ANALISIS DAN SIMULASI PENGATURAN TEGANGAN GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI DENGAN MENGGUNAKAN KONVERTER AC-DC-AC PADA SIFAT BEBAN YANG BERBEDA

Transkripsi

1 UNIVERSITAS INDONESIA ANAISIS DAN SIMUASI PENGATURAN TEGANGAN GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI DENGAN MENGGUNAKAN KONVERTER AC-DC-AC PADA SIFAT BEBAN YANG BERBEDA SKRIPSI AFIAT DIRGHANTARA FAKUTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA TEKNIK EEKTRO DEPOK JUI 2010 Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

2 UNIVERSITAS INDONESIA ANAISIS DAN SIMUASI PENGATURAN TEGANGAN GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI DENGAN MENGGUNAKAN KONVERTER AC-DC-AC PADA SIFAT BEBAN YANG BERBEDA SKRIPSI Diajukan sebagai salah satu syaat untuk mempeoleh gela Sajana Teknik AFIAT DIRGHANTARA FAKUTAS TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK EEKTRO DEPOK JUI 2010 Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 i

3 HAAMAN PERNYATAAN ORISINAITAS Skipsi ini adalah hasil kaya saya sendii, dan semua sumbe baik yang dikutip maupun diujuk telah saya nyatakan dengan bena. Nama : Afiat Dighantaa NPM : Tanda Tangan : Tanggal : 2 Juli 2010 Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 ii

4 Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

5 KATA PENGANTAR/UCAPAN TERIMA KASIH Puji syuku saya panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, kaena atas bekat dan ahmat-nya, saya dapat menyelesaikan skipsi ini. Penulisan skipsi ini dilakukan dalam angka memenuhi salah satu syaat untuk mencapai gela Sajana Teknik Depatemen Teknik Elekto pada Fakultas Teknik Univesitas Indonesia. Saya menyadai bahwa, tanpa bantuan dan bimbingan dai bebagai pihak, dai masa pekuliahan sampai pada penyusunan skipsi ini, sangatlah sulit bagi saya untuk menyelesaikan skipsi ini. Oleh kaena itu, saya mengucapkan teima kasih kepada: (1) Bapak I. I Made Adita, MT. selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga, dan pikian untuk mengaahkan saya dalam penyusunan skipsi ini; (2) Pof. D. I. Iwa Ganiwa M.K., MT. dan Chaiul Hudaya, M.Sc. selaku dosen penguji yang membeikan masukan yang sangat beati untuk skipsi ini (3) Staf pengaja di Depatemen Teknik Elekto yang membeikan banyak ilmunya ; (4) Bapak dan Mama seta keluaga saya yang telah membeikan bantuan dukungan mateial dan moal; (5) Bapak Mayadi dan staf-staf lantai satu yang membantu hingga teselesaikan skipsi ini; (6) Edo dan Winna yang membeikan banyak masukan tentang skipsi ini; (7) Rekan-ekan di KAPA FTUI yang banyak membei masukan tentang hidup dan kehidupan pekuliahan ala KAPA; (8) Rekan-ekan kosan yang tak henti-hentinya menyemangati saya: Imam, Mochi, ionk, Hadi, Camen, Iqbal, uqman, Basoi, Aam, TH; (9) Rekan-ekan asisten KE : Okke, Bule, Kahlil, Adi, BB, Modjo dan Daniel dan senio-senio asisten KE yang tak penah luput untuk membeikan sedikit ezekinya. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 iv

6 (10) Dan seluuh mahasiswa Depatemen Teknik Elekto yang telah banyak mendukung saya dalam menyelesaikan skipsi ini. Akhi kata, saya behaap Tuhan Yang Maha Esa bekenan membalas segala kebaikan semua pihak yang telah membantu. Semoga skipsi ini membawa manfaat bagi pengembangan ilmu. Depok, 2 Juli 2010 Penulis Afiat Dighantaa NPM Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 v

7 HAAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai sivitas akademik Univesitas Indonesia, saya yang betanda tangan di bawah ini : Nama : Afiat Dighantaa NPM : Pogam Studi : Teknik Elekto Fakultas : Teknik Jenis kaya : Skipsi Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk membeikan kepada Univesitas Indonesia Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-eksklusif Royalty-Fee Right) atas kaya ilmiah saya yang bejudul: ANAISIS DAN SIMUASI PENGATURAN TEGANGAN GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI DENGAN MENGGUNAKAN KONVERTER AC-DC-AC PADA SIFAT BEBAN YANG BERBEDA Beseta peangkat yang ada (jika dipelukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Univestas Indonesia behak menyimpan, mengalihmedia/fomat-kan, mengelola dalam bentuk pangkalan data (database), meawat, dan memublikasikan tugas akhi saya selama tetap mencantumkan saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian penyataan ini saya buat dengan sebenanya. Dibuat di : Depok Pada tanggal : Juli 2010 Yang menyatakan (Afiat Dighantaa) Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 vi

8 Afiat Dighantaa Depatemen Teknik Elekto ANAISIS DAN SIMUASI PENGATURAN TEGANGAN GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI DENGAN MENGGUNAKAN KONVERTER AC-DC-AC PADA SIFAT BEBAN YANG BERBEDA ABSTRAK Geneato Induksi adalah mesin induksi dimana otonya beputa lebih cepat dai medan magnet puta. Salah satu jenis geneato induksi adalah geneato induksi bepenguat sendii (SEIG) yang menggunakan kapasito untuk eksitasi. SEIG memiliki kelemahan dalam menjaga tegangan aga tetap pada sifat beban yang bebeda-beda. Untuk menstabilkan tegangan beban, dibutuhkan metode atau pealatan pengatu tegangan. Salah satunya adalah konvete AC-DC-AC. Konvete ini ditempatkan antaa teminal geneato induksi dengan beban untuk mengendalikan alian daya eaktif di dalam sistem. Skipsi ini menjelaskan tentang simulasi pengatuan tegangan pada SEIG menggunakan konvete AC-DC-AC. Simulasi ini dikejakan pada peangkat lunak MATAB. Paamete yang digunakan pada simulasi diambil dai mesin induksi di laboatoium konvesi enegi listik. SEIG disimulasikan menggunakan konvete AC-DC-AC pada beban yang bebeda-beda; esistif muni, induktif paalel, kapasitif paalel. Analisis dai seluuh simulasi dipapakan pada bagian akhi skipsi untuk mengetahui kaakteistik hasil pengatuan tegangan pada beban yang bebeda. Bedasakan hasil simulasi, konvete AC-DC-AC mampu meningkatkan pefoma tegangan di beban. Hasil yang dipeoleh, tansien tegangan di beban lebih endah dan jatuh tegangan di beban jadi bekuang. Simulasi ini menunjukkan pebedaan tegangan yang dihasilkan antaa menggunakan dengan tanpa menggunakan pengatu tegangan. Kelemahan dai metode pengatuan ini adalah menghasilkan hamonik yang sangat bebahaya teutama pada beban kapasitif. Kata kunci : Geneato Induksi, Konvete AC-DC-AC, Pengatu Tegangan vii Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

9 Afiat Dighantaa Electical Engineeing Depatment ANAYSIS AND SIMUATION OF SEF EXCITED INDUCTION GENERATOR VOTAGE REGUATION USING AC-DC-AC CONVERTER AT DIFFERENT OADS. ABSTRACT An induction geneato is an induction machine whose oto otates faste than otating magnetic field. One types of an induction geneato is a Self Excited Induction Geneato (SEIG) which uses capacitos fo excitation. SEIG has weaknesses to maintain constant voltage at diffeent load. To stabilize load voltage, methods o equipment of voltage egulation is needed, such as AC-DC- AC convete. This convete is placed between teminal geneato and load, to contol eactive powe on system. This pape descibes about voltage egulato simulation on SEIG by using AC- DC-AC convete. The simulation is conducted using MATAB softwae. Paametes fo the simulation ae taken fom induction machine in the enegy convesion laboatoy. The SEIG is simulated using AC-DC-AC convete at diffeent loads; pue esistive, paallel inductive, and paallel capacitive. The analysis of the simulation is explained on the last section of the pape. It is used to know the chaacteistic of voltage egulation at diffeent loads. Based on the simulation, AC-DC-AC convete can impove load voltage pefomance.the esults ae load voltage tansien moe deepe and load voltage dop is deceasing. The simulation shows voltage diffeence poduced with and without voltage egulation. The weaknesess of this method is hamonic poducing that vey dangeous, especially at capacitive load.. Key wods : Induction Geneato, AC-DC-AC convete, Voltage egulato. viii Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

10 DAFTAR ISI HAAMAN JUDU HAAMAN PERNYATAAN ORISINAITAS HAAMAN PENGESAHAN KATA PENGANTAR/UCAPAN TERIMA KASIH HAAMAN PERSETUJUAN PUBIKASI KARYA IMIAH ABSTRAK ABSCTRACT DAFTAR ISI DAFTAR GAMBAR DAFTAR AMPIRAN i ii iii iv vi vii viii ix xi xiv 1. PENDAHUUAN ATAR BEAKANG PERUMUSAN MASAAH TUJUAN PENEITIAN BATASAN MASAAH METODOOGI PENEITIAN SISTEMATIKA PENUISAN 3 2. TEORI GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI DAN METODE PENGATURAN TEGANGAN MESIN INDUKSI GENERATOR INDUKSI Umum Jenis-jenis Geneato Induksi Klasifikasi Bedasakan Sifat Pime Move Klasifikasi Bedasakan Sumbe Eksitasinya GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI Pinsip Keja Poses Pembangkitan Tegangan Rangkaian Ganti NIAI KAPASITANSI MINIMUM METODE PENGATURAN TEGANGAN KONVERTER AC-DC-AC Penyeaah AC-DC Invete DC-AC Kapasito Bus Aus Seaah BEBAN Beban Resistif Beban Induktif Beban Kapasitif 24 ix Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

11 3 PEMODEAN DAN SIMUASI PENGATURAN TEGANGAN PADA GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI DENGAN KONVERTER AC-DC-AC PADA SIFAT BEBAN BERBEDA PEMODEAN GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI Keangka Acuan Model Mesin Induksi Model Geneato Induksi Bepenguat Sendii PEMODEAN KONVERTER AC-DC-AC Pemodelan Penyeaah Pemodelan Invete DC-AC PARAMETER MESIN INDUKSI Uji Aus Seaah Pecobaan Beban Nol Pecobaan Hubung Singkat Nilai Kapasitansi Minimum RANGKAIAN SISTEM SIMUASI Geneato Induksi Beban MODE PENGENDAI TEGANGAN Invete DC-AC Penyeaah AC-DC Kapasitansi Minimum Kapasito Bus Aus Seaah SIMUASI SISTEM ANAISIS HASI SIMUASI PENGATURAN TEGANGAN PADA GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI DENGAN KONVERTER AC-DC-AC PADA SIFAT BEBAN BERBEDA ANAISIS HASI SIMUASI SISTEM TANPA PENGENDAI TEGANGAN Analisis Pada Beban Resistif Muni Analisis Pada Beban Induktif Paalel Analisis Pada Beban Kapasitif Paalel ANAISIS HASI SIMUASI SISTEM DENGAN PENGENDAI TEGANGAN Analisis Pada Beban Resistif Muni Analisis Pada Beban Induktif Paalel Analisis Pada Beban Kapasitif Paalel KESIMPUAN 94 DAFTAR ACUAN 95 DAFTAR PUSTAKA 97 AMPIRAN 99 x Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

12 DAFTAR GAMBAR Gamba 2.1 Geneato Induksi Masukan Ganda 7 Gamba 2.2 Geneato Induksi Bepenguat Sendii 8 Gamba 2.3 Rangkaian Ganti Geneato Induksi Bepenguat Sendii 12 Gamba 2.4 Penyeah Dioda Gelombang Penuh 3 Fasa 17 Gamba 2.5 Tegangan Dan Aus Pada Penyeaah Tiga Fasa Gelombang Penuh 18 Gamba 2.6 Tegangan line to line Pada Keluaan Penyeaah Tiga Fase Gelombang Penuh 18 Gamba 2.7 Skema Invete Gelombang Penuh Tiga Fase 19 Gamba 2.8 Tegangan Gelombang Segitiga Dan Tegangan Kontol 20 Gamba 2.9 Pembangkitan Gelombang Sinusoidal Pada PWM 20 Gamba 2.10 Segitiga Vekto Daya 22 Gamba 2.11 Faso Pada Fakto Daya Unity 23 Gamba 2.12 Faso Pada Fakto Daya agging 23 Gamba 2.13 Faso Pada Fakto Daya eading 24 Gamba 3.1 Hubungan abc-dq0 27 Gamba 3.2 Mesin Induksi 3 Fasa 2 Kutub Dengan Konfiguasi Bintang 27 Gamba 3.3 Model Mesin Induksi Dalam Refeensi Keangka Acuan 29 Gamba 3.4 Rangkaian Ganti Geneato Induksi Bepenguat Sendii Pada Refeensi Keangka Acuan. 32 Gamba 3.5 Definisi Dai Fungsi g k (k=a,b,c) 35 Gamba 3.6 Skema Penyeaah Dengan Induktansi Dan Resistansi 36 Gamba 3.7 Skema Pengujian Aus Seaah 37 Gamba 3.8 Skema Uji Beban Nol (Satu Fasa) 38 Gamba 3.9 Skema Hubung Singkat (Satu Fase) 39 Gamba 3.10 Model Mesin Induksi Yang Digunakan Pada MATAB 41 Gamba 3.11 Kotak Dialog Paamete Mesin Induksi Pada MATAB 42 Gamba 3.12 Beban Resistif Muni 1000W 43 Gamba 3.13 Beban Induktif Konfiguasi Bintang 43 Gamba 3.14 Beban Kapasitif Dengan Konfiguasi Bintang 44 Gamba 3.15 Model Invete DC-AC Pada MATAB 45 Gamba 3.16 Kotak Dialog Invete DC-AC 46 Gamba 3.17 Diagam Blok Fungsi Pengendali Tegangan Pada Konvete AC-DC-AC 47 Gamba 3.18 Model Penyeaah AC-DC 48 Gamba 3.19 Kotak Dialog Penyeaah AC-DC 48 Gamba 3.20 Diagam Blok Pengatuan Tegangan Konvete AC-DC-AC 49 Gamba 3.21 Gafik Tosi Masukan Geneato 50 Gamba 3.22 Simulasi Geneato Induksi Tanpa Pengendali Tegangan Pada Beban Resistif Muni 51 Gamba 3.23 Simulasi Geneato Induksi Tanpa Pengendali Tegangan Pada Beban Induktif 51 Gamba 3.24 Simulasi Geneato Induksi Tanpa Pengendali Tegangan Pada Beban Kapasitif 52 xi Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

13 Gamba 3.25 Simulasi Geneato Induksi Dengan Pengendali Tegangan Pada Beban Resistif Muni 52 Gamba 3.26 Simulasi Geneato Induksi Dengan Pengendali Tegangan Pada Beban Induktif 53 Gamba 3.27 Simulasi Geneato Induksi Dengan Pengendali Tegangan Pada Beban Kapasitif 53 Gamba 3.28 Konologis Simulasi 54 Gamba 4.1 Gafik Tegangan ine Teminal Geneato Induksi Tanpa Pengendali Tegangan 57 Gamba 4.2 Gafik Daya Aktif (atas) dan Daya Reaktif (bawah) Sisi Geneato Induksi 57 Gamba 4.3 Gafik Aus Fasa Pada Geneato Induksi Bepenguat Sendii 58 Gamba 4.4 Gafik Kecepatan Puta (atas) Dan Tosi Elektomagnetik (bawah) Geneato Induksi 59 Gamba 4.5 Gafik Daya Aktif (atas) Dan Daya Reaktif (bawah) Beban Resistif Gamba 4.6 Gafik Aus Fasa di Beban Resistif Muni 62 Gamba 4.7 Gafik Tegangan ine di Beban Resistif Muni 62 Gamba 4.8 Gafik Tegangan Beban Resistif Saat Kondisi Tunak 62 Gamba 4.9 Gafik Tegangan ine Geneato Induksi Beban Induktif Tanpa Pengendali Tegangan 64 Gamba 4.10 Gafik Aus Fasa Pada Geneato Induksi Saat Beban Induktif 65 Gamba 4.11 Gafik Kecepatan Puta (atas) Dan Tosi Elektomagnet (bawah) Geneato Induksi 65 Gamba 4.12 Gafik Daya Aktif (atas) dan Daya Reaktif (bawah) Sisi Geneato Induksi 66 Gamba 4.13 Gafik Daya Aktif (atas) dan Daya Reaktif (bawah) Sisi Beban Induktif 67 Gamba 4.14 Gafik Aus Fasa Beban Induktif 67 Gamba 4.15 Gafik Tegangan ine Sisi Beban Induktif Paalel 68 Gamba 4.16 Gafik Tegangan ine Beban Induktif Paalel Saat Keadaan Tunak 68 Gamba 4.17 Gafik Tegangan ine Geneato Induksi Beban Kapasitif Tanpa Pengendali Tegangan 69 Gamba 4.18 Gafik Aus Fasa Geneato Induksi Saat Beban Kapasitif 71 Gamba 4.19 Gafik Kecepatan Puta (atas) Dan Tosi Elektomagnetik (bawah) Geneato Induksi 71 Gamba 4.20 Gafik Daya Aktif (atas) Dan Daya Reaktif (bawah) Sisi Geneato Induksi 72 Gamba 4.21 Gafik Daya Aktif (Atas) dan Daya Reaktif (bawah) Sisi Beban Kapasitif 73 Gamba 4.22 Gafik Aus Fasa Beban Kapasitif Paalel 73 Gamba 4.23 Gafik Tegangan ine Beban Kapasitif Paalel 74 Gamba 4.24 Gafik Tegangan ine Beban Kapasitif Paalel Saat Keadaan Tunak 74 Gamba 4.25 Gafik Tegangan ine Teminal Geneato Induksi Dengan Pengendali Tegangan 76 Gamba 4.26 Gafik Kecepatan Puta (atas) Dan Tosi Elektomagnetik (bawah) Geneato Induksi 78 xii Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

14 Gamba 4.27 Gafik Aus Fasa Geneato Induksi Bepenguat Sendii Beban Resistif 79 Gamba 4.28 Gafik Aus Pada Stato 79 Gamba 4.29 Gafik Daya Aktif (atas) Dan Reaktif (bawah) Sebelum Masuk Pengendali Tegangan 80 Gamba 4.30 Gafik Daya Aktif (atas) Dan Reaktif (bawah) Pada Sisi Beban Resistif 81 Gamba 4.31 Gafik Aus Fasa Beban Resistif Muni Dengan Pengendali Tegangan 81 Gamba 4.32 Gafik Tegangan ine Beban Resistif Muni Dengan Pengendali Tegangan 82 Gamba 4.33 Gafik Tegangan ine Teminal Geneato Induksi Dengan Pengendali Tegangan 83 Gamba 4.34 Gafik Kecepatan Puta (atas) dan Tosi Elektomagnetik (bawah) Geneato Induksi dengan Beban Induktif 84 Gamba 4.35 Gafik Daya Aktif (atas) Dan Reaktif (bawah) Sisi Beban Induktif Paalel 85 Gamba 4.36 Gafik Aus Fasa Beban Induktif Paalel Dengan Pengendali Tegangan 86 Gamba 4.37 Gafik Tegangan ine Beban Induktif Paalel Dengan Pengendali Tegangan 87 Gamba 4.38 Gafik Tegangan ine Teminal Geneato Induksi Beban Kapasitif Dengan Pengendali Tegangan 88 Gamba 4.39 Gafik Kecepatan Puta (atas) dan Tosi Elektomagnetik (bawah) Geneato Induksi Dengan Beban Kapasitif 89 Gamba 4.40 Gafik Aus Fasa Beban Kapasitif Paalel Dengan Pengendali Tegangan 90 Gamba 4.41 Gafik Tegangan ine Beban Kapasitif Dengan Pengendali Tegangan 91 Gamba 4.42 Gafik Daya Aktif (atas) Dan Reaktif (bawah) Beban Kapasitif Paalel 91 xiii Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

15 DAFTAR AMPIRAN 1. Pebandingan Gafik Tegangan Beban Tanpa Pengendali Tegangan Pebandingan Gafik Tegangan Beban Tanpa Pengendali dan Dengan Pengendali 100 xiv Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

16 BAB I PENDAHUUAN 1.1 ATAR BEAKANG Petumbuhan penduduk yang selalu betambah dai tahun ke tahun menyebabkan pemintaan akan enegi juga meningkat. Saat ini mayoitas enegi yang digunakan untuk memenuhi pemintaan tesebut meupakan enegi yang tidak bisa dipebahaui lagi. Namun sumbe enegi yang tidak bisa dipebahaui lagi memiliki ketebatasan dalam segi jumlah dan dipekiakan tidak mampu lagi memenuhi kebutuhan enegi dunia. Ancaman tehadap lingkungan beupa pencemaan akibat gas buangan dai pemakaian sumbe enegi tesebut meupakan tantangan yang haus dihadapi sehingga pelu dilakukan pengembangan teknologi dengan menggunakan sumbe enegi yang dapat dipebahaui. Salah satu bentuk dai teknologi tesebut adalah pengembangan geneato induksi. Geneato induksi saat ini banyak digunakan pada pembangkit listik tenaga bayu atau pembangkit listik tenaga mikohido sebab geneato ini dapat bekeja pada putaan endah seta tidak tetap kecepatannya. Geneato induksi juga lebih disukai dibandingkan geneato sinkon sebab tidak memelukan sumbe aus seaah sepeti yang ada pada geneato sinkon. Geneato induksi biasanya digunakan pada sistem tenaga listik yang teisoli dengan penguat yang dihasilkan sendii (self-excited induction geneato) 1.2 PERUMUSAN MASAAH Geneato induksi adalah geneato yang buuk pengatuan tegangannya. Ada bebeapa penyebab yang menyebabkan tegangan keluaan geneato induksi tidak tetap yaitu sifat beban. Beban ada tiga jenis yaitu esistif, induktif dan kapasitif. Geneato induksi memiliki espon yang bebeda-beda tehadap bebanbeban tesebut teutama dalam bentuk tegangan keluaan yang bebeda-beda dan akhinya mempengauhi tegangan di beban. Pada suatu sistem tenaga listik dibutuhkan besaan tegangan yang tetap, oleh kaena itu dipelukan adanya pengatuan tegangan pada tegangan keluaan geneato induksi. Pada skipsi 1 Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

17 2 digunakan geneato induksi dengan tipe konstuksi fluks adial. Ada bebeapa metode pengatuan tegangan sepeti pemasangan bank kapasito, kondense sinkon, pengendali elektonika daya, Electonic load Contolle (EC) dan penggunaan Magnetic Amplifie yang kesemuanya meupakan sumbe daya eaktif yang dibutuhkan oleh geneato untuk menjaga aga tegangan keluaan besanya tetap. Salah satu pengendalian tegangan menggunakan pengendali elektonika daya adalah konvete AC-DC-AC. Penggunaan konvete AC-DC-AC sebagai penghubung antaa teminal geneato induksi dan beban akan menjaga supaya tegangan di beban aga elatif stabil dengan kaakteistik beban yang bebedabeda. 1.3 TUJUAN PENEITIAN Tujuan dai penulisan skipsi ini adalah untuk menganalisis penggunaan Konvete AC-DC-AC sebagai salah satu metode pengatuan tegangan beban pada geneato induksi yang beopeasi dengan vaiasi tosi masukan dan kaakteistik beban yang tidak sama. Dihaapkan dai penelitian ini dapat diketahui kaakteistik penggunaan konvete AC-DC-AC sebagai pengatu tegangan pada beban pada putaan tak tetap dan jenis beban yang bebeda. Sehingga dai hasil penelitian ini dapat diketahui nilai dan alian daya eaktif pada bebagai macam kondisi. 1.4 BATASAN MASAAH Skipsi ini dibatasi hanya membahas pada hal-hal beikut: 1. Dasa teoi mesin induksi sebagai geneato, pada bagian beopeasi sebagai moto tidak dibahas secaa detail pada skipsi ini. 2. Pengukuan tegangan, aus, dan daya dilakukan pada kondisi ideal. 3. Pengukuan dan analisis ugi-ugi hamonik tidak dilakukan. 4. Kondisi satuasi pada simulasi diabaikan. 5. Simulasi yang dilakukan menggunakan blok model dai peangkat lunak. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

18 3 6. Kaakteistik dan dasa teoi moto aus seaah yang digunakan sebagai penggeak utama geneato induksi tidak dibahas pada skipsi ini. 7. Pengauh pengatuan tegangan geneato induksi tehadap fekuensi yang dihasilkan tidak dibahas pada skipsi ini. 1.5 METODOOGI PENEITIAN Metodologi penelitian yang dilakukan dalam penyusunan skipsi ini dimulai dengan studi liteatu mengenai geneato induksi bepenguat sendii yang alian fluksnya adial, simulasi angkaian penelitian dengan menggunakan peangkat lunak MATAB 2009, aplikasi angkaian penelitian dengan menggunakan mesin induksi meek abvolt, dan analisis pebandingan teoi dengan hasil simulasi dengan peangkat lunak tesebut. 1.6 SISTEMATIKA PENUISAN Aga mempemudah pembahasan, semina ini ditulis dalam bebeapa bab. Bab satu membahas tentang lata belakang penulisan, peumusan masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, metodologi penelitian, dan sistematika penulisan. Bab dua membahas tentang membahas tentang contoh pembangkitan enegi listik dengan sumbe enegi tebaukan, dasa teoi geneato induksi bepenguat sendii, dan bebeapa metode pengatuan tegangan seta teoi pengatuan tegangan di beban dengan konvete AC-DC-AC. Bab tiga membahas peancangan angkaian simulasi dengan peangkat lunak dan aplikasi angkaian pada mesin. Bab empat membahas hasil simulasi seta analisis pebandingan hasil simulasi. Bab lima meupakan penutup yang beisi kesimpulan. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

19 BAB II TEORI GENERATOR INDUKSI PENGUAT SENDIRI DAN METODE PENGATURAN TEGANGAN 2.1 MESIN INDUKSI Mesin induksi adalah mesin listik yang bekeja menggunakan pinsip induksi elektomagnetik. Disebut mesin induksi kaena munculnya tegangan pada oto yang nantinya akan menghasilkan aus dan medan magnet pada oto diinduksikan tanpa ada sambungan kabel langsung ke oto. Pebedaan mesin induksi dengan mesin listik lainnya adalah tidak dibutuhkannya sumbe aus seaah untuk menjalankan mesin. Mesin induksi dibagi menjadi dua jenis bedasakan konstuksi otonya. Petama adalah jenis tipe lilitan (wound oto). Roto jenis ini menggunakan kumpaan bebentuk lilitan dai kawat. Keuntungan oto jenis ini adalah oto dapat dihubungkan dengan komponen listik lain sepeti hambatan vaiabel ataupun pengatu tegangan sepeti PWM. Jenis oto yang kedua adalah oto sangka tupai. Roto sangka tupai (Squiel-cage oto) adalah tipe moto induksi dimana konstuksi oto tesusun oleh bebeapa batangan logam yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada oto moto induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam tehubung singkat dengan batangan logam yang lain. Roto jenis ini tidak dapat dihubungkan dengan komponen listik. 2.2 GENERATOR INDUKSI Umum Geneato induksi meupakan mesin induksi yang bekeja sebagai geneato. Ketika kecepatan puta oto mesin induksi lebih besa dai kecepatan sinkon dai medan puta pada celah udaa (ai gap), mesin induksi yang sama dapat bekeja sebagai geneato induksi [2] Geneato induksi masih dapat bekeja dan menghasilkan tegangan walaupun kecepatan putanya dan sumbe pemutanya tidak tetap. Oleh kaena 4 Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

20 5 itu, geneato induksi saat ini mulai banyak digunakan sebagai pembangkit enegi teutama untuk sumbe daya yang dapat dipebahaui teutama untuk daeah yang teisolasi dai jaingan listik Jenis-jenis Geneato Induksi Ada banyak klasifikasi dai geneato induksi namun penulis hanya akan membahas dua klasifikasi yang paling umum yaitu petama bedasakan sifat pemuta seta letaknya dan yang kedua bedasakan sumbe eksitasinya Klasifikasi Bedasakan Sifat Pime Move Geneato induksi bisa diklasifikasikan bedasakan sifat pime movenya (kecepatan tetap atau kecepatan beubah-ubah) dan lokasinya (dekat dengan jaingan listik atau daeah teisolasi) [1]. Klasifikasi ini membagi menjadi 3 yaitu; Constant-speed constant-fequency (CSCF) Dalam skema ini, kecepatan dai pime move dijaga tetap dengan mengubah secaa kontinyu sudut baling-baling dan/atau kaakteistik geneato. sehingga bisa didapat fekuensi keluaan yang tetap. Geneato induksi bisa beopeasi pada infinite bus ba pada slip 1% - 5% diatas kecepatan sinkonnya. Geneato induksi lebih sedehana daipada geneato sinkon. Kaena lebih mudah diopeasi, dikendalikan, dan diawat, tidak memiliki masalah sinkonisasi dan lebih ekonomis. Vaiable-speed constant-fequency (VSCF) Pada opeasi kecepatan beubah-ubah di sistem pembangkit listik tenaga angin akibat beubahnya kecepatan angin dai endah ke tinggi maupun sebaliknya. Skema popule untuk mendapatkan keluaan fekuensi yang tetap dai kecepatan yang beubah-ubah yaitu; 1. AC-DC-AC ink : Dengan penggunaan tiisto daya tinggi, keluaan aus bolak-balik dai geneato tiga fasa diseaahkan dengan penyeaah dan diubah lagi ke aus bolak-balik menggunakan invete. Fekuensi yang didapat secaa otomatis sesuai dengan fekuensi jaingan. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

21 6 2. Double Output Induction Geneato (DOIG): DOIG tedii dai mesin induksi tiga fasa jenis oto lilitan yang secaa mekanis dikopel dengan tubin angin atau ai. Teminal stato dihubungkan ke jaingan yang tegangan dan fekuensinya tetap. kemudian antaa oto dan jaingan listik dipasang convete AC-DC-AC. Skema ini sama dengan geneato induksi masukan ganda yang nanti akan dijelaskan lebih lanjut caa kejanya. Vaiable-speed vaiable-fequency (VSVF) Dengan kecepatan pime move beubah-ubah, dapat mempengauhi kineja geneato. Biasanya digunakan untuk pemanasan pada beban esistif, sehingga tidak telalu sensitif tehadap fekuensi Klasifikasi Bedasakan Sumbe Eksitasinya Dalam aplikasinya geneato induksi dibagi menjadi dua jenis yaitu geneato induksi masukan ganda (Doubly Fed Induction Geneato atau DFIG) dan geneato induksi bepenguat sendii (Self Excited Induction Geneato atau SEIG). Pembagian jenis geneato ini bedasakan pada sumbe eksitasi geneato beasal. Eksitasi pada geneato induksi dibutuhkan untuk menghasilkan medan magnet pada oto geneato untuk selanjutnya menghasilkan induksi elektomagnetik pada stato yang akan menghasilkan enegi listik. Selain itu juga eksitasi dibutuhkan untuk mengkompensasi daya eaktif yang dibutuhkan oleh geneato dalam membangkitkan tenaga listik. Geneato Induksi Masukan Ganda Pada geneato induksi masukan ganda, eksitasi dipeoleh dai jaingan listik yang telah tepasang. Geneato induksi jenis ini menyeap daya eaktif dai jaingan listik untuk membangkitkan medan magnet yang dibutuhkan. Pada geneato induksi jenis ini, teminal keluaan geneato dihubungkan dengan invete yang kemudian dihubungkan dengan bagian oto geneato. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

22 7 Gamba 2.1 Geneato Induksi Masukan Ganda Gamba diatas adalah geneato induksi masukan ganda pada tubin angin. Sepeti yang tetea pada gamba, tedapat dua buah konvete yaitu konvete AC-DC dan konvete DC-AC yang menghubungkan antaa keluaan geneato dengan oto geneato induksi. Konvete yang tehubung dengan jaingan bekeja pada fekuensi yang sama dengan fekuensi jaingan. Konvete ini juga mengatu besa fakto daya yang masuk aga sesuai dengan besa daya eaktif yang dibutuhkan oleh geneato. Sedangkan konvete yang tehubung dengan oto bekeja pada fekuensi yang sesuai dengan fekuensi putaan geneato. Dengan menggunakan konfiguasi sepeti ini, besa aus yang mengali pada oto dapat diatu sesuai dengan daya yang akan dibangkitkan. Geneato induksi masukan ganda saat ini banyak digunakan sebagai geneato pada pembangkit listik tenaga ai. Keuntungan dai geneato induksi masukan ganda diantaanya adalah tegangan dan fekuensi yang dihasilkan dapat tetap besanya walaupun kecepatannya putanya beubah-ubah. Namun geneato induksi jenis ini membutuhkan konvete sebagai pengatu tegangan pada oto dan juga oto jenis kumpaan kaena geneato induksi masukan ganda membutuhkan sumbe pada otonya. Sehingga yanga tejadi adalah tidak semua jenis mesin induksi dapat digunakan sebagai geneato induksi jenis ini. Selain itu juga geneato ini membutuhkan adanya jaingan listik untuk dapat beopeasi, kaena sumbe daya eaktif yang dibutuhkan oleh geneato beasal dai jaingan. Sehingga apabila tidak ada jaingan listik atau geneato lain yang membeikan daya eaktif maka geneato jenis ini tidak dapat beopeasi. Selain itu jika tejadi gangguan pada jaingan atau blackout jaingan geneato ini juga tidak dapat beopeasi. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

23 8 Geneato Induksi Bepenguat Sendii Pada geneato induksi bepenguat sendii, eksitasi dipeoleh dai kapasito yang dipasang paallel dan tehubung delta pada teminal keluaan geneato. Geneato induksi jenis ini bekeja miip sepeti mesin induksi pada daeah satuasinya hanya saja tedapat pebedaan yaitu bank kapasito yang dipasang pada teminal statonya. Kaena sumbe eksitasi geneato ini hanya beasal dai kapasito pada teminalnya maka mesin induksi dengan oto kumpaan maupun sangka tupai dapat digunakan sebagai geneato induksi bepenguat sendii. Di bawah ini adalah gamba model geneato induksi bepenguat sendii seta alian daya aktif dan daya eaktifnya. Gamba 2.2 Geneato Induksi Bepenguat Sendii Selain tidak membutuhkan pengatuan tegangan pada otonya, geneato induksi bepenguat sendii memiliki keuntungan lain diantaanya, tidak memelukan invete, desain pealatan yang tidak umit, haga pembuatan lebih muah, peawatan yang dipelukan muah dan tidak sulit seta tidak memelukan jaingan listik untuk dapat beopeasi sebab sumbe daya eaktif yang dipelukan oleh geneato sudah dipasok oleh kapasito yang dipasang paalel. Tidak hanya beopeasi pada lingkungan yang belum dibangun jaingan listiknya tetapi geneato induksi bepenguat sendii juga dapat beopeasi dalam suatu jaingan listik. Oleh kaena itu geneato induksi bepenguat sendii dapat dikatakan lebih fleksibel dibandingkan geneato bepenguat ganda. Bedasakan alasan inilah geneato induksi induksi bepenguat sendii meupakan pilihan yang tepat untuk memenuhi kebutuhan enegi khususnya listik di tempat yang teisoli dimana daya eaktif dai jaingan listik belum ada. Sumbe enegi yang digunakan untuk Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

24 9 memasok geneato dapat beasal dai sumbe enegi yang tidak telalu besa jumlahnya, sepeti kinci angin maupun kinci ai di sungai. Skipsi ini membahas tentang metode pengatuan tegangan pada geneato induksi bepenguat sendii dikaenakan salah satu kekuangan dai geneato induksi adalah tegangan keluaannya yang befluktuasi. Penulis memilih geneato induksi bepenguat sendii akibat fleksibilitas yang dimilikinya. Selain itu menuut penulis, geneato induksi bepenguat sendii pelu dikembangkan penggunaannya seiing dengan semakin tingginya kebutuhan listik di Indonesia seta melihat keuntungan yang dimiliki oleh geneato induksi bepenguat sendii. Jika melihat kondisi Indonesia dimana masih banyak daeah yang belum tejangkau jaingan listik teutama di lua pulau Jawa, geneato induksi meupakan solusi yang tepat. Hal ini dikaenakan geneato tesebut dapat beopeasi tanpa adanya jaingan listik. Indonesia adalah negaa kepulauan yang memiliki gais pantai tepanjang di dunia, oleh kaena itu enegi angin yang dimiliki Indonesia sangat potensial, dan sungai-sungai yang tedapat di daeahdaeah pedalaman juga meupakan sumbe enegi yang potensial pula untuk daeah di sekita sungai tesebut. Sumbe-sumbe enegi tesebut dapat dimanfaatkan dengan mengaplikasikan teknologi geneato induksi sepeti pembangkit listik tenaga angin atau pembangkit listik tenaga mikohido. Dengan melihat fakta di lapangan sepeti itu maka dapat diketahui bahwa kesempatan penggunaan geneato induksi bepenguat sendii cukup besa. Oleh kaena itu dibutuhkan pengembangan teknologi pendukungnya aga kualitas enegi yang dihasilkannya menjadi lebih baik. 2.3 GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI Sepeti yang telah dijelaskan sebelumnya, geneato induksi bepenguat sendii sama sepeti mesin induksi yang bekeja pada daeah satuasi namun tedapat kapasito yang dipasang pada teminal statonya. Oleh kaena itu angkaian ganti geneato induksi bepenguat sendii tidak bebeda dengan tidak telalu bebeda dengan pinsip keja moto induksi yang sudah umum dikenal namun dengan tambahan poses pada saat pembangkitan medan magnet. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

25 Pinsip Keja Geneato induksi bepenguat sendii bekeja dengan mengubah enegi mekanik yang diteimanya menjadi enegi listik. geneato membutuhkan eksitasi. Eksitasi adalah aus yang digunakan untuk membangkitkan medan magnet yang nantinya akan menghasilkan gaya geak listik induksi. Sesuai dengan kaakteistiknya, mesin induksi tidak memiliki sumbe aus seaah yang tepisah. Oleh kaena itu dibutuhkan adanya sumbe lain yang dapat menghasilkan eksitasi bagi geneato. Pada geneato induksi bepenguat sendii, sepeti yang telah dijelaskan sebelumnya, eksitasi beasal dai kapasito yang dipasang pada teminalnya. Ketika kapasito dengan besa kapasitansi yang tepat dipasang pada teminal mesin Induksi yang diputa oleh suatu tenaga lua, gaya geak listik akan teinduksi pada kumpaan mesin akibat dai eksitasi yang dihasilkan oleh kapasito. Namun geneato induksi akan menghasilkan eksitasi sendii dengan bantuan kapasito hanya jika tedapat sisi medan magnet pada otonya. Jika tidak ada sisa medan magnet pada otonya, geneato induksi tidak akan dapat membangkitkan gaya geak listik. Geneato induksi yang digunakan pada penelitian ini adalah geneato induksi yang tepisah dengan jaingan listik. Oleh kaena itu, geneato tidak dapat langsung dihidupkan dan menghasilkan listik. Untuk menghasilkan medan magnet pada oto, mesin induksi pada awalnya diopeasikan dulu sebagai moto induksi. Ketika diopeasikan sebagai moto, mesin induksi akan menginduksikan gaya geak listik pada oto. Gaya geak ini kemudian akan menghasilkan aus pada oto. Pinsip keja moto induksi tidak dibahas secaa mendetail pada skipsi ini dan dianggap sudah dimengeti. Setelah putaan moto cukup tinggi, pime move dinyalakan, pada penelitian ini yang digunakan adalah moto aus seaah. Setelah pime move dinyalakan, pasokan daya moto induksi dimatikan, dan pada saat itu juga, teminal mesin induksi langsung dihubungkan dengan beban. Yang haus dipehatikan disini bahwa aah putaan pime move haus sama dengan aah putaan moto induksi. Jika aah putaan tidak sama, maka akan tejadi peubahan aah tosi yang akibatnya dapat meusak mesin induksi dan juga pime move. Ketika nilai kapasitansi yang dimiliki kapasito yang tepasang Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

26 11 pada teminal mesin induksi cukup untuk memasok kebutuhan daya eaktif yang dibutuhkan oleh mesin induksi, mesin induksi dapat beopeasi sebagai geneato ketika teminalnya dihubungkan dengan beban. Ketika geneato induksi beopeasi, beban tidak boleh dilepas dai teminal geneato. Kaena ketika beban dilepas, maka aus beban akan teputus. Putusnya aus ini membuat medan magnet yang ada pada stato menghilang sehingga tidak ada lagi aus eksitasi atau medan magnet yang menginduksi oto. Akibatnya tidak tejadi gaya geak listik induksi pada oto sehingga pada akhinya geneato tidak dapat beopeasi dan menghasilkan listik Poses Pembangkitan Tegangan Mesin induksi diputa pada kecepatan di atas kecepatan sinkonnya (slip benilai negatif) melalui suatu penggeak utama, tosi induksi yang tejadi menjadi bebalik aah, sehingga mesin induksi bekeja sebagai geneato. Ketika mesin induksi bekeja pada slip negatif, mesin menghasilkan aus yang memilki fasa tetinggal lebih dai 90º dai tegangannya. Hal ini beati mesin induksi menghasilkan daya aktif, mesin juga membutuhkan daya eaktif untuk menghasilkan eksitasi oleh kaena itu dibutuhkan pasokan daya eaktif teminal geneato induksi. Salah satunya adalah dengan memasang bank kapasito pada teminal stato geneato induksi. Untuk menghasilkan tegangan pada teminal geneato, dibutuhkan medan magnet yang cukup pada oto. Jika medan magnet yang tedapat pada oto beada di bawah nilai yang dibutuhkan, tegangan ini membuat aus kapasito mengali. Mengalinya aus ini membuat tegangan yang tejadi semakin besa, yang akan belanjut hingga tegangan seluuhnya dibangkitkan. Tegangan teminal geneato pada kondisi beban nol adalah petemuan antaa kuva magnetisasi geneato dengan gais beban kapasito [1]. Kuva magnetisasi geneato dapat dipeoleh dengan menjalankan mesin induksi sebagai moto dan kemudian menguku aus jangka sebagai fungsi tegangan teminal pada kondisi beban nol. Aga dapat menghasilkan tegangan sesuai dengan nilai yang diinginkan, kapasito yang dipasang haus dapat menghasilkan aus magnetisasi sesuai nilai yang dibutuhkan. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

27 Rangkaian Ganti Mesin induksi memiliki angkaian ganti yang tidak jauh bebeda dengan angkaian ganti tansfomato, pebedaannya adalah nilai slip (S) yang menjadi cii khas mesin induksi. Poses mempeoleh angkaian ganti dai geneato induksi bepenguat sendii tidak dibahas. Beikut adalah angkaian ganti dai geneato induksi bepenguat sendii: Gamba 2.3 Rangkaian Ganti Geneato Induksi Bepenguat Sendii R 1 = Resistansi stato X 11 = Reaktansi stato R 2 = Resistansi oto X 21 = Reaktansi oto X m = Reaktansi magnetisasi X c = Reaktansi kapasito eksitasi R = Resistansi beban X = Reaktansi beban I 1 I m I c = Aus stato = Aus magnetisasi = Aus kapasitansi 2.4 NIAI KAPASITANSI MINIMUM Geneato induksi bepenguat sendii membutuhkan pasokan daya eaktif yang cukup sehingga kebutuhan daya eaktif untuk eksitasi pada geneato dapat tepenuhi untuk membangkitkan tegangan pada teminalnya. Daya eaktif yang dibutuhkan geneato untuk eksitasi biasanya lebih besa daipada daya eaktif beban, sehingga total daya eaktif yang dihasilkan akan besifat kapasitif. Untuk dapat memenuhi kebutuhan daya eaktif tesebut maka Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

28 13 dapat dipasang kapasito pada teminal geneato. Kapasito yang dipasang pada teminal geneato ini haus memiliki nilai kapasitansi untuk dapat membangkitkan tegangan pada teminal geneato. Jika nilai kapasitansi beada pada nilai di bawah nilai kapasitansi yang dibutuhkan maka tegangan pada teminal geneato tidak dapat dibangkitkan. Untuk dapat menentukan nilai kapasitansi minimum yang dibutuhkan oleh geneato dapat dilakukan dengan bebeapa metode. Salah satu metode yang dianggap paling efektif adalah dengan menggunakan kaakteistik moto induksi dalam menentukan nilai kapasitansi minimum. Kaakteistik yang digunakan dalam metode ini adalah kaakteistik magnetisasi dai moto induksi. Kaakteistik ini dipeoleh dengan menjalankan moto induksi dengan kondisi beban nol. Pada kondisi beban nol, aus yang mengali pada kapasito I c akan sama dengan aus magnetisasi I m [2]. Tegangan yang dihasilkan V akan meningkat secaa linie hingga titik satuasi dai magnet inti tecapai. Sehingga dalam kondisi stabil, I m = I c (2.1) V V = (2.2) X m X c X c = X m (2.3) Dalam pecobaan beban nol moto induksi, kita dapat menghitung besa eaktansi magnetis X m dengan mencatukan tegangan pada mesin dan kemudian menguku aus magnetisasi sehingga V fasa X m = (2.4) I X m m 1 = X c = (2.5) 2πfC Dai pesamaan di atas kita dapat mempeoleh besa kapasitansi minimum yang dibutuhkan oleh geneato. Namun yang pelu dipehatikan disini adalah besa aus magnetisasi I m meupakan aus beban nol atau aus ketika moto bekeja dalam kondisi beban nol. Nilai aus yang didapat masih dipengauhi oleh besa tahanan stato dan eaktansi magnetis stato. Oleh kaena itu pelu ada tes lain Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

29 14 dalam menentukan tahanan stato dan eaktansi magnetis stato yaitu tes aus seaah dan tes hubung singkat [3] untuk mendapatkan nilai X m yang pesisi. Nilai kapasitansi yang dipeoleh dai pehitungan melalui metode di atas kemudian diteapkan pada bank kapasito yang tepasang pada teminal geneato. 2.5 METODE PENGATURAN TEGANGAN Pada geneato induksi bepenguat sendii, tegangan keluaan dipengauhi oleh kecepatan, beban dan kapasito yang dipasang di teminal [2]. Ketika peputaan atau tosi geneato beubah, tegangan teminal yang dihasilkan geneato akan beubah, begitu pula jika tejadi penambahan beban maka tegangan teminal juga menuun. Untuk menjaga tetap atau peubahan tegangan benilai minimum dai tanpa beban hingga beban penuh maka pelu adanya pengatuan aus eaktif pada sistem. Pengatuan tegangan pada geneato bepenguat sendii dengan kapasito tetap tidak cukup baik, hal ini tejadi kaena kuangnya aus eaktif saat kondisi beban nomal maupun beban penuh atau saat beban induktif yang faktanya seing tejadi. Bahkan saat beban kapasitif yang tidak jaang tejadi. Ketiga kondisi ini membutuhkan pengatuan tegangan pada sistem. Bebeapa metode pengatuan tegangan dapat diaplikasikan pada sistem geneato induksi bepenguat sendii. Bebeapa metode tesebut antaa lain dengan menggunakan: kapasito yang dipasang sei, pengendali elektonika daya, penggunaan tap tansfome, kondense sinkon, pengendali beban elektonik,dan amplifie magnetik. Metode kapasito sei menggunakan kapasito dengan nilai kapasitansi yang dibutuhkan tehubung secaa sei dengan beban. Namun hubungan ini membuat tejadinya penuunan tegangan pada awal pemasangan, yang kemudian tegangan akan meningkat seiing dengan peningkatan beban. Metode pengendali daya elektonika daya tedii dai bebeapa metode: Kapasito dengan sakela Kapasito bank tetap yang dipasang pada teminal geneato induksi hanya cukup saat tanpa beban. Daya eaktif lagging vaiabel akan dibangkitkan dengan sakela pada kapasito tambahan. Dengan kode bine pada Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

30 15 pensakelaan kapasito dapat diminimalisasi sesuai dengan kapasitansi yang dibutuhkan. Pengatuan kapasitansi dengan caa sepeti ini akan membuat tejadinya hamonik pada tingkat fekuensi endah. Konvete beban induktif AC/DC Skema ini menggunakan kapasito dan indukto dengan sakela yang dikendalikan dengan tiisto. Bank kapasito menangani beban penuh dan aus pada indukto divaiasikan dengan pengendali solid state. Konvete bekomutasi alami mampu menaik daya eaktif lagging, sehingga metode ini meupakan salah satu metode yang paling sedehana dalam mengatu aus eaktif lag. Namun kelemahan dai metode ini adalah ugi-ugi pada indukto dan distosi hamonik yang dihasilkan pada sistem aus bolakbalik. Indukto dengan pengendali tiisto dan bank kapasito Pada metode ini, bank kapasito dihubungkan paalel dengan indukto. Rangkaian ini kemudian dihubung sei dengan dua buah tiisto yang dipasang anti paalel. Vaiasi sudut penyalaan tiisto menghasilkan aus lagging yang dapat diatu. Hubungan dengan kapasito membuat pengendali ini menghasilkan va leading. Konvete AC-DC-AC Kapasito dipasang paalel di teminal stato untuk membangkitkan tegangan ating saat awal/beban nol. pasokan daya eaktif dai kapasito bus aus seaah yang dipasang paalel antaa penyeaah dan invete. Konvete ini memiliki tidak hanya pengatuan tegangan namun juga pengatuan fekuensi. Pengendali tegangan menggunakan STATCOM Bank kapasito digunakan untuk membangkitkan tegangan ating saat tanpa beban. STATCOM(Static Synchonous Compensato) dihubungkan dengan geneato induksi bepenguat sendii untuk mengakomodi kebutuhan aus eaktif akibat peubahan beban. konvete tedii dai voltage souce invete, kapasito aus seaah dan indukto aus bolakbalik. Kapasito befungsi sebagai penyimpanan enegi dan indukto befungsi sebagai filte. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

31 16 Metode ketiga adalah pengatuan tap tansfomato. Pengatuan tap tansfomato akan mengubah asio dai tansfomato tesebut. Dengan mengubah asio dai tansfomato maka tegangan pada sisi sekunde dapat divaiasikan dan diatu besanya. Metode pengatuan tegangan selanjutnya adalah dengan menggunakan kondense sinkon. Kondense sinkon meupakan moto sinkon yang diopeasikan tanpa beban. Moto sinkon tanpa beban dalam keadaan penguatan tetentu dapat menimbulkan daya eaktif baik saat beban dalam keadaan induktif maupun kapasitif. Metode beikutnya adalah menggunakan pengendali beban elektonik. Pengendali beban elektonik (EC) mengkompensasi peubahan beban utama secaa otomatis dengan caa memvaiasikan besa daya yang diseap oleh beban esistif, disebut sebagai beban ballast, untuk menjaga aga jumlah total beban konstan. Metode teakhi adalah dengan menggunakan amplifie magnetik. Amplifie magnetik dapat mengatasi kelemahan dai pengatuan tegangan dengan STATCOM atau TCR dengan bank kapasito yang haganya mahal. Penggunaan amplifie magnetic dengan bank kapasito yang dihubungkan secaa paalel dapat menghasilkan pengatuan tegangan dengan biaya elatife muah. Amplifie magnetis yang dihubungkan paalel dengan bank kapasito menjadi sumbe aus eaktif yang dapat digunakan untuk mengatu tegangan teminal geneato sesuai dengan peubahan beban. Dai keseluuhan metode pengatuan tegangan geneato induksi bepenguat sendii yang disebutkan di atas, penulis menggunakan metode konvete AC-DC-AC kaena dianggap memiliki pengatuan lebih mudah dibandingkan STATCOM. Metode tesebut yang kemudian diaplikasikan pada simulasi keja geneato induksi bepenguat sendii. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

32 KONVERTER AC-DC-AC Konvete AC-DC-AC adalah konvete yang tedii atas penyeaah AC- DC yang befungsi menyeaahkan aus bolak-balik dan aus bolak-balik tesebut kemudian diubah lagi menjadi menggunakan invete DC-AC kemudian keluaan tesebut dihubungkan ke beban Penyeaah AC-DC Penyeaah yang digunakan adalah penyeaah dioda gelombang penuh tiga fasa sehingga inputnya adalah gelombang tiga fasa Gamba 2.4 Penyeah Dioda Gelombang Penuh 3 Fasa asumsikan induktansi pada sisi aus seaah begitu besa dan aus seaah tetap. Penyeaah tedii dai 6 buah diode yang telah dibei nomo, Penomoan tesebut untuk melihat alu tansfe aus sehingga didapat tegangan keluaan aus seaah. Pada skipsi ini kaakteistik dasa dioda tidak dibahas kaena dianggap sudah paham. Pada gamba 2.5 di bawah ini menunjukkan gelombang tegangan aus bolak-balik tiga fasa v a, v b, dan v c dengan mengacu pada netal tansfomato. Pada gamba 2.5 juga mempelihatkan bentuk gelombang tegangan dengan 2 bus aus seaah. Asumsikan impedansi dai sistem aus bolak-balik benilai nol dan tansfomato adalah ideal. Pada gamba menunjukkan ketika t 1 dan t 2, dioda 1 dan 2 menghantakan aus, dioda 1 dan 2 pada keadaan catu maju. Kondisi tesebut ditandai oleh gais tebal. Pada titik t 3, tegangan pada fasa b menjadi positif dibandingkan fasa a, dan dioda 3 menjadi catu maju sehingga mulai menghantakan aus dan mengambilnya dai dioda 1 dan dibei gais tebal fasa b dan c. Bentuk gelombang aus menunjukkan bahwa aus mengali sepanjang dioda 2, fasa c, fasa b dan dioda 3. Kemudian t 4, fasa a benilai negatif dibandingkan fasa c, dan dioda 4 Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

33 18 menjadi catu maju dan mulai menghantakan aus dan mengambilnya dai dioda 2. Pada t 5, dioda 5 mengambil alih dai dioda 3, Pada t 6, dioda 6 mengambil alih dai dioda 4. dan t 1, dioda 1 mengambilnya dai dioda 5 meupakan satu siklus yang utuh. Setiap dioda menghantakan tiap 120º. Gamba 2.5 Tegangan Dan Aus Pada Penyeaah Tiga Fasa Gelombang Penuh Penambahan besaan dai dua bentuk gelombang tegangan fasa pada bus yang di atas mengacu pada bus yang di bawah telihat pada gamba tegangan line to line beikut: Gamba 2.6 Tegangan line to line Pada Keluaan Penyeaah Tiga Fasa Gelombang Penuh Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

34 19 Tegangan aus seaah keluaan tedii dai segmen-segmen sebesa 60º dan dengan puncak tegangan aus bolak-balik sebagai titik efeensi sebagai beikut e = 2E cosωt (2.6) dengan: dimana E adalah tegangan line to line. Tegangan keluaan ideal dibeikan 3 + π / 6 π / 6 V = 2E cos ωtd 0 π = ( ωt) 2 + π / 3 2 E[sinωt] π / 6 = E = 1. 35E. (2.7) π π 3 6 Apabila induktansi tansfomato diabaikan maka V d = V 0 Nilai ms dai aus fasa dibeikan dengan: 1 π / 3 2 I I d π / 3 = + π d( ωt) = 2 I d π + π / 3 [ sin ωt] π / 3 = I d = 0.816I d 2 3 (2.8) Invete DC-AC Invete yang digunakan adalah invete gelombang penuh tiga fase, skema angkaiannya adalah sebagai beikut: Gamba 2.7 Skema Invete Gelombang Penuh Tiga Fase Dalam aplikasinya sepeti UPS dan pengendali moto aus bolak-balik, invete tiga fasa dipakai untuk memasok beban tiga fasa. Invete ini tedii dai 3 buah invete satu fasa, dimana masing-masing invetenya menghasilkan keluaan Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

35 20 dengan beda 120º (pada fekuensi dasa). PWM (pulse-width-modulation) digunakan untuk mengontol bentuk dan besaan tegangan keluaan seta fekuensinya dengan mengacu pada tegangan masukan tetap V d. Untuk mendapatkan keluaan tegangan seimbang tiga fasa dalam invete tiga fasa, gelombang segitiga dibandingkan dengan tegangan kontol sinusoidal, sepeti yang telihat di bawah ini. Gamba 2.8 Tegangan Gelombang Segitiga Dan Tegangan Kontol V segitiga memiliki fekuensi sebesa f s, V kontol memiliki fekuensi sebesa fekuensi fundamental (f). Tegangan segitiga V segitiga dibandingkan dengan V kontol. Ketika V kontol lebih besa daipada V segitiga maka sakela ke posisi menyala dan membei sinyal sebesa V d, namun ketika V kontol lebih kecil daipada V segitiga maka sakela ke posisi mati dan tidak membei sinyal. Hal tesebut bisa dilihat pada gamba dibawah ini ketika sinyal pada fasa A dan fasa B, kemudian selisih keduanya menghasilkan tegangan V AB yang sinusoidal. Gamba 2.9 Pembangkitan Gelombang Sinusoidal Pada PWM Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

36 21 Menuut Mohan [6], besa V AN adalah V V AN ) = ma (2.9) 2 ( d dengan V ma adalah modulasi amplitudo, yang diumuskan dengan kontol m a = (2.10) Vsegitiga kemudian V (line to line, RMS) diumuskan dengan pesamaan: V = 3 ( 2 V AN ) = 2 3 m a V d m V a d (2.11) Kapasito Bus Aus Seaah Kapasito bus aus seaah adalah kapasito yang dipasang antaa penyeaah dan invete, befungsi sebagai sumbe daya eaktif pada beban, selain itu kapasito bus aus seaah juga menyediakan daya eaktif secaa cepat saat pembebanan tiba-tiba atau saat kondisi tansien.oleh kaena itu pelu pehitungan khusus untuk menentukan ating kapasitansi. Menuut Bhim, Muthy, dan Gupta [7] menentukan ating kapasitansi minimum dai kapasito bus aus seaah dengan caa beikut, Qtambahan = 3VI inv (2.12) dengan V = tegangan line dai geneato induksi, seta yang dibutuhkan beban, maka akan didapat I inv = aus dai invete. Kemudian dengan pesamaan beikut, C C dc V dc 2 2 [( V ) ( V ) ] = V I t dc dc dc1 3 V dc1 ph inv Q tambahan = daya eaktif (2.13) = kapasitansi kapasito bus aus seaah = tegangan bus aus seaah = tegangan bus aus seaah saat tansien (biasanya tuun 8% dai nomal) Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

37 22 V ph I inv t = tegangan fasa dai geneato induksi = aus dai invete = waktu tansien 2.7 BEBAN Menuut Meie [5], Beban adalah divais yang membuat daya tedisipasi (konsumsi). Dai pespektif angkaian, beban di definisikan oleh impedansinya, yang tedii dai esistansi (R) dan eaktansi(x) sepeti kita tahu eaktansi bisa induktansi (X ) dan kapasitansi (X C ) Z = R + jx Impedansi dai suatu divais bisa tetap, sepeti contoh lampu bohlam, atau yang bevaiasi, sebagai contoh, jika pemakaian pada susunan teopeasi. Dalam konteks sistem tenaga listik yang lebih besa, beban biasanya dimodelkan dalam caa yang teagegasi: daipada menganggapnya sebagai pemakaian individu, lebih baik menggantinya dengan seluuh umah tangga, blok kota, atau semua pelanggan dalam suatu daeah. Dalam bahasa penggunaan listik, tingkatan beban bekaitan dengan agegasi kebiasaan, sepeti waktu pemintaan. Dai pespektif secaa fisik, beban diteminologi kaakteistik listik sebagai individual divais. beban didefinisikan oleh impedansinya, secaa teoitis ada tiga tipe beban: beban esistif muni, beban induktif, dan beban kapasitif. Jenis beban biasanya digambakan dengan melihat konsumsi daya beban tesebut melalui fakto daya (PF) PF = cos θ = P S dengan: Gamba 2.10 Segitiga Vekto Daya Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

38 23 Ө S Q P = sudut antaa vekto S dan P = daya kompleks (VA) = daya eaktif (VAR) = daya aktif (W) Beban Resistif Beban esistif dasanya adalah pemanasan pada kondukto, sepeti elemen pemanas pada dalam oven pemanggang atau kawat pija pada bohlam. Beban esistif muni tanpa eaktansi membeikan fakto daya unity atau sebesa 1. Beban esistif mengkonsumsi hanya daya aktif sehingga jika digambakan dalam bentuk faso Gamba 2.11 Faso Pada Fakto Daya Unity telihat besa Ө = 0. sehingga impedansi (Z) di beban Z = R Beban Induktif Beban induktif adalah beban yang paling umum dan temasuknya adalah semua tipe moto, lampu fluoescent, tansfomato seta pealatan umah tangga yang biasanya memiliki kumpaan. Pada beban induktif memiliki impedansi pada beban induktif adalah Z = R+jX, telihat pada beban induktif memiliki esistansi dan eaktansi beupa induktansi (X ) dengan X = ω. Akibat adanya induktansi yang menyeap daya eaktif sehingga fakto daya pada beban induktif memiliki nilai di bawah 1. Sepeti kita tahu bahwa induktansi membuat aus menjadi tetinggal (lag) dibandingkan tegangannya sehingga fakto daya pada beban induktif dikatakan fakto daya lagging. Gamba 2.12 Faso Pada Fakto Daya agging Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

39 Beban Kapasitif Beban kapasitif adalah komponen standa pada angkaian elektonika sepeti penyeaah maupun filte kapasito, tapi bukan beban skala besa diantaa beban pelanggan pada umumnya. Ketika kapasitansi tejadi dalam jumlah kecil pada banyak pealatan, namun hal itu tidak mendominasi keseluuhan penggunaan listik dalam sistem tenaga listik. Pada beban kapasitif memiliki impedansi Z=R+jX C telihat pada beban kapasitif memiliki esistansi dan eaktansi (X C ) dengan X C = -1/ωC. Akibat adanya kapasitansi yang menyuplai daya eaktif sehingga fakto daya pada beban kapasitif memiliki nilai di bawah 1. Sepeti kita tahu bahwa kapasitansi membuat aus mendahului (lead) tegangannya sehingga fakto daya pada beban kapasitif dikatakan fakto daya leading. Gamba 2.13 Faso Pada Fakto Daya eading Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

40 BAB III PEMODEAN DAN SIMUASI PENGATURAN TEGANGAN PADA GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI DENGAN KONVERTER AC-DC-AC PADA SIFAT BEBAN YANG BERBEDA 3.1 PEMODEAN GENERATOR INDUKSI BERPENGUAT SENDIRI Keangka Acuan Untuk mempemudah dalam menganalisis model mesin induksi, maka besaan-besaan yang tedapat dalam mesin induksi ditansfomasikan ke dalam bentuk keangka acuan. Keangka acuan ini digunakan untuk mentansfomasikan besaan dalam sistem abc (sistem fasa) menjadi besaan dalam sistem beputa dq0. Teoi keangka acuan menyatakan besaan-besaan pada sumbu-sumbu kuadatu (quadatue), langsung (diect), dan nol (zeo) dengan mengasumsikan suatu nilai kecepatan puta dai keangka acuan pada tansfomasinya. Jika sistem yang ditansfomasikan meupakan sistem yang seimbang maka nilai komponen nol sama dengan nol. Tansfomasi vaiabel 3 fasa dai suatu angkaian yang diam ditentukan menjadi keangka acuan [4] dengan pesamaan: f = K f qd 0 s s abcs (3.1) Dimana: f qd0s f = f f qs ds 0s ; f abcs f = f f as bs cs ; K s cosθ 2 = sinθ π cos θ 3 2π sin θ π cos θ + 3 2π sin θ t = ω( ξ ) dξ θ( 0) θ + 0 Dengan ξ adalah vaiabel pengintegalan. Jika ditulis dalam bentuk pesamaan maka bentuk matiks di atas menjadi: 25 Univesitas Indonesia Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

41 26 Univesitas Indonesia = 3 2 cos 3 2 cos cos 3 2 π θ π θ θ c b a q f f f f (3.2) = 3 2 sin 3 2 sin sin 3 2 π θ π θ θ c b a d f f f f (3.3) ( ) c b a f f f f + + = (3.4) Untuk meepesentasikan vaiabel keangka acuan sebagai vaiabel 3 fasa dapat digunakan inves dai pesamaan di atas yaitu: s dq s abcs f K f 0 1 = (3.5) Dengan + + = sin 3 2 cos sin 3 2 cos 1 sin cos 1 π θ π θ π θ π θ θ θ K s Dalam bentuk pesamaan menjadi 0 sin cos f f f f d q a + + = θ θ (3.6) sin 3 2 cos f f f f d q b + + = π θ π θ (3.7) sin 3 2 cos f f f f d q c = π θ π θ (3.8) Vaiabel f dalam pesamaan tesebut dapat meepesentasikan tegangan, aus, fluks gandeng, ataupun muatan listik. Notasi subskipsi s menunjukkan bahwa vaiabel, paamete, dan tansfomasi behubungan dengan angkaian statione. Tansfomasi tesebu dapat digunakan untuk mentansfomasikan kumpaan mesin induksi yang beubah tehadap waktu. Hubungan dai besaanbesaan di atas akan tampak sepeti beikut: Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

42 27 Gamba 3.1 Hubungan abc-dq0 Bedasakan gamba di atas, pesamaan tansfomasi keangka acuan meupakan tansfomasi yang meletakkan vaiabel dengan kecepatan sudut ω diatas fas fqs dan f ds secaa tegak luus yang beputa fbs dan f cs (besaan dalam fungsi waktu) yang diasumsikan sebagai vaiabel dalam suatu sumbu yang diam dengan beda fasa 120º Model Mesin Induksi Model mesin induksi yang digunakan dalam penelitian ini dapat digambakan sepeti gamba beikut: Gamba 3.2 Mesin induksi 3 fasa 2 kutub dengan konfiguasi bintang Gamba di atas menggambakan penampang stato dan oto dai sebuah mesin induksi 2 kutub, 3 fasa, dengan konfiguasi bintang. Kumpaan stato meupakan kumpaan yang tedistibusi sinusoidal identik dengan jumlah lilitan Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

43 28 sebanyak N s dan memiliki tahanan s. Sedangkan kumpaan oto tedii dai tiga kumpaan yang tedistibusi sinusoidal identik dengan jumlah lilitan sebanyak N dan hambatan. Ketiga fasa yang tegamba pada gamba di atas meupakan fasa a,b,c dengan uutan positif. Pada mesin induksi tedapat dua jenis oto yaitu oto belitan dan oto sangka tupai. Dalam menganalisis mesin induksi, oto sangka tupai dianalisis menggunakan peumpamaan sebagai oto belitan. Pesamaan yang dianalisis beikut meupakan pesamaan untuk oto belitan. Namun pesamaan ini juga dapat digunakan untuk menganalisis oto sangka tupai. Pesamaan tegangan geneato induksi dinyatakan dalam pesamaan: V V abcs abc = i + pλ (3.9) s abcs s abc abcs = i + pλ (3.10) abc Dengan notasi subskipsi s dan mengindikasikan vaiabel stato dan oto. d λ melambangkan fluks gabungan dan p adalah notasi deifatif. dt Pesamaan di atas dapat diubah dengan mengganti fluks hubung sebagai hasil kali antaa aus dan induktansi kumpaan. Kemudian meubah pesamaan dalam efeensi keangka acuan dengan tansfomasi abc-dq0. Maka pesamaan di atas menjadi: Vqd 0s siqd 0s + ωλ dqs + pλqd 0s = (3.11) ( ω ω ) λ' dq + pλ qd V ' qd 0 ' i' qd 0 + ' 0 Dimana: = (3.12) ω adalah kecepatan angula elektis dai keangka acuan ω adalah kecepatan angula dai oto λ dqs λds = λqs ; λ' 0 q λ' d = λ' 0 q dan notasi menandakan nilai besaan oto yang mengacu pada besaan stato. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

44 29 Kemudian dengan memasukkan hubungan antaa fluks hubung dengan aus yang mengali, dimana aus telah ditansfomasikan dalam efeensi keangka acuan, maka pesamaan tegangan dapat ditulis sebagai: V qs = i + ωλ + pλ (3.13) s qs ds qs V ds = i ωλ + pλ (3.14) s ds qs ds V ' V ' q d q ( ω ω ) λ' d + pλ' q = ' i' + (3.15) d ( ω ω ) λ' q + pλ' d = ' i' + (3.16) Dengan: λ λ qs ds = i s qs = i s ds + i' m m q + i' d λ ' λ ' s q d = ' i' + q = ' i' + ls d = + l m = + m i m qs i m ds Dengan menggunakan pesamaan di atas, maka dapat digambakan angkaian ganti dai geneato induksi dalam efeensi keangka acuan sebagai beikut: Gamba 3.3 Model Mesin Induksi Dalam Refeensi Keangka Acuan Sepeti yang telah dijelaskan sebelumnya, pembangkitan tegangan pada geneato induksi membutuhkan eksitasi. Eksitasi pada geneato induksi bepenguat sendii dipeoleh dai kapasito yang dipasang pada teminalnya. Oleh Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

45 30 kaena itu, angkaian ganti dai geneato induksi bepenguat sendii akan memiliki bentuk seupa dengan angkaian ganti di atas, hanya saja tedapat kapasito pada teminal statonya. Rangkaian dan pesamaan di atas meupakan pemodelan mesin induksi dilihat dai elektisnya. Sedangkan untuk sisi mekanisnya dapat dilakukan pemodelan dengan menggunakan besa daya yang tedapat pada kumpaan stato dan oto sebagai, P = v i + v i + v i + v' i' + v' i' + v' i' (3.17) as as bs bs cs cs a a b Jika besaan daya tesebut ditansfomasikan ke dalam bentuk dq0 maka akan dipeoleh pesamaan, ( v i + v i + 2v i + v' i' + v' i' + v' i ) 3 = (3.18) 2 P qs qs ds ds 0 s 0s q q d d 0 ' 0 Dengan mengasumsikan bahwa sistem seimbang baik pada stato maupun oto, maka komponen 0 dapat dihilangkan. Kemudian substitusi pesamaan 3.13 hingga 3.16 ke pesamaan siqs + ωλds i P = 2 + pλ' q+ ' qs + pλ i qs qs + i 2 s ds ωλ i b qs ds c c + pλ + ' ds 2 ( i' ) + ( ω ω ) ( ) ( ) 2 i' d ω ω λ' q i' d+ pλ' d i' d (3.19) dapat diketahui bahwa pesamaan daya mesin induksi dalam efeensi keangka acuan tedii dai tiga komponen yaitu i 2, ipλ, dan ωλi. Komponen i 2 melambangkan ugi tembaga. Komponen ipλ melambangkan besa petukaan enegi medan magnet di antaa kumpaan. Sedangkan komponen ωλi melambangkan besa enegi yang dikonvesi menjadi enegi mekanik. Sehingga dapat disimpulkan bahwa besa tosi elektomagnetis yang bekeja pada mesin sebagai jumlah dai komponen ωλi dibagi dengan kecepatan puta mekanis mesin. Secaa matematis besa tosi elektomagnetis adalah, T em [ ω( λ i λ i ) + ( ω ω )( λ' i' λ' i' )] 3 P = ds qs qs ds d q q d (3.20) 2 2ω Dengan melihat hubungan fluks gandeng pada pesamaan 3.13 hingga 3.16 dapat diketahui bahwa q λ' d i' q Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

46 31 ds qs qs ds ( λ' i' λ' i' ) = ( i' i i' i ) λ i λ i = (3.21) d q q d Sehingga pesamaan tosi elektomagnetis masin induksi dapat dituliskan sebagai, T em ( i' i i' i ) m 3 P = m d qs q ds (3.22) 2 2 Pada opeasi mesin induksi sebagai geneato, tosi elektomagnetik yang tejadi benilai negatif maka pesamaan 3.22 menjadi, T em ( i' i i' i ) 3 P = m q ds d qs (3.23) 2 2 Sedangkan hubungan antaa tosi dan kecepatan puta pada mesin induksi yang beopeasi sebagai geneato dibeikan oleh, 2 T m = J pω + T P em d qs q ds (3.24) 1 pωm = ( Tm Tem Fωm ) (3.25) 2J Dengan: J adalah konstanta inesia mesin F adalah koefisien gesek mesin P adalah jumlah kutub dai mesin dθm dt ω = ωm; ωm = P Pesamaan 3.25 inilah yang kemudian akan digunakan dalam simulasi dengan menggunakan peangkat lunak SIMUINK pada MATAB Model Geneato Induksi Bepenguat Sendii Rangkaian ganti geneato induksi bepenguat sendii meupakan angkaian ganti mesin induksi yang dihubungkan dengan kapasito pada teminalnya. Untuk menganalisis angkaian geneato induksi bepenguat sendii dapat digunakan tansfomasi abc-dq0. Dengan menggunakan tansfomasi ini, kaakteistik geneato induksi dapat digambakan dengan membeikan nilai kecepatan puta keangka acuan, ω, yang sesuai. Untuk keangka acuan oto ω=ω, untuk keangka acuan sinkon ω=ω e, keangka acuan ini digunakan ketika Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

47 32 tegangan oto dan stato tidak seimbang. Sehingga dengan menggunakan keangka acuan statione ω=0, keangka acuan ini digunakan ketika tegangan stato dan oto seimbang. Sehingga dengan menggunakan keangka acuan statione tansfomasi dq0-abc akan menjadi lebih mudah kaena, f as =f qs, f bs =f as 120º, dan f cs = f as 240º. Pada skipsi ini dianggap tegangan pada stato dan oto seimbang. Sehingga nilai kecepatan puta sumbu keangka acuan ω=0. Dengan memasukkan nilai ω=0 pada angkaian ganti mesin induksi pada gamba 3.3 dan menambahkan kapasito pada teminal stato akan dipeoleh angkaian ganti geneato induksi bepenguat sendii. Sehingga gamba angkaian ganti geneato induksi bepenguat sendii yang telah ditansfomasi ke efeensi keangka acuan sebagai beikut, Gamba 3.4 Rangkaian Ganti Geneato Induksi Bepenguat Sendii Pada Refeensi Keangka Acuan. Dai gamba diatas, saat kondisi beban nol, dapat dipeoleh pesamaan tegangan sebagai matiks beikut, s + ps + 0 pm ωm 1 pc 0 + p s s + ω p m m 1 pc p 0 m + p ω 0 ω p m + i i i i qs ds q d V + V K K cqo cdo q d 0 0 = 0 0 (3.26) Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

48 33 Dengan V cqo dan V cdo adalah tegangan awal kapasito dan K q dan K d adalah konstanta yang meepesentasikan tegangan induksi awal pada oto. Dengan menggunakan pesamaan 3.13 hingga 3.16, pesamaan di atas dapat disedehanakan. Dalam keangka acuan stasione, pesamaan 3.13 dapat dituliskan sebagai, V qs cq s qs ( λ ds ) + pλqs = V = i + 0 (3.27) kaena kita asumsikan ω = 0 i pλ + V = 0 (3.28) s qs + qs cq Dengan memsubstitusikan nilai ke λ qs = i s qs + i' m q pesamaan 3.28 dipeoleh, i pi + pi' + V = 0 (3.29) s qs + s qs m q cq Dai pesamaan 3.15 dipeoleh, V ' q = ' i' ω λ' + pλ' (3.30) q d q Dengan mensubtitusi nilai λ' = ' i' + i dan λ' q = ' i' q + miqs ke d d m ds pesamaan 3.30 dipeoleh, q q ( ' i' + i ) + p( ' i i ) V ' = ' i' ω ' + (3.31) d m ds q m qs ' i' ω ' i' ω i + p' i' + p i V ' = 0 (3.32) q d m ds Penyelesaian untuk pi q didapat, q m qs ( V ' ' i' + ' i' + ω i p i ) 0 1 pi' q = q q ω d m ds m qs = (3.33) ' Substitusi pesamaan 3.33 ke pesamaan 3.29 sehingga i s qs + V cq + pi s qs + m V ' q ' i' q + ω ' i' d ' q + ω i m ds p i m qs = 0 (3.34) ' i s qs ' Vcq + ' s piqs + mv ' q m' i' q + mω ' i' d + mωids m piqs (3.35) Dengan mengatu ulang pesamaan 3.35 didapat, = 0 Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

49 34 Univesitas Indonesia ( ) q m cq d m ds m q m qs s qs m s V V i i i i pi ' ' ' ' ' ' ' ' = ω ω (3.36) 2 2 ' ' ' ' ' ' ' ' m s q m cq d m ds m q m qs s qs V V i i i i pi + = ω ω (3.37) Dengan memasukkan nilai V q = -K q didapat, K V i i i i pi q m cq d m ds m q m qs s qs + + = ' ' ' ' ' ' 2 ω ω (3.38) Dengan 2 ' m s = Pehitungan yang sama dilakukan pada pesamaan V ds dan V d dengan menggunakan pesamaan 3.14 dan Sehingga dipeoleh pesamaan K V i i i i pi d m cd q m qs m d m ds s ds = ' ' ' ' ' ' 2 ω ω (3.39) Jika penuunan yang sama dilakukan pada pesamaan 3.27 hingga 3.32, namun nilai yang disubstitusikan adalah penyelesaian dai pi qs maka akan dipeoleh pesamaan untuk pi q sebagai, V K i i i i pi cq m q s d s q s ds m s qs s m q = ' ' ' ω ω (3.40) angkah yang sama dilakukan untuk menentukan nilai dai pi d sehingga dipeoleh pesamaan, V K i i i i pi cd m d s q s d s qs m s ds s m d + + = ' ' ' ω ω (3.41) Pesamaan 3.38 hingga 3,41 dapat disedehanakan menjadi sebuah bentuk matiks sebagai B AI pi + = (3.42) Dengan: = s s s m m s s s m s s m m m s m m m m s A ' ' ' ' ' ' ω ω ω ω ω ω ω ω Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010

50 35 mk 1 = mk B mv mv V 1 C q d cq cd ' V K s K s ' V q d cq cd ; I i i = i' i' 1 C i + qsdt + Vcq t = = 0; Vcd idsdt Vcq t= cq= 0 = ' s 2 m qs ds q d Pesamaan di atas inilah yang kemudian digunakan dalam simulasi sistem geneato induksi bepenguat sendii. 3.2 PEMODEAN KONVERTER AC-DC-AC Pemodelan Penyeaah Dioda yang digunakan meupakan sakela ideal dan bekeja dengan fungsi Heaviside[8]. Fungsi Heaviside menentukkan dioda dalam keadaan mengantakan atau menutup. Fungsi g k (dimana k=a,b,c) didefinisikan dengan gamba dibawah ini, Gamba 3.5 Definisi Dai Fungsi g k (k=a,b,c) Pesamaan tegangan tiga fasanya, = V (3.43) ua f1 Vdc; ub = f2vdc ; uc = f3 dengan f 1 dc 2ga gb gc 2gb gc ga 2gc ga gb = ; f2 = ; f3 = (3.44) pesamaan aus seaahnya (i dc ), i = g i + g i + g i (3.45) dc a a b b c c Pada penelitian ini jika memasukkan esistansi (R S ) dan indukstansi ( S ) dai tansfomato yang digunakan dijabakan oleh Yu fang [9] sebagai beikut, Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

51 36 Gamba 3.6 Skema Penyeaah Dengan Induktansi Dan Resistansi pi = AI + BU (3.46) dengan: A Rs / 0 0 Sa / Cdc 0 s Rs / s 0 S = 0 Rs / s S S b / C dc S c 0 / C [ 1/ 1/ 1/ 1 C ] T B = diag / X = [ i i i V ] T a b s c dc s s dc dc S S S S 0 a b c U = [ u u u i ] T a b c dc S = S + S + S a b c / 3 pesamaan inilah yang digunakan dalam simulasi sistem penyeaah Pemodelan Invete DC-AC [7] Pada sisi invete bisa dimodelkan sebagai beikut, pv = ( i S + i S + i S ) / C (3.47) dimana S a, S b dan S c adalah fungsi pensakelaan untuk posisi buka atau tutup dai sakela invete S 1 S 6 Tegangan bus aus seaah pada keluaan invete dalam bentuk tegangan line aus bolak-balik tiga fase PWM e a, e b dan e c dijabakan sebagai beikut, e a dc = V ( S S ) b (3.48) dc ca a a cb b cc c dc e b = V S S ) (3.49) dc ( b c Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

52 37 e c = V ( S S ) a (3.50) dc c dengan tegangan fasenya V V V an bn cn Vdc = (2Sa Sb Sc ) 3 (3.51) Vdc = (2Sb Sa Sc ) 3 (3.52) Vdc = (2Sc Sb Sa ) (3.53) PARAMETER MESIN INDUKSI Mesin induksi yang digunakan dalam simulasi skipsi ini adalah mesin induksi yang tedapat pada aboatoium Konvesi Enegi istik Depatemen Teknik Elekto Fakultas Teknik Univesitas Indonesia dengan mek abvolt. Mesin induksi yang digunakan memiliki daya maksimum 2 kw. Untuk mendapatkan nilai paamete yang lain dai mesin induksi ini dilakukan dengan bebeapa pecobaan. Pecobaan-pecobaan yang dilakukan yaitu pecobaan uji aus seaah, pecobaan beban nol dan pecobaan hubung singkat. Dai ketiga pecobaan tesebut dipeoleh paamete mesin induksi sepeti eaktansi dan tahanan mesin Uji Aus Seaah Pada pecobaan petama dilakukan pecobaan uji aus seaah. Pecobaan ini dilakukan dengan membeikan suplai aus seaah pada kumpaan stato dai mesin induksi kemudian diuku besanya aus yang mengali. Pecobaan ini betujuan untuk mendapatkan nilai tahanan stato. Untuk mendapatkan pefoma tebaik dai uji ini adalah aus yang dialikan haus sesuai dengan ating mesin induksi. Gamba 3.7 Skema Pengujian Aus Seaah Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

53 38 R V DC stato = R1 = (3.54) 2I DC Pada pengujian didapat data V DC = 32 V, I DC = 7.5 A maka R stato VDC 32 = R1 = = = Ω 2I 2(7.5) DC Pecobaan Beban Nol Pecobaan selanjutnya adalah pecobaan beban nol. Peobaan ini dilakukan dengan mengopeasikan mesin induksi sebagai moto. Kemudian mesin aus seaah digunakan untuk mengkopel oto mesin mesin induksi. Hal ini dilakukan aga mesin induksi beopeasi dengan slip minimal atau mendekati nol sehingga aus tidak dapat mengali ke oto dikaenakan tahanan oto yang besa. Pada kondisi ini diuku tegangan dan aus beban nol pada salah satu fasanya. Z V beban nol( fasa) nl = = X1 + X m + Ibeban nol( fasa) Gamba 3.8 Skema Uji Beban Nol (Satu Fasa) R 1 (3.55) Dai pengujian didapat data V beban nol (fasa) = 220 V, I beban nol (fasa) = 2.5 A Z V 220 beban nol( fasa) nl = = = 88Ω = X1 + X m + Ibeban nol( fasa) 2.5 Pada pecobaan sebelumnya didapat data R 1 = 2Ω maka X 1 + X m = 86 Ω (3.56) R Pecobaan Hubung Singkat Pecobaan ini betujuan untuk mempeoleh nilai impedansi hubung singkat dai mesin induksi yaitu nilai tahanan oto, tahanan stato dan eaktansi stato. Pecobaan ini sama halnya dengan pecobaan beban nol namun moto aus seaah Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

54 39 yang mengkopel oto mesin induksi memiliki aah putaan yang belawanan dengan aah putaan mesin induksi. Hal ini dilakukan aga mesin induksi bekeja pada nilai slip maksimal sehingga oto mesin induksi tekunci dan tidak dapat beputa. Pada kondisi tesebut diuku besa daya hubung singkat, tegangan hubung singkat, aus hubung singkat. Pada pengujian ini pada tahanan tambahan beupa heostat dalam posisi maksimum dipasang pada oto untuk menguangi aus belebih, oleh kaena itu pelu diketahui impedansi heostat Z heostat pada posisi maksimum yaitu sebesa Ω. Gamba 3.9 Skema Hubung Singkat (Satu Fasa) Tentukan Ө impedansi dengan caa: Pin PF = cos θ = (3.57) 3V I fasa( SC) ϕ φ V fasa( SC) Z SC = (3.58) I sehingga, Z = R + SC SC jx SC Z = Z cosθ + j Z sinθ (3.59) SC SC Dai pengujian hubung singkat didapat data: P in = 0.25 kw, V line =80 V, V ф =46.2 V, I ф =2.2 A Pin 250 PF = cos θ = = = V I 3(46.2)(2.2) ϕ θ = cos 1 PF = 35 Z SC V = I fasa( SC) fasa( SC) = φ SC = 21 Z SCfinal = Z SC Z heostat Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

55 40 Z SCfinal = = 7.67 Z SCfinal = 7.67.cos 35 + j7.67.sin 35 Z SCfinal = j4.4ω R SCfinal = 6.28 = R + R 1 Dai pengujian aus seaah didapatkan R 1 =2Ω R 2 6 R1 =.28 = 4. 28Ω 2 X SCfinal = X X = 4.4 Bedasakan pebandingan eaktansi stato dan oto pada buku Chapman[3] yaitu 50:50 dipeoleh nilai eaktansi stato dan oto mesin induksi masing-masing 2.2Ω X = = 2. 2Ω 1 X 2 Sehingga didapat X m dengan memasukkan data di atas ke pesamaan 3.56 X m = 86 X1 = = 83. 8Ω Maka nilai-nilai paamete dai hasil pecobaan dan name plate pada mesin yang digunakan dalam simulasi disusun dalam tabel beikut: Daya Maksimum 2kW Tegangan 220/380 V Aus Beban Penuh 8.3/4.8 A Tahanan Stato 2 Ω Tahanan Roto 4.28 Ω Reaktansi Magnetis 83.8 Ω Reaktansi Stato 2.2 Ω Reaktansi Roto 2.2 Ω Fekuensi 50 Hz Cos Phi 0.8 Kevepatan Puta 1440 pm Tabel 3.1 Paamete Mesin Induksi Yang Digunakan Dalam Penelitian Nilai Kapasitansi Minimum Sepeti yang dijelaskan sebelumnya pada subbab 2.4, bahwa geneato induksi bepenguat sendii untuk dapat menghasilkan tegangan memelukan sumbe daya eaktif untuk memenuhi kebutuhan daya eaktif geneato induksi. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

56 41 Oleh kaena itu, dibutuhkan kapasito dengan nilai kapasitansi yang cukup untuk memenuhi kebutuhan daya eaktif dai geneato induksi bepenguat sendii dapat beopeasi. Nilai minimal kapasitansi yang dibutuhkan dapat kita peoleh dengan pesamaan 2.5. Beikut ini pehitungan nilai kapasitansi minimum yang dibutuhkan oleh geneato induksi bepenguat sendii yang digunakan dalam simulasi, X = = 83. 8Ω c X m 1 1 maka C min = = = = 38µ F 2πfX c nilai inilah yang kemudian dimasukkan ke dalam sistem simulasi. 3.4 RANGKAIAN SISTEM SIMUASI Pada skipsi ini simulasi hanya dilakukan pada peangkat lunak MATAB 2009 dengan menggunakan SIMUINK yang tedapat dalam MATAB. Pecobaan dengan menggunakan mesin induksi mek abvolt yang tedapat di laboatoium hanya dilakukan untuk mendapatkan nilai paamete dai mesin induksi Geneato Induksi Model mesin induksi yang tedapat pada gamba 3.8 di bawah ini adalah model mesin induksi yang digunakan dalam simulasi dengan pogam MATAB Gamba 3.10 Model Mesin Induksi Yang Digunakan Pada MATAB Model mesin induksi tesebut bekeja dengan menggunakan model pesamaan 3.13 hingga 3.16 untuk model elektisnya, dan menggunakan pesamaan 3.23 dan 3.25 untuk model mekanisnya dengan memasukkan nilai tosi dengan nilai negatif aga mesin bekeja sebagai geneato. Dalam simulasi ini, pesamaan yang digunakan dalam simulasi adalah pesamaan 3.42 sehingga dapat langsung dipeoleh model untul geneato induksi bepenguat sendii. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

57 42 Model mesin induksi dilengkapi dengan kotak dialog untuk memasukkan nilai paamete mesin induksi yang digunakan dalam simulasi. Kotak dialog tesebut tampak sepeti gamba 3.9 beikut, Gamba 3.11 Kotak Dialog Paamete Mesin Induksi Pada MATAB Nilai Paamete yang dimasukkan pada kotak dialog meupakan nilai paamete mesin induksi yang telah disebutkan pada sub bab sebelumnya. Nilai indukstansi (dalam Heny) dipeoleh dengan menghitung besa asio dai eaktansi induktif mesin dengan fekuensi tegangan nominal mesin. nilai inesia dan fakto gesekan menggunakan nilai awal yang tedapat pada MATAB. Hal ini dilakukan kaena tidak dilakukan pengukuan tehadap nilai konstanta mekanis mesin. Kondisi awal yang digunakan pada simulasi ini meupakan nilai yang dimasukkan pada kondisi awal adalah slip awal = 1; tegangan stato=1v; dan tegangan oto = 5 V dengan sudut tegangan awal masing-masing 0º Beban Pada skipsi ini, beban yang dipakai ada 3 jenis yaitu esistif muni (R), induktif paalel(r//) dan kapasitif paalel (R//C). Beban dipasang paalel dan konfiguasi bintang. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

58 43 Pada beban esistif muni dipasang esisto tiga fasa hubung bintang dengan daya konsumsi sebesa 1000 W/380V, sehingga memiliki fakto daya sebesa 1 atau unity. Beikut adalah gamba beban esistif muni konfiguasi bintang. Besa impedansinya adalah: Gamba 3.12 Beban Resistif muni 1000W 2 3. Vline S* = (3.60) Z Kaena memiliki fakto daya 1 sehingga S = P= VA Z = 3. V S * 2 line 2 3(380) 3(144400) = = Z esistif = Ω Z esistif (total) Z esistif ( fase) = Ω = Ω Beban induktif paalel meupakan beban kedua, dimana indukto dipasang paalel dengan esisto di setiap fasanya. Beban induktif ini juga memiliki konfiguasi bintang dengan konsumsi daya aktif sebesa 1000 W dan daya eaktif sebesa 60 % dai daya aktifnya yaitu 600 VAR. Beikut adalah gamba beban induktif (R//) konfiguasi bintang. S = (1000 Gamba 3.13 Beban Induktif Konfiguasi Bintang ) tan Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

59 44 S = maka besa fakto daya adalah cos 30.9º = 0.86 lagging pehitungan impedansinya dengan menggunakan pesamaan 3.49, Z = 3. V S * 2 line 2 3(380) 3(144400) = = Z induktif = Ω Zinduktif ( total) = j110ω Z = Ω induktif ( fase) j Beban= Resisto sebesa 83.33Ω//Indukto sebesa H (f=50 Hz) tiap fasa. Beban kapasitif paalel meupakan beban ketiga, dimana kapasito dipasang paalel dengan esisto di setiap fasanya. Beban kapasitif ini juga dipasang dengan konfiguasi bintang dengan konsumsi daya aktif sebesa 1000W dan daya eaktif menyuplai sebesa 60% dai daya aktifnya yaitu -600VAR. Beikut ini adalah gamba beban kapasitif (R//C) konfiguasi bintang, S = (1000 Gamba 3.14 Beban Kapasitif dengan Konfiguasi Bintang 2 + ( 600) ) tan S = maka besa fakto daya adalah cos 30.9º = 0.86 leading pehitungan impedansinya dengan menggunakan pesamaan 3.49, Z = 3. V S * 2 line 2 3(380) 3(144400) = = Z kapasitif = Ω Z = Ω kapasitif ( total) j Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

60 45 Z = Ω kapasitif ( fasa) j Beban= Resisto sebesa 83.33Ω//Kapasito sebesa 2.3*10-5 F (f=50 Hz) tiap fasa 3.5 MODE PENGENDAI TEGANGAN Model pengendali tegangan yang digunakan pada simulasi ini adalah model pealatan yang digunakan untuk mengatu besa tegangan yang dihasilkan oleh geneato induksi bepenguat sendii sehingga tegangan yang diteima pada sisi beban tetap baik. Pada simulasi ini digunakan konvete AC-DC-AC yang tedii dai invete DC-AC (aus seaah - aus bolak-balik) dan penyeaah AC-DC (aus bolak-balik aus seaah) sebagai model pengendali tegangan. Model pengendali ini disimulasikan dengan menggunakan pogam SIMUINK yang tedapat pada MATAB Invete DC-AC Invete DC-AC meupakan divais yang mengubah tegangan seaah menjadi bolak-balik dengan bantuan sistem pensakelaan yang dikendalikan oleh PWM yang menghasilkan pulsa-pulsa. Beikut ini gamba model invete DC-AC yang digunakan dalam simulasi, Gamba 3.15 Model Invete DC-AC Pada MATAB Keluaan dai invete di atas yang nanti akan menuju ke beban. Beikut ini adalah gamba kotak dialog untuk memasukkan nilai paamete model invete yang digunakan dalam simulasi, Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

61 46 Gamba 3.16 Kotak dialog Invete DC-AC Jenis invete yang digunakan adalah Gate tun-off Thyisto yang di paalelkan dengan dioda, paamete kapasitansi dan esistansi snubbe dapat dihitung dengan pesamaan yang tedapat pada simulink: Pn C s < 2 (3.61) 1000(2πf ) Vn Ts R s > 2 (3.62) C s P 2000 C s < = = (2πf ) V 1000( )380 8 C s = 4 10 n 8 F n F R s > T C s 2 = 8 s R s = 3000Ω = 2500Ω Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

62 47 Nilai C s dan R s itulah yang dimasukkan ke paamete pada blok dialog. Sedangkan paamete yang lainnya meupakan nilai awal yang tedapat dalam MATAB. Tegangan line keluaan di beban yang kita inginkan adalah 380 Volt oleh kaena itu besa tegangan aus seaah yang masuk ke invete dapat dihitung dengan pesamaan 2.11 V m V a d dengan V = 380V dan m a = 0.8 (ata-ata modulasi amplitudo) maka V d =776,14 V 780V Pengatuan waktu pensakelaan dai invete dilakukan oleh suatu pengendali PI yang kemudian keluaannya masuk ke PWM untuk menghasilkan pulsa-pulsa yang nanti masuk ke invete. Sistem pengendali ini tedapat pada MATAB. Beikut ini gamba sistem pengendalinya, Gamba 3.17 Diagam Blok Fungsi Pengendali Tegangan Pada Konvete AC-DC-AC Dai gamba tesebut dapat kita lihat bahwa pengendali tesebut menghasilkan tegangan sebagai efeensi untuk PWM Penyeaah AC-DC Penyeaah AC-DC digunakan untuk menyeaahkan keluaan geneato induksi yang memiliki tegangan aus bolak-balik tiga fasa menjadi tegangan aus seaah. Beikut ini gamba model penyeaah yang digunakan dalam simulasi, Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia

63 48 Gamba 3.18 Model penyeaah AC-DC pada MATAB Beikut ini adalah gamba kotak dialog untuk memasukkan nilai paamete model Invete yang digunakan dalam simulasi, Gamba 3.19 Kotak Dialog Penyeaah AC-DC Jenis penyeaah yang digunakan menggunakan dioda yang meupakan penyeaah yang tak dikendalikan (uncontolled ectifie). Paamete kapasitansi dan esistansi snubbe dihitung dengan caa yang sama dengan yang ada pada invete, sehingga didapat nilai kapasitansi dan esistansi snubbe yang sama. Sedangkan paamete yang lain meupakan nilai awal yang tedapat dalam MATAB. Analisis dan simulasi..., Afiat Dighantaa, FT UI, 2010 Univesitas Indonesia