DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISA PERBANDINGAN KAPASITOR EKSITASI HUBUNGAN DELTA DAN BINTANG DENGAN KOMPENSASI KAPASITOR TERHADAP REGULASI DAN EFISIENSI GENERATOR INDUKSI ( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU ) Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro O l e h ALBERT GINTING NIM DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

2 ABSTRAK Motor induksi merupakan salah satu penggerak yang paling sering digunakan dalam aplikasi industri. Disamping fungsinya sebagai penggerak, motor induksi juga dapat dijadikan sebagai generator atau sering juga disebut dengan Motor Induksi Sebagai Generator (MISG). Secara umum konstruksi motor induksi adalah sama dengan konstruksi generator induksi, hanya saja dalam pengoperasiannya generator induksi memerlukan prime over untuk menggerakkan rotor motor induksi tersebut. Rotor tersebut dikopelkan ke prime over lalu diputar sedemikian sehingga menghasilkan slip negatif (1>s ). Artinya kecepatan putaran rotor harus di atas kecepatan medan putar stator (ns<nr). Tidak hanya itu saja, motor induksi tersebut juga memerlukan kapasitor untuk menyediakan daya reaktif. Kapasitor ini dipasangkan secara paralel ke statornya. Besar nilai kapasitor daya reaktif yang dihasilkan tergantung besar nilai kapasitor yang digunakan dan hubungan dari kapasitor tersebut. Daya reaktif mempengaruhi regulasi dan efisiendi generator induksi tersebut. Generator induksi juga bisa dilengkapi dengan kapasitor kompensasi yang bertujuan untuk membantu kapasitor eksitasi dalam hal menambah daya reaktif yang dibutuhkan. Oleh karena itu penulis akan menganalisis perbandingan regulasi dan efisiensi generator induksi dengan hubungan kapasitor yang berbeda dengan menggunakan kompensasi menggunakan kapasitor.

3 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik. Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada ayah, ibu, abang serta adik - adik tercinta yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan penulis dari awal penulisan hingga selesainya tugas akhir ini Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesarbesarnya kepada : 1. Bapak Ir.Syamsul Amien, Msi, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir.Sihar P Panjaitaitan, MT, selaku dosen Wali penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, MSi selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Ir. Rahmat Fauzy, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.

4 4. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU. 5. Kepala laboratorium konversi energi listrik ( Ir. Syamsul Amien, Msi ),pegawai laboratorium konversi energi listrik ( abang Isroi Tanjung ST ),seluruh asisten laboratorium konversi energi listrik ( Muhammad Iqbal dan kawan-kawan ). 6. Sahabat sahabatku, Muhammad Azhary Siregar, Ronald P Sinaga. 7. Teman teman mahasiswa teknik elektro angkatan 2006 yang tidak bisa saya sebutkan namanya satu persatu. 8. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya. November 2011 Medan, 26 Penulis

5 Albert Ginting NIM: DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... iv DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Tujuan dan mamfaat Penulisan Batasan Masalah Metode Penulisan... 3

6 1.5 Sistematika Penulisan... 3 BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA Umum Konstruksi Motor Induksi Jenis Motor Induksi Tiga Fasa Motor Induksi Tiga Fasa Sangkar Tupai Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan Medan Putar Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa Rangkaian Ekivalen Aliran Daya Motor Induksi Efisiensi Motor Induksi Tiga Fasa Penentuan Parameter Motor Induksi BAB III MOTOR INDUKSI SEBAGAI GENERATOR Umum Syarat syarat Motor Induksi Sebagai Generator Slip Frekuensi Rotor Prinsip Kerja Generator Induksi Penguatan Sendiri Kapasitor Eksitasi Generator Induksi Dengan Kapasitor Eksitasi Generator Induksi Dengan Kapasitor Eksitasi Hubungan. Delta ( )... 41

7 3.7.2 Generator Induksi Dengan Kapasitor Eksitasi Hubungan Bintang ( Y ) Peroses Pembangkitan Tegangan dan Rangkaian Ekivalen Aliran Daya Generator Induksi Efisiensi Generator Induksi Penguatan Sendiri Keadaan Berbeban Persamaam Tegangan, Arus dan Daya Pada Generator Induksi Penguatan Sendiri BAB IV ANALISA PERBANDINGAN KAPASITOR EKSITASI HUBUNGAN DELTA DAN BINTANG DENGAN KOMPENSASI KAPASITOR TERHADAP RAGULASI DAN EFISIENSI GENERATOR INDUKSI Umum Peralatan Yang Digunakan Penentuan Besar Nilai Kapasitor Pengujian Analisa Perbandingan Kapasitor Eksitasi Hubungan Delta dan Bintang Dengan Menggunakan Kompensasi Kapasitor Terhadap Regulasi dan Efisiensi Generator Induksi Pengujian Pengukuran Tahanan Stator Pengujian Motor Induksi Sebagai Generator Dalam Keadaan Berbeban Dengan Menggunakan Kapasitor Eksitasi Hubungan Delta dan Bintang... 57

8 4.4.3 Analisa Data Pengaruh Pembebanan Terhadap Regulasi Tegangan dan Efisiensi Pada Generator Induksi Penguatan Sendiri Dengan Kompensasi Tegangan Menggunakan Kapasitor Tabel Hasil Analisa Data Kurva Perbandingan Regulasi dan Efisiensi Generator Induksi Dengan Kapasitor Hubungan Delta dan Bintang 70 BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA... 73

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 (a) Konstruksi Stator... 7 Gambar 2.1 (b) Konstruksi Rotor... 7 Gambar 2.1 (c) Konstruksi Motor Induksi... 7 Gambar 2.2 Menggambarkan komponen stator motor induksi tiga phasa... 8 Gambar 2.2 (a) Lempengan inti... 8 Gambar 2.2 (b) Tumpukan inti dengan kertas isolasi pada beberapa alurnya... 8 Gambar 2.2 (c) Tumpukan inti dan kumparan dalam cangkang stator... 9 Gambar 2.3 Pembagian motor induksi tiga fasa berdasarkan rotornya Gambar 2.4 (a) Rotor sangkar... 11

10 Gambar 2.4 (b) Tipikal Rotor Sangkar Gambar 2.4 (c) Bagian-bagian Rotor Sangkar Gambar 2.5 Cincin slip Gambar 2.6 Rotor Belitan Gambar 2.7 Medan putar pada Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen stator motor induksi Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen pada rotor motor induksi Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor induksi tiga phasa Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi Gambar 2.12 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen lain dari motor induksi Gambar 2.14 Diagram aliran daya motor induksi Gambar 2.15 Efisiensi pada motor induksi Gambar 2.16 Rangkaian pengujian tahanan stator arus searah motor induksi Gambar 2.17 Rangkaian rotor ditahan motor induksi Gambar 2.18 Rangkaian pada Saat Beban Nol Gambar 2.19 Rangkaian ekivalen pada saat beban nol Gambar 3.1 Prinsip kerja generator induksi penguatan sendiri Gambar 3.2 Karakteristik torsi kecepatan mesin induksi Gambar 3.3 Rangkaian Ekivalen Generator Induksi Tanpa Beban Gambar 3.4 Kapasitor terhubung delta Gambar 3.5 Generator induksi tiga fasa dengan kapasitor eksitasi hubungan delta... 42

11 Gambar 3.6 Kapasitor terhubung bintang Gambar 3.7 Generator induksi tiga fasa dengan kapasitor eksitasi hubungan bintang Gambar 3.8 Rangkaian proses pembangkitan tegangan Gambar 3.9 Rangkaian ekivalen perfasa generator induksi Gambar 3.10 Proses pembangkitan tegangan Gambar 3.11 Tegangan fungsi kapasitor eksitasi Gambar 3.12 Diagram aliran daya nyata Gambar 3.13 Rangkaian generator induksi penguatan sendiri hubungan short shunt Gambar 3.14 Rangkaian ekivalen per phasa generator induksi hubungan short shunt Gambar 4.1 Rangkaian percobaan dengan suplai DC Gambar 4.2 Rangkaian pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan kompesasi tegangan menggunakan kapasitor Gambar 4.3 Kurva perbandingan regulasi generator induksi dengan kapasitor eksitasi hubungan delta dan bintang Gambar 4.4 Kurva perbandingan efisiensi generator induksi dengan kapasitor eksitasi hubungan delta dan bintang... 71

12 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Distribusi Empiris dari X br Tabel 4.1 Data hasil pengujian tahanan stator DC Tabel 4.2 Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor hubungan delta Tabel 4.3 Data hasil pengujian berbeban generator induksi penguatan sendiri dengan kompensasi tegangan menggunakan kapasitor hubungan bintang Tabel 4.4 Tabel hasil analisa data perbandingan regulasi dan efisiensi generator induksi dengan kapasitor eksitasi hubungan dela dan bintang... 45