i
ABSTRAK
Generator sinkron merupakan salah satu jenis mesin listrik yang memiliki fungsi menkonversikan energi mekanis menjadi energi listrik. Mesin ini biasanya juga dipakai sebagai penyuplai daya cadangan di perusahaan – perusahaan komersil maupun non komersil saat terjadi gangguan pada jaringan PLN. Dan beban – beban dalam sistem tiga fasa yang terpasang tidak semua dalam keadaan seimbang melainkan kebalikannya. Adapun hasil pengukuran karakteristik pengaturan tegangan pada saat hubung delta 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 dalam hal ini 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. Dan 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 %. Dan efisiensi generator dengan beban tidak seimbang hubung wye dibandingkan dengan generator dengan beban tidak seimbang hubung delta yaitu sebesar 64,95% pada beban hubung wye dan 54,95 % pada beban hubung delta.
Kata kunci : Generator Sinkron, Karakteristik dan Efisiensi, Beban Seimbang dan Tidak Seimbang
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Adapun tugas akhir ini berjudul “ Analisis Karakteristik Generator Sinkron Tiga Fasa Pada Saat Terjadi Perubahan Beban”, yang disusun untuk memenuhi salah satu syarat dalam kurikulum pembelajaran di Departemen Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik.
Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis tidak terlepas dari bantuan banyak pihak. Untuk itulah penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Kedua orang tua ( Ponirin dan Suryana) yang telah banyak
memberikan kasih sayang, semangat dan mendoakan penulis. Juga untuk adik – adik tercinta ( Dicky, Tyo, dan Devi ) yang telah membangkitkan semangat penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen
Teknik Elektro FT. USU.
3. Bapak Ir. Raja Harahap, MT selaku dosen pembimbing tugas akhir yang memberikan arahannya kepada penulis untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Ibu Syiska Yana, ST. MT selaku dosen wali penulis.
5. Teman – teman asisten laboratorium dasar konversi energi ( Wira, Ibas, Gading, Syahrul, Alvi, Akbar) yang telah banyak membantu selama proses pengambilan data dalam penyusunan tugas akhir ini. 6. Adik – adik asisten laboratorium pengukuran listrik (Inggrid, Rahmad,
Handoko, Faisal) yang banyak membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini.
7. Teman – teman satu kontrakkan Bangoen ( Arep, Habib, Ramdani, Agek, Tama, Irfal, Ari )
8. Teman – teman seperjuangan Darmin, Fajar, Guntur, Hendra, Arif Suhendra, Zulham, Faishal, Fauzi, Fauzan, Fauziah, Rini, Lely, Muaddzah, Roso, Ridho, Yogi, Syahrul, Royan, Gansyar.
iii 9. Teman – teman teknik elektro angkatan 2012
Penulis sangat menyadari bahwa tugas akhir ini masih banyak kekurangannya. Untuk itu dengan penuh kerendahan hati, penulis mengharapkan saran dan kritik dari pembaca untuk melengkapi tugas akhir ini.
Akhirnya penulis berharap agar tugas akhir ini dapat bermanfaat dan menambah pengetahuan kita semua.
Medan, November 2016
Penulis
Dody Purmadani
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 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan Penelitian ... 2
1.4 Batasan Masalah... 3
1.5 Metode Penelitian... 3
1.6 Sistematika Penulisan... 4
BAB II DASAR TEORI ... 6
2.1 Umum ... 6
2.2 Defenisi Generator Sinkron ... 7
2.3 Konstruksi Generator Sinkron ... 8
Stator ... 9
Rotor ... 10
2.4 Reaksi Jangkar Generator Sinkron ... 14
2.5 Prinsip Kerja Generator Sinkron ... 16
2.6 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ... 19
2.7 Metode Pengaturan Tegangan Generator Sinkron ... 21
2.8 Efek Perubahan Beban Pada Generator yang Beroperasi Sendiri ... 23
2.9 Karakteristik dan Penentuan Parameter – Parameter Generator Sinkron Tiga Fasa ... 26
Karakteristik dan Penentuan Parameter Tanpa Beban : � = � � 26 Karakteristik dan Penentuan Parameter Generator Sinkron Hubung Singkat : � � = � �� ... 28
Karakteristik dan Penentuan Parameter Generator Berbeban V = V(If) ... 30
v
Karakteristik Luar Generator Sinkron : �ф = f (��) ... 30
Karakteristik Pengaturan Generator Sinkron : If = f (IL) ... 31
BAB III METODE PENELITIAN ... 33
3.1 Tempat dan Waktu ... 33
3.2 Bahan dan Peralatan ... 33
3.3 Variabel yang Diamati ... 34
3.4 Metode Pengumpulan Data ... 34
3.5 Pelaksanaan Penelitian ... 35
3.6 Rangkaian Percobaan ... 37
Percobaan Beban Nol ... 37
Percobaan Hubung Singkat ... 39
Penentuan Parameter Generator Sinkron ... 41
Percobaan Berbeban Seimbang Hubung Wye ... 42
Percobaan Beban Seimbang Hubung Delta ... 44
Percobaan Beban Tak Seimbang Hubung Wye ... 45
Percobaan Beban Tak Seimbang Hubung Delta ... 47
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 49
4.1 Umum ... 49
4.2 Analisis Data Percobaan Beban Seimbang dan Tidak Seimbang Hubung Wye Terhadap Karakteristik dan Efisiensi Generator Sinkron ... 50
Analisis dan Perhitungan Regulasi Tegangan Generator Sinkron Hubung Wye ... 50
Analisis dan Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye . 59 4.3 Analisis Data Percobaan Beban Seimbang dan Tidak Seimbang Hubung Delta Terhadap Karakteristik dan Efisiensi Generator Sinkron ... 64
Analisis dan Perhitungan Regulasi Tegangan Generator Sinkron Hubung Delta ... 64
Analisis dan Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Delta 74 4.4 Kurva Perbandingan Karakteristik dan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang dan Tidak Seimbang. 79 Kurva Perbandingan Karakteristik Generator Sinkron ... 79
vi
Kurva Perbandingan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan
Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang dan Tidak Seimbang ... 81
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 82
5.1 Kesimpulan ... 82
5.2 Saran ... 83 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi Generator Sinkron secara umum ... 9
Gambar 2.2 Bentuk - bentuk alur (slot) ... 10
Gambar 2.3 Rotor kutub menonjol (sileant poles) ... 12
Gambar 2.4 Rotor kutub tak menonjol (cylindrical rotors) ... 13
Gambar 2.5 Reaksi Jangkar terhadap beban ... 15
Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ... 19
Gambar 2.7 Penyederhanaan Rangkaian Generator Sinkron ... 20
Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Tiga Fasa ... 21
Gambar 2.9 Perubahan fasor untuk berbagai beban yang berubah ... 24
Gambar 2.10 Rangkaian Test Tanpa Beban ... 26
Gambar 2.11 Karakteristik Hubung Terbuka ... 27
Gambar 2.12 Rangkaian Hubung Singkat ... 28
Gambar 2.13 Karakterisik Hubung Singkat... 29
Gambar 2.14 Rangkaian Generator Sinkron Berbeban ... 30
Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian ... 36
Gambar 3.2 Rangkaian percobaan beban nol ... 37
Gambar 3.3 Karakteristik Beban Nol Generator Sinkron ... 39
Gambar 3.4 Rangkaian percobaan hubung singkat ... 39
Gambar 3.5 Grafik Karakteristik Hubung Singkat Generator Sinkron ... 41
Gambar 3.6 Rangkaian percobaan beban seimbang hubung wye ... 42
Gambar 3.7 Rangkaian percobaan beban seimbang hubung delta ... 44
Gambar 3.8 Rangkaian percobaan beban tidak seimbang hubung wye ... 45
Gambar 3.9 Percobaan beban tak seimbang hubung delta ... 47
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara variasi Beban terhadap pengaturan tegangan ... 52
Gambar 4.2 Kurva Pengaturan Tegangan Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Wye ... 58
Gambar 4.3 Kurva Efisiensi Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Wye ... 61
viii Gambar 4.4 Kurva Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang
Hubung Wye ... 64
Gambar 4.5 Kurva Pengaturan Tegangan Generator Sinkron Beban Seimbang
Hubung Delta ... 67
Gambar 4.6 Kurva Karakteristik Pengaturan Tegangan Generator Sinkron
Beban Tidak Seimbang Hubung Delta ... 73
Gambar 4.7Kurva Karakteristik Efisiensi Generator Sinkron Beban
Seimbang Hubung Delta ... 76
Gambar 4.8 Kurva Karakteristik Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak
Seimbang Hubung Delta ... 79
Gambar 4.9 Kurva Perbandingan Pengaturan Tegangan Generator Sinkron
Hubung Wye dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang ... 80
Gambar 4.10 Kurva Perbandingan Pengaturan Tegangan Generator Sinkron
Hubung Wye dan Hubung Delta Beban Pada Saat Beban Tidak Seimbang ... 80
Gambar 4.11 Kurva Perbandingan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye
dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang ... 81
Gambar 4.12 Kurva Perbandingan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye
dan Hubung Delta Pada Saat Beban Tidak Seimbang ... 81
ix
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data Hasil Percobaan Beban Nol ... 38
Tabel 3.2 Data Percobaan Hubung Singkat ... 40
Tabel 3.3 Data Hasil Percobaan Beban Seimbang Hubung Wye ... 43
Tabel 3.4 Data Hasil Percobaan Beban Seimbang Hubung Delta ... 45
Tabel 3.5 Data Hasil Percobaan Beban Tidak Seimbang Hubungan Wye ... 46
Tabel 3.6 Data Hasil Percobaan Beban Tidak Seimbang Hubung Delta ... 48
Tabel 4.1 Hasil Analisa Pengaturan Tegangan Generator Beban Seimbang Hubung Wye ... 52
Tabel 4.2 Hasil Analisa Pengaturan Tegangan Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Wye ... 58
Tabel 4.3 Hasil Analisa Efisiensi Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Wye ... 61
Tabel 4.4 Analisa Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Wye ... 63
Tabel 4.5 Hasil Analisa dan Perhitungan Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Delta ... 66
Tabel 4.6 Hasil Perhitungan Regulasi Tegangan Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Delta ... 73
Tabel 4.7 Hasil Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Delta ... 76
Tabel 4.8 Hasil Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Delta ... 78
