OPTIMISASI KAPASITOR PADA SELF EXCITED INDUCTION GENERATOR DENGAN METODE PARTICLE SWARM OPTIMIZATION

Transkripsi

1 Poiding SENTA 015 Politknik Ngi Malang Volu 7 SSN: OPTMSAS KAPASTOR PADA SE ECTED NDUCTON GENERATOR DENGAN METODE PARTCE SWARM OPTMATON Nita ndiani Ptiwi 1, Ddt Canda Riawan, Hi Suyo Atoo 3 1,,3 Tknik Elkto, akulta Tknologi nduti, ntitut Tknologi Spuluh Nopb 1 nita.indiani.ptiwi13@h..it.ac.id Abtak Slf Excitd nduction Gnato (SEG) upakan alah atu ni gnato induki yang cocok digunakan pada wilayah tpncil. Pnggunaan SEG pada wilayah tpncil didaai kana SEG apu nghailkan kitai caa andii tanpa hau thubung dngan gid. Pngopaian SEG akan diuaikan dngan kondii pbbanan pada wilayah tpncil yang uunya adalah bban atu faa. SEG atu faa dapat dihadikan dngan anfaatkan in induki atu faa, naun in induki atu faa iliki ktbataan daya output. Paalahan ini dapat diatai dngan anfaatkan in induki tiga faa yang akan diopaikan bagai SEG atu faa. Dala ngopaikan SEG tiga faa untuk nyuplai bban atu faa, kapaito upakan koponn yang angat pnting. Slain akan nntukan tgangan tbangkit yang dihailkan olh SEG, kapaito akan pngauhi kondii tak ibang pada SEG tiga faa yang digunakan untuk nyuplai bban atu faa. Pada pnlitian ini, ukuan kapaito akan dioptiiai nggunakan buah tod Atificial ntllignt yaitu Paticl Swa Optiization (PSO). Pnggunaan tod PSO akan pudah untuk ndapatkan ukuan kapaito yang optial. Hail iulai nunukkan bahwa tod yang diuulkan apu ningkatkan kina SEG hingga 43,85%. Kata kunci : Kapaito, Min nduki, PSO, SEG 1. Pndahuluan ndonia upakan ngaa kpulauan tba di dunia dngan ibuan pulau yang tba di luuh nuantaa. Dngan kondii gogafi tbut, bikan tantangan tndii dala pnybaan ngi litik tutaa untuk wilayah tpncil. Hapi bagian ba pulau tpncil di ndonia blu ndapatkan uplai ngi litik akibat ktbataan po tanii dan ditibui. Salah atu olui ngatai aalah tbut adalah dngan anfaatkan ub ngi tbaukan yang tdia di wilayah tpncil untuk nghailkan ngi litik. Tknologi yang uu digunakan untuk ngkonvi ub ngi tbaukan nadi ngi litik adalah gnato induki. Bila dibandingkan dngan gnato inkon, gnato induki iliki bbapa klbihan yaitu biaya opai yang lbih ndah, tidak plu plihaaan caa bkala ta lbih cocok digunakan pada ub ngi tbaukan yang bifat fluktuatif. Tdapat dua ni gnato induki, yaitu Doubly d nduction Gnato (DG) dan Slf Excitd nduction Gnato (SEG). Diantaa kdua ni gnato induki tbut, SEG upakan ni yang cocok untuk diaplikaikan pada wilayah tpncil kana punyai it kitai yang andii tanpa hau tkonki dngan Gid. Pada wilayah tpncil, dngan B-100 bagian ba bban litik adalah tip atu faa, dibutuhkan buah it untuk nghailkan ngi litik atu faa. Min induki atu faa dapat dianfaatkan bagai SEG untuk nyuplai bban atu faa, naun in induki atu faa iliki ating daya yang latif kcil. Untuk ating daya diata 3kW, in tiga faa iliki haga yang lbih uah dan iliki fiini yang lbih tinggi dibandingkan in atu faa [ S.N. Mahato, S.P. Sing and M.P. Shaa. (008)]. Dala anfaatkan SEG tiga faa untuk nyuplai bban atu faa akan nibulkan buah paalahan, yaitu kondii tidak ibang pada ktiga blitan tato aat kondii opai. Untuk ngatai paalahan ini dibutuhkan nilai kapaito kitai yang tpat aga dapat nguangi kondii tidak ibang pada blitan tato. Slain untuk nguangi kondii tidak ibang, pilihan kapaito akan nntukan ba tgangan yang dibangkitkan olh SEG. Olh kana itu pada pnlitian ini akan baha panfaatan SEG tiga faa yang digunakan untuk nghailkan uplai atu faa, lain itu akan dilakukan optiiai nilai kapaito pada SEG nggunakan buah tod Atificial ntllignc yaitu Paticl Swa Optiization (PSO).. SEG untuk Bban Satu aa Ska SEG tiga faa dngan blitan tato thubung wy dapat dilihat pada Gaba 1. Ska

2 Poiding SENTA 015 Politknik Ngi Malang Volu 7 SSN: tbut nunukkan bahwa pada pnlitian ini akan digunakan tiga buah kapaito kitai yaitu atu buah kapaito yang thubung paall (C p) dan dua buah kapaito yang thubung i (C ). Sntaa itu, pada pnlitian ini bban yang akan digunakan adalah bban itif atu faa. PRME MOVER ROTOR C STATOR A C Gaba 1. Ska SEG Tiga aa untuk Bban Satu aa.1 Rangkaian Ekivaln SEG Sblu lakukan podlan SEG, akan dilakukan pnntuan paat in induki pti itani tato (R ), itani oto (R ), aktani induktif tato ( ) aktani induktif oto ( ) dan aktani agntiai akiu ( -ax). Paat paat ini dapat dipolh dngan lakukan pnguian pada in induki yaitu No-load Tt, DC Tt dan ockd Roto Tt [Stphn J. Chapan. (005)]. Rating in induki yang akan digunakan untuk pnguian paat ditunukkan Tabl 1 dan paat in induki yang dipolh dapat dilihat pada Tabl. Podlan tady tat SEG dapat dilakukan dngan dua tod, yaitu tod aditani dan tod ipdani. Pada pnlitian ini dipilih tod ipdani diana angkaian kivaln SEG dala kondii tady tat dapat dilihat pada Gaba. Paaan yang lbih tpinci untuk polh angkaian kivaln dapat dilihat pada fni [. Tadahi, K. Yuichi, K. Satou and M. Tohio. (1999)]. - - gp 1p 1n gn R R R V - Eg B Cp Cp C v R - R + Gaba. Rangkaian kivaln SEG untuk bban atu faa OAD B-101 : aktani kapaito C (pu) : aktani kapaito C p (pu) : aktanai agntiai p faa (pu) : fkuni p unit (pu) R : itani p faa tato (pu) R : itani p faa oto (pu) : aktani p faa tato (pu) : aktani p faa oto (pu) R : itani bban (pu) δ : katan puta oto (pu) gp : koponn uutan poitif SEG (pu) gn : koponn uutan ngatif SEG (pu) : ipdani kivaln antaa bban dan kapaito C p E g : tgangan tbangkit pada gnato (pu) ap, an : au tato uutan poitif dan ngatif (pu) Tabl 1. Rating in induki kw/hp 0,75/1 Tgangan (Δ-Y) 0V/380V Au (Δ-Y) 3,6A/,1A kuni 50 Hz Julah kutub 4 Tabl. Paat in induki Paat Nilai R 11,14 Ω R 6,37 Ω 15,57 Ω 15,57 Ω 303,8 Ω -ax Untuk pudah ndapatkan ipdani total dai it, aka digunakan tiga ipdani yaitu gp/, gn/ dan /. gp gn R R R R R ( ) R ( ) R ( ) R ( ) (1) () (3)

3 Poiding SENTA 015 Politknik Ngi Malang Volu 7 SSN: Paaan ipdani diata lanutnya digunakan untuk polh paaan ipdani total pti yang ditunukkan pada paaan (4).. Phitungan Nilai kuni dan Raktani Magntiai Nilai fkuni dan aktani agntiai upakan dua nilai yang pnting untuk nghitung pfoa SEG pada bbagai kondii bban, kapaito dan katan oto. Dngan lihat angaian kivaln pada Gaba. Maka akan dipolh loop au pti pada paaan (3) [4]. ap 0 (3) Kana aat po pbangkitan daya ap tidak bnilai 0, aka nilai (total ipdani) yang iliki nilai 0. gn gp gn,(4) Dai paaan (4) tlihat bahwa akan iliki bagian iil dan iain. Ktika bnilai 0 aka baik bagian iil aupun bagian iain akan bnilai 0 pti pada paaan (5) dan (6) dibawah ini. ( ) 0 ( f,, R, R, R ( f,, R, R, R ( ) 0 ) 0 ) 0 (5) (6) Dngan iahkan bagian iil dan iain dai, aka akan dipolh dua paaan tak lini. Dai paaan tbut tdapat dua vaiabl yang tidak diktahui yaitu dan. Dngan bantuan oftwa untuk nylaikan paaan tak lina tbut, aka dan dapat dipolh. E g = 1 () 0,975< <,9 E, g 3 0 0, , ,087 (3) >,9 E g = 0 Eg(pu) Ektapolai Ekpin (pu).4 Phitungan Pfoa SEG Rangkaian kivaln pada Gaba akan digunakan untuk polh paat yang dibutuhkan untuk nganalia pfoa dai SEG. Analia pfoa SEG dapat dilihat dai tgangan kluaan, daya kluaan ta au kluaan pti yang ditunukkan pada paaan (9-11). Eg ap gn R gn (7) an Gaba 3. Kuva vaiai E g thadap (8) ap gn.3 dntifikai Tgangan Ai-Gap Untuk polh tgangan ai-gap (E g), digunakan kuva antaa E g dan. nfoai yang dibutuhkan untuk buat kuva ini dapat dipolh caa kpintal. Min nduki dapat diopaikan bagai oto dan diputa dala kondii tidak bbban. Tgangan input akan divaiaikan dan lanutnya nilai dapat dihitung. Dai kuva E g yang ditunukkan Gaba 3 aka dipolh fungi E g thadap. (1) 0,96< B-10 ( ap an) (9) R V R (10) P o R (11) Dngan polh ua data yang dibutuhkan pti paat in, Eg, dan

4 Poiding SENTA 015 Politknik Ngi Malang Volu 7 SSN: aka au, tgangan dan daya kluaan dai SEG dapat dihitung nggunakan paaan (9-11). 3. Optiiai Kapaito dngan PSO Pnggunaan tod PSO untuk optiiai kapaito btuuan untuk polh nilai kapaito yang tpat hingga SEG iliki daya kluaan lbih dai 30% dai ating in induki. Slain itu optiiai kapaito ini btuuan aga ktika dibbani, au blitan tato dan tgangan k bban aih dala bata yang diizinkan. 3.1 Obctiv unction dan Containt Po optiiai akan dilakukan pada tiga buah kapaito kitai, yaitu atu buah kapaito paall (C p) dan dua buah kapaito i (C ). Obctiv function pada poga optiiai yang dilakukan adalah untuk ndapatkan ipdani total () yang bnilai 0. Obctiv function dai paalahan ini dapat dilihat pada paaan (1). Miniiz (, ) Vaiabl yang akan dikontol dai paaan (1) adalah bata au blitan tato dan tgangan bban. Shingga pnlitian ini akan iliki containt bagai bikut. (a) Bata au blitan tato i ax i a, b, c (b) Tgangan Bban V V in V ax (1) Au pada blitan tato akan daga hingga tidak lbihi au akiu ( ax) yang tta pada naplat. Pada pnlitian ini, in induki yang digunakan iliki nilai ax,1 A. Sntaa itu, kana SEG akan bopai untuk nyuplai bban atu aa aka nilai iniu dai tgangan bban adalah 10% dai 0 V dan tgangan akiu adalah 5% dai 0V. 3. Algoita PSO Algoita PSO yang uu diktahui diadaptai dai pilaku oial kawanan buung di ala. Kata patikl pada PSO nunukkan ko buung dala kawanannya. Stiap patikl iliki dua kaaktitik yaitu poii dan katan. Stiap patikl bgak dala uang ttntu dan akan ngingat poii tbaik yang pnah dilalui (bupa fungi nilai obktif). Patikl akan nyapaikan infoai atau poii infoai atau poii yang baik hingga patiklpatikl lain akan nyuaikan poii dan katan aing-aing bdaakan infoai yang ditia [Singiu S. Rao.(009)]. angkahlangkah yang dilakukan untuk lakukan optiiai dngan PSO adalah bagai bikut : (1) Mntukan ulah kawanan (N) dan B-103 patikl. Kana pada pnlitian ini akan dilakukan optiiai nilai kapaito i dan kapaito paall, aka akan tdapat dua patikl. () niiai poii patikl caa acak. Slanutnya ntapkan poii () dan katan (V) laa itai. (i) = poii patikl- pada itai k-i V (i) = katan patikl- pada itai k-i = 1,,..., N (3) Hitung nilai fitn dai obctiv function, yaitu pada pnlitian ini upakan nilai. (4) Mnntukan Pbt dan Gbt, diana Pbt upakan poii tbaik patikl k- pada itai k-i ntaa Gbt adalah poii tbaik dai kluuhan patikl pada itai k-i. Kana obctiv function pada pada pnlitian ini upakan nilai iniu dai, aka akan dipilih patikl dngan nilai fitn paling ndah. (5) Mnghitung updat katan dan poii patikl k- pada itai k-i V i) w* V ( i 1) c P ( i 1) ( 1 1 bt, c G bt ( i 1) ( i) ( i 1) V ( i) (14) Diana c 1, c dan aing-aing dittapkan bnilai 0,1, dangkan 1 dan adalah bilangan acak. (6) Mlakukan pngckan apakah olui yang dihailkan tlah konvgn. Solui dikatakan konvgn ktika poii patikl nuu k nilai yang aa. Jika blu, aka akan dilakukan pngulangan pada langkah k (3) dan (4) dan itai akan dipbaui i = i Bata Makiu dan Miniu Kapaito Mnntukan bata akiu dan iniu dai vaiabl yang dioptiiai upakan hal yang pnting. Slain aga po optiiai taah, pnntuan bata nilai C dan C p dapat nntukan po lf xcitation pada SEG. Aga SEG dapat lakukan lf xcitation nilai hau kuang atau aa dngan nilai -ax [S.N. Mahato, S.P. Singh and M.P. Shaa. (007)]. Untuk polh bata nilai C dan C p, SEG akan dibikan nilai kapaitani yang bvaiai pada kondii tanpa bban. Dala hal ini nilai C dan C p diauikan aa. Sntaa itu nilai -ax tlah dipolh pada bagian.3 yaitu,9 pu atau 303,81 oh. Kuva dngan vaiai nilai C dapat dilihat pada Gaba 4. (13)

5 Poiding SENTA 015 Politknik Ngi Malang Volu 7 SSN: (Oh) ax Cp = C (iko-faad) Cin Cax Gaba 4. Kuva vaiai thadap C Dapat dilihat dai Gaba 4. bahwa tdapat dua titik pada kuva yang otong gai - ax. Titik paling kii upakan nilai kapaitani iniu (C in) ntaa titik diblah kanan upakan nilai kapaitani akiu (C ax). Nilai C in dan C ax yang dipolh aing-aing adalah 10µ dan 34µ. 4. Analii dan Hail Siulai Pada bagian ini akan dianalia pbandingan pfoa SEG untuk bban atu faa ktika nilai kapaito tidak dioptiiai dan ktika dilakukan optiiai dngan PSO. Dala analii ini diauikan putaan oto kontan yaitu 1500 p. 4.1 Pfoa SEG Sblu Optiiai Kapaito Pfoa SEG akan diui dngan nilai C dan C p aing-aing bnilai 0µ. Dngan nilai C dan C p tbut akan dilakukan knaikan pbbanan thadap SEG. Slanutnya akan dilakukan pngaatan thadap au faa tato, tgangan bban dan fkuni. Pada iulai dngan C dan C p 0µ, SEG dibbani hingga 88,9 W atau 38,5% dai ating daya in induki. Dai hail iulai yang dipolh tlihat bahwa tadi kondii tidak ibang pada blitan faa tato. Ktika bban akiu, nilai a, b dan c aing-aing adalah 1,91 A,0,938A dan 1,917A. Hal ini ditunukkan olh Gaba 5. Au aa Stato (A) a b c ax Dai Gaba 6 tlihat bahwa ktika dilakukan pubahan bban, tgangan bban atau tgangan kluaan ngalai pnuunan. Pada pbbanan 38,5% tgangan bban tuun hingga 193,8V. Pbbanan 33% upakan bata akiu pbbanan SEG pada kondii ini, diana tgangan kluaan aih 198,7V. Saa halnya dngan tgangan bban, fkuni kluaan dai SEG uga ngalai pnuunan akibat knaikan bban. Hingga pada bban 38,5% fkuni yang dihailkan adalah 48,99Hz. Tgangan Bban (V) Vbban Vin Gaba 6. Vaiai tgangan bban thadap pubahan bban kuni (Hz) Gaba 7. Vaiai fkuni thadap pubahan bban 4. Pfoa SEG Stlah Optiiai Kapaito Dala iulai SEG dngan optiiai kapaito, SEG dibbani akiu 44% dai ating daya in induki. Di hail iulai dngan PSO dipolh nilai C 19µ dan C p 5µ. Dngan hail C dan C p yang tlah dipolh lanutnya dilakukan vaiai pbbanan untuk lihat pfoa dai SEG Gaba 5. Vaiai au faa tato thadap pubahan bban B-104

6 Poiding SENTA 015 Politknik Ngi Malang Volu 7 SSN: Au aa Stato (A) a b c ax Gaba 8. Vaiai au faa tato thadap pubahan bban tlah optiiai Tgangan Bban (V) kuni (Hz) Vbban Vin Gaba 9. Vaiai tgangan bban thadap pubahan bban tlah optiiai Gaba 10. Vaiai fkuni thadap pubahan bban tlah optiiai Dai hail iulai yang dipolh tlihat bahwa tlah dilakukan optiiai nilai kapaito C dan C p, SEG apu dibbani hingga 39 W atau 43,85% dai ating in induki. Dngan bban 43,85% tbut, kondii au faa pada blitan tato aih pada kondii di bawah au akiu. Dai Gaba 8 ditunukkan bahwa nilai B-105 a, b dan c aing-aing adalah 1,99 A, 1,01A dan 1,857A. Dai Gaba 9, tlihat bahwa pada kondii pbbanan 43,85% SEG iliki tgangan kluaan 07,3V. Hal ini tlah nuhi tagt optiiai diana nilai paling iniu dai tgangan kluaan adalah 198V. Sntaa itu bila ngaati fkuni kluaan dai SEG tlihat bahwa pada kondii bban akiu SEG iliki fkuni 49,1 Hz. Nilai fkuni yang dipolh tidak iliki pbdaan nilai yang ignifikan dngan fkuni kluaan blu dilakukan optiai pada kapaito. 5. Kipulan dan Saan Dai iulai yang tlah dilakukan dapat diipulkan bahwa optiiai kapaito pada SEG apu ningkatkan kina dai SEG untuk bban atu faa. Sblu nggunakan PSO, SEG hanya apu dibbani 33% dai ating in. Pada kondii ini SEG bopai tanpa langga bata dai tgangan iniu dibban. Sntaa itu tlah dilakukan optiiai kapaito, SEG apu dibbani hingga 43,85% dai ating in induki. Hail optiiai dai PSO akan diui kpin, diana pnguian dang dala po pngaan. Dafta Putaka : S.N. Mahato, S.P. Sing and M.P. Shaa. (008) : Capacito Rquid fo Maxiu Pow of a Slf-Excitd Singl Pha nduction Gnato Uing a Th-Pha Machin, EEE Tanaction On Engy Convion, Vol. 3, No., Jun, 008. Stphn J. Chapan (005) : Elctic Machiny undantal, McGaw-Hill Copani, Tadahi, K. Yuichi, K. Satou and M. Tohio (1999) : Pfoanc Analyi of a Slf Rgulatd Slf-Excitd Singl-Pha nduction Gnato Uing a Th Pha Machin, EEE Tanaction on Engy Convion, Vol. 14, No. 3, Sptb Singiu S. Rao. (009) : Engining Optiization, Thoy and Pactic, outh Edition, John Wily & Son, Nw Yok, 009. S.N. Mahato, S.P. Singh and M.P. Shaa. (007) : Excitation Capacitanc Rquid fo Slf Excitd Singl Pha nduction Gnato Uing Th Pha Machin, Scinc Dict,Engy Convion and Managnt, Sptb 007.