho, Afron S sianturi, Ronaldo Saragih, Andry Marpaunng, Cristhoper Pasaribu, dan yang belum dapat disebutkan satu persatu.
5. Teman-teman sepermainan marakas 66, marakas 60, Gg ribu dan Gg karonta.
6. Seseorang yang spesial yang senantiasa mendukung dan menghibur serta memberi semangat, Cyntia A C Siahaan.
7. Teman-teman alumni SMA N 1 Pancur Batu.
8. Asisten laboratorium Dasar Konversi Energi Listrik yang telah banyak membantu penyelesaian Tugas Akhir ini.
9. Pihak-pihak lainnya yang membantu pengerjaan Tugas Akhir ini.
Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga Tugas Akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya.
Medan,April 2016 Penulis,
iv
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vii
DAFTAR TABEL ... ix
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 2
1.4. Batasan Masalah ... 2
1.5.. Metode Penulisan ... 3
1.6. Sistematika Penulisan... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1. Mesin Induksi ... 5
2.1.1. Karakteristik Mesin Induksi ... 5
2.1.2. Konstruksi Mesin Induksi ... 6
2.2. Generator Induksi ... 10
2.2.1. Jenis Generator Induksi ... 11
2.2.2. Rangkaian Ekivalen ... 14
2.2.3. Kelebihan dan Kekurangan Generator Induksi ... 14
2.3. Generator Induksi Berpenguatan Sendiri ... 15
2.3.1. Rangkaian Ekivalen ... 16
2.3.2. Prinsip Kerja... 17
2.4. Kapasitor Eksitasi ... 20
2.4.1. Penggunaan Kapasitor Eksitasi ... 20
2.4.2. Kapasitansi Minimum ... 20
2.5. Metode Pengaturan Tegangan ... 23
2.5.1. Kapasitor Kompensasi ... 24
2.5.2. Induktor Kompensasi ... 25
BAB III METODE PENELITIAN ... 28
3.1. Tempat dan Waktu... 28
3.2. Bahan & Peralatan ... 28
3.3. Variabel yang diamati ... 29
3.4. Prosedur Penelitian ... 29
3.4.1. Percobaan Untuk Mendapatkan Parameter – Parameter Motor Induksi Tiga Fasa ... 29
3.4.2. Percobaan Motor Induksi Sebagai Generator ... 31
3.4.3. Percobaan Motor Induksi dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi ... 33
3.4.4. Percobaan Generator Induksi dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi dan Penambahan induktor. ... 34
3.5. Pelaksanaan Penelitian ... 36
3.5.1. Proses Pengumpulan Data. ... 36
3.5.2. Analisa Data Terhadap Data yang Telah Diperoleh ... 36
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 37
4.1. Umum ... 37
4.2. Data Percobaan ... 37
4.2.1. Percobaan untuk Mencari Parameter - Parameter Motor Induksi .... 37
4.2.2. Percobaan Motor Induksi Sebagai Generator Induksi ... 38
vi 4.2.4. Percobaan Generator Induksi dengan Menggunakan Kapasitor
Kompensasi dan dengan penambahan Induktor ... 40 4.3. Analisa dan Perhitungan Data ... 41 4.3.1. Menghitung kapasitor Eksitasi yang diperlukan Generator Induksi 41 4.3.2. Menghitung Nilai – Nilai Parameter Motor Induksi ... 42 4.3.3. Analisa dan Perhitungan Regulasi Tegangan Motor Induksi Sebagai Generator Induksi ... 45 4.3.4. Analisa dan Perhitungan Regulasi Tegangan Generator Induksi dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi ... 50 4.3.5. Analisa dan Perhitungan Regulasi Tegangan Generator Induksi dengan Menggunakan Kapasitor Kompensasi dan dengan Penambahan Induktor 56
BAB V
PENUTUP ... 63
5.1. Kesimpulan ... 63 5.2. Saran ... 63
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Grafik kurva karakteristik mesin induksi 5
Gambar 2.2 Konstruksi mesin induksi : (a) Sebenarnya (b) sederhana 6
Gambar 2.3 Konstruksi stator mesin induksi 7
Gambar 2.4 Konstruksi rotor mesin induksi:
(a) rotor belitan (b) rotor sangkar 8
Gambar 2.5 Generator induksi masukan ganda 12
Gambar 2.6 Generator induksi berpenguatan sendiri 13
Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen generator induksi 14
Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen generator induksi
berpenguatan sendiri 17
Gambar 2.9 Kurva tegangan terminal generator induksi
berpenguatan sendiri 18
Gambar 2.10 Hubungan bintang dan delta kapasitor eksitasi 22
Gambar 2.11 Konstruksi kapasitor 24
Gambar 2.12 Symbol inductor 27
Gambar 3.1 Percobaan beban nol 29
Gambar 3.2 Percobaan rotor tertahan (Block Rotor) 30
Gambar 3.3 Rangkaian percobaan tahanan stator (test DC) 31
Gambar 3.4 Rangkaian percobaan motor induksi sebagai generator 32
Gambar 3.5 Rangkaian percobaan motor induksi sebagai generator
viii Gambar 3.6 Rangkaian percobaan generator induksi dengan
menggunakan kapasitor kompensasi dan dengan
penambahan inductor 34
Gambar 3.7 Skematik diagram alur pengumpulan data 36
Gambar 4.1 Kurva tegangan vs kecepatan motor induksi sebagai
generator induksi yang dihasilkan 50
Gambar 4.2 Kurva tegangan vs kecepatan generator induksi dengan
menggunakan kapasitor kompensasi 56
Gambar 4.3 Kurva tegangan vs kecepatan generator induksi dengan menggunakan kapasitor kompensasi dan penambahan
inductor 62
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Tabel Hasil Pengukuran Percobaan Beban Nol 38
Tabel 4.2 Tabe Hasi Pengukuranl Percobaan Rotor Tertahan
(Block Rotor) 38
Tabel 4.3 Tabel Hasil Pengukuran Percobaan Tahanan Stator (test DC) 38
Tabel 4.4 Tabel Hasil Pengukuran Percobaan Motor Induksi Sebagai
Generator Induksi 39
Tabel 4.5 Tabel Hasil Pengukuran Percobaan Generator Induksi dengan
Menggunakan Kapasitor Kompensasi 40
Tabel 4.6 Tabel Hasil Pengukuran Percobaan Generator induksi dengan menggunakan kapasitor kompensasi dan dengan penambahan
inductor 41
