BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Energi lsitrik merupakan salah satu kebutuhan penting dalam kelangsungan hidup manusia. Dapat dikatakan pula bahwa energi listrik menjadi salah satu faktor yang menentukan pertumbuhan ekonomi suatu negara. Selain itu, energi listrik saat ini mempunyai peranan vital dan strategis untuk menunjang pembangunan nasional. Karena itu, listrik harus diwujudkan secara andal, aman, dan ramah lingkungan. Namun pada kenyataannya, begitu banyak permasalahan yang terjadi dalam pengelolaan sistem ketenagalistrikan nasional. Permasalahan tersebut diantaranya adalah biaya pokok produksi listrik yang lebih tinggi dari pada harga jual listrik, ketidakpastian pasokan sumber energi primer, terutama pasokan gas alam, masih adanya pembangkit berbahan bakar BBM sebagai sumber energi primer, serta kondisi geografis Indonesia yang terdiri dari banyak pulau menyulitkan proses transmisi dan distribusi energi listrik. Saat ini tingkat elektrifikasi di Indonsia hanya sebesar 88,3%, artinya sebanyak 11,7% penduduk Indonesia belum menikmati energi listrik. Untuk mengatasi hal ini, PLN mentargetkan untuk bertahap meningkatkan tingkat elektrifikasi di Indonesia sampai dengan 94,6% pada 2020 (data statistik PLN pada tahun 2015). Salah satu cara yang dilakukan untuk meningkatkan elektrifikasi adalah dengan membangun pembangkit secara terdistribusi (distributed generation). 1
Tersebarnya potensi energi yang dimiliki Indonesia sangat mendukung pembangkitan listrik secara tersebar. Pembangkitan terdistribusi dilakukan dengan menghubungkan pembangkit-pembangkit kecil ke jaringan distribusi yang letaknya tidak jauh dari beban (Muhrillahia, 2009). Hampir semua energi listrik dibangkitkan dengan menggunakan mesin sinkron. Generator sinkron atau biasa disebut generator serempak adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah daya mekanik menjadi daya listrik. Masalah utama dari pembangkitan tenaga listrik adalah tegangan generator yang berubah-ubah karena adanya perubahan pembebanan pada generator. Dalam sistem interkoneksi skala besar, alat penstabil tegangan manual tidak pernah dipakai dan sebagai gantinya dipasang sebuah peralatan penstabil tegangan otomatis yang dinamakan AVR (Automatic Voltage Regulator) di setiap generator. Penggunaan AVR tidak terlepas dari keunggulan dalam hal kehandalan selain kemudahan dalam perancangan dan implementasinya. Jika beban pada terminal keluaran generator ditambah, tegangan terminal keluaran generator akan turun. Dengan turunnya tegangan terminal keluaran generator maka secara otomatis dengan cepat AVR ini akan menaikkan tegangan eksitasi yang selanjutnya diinjeksikan ke kumparan medan yang bertujuan untuk menaikkan tegangan terminal keluaran generator. Penggunaan AVR juga dimaksudkan untuk menstabilkan tegangan keluaran agar sesuai dengan tegangan setting point. Untuk itu Perancangan Model Automatic Voltage Regulator (AVR) pada Generator Sinkron Skala Laboratorium Berbasis Mikrokontroler 2
diharapkan dapat menjadi solusi untuk menyelesaikan permasalahan di atas. Dengan adanya perancangan model AVR pada generator sinkron berbasis mikrokontroler maka pengaturan tegangan pada generator sinkron dapat dilakukan dengan mudah daripada menggunakan cara konvensional. 1.2 Rumusan Masalah Secara umum, permasalahan yang diangkat dalam penelitian ini adalah mengenai perancangan purwarupa rangkaian AVR pada generator sinkron dengan pengendali mikrokontroler, yang kemudian dapat diuraikan sebagai berikut : 1. Bagaimana merancang sensor tegangan yang memiliki respon pembacaan yang cepat dan linear terhadap keluaran tegangan generator sinkron. 2 Bagaimana merancang rangkaian daya yang berfungsi untuk menginjeksi kumparan medan generator dengan tegangan searah (DC). 3. Penentuan nilai konstanta proportional (Kp) dan konstanta integrator (Ki) pada proses pengontrolan PI untuk menjadikan error terhadap setting point menjadi nol, sehingga tegangan generator tetap stabil saat penambahan atau pelepasan beban. 1.3 Batasan Masalah Berdasarkan rumusan masalah, dapat ditentukan batasan masalah yang bertujuan agar tidak terjadi pembahasan yang tidak berhubungan atau di luar konteks yang akan dibahas dalam tugas akhir ini. Agar penelitian dapat berjalan efektif maka terdapat batasan masalah sebagai berikut : 3
1. Perancangan model AVR dibangun menggunakan mikrokontroler Nuvoton NuMicro Mini51, sehingga datasheet yang digunakan sesuai dengan mikrokontroler tersebut. 2. Tidak membahas pengaturan kecepatan penggerak mula untuk menjaga agar frekuensi tetap 50 Hz, sehingga pada saat tegangan telah stabil pada 220 volt nilai frekuensinya tidak selalu berada pada 50 Hz. 3. Pembebanan maksimal yang dilakukan sesuai dengan kapasitas generator yang dipakai. 4. Beban yang dipakai adalah beban resistif lampu pijar. 1.4 Tujuan Penelitian Adapun tujuan yang ingin dicapai dari penelitian yang berjudul Perancangan Model AVR pada Generator Sinkron Skala Laboratorium Berbasis Mikrokontroler adalah : 1. Merancang dan membuat purwarupa AVR untuk generator sinkron yang juga berfungsi sebagai suplai tegangan eksitasi. 2. Mengimplementasikan kontroler Proportional Integrator (PI) pada AVR untuk pengaturan tegangan eksitasi pada generator sinkron. 3. Melakukan pengujian model AVR yang telah dirancang pada kondisi tanpa beban dari pertama kali dihidupkan sampai dilakukan pemberian beban dan pelepasan beban. 4. Melakukan pengujian model AVR yang telah dirancang pada kecepatan putar generator sinkron yang berubah-ubah. 4
1.5 Sistematika Penulisan berikut : Adapun sistematika penulisan dalam tugas akhir ini adalah sebagai BAB I PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang penjelasan mengenai latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan penelitian, batasan masalah, dan sistematika penulisan. BAB II DASAR TEORI Berisi tentang tinjauan pustaka mengenai Automatic Voltage Regulator pada Generator Sinkron serta beberapa teori yang diperlukan oleh penulis dalam melakukan proses penelitian. BAB III METODOLOGI PENELITIAN Berisi mengenai cara atau metode yang digunakan oleh penulis dalam melakukan proses penelitian. Pada bab ini juga dijelaskan mengenai alat dan bahan yang digunakan serta perancangan hardware dan software sistem. BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Berisi tentang analisis dan pembahasan yang mendalam mengenai hasil pengujian terhadap model AVR yang telah dibuat berbasis mikrokontroler dengan menggunakan metode Proportional Integrator. 5
BAB V PENUTUP Berisi tentang kesimpulan dari penelitian yang telah dilakukan dan saran-saran untuk pengembangan sistem ke depannya. 6