TUGAS AKHIR ANALISIS PERBANDINGAN PENENTUAN REGULASI TEGANGAN GENERATOR SINKRON 3 FASA DENGAN MENGGUNAKAN METODE POTIER DAN METODE NEW ASA

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS PERBANDINGAN PENENTUAN REGULASI TEGANGAN GENERATOR SINKRON 3 FASA DENGAN MENGGUNAKAN METODE POTIER DAN METODE NEW ASA Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Oleh CAHYA RAMADANI NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 ABSTRAK Perubahan tegangan terminal generator sinkron dapat berpengaruh pada efisiensi serta keandalan suatu sistem hal ini disebabkan oleh beban yang dilayani generator sinkron berubah-ubah yang dapat mempengaruhi tegangan dan daya keluaran dari generator sinkron tersebut. Dalam Tugas Akhir ini dibahas mengenai analisis perbandingan penentuan regulasi tegangan generator sinkron 3 fasa dengan menggunakan metode potier dan metode new asa, sebelumnya dilakukan perbaikan faktor daya untuk pembebanan induktif, resistif dan kapasitif lalu dilakukan perhitungan regulasi tegangan dan efisiensi. Dari metode potier dan new asa dengan arus beban sebesar 4,83 A diperoleh regulasi tegangan pada beban induktif adalah lebih positif dari pada beban resistif, dan kapasitif yaitu : Metode Potier induktif : 36,55 % resistif : 23,03 % kapasitif : 9,25 %. Metode New Asa induktif : 44,69 % resistif : 24,51 % kapasitif : 3,08 %. Kata kunci : Generator Sinkron, Metode Potier, metode New Asa, Regulasi tegangan. i

3 KATA PENGANTAR Dengan Nama Allah Yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini yang berjudul : ANALISIS PERBANDINGAN PENENTUAN REGULASI TEGANGAN GENERATOR SINKRON 3 FASA DENGAN MENGGUNAKAN METODE POTIER DAN METODE NEW ASA Shalawat dan salam kepada Nabi Muhammad SAW, seseorang yang sangat mulia, yang telah membawa perubahan besar bagi umat muslim didunia, semoga dengan sering bershalawat kepada beliau kita akan mendapatkan syafaatnya diakhirat kelak. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang wajib dipenuhi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda Sutin dan Ibunda tercinta Dwi Haryati yang senantiasa mencurahkan kasih sayang dan doa yang tiada terhitung kepada penulis serta tiada bosanbosannya mengasuh, mendidik, dan membimbing penulis dari sejak lahir hingga sekarang. Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan, pengalaman dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : ii

4 1. Bapak Ir.Syamsul Amien, M.S selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis yang telah meluangkan waktunya untuk membimbing, membantu dan mengarahkan penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir.Eddy Warman MT dan ibu Ir.Windalina Syafiar selaku dosen penguji penulis yang telah memberikan banyak ilmu dan arahan selama penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU. 4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT selaku Dosen wali penulis dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU yang telah membimbing dan mengarahkan penulis selama masa perkuliahan. 5. Seluruh Dosen Teknik Elektro FT-USU yang telah memberikan banyak ilmu dan bimbingan kepada penulis dan terima kasih kepada Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT-USU. 6. Kepada Beasiswa Karya Salemba Empat, Pak Hengky, Pak Tatan, Pak Dadit, pak Mirza, pak Chris, para donatur dan seluruh staff yayasan KSE yang telah memberikan kesempatan dan dukungan berupa moril dan materil kepada penulis dalam menyelesaikan studi selama perkuliahan. 7. Kepada PT.Indofood Sukses Makmur yang telah memberikan kesempatan dan pelatihan yang sangat berharga kepada penulis. 8. Kepada kakakku Dina Juniarti, Mas Endriyadi, dan adikku Vika Trianita serta seluruh keluargaku terimakasih telah mendukung, membantu dan memberi semangat kepada penulis selama ini. iii

5 9. Kepada teman teman ARDAYAZA, Ari, Yahya, Reza yang telah bersamasama melewati masa perkuliahan dengan beragam cerita dan kisah. 10. Kepada ust. Rusli yang selalu membimbing dan menasehati penulis, dan kepada sahabat dunia akhirat Rudi, Budi, Bg Gunawan, Akhi Junaidi, Akhi Taufik, Fadhil terima kasih telah menyemangati dan mengingatkan penulis, semoga kita semua tetap istiqomah. 11. Teman teman paguyuban Karya Salemba Empat, Asrini, Amelia, Kherly, bg Fran, kak Marina, ko Erick, Grace, bg Teguh, bg Yudith, bg Fahri, Gilang, Taufik, Salim, Fadli dan semuanya yang tidak dapat disebutkan satu persatu terima kasih atas semua bantuannya sukses selalu buat kita semua. 12. Sahabat-sahabat terbaikku Selamat Aryadi, Yahya Ahmadi, Bg Riki Ananda, Suhendri, bg Rizky Kurniawan, Bg Eden, Bg Rimbo, Mulia, buk Dila, buk Dewi, buk Dwi, kak Tari, mbak Mayang, buk Angel, Sylvester, Andika, Dhuha dan Yang lain yang tak bisa disebutkan satu persatu terimakasih atas semuanya. 13. Kepada team Berombang, Mbak Fitri, bg Fendi, Bg Rama, Bg Dicky terima kasih telah membimbing dan mengarahkan penulis. 14. Seluruh pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung selama menjalani masa perkuliahan di Departemen Teknik Elektro FT-USU. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh sebab itu, penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas iv

6 Akhir ini dapat bermanfaat khususnya bagi penulis pribadi dan juga semua pihak yang membutuhkannya. Medan, Oktober 2015 Penulis Cahya Ramadani v

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii vi ix xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan dan Manfaat Penulisan Batasan Masalah Metode Penulisan Sistematika Penulisan... 4 BAB II GENERATOR SINKRON 3 FASA 2.1 Umum Konstruksi Generator Sinkron Prinsip Kerja Generator Sinkron Reaksi Jangkar Sistem Eksitasi Rangkaian Ekivalen Rangkaian Belitan vi

8 2.7.1 Belitan Stator Belitan Rotor Karakteristik Generator Sinkron 3 Fasa Karakteristik Beban nol Karakteristik Hubung singkat Karakteristik Berbeban Pengaturan Tegangan Terminal Rugi-Rugi Generator Sinkron Pengaruh Faktor daya terhadap regulasi tegangan dan efisiensi Faktor daya Regulasi Tegangan Penentuan Parameter Generator Sinkron 3 Fasa Metode Penentuan Regulasi Tegangan Generator 3 fasa Metode Potier Metode New Asa BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu Metode pengumpulan data Langkah-Langkah Penilitian Peralatan yang digunakan Rangkaian Pengambilan Data Dan Prosedur Pengambilan Data Percobaan Menentukan Tahanan Jangkar Rangkaian Percobaan vii

9 Prosedur Percobaan Percobaan Beban Nol Rangkaian Percobaan Prosedur Percobaan Percoban Hubung Singkat Rangkaian Percobaan Prosedur Percobaan Percoban Berbeban Rangkaian Percobaan Prosedur Percobaan BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum Hasil Penelitian Data Pengujian Analisis Data Pengujian Grafik Hasil Pengujian BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA viii

10 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konstruksi generator sinkron secara umum Gambar 2.2 Rotor kutub menonjol generator sinkron Gambar 2.3 Rotor kutub tak menonjol generator sinkron Gambar 2.4 Inti dalam stator dan alur pada stator Gambar 2.5 Bentuk-bentuk alur Gambar 2.6 Model reaksi jangkar Gambar 2.7 Sistem eksitasi menggunakan generator arus searah Gambar 2.8 Sistem eksitasi statis Gambar 2.9 Sistem eksitasi dengan menggunakan baterai Gambar 2.10 sistem eksitasi dengan menggunakan permanen magnet generator Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen generator sinkron Gambar 2.12 Penyederhanaan rangkaian ekivalen generator sinkron Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen generator sinkron 3 fasa Gambar 2.14 Rangkaian ekivalen belitan stator generator sinkron 3 fasa (a). Belitan-Y, (b). Belitan- Gambar 2.15 Belitan satu lapis (single layer winding) Gambar 2.16 Belitan berlapis ganda (double layer winding) Gambar 2.17 Bentuk rotor Gambar 2.18 Rangkaian test tanpa beban Gambar 2.19 Karakteristik hubung terbuka (OCC) Gambar 2.20 Rangkaian hubung singkat Gambar 2.21 Karakteristik hubung singkat (SCC) ix

11 Gambar 2.22 Rangkaian generator sinkron berbeban Gambar 2.23 Karakteristik generator sinkron berbeban Gambar 2.24 Prinsip Kerja Generator Sinkron 3 fasa Gambar 2.25 Diagram aliran daya generator sinkron Gambar 2.26 Segitiga daya Gambar 2.27 Perbaikan faktor daya Gambar 2.28 Perubahan fasor untuk berbagai beban yang berubah (a) Induktif, (b) Resistif, (c) Kapasitif Gambar 2.29 Pengaruh perubahan beban terhadap tegangan terminal Gambar 2.30 Diagram Lengkap Metode Segitiga Potier Gambar 2.31 Diagram Diagram Vektor Potier Gambar 3.1 Rangkaian percobaan Pengukuran Tahanan Jangkar Gambar 3.2 Rangkaian percobaan beban nol Gambar 3.3 Rangkaian percobaan hubung singkat Gambar 3.4 Rangkaian percobaan berbeban. Gambar 4.1 Kurva Potier Gambar 4.2 Grafik If vs Ea Gambar 4.3 Grafik If vs Isc Gambar 4.4 Grafik Ia vs Ef Gambar 4.5 Grafik Ia vs VR Gambar 4.6 Grafik Ia vs efisiensi x

12 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data pengujian tahanan jangkar (R). Tabel 4.2 Data pengujian test beban nol Tabel 4.3 Data pengujian test hubung singkat Tabel 4.4 Data percobaan berbeban sebelum perbaikan faktor daya Tabel 4.5 Data percobaan berbeban setelah perbaikan faktor daya Tabel 4.6 Hasil analisa data penentuan tahanan jangkar Tabel 4.7 Data perbandingan data beban nol dan data hubung singkat Tabel 4.8 Hasil Analisa data percobaan berbeban. Tabel 4.9 Data percobaan berbeban dengan metode potier Tabel 4.10 Data percobaan berbeban dengan metode New Asa. xi