PENGARUH KAPASITOR BANK TERHADAP OUTPUT DARI GENERATOR INDUKSI 1 FASA TUGAS AKHIR Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Syarat-syarat untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh : JOKO SUSILO D400100015 FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014 i
ii
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kenikmatan, hidayah serta taufiqnya sehingga sampai saat ini masih diberikan kesempatan untuk beribadah dan meyembah padanya dan telah menjadikanku manusia yang berakal dan berguna dalam dunia ini. Sholawat serta salam untuk junjunganku, Nabiku Muhammad S.A.W yang aku nantikan nantikan syafa atnya. Hanya karena Allah SWT akhirnya penulis bisa melewati kendala dan tantangan dalam menyelesaikan dan menyusun laporan tugas akhir ini. Tugas akhir ini disusun dan diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. Adapun judul tugas akhir yang penulis ajukan : PENGARUH KAPASITOR BANK TERHADAP OUTPUT DARI GENERATOR INDUKSI 1 FASA. Selama penyusunan tugas akhir ini penulis mendapat dukungan, dan saran serta bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan tulus ikhlas dan kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terima kasih sebesar besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Sri Sunarjono, MT, Ph. D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. iv
2. Bapak Umar, ST, MT. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Agus Supardi, ST, MT. dan Bapak Dedi Ary Prasetyo, ST. selaku Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Hasyim Ash ary, ST, MT. Dan Bapak Umar, ST, MT. Selaku penguji Tugas Akhir. 5. Bapak dan Ibu dosen atas kesedianya membimbing dan memberikan waktunya kepada penulis selama di Teknik Elektro. 6. Kedua orang tuaku tercinta dan seluruh keluarga terima kasih atas semua kasih sayang, do a, yang tiada hentinya dan tidak pernah surut sehingga penulis bisa seperti saat ini. 7. Seluruh Staf Tata Usaha, Staf Akademik maupun non Akademik, yang telah banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. 8. Rekan-rekan seperjuangan Teknik Elektro 2010, rekan-rekan kerja di KMTE dan temen-temen Elektro semuanya, semoga kekeluargaan ini tetap terjaga hingga nanti. 9. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. v
10. Seluruh elemen kehidupan yang selalu menginspirasi perjalanan ini. Akhir kata, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Saran dan kritik yang membangun sangat penulis harapkan. Semoga karya ini dapat bermanfaat untuk rekan-rekan mahasiswa dan pihak-pihak yang berkepentingan. Surakarta, Oktober 2014 Penulis vi
MOTTO Dan bahwasanya seorang manusia tiada memperoleh selain apa yang telah diusahakannya. ( Q.S. An Najm : 39 ) Jangan membiasakan diri dengan keadaan yang tidak baik, tapi berusahalah mengubah keadaan itu menjadi lebih baik. Jangan pernah takut untuk mencoba meskipun kegagalan menantimu, karena kamu tak tahu apa yang kamu peroleh ketika kamu berhasil. Jangan pernah berubah karena seseorang, karena kamu akan kehilangan jati diri. Jika kamu di jalan yang benar, maka berbanggalah. Jadilah 1 yang selalu bersyukur ketika melihat 0, jadilah 1 yang selalu berusaha ketika melihat 2. (Frendy Prima W) Jika kamu melakukan 1 kebaikan, kamu akan mendapatkan balasan lebih dari sama dengan 1. Sedangkan jika kamu melakukan 1 keburukan, kamu akan mendapatkan balasan kurang dari sama dengan 1. (Almh. SaZ) vii
PERSEMBAHAN Sedikit karya ini kupersembahkan untuk yang tercinta dan terkasih : Allah SWT yang senantiasa melimpahkan nikmat, karunia dan hidayahnya kepada kita semua. Ayahanda dan Ibundaku tercinta. Kasih sayang, pengorbanan, doa, abadi sepanjang masa, dan yang selalu dan tiada henti-hentinya membinmbingku, kalianlah inspirasiku. SaZ yang telah mengajarkan kesabaran, keteguhan, dan kesetiaan. Tetaplah terjaga di syurga-nya. Hujan, angin, petir dan semua elemen kehidupan yang terasa selalu menyemangati dan menginspirasi disaatku bernafas pun sedikit sulit. Segenap Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro ( KMTE ) Teman-teman Teknik Elektro 2010 viii
DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... HALAMAN PERSETUJUAN... HALAMAN PENGESAHAN... KATA PENGANTAR... MOTTO... PERSEMBAHAN... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... DAFTAR KONTRIBUSI... i ii iii iv vii viii ix xii xv xvi ABSTRAKSI... xviii BAB I. PENDAHULUAN... 1 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Perumusan Masalah... 2 1.3. Batasan Masalah... 3 1.4. Tujuan Penelitian... 4 1.5. Manfaat Penelitian... 4 1.6. Sistematika Penulisan.. 4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 6 2.1. Telaah Penelitian... 6 ix
2.2. Landasan Teori... 7 2.2.1. Generator Induksi Dan Definisinya... 7 2.2.2. Jenis-jenis Generator Induksi... 9 2.2.3. Bagian Generator... 13 2.2.4. Kapasitor bank... 14 2.2.3. Jenis kapasitor bank... 15 BAB III. METODE PENELITIAN... 17 3.1. Prosedur Penelitian... 17 3.1.1. Persiapan yang Dilakukan... 17 3.2. Bahan dan Peralatan... 18 3.2.1. Bahan... 18 3.3.2.Peralatan... 18 3.4. Pengambilan Data... 19 3.5. Alur Penelitian... 19 3.4. Flowchart Penelitian... 22 BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN... 23 4.1 Hasil Penelitian... 23 4.1.1. Percobaan generator induksi tanpa beban. 24 4.1.2. Percobaan generator induksi dengan beban resistif. 25 4.1.3. Percobaan generator induksi dengan beban induktif. 26 4.1.4. Percobaan generator induksi dengan beban resistif dan induktif.. 27 x
4.2. Pembahasan... 28 4.2.1. Pembahasan Data... 28 4.2.2. Pembahasan generator dalam kondisi tanpa beban. 29 4.1.3. Pembahasan generator dalam kondisi beban resistif. 31 4.1.4. Pembahasan generator dalam kondisi beban induktif. 37 4.1.5. Pembahasan generator dalam kondisi beban resistif dan induktif..43 BAB V. PENUTUP... 49 5.1. Kesimpulan... 49 5.2. Saran... 50 DAFTAR PUSTAKA... 51 LAMPIRAN... 52 xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Kapasitor bank... 15 Gambar 3.1. Alur penelitian... 22 Gambar 4.1. Hubungan kapasitor bank dengan frekuensi pada saat generator induksi tanpa beban....... 29 Gambar 4.2. Hubungan kapasitor bank dengan tegangan pada saat generator induksi tanpa beban 30 Gambar 4.3. Hubungan kapasitor bank dengan frekuensi pada saat generator induksi dengan beban resistif 31 Gambar 4.4. Hubungan kapasitor bank dengan tegangan pada saat generator induksi dengan beban resistif 32 Gambar 4.5. Hubungan kapasitor bank dengan arus pada saat generator induksi dengan beban resistif... 33 Gambar 4.6. Hubungan kapasitor bank dengan frekuensi pada saat generator induksi dengan beban resistif.. 34 Gambar 4.7. Hubungan kapasitor bank dengan tegangan pada saat generator induksi dengan beban resistif.... 35 Gambar 4.8. Hubungan kapasitor bank dengan arus pada saat generator xii
induksi dengan beban resistif... 36 Gambar 4.9. Hubungan kapasitor bank dengan frekuensi pada saat generator induksi dengan beban induktif.. 37 Gambar 4.10. Hubungan kapasitor bank dengan tegangan pada saat generator induksi dengan beban induktif.. 38 Gambar 4.11. Hubungan kapasitor bank dengan arus pada saat generator induksi dengan beban induktif.. 39 Gambar 4.12. Hubungan kapasitor bank dengan frekuensi pada saat generator induksi dengan beban induktif.. 40 Gambar 4.13. Hubungan kapasitor bank dengan tegangan pada saat generator induksi dengan beban induktif.. 41 Gambar 4.14. Hubungan kapasitor bank dengan arus pada saat generator induksi dengan beban induktif.. 42 Gambar 4.15. Hubungan kapasitor bank dengan frekuensi pada saat generator induksi dengan beban induktif dan resistif.. 43 Gambar 4.16. Hubungan kapasitor bank dengan tegangan pada saat generator induksi dengan beban induktif dan resistif.. 44 Gambar 4.17. Hubungan kapasitor bank dengan arus pada saat generator induksi dengan beban induktif dan resistif.. 45 Gambar 4.18. Hubungan kapasitor bank dengan frekuensi pada saat generator induksi dengan beban induktif dan resistif.. 46 xiii
Gambar 4.19. Hubungan kapasitor bank dengan tegangan pada saat generator induksi dengan beban induktif dan resistif.. 47 Gambar 4.20. Hubungan kapasitor bank dengan arus pada saat generator induksi dengan beban induktif dan resistif.. 48 xiv
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Pengukuran generator induksi tanpa beban.. 24 Tabel 4.2. Pengukuran generator induksi dengan beban resistif... 25 Tabel 4.3. Pengukuran generator induksi dengan beban resistif... 25 Tabel 4.4. Pengukuran generator induksi dengan beban induktif... 26 Tabel 4.5. Pengukuran generator induksi dengan beban induktif... 27 Tabel 4.6. Pengukuran generator induksi dengan beban resistif dan induktif... 27 Tabel 4.7. Pengukuran generator induksi dengan beban resistif dan induktif... 28 xv
DAFTAR KONTRIBUSI Tugas Akhir ini berawal dari ketertarikan penulis terhadap energi alternatif dan yang terbarukan, khususnya energi tersebut mempunyai peran yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan listrik bagi masyarakat yang betempat tinggal didaerah terpencil. Ide Tugas Akhir ini berasal dari Bapak Agus Supardi, ST, MT. sebagai pembimbing pertama, beliau menawarkan judul Tugas Akhir mengenai pengaruh kapasitor bank pada generator. Setelah berkonsultasi dan diberikan penjelasan, akhirnya penulis berminat untuk ikut serta dalam penelitian. Beliau juga menyarankan untuk dosen pembimbing kedua tugas akhir ini adalah Bapak Dedi Ary Prasetyo, ST. Setelah berkonsultasi dengan Bapak Dedi Ary Prasetyo, ST. mengenai judul Tugas Akhir dan beliau bersedia untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan serta menyusun laporan Tugas Akhir ini. Setelah seminar Proposal Tugas Akhir ada beberapa saran dan masukkan dari dosen penguji demi perbaikkan Tugas Akhir ini. Penelitian tugas akhir ini dilakukan penulis di Laboraturium Jurusan Teknik Elektro. Untuk pengambilan data dilakukan beberapa kali percobaan untuk mendapatkan seluruh data yang diperlukan dalam penelitian ini. Setiap ada perubahan penulis selalu berkonsultasi dengan pembimbing, hingga akhirnya seluruh data yang diperlukan terkumpul. Kemudian penulis xvi
xvii
ABSTRAKSI Persoalan krisis energi listrik merupakan salah satu persoalan besar yang dihadapi oleh negara Indonesia. Salah satu komponen utama yang menjadi pertimbangan dalam perencanaan sistem pembangkit adalah generator induksi yang digunakan untuk mengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Hasil dari generator induksi sangat dipengaruhi dari ukuran kapasitor bank. Dalam penelitian ini akan diuji pengaruh kapasitor bank yang disusun secara pararel terhadap outputnya generator induksi yaitu nilai frekuensi, tegangan dan arus. Penelitian diawali dengan memasang kapasitor bank pada generator induksi yang dikopel dengan motor induksi sebagai penggerak mulanya. Ukuran kapasitor bank yang dipasang pada generator induksi masing- masing sebesar 8 µf, 16 µf, 24 µf, 32 µf, 40 µf, 48 µf dan 56 µf selanjutnya memasang beban resistif, induktif dan beban kombinasi pada beban 40 dan 80 Watt. Kemudian dilakukan pengujian generator induksi pada kecepatan putar yaitu 1400 dan 1500 RPM. Setelah dilakukan pengujian dilanjutkan dengan mengukur keluaran dari frekuensi, tegangan dan arus, selanjutnya data tersebut dianalisis. Hasil penelitian generator induksi pada kecepatan 1400 RPM dengan frekuensi antara 46 sampai dengan 50 Hz saat beban 40, 80 dan beban kombinasi 160 Watt terletak pada kapasitor bank 16, 32 dan 48 µf dan pada kecepatan 1500 RPM dengan frekuensi antara 46 sampai dengan 50 Hz saat beban 40, 80 dan beban kombinasi 160 Watt terletak pada kapasitor bank 8, 8 dan 16 µf. Untuk kecepatan 1400 RPM dengan tegangan antara 200 sampai dengan 230 Volt saat beban 40, 80 dan beban kombinasi 160 Watt terletak pada kapasitor bank 48, 40 dan 48 µf sedangkan kecepatan 1500 RPM dengan tegangan antara 200 sampai dengan 230 Volt saat beban 40, 80 dan beban kombinasi 160 Watt terletak pada kapasitor bank 24 dan 48 µf. Sedangkan kecepatan 1400 RPM dengan arus yang paling tinggi saat beban 40, 80 dan beban kombinasi 160 Watt terletak pada kapasitor bank 56, 56 dan 48 µf sedangkan kecepatan 1500 RPM dengan arus yang paling tinggi saat beban 40, 80 dan beban kombinasi 160 Watt terletak pada kapasitor bank 48, 48 dan 48 µf. Semakinbesarukurankapasitorbank pada generator induksi semakin tinggi pula keluaran dari tegangan dan arus. Kata kunci : generator induksi, kapasitor bank, frekuensi, tegangan, arus xviii