(ME 091329) Presentasi Skripsi Bidang Studi : Marine Electrical And Automation System JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013
ANALISA PENGARUH BEBAN INDUKTIF DAN RESISTIF PADA GENERATOR INDUKSI PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT ( PLTGL ) Sang Lanang Saddamullah 4209100048 JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2013
LATAR BELAKANG Luasnya wilayah geografi Indonesia merupakan sebuah tantangan tersendiri bagi kemajuan atau pengembangan energi yang ada, terutama isu mengenai pengembangan energi listrik mandiri, dimana hal ini dipicu oleh ketidak kemerataan suplai listrik keseluruh bagian yang ada di Indonesia, terutama daerah daerah terpencil yang relatif sulit dijangkau untuk pensuplaian listrik. Teknologi yang sekarang berkembang yang memanfaatkan energi alam yang tersedia merupakan sebuah alternatif yang di suguhkan mulai dari eneri angin, gelombang laut, sampai arus aliran sungai. Pemanfaatan energi tersebut sampai saat ini terus dikembangkan, salah satunya penyerapan atau pemanfaatan energi tersebut terus dikembangkan, namun dikarenakan berbagai kondisi baik lingkungan, sosial, serta mempertimbangkan ke ekonomisan sehingga diharapkan tenologi ini dapat dimanfaatkan oleh masyarakat yang ada. Sebuah teknologi terapan yang saat ini dikembangkan salah satunya adalah pemanfaatan motor induksi menjadi generator induksi.
PERUMUSAN MASALAH Penggunaan generator induksi ini sebagai sumber listrik cukup tinggi di daerah daerah terpencil dengan memanfaatkan dari kelebihan yang ada. Namun demikian kompleknya kebutuhan yang semakin meningkat pastinya akan berpengaruh terhadap jenis jenis beban yang harus ditanggung oleh generator induksi ini. Dengan perbedaan jenis beban maka akan berpengaruh terhadap kinerja dari generator induksi.
BATASAN MASALAH Untuk mengecilkan ruang lingkup penelitian dan memfokuskan untuk permasalahan yang akan dianalisa dalam skripsi kali ini, maka permasalahan akan dibatasi sebagai berikut: 1. Yang di analisa hanya pada beban resistif serta beban induktif 2. Analisa yang diambil sebatas lingkup laboratorium
TUJUAN DAN MANFAAT Tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan skripsi ini adalah antara lain : 1. Dapat mengetahui pengaruh beban resistif pada generator induksi. 2. Dapat mengetahui pengaruh beban induktif pada generator induksi. Dari penilitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi berbagai pihak yang membutuhkan. Adapun manfaat yang diperoleh antara lain : 1. Dapat mengetahui karakteristik generator induksiterhadap beban resistif. 2. Dapat mengetahui karakteristik generator induksi terhadap beban induktif.
Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Pembangkit listrik tenaga gelombang laut merupakan sebuah pengembangan teknologi untuk menghasilkan tenaga listrik yang bersumber dari energi gelombang laut. Gelombang laut merupakan energi dalam transisi, merupakan energi yang terbawa oleh sifat aslinya. Prinsip dasar terjadinya gelombang laut adalah sebagi berikut Jika ada dua massa benda yang berbeda kerapatannya ( densitasnya) bergesekan satu sam lain, maka pada bidang geraknya akan terbentuk gelombang (Waldopo dalam I Wayan Arta, 2010)
Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Gelombang merupakan gerakan naik turunnya air laut. Hal ini sesuai dengan gambar dibawah ini
Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut Terjadinya gelombang akibat dipengaruhi oleh kecepatan angin sesuai dengan gambar dibawah ini
Oscillating Water Column Teknologi ini merupakan pemanfaatan gelombang laut sebagai pembangkit tenaga listrik, dimana dalam teknologi ini memakai kolom osilasi. pada teknologi alat ini terdapat sebuah pintu OWC yang nantinya dipergunakan untuk menangkap gelombang laut, pada saat gelombang laut masuk kedalam ruang osilasi maka akan terjadi fluktuasi gelombang didalamnya, dikarenakan di dalam ruang osilasi tersebut terdapat ruang kedap air sehingga fluktuasi gelombang laut tadi akan memberikan sebuah compresses dan decompresses
Energi yang dapat di konversi oleh OWC Berdasarkan penelitian I Wayan Arta tentang pemanfaatan OWC pada perairan Bali dimana menghasilkan sejumlah energi yang dapat dikonversi menjadi daya listrik sesuai dengan tabel dibawah ini
Tinggi Gelombang yang berpotensi untuk OWC
Motor Induksi Motor merupakan motor listrik arus bolak balik yang mengkonversi energi elektrik ke energi mekanik. Salah satu jenis yang banyak dipakai adalah motor asinkron atau motor induksi. Dikatakan sebagai motor induksi karena motor baru bisa bekerja bila rotor terinduksi oleh medan putar, motor asinkron adalah motor yang bekerja karena adanya perbedaan antara ns dan nr, sedangkan pengertian dari motor slip yaitu motor yang dapat berputar apabila memenuhi syarat ns < nr.
Beberapa kelebihan dari motor induksi adalah: Konstruksinya sangat sederhana dan kuat Harganya relatif murah Keandalannya tinggi Efisiensinya relatif tinggi pada keadaan nominal Pemeliharaan motor mudah Sedangkan kekurangan dari motor induksi adalah: Pengaturan putaran sulit Faktor daya rendah ( lagging ) Arus start cukup tinggi
Generator Induksi Pada motor induksi, kecepatan putar rotor (n) selalu lebih kecil dari kecepatan sinkron (n s ). Tetapi pada generator induksi, kecepatan putar rotor harus dibuat lebih besar dari kecepatan sinkron ( n > n s ) sehingga energi listrik akan dikembalikan pada sistem jala-jala. Dengan kata lain, pada generator induksi, slip selalu dalam keadaan negatif. Proses perubahan motor induksi menjadi generator induksi membutuhkan daya reaktif atau daya magnetasi untuk membangkitkan tegangan pada terminal keluarannya. Disini yang berfungsi sebagai penyedia daya reaktif adalah kapasitor yang besarnya disesuaikan dengan kebutuhan daya reaktif yang dibutuhkan.
Mode motoring and generating
PEMBEBANAN Pada saat generator dibebani akan terjadi drop tegangan sebelum terminal outputnya. Besaran drop tegangan ini sangat tergantung pada kondisi beban yang ada. Adapun macam macam drop tegangan tersebut yaitu : Drop tegangan akibat tahan jangkar (IRa) Drop tegangan akibat reaktansi Jangkar (IXa) Drop tegangan akibat flux bocor Penggabungan antara reaktansi jangkar dan flux bocor sering disebut sebagai reaktansi sinkron (Xs = Xl + Xa).
RESISTIF Faktor daya yang generator bernilai Cos φ = 1 adalah apabila generator diberi beban bersifat resistif. Sifat beban resistif adalah arus beban resistif sefasa dengan tegangannya. Keterangan : Eo = Tegangan yang terangkat pada kumparan jangkar (tegangan beban nol) E = Emf induksi beban V = Tegangan terminal
INDUKTIF Faktor daya generator bernilai Cos φ = Lagging Faktor daya generator dapat bernilai lagging apabila generator dibebani beban yang bersifat induktif. Beban induktif adalah beban yang mayoritas komponen penyusunnya adalah gulungan-gulungan kawat yang dapat menghasilkan medan magnet/induktor. Contohnya adalah kumparan, motor listrik, lampu TL.
METODOLOGI
PENGUMPULAN DATA Data yang diambil setiap kali pembebanan adalah : Data besarnya arus ketika beban resistif Data besanya tegangan ketika beban resistif Data besarnya daya ketika beban resistif Data besarnya RPM ketika beban resistif Data besarnya arus ketika beban induktif Data besanya tegangan ketika beban induktif Data besarnya daya ketika beban induktif Data besarnya RPM ketika beban induktif
ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN Data generator induksi yang dilakukan pembebanan : Beban resistif Lampu pijar 6 buah @ 10 Watt Beban induktif Lampu TL 6 buah @ 10 Watt PENGAMBILAN DATA kapasitor konstan, kenaikan beban secara beraturan kapasitor konstan, penurunan beban secara beraturan kapasitor konstan, kenaikan beban secara tiba-tiba kapasitor konstan, penurunan beban secara tiba-tiba kapasitor konstan, tegangan konstan, kenaikan beban secara beraturan kapasitor konstan, putaran konstan, kenaikan beban secara beraturan
ANALISA GRAFIK RESISTIF 0.45 Tegangan vs Arus Beban 0.4 0.35 0.3 Arus Beban 0.25 0.2 0.15 75 µf 80 µf 0.1 0.05 0 190 195 200 205 210 215 220 Tegangan
ANALISA GRAFIK RESISTIF 3100 Tegangan vs RPM 3050 3000 RPM 2950 2900 75 µf 80 µf 2850 2800 190 195 200 205 210 215 220 Tegangan
ANALISA GRAFIK RESISTIF 2.5 Beban vs Cos Phi 2 Cos phi 1.5 1 75 µf 80 µf 0.5 0 10 20 30 40 50 60 Beban
ANALISA GRAFIK RESISTIF 225 Beban vs Tegangan 220 215 210 Tegangan 205 200 195 75 µf 80 µf 190 185 180 0 10 20 30 40 50 60 Beban
ANALISA GRAFIK RESISTIF kapasitor konstan, tegangan konstan 220 V, kenaikan beban secara beraturan Beban vs RPM 3140 3090 RPM 3040 75 µf 80 µf 2990 2940 0 10 20 30 40 50 60 Beban
ANALISA GRAFIK INDUKTIF
ANALISA GRAFIK INDUKTIF 250 Beban vs Tegangan 200 Tegangan 150 100 75 µf 80 µf 50 0 0 10 20 30 40 50 60 Beban
ANALISA GRAFIK INDUKTIF 3300 Tegangan vs RPM 3250 3200 3150 RPM 3100 3050 3000 75 µf 80 µf 2950 2900 186 190 198 201 208 213 220 Tegangan
ANALISA GRAFIK INDUKTIF 0.7 Beban vs Cos Phi 0.6 0.5 Cos Phi 0.4 0.3 0.2 75 µf 80 µf 0.1 0 10 20 30 40 50 60 Beban
ANALISA GRAFIK INDUKTIF kapasitor konstan, tegangan beraturan konstan 220 v, kenaikan beban secara 3350 Beban vs RPM RPM 3300 3250 3200 3150 3100 3050 3000 2950 2900 75 µf 80 µf 2850 0 10 20 30 40 50 60 Beban
PENERAPAN PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT Meninjau dari aplikasi pemanfaatan energi laut yang telah ada salah satunya yaitu Oscillating water column, dimana energi yang dimanfaatkan adalah udara tekan yang berasal dari naik turunnya air laut di dalam ruang column yang dimanfaatkan untuk memutar turbin. Jika udara tekan tersebut langsung dimanfaatkan untuk memutar turbin maka dimungkinkan akan terjadi fluktuatif rpm pada turbin, hal ini dikarenakan besar kecilnya tekanan yang akan memutar turbin tergantung dari tinggi rendahnya air laut di dalam column. Sehingga untuk memperoleh tekanan yang kontan maka tekanan hasil naik turunnya air laut di dalam column harus disimpan dahulu pada sebuah tangki resevoar sebelum di pergunakan untuk memutar turbin. Sehingga nantinya tekanan yang dikeluarkan dari tangki resevoar untuk memutar turbin diharapkan konstan dan menghasilkan putaran yang stabil pula.
KELEMAHAN GENERATOR INDUKSI Ketika beban induktif maksimal 60 watt maka tegangan telah turun pada 170-180 v, dengan penurunan yang cukup besar tersebut mengakibatkan jika penambahan beban lagi maka beban tersebut tidak dapat menyala, berdasarkan percobaan lampu TL yang dipergunakan, lampu tersebut dapat menyala dalam rentang voltage 170 v 220 v. Jika kurang dari 170 v maka lampu tersebut tidak akan menyala. Panas yang timbul pada generator induksi ketika dilakukan pembebanan secara terus menerus merupakan sebuah kerugian yang besar terhadap kinerja dari generator induksi ini, panas yang timbul dimungkinkan dikarenakan generator induksi menerima beban yang cukup besar ketika adanya perubahan beban yang bervariasi baik beban resistif maupun Induktif.
KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan dan hasil analisa dari percobaan yang telah dilakukan dengan menggunakan generator induksi, maka dapat ditarik sebuah kesimpulan sebagai berikut : Penggunaan beban resistif akan mengakibatkan perubahan rpm dari generator induksi dimana perubahan beban berbanding terbalik dengan perubahan rpm. Beban resistif yang dipergunakan untuk membebani generator induksi akan memberikan pengaruh pada perubahan tegangan output dari generator induksi, dimana perubahan beban berbanding terbalik dengan perubahan tegangan output generator induksi Pengaruh pemakaian kapasitas kapasitor yang lebih besar akan memberikan penurunan terhadap arus beban yang mengalir pada beban resistif berkurang. Pemakaian kapasitas kapasitor yang lebih besar akan memberikan perbaikan faktor daya yang lebih tinggi pada saat pembebanan resistif, dimana faktor daya cenderung leading.
KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan dan hasil analisa dari percobaan yang telah dilakukan dengan menggunakan generator induksi, maka dapat ditarik sebuah kesimpulan sebagai berikut : Penurunan rpm dari generator induksi saat pembebanan resistif akan lebih besar jika kapasitas kapasitor yang terpasang pada generator induksi lebih besar pula. Penggunaan beban induktif akan mengakibatkan kenaikan rpm pada generator induksi
KESIMPULAN Perbandingan karakteristik dari generator induksi dengan generator sinkron memiliki kesamaan ketika dibebani dengan beban resisitif, Yaitu : Perubahan beban berbanding terbalik dengan perubahan tegangan Perubahan beban berbanding terbalik dengan rpm generator Perubahan beban berbanding lurus dengan perubahan arus beban Karakteristik dari generator induksi dengan generator sinkron memiliki kesamaan ketika dibebani dengan beban induktif, yaitu : Perubahan beban berbanding terbalik dengan perubahan tegangan Perubahan beban berbanding lurus dengan perubahan arus beban Perbedaan karakteristik generator induksi terhadap generator sinkron terdapat pada pembebanan induktif dimana disaat beban dinaikan pada generator induksi maka akan terjadi kenaikan dari RPM generator, hal ini berbeda dengan karakteristik dari generator sinkron yang mana RPMnya akan turun
SARAN 1. Untuk menganalisa pengaruh pembebanan resistif dan induktif disarankan untuk menganalisa juga mengenai effisiensi keluaran dari generator induksi. 2. Penelitian ini menggunakan generator induksi 1 phasa maka pembebanan yang dilakukan tidak dapat terlalu besar karena terbatas pada daya keluaran generator. Sehingga disarankan penelitian kedepannya untuk menganalisa pembebanan pada generator induksi 3 phasa dengan tingkat pembebanan yang lebih besar lagi. 3. Berdasarkan penelitian ini terjadi penurunan tegangan yang cukup besar setiap kenaikan beban, sehingga disarankan penelitian selanjutnya untuk merancang sistem pengendali tegangannya.