ANALISA EFISIENSI GENSET KOMATSU DENGAN KAPASITAS 1000 KVA, 3 FASA, FREKUENSI Hz PADA PT TELKOMSEL JL. AMIR HAMZAH, MEDAN

Transkripsi

1 ANALISA EFISIENSI GENSET KOMATSU DENGAN KAPASITAS 1000 KVA, 3 FASA, FREKUENSI Hz PADA PT TELKOMSEL JL. AMIR HAMZAH, MEDAN LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK Oleh DIAN ADE SITOPU JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015 i

2 INTISARI Genset atau Generator Set adalah sebuah alat yang memproduksi listrik dari sumber energi mekanik dengan Solar sebagai bahan bakarnya. Generator Set terdiri dari Generator yang mendorong muatan listrik untuk bergerak melalui sebuah sirkuit listrik eksternal, tetapi generator tidak menciptakan listrik yang sudah ada didalam kabel lilitannya. Hal ini bisa dianalogikan dengan sebuah pompa air, yang menciptakan aliran air tapi tidak menciptakan air di dalamnya. Sumber enegi mekanik bisa berupa resiprokat maupun turbin mesin uap, air yang jatuh melakui sebuah turbin maupun kincir air, mesin pembakaran dalam, turbin angin, engkol tangan, energi surya atau matahari, udara yang dimampatkan, atau apa pun sumber energi mekanik yang lain. Genset atau Generator Set yang kita gunakan bervariasi dan beda beda kapasitasnya, tetapi semua itu dijabarkan karena berbeda pula kebutuhan setiap manusia, contohnya saja genset yang digunakan pada PT Telkomsel, Jl. Tengku Amir Hamzah, No. 20, Medan. Adapun tujuan penulisan ini adalah untuk mengetahui tingkat efisiensi genset pada PT Telkomsel tersebut, dengan cara menganalisa data data yang diambil dari perusahaan tersebut. Generator Set terdiri atas Mesin Engine (Motor Penggerak) dan juga Generator / Alternator yang terdapat pada PT Telkomsel ini memiliki kapasitas 1000 KVA, 3 Fasa, Frekuensi Hz dengan efisiensi rata rata sebesar 98,08%, data data diambil langsung pada PT Telkomsel dan dianalisa serta dihitung efisiensinya, dengan efisiensi telah didapatkan maka pihak perusahaan berhak mengetahuinya dan menentukan atau meninjau kembali perihal yang lebih optimal, hemat, dan menguntungkan. Kata Kunci : Genset, Generator, Efisiensi. v

3 ABSTRACT Genset or Generator Set is a device that produces electricity from mechanical energy source with Solar as fuel. Generator Set consists of a generator that drives an electric charge to move through an external electrical circuit, but does not create an electric generator that already exists in the cable windings. This could be analogous to a water pump, which creates a flow of water but does not create the water in it. Source can be a mechanical waterwheel or turbine steam engine, water falling with through a turbine or waterwheel, an internal combustion engine, a wind turbine, a hand crank, solar or solar energy, compressed air, or any other source of mechanical energy. Generator Set Genset or we use varied and different capacities, but all were described as different needs of every human being, for example, like generator that used in PT Telkomsel, Jl. Tengku Amir Hamzah, No. 20, Medan. The purpose of this paper is to determine the level of efficiency of the generator at PT Telkomsel is, by analyzing the data which taken from the company. Generator Set consists of engine Engine (Motor Drive) and also Generator / Alternator contained in PT Telkomsel has a capacity are 1000 KVA, 3 phase, frequency between Hz with average efficiency are 98.08%, the data was taken directly in PT Telkomsel, i was analyzed and calculated efficiency, the efficiency has been obtained then the company has the right to know and determine or review concerning a more optimal, economical, and profitable. Keywords : Genset, Generator, Eficiency. vi

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini. Laporan tugas akhir ini dengan judul: Analisa Efisiensi Generator Sinkron dengan Kapasitas 1000 KVA, 3 Fasa, Frekuensi Hz, pada PT Telkomsel JL. Amir Hamzah, Medan, dimaksudkan untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam menyelesaikan program pendidikan Diploma III Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan. Dalam penyelesaian laporan tugas akhir ini, penulis sangat banyak mendapatkan bantuan baik itu materil, motivasi dan doa sehingga penulis termotivasi untuk memberikan yang terbaik. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin; 3. Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik; 4. Rihat Sebayang, S.T., M.T., selaku Dosen pembimbing penulis dalam menyelesaikan laporan tugas akhir; 5. Seluruh Dosen, Staf dan Karyawan Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik; 6. Seluruh keluarga yang sangat penulis sayangi, buat motivasi yang dirasakan penulis, serta doa yang mendukung penulis; 7. Kepada teman teman sekelas, yaitu EN 6A, stambuk 2012 yang telah memberikan dukungan dan bantuan kepada penulis. Penulis sudah berusaha memberikan yang terbaik, namun penulis menyadari sepenuhnya bahwa pengetahuan dan pengalaman belumlah cukup untuk menyempurnakan laporan tugas akhir ini sehingga mungkin masih terdapat kekurangan-kekurangan isi, susunan, maupun tata bahasanya yang masih jauh dari kesempurnaan. Oleh sebab itu dengan segala kerendahan hati menerima segala kritik sehat yang bersifat membangun. vii

5 Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua yang membacanya. Medan, 10 Agustus 2015 Penulis, Dian Ade Sitopu NIM viii

6 DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... ii PERSETUJUAN LAPORAN TUGAS AKHIR... iii PENGESAHAN LAPORAN TUGAS AKHIR... iv INTISARI... v ABSTRACT... vi KATA PENGANTAR... vii DAFTAR ISI... ix DAFTAR GAMBAR... xii DAFTAR TABEL... xiii BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang... 1 B. Permasalahan... 4 C. Pembatasan Masalah... 4 D. Tujuan... 4 E. Manfaat... 4 F. Sistematika Tugas Akhir... 5 BAB II DASAR TEORI... 6 A. Generator Sinkron... 6 B. Konstruksi Generator Sinkron Rangka Stator Cincin Geser Generator Penguat Stator Rotor... 8 C. Prinsip Kerja D. Generator Berbeban ix

7 E. Sistem Eksitasi pada Generator Sinkron Sistem Eksitasi Menggunakan Sikat Sistem Eksitasi Tanpa Sikat (Brushless Excitation) F. Paralel Generator Sinkron Persyaratan Paralel Generator Metode Paralel Antar Dua Generator Sinkron G. Pembagian Beban pada Gen. Sinkron yang Bekerja Paralel 20 H. Efek Pengaturan Arus Eksitasi I. Faktor daya J. Pengertian Daya Daya semu (apparent power) Daya aktif (Active Power) Daya Reaktif (reactive power) BAB III PERHITUNGAN EFISIENSI GENERATOR A. Metode Pengumpulan Data B. Langkah Menganalisa Efisiensi Generator Sinkron C. Spesifikasi Generator Set Alternator Mudol Komatsu SAA12V140-P Pemakaian Bahan Bakar Nilai Keluaran Ketentuan yang Berlaku D. Data Operasional BAB IV ANALISA DATA BAB V PENUTUP A. Simpulan B. Saran x

8 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xi

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Generator Sinkron... 6 Gambar 2.2 Konstruksi Generator Sinkron... 7 Gambar 2.3 Inti Stator dan Alur Pada Stator... 8 Gambar 2.4 Rotor pada Generator Sinkron... 8 Gambar 2.5 Rotor Kutub Menonjol... 9 Gambar 2.6 Rotor Kutub Silinder Gambar 2.7 Rangkaian ekuivalen generator berbeban Gambar 2.8 Hubungan berbagai kondisi beban terhadap arus dan tegangan. 12 Gambar 2.9 Sistem Eksitasi Statik Gambar 2.10 Sistem Eksitasi Dinamik Gambar 2.11 Brushless Excitation Gambar 2.12 Metode Lampu Sinkronisasi Hubungan Terang Gambar 2.13 Metode Lampu Sinkronisasi Hubungan Gelap Gambar 2.14 Metode Lampu Sinkronisasi Hubungan Gelap Terang Gambar 2.15 Kondisi Lampu Sinkronisasi pada Urutan Fasa Gambar 2.16 Rangkaian Generator Paralel yang Berbeban Gambar 2.17 Karakteristik Alternator pada Saat Bekerja Paralel Gambar 2.18 Diagram Daya Reaktif dan Tegangan Gambar 2.19 Segitiga Daya Alternator yang Terhubung Paralel Akibat Efek Pengubahan Penguatan Gambar 2.20 Diagram Fasor Akiba Efek Pengubahan Penguatan Gambar 2.21 Diagram Rumah Jika Arus Eksitas Dinaikkan Gambar 2.22 Diagram Rumah Jika Arus Eksitasi Diturunkan Gambar 2.23 Segitiga Daya Gambar 3.1 Generator Set pada PT Telkomsel xii

10 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Data Spesifikasi Keluaran Genset (HP) Tabel 3.2 Data Spesifikasi Pemakaian Bahan Bakar Tabel 3.3 Data Spesifikasi Keluaran Genset (KVA) Tabel 3.4 Data Operasional Genset pada PT TELKOMSEL Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Analisa Data xiii

11 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Adapun judul yang penulis ajukan ini adalah untuk melihat sejauh mana efisiensi genset yang ada pada PT Telkomsel tersebut dengan cara menganalisa nya sehingga penulis dapat memberikan informasi yang semata-mata tidak hanya untuk sekedar informasi tetapi juga membantu perusahaan tersebut agar melihat bagaimana genset yang dipakai pada perusahaan nya tersebut, agar perusahaan tersebut dapat meraup keuntungan yang maksimal dari segi sumber daya, atau dengan kata lain perusahaan tersebut tidak rugi akibat pemakaian genset yang telah di pakai selama ini, baik dengan pemakaian sementara, pemakaian dengan beban sedikit, ataupun dengan beban yang banyak. Perkembangan sekarang ini telah banyak menggunakan system kerja generator sinkron yang lebih efisien (dikenal sebagai genset) sebagai pengganti sumber daya listrik guna untuk menggantikan daya yang terputus dari PLN akibat kerusakan atau alasan lain. Lambat laun genset ini di putar dengan bahan bakar yang bervariasi dan telah banyak berkembang pada saat ini. Pada saat ini telah banyak berkembang cara kerja sistem genset. Yang mana semua sistem kerja nya sama hanya saja lebih ditingkatkan agar dapat di gunakan seoptimal mungkin, baik dari segi bahan bakar, sistem kerja, atau alat bantu lain yang telah didesain untuk membuat genset tersebut menjadi efisien. Genset adalah peralatan listrik yang dapat menghasilkan tenaga listrik yang dapat dipakai langsung untuk kebutuhan alat yang memakai tenaga listrik sebagai sumber tenaga/daya. Saat ini penggunaan genset sangat banyak digunakan baik di rumah tangga, perkantoran, workshop, pabrik, perbengkelan, dan lain - lain. Genset ada beberbagai jenis yaitu: 1. Menurut pemakaian bahan bakar (bensin, solar dan gas); 2. Menurut bentuk rumah genset (silent dan open); 3. Menurut alat pengatur output tegangan (Genset Inverter dan konvensional). 1

12 Dari beberapa jenis genset tersebut diatas yang kita uraikan di sini adalah keunggulan genset inverter, genset silent, dibandingkan dengan genset konvensional. Pada dasarnya kedua jenis genset tersebut prinsip kerjanya sama tetapi yang paling menonjol adalah output daya yang dihasilkannnya. Untuk genset inverter biasanya untuk output dayanya diatur oleh suatu alat yang disebut Inverter, bahasa ilmiahnya PWM (Pulse Width Modulation) dan untuk genset jenis genset konvensional output dayanya diatur oleh regulator yang disebut AVR (Auto Voltage Regulator). Jadi perbedaannya adalah pada alat pengontrol voltage outputnya sedangkan motor penggeraknya bisa sama. Tujuan utama dari alat ini pengontrol voltage tersebut adalah untuk menstabilkan output voltage sehingga diperoleh daya listrik yang lebih stabil dengan kata lain distorsi berupa harmonisa tegangan jauh berubah atau sama sekali dianggap kecil ataupun dianggap nilainya nol. Alat untuk menghilangkan distorsi harmonisa inilah yang disebut alat pengontrol atau yang sering disebut Inverter PWM. Genset yang dipasang alat kontrol berupa Inverter inilah jenis genset inverter. Dan jenis genset inverter distorsi harmonisa tegangan banyak berubah sedangkan untuk genset yang konvensional distorsi harmonisa tegangan masih ada. Bila daya yang dihasilkan stabil cenderung banyak kebaikan dari genset tersebut yang akan dihasilkan, secara singkat berikut ada beberapa keunggulan genset inverter dibandingkan dengan genset konvensional antara lain : 1. Voltage output yang dihasilkan dapat dikatakan stabil ataupun tidak ada harmonisa, dengan stabilnya output tegangan genset inverter dapat direkomendasikan sebagai pensuplai daya yang dapat digunakan untuk semua peralatan listrik maupun suplai daya peralatan elektronik (catu daya computer, catu daya alat musik, catu daya handphone); 2. Voltage yang stabil akan mengasilkan besaran listrik lainnya stabil seperti Watt dan frekuensi stabil (50 Hz atau 60 Hz); 3. Karena output tegangan stabil sehingga menghasilkan kebisingan suara jauh lebih halus dari jenis genset yang konvensional (rata-rata redaman suara dibawah 65 db); 2

13 4. Konsumsi pemakaian bahan bakar yang dibutuhkan lebih efisien, dengan demikian mengurangi emisi bahan bakar lebih sedikit dari genset konvensional; 5. Lebih tahan terhadap fluktuasi lonjakan daya yang tiba-tiba naik dibandingkan dengan genset konvensional; 6. Desain lebih rapi ataupun bentuk fisik dan ukuran lebih baik dari genset konvensional; 7. Tampak luar genset inverter lebih bersih dari genset konvensional; 8. Beratnya lebih ringan dari genset konvensional. Dari uraian di atas dapatlah kita simpulkan genset inverter mempunyai banyak keunggulan dari genset konvensional, akan tetapi harga untuk genset inverter jauh lebih mahal dari genset konvnsional. Ada beberapa kelebihan genset inverter yang bisa dijelaskan, yakni: 1. Genset Inverter memiliki berat lebih ringan dan lebih ringkas. Genset Inverter dibuat lebih ringan dan kecil sekitar 25-50% daripada Genset Konvensional. Lebih praktis untuk disimpan dan dibawa kemanapun; 2. Genset Inverter menghasilkan kualitas listrik terbaik dengan distorsi listrik kurang dari 2,5%. Genset inverter dilengkapi dengan microchip pengontrol gelombang (inverter) untuk kualitas listrik tersebut. Tingkat lonjakan daya sangat kecil sehingga sangat aman untuk peralatan elektronik yang sensitif terhadap lonjakan frekuensi dan daya sekalipun; 3. Genset inverter memungkinkan konsumsi bahan bakar sesuai dengan level kerja mesin, termasuk tegangan listrik pada beban awal. Efisiensi bahan bakar tercapai dengan teknologi inverter ini; 4. Tingkat kebisingan lebih rendah dengan 2 tahap peredam kebisingan yang menghasilkan tingkat kebisingan terbaik, sekaligus menjadi sistem pendingin mesin. Tingkat kebisingan genset inverter sesuai dengan standar negara-negara eropa, ideal untuk penggunaan di perkotaan, rumah, kantor atau tempat-tempat lain yang membutuhkan kesunyian. Tidak lengkap menjelaskan kelebihan inverter tanpa menerangkan kekurangannya. Berdasarkan informasi yang kami terima, generator berteknologi inverter tidak cocok untuk penggunakan mesin dengan penggerak dinamo, seperti 3

14 pompa air, kipas angin dan mesin dinamo lainnya. Berdasarkan pengujian kami, mesin dinamo menaikan voltase pada genset inverter. B. Permasalahan Sehubungan dengan keterbatasan waktu dan pengetahuan penulis, maka pada penulisan tugas akhir ini penulis membatasi permasalahan yang akan dibahas. Penulis hanya membahas tentang Efisiensi Genset pada PT Telkomsel, jl. Amir Hamzah, Medan dan terjun langsung ke lapangan guna untuk melihat keadaan genset dalam keadaan bekerja ataupun standby, serta cara pengoperasian genset pada saat di butuhkan. C. Pembatasan Masalah Untuk membatasi masalah dalam pembuatan tugas akhir ini maka pokok permasalahan yang akan dibahas, dibuat dan disaji kan dalam pembuatan Tugas Akhir ini, maka perlu adanya: 1. Data - data hasil pemasukan dan keluaran genset serta peninjauan efisiensi genset dan pada PT Telkomsel, jl. Amir Hamzah, Medan. D. Tujuan Dalam penulisan dan pembuatan tugas akhir ini tujuan yang hendak dicapai, yaitu: 1. Memahami cara kerja genset, serta mampu menghitung efisiensi genset; 2. Mengambil data data yang bersangkutan dengan efisiensi genset tersebut. 3. Mengetahui sistem sinkronisasi (kerja paralel) genset pada PT Telkomsel. E. Manfaat Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah agar setelah menyelesaikan penulisan tugas akhir ini Mahasiswa diharapkan dapat: 1. Memperoleh pengalaman praktis dan memberikan wawasan bagi penulis yang nantinya diharapkan berguna dilapangan, terutama aplikasi pengoperasian genset atau sejenisnya; 4

15 2. Sebagai referensi (bahan bacaan) bagi yang membutuhkan informasi yang berkaitan dengan laporan ini; 3. Perusahaan yang bersangkutan dapat mengetahui efisiensi genset yang di pakai. F. Sistematika Tugas Akhir Sistematika dalam penulisan tugas akhir adalah sebagai berikut : 1. Pada bagian awal penulisan tugas akhir terdiri dari : Spesifikasi tugas akhir, lembar persetujuan, lembar pengesahan, kata pengantar, daftar isi, daftar gambar dan daftar tabel. 2. Bagian isi tugas akhir terdiri dari : BAB I Pendahuluan yang berisi tentang latar belakang, permasalahan, pembatasan masalah, manfaat, sistematika tugas akhir. BAB II Landasan teori yaitu berisi tentang tinjauan umum genset dan bahan pendukungnya. BAB III Realisasi tugas akhir berisi tentang metode pengumpulan data, langkah analisa data, spesifikasi genset, langkah pengoperasian genset dan tabel data genset. BAB IV Menganalisa data data genset, berisi tentang perhitungan data data yang telah disediakan pada BAB III yang mana perhitungan tersebut adalah hasil dari analisa efisiensi genset tersebut. BAB V Penutup yang berisi simpulan dan saran. 3. Bagian terakhir terdiri dari daftar pustaka dan lampiran. 5