Top PDF 07 Pemodelan dan Analisa Sistem Eksitasi Generator

Berdasarkan hasil simulasi yang diperlihatkan pada Tabel 4. dan Gambar 8. diperoleh informasi untuk parameter lebar pita, sistem eksitasi generator tipe statik mempuyai lebar pita yang paling besar sehingga tanggapan tegangan dari sistem eksitasi generator tipe statik akan mempuyai waktu naik, waktu puncak dan waktu keadaan mantap yang paling yang cepat jika dibandingkan dengan sistem eksitasi generator tipe arus searah, tipe arus searah dengan Transient Gain Reduction dan sistem eksitasi generator tipe arus searah dengan Rate Output Feedback. Untuk parameter nilai puncak resonansi dan frekuensi puncak, sistem eksitasi generator tipe arus searah dengan Rate Output Feedback memenuhi kriteria performansi lingkar tertutup dalam domain frekuensi dimana agar sistem bersifat stabil maka nilai puncak resonansi harus bernilai antara 1.10 s/d 1.50. Untuk sistem eksitasi generator tipe arus searah, tipe arus searah dengan transient gain reduction dan tipe statik tidak memenuhi kriteria performansi lingkar tertutup dikarenakan nilai puncak resonansi yang terlalu besar untuk sistem eksitasi generator tipe arus searah dan tipe statik dan terlalu kecil untuk sistem eksitasi generator tipe arus searah dengan Transient Gain Reduction . Berdasarkan kriteria performansi lingkar tertutup dalam domain frekuensi, sistem eksitasi generator tipe arus searah dengan Rate Output Feedback yang memenuhi kriteria secara keseluruhan dengan lebar pita 7.5876 rad/detik, nilai puncak resonasi sebesar 1.3922 dan frekuensi puncak resonansi sebesar 3.9318 rad/detik.

Berdasarkan hasil simulasi yang diperlihatkan pada Tabel 10. dan Gambar 6. terlihat bahwa sistem eksitasi generator tipe arus searah dengan pengendali Proporsional (P), pengendali Proporsional Integral (PI), pengendali Proporsional Diferensial (PD), pengendali Proporsional Diferensial Dengan Filter Orde Pertama Pada Bagian Diferensial (PDF) dan pengendali Proporsional Integral Diferensial Dengan Filter Orde Pertama Pada Bagian Diferensial (PIDF) bersifat kokoh terhadap gangguan, mampu meredam derau pada frekuensi serta mempuyai tanggapan yang cepat terhadap masukan tertentu. Hal ini dibuktikan dengan nilai puncak maksimum sensitivitas yang kurang dari 2.00 dan nilai puncak maksimum sensitivitas komplementer yang kurang dari 1.25. Untuk sistem eksitasi generstor tipe arus searah dengan pengendali Proporsional Integral Diferensial (PID) bersifat kokoh tetapi tidak mampu meredam derau pada frekuensi tinggi dan mempuyai tanggapan yang lambat terhadap masukan tertentu dikarenakan nilai puncak maksimum sensitivitas komplementer besar dari 1.25.

Generator merupakan jenis mesin listrik yang mengkonversi energi mekanik menjadi energi listrik. Pada pembangkit-pembangkit besar, salah satu konversi yang sering digunakan yaitu generator sinkron 3 fasa dan pengoperasiannya dituntut suatu kestabilan agar kinerja generator menjadi optimal, akan tetapi bila generator dibebani beban non linier seperti lampu hemat energi maka akan muncul harmonisa yang dapat mengganggu sistem distribusi listrik generator tersebut.Setelah melakukan penelitiaan dan analisa maka dapat diketahui bahwa pada generator sinkron yang dibebani lampu hemat energi terdapat harmonisa. Hal ini dapat terlihat pada hasil pengukuran tegangan pada lampu merek shukaku 30 watt pada saat eksitasi dinaikan sampai tegangan 54 volt hingga 204 volt, THD I yang dihasilkan sebesar 55% sampai 63% dan THD V yang

Kapasitor eksitasi adalah salah satu sumber eksitasi yang digunakan sebagai penghasil daya reaktif pada generator induksi. Dengan eksitasi yang mencukupi, akan diperoleh kondisi optimal pengoperasian pembangkit dalam bentuk faktor daya dan efisiensi yang tinggi, regulasi tegangan yang rendah dan pada gilirannya akan memperbaiki keseluruhan performansi sistem. Sebaliknya kekurangan eksitasi akan mengakibatkan generator induksi dapat kehilangan tegangan (voltage collapse) dan ketidak-stabilan sistem. Sehubungan dengan eksitasi, permasalahan yang dihadapi dalam penggunaan generator induksi yang dioperasikan secara terisolasi adalah menyangkut :

Pada generator konvensional ini ada beberapa kerugian yaitu generator arus searah merupakan beban tambahan untuk penggerak mula. Penggunaan slip ring dan sikat menimbulkan masalah ketika digunakan untuk mensuplai sumber arus searah padabelitan medan generator sinkron. Terdapat sikat arang yang menekan slip ring sehingga timbul rugi gesekan pada generator utamanya. Selain itu pada generator arus searah juga terdapat sikat karbon yang menekan komutator. Selama pemakaian slip ring dan sikat harus diperiksa secara teratur, generator arus searah juga memiliki keandalan yang rendah. Karena hal-hal seperti diatas dipikirkan hubungan lain dan dikenal apa yang dikenal sebagai generator sinkron static exciter (penguat statis). Gambar 2.12 adalah sistem eksitasi yang menggunakan generator arus searah.

Laplace. Hasil pemodelan dari masing – masing komponen ini berupa fungsi alih orde satu. Masing – masing komponen ini digabungkan dan diperoleh fungsi alih lingkar terbuka dan fungsi alih lingkar tertutup dari sistem eksitasi generator. Untuk fungsi alih lingkar terbuka diperlihatkan pada persamaan (10) dan untuk fungsi alih lingkar tertutup diperlihatkan pada persamaan (11). Adapun keluaran dari kedua fungsi alih tersebut adalah tegangan terminal sedangkan masukannya adalah tegangan referensi. Nilai – nilai parameter dari sistem eksitasi generator pada Tabel 1. Kemudian disubstitusikan ke persamaan (10) dan (11) serta diperoleh persamaan (13) dan (14). Selanjutnya dilakukan analisa kekokohan dari tanggapan tegangan dari sistem eksitasi. Analisa kekokohan dilakukan dengan menggunakan kriteria nilai puncak maksimum. Kriteria puncak maksimum ini terbagi atas 2 bahagian yaitu nilai puncak maksimum sensitivitas dan nilai puncak maksimum sensitivitas komplementer. Selain itu berdasarkan nilai puncak maksimum sensitivitas dan nilai puncak maksimum sensitivitas komplementer ini juga dihitung batasan minimum margin penguatan dan batasan minimum margin fasa agar tanggapan tegangan sistem eksitasi ini bersifat kokoh terhadap gangguan, mampu meredam derau pada frekuensi tinggi dan mempuyai tanggapan yang cepat terhadap masukan tertentu.

Segala puji hanya milik Allah SWT, Tuhan Semesta Alam yang berkat rahmat, ridho, dan hidayah-Nya penulis bisa menyelesaikan Laporan Akhir ini yang berjudul “ Analisa Sistem Eksitasi Tanpa Sikat Pada Generator Turbin Gas Dengan Menggunakan Matlab Di JOB Pertamina – Talisman Jambi Merang” sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III pada jurusan Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang.

pembangkit energi listrik dengan cara menkonversikan energi mekanik menjadi energi listrik. Untuk mendapatkan tegangan terminal generator yang konstan, maka arus jangkar dan sudut daya harus tetap pula. Besarnya perubahan beban yang dapat ditanggung generator perlu diketahui yang disesuaikan dengan kemampuan generator sehingga kestabilan generator dapat dijaga. Pembangkitan GGL induksi pada generator sinkron membutuhkan arus penguatan (eksitasi) untuk menimbulkan fluksi magnetik pada kutub-kutub medan generator yang terletak pada rotor. Sistem penguatan (excitation) menentukan kestabilan tegangan yang dihasilkan oleh generator.

Berdasarkan informasi yang diperoleh dari penelitian yang telah dilakukan sebelumnya maka dilakukan analisa pola tingkah laku tegangan dengan metoda penempatan kutub menggunakan algoritma Bass-Gura pada titik operasinya. Dengan metoda penempatan kutub menggunakan algoritma Bass-Gura ini, pola tingkah laku tegangan dipastikan akan bersifat stabil karena lokasi akar–akar persamaan karakteristik diletakkan pada posisi yang stabil. Dengan demikian nantinya akan diperoleh informasi performansi, kestabilan dan kekokohan pola tingkah laku tegangan pada sistem eksitasi generator dengan metoda penempatan kutub menggunakan algoritma Bass -Gura ini. Adapun batasan masalah dalam penelitian ini adalah

Selanjutnya dilakukan analisa performansi tanggapan tegangan sistem eksitasi generator dalam domain waktu. Untuk analisa performansi dalam domain waktu ini meliputi analisa kesalahan dan analisa peralihan. Untuk analisa kesalahan, dengan menggunakan persamaan (4) dilakukan analisa kesalahan tanggapan tegangan sistem eksitasi generator untuk perubahan nilai konstanta penguatan amplifier. Analisa yang sama dilakukan untuk perubahan nilai konstanta waktu amplifier, perubahan nilai konstanta penguatan generator dan perubahan nilai konstanta waktu generator. Nilai batas bawah dan nilai batas atas untuk masing – masing konstanta diperlihatkan pada Tabel 2. Adapun parameter yang diamati dalam analisa kesalahan ini adalah konstanta kesalahan posisi, konstanta kesalahan keadaan mantap terhadap masukan undak satuan. Parameter – parameter tersebut diperoleh dari tanggapan tegangan sistem eksitasi generator dalam keadaan mantap. Secara lengkapnya analisa kesalahan bisa dilihat pada [12]

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat ALLAH SWT yang telah memberikan rahmat serta karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan akhir dengan judul “ ANALISA SISTEM EKSITASI GENERATOR SINKRON 3 PHASA GTG 1 PLTGU UNIT 1 SEKTOR PENGENDALIAN PEMBANGKITAN KERAMASAN ” dapat terselesaikan tepat pada waktunya.

AVR untuk mengatur tegangan eksitasi agar tegangan generator tetap dan stabil. Permasalahannya adalah bagaimana karakter AVR dalam mengatur tegangan terhadap perubahan beban pada generator 1 KW, 3 fasa, 1500 RPM, sehingga perlu ditinjau yang berhubungan dengan pengukuran karakteristik generator terhadap perubahan beban (fluktuasi beban) tersebut khususnya pada system pembangkit energi listrik mikro hidro. Tujuan yang akan dicapai yaitu untuk mendapatkan hasil pengukuran dan pengujian khususnya generator yang berkaitan terhadap pengaturan tegangan eksitasi. Metode yang digunakan yaitu metode pengukuran dan pengujian fluktuasi beban terhadap tegangan, dan putaran. Pengukuran tegangan sistem dengan beban fluktuasi menggunakan system automatic voltage regulator (AVR). Selanjutnya melakukan simulasi alat sebagai pengendali tegangan dengan parameter PI sesuai karakter AVR yang dilakukan. Hasil yang dicapai dari penelitian ini yaitu tegangan setpoint 7 volt, Tegangan dan arus eksitasi rating 200 volt, dengan arus 0,983 Amper dengan batasan sudut trigger yaitu dari 20 derajat listrik sampai dengan 90 derajat listrik. Tegangan eksitasi akan bergerak dinamis dari tegangan 15 volt sampai dengan 200 volt DC. Generator menghasilkan tegangan dari 62 volt sampai 275 volt fasa-netral, dengan nilai parameter kendali yaitu Kp = 6,075 dan Ti = 1.32 detik, dengan respon sangat cepat yaitu 0,87 detik menuju stady state dan tegangan sangat presisi sesuai set point yang diberikan walaupun dilakukan perubahan beban yang berfluktuasi.

Selanjutnya dilakukan perancangan pengendali untuk sistem eksitasi generator arus searah. Perancangan pengendali dilakukan dengan bantuan PIDTool Matlab Model Standard dan dengan menggunakan persamaan (3). Pengendali yang dirancang meliputi pengendali Proporsional (P), pengendali Proporsional Integral (PI), pengendali Proporsional Diferensial (PD), pengendali Proporsional Integral Diferensial (PID), pengendali Proporsional Diferensial dengan filter orde pertama pada bagian diferensial (PDF) dan pengendali Proporsional Integral Diferensial Dengan Filter Orde Pertama (PIDF). Hasil dari perancangan pengendali ini diperolehnya fungsi alih masing – masing pengendali. Fungsi alih pengendali ini disimbolkan dengan C s   . Selanjutnya dengan berpedoman diagram blok pada Gambar 2. maka diperoleh fungsi alih lingkar terbuka dan fungsi alih lingkar tertutup tanggapan tegangan sistem eksitasi generator dengan pengendali. Selanjutnya dilakukan analisa kekokohan tanggapan tegangan sistem eksitasi generator terhadap perubahan parameter generator dengan pengendali. Analisa kekokohan yang dilakukan sama dengan analisa kekokohan tanggapan tegangan sistem eksitasi generator tanpa pengendali. Berdasarkan hasil dari analisa kekokohan ini diperoleh informasi pengendali yang bersifat kokoh terhadap perubahan parameter generator.

Mesin yang mempunyai kumparan seri melawan medan shunt disebut kompon lawan dan ini biasanya digunakan untuk motor atau generator-generator khusus seperti untuk mesin las. Dalam hubungan kompon bantu yang mempunyai peranan utama ialah kumparan shunt dan kumparan seri dirancang untuk kompensasi MMF akibat reaksi jangkar dan juga tegangan drop di jangkar pada range beban tertentu. Ini mengakibatkan tegangan generator akan diatur secara otomatis pasa satu range beban tertentu.

Generator sinkron (alternator) merupakan mesin listrik yang merubah energi mekanis menjadi energi listrik. Jika generator sinkron dibebani maka akan memberikan sifat yang berbeda sesuai dengan jenis beban yang dipikulnya. Sehingga dalam pembebanan ini akan menentukan nilai faktor daya pada generator tersebut. Faktor daya mempunyai pengertian sebagai besaran yang menunjukkan seberapa efisien mesin yang dimiliki dalam menyalurkan daya yang bisa dimanfaatkan. Oleh sebab itu, dengan diaturnya arus eksitasi pada generator yang bekerja paralel maka akan mengatur daya reaktif yang dibutuhkan pada generator tersebut sehingga dapat menentukan perubahan faktor daya pada masing-masing generator. Dalam penelitian ini dilakukan pengaturan arus eksitasi pada masing-masing generator sehingga didapat bahwa pada beban R-L bila arus eksitasi pada generator pertama dikurangi dan yang lain diperbesar maka memiliki daya reaktif -0,002 A dengan faktor daya 0,998 leading sedangkan generator kedua memiliki daya reaktif 0,173 A dengan faktor daya 0,64 lagging. Kemudian pada saat arus eksitasi diatur pada salah satu generator maka akan memiliki batas pengaturan agar tidak terjadi lepas sinkron yakni memiliki batas pengurangan sebesar 0,10 A dan penambahan 0,30 A.

Untuk memberi tenaga pada suatu beban kadang-kadang diperlukan kerja pararel dari dua atau lebih generator. Pada penggunaan beberapa buah mesin perlu dihindari terjadinya beban lebih pada salah satu mesin. Kerja pararel generator juga diperlukan untuk meningkatkan efisiensi yang besar pada perusahaan listrik umum yang senantiasa memerlukan tegangan yang konstan. Untuk hal-hal yang khusus sering dynamo dikerrjakan pararel dengan aki, sehingga secara teratur dapat mengisi aki tesebut.

Generator adalah suatu perangkat yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Kumparan medan yang terdapat pada rotor generator sinkron diberi penguatan (eksitasi). Eksitasi pada Generator sinkron adalah pemberian arus searah pada belitan medan yang terdapat pada rotor, dengan adanya arus yang mengalir melalui kumparan medan akan menimbulkan fluks magnetik. Rotor diputar oleh penggerak mula dengan kecepatan tertentu, perputaran rotor tersebut sekaligus akan memutar medan magnet yang dihasilkan oleh kumparan medan. Fluks magnet kutub-kutub rotor akan memotong kumparan jangkar secara bergantian sehingga menghasilkan GGL bolak-balik pada ujung-ujung konduktor stator.

menimbulkan kebakaran atau bahaya lainnya. Oleh karena itu, sikat juga harus digeser sesuai dengan pergeseran garis netral. Bila sikat tidak digeser maka komutasi akan jelek, sebab sikat terhubung dengan penghantar yang mengandung tegangan. Reaksi jangkar ini dapat juga diatasi dengan kompensasi yang dipasangkan pada kaki, generator dengan komutator dan lilitan

Mesin induksi yang tersedia di pasaran untuk daya yang besar biasanya merupakan mesin induksi 3 fase. Apabila digunakan sebagai generator, maka juga akan menghasilkan keluaran 3 fase. Dalam kenyataannya, mayoritas beban listrik yang digunakan masyarakat luas adalah peralatan satu fasa sehingga lebih tepat digunakan generator 1 fase. Fukami et al (1999) melaporkan bahwa mesin induksi 3 fase dapat digunakan sebagai generator induksi 1 fase pada suatu sistem yang tidak terhubung dengan jala-jala listrik (stand alone). Agar menghasilkan tegangan tertentu maka pada generator tersebut harus dihubungkan kapasitor eksitasi dengan ukuran tertentu.

Pada sistem kendali yang dirancang, input error tegangan dan laju perubahan error tegangan (delta error) akan diubah nilainya ke dalam 7 derajat keanggotaan himpunan fuzzy. Masing-masing himpunan fuzzy merepresentasikan level-level error dan delta error. ketujuh tingkatan error dan delta error tersebut yaitu : Negatif Big (NB), Negatif Medium (NM), Negatif small (NS), Zerro (ZE), Positif Small (PS), Positif Medium (PM), dan Positif Big (PB). Fungsi keanggotan yang digunakan adalah gabungan antara fungsi keanggotaan trapezoid, triangular, L shaped, dan Г shaped. Grafik fungsi keanggotaan input fuzzy dapat dilihat pada gambar berikut: