ANALISIS PENGARUH PERUBAHAN BEBAN
TERHADAP KINERJA GENERATOR SINKRON TIGA FASA
(APLIKASI PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI FT - USU)
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik
Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh:
WINNY MAISYARAH
NIM: 130402079
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
ABSTRAK
Besarnya perubahan beban yang dapat ditanggung generator perlu
diketahui untuk disesuaikan dengan kemampuan generator sehingga kestabilan
generator dapat dijaga. Kestabilan generator dapat dipengaruhi oleh beberapa hal,
yaitu beban, arus eksitasi, faktor daya, jumlah putaran generator, dan lain
sebagainya. Perubahan besar tegangan terminal akibat dihubungkan ke beban
menyebabkan ketidakstabilan generator. Dari penelitian didapat pengaturan
tegangan generator sinkron hubung wye pada beban seimbang lebih besar dari
pada pengaturan tegangan pada hubung delta, yaitu sebesar 90 % dan hubung
delta yaitu sebesar 81 %. 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 % pada beban hubung delta dan 18 %
pada beban hubung wye. 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 75 %
sedangkan pada beban hubung delta efisiensi tertinggi yaitu sebesar 42 %.
Effisiensi generator dengan beban tidak seimbang hubung wye dibandingkan
dengan generator dengan beban tidak seimbang hubung delta yaitu sebesar 68 %
pada beban hubung wye dan 57% pada beban hubung delta.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
kasih dan karunia-Nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan
untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.
Tugas Akhir ini berjudul “ANALISIS PENGARUH PERUBAHAN
BEBAN TERHADAP KINERJA GENERATOR SINKRON TIGA FASA (APLIKASI PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI FT – USU)” yang penulis susun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan
sarjana di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara. Dalam penulisan tugas akhir ini, penulis telah banyak mendapat bantuan
dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis menyampaikan terima kasih
kepada :
1. Keluarga tercinta : Bapak Manotar Nainggolan, Ibu Ade Rismaini,
adik adik saya Afra Samantha dan Nada Nadya atas segala kasih
sayang, doa, dukungan, kesabaran, dan pengertiannya.
2. Bapak Dr. Ir. Fahmi, ST., M.Sc., IPM dan Bapak Ir. Arman Sani, M.T.
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Bapak Emerson Pascawira Sinulingga, S.T.,M.Sc selaku dosen wali
penulis atas segala bimbingan dan nasehat, serta motivasinya selama
penulis menjalani kegiatan akademik.
4. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T. selaku Dosen Pembimbing tugas akhir
atas segala arahan, motivasi, dan bimbigannya dalam menyelesaikan
7. Seluruh pegawai dan karyawan Departemen Teknik Elektro FT-USU
atas segala bantuan dan dukungannya.
8. Teman Teman di Departemen Teknik Elektro FT-USU terkhusus
Arifin yang selalu siap membantu dalam urusan kuliah serta seluruh
teman teman angkatan 2013 atas dukungan, doa, suka, dan duka
selama di bangku perkuliahan.
Juga penulis menyampaikan terima kasih kepada pihak pihak yang telah
membantu namun tidak dapat penulis sebutkan satu per satu di sini.
Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan.
Untuk itu, dengan segala kerendahan hati penulis bersedia menerima saran dan
kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata,
penulis berharap semoga penulisan tugas akhir ini bermanfaat bagi siapapun yang
membutuhkannya.
Medan, Juni 2017
Winny Maisyarah
DAFTAR ISI
1.6 Sistematika Penulisan ... 13
BAB II DASAR TEORI ... 14
2.1 Umum ... 14
2.2 Defenisi Generator Sinkron ... 15
2.3 Konstruksi Generator Sinkron ... 16
Stator ... 17
2.3.1 Rotor ... 18
2.3.2 2.4 Reaksi Jangkar Generator Sinkron ... 22
2.5 Prinsip Kerja Generator Sinkron ... 24
2.6 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ... 27
2.7 Metode Pengaturan Tegangan Generator Sinkron ... 29
Percobaan Hubung Singkat ... 40
3.6.2 Penentuan Parameter Generator Sinkron ... 42
3.6.3 Percobaan Berbeban Seimbang Hubung Wye ... 43
3.6.4 Percobaan Beban Seimbang Hubung Delta ... 44
3.6.5 Percobaan Beban Tak Seimbang Hubung Wye ... 46
3.6.6 Percobaan Beban Tak Seimbang Hubung Delta ... 47
3.6.7 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 4.2.1 Hubung Wye ... 50
Analisis dan Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye .. 59
4.2.2 4.3 Analisis Data Percobaan Beban Seimbang dan Tidak Seimbang Hubung Delta Terhadap Karakteristik dan Efisiensi Generator Sinkron... 66
Analisis dan Perhitungan Regulasi Tegangan Generator Sinkron 4.3.1 Hubung Delta ... 66
Analisis dan Perhitungan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Delta . 75 4.3.2 4.4 Kurva Perbandingan Karakteristik dan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang dan Tidak Seimbang. . 81 Kurva Perbandingan Karakteristik Generator Sinkron ... 81
4.4.1 Kurva Perbandingan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan 4.4.2 Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang dan Tidak Seimbang ... 83
Kurva Perbandingan Rugi - rugi Generator Sinkron Hubung Wye dan 4.4.3 Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang dan Tidak Seimbang ... 833
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 87
5.1 Kesimpulan ... 87
5.2 Saran... 88
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi Generator Sinkron secara umum ... 17
Gambar 2.2 Bentuk - bentuk alur (slot) ... 18
Gambar 2.3 Rotor kutub menonjol (sileant poles) ... 20
Gambar 2.4 Rotor kutub tak menonjol (cylindrical rotors) ... 21
Gambar 2.5 Reaksi Jangkar terhadap beban ... 23
Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron ... 27
Gambar 2.7 Penyederhanaan Rangkaian Generator Sinkron ... 28
Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron Tiga Fasa ... 29
Gambar 2.9 Perubahan fasor untuk berbagai beban yang berubah ... 32
Gambar 2.10 Kurva arus jangkar VS Arus medan untuk tiga faktor daya ... 34
Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian... 37
Gambar 3.2 Rangkaian percobaan beban nol ... 38
Gambar 3.3 Karakteristik Beban Nol Generator Sinkron ... 40
Gambar 3.4 Rangkaian percobaan hubung singkat ... 40
Gambar 3.5 Grafik Karakteristik Hubung Singkat Generator Sinkron ... 42
Gambar 3.6 Rangkaian percobaan beban seimbang hubung wye ... 43
Gambar 3.7 Rangkaian percobaan beban seimbang hubung delta ... 44
Gambar 3.8 Rangkaian percobaan beban tidak seimbang hubung wye ... 46
Gambar 3.9 Percobaan beban tak seimbang hubung delta ... 47
Gambar 4.1 Grafik hubungan antara variasi Beban terhadap pengaturan tegangan ... 53
Gambar 4.7Kurva Karakteristik Efisiensi Generator Sinkron Beban Seimbang
Hubung Delta... 78
Gambar 4.8 Kurva Karakteristik Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak
Seimbang Hubung Delta... 81
Gambar 4.9 Kurva Perbandingan Pengaturan Tegangan Generator Sinkron
Hubung Wye dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang ... 82
Gambar 4.10 Kurva Perbandingan Pengaturan Tegangan Generator Sinkron
Hubung Wye dan Hubung Delta Beban Pada Saat Beban Tidak
Seimbang ... 83
Gambar 4.11 Kurva Perbandingan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan
Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang ... 84
Gambar 4.12 Kurva Perbandingan Efisiensi Generator Sinkron Hubung Wye dan
Hubung Delta Pada Saat Beban Tidak Seimbang ... 84
Gambar 4.13 Kurva Perbandingan Rugi - rugi Generator Sinkron Hubung Wye
dan Hubung Delta Pada Saat Beban Seimbang ... 73
Gambar 4.14 Kurva Perbandingan Rugi - rugi Generator Sinkron Hubung Wye
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Data Hasil Percobaan Beban Nol ... 39
Tabel 3.2 Data Percobaan Hubung Singkat ... 41
Tabel 3.3 Data Hasil Percobaan Beban Seimbang Hubung Wye ... 44
Tabel 3.4 Data Hasil Percobaan Beban Seimbang Hubung Delta ... 45
Tabel 3.5 Data Hasil Percobaan Beban Tidak Seimbang Hubungan Wye ... 47
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 ... 62
Tabel 4.4 Analisa Efisiensi Generator Sinkron Beban Tidak Seimbang Hubung Wye ... 64
Tabel 4.5 Hasil Analisa dan Perhitungan Generator Sinkron Beban Seimbang Hubung Delta ... 67
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 ... 77
