PEMANFAATAN MOTOR INDUKSI SATU FASA SEBAGAI GENERATOR

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PEMANFAATAN MOTOR INDUKSI SATU FASA SEBAGAI GENERATOR Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar SarjanaTeknik Program Studi Teknik Elektro Oleh: ALPENSUS JONI NIM: PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2013 i

2 FINAL PROJECT THE USE OF SINGLE PHASA INDUCTION MOTOR AS A GENERATOR Presented as Partial Fullfillment of Requirements To Obtain the SarjanaTeknik Degree In Electrical Engineering Study Program ALPENSUS JONI NIM: ELECTRICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM SCIENCE AND TECHNOLOGY FACULTY SANATA DHARMA UNIVERSITY YOGYAKARTA 2013 ii

3 iii

4 iv

5 v

6 HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP MOTTO Jadikan Pengalaman Sebagai Pembelajaran Untuk Menatap Jauh Ke Depan Dengan ini kupersembahkan karyaku ini untuk... Yesus Kristus Pembimbingku yang setia, Keluargaku tercinta, Teman-teman seperjuanganku, Dan semua orang yang mengasihiku Terima Kasih untuk semuanya... vi

7 vii

8 INTISARI Banyak daerah di Indonesia belum memperoleh penerangan listrik dari PLN. Penggunaan mesin pembangkit energi listrik seperti genset, diesel, dan mesin-mesin generator yang berbahan bakar minyak dinilai tidak efektif karena harganya yang relatif mahal. Sistem pemanfaatan motor induksi sebagai generator diharapkan dapat memberikan solusi bagi masyarakat, terutama masyarakat di daerah terpencil. Pada penelitian ini, sistem pemanfaatan motor induksi sebagai generator menggunakan motor induksi 1 fasa sebagai penggerak utama dan generator. Dua buah motor induksi dihubungkan dengan sabuk pada tiap-tiap puli. Puli pada penggerak utama dirancang lebih besar dari puli generator agar generator dapat berputar melebihi kecepatan sinkron motor, sehingga generator dapat menghasilkan tegangan. Sistem motor induksi sebagai generator dapat menghasilkan tegangan keluaran dan dapat mencatu daya optimal sebesar 47,5 watt. Kata kunci: motor induksi, generator, kecepatan sinkron. viii

9 ABSTRACT Many areas in Indonesia have not received electricity from PLN. The use of electrical energy generators, such as genset, diesel, and oil-fueled generators machinery, were considered ineffective because of the price that relatively expensive. The utilization system of induction motor as a generator was expected to give a solution for many people, especially for people in remote areas. In this study, the utilization system induction motor as a generator used one phase induction motor as a main rotor and generator. Two induction motor were connected to the belt of each gear. Gaer in the main rotor was designed larger than in the generator so that generator can rotate faster than synchronous speed of the motor, so the generator can produce voltages. Induction motor system as a generator can produce output voltage and distribute optimal power of 47.5 Watt. Keyword: induction motor, generator, synchronous speed. ix

10 x

11 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PERSETUJUAN... iii HALAMAN PENGESAHAN... iv PERNYATAAN KEASLIAN KARYA... v HALAMAN PERSEMBAHAN DAN MOTTO HIDUP... vi LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS... vii INTISARI... viii ABSTRACT... ix KATA PENGANTAR... x DAFTAR ISI... xi DAFTAR GAMBAR... xiv DAFTAR TABEL... xv DAFTAR LAMPIRAN... xvi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Tujuan dan Manfaat Penelitian Batasan Masalah Metodologi Penelitian... 2 BAB II DASAR TEORI 2.1 AC 1 Fasa Pengertian AC 1 Fasa Konstruksi AC 1 Fasa... 4 xi

12 2.1.3 Prisip Kerja AC 1 Fasa Induksi 1 Fasa Pengertian Induksi 1 Fasa Konstruksi Induksi 1 Fasa Prinsip Kerja Induksi 1 Fasa Induksi 1 Fasa Rotor Sangkar Induksi 1 Fasa Sebagai Penggerak Utama Transmisi Sabuk Dengan Puli Pengaruh Kapasitor Proses Menjadi Induksi Efisiensi Induksi BAB III RANCANGAN PENELITIAN 3.1 Arsitektur Sistem Perancangan Mekanik Induksi Rancangan Sistem Induksi Menjadi Induksi Menghitung Kecepatan Putar Induksi Perancangan Puli Induksi Slip Induksi Efisiensi Induksi BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Bentuk Fisik Alat Pengujian Induksi Pengujian Kecepatan Mula-Mula Induksi Pengujian Perbandingan Puli-Puli Pengujian Tanpa Pengujian Dengan Unjuk Kerja Induksi Daya Keluaran Optimal Induksi Penentuan Kapasitor Efisiensi Induksi 6 μf xii

13 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA xiii

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1.1. Blok Model Perancangan... 3 Gambar 2.1. AC 1 Fasa... 4 Gambar 2.2. Konstruksi AC 1 Fasa... 5 Gambar 2.3. Pembangkitan Induksi... 6 Gambar 2.4. Rotor Yang Dihasilkan... 7 Gambar 2.5. Induksi 1 Fasa... 8 Gambar 2.6. Kontruksi Induksi 1 Fasa... 8 Gambar 2.7. Rotor Sangkar Tupai (Squirrel Cage Rotor) Gambar 2.8. Pompa Air Gambar 2.9. Rangkaian Pompa Air Gambar Rangkaian Ekivalen Pompa Air Gambar Transmisi Sabuk Dengan Puli Gambar Ekivalen Pompa Air Saat Rotor Diputar Gambar 3.1. Model Perancangan Gambar 3.2. Kerangka Sistem Induksi Gambar 3.3. Induksi Gambar 4.1. Bentuk Fisik Alat Gambar 4.2. Induksi Gambar 4.3. Sistem Induksi Dengan Gambar 4.4. Pengaruh Kapasitor Terhadap Kecepatan dan Gambar 4.5. Grafik Perubahan dan Terhadap Kecepatan. 30 Gambar 4.6. Grafik Perubahan,, dan Terhadap Pada Kapasitor 4μF Gambar 4.7. Grafik Perubahan,, dan Terhadap Pada Kapasitor 6μF Gambar 4.8. Grafik Perubahan,, dan Terhadap Pada Kapasitor 8μF Gambar 4.9. Karakteristik Daya dan Pada Masing-Masing Kapasitor xiv

15 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 4.1. Hasil Pengujian Dengan Perbandingan Puli-Puli Tabel 4.2. Hasil Pengujian Tanpa Tabel 4.3. Hasil Pengujian Dengan Kapasitor 4μF Tabel 4.4. Hasil Pengujian Dengan Kapasitor 6μF Tabel 4.5. Hasil Pengujian Dengan Kapasitor 8μF Tabel 4.6. Keluaran Pada Masing-Masing Kapasitor Tabel 4.7. Regulasi xv

16 DAFTAR LAMPIRAN L.1. Datasheet Pompa Air... L1 L.2. Hasil Pengujian Induksi Tanpa... L2 L.3. Hasil Pengujian Induksi Dengan... L4 xvi

17 1.1 Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Pemenuhan akan energi listrik di Indonesia masih menjadi masalah besar bagi pemerintah. Banyak daerah-daerah yang belum memperoleh penerangan listrik karena tidak terjangkau oleh Perusahaan Listrik Negara (PLN). Sebagai contoh di pedalaman Kalimantan ratusan desa tidak mendapatkan penerangan listrik dari pemerintah, mereka hanya menggunakan lampu petromak sebagai alat penerangan pada malam hari. Penggunaan mesin pembangkit energi listrik seperti genset, diesel dan mesin-mesin generator yang berbahan bakar minyak dipandang tidak efektif mengingat perekonomian warga yang kurang mampu, disamping itu harga bahan bakarnya relatif mahal. Kebutuhan energi listrik di daerah terpencil sangat penting. Dengan adanya listrik, daerah-daerah tersebut tidak ketinggalan dalam memperoleh informasi yang bertujuan untuk memajukan daerah dan dapat meningkatkan produktifitas masyarakatnya. Sistem pembangkit energi listrik alternatif diharapkan dapat memenuhi kebutuhan energi listrik yang mudah dan murah terutama bagi masyarakat di daerah terpencil. Berdasarkan masalah di atas, penulis ingin membuat suatu prototipe sistem generator induksi bagi daerah-daerah yang belum mendapatkan penerangan listrik dari Perusahaan Listrik Negara (PLN). Sistem generator induksi dibuat dengan menggunakan motor induksi satu fasa, dalam hal ini adalah mesin pompa air. induksi bisa dikembangkan untuk pembangkit listrik tenaga air atau Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) terutama di daerah pegunungan yang memiliki air terjun agar dapat dimafaatkan secara optimal. induksi dapat dioperasikan sebagai generator dengan cara memutar rotor pada kecepatan di atas kecepatan sinkronnya dan mesin bekerja pada slip negatif (s<0) [1]. 1.2 Tujuan dan Manfaat Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah menghasilkan generator induksi dari motor induksi satu fasa dan mendapatkan unjuk kerja dari sistem pengubahan motor induksi satu fasa menjadi generator induksi yang ditinjau dari kecepatan putaran generator, besar beban, dan frekuensi yang dihasilkan. 1

18 2 Manfaat dari penelitian ini adalah menghasilkan suatu pembangkit listrik yang dapat digunakan di daerah-daerah terpencil serta menciptakan suatu pembangkit energi listrik alternatif bagi masyarakat. 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah dalam penelitian ini adalah: a. Menggunakan motor pompa air sebagai penggerak utama. b. Menggunakan motor pompa air sebagai generator induksi. c. Menggunakan sabuk dari karet sebagai penghubung antara penggerak utama dan generator induksi. d. Menggunakan puli-puli dari besi sebagai tempat pengait sabuk. e. Menggunakan lampu pijar sebagai beban. 1.4 Metodologi Penelitian Penulisan skripsi ini menggunakan metode: a. Pengumpulan bahan-bahan referensi berupa buku-buku dan jurnal-jurnal. b. Perancangan alat. Tahap ini bertujuan untuk mencari model yang optimal dari sistem yang akan dibuat dengan pertimbangan beberapa faktor permasalahan serta identifikasi kebutuhan yang akan digunakan. c. Pembuatan alat. Berdasarkan Gambar 1.1, sistem menggunakan dua buah motor induksi satu fasa. Dengan satu motor digunakan sebagai prime mover dan yang lain digunakan sebagai generator. Kedua motor tersebut dihubungkan dengan sabuk pada puli-puli tiap motor yang terpasang di poros rotor kedua motor induksi satu fasa. Diameter puli-puli dirancang berbeda ukuran untuk mendapatkan putaran motor yang berbeda agar salah satu motor dapat menjadi generator.

19 3 Gambar 1.1. Blok model perancangan d. Proses pengambilan data. Teknik pengambilan data dilakukan dengan cara memberikan perbandingan yang berbeda pada puli-puli penggerak utama dan generator induksi. Mengukur tegangan output, arus dan frekuensi generator induksi menggunakan beban dan tanpa beban dengan kapasitor yang berbeda. e. Analisa dan penyimpulan hasil penelitian. Analisa data dilakukan dengan cara meninjau kinerja generator berdasarkan tegangan output, arus dan frekuensi generator serta besaran beban yang dapat dilayani oleh generator induksi. Penyimpulan hasil data penelitian dilakukan dengan menghitung persentase error yang terjadi.

20 BAB II DASAR TEORI 2.1 AC 1 Fasa Pengertian AC 1 Fasa adalah mesin pembangkit tenaga listrik dengan masukan tenaga mekanik, jadi generator berfungsi untuk mengubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik. arus bolak-balik atau generator AC termasuk mesin serempak (mesin sinkron) dan sering disebut juga sebagai alternator, generator alternating current (AC), atau generator sinkron [2]. Dikatakan generator sinkron karena jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator. Kecepatan sinkron dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub magnet yang berputar pada kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator [3]. Listrik yang dihasilkan adalah listrik arus bolak-balik [2]. Prinsip yang digunakan adalah percobaan Faraday, yang mengatakan bahwa suatu penghantar yang berada pada sejumlah garis gaya magnet yang berubah-ubah, penghantar tersebut akan menghasilkan gaya gerak listrik (GGL) induksi. AC satu fasa dapat dilihat pada Gambar 2.1. Gambar 2.1. AC 1 fasa [4] Konstruksi AC AC umumnya dibuat sedemikian rupa agar lilitan tempat terjadinya GGL induksi tidak bergerak, sedangkan kutub-kutub yang terdapat pada generator AC akan 4

21 5 menimbulkan medan magnet yang berputar [2]. Konstruksi generator AC dapat dilihat pada Gambar 2.2. Gambar 2.2. Konstruksi generator AC 1 fasa [3] Bagian utama dari generator AC adalah stator dan rotor. Pada stator terdapat inti stator dan lilitan stator, sedangkan pada rotor terdapat kutub-kutub, lilitan penguat, slip ring, dan sumbu (as) [2]. Penjelasan bagian-bagian dari generator AC sebagai berikut: a. Rangka stator Rangka stator terbuat dari besi tuang. Rangka stator merupakan rumah dari bagian-bagian generator yang lain. b. Stator Stator adalah bagian yang tidak berputar (diam). Bagian ini tersusun dari platplat stator yang mempunyai alur-alur sebagai tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator berfungsi sebagai tempat terjadinya GGL induksi. c. Rotor Rotor merupakan bagian yang berputar. Pada rotor terdapat kutub-kutub magnet dengan lilitan yang menghasilkan medan magnet dan menginduksikan ke stator melalui celah udara. d. Slip ring Slip ring terbuat dari bahan kuningan atau tembaga yang terpasang pada poros dengan memakai bahan isolasi. Slip ring ini berputar bersama-sama dengan poros dan rotor. Jumlah slip ring ada dua buah yang masing-masing dapat menggeser sikat arang yang merupakan sikat positif dan sikat negatif, sikat

22 6 arang berguna untuk mengalirkan arus penguat magnet ke lilitan magnet pada rotor. e. penguat penguat adalah suatu generator arus searah yang dipakai sebagai sumber arus. arus searah ini biasanya dikopel terhadap mesin pemutarnya bersama dengan generator utama Prinsip Kerja AC yang dibangkitkan pada generator sinkron berdasarkan prinsip kerja induksi elektromagnetik. rotor generator dalam medan magnet listrik akan menimbulkan fluks magnet yang berputar. rotor akan menimbulkan tegangan imbas pada kawat gulungan stator [5]. Pada saat rotor digerakan dengan penggerak utama, kutub-kutub pada rotor akan berputar. Jika kumparan kutub diberi arus searah maka pada permukaan kutub akan timbul medan magnet searah yang berputar dan kecepatannya sama dengan kecepatan kutub yang menginduksi lilitan stator [6]. Proses pembangkitan tegangan induksi pada generator dapat dilihat pada Gambar 2.3 dan Gambar 2.4. Gambar 2.3. Pembangkitan tegangan induksi [7] Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi Gambar 2.3 (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.3 (b), akan menghasilkan tegangan induksi nol.

23 7 Hal ini karena tidak adanya perpotongan medan magnet dengan penghantar pada jangkar [7]. Gambar 2.4. rotor yang dihasilkan [7] Jika ujung belitan rotor dihubungkan dengan slip ring seperti ditunjukan Gambar 2.4 (1), maka dihasilakan listrik arus bolak balik berbentuk sinusoidal. Bila ujung belitan rotor dihubungkan dengan komutator satu cincin seperti ditunjukan Gambar 2.4 (2) dengan dua belahan, maka dihasilkan listrik DC dengan gelombang positif [7]. 2.2 Induksi 1 Fasa Pengertian Induksi 1 Fasa induksi satu fasa adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik secara induksi [8]. ini hanya memiliki sebuah lilitan stator jenis sangkar tupai dan beroperasi dengan pasokan listrik satu fasa. induksi merupakan motor listrik arus bolak balik yang paling banyak digunakan[9]. Dikatakan motor induksi karena motor ini bekerja berdasarkan induksi medan magnet dari stator ke rotornya. rotor motor induksi satu fasa bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator [10]. induksi dapat ditemukan pada peralatan rumah tangga seperti kipas angin, mesin cuci, mesin pompa air, dan penyedot debu [9]. induksi satu fasa dapat dilihat pada Gambar 2.5.

24 8 Gambar 2.5. induksi 1 fasa[11] Kontruksi Induksi 1 Fasa Secara umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang bergerak, sedangkan stator yang diam. Di antara stator dengan rotor ada celah udara yang jaraknya sangat kecil. Celah udara antara stator dan rotor akan dilewati fluks induksi stator yang memotong kumparan rotor, sehingga menyebabkan rotor berputar. Celah udara yang terdapat antara stator dan rotor diatur sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil kerja motor yang optimum. Jika celah udara antara stator dan rotor terlalu besar, maka akan mengakibatkan efisiensi motor induksi rendah, sebaliknya jika jarak antara celah stator dan rotor terlalu kecil/sempit, maka akan menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin [12]. Konstruksi motor induksi dapat dilihat pada Gambar 2.6. Gambar 2.6. Kontruksi motor induksi 1 fasa [12]

25 9 Komponen stator adalah bagian terluar dari motor yang merupakan bagian yang diam dan mengalirkan arus fasa. Stator terdiri dari susunan laminasi inti yang memiliki alur (slot) yang menjadi tempat dudukan kumparan yang dililitkan dan berbentuk silindris. induksi memiliki dua komponen yang utama,kedua komponen tersebut adalah [2]: a. Stator (bagian yang diam) Stator terdiri dari belitan-belitan stator. jika belitan stator diberi aliran listrik, maka pada belitan stator akan menghasilkan fluks magnet stator atau medan putar. b. Rotor (bagian yang berputar) Rotor terdiri dari belitan-belitan penguat, inti magnet, dan slip ring/sikat. Slip ring berfungsi untuk memasukan listrik DC pada belitan penguat, sehingga timbul kutub magnet pada rotor. Stator dihubungkan ke catu tegangan AC. Rotor tidak dihubugkan secara listrik ke pencatu tetapi mempunyai arus yang diinduksikan kedalamanya oleh kerja transformator. Oleh sebab itu, stator kadang-kadang dianggap sebagai primer dan rotor sebagai sekunder motor Prinsip Kerja Induksi 1 Fasa induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari kumparan stator ke kumparan rotornya. Apabila sumber tegangan dipasang pada kumparan stator, akan timbul garis-garis gaya fluks pada stator yang diinduksikan ke rotor. Fluks yang diinduksikan dari kumparan stator akan memotong kumparan rotor, sehingga timbul elektromagnetik GGL atau tegangan induksi. Penghantar (kumparan) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, arus akan mengalir pada kumparan rotor. Penghantar rotor berupa kumparan yang dialiri arus ini berada dalam garis fluks yang berasal dari kumparan stator, sehingga kuparan rotor akan mengalami gaya Lorentz yang menimbulkan torsi untuk menggerakkan rotor sesuai dengan arah pergerakan medan induksi stator. Pada rangka stator terdapat lilitan kumparan stator yang ditempatkan pada slot-slot dan jumlah kutub menentukan kecepatan berputarnya medan stator yang terjadi lalu diinduksikan ke rotornya [9]. Makin besar jumlah kutub akan mengakibatkan makin kecilnya kecepatan putar medan stator dan sebaliknya. Kecepatan putar medan putar ini disebut kecepatan sinkron. Besarnya kecepatan sinkron adalah sebagai berikut [12]:

26 10 n s = 120f p (2.1) Dengan n s adalah kecepatan medan putar (rpm), f adalah frekuensi (Hz) PLN yang di tetapkan di Indonesia, p adalah jumlah kutub yang terdapat pada motor induksi. Perbedaan antara kecepatan sinkron dengan kecepatan putar rotor pada motor induksi disebut slip. Slip dinyatakan dengan persamaan [12]: s = n s n r n s (2.2) Dengan s adalah slip, dan n r adalah kecepatan putar rotor (rpm). Slip dapat pula dinyatakan dalam persen, dan dinyatakan oleh persamaan [13]: s = n s n r n s x 100% (2.3) Induksi 1 Fasa Rotor Sangkar induksi rotor sangkar mempunyai rotor dengan kumparan yang terdiri atas beberapa konduktor yang disusun menyerupai sangkar tupai (squirrel cage)[14]. Konstruksi dari motor induksi jenis rotor sangkar terdiri dari dua bagian utama, yaitu stator dan rotor [15]. a. Stator Stator adalah bagian dari motor yang diam. Stator merupakan suatu kerangka yang dilaminasi terbuat dari besi tuang. Stator mempunyai bentuk alur yang tirus (tapered) dengan gigi yang sejajar (parallel sided). Alur pada stator adalah tempat kumparan utama dan kumparan bantu berada. Dalam rangka stator terdapat sejumlah slot untuk menempatkan belitan stator. b. Rotor Rotor adalah bagian dari motor yang bergerak. Rotor terdiri dari sebuah inti rotor dengan alur yang dilapisi laminasi pada bagian utamanya. Pada prinsipnya rotor jenis sangkar tupai dususun dari batang-batang konduktor yang kedua ujungnya disatukan oleh cincin hubung singkat (end ring). Bahan yang digunakan sebagai batang-batang konduktor berasal dari tembaga, alumunium, atau dari campuran logam. Konstruksi dari rotor sangkar tupai terlihat pada Gambar 2.8.

27 11 Gambar 2.7. Rotor sangkar tupai (Squirrel cage rotor) [15] induksi satu fasa rotor sangkar banyak dijumpai pada mesin pompa air, seperti yang terlihat pada gambar 2.8. Gambar 2.8. pompa air [16] pompa air mengunakan rotor yang tersusun dari batang-batang konduktor. induksi 1 fasa jenis pompa mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan kumparan bantu yang berfungsi untuk memperbesar torsi awal, sedangkan lilitan bantu berfungsi untuk menentukan arah putaran rotor dan menimbulkan torsi awal yang terhubung paralel dengan kumparan utama dan terhubung langsung paralel dengan sumber listrik, Seperti yang terlihat pada Gambar 2.9 dan Gambar Gambar 2.9. Rangkaian motor pompa air [17]

28 12 Gambar Rangkaian ekivalen motor pompa air [17] Jika kumparan stator motor induksi dihubungkan ke sumber listrik, maka akan timbul medan magnet putar pada lilitan stator (hukum Oerstad). Medan magnet stator akan menginduksi rotor sehingga pada rotor akan timbul medan magnet (terinduksi) yang mengakibatkan rotor berputar. Bila dilepas dari sumber listrik, maka medan magnet yang ada dikumparan stator hilang, namun medan magnet di rotor masih ada yang biasa disebut dengan remanensi. induksi rotor sangkar juga merupakan motor kapasitor tetap/running (permanent capacitor motor). ini mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan kumparan bantu, terhubung paralel dengan kumparan utama dan terhubung langsung paralel dengan sumber listrik. Belitan utama, belitan bantu, dan kapasitor tetap terhubung pada sirkuit jala-jala saat motor listrik bekerja [17]. Pada motor ini, lilitan utama dan lilitan bantu jumlah lilitannya sama banyak, hanya diameter kawatnya berbeda. Diameter kawat lilitan utama lebih besar dibandingkan diameter kawat lilitan bantu. Tipe motor ini kopel awalnya kurang bagus, tetapi kopel jalannya merata. Kebanyakan pompa air berbagai merek menggunakan jenis motor running kapasitor dengan kecepatan mendekati 3000 rpm. 2.3 Induksi Satu Fasa Sebagai induksi memiliki kecepatan putar rotor (n r ) selalu lebih kecil dari kecepatan sinkron (n s ), sedangkan kecepatan putar rotor pada generator induksi harus dibuat lebih besar dari kecepatan sinkron. induksi dapat dioperasikan dengan menghubungkan motor induksi dengan mesin penggerak mula-mula, misalnya mesin disel. Slip pada generator induksi harus bernilai negatif, agar generator induksi dapat mengeluarkan tegangan pada kedua ujung lilitan kumparan stator[18].

29 13 Proses pengubahan motor induksi menjadi generator induksi tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya terdapat penggerak utama, transmisi sabuk, dan pengaruh kapasitor Penggerak Utama Sebuah generator dapat bekerja apabila rotor yang terdapat pada generator diputar oleh penggerak utama atau prime mover. Prime mover harus dapat memutar rotor pada saat generator induksi belum dibebani maupun setelah dibebani, sehingga generator induksi dapat bekerja dengan baik. Prime mover dibagi dalam dua kelompok yaitu untuk highspeed generator dan low-speed generator. Turbin gas pada PLTG dan uap pada PLTU adalah penggerak utama berkecepatan tinggi sementara air pada pada sistem PLTH dan mesin-mesin disel dianggap sebagai penggerak utama berkecepatan rendah [19] Transmisi Sabuk Dengan Puli Sabuk adalah elemen mesin yang menghubungkan dua buah puli untuk mentransmisikan daya. Puli berfungsi sebagai alat bantu dari sabuk dalam memutar poros penggerak ke poros penggerak lain, dimana sabuk membelit pada puli. Sabuk digunakan dengan pertimbangan jarak antara poros yang jauh dan biasanya untuk daya yang tidak terlalu besar [20]. Sistem transmisi Sabuk dengan puli dapat dilihat pada Gambar Gambar 2.11.Transmisi sabuk dengan puli [19] Kecepatan linier sabuk dinyatakan dengan persamaan: V = π.d.n (2.4)

30 14 Dengan V adalah kecepatan linier sabuk (m/s), π adalah konstanta sebesar 3.14, d adalah diameter puli (cm) dan n adalah kecepatan putar puli (rpm). Perbandingan antar puli pemutar dan puli yang diputar dinyatakan dengan persamaan: i = n r2 n r1 = d2 d (2.5) Dengan i adalah perbandingan putaran (rpm), n r1 adalah putaran puli pemutar (rpm), n r2 adalah putaran puli yang diputar (rpm), d1 adalah diameter puli pemutar (inchi), dan d2 adalah diameter puli yang diputar (inchi). Pada transmisi menggunakan sabuk, ada perbedaan gerakan ralatif pada sabuk yang menghubungkan puli pemutar dengan puli yang diputar dinamakan slip kemuluran. Besar slip kemuluran dinyatakan dengan persamaan: Ψ = n r2 n r1 n r2 x 100%..... (2.6) Dengan Ψ adalah slip kemuluran sabuk (%). Jika slip antara puli pemutar dan puli yang diputar diabaikan, maka kecepatan puli yang diputar sama dengan kecepatan puli pemutar. Sehingga kecepatan keliling sabuk dapat dinyatakan dalam persamaan: V = π.d.n r (2.7) Pengaruh Kapasitor Proses pengubahan motor induksi menjadi generator induksi membutuhkan daya reaktif atau daya magnetisasi untuk membangkitkan tegangan pada terminal keluaran generator induksi [1]. Jika generator induksi langsung dihubungkan ke jala-jala maka daya reaktif disediakan oleh jala-jala. Jika generator induksi bekerja sendiri maka diperlukan penyedia daya reaktif. Daya reaktif tersebut didapat dari kapasitor yang dipasang pada terminal generator. Jika kapasitor tidak dapat memenuhi daya reaktif, maka tegangan generator akan built-up atau tidak dapat menghasilakan tegangan listrik [1]. Besarnya nilai kapasitor tersebut ditentukan dengan formula:

31 15 x c = V n I b (2.8) c = 1 2πf x c (2.9) Dengan V n adalah tegangan nominal, I b adalah arus buta yang dihasilkan (Ampere), x c adalah reaktansi yang diperlukan untuk menyediakan arus buta (ohm), c adalah besar kapasitor (Farad), dan f adalah frekuensi. 2.4 Proses Menjadi Induksi induksi dapat diubah menjadi generator induksi. Pemikiran ini berdasarkan konsep generator (pembangkit GGL induksi, hukum faraday) hanya saja kemagnetan yang ada dalam rotor sangat kecil dibandingkan dengan generator pada umumnya, karena merupakan magnet sisa (remanensi). Proses terjadinya GGL induksi pada motor pompa air dapat dijelaskan sesuai pada gambar Gambar Ekivalen motor pompa air saat rotor diputar Saat rotor memiliki magnet sisa (remanensi) dan diputar dengan prime mover, pada ujung kumparan stator akan timbul GGL induksi (Hukum Faraday) namun masih kecil, besarnya tergantung dari fluks magnet (Em=4.44 f N φm, N= tetap)[2]. Pada Gambar 2.12 dapat dilihat rangkaian stator terdapat dua lilitan yaitu lilitan utama dan lilitan bantu, jika rotor diputar dengan prime mover maka lilitan utama dan lilitan bantu akan timbul GGL induksi yang berbeda fasa dan akan saling mengisi kapasitor (C). Saat kutub magnet sisa pada rotor berubah polaritasnya (U menjadi S) polaritas GGL induksi berbalik sehingga akan memperbesar tegangan, akibatnya arus balik, medan magnet dan GGL induksi menjadi 2 kali lipat sehingga kapasitor akan terisi 2 kali lipat, dengan pengisian berbalik.

32 16 Setiap perubahan polaritas akan menaikan tegangan, arus, medan magnet, dan GGL induksi yang sebelumnya, menjadi 2 kali lipat. Proses ini terus berlangsung sampai kapasitor penuh saat kapasitor penuh, generator induksi (motor kapasitor run) siap dibebani. 2.5 Efisiensi Induksi Efisiensi generator induksi dapat dihitung dengan persamaan: η = P out P in x 100%...(2.10) Dimana η adalah efisiensi generator (%), P out adalah daya output generator induksi dan P in adalah daya input generator induksi. Besarnya daya output generator induksi dihitung dalam persamaan: P out = V x I...(2.11) Dimana V adalah tegangan keluaran generator dan I adalah arus yang dihasilkan generator (Ampere). Faktor daya motor induksi dapat dihitung dengan persamaan [21]: Cos φ = P o V.I (2.12) Dimana P o adalah daya keluaran motor induksi, V adalah tegangan terminal (volt) dan I adalah arus listrik yang diserap oleh motor (ampere). Daya optimal yang dapat dicatu oleh generator dihitung dengan persamaan [22]: P out = Cos φ x P o..(2.13)

33 3.1 Arsitektur Sistem BAB III RANCANGAN PENELITIAN Induksi dapat dioperasikan sebagai generator dengan cara memutar rotor pada kecepatan di atas kecepatan sinkronnya dan mesin bekerja pada slip negatif (s<0). Prime mover digunakan sebagai penggerak utama generator induksi agar generator berputar diatas kecepatan sinkron. Prime mover yang digunakan adalah motor induksi satu fasa, dalam hal ini adalah mesin pompa air atau motor induksi rotor sangkar. Sistem ini membutuhkan dua buah motor induksi satu fasa, salah satu motor digunakan sebagai prime mover dan satunya lagi digunakan sebagai generator induksi. Kedua buah motor dihubungkan dengan sabuk pada puli-puli antara Prime mover dan generator induksi. Model perancangan secara umum sistem ini ditunjukkan pada Gambar 3.1. Gambar 3.1. Model perancangan Prime mover dihubungkan dengan tegangan PLN 220 Volt sehingga motor Prime mover dapat memutar generator yang terhubung oleh sabuk pada puli-puli motor. Puli-puli pada prime mover dan generator dirancang berbeda ukuran agar mendapatkan perbandingan putaran rotor antara Prime mover dan generator induksi. 17

34 Perancangan Mekanik Induksi Dudukkan sistem generator induksi menggunakan kayu, sedangkan kerangka menggunakan besi. Besi dipilih agar kuat dalam menahan getaran yang dihasilkan sistem generator. Kerangka sistem generator induksi dibuat berbentuk kotak dengan panjang 60 cm, lebar 40 cm dan tinggi 30 cm. Perancangan mekanik sistem generator ditunjukkan pada Gambar 3.2. Gambar 3.2. Kerangka sistem generator induksi Keterangan Gambar 3.2: a. Penggerak utama b. induksi c. Puli penggerak utama d. Sabuk penghubung e. Puli generator induksi Gambar 3.3 menunjukan perancangan beban generator. Perancangan kerangka beban generator mengunakan acrylic dengan panjang 60 cm, lebar 40 cm, dan tinggi 10 cm.

35 19 Gambar 3.3. generator induksi Keterangan Gambar 3.3: a. Stop kontak kapasitor b. Saklar c. Lampu pijar 3.3 Rancangan Sistem Induksi Menjadi Induksi Perancangan pembuatan dan pemasangan instalasi sistem pemanfaatan motor induksi satu fasa sebagai generator melalui beberapa tahap. Tahap-tahap perancangan pembuatan dan pemasangan meliputi menghitung kecepatan putar motor induksi mulamula, merancang puli generator induksi dan menghitung slip generator induksi Menghitung Kecepatan Putar Induksi Perhitungan kecepatan putar motor induksi dilakukan untuk memperoleh nilai kecepatan sinkron, kecepatan rotor, dan slip yang akan dibandingkan dengan kecepatan putar generator. Berdasarkan persamaan 2.1, perhitungan kecepatan sinkron (n s ) motor induksi sebagai berikut: Diketahui: f = 50Hz p = 2

36 20 sehingga: n s = 120x50 2 = 3000 rpm Dengan f adalah frekuensi PLN yang ditetapkan di Indonesia dan p adalah jumlah kutub pada motor pompa air. Nilai kecepatan rotor (n r ) diperoleh dari name plate sebesar 2900 rpm. Berdasarkan persamaan 2.2, untuk memperoleh nilai slip (s) dilakukan dengan perhitungan: s = = 0,03333 Slip dapat pula dinyatakan dalam persen (%). Sehingga diperoleh berdasarkan persamaan 2.3, adalah: s = = 3,333% x 100% Perancangan Puli Induksi Pengoperasian motor induksi sebagai generator membutuhkan daya mekanis sebagai penggerak utama. Penggerak utama akan memutar rotor melebihi kecepatan sinkron. Dengan kata lain, pada generator induksi slip harus selalu bernilai negatif. Berdasarkan nameplate motor induksi 1 fasa yang digunakan diketahui kecepatan rotor motor pompa air sebagai prime mover (n r1 ) yaitu sebasar 2900 rpm. Berdasarkan persamaan 2.5, jika diinginkan kecepatan rotor pada generator (n r2 ) sebesar 4350 rpm dari kecepatan motor 2900 rpm, maka diperoleh perbandingan puli pemutar dan puli yang diputar sebesar: i = = 3 2 Dari perbandingan antara puli pemutar dan puli yang diputar, didapat besar puli pemutar 3 inchi dan puli yang diputar sebesar 2 inchi.

37 21 Nilai kecepatan rotor generator ditentukan harus lebih besar dari kecepatan mulamula motor yang digunakan sebagai generator, sehingga generator bekerja pada slip negatif Slip Induksi Kecepatan putar rotor generator induksi yang diinginkan sebesar 4350 rpm yang berarti lebih cepat dari kecepatan mula-mula motor yang dimanfaatkan sebagai generator induksi. Pada generator induksi n r harus dibuat lebih besar dari n s, sehingga mesin bekerja pada slip negatif (s<0). Sehingga generator induksi akan mengeluarkan tegangan pada kedua ujung lilitan kumparan stator. Berdasarkan persamaan 2.3, slip generator induksi adalah: S = x100% 3000 S = ( 1350) 3000 x100% S = ( 45%) 3.4 Efisiensi Induksi Berdasarkan nameplate motor induksi yang digunakan sebagai generator, dapat dilihat besar daya keluaran motor adalah 125 watt, arus yang diserap sebear 1,5 A dan tegangan pencatu 220 volt. Sehingga dapat dihitung besar daya masukan sistem generator induksi sebagai berikut: P in = 220 x 1,5 = 330 Watt Berdasarkan persamaan 2.12 dapat dihitung faktor daya motor induksi: Cos φ = x 1,5 = 0,38 φ = 67,67 0

38 22 Daya optimal yang dapat dicatu oleh generator induksi berdasarkan persamaan 2.13 adalah: P out = 0,38 x 125 = 47,5 watt Dengan menggunakan besaran daya keluaran optimal generator, maka dapat dihitung efisiensi generator induksi berdasarkan persamaan η = 47,5 x 100% 330 = 14,39 %

39 4.1 Bentuk Fisik Alat BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Hasil akhir dari sistem pemanfaatan motor induksi satu fasa sebagai generator ditunjukkan pada Gambar 4.1. Gambar 4.1 (a) menunjukkan posisi alat terlihat dari depan, Gambar 4.1 (b) menunjukkan posisi alat terlihat dari belakang, Gambar 4.1 (c) menunjukkan posisi alat terlihat dari atas, dan Gambar 4.1 (d) menunjukkan posisi alat terlihat dari samping a c b d e (a) Tampak depan (c) Tampak atas f g (b) Tampak belakang Gambar 4.1. Bentuk fisik alat (d) Tampak samping 23

40 24 Keterangan Gambar 4.1: a. Puli penggerak utama b. Puli generator induksi c. Sabuk d. induksi e. Penggerak utama f. MCB 1 g. MCB 2 Sistem keamanan pada generator induksi menggunakan 2 buah MCB seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1 (b). MCB 1 dihubungkan dengan instalasi beban yang bertujuan untuk mencegah kerusakan beban. Jika terjadi lonjakan arus pada beban generator akibat adanya hubung singkat, maka MCB akan secara otomatis memutuskan aliran arus listrik yang dihasilkan generator. Sedangkan MCB ke 2 digunakan sebagai sistem keamanan pada motor induksi atau penggerak utama. Pembebanan sistem pemanfaatan motor induksi satu fasa dibuat terpisah dari generator induksi agar lampu pijar yang digunakan sebagai beban tidak rusak oleh getaran yang dihasilkan sistem generator induksi. generator induksi ditunjukkan pada Gambar 4.2. Gambar 4.2. generator induksi

41 25 Variasi beban yang digunakan untuk pembebanan generator induksi adalah lampu pijar 5 watt, 10 watt, 15 watt, 40, watt, 60 watt dan 100 watt. Bentuk fisik sistem generator induksi secara keseluruhan ditunjukkan pada Gambar 4.3. Gambar 4.3. Sistem generator induksi dengan beban 4.2 Pengujian Induksi Proses pengujian dilakukan dengan 4 jenis pengujian yaitu pengujian kecepatan mula-mula motor induksi, pengujian dengan perbandingan puli-puli, pengujian tanpa beban dan pengujian menggunakan beban Pengujian Kecepatan Mula-Mula Induksi Pengujian kecepatan mula-mula motor induksi dilakukan dengan cara mengukur kecepatan rotor motor induksi sebagai penggerak utama dan rotor motor induksi yang digunakan sebagai generator dengan tachometer. Pada pengujian ini didapat kecepatan rotor motor induksi sama dengan kecepatan rotor generator induksi yaitu 2982 rpm dan frekuensi PLN terukur sebesar 50 Hz. Proses pengujian ini bertujuan untuk mengetahui slip mula-mula generator induksi. Berikut adalah perhitungan slip generator induksi:

42 26 n s = 120 x 50 2 s = s = 0,6 % = 3000 rpm x 100% Slip mula-mula motor induksi adalah 0,6%, hal tersebut membuktikan bahwa motor induksi yang digunakan sebagai sitem generator induksi tidak berputar pada kecepatan sinkron. induksi berputar pada kecepatan sinkron pada saat kecepatan rotor sama dengan kecepatan medan putar yang dihasilkan stator atau motor dalam keadaan diam, sehingga slip motor sebesar 0%. Pada pengukuran kecepatan mula-mula motor induksi yang akan digunakan sebagai generator terukur kecepatan rotor 2982 rpm, sedangkan pada nameplate motor tercatat kecepatan putar rotor 2900 rpm. Dari pengukuran tersebut, dapat dihitung besarnya persentase error yang terjadi. Perhitungan persentase error kecepatan generator induksi: Error = nilai pengujian nilai nameplate nilai nameplate x 100% = x 100% 2900 = 2,83% Persentase error yang terjadi pada kecepatan motor sebesar 2,83 % akan berpengaruh terhadap kecepatan motor saat digunakan sebagai penggerak utama dan saat digunakan sebagai generator Pengujian Perbandingan Puli-Puli Pengujian dengan perbandingan puli-puli dilakukan dengan 3 perbandingan pulipuli, yaitu perbandinga puli-puli 2:3, perbandingan puli-puli 2:2 dan perbandingan pulipuli 3:2. Kapasitor 6μF digunakan sebagai penyedia daya reaktif generator induksi dalam pengujian ini. Data hasil pengujian dengan perbandingan puli-puli ditunjukkan pada Tabel 4.1.

43 27 Tabel 4.1. Hasil pengujian dengan perbandingan puli-puli NO Perbandingan puli-puli Kapasitor (μf) 1 2: : : Berdasarkan Tabel 4.1, Pada pengujian dengan perbandingan puli-puli 2:3 dilakukan untuk mendapatkan kecepatan putar generator dibawah kecepatan sinkron. Proses pengujian perbandingan puli-puli 2:3 dengan cara memasangkan puli sebesar 2 inch pada poros rotor penggerak utama dan memasangkan puli sebesar 3 inch pada poros rotor generator induksi. Kecepatan motor terukur 2967 rpm, kecepatan rotor generator terukur 1794 rpm, dan frekuensi generator terukur 30 Hz. Besarnya slip pada generator induksi pada pengujian dengan perbandingan puli-puli 2:3 adalah: n s = S = 120 x 30 2 = 1800 rpm x100% 1800 S = 0,33% Pada pengujian perbandingan puli-puli 2:3 terhitung slip generator induksi sebesar 0,33%. Slip yang didapat dalam harga positif, sehingga generator induksi tidak mengeluarkan tegangan. Pengujian dengan perbandingan puli-puli 2:2 dilakukan untuk mendapatkan kecepatan putar generator sama dengan kecepatan putar motor. Proses pengujian perbandingan puli-puli 2:2 dengan cara memasangkan puli sebesar 2 inch pada poros rotor penggerak utama dan memasangkan puli sebesar 2 inch pada poros rotor generator induksi. Pada percobaan ini generator induksi tidak mengeluarkan tegangan. Hal tersebut dikarenakan generator bekerja diatas kecepatan sinkron. Kecepatan motor terukur 2945 rpm, sedangkan kecepatan generator adalah 2856 rpm, dan frekuensi generator terukur 47,72 Hz seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.1. Besarnya slip generator induksi pada pengujian ini adalah:

44 28 n s = S = 120 x 47,72 2 = 2863,2 rpm 2863, x100% 2863,2 S = 0,25% Pada pengujian perbandingan 2:2 generator induksi tidak mengeluarkan tegangan karena kecepatan rotor generator induksi tidak melebihi kecepatan medan putar generator yaitu sebesar 2863,2 rpm dan slip yang dihasilkan bernilai positif yaitu sebesar 0,25%. induksi akan mengeluarkan tegangan apabila generator induksi bekerja pada slip negatif (S<0). Pengujian dengan perbandingan puli-puli 3:2 dilakukan untuk mendapatkan kecepatan putar generator diatas kecepatan sinkron. Proses pengujian perbandingan pulipuli 3:2 dengan cara memasangkan puli sebesar 3 inch pada poros rotor penggerak utama dan memasangkan puli sebesar 2 inch pada poros rotor generator induksi. Pada pengujian menggunakan perbandingan puli-puli 3:2, didapat kecepatan putar motor 2804 rpm, kecepatan generator 3857 rpm dan slip 63,70 Hz seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.1. Besar slip generator induksi dapat pada pengujian perbandingan 3:2 adalah: n s = S = 120 x 63,7 2 = 3822 rpm x100% 3822 S = ( 0,92%) Kecepatan rotor generator pada pengujian ini lebih besar dari kecepatan medan putar magnet yang dihasilkan motor induksi yaitu terhitung sebesar 3822 rpm. induksi yang diputar melebihi kecepatan medan putar stator menghasilkan slip generator dalam harga negatif yaitu sebesar (-0,92%). Slip motor induksi yang bernilai negatif mengakibatkan generator induksi dapat menghasilkan tegangan Pengujian Tanpa Pengujian tanpa beban dilakukan dengan cara mengukur tegangan keluaran yang dihasilkan oleh generator dan memberikan variasi kapasitor pada generator induksi.

45 Kecepatan putar motor dan generator PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 29 Kapasitor yang digunakan adalah 4μF, 6μF, dan 8μF. Penggunaan variasi kapasitor dilakukan untuk melihat perubahan kecepatan putaran, tegangan, dan frekuensi yang dihasilkan generator induksi pada setiap kenaikan kapasitor. Data hasil pengujian generator induksi tanpa beban secara lengkap dapat dilihat pada tabel lampiran L2-L4. Tabel 4.2 menunjukkan hasil rata-rata pengujian tanpa beban. Tabel 4.2. Hasil pengujian tanpa beban Kapasitor (mikrofarad) Berdasarkan Tabel 4.2, dapat dibuat grafik pengaruh kapasitor terhadap kecepatan putar motor dan kecepatan putar generator seperti yang ditunjukkan pada Gambar Kapasitor (mikrofarad) Gambar 4.4. Pengaruh kapasitor terhadap kecepatan motor dan generator Berdasarkan Gambar 4.4, dapat dilihat bahwa semakin kecil kapasitor yang digunakan, semakin cepat putaran rotor generator induksi dan sebaliknya, jika kapasitor yang digunakan semakin besar, maka kecepatan putar rotor generator semakin melambat. Hal tersebut dikarenakan frekuensi yang dihasilkan generator induksi tergantung pada nilai kapasitor yang digunakan sebagai penyedia daya reaktif seperti yang telah dikemukakan

46 dan frekuensi PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 30 oleh Chairul Gagarin Irianto dalam studi penggunaan motor induksi sebagai generator yang menyatakan bahwa[1]: c = 1 2πfx c f = 1 2πcx c Berdasarkan persamaan tersebut, jika semakin besar nilai kapasitor yang digunakan sebagai penyedia daya reaktif pada generator, maka frekuensi yang dihasilkan semakin kecil. sebaliknya, jika semakin kecil kapasitor yang digunakan, maka frekuensi yang dihasilkan generator semakin besar. Hal tersebut dapat dilihat pada Gambar Kapasitor (mikrofarad) Gambar 4.5. Grafik perubahan tegangan dan frekuensi terhadap kecepatan generator yang dihasilkan generator induksi berpengaruh terhadap kecepatan putar rotor generator induksi, karena: n = 120f p Berdasarkan persamaan tersebut, jika frekuensi yang dihasilkan generator semakin besar, maka kecepatan putar generator semakin cepat, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.

47 31 Berdasarkan Gambar 4.5, tegangan keluaran yang dihasilkan generator induksi pada pengujian menggunakan kapasitor 4μF dan 8μF lebih kecil dibandingkan dengan tegangan keluaran pada pengujian menggunakan kapasitor 6μF. Pada pengujian menggunakan kapasitor 4μF, tegangan yang dihasilkan sebesar 173,19 volt pada frekuensi 72,23 volt. yang dihasilkan lebih besar dibandingkan dengan pengujian menggunakan kapasitor 6μF dan 8μF, namun arus buta yang dihasilkan sangat kecil sehingga tegangan keluaran generator kecil. Pada kapasitor 8 μf, arus buta yang dapat dihasilkan besar, namun frekuensi generator induksi kecil yang menyebabkan tegangan keluaran generator kecil. keluaran yang dihasilkan generator tergantung pada nilai kapasitor yang mempengaruhi besar frekuensi (E=4.44 f N φm, N= tetap)[2] dan arus buta (remanensi) yang dihasilkan generator ( V n =x c. i b )[1]. Jika semakin besar kapasitor yang digunakan, maka arus buta yang dihasilkan semakin besar, namun frekuensi yang dihasilkan semakin kecil. maksimum yang dihasilkan generator pada pengujian dengan variasi kapasitor adalah 185,15 volt pada penggunaan kapasitor 6μF Pengujian Dengan Pengujian menggunakan beban dilakukan dengan cara memberikan variasi beban yang berbeda pada tegangan keluaran generator induksi dengan menggunakan kapasitor yang berbeda. Penggunaan variasi kapasitor dilakukan untuk melihat besar beban maksimal yang dapat dicatu oleh tiap-tiap kapasitor. Hasil pengujian dapat dilihat secara lengkap pada tabel pengujian yang tertera pada lampiran L5-L47. Tabel 4.3. Hasil pengujian dengan kapasitor 4μF (miliampere)

48 , arus dan PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI 32 Berdasarkan Tabel 4.3, pada pengujian dengan menggunakan kapasior 4μF dapat dilihat besar tegangan minimum yang dapat dihasilkan generator adalah 102,56 volt pada beban 60 watt dan besar tegangan maksimum yang dapat dihasilkan generator adalah 173,19 volt pada beban 0 watt. Grafik perubahan tegangan, arus, dan frekuensi terhadap beban ditunjukkan pada Gambar (miliampere) Gambar 4.6. Grafik perubahan tegangan, arus, dan frekuensi terhadap beban pada kapasitor 4μF Pada pengujian menggunakan kapasitor 4μF, saat beban yang diberikan sebesar 70 watt, generator tidak mengeluarkan tegangan. Hal tersebut dikarenakan daya yang dihasilkan generator tidak dapat mencatu beban lebih dari 60 watt (overload). Semakin besar beban yang diberikan, tegangan keluaran generator semakin kecil karena pada sistem ini tidak terdapat alat pengatur tegangan. Pada generator, biasanya terdapat AVR (Automatic Voltage Regulator) yang berfungsi untuk menstabilkan tegangan dan mencegah terjadinya jatuh tegangan pada generator. Besar tegangan jatuh yang terjadi pada pengujian generator mengunakan kapasitor 4μF dapat dihitung sebagai berikut: jatuh = jatuh = tegangan maksimal tegangan minimal x 100% tegangan maksimal 174, ,56 x 100% 174,118 = 41,09 %

49 33 Pada pengujian menggunakan kapasitor 4μF, semakin besar beban yang diberikan, arus yang dibutuhkan untuk mencatu beban generator semakin besar seperti yang ditunjukan pada Gambar 4.6. maksimal yang dapat dicatu pada pengujian menggunakan kapsitor 4μF sebesar 152,47mA pada beban 60 watt. yang dihasilkan generator relatif stabil karena kecepatan generator yang relatif stabil. Pada pengujian menggunakan kapasitor 6μF, besar tegangan minimum yang dapat dihasilkan generator adalah 64,55 volt pada beban 170 watt dan besar tegangan maksimum yang dapat dihasilkan generator adalah 190,41 volt pada beban 0 watt. Data hasil pengujian dengan menggunakan kapasitor 6μF ditunjukkan pada Tabel 4.4. Tabel 4.4. Hasil pengujian dengan kapasitor 6μF (milliampere) Berdasarkan Tabel 4.4, dapat dibuat grafik perubahan tegangan dan arus terhadap kenaikkan beban yang diberikan pada generator induksi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7.

50 , arus dan frekuensi PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI (milliampere) Gambar 4.7. Grafik perubahan tegangan, arus, dan frekuensi terhadap beban pada kapasitor 6μF Pada pengujian menggunakan kapasitor 6μF, tegangan dan arus yang dihasilkan berubah sesuai dengan kenaikkan beban. Semakin besar kenaikkan beban yang diberikan pada generator induksi mengakibatkan tegangan keluaran semakin kecil dan arus yang dihasilkan semakin besar hingga mA pada tegangan maksimal. Hal tersebut dikarenakan besarnya beban membutuhkan arus yang besar. Daya yang dihasilkan generator induksi tidak dapat mencatu beban secara optimal, sehingga terjadi jatuh tegangan pada tegangan keluaran generator. maksimal yang dapat dicatu oleh generator induksi adalah 170 watt pada tegangan 64,55 volt. Berikut adalah perhitungan besar tegangan jatuh yang terjadi: jatuh = 190,41 65,55 x 100% 190,41 = 65,57 % yang dihasilkan generator induksi cenderung stabil pada setiap kenaikkan beban karena kecepatan generator induksi stabil. Pada pengujian menggunakan kapasitor 8μF, besar tegangan minimum yang dihasilkan generator adalah volt pada beban 180 watt dan besar tegangan

51 35 maksimum yang dapat dihasilkan generator adalah 166,36 volt pada beban 0 watt. Data hasil pengujian dengan menggunakan kapasitor 8μF ditunjukkan pada Tabel 4.5. Tabel 4.5. Hasil pengujian dengan kapasitor 8μF (miliampere) Berdasarkan Tabel 4.5, dapat dibuat grafik pengaruh tegangan, arus, dan frekuensi terhadap kenaikkan beban yang diberikan pada generator induksi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8. Pada pengujian menggunakan kapasitor 8μF, tegangan dan arus yang dihasilkan generator induksi berubah-ubah tergantung besarnya beban yang diberikan. Besar tegangan jatuh pada pengujian menggunakan kapasitor 8μF adalah: jatuh = 166,36 71,032 x 100% 166,36 = 57,3 %