TUGAS AKHIR
ANALISIS DAN SIMULASI PENGATURAN TEGANGAN GENERATOR
INDUKSI BERPENGUATAN SENDIRI MENGGUNAKAN
STATIC
SYNCHRONOUS COMPENSATOR
(STATCOM)
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh
SUHENDRI
NIM : 100402091
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
Generator induksi adalah generarator yang memiliki prinsip dan
konstruksinya sama dengan motor induksi yang sudah umum digunakan, hanya
saja dibutuhkan prime mover sehingga putaran rotor lebih besar daripada putaran
stator ( > ) untuk membangkitkan tegangannya. Generator induksi semakin
banyak digunakan untuk membangkitkan energi listrik pada daerah terpencil yang
belum terjangkau listrik dan berdaya kecil. Kecenderungan tersebut membuat
generator induksi harus dapat mengeksitasi sendiri untuk kebutuhan daya
reaktifnya. Oleh karena itu digunakan salah satu jenis generator induksi yaitu
generator induksi berpenguatan sendiri.
Generator induksi digunakan pada pembangkit energi listrik terbarukan
seperti pembangkit listrik tenaga angin, dimana kondisi perputaran rotornya yang
tidak tetap sehingga tegangan dan frekuensinya yang terus berubah-ubah. Oleh
karena itu dibutuhkan pengaturan tegangan agar kualitas energi listrik tetap
terjaga. Salah satu metode pengaturan tegangan ialah menggunakan static synchronous compensator (STATCOM).
Penelitian ini menjelaskan tentang simulasi generator induksi
berpenguatan sendiri yang menggunakan STATCOM untuk mengatur
tegangannya. Simulasi yang dilakukan menggunakan perangkat lunak MATLAB.
Dalam penelitian ini akan melihat seberapa besar pengaruh penggunaan
STATCOM untuk mengatur tegangan pada generator induksi berpenguatan
sendiri.
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:
”ANALISIS DAN SIMULASI PENGATURAN TEGANGAN GENERATOR
INDUKSI BERPENGUATAN SENDIRI MENGGUNAKAN STATIC
SYNCHRONOUS COMPENSATOR (STATCOM)”
Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
Ayahanda (Suhemto) dan Ibunda (Rosnina, S.Pd) serta adikku tersayang (Dini
Saputri), 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. Raja Harahap, M.T., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang
telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan,
bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga
4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si., selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro FT USU serta Bapak Rachmad Fauzi S.T., M.T. selaku sekretaris
Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi motivasi selama
penulis menjalani kuliah.
5. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik penulis menuju jenjang
Sarjana.
6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah
membantu penulis dalam pengurusan administrasi.
7. Riki dan Andi teman dalam mengarungi kerasnya kehidupan. Angel, Dani,
Martin, dan Milan teman seperjuangan dalam menyelesaikan Tugas Akhir
ini. Dan teman-teman stambuk 2010 yg lainnya.
8. Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah memberi
dukungan dan bantuan.
9. 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, Oktober 2015 Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... iv
DAFTAR GAMBAR ... vi
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 1
1.3. Tujuan dan Manfaat Penulisan ... 2
1.4. Batasan Masalah ... 2
1.5. Metode Penulisan ... 3
1.6. Sistematika Penulisan ... 3
BAB 2. TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Mesin Induksi ... 5
2.1.1. Konstruksi Mesin Induksi ... 5
2.1.2. Karakteristik Mesin Induksi ... 9
2.2. Generator Induksi ... 10
2.3. Jenis-jenis Generator Induksi ... 11
2.4. Kelebihan dan Kekurangan Generator Induksi ... 13
2.5. Generator Induksi Berpenguatan Sendiri ... 14
2.5.1. Prinsip Kerja ... 15
2.5.2. Rangkaian Ekivalen ... 18
2.6. Kapasitor Eksitasi ... 20
2.6.1. Penggunaan Kapasitor Eksitasi ... 20
2.6.2. Kapasitansi Minimum ... 20
2.7. Metode Pengaturan Tegangan ... 23
BAB 3. PEMODELAN DAN SIMULASI SISTEM
3.1. Parameter Mesin Induksi ... 31
3.2. Parameter STATCOM ... 31
3.3. Penentuan Nilai Kapasitansi Minimum Kapasitor Eksitasi ... 32
3.4. Model Komponen Simulasi Pada MATLAB ... 32
3.4.1. Mesin Induksi ... 33
3.4.2. Static Synchronous Compensator (STATCOM) ... 35
3.4.3. Kapasitor Eksitasi ... 36
3.4.4. Beban ... 36
3.5. Rangkaian Simulasi Generator Induksi Berpenguatan Sendiri ... 37
3.6. Rangkaian Simulasi Generator Induksi Berpenguatan Sendiri Menggunakan Pengatur Tegangan STATCOM ... 37
3.7. Simulasi Sistem ... 37
BAB 4. ANALISIS HASIL SIMULASI 4.1. Data Simulasi Generator Induksi Berpenguatan Sendiri ... 39
4.2. Analisis Hasil Simulasi Generator Induksi Berpenguatan Sendiri ... 40
4.3. Data Simulasi Generator Induksi Berpenguatan Sendiri Menggunakan Pengatur Tegangan STATCOM ... 42
4.4. Analisis Hasil Simulasi Generator Induksi Berpenguatan Sendiri Menggunakan Pengatur Tegangan STATCOM ... 43
BAB 5. KESIMPULAN ... 45
DAFTAR PUSTAKA ... 46
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi mesin induksi ... 5
Gambar 2.2 Konstruksi stator mesin induksi ... 6
Gambar 2.3 Konstruksi rotor mesin induksi ... 7
Gambar 2.4 Grafik kurva karakteristik mesin induksi ... 9
Gambar 2.5 Prinsip kerja generator induksi ... 10
Gambar 2.6 Generator induksi masukan ganda ... 12
Gambar 2.7 Generator induksi berpenguatan sendiri ... 13
Gambar 2.8 Kurva magnetisasi mesin induksi ... 15
Gambar 2.9 Kurva tegangan vs arus pada kapasitor bank ... 16
Gambar 2.10 Kurva tegangan terminal generator induksi berpenguatan sendiri ... 16
Gambar 2.11 Proses pembangkitan tegangan ... 17
Gambar 2.12 Rangkaian ekivalen generator induksi berpenguatan sendiri ... 19
Gambar 2.13 Hubungan bintang dan delta kapasitor eksitasi ... 22
Gambar 2.14 Struktur dasar sistem STATCOM ... 26
Gambar 2.15 Karakteristik V-I STATCOM ... 27
Gambar 2.16 Diagram garis STATCOM dan diagram blok sistem kontrolnya . 28 Gambar 3.1 Model mesin induksi: (a) rotor belitan (b) rotor sangkar ... 33
Gambar 3.2 Kotak dialog parameter mesin induksi ... 34
Gambar 3.3 Model static synchronous compensator (STATCOM) ... 35
Gambar 3.4 Kotak dialog parameter STATCOM: (a) Power data (b) Control parameter ... 35
Gambar 3.5 Model kapasitor eksitasi ... 36
Gambar 3.6 Model beban resistif ... 36
Gambar 3.7 Rangkaian simulasi generator induksi berpenguatan sendiri ... 37
Gambar 4.4 Grafik kecepatan putar generator n (rpm) dan Daya
keluaran P(kW) ... 42
Gambar 4.5 Grafik tegangan terminal STATCOM Vm (pu) dan
