Modul Laboratorium Sistem Kendali. Penyusun: Isdawimah,ST.,MT dan Ismujianto,ST.,MT

Modul Laboratorium Sistem Kendali Penyusun: Isdawimah,ST.,MT dan Ismujianto,ST.,MT Prodi D-IV Teknik Otomasi Listrik Industri Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Jakarta-Tahun 2013

DAFTAR ISI Modul Pokok Bahasan Halaman 1 Rangkaian Penguat Operational Amplifier (Op-Amp) 2 Rotor Voltage Regulator 10 (Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Umpan Balik Tegangan Rotor) 3 Tacho Voltage Regulator (Pengaturan Kecepatan Motor 13 DC dengan Umpan Balik Tacho Generotor ) 4 Pengaturan Kecepatan Motor Induksi dengan Fengaturan 15 Frekwensi 5 Pengendalian tegangan AC 1 fasa dengan TRIAC 17 6 Pengendalian Tegangan AC 1 fasa dengan SCR dan 19 dioda 7 Pengendalian Tegangan AC 1 fasa dengan SCR 21 8 Pengendalian Tegangan AC Tiga Fasa 23 9 Pengendalian Tegangan Generator Sinkron Tiga Fasa 26 10 Paralel Dua Sumber Tegangan Tiga Fasa 31 Laboratorium Sistem Kendali 2

MODUL I RANGKAIAN PENGUAT OPERATIONAL AMPLIFIER (OP-MP) 1. TUJUAN Praktek ini bertujuan agar Praktikan dapat : 1. Membuat rangkaian penguat inverting, non-inverting, integrating dan differensiating. 2. Menentukan faktor penguat masing-masing rangkaian. 3. Membedakan fungsi masing-masing rangkaian. 2. TEORI DASAR Operational Amplifier disingkat dengan Op-Amp merupakan penguat sinyal dengan impedansi input yang besar dan impedansi output kecil, rangkaian penguat ini kini telah diproduksi dalam bentuk IC, dengan bentuk dan simbol seperti tampak pada Gambar 1.1. +15V 2 7 6 3 + 4-15V Keterangan : Terminal 2 (-) : Inverting Input 3(+) : Non Inverting Input 7 : suplai tegangan + 15V 4 : suplai tegangan - 15V 6 : Output Gambar 1.1. Bentuk dan Simbol Op-Amp berupa IC dengan 8 kaki Op-amp dapat digunakan untuk berbagai rangkaian penguat, antara lain: 1. Rangkaian inverting untuk membalik dan memperkuat sinyal output, dengan tegangan output sebesar: V A V o v i Laboratorium Sistem Kendali 3

Dimana A v merupakan penguatan rangkaian inverting, sebesar: A v V V o i R 2. Rangkaian non-inverting untuk memperkuat sinyal output, dengan tegangan output sebesar: Dimana V A V o v A v merupakan penguatan rangkaian non-inverting, sebesar: A v V V o i f R 1 R f R1 R 3. Rangkaian Integrating untuk menggabungkan (menjumlahkan) beberapa sinyal input, dengan tegangan output sebesar: Dimana V o A v( V1 V2 V3... Vn i 2 A v merupakan penguatan rangkaian integrating, sebesar: ) A v V R o f dimana R1 R2 R3 R V R i 4. Rangkaian Diferensiating untuk memperoleh selisih antara dua sinyal input, dengan tegangan output sebesar: Dimana V o A ( V 2 V1) v A v merupakan penguatan rangkaian diferensiating, sebesar: A v V R o f dimana R 1 R 2 R V R i Nilai tegangan output tergantung pada tegangan input dan penguatan yang dibuat, tetapi nilai tegangan output tidak lebih besar dari suplai tegangan yang diberikan. Laboratorium Sistem Kendali 4

3. DAFTAR PERALATAN Gambar 1.2. Peralatan yang digunakan dalam praktek Op-amp 1. Op-Amp LM 741 1 buah 2. Resistor 4,7k 10k buah 3. Potensiometer 10k buah 4. Sumber tegangan DC +15V dan 15V buah 5. Voltmeter buah 6. Kabel penghubung 1,5 mm 2 4. DIAGRAM RANGKAIAN DAN PROSEDUR PERCOBAAN Gambar1.3. Op-Amp digunakan sebagai Penguat Inverting Laboratorium Sistem Kendali 5

4.1. Penguat Inverting 1. Buatlah rangkaian penguat inverting (Gambar 1.3) dengan penguatan sebesar satu (nilai Rf dan R1 sesuai dengan besar penguatan yang telah ditentukan). Pada Rangkaian ini Vi positif, karena potensiometer memperoleh tegangan positif. 2. Aturlah tegangan input (Vi) seperti pada tabel 1 dan ukur tegangan outputnya (Vo). 3. Gantilah Rf dan R1 dengan nilai yang lain, sehingga diperoleh penguatan yang berbeda (setengah atau dua). 4. Lakukan pengukuran seperti langkah 2 dan buat tabel baru seperti tabel 1. 5. Gantilah tegangan input Vi dengan sumber tegangan negatif Tabel 1. Data Rangkaian Penguat Inverting Rf =. R1 =., R2 =. Vi (V) Vo(V) Av 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Laboratorium Sistem Kendali 6

4.2. Penguat Non-Inverting Gambar 1.4. Op-Amp digunakan sebagai Penguat Non-Inverting 6. Buatlah rangkaian penguat non-inverting (Gambar 1.4) dengan nilai Rf, R1 dan R2 sesuai dengan penguatan yang anda inginkan. 7. Lakukan pengukuran seperti langkah 2 dan buat tabel baru seperti tabel 1. 8. Gantilah tegangan Vi dengan sumber tegangan negatif, atur Vi agar diperoleh Vo. 9. Lakukan pengukuran seperti langkah 2 dan buat tabel baru seperti tabel 1. 4.3. Penguat Integrating +15V +15V R 3 R F R 2 +15V 2 7 R 1 6 3 + 4-15V R 4-15V Gambar1.5. Op-Amp digunakan sebagai Penguat Integrating Laboratorium Sistem Kendali 7

10. Buatlah rangkaian penguat integrating (Gambar 1.5) dengan nilai R1=R2=R3 dan Rf = R4, dengan tegangan V1 dan V3 positif, V2 negatif. 11. Pasanglah Voltmeter V1, V2 dan V3 untuk mengukur tegangan input dan Vo untuk mengukur tegangan output. 12. Atur V2 dan V3 pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut. 13. Aturlah V1 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo. 14. Atur V1 dan V3 pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut. 15. Aturlah V2 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo. 16. Atur V1 dan V2 pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut. 17. Aturlah V3 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo. 4.4. Penguat Diferensiating +15V R F +15V +15V R 1 2 7 6 3 + 4 R 2 R 3-15V Gambar1.6. Op-Amp digunakan sebagai Penguat Diferensiating 18. Buatlah rangkaian penguat diferensiating (Gambar 1.6) dengan nilai R1=R2, Rf=R3, dengan tegangan V1 dan V2 positif. 19. Atur V2 pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut. 20. Aturlah V1 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo. 21. Atur V1pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut. 22. Aturlah V2 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo. Catatan Pemasangan sumber tegangan DC dan Voltmeter untuk Gambar 1.5 dan 1.6 mengacu pada Gambar 1.3. Laboratorium Sistem Kendali 8

5. TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Berdasarkan hasil percobaan, hitunglah nilai penguatan pada masingmasing rangkaian penguat. 2. Bagaimana polaritas tegangan output pada rangkaian inverting bila tegangan inputnya : a. Positif b. negatif 3.Bagaimana polaritas tegangan output pada rangkaian non-inverting bila tegangan inputnya: a. Positif b. negatif 4.Bagaimana polaritas tegangan output pada rangkaian diferensiating, bila: a. V1 = V2 b. V2 > V1 c. V2 < V1 7. Apa saja perbedaan antara rangkaian diferensiating dan integrating. Laboratorium Sistem Kendali 9

MODUL II ROTOR VOLTAGE REGULATOR (Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Umpan Balik Tegangan Rotor) PENGETAHUAN YANG MENDASARI Pengetahuan tentang feedback control system Pengetahuan tentang pengoperasian Motor DC Pengetahuan tentang Generator sinkron. Tujuan percobaan menggunakan thyristor controlled sebagai pengendali kecepatan motor arus searah dengan umpan balik tegangan armatur (rotor) Karakteristik berbeban Im = f(n) Peralatan Componen rangkaian : M : Electric torque MT 100 G : Synchronous machine MV 122 Tg Ia S R : Tachometer Generator : Amper meter : Switch : Load Resistor Tyristor unit CA 3000A. Motor DC sebagai pengerak Reossart sebagai pengatur arus penguat medan. Insturmen pengukur: 6Multimeter digital 1 Tacho meter Sumber tegangan : 1 Sumber tegangan DC variable Kelengkapan yang lain (Accessories ): 1 set kabel penghubung 1,5 mm 2 Setelah melakukan percobaan ini diharapkan siswa dapat menjelaskan prinsip kerja pengaturan kecepatan motor DC menggunakan thyristor controlled dengan umpan balik tegangan armatur. Laboratorium Sistem Kendali 10

Percobaan ini memperlihatkan pengaturan kecepatan motor DC secara sederhana dan juga merupakan awal untuk menambah motivasi dalam mempelajari thyristor sebagai peralatan pengatur kecepatan motor. PROSEDUR PERCOBAAN Mempersiapkan percobaan Perangkat pengendali thyristor tipe CA 3000A 1. Buatlah seting awal dari CA 3000A, P1 = 0; 1/Gn = 0,5; n = 1,0 Ilimit = 5; 1/Gn = 0,5; i = 1 2. Hidupkan thyristor regulator CA 3000A, atur putaran motor bervariasi dari 0 sampai 1000 rpm dengan cara mengatur P1. Mempersiapkan pengambilan data percobaan Melakukan seting arus pada pengendali thyristor pembebanan 1. Atur putaran motor pada 400 rpm, dan bebani motor dengan cara memberikan arus penguat generator sinkron dan mengatur beban generator sinkron ( Rb ). 2. Catatlah hasil pengukuran semua alat ukur. 3. Atur Potensiometer RI-comp pada CA 3000A, agar putaran kembali pada 400 rpm dan biarkan RI-comp pada posisi tersebut. Laboratorium Sistem Kendali 11

Melakukan pengambilan data percobaan Melakukan pembebanan pada pengendali thyristor 1. Mengoperasikan thyristor control agar motor beroperasi pada kecepatan 900 rpm pada kondis tanpa beban. 2. Membebani motor secara bertahap hingga mencapai arus beban 4A, catat besar arus armatur dan putaran motor. 3. Lepas beban motor secara mendadak (dengan membuka switch S), ukur kecepatan maksimal saat beban dilepas dan ukur kecepatan stabil serta lama waktu untuk menstabilkan putaran motor tersebut. 4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk putaran 600 rpm 5. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk putaran motor 300 rpm. TUGAS a. Gambarlah grafik n = f ( Ia) dari ketiga pengukuran di atas b. Hitunglah: n n max min n no load dari ketiga pengukuran di atas Laboratorium Sistem Kendali 12

MODUL III TACHO VOLTAGE REGULATOR Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Umpan balik Tacho Generotor PENGETAHUAN YANG MENDASARI Pengetahuan tentang feedback control sistem Pengetahuan tentang pengoperasian Motor DC Pengetahuan tentang Generator sinkron Tujuan percobaan Peralatan pengaturan kecepatan motor DC dengan Componen rangkaian : menggunakan thyristor controller dengan M : Electric torque MT 100 umpan balik tegangan dari tacho generator. G : Synchronous machine MV 122 1. Karakteristik berbeban Im = f(n) Tg : Tachometer Generator Ia : Amper meter S : Switch R : Load Resistor Tyristor unit CA 3000A. Motor DC sebagai pengerak Reossart sebagai pengatur arus penguat medan. Instrumen pengukur: 6Multimeter digital 1 Tacho meter Sumber tegangan : 1 Sumber tegangan DC variable Kelengkapan yang lain (Accessories ): 1 set kabel penghubung 1,5 mm 2 Setelah melakukan percobaan ini diharapkan siswa dapat menjelaskan prinsip kerja pengaturan kecepatan motor Arus searah dengan menggunakan thyristor controller dengan umpan balik tegangan tacho generator. Dalam percobaan ini diperlihatkan cara pengaturan kecepatan motor DC dengan tacho generator sebagai umpan balik pada pengendalian kecepatan. Laboratorium Sistem Kendali 13

DIAGRAM RANGKAIAN PROSEDUR PERCOBAAN Mempersiapkan percobaan Menencoba perangkat pengendali thyristor 1. Buatlah setting awal dari CA 3000A P1 = 0 ; 1/Gn = 0,5 ; n = 1,0 ; I limit = 4,5 ; 1/Gn = 0,5 ; i = 1 2. Hidupkan thyristor regulasi CA 3000 A. Atur putaran motor bervariasi 0 sampai 1000 rpm dengan cara mengatur P1. Melakukan pengambilan data percobaan Melakukan pembebanan pada pengendali thyristor 1. Atur putaran motor 900 rpm, bebani motor tersebut bertahap ( 0,5 A) hingga arus Ia mencapai lebih dari I limit (4,5A). Tiap tahap catat penunjukan arus dan putaran motor. 2. Putuskan beban secara mendadak dengan cara membuka switch S. Ukur waktu yang diperlukan untuk menstabilkan putaran motor 3. Ulangi langkah 1 dan 2 dengan putaran motor 600 rpm dan 400 rpm. 4. TUGAS a. Gambarlah grafik n = f ( Ia) dari ketiga pengukuran b. Hitunglah: n n max min n no load dari ketiga pengukuran Laboratorium Sistem Kendali 14

MODUL IV Pengaturan Kecepatan Motor Induksi dengan Pengaturan Frekwensi PENGETAHUAN YANG MENDASARI Pengetahuan tentang motor asinkron Pengetahuan tentang Pulse Width Modulation (PWM) Tujuan percobaan Setelah selesai percobaan praktikan diharapkan dapat : 1. Menjelaskan pengaruh tegangan input terhadap putaran motor & slip 2. Menjelaskan pengaruh frekwensi dengan slip yang terjadi. Peralatan Fuse (tipe cepat) Frequency Converter Motor induksi 3 phasa Osciloscope Probe Insturmen pengukur: Transformator Osciloscope Probe Tacho meter Sumber tegangan : 1 Sumber tegangan AC Kelengkapan yang lain (Accessories ): 2 1 set kabel penghubung 1,5 mm Pendahuluan Pada mesin asinkron, medan putar magnit terbangkit pada stator dengan kecepatan 60 f Ns p (Ns) sebanding terhadap frekuensi (f) sumber tegangan yang diberikan pada stator dan berbanding terbalik terhadap jumlah pasang kutup (p) dari motor. Pada motor jenis ini putaran yang dihasilkan lebih kecil dari kecepatan medan putar pada stator, selisih kecepatan ini disebut slip (s), sebesar: Ns N s Ns Laboratorium Sistem Kendali 15

Diagram Rangkaian: Langkah Percobaan 1. Buatlah diagram rangkaian seperti gambar di atas. 2. Atur sudut penyulutan thyristor, hingga didapat tegangan DC sebesar 50 V 3. Atur frekwensi converter (f) = 15 Hz dan ukur putaran motor serta gambarkan bentuk gelombang yang dihasilkan inverter. 4. Ulangi langkah 3 dengan frekuensi yang berbeda: 30 Hz, 40 Hz, 50 Hz 5. Naikkan tegangan DC menjadi 70 V lalu ulangi langkah 4. 6. Naikkan tegangan DC menjadi 90 V lalu ulangi langkah 4. Tugas: Hitunglah slip yang terjadi dari data di atas Catatan : Pada praktek ini hanya boleh menggunakan satu probe secara bergantian untuk mengukur tegangan DC (tegangan input) dan tegangan AC (tegangan output). Guna menghindari terjadinya tegangan sentuh yang membahayakan, untuk melepas rangkaian tunggulah selama 4 menit setelah rangkaian dimatikan. Laboratorium Sistem Kendali 16

MODUL V Pengendalian Tegangan AC 1 Fasa dengan TRIAC PENGETAHUAN YANG MENDASARI Pengetahuan tentang pengoperasian TRIAC Pengetahuan tentang pengaruh jenis beban pada pengendalian tegangan AC. Pengetahuan tentang pengaruh jenis pada rangkaian pengendalian tegangan AC. Tujuan percobaan Peralatan Cat. No 1. Dapat menyatakan dan Componen rangkaian : menggambarkan tegangan AC, 1 Transformer 726 80 arus AC dan tegangan 1 Fuse (tipe cepat) 735 pengendalian tegangan AC. dari 1 Dioda silicon 18735 bermacam sudut penyulutan 3 Resistor 1 bermacam jenis beban 1 Thyristor 735 0 2. Dapat menyatakan karakteristik 1 Beban Power Electronic 3735 pengaturan. 1 Power supply unit +/- 15 1 Control unit 1 Set Poin potensio meter 72686 73512 73402 Insturmen pengukur: 1Multimeter digital 1 Osiloscope dual channel 531 58 575 21 Sumber tegangan : 1 Stabiliser AC Kelengkapan yang lain (Accessories ): 1 Papan percobaan 2 Probe 250 MHz, 1:1/ 10:1 3 set plug penghubung 1 set kabel penghubung 1mm 726 50 575 231 501 48 501 Laboratorium Sistem Kendali 17

DIAGRAM RANGKAIAN (a) Gambar 1. Diagram Rangkaian dan variasi beban PROSEDUR PERCOBAAN 1. Buat rangkaiaan terkendali seperti pada Gambar 1a (dengan beban resistif) 2. Atur sudut penyulutan ( ) sebesar 0, lalu ukur tegangan dan arus pada beban 3. Ulangi langkah 2 dengan besar sudut yang lain: 30,60,90,120,180 4. Gantilah beban dengan beban induktif ( L ) seperti pada Gambar 1b 5. Ulangi langkah 2 dan 3 6. c. Ganti beban dengan beban resistif seri induktif ( R seri L ) seperti pada Gambar 1c 7. Ulangi langkah 2 dan 3 TUGAS 1. Hitung tegangan AC yang dihasilkan oleh tiap beban 2. Buat grafik Vac = f ( Laboratorium Sistem Kendali 18

MODUL VI Pengendalian Tegangan AC 1 Fasa dengan SCR dan Dioda PENGETAHUAN YANG MENDASARI Pengetahuan tentang pengoperasian S C R Pengetahuan tentang pengaruh jenis beban pada pengendalian tegangan AC. Tujuan percobaan Peralatan Cat. No 1. Dapat menyatakan dan menggambarkan tegangan AC, arus AC dan tegangan pengendalian tegangan AC. dari bermacam sudut penyulutan bermacam jenis beban 2. Dapat menyatakan karakteristik pengaturan. Componen rangkaian : 1 Transformer 1 Fuse (tipe cepat) 1 Dioda silicon 3 Resistor 1 1 Thyristor 1 Beban Power Electronic 1 Power supply unit +/- 15 1 Control unit 1 Set Poin potensio meter 726 80 735 18735 735 0 3735 72686 73512 73402 Insturmen pengukur: 1Multimeter digital 1 Osiloscope dual channel 531 58 575 21 Sumber tegangan : 1 Stabiliser AC Kelengkapan yang lain (Accessories ): 1 Papan percobaan 2 Probe 250 MHz, 1:1/ 10:1 3 set plug penghubung 1 set kabel penghubung 1mm 726 50 575 231 501 48 Laboratorium Sistem Kendali 19

DIAGRAM RANGKAIAN (a) Gambar 1. Diagram Rangkaian dan variasi beban 1. Buat rangkaiaan terkendali seperti pada Gambar 1a (dengan beban resistif) 2. Atur sudut penyulutan ( ) sebesar 0, lalu ukur tegangan dan arus pada beban 3. Ulangi langkah 2 dengan besar sudut yang lain: 30,60,90,120,180 4. Gantilah beban dengan beban induktif ( L ) seperti pada Gambar 1b 5. Ulangi langkah 2 dan 3 6. Ganti beban dengan beban resistif seri induktif ( R seri L ) seperti pada Gambar 1c 7. Ulangi langkah 2 dan 3 TUGAS 1. Hitung tegangan AC yang dihasilkan oleh tiap beban 2. Buat grafik Vac = f ( Laboratorium Sistem Kendali 20

MODUL VII Pengendalian Tegangan AC 1 Fasa dengan SCR PENGETAHUAN YANG MENDASARI Pengetahuan tentang pengoperasian S C R Pengetahuan tentang pengaruh jenis beban pada pengendalian tegangan AC. Tujuan percobaan Peralatan Cat. No 1. Dapat menyatakan dan menggambarkan tegangan AC, arus AC dan tegangan pengendalian tegangan AC. dari bermacam sudut penyulutan bermacam jenis beban 2. Dapat menyatakan karakteristik pengaturan. Componen rangkaian : 1 Transformer 1 Fuse (tipe cepat) 1 Dioda silicon 3 Resistor 1 1 Thyristor 1 Beban Power Electronic 1 Power supply unit +/- 15 1 Control unit 1 Set Poin potensio meter 726 80 735 18735 735 0 3735 72686 73512 73402 Insturmen pengukur: 1Multimeter digital 1 Osiloscope dual channel 531 58 575 21 Sumber tegangan : 1 Stabiliser AC Kelengkapan yang lain (Accessories ): 1 Papan percobaan 2 Probe 250 MHz, 1:1/ 10:1 3 set plug penghubung 1 set kabel penghubung 1mm 726 50 575 231 501 48 Laboratorium Sistem Kendali 21

DIAGRAM RANGKAIAN (a) Gambar 1. Diagram Rangkaian dan variasi beban 1. Buat rangkaiaan terkendali seperti pada Gambar 1a (dengan beban resistif) 2. Atur sudut penyulutan ( ) sebesar 0, lalu ukur tegangan dan arus pada beban 3. Ulangi langkah 2 dengan besar sudut yang lain: 30,60,90,120,180 4. Gantilah beban dengan beban induktif ( L ) seperti pada Gambar 1b 5. Ulangi langkah 2 dan 3 6. Ganti beban dengan beban resistif seri induktif ( R seri L ) seperti pada Gambar 1c 7. Ulangi langkah 2 dan 3 TUGAS 1. Hitung tegangan AC yang dihasilkan oleh tiap beban 2. Buat grafik Vac = f ( Laboratorium Sistem Kendali 22

MODUL VIII Pengendalian Tegangan AC 3 fasa PENGETAHUAN YANG MENDASARI Pengetahuan tentang pengaturan tegangan AC (voltage control ). Pengetahuan tentang pengaruh jenis beban pada AC voltage control. TUJUAN 1. Dapat menggambarkan dan menghitung tegangan hasil pengaturan dengan bermacam sudut penyulutan. 2. Dapat menjelaskan pengaruh jenis beban pada hasil pengaturan Bahan dan peralatan yang digunakan : Nama Artikel Jumlah Transformer 726 80 1 Fuse (tipe cepat) 735 18 3 Dioda silicon 735 02 3 Thyristor 735 03 3 Beban Power Electronic 735 09 1 Beban motor induksi 3 phasa Power supply unit +/- 15V 726 86 1 Control unit 735 12 1 Set Poin potensio meter 734 02 1 Osciloscope 1 Laboratorium Sistem Kendali 23

DIAGRAM RANGKAIAN Gambar 2. Rangkaian kontrol Gambar 1. Rangkaian Daya Beban Resistif Laboratorium Sistem Kendali 24

Gambar 1. Rangkaian Daya Beban Induktif PROSEDUR PERCOBAAN a. Buatlah rangkaiaan AC voltage control dengan beban resistor dihubung bintang (Gambar 1 dan Gambar 2) - Atur sudut penyulutan ( )= 30,60,90,120 dan ukur tegangan b. Ganti beban tersebut dengan beban motor induksi 3phasa dihubung bintang (Gambar 3) dan lakukan hal yang sama seperti pada langkah sebelumnya. Laboratorium Sistem Kendali 25

MODUL IX PENGENDALIAN TEGANGAN GENERATOR SINKRON TIGA PHASA I. TUJUAN Setelah selesai percobaan diharapkan praktikan dapat menggambarkan karakteristik generator sinkron dalam kondisi: Tanpa Beban, Eg = f(ifg) Hubung Singkat, Ig = f(ifg) Berbeban, Vg = f(ig) 2. TEORI DASAR Generator sinkron digunakan untuk menghasilkan tegangan (Eg) yang akan melayani berbagai macam beban. Tegangan yang dihasilkan tergantung pada besarnya kecepatan putar rotor (N) dan arus penguat medan (If), seperti rumus di bawah ini: Eg = C x N x (V) Pada stator generator terdapat impedansi (Zs) yang menyebabkan terjadinya perubahan tegangan pada saat generator dibebani. Perubahan tegangan pada beban (Vg) ini sangat tergantung pada besarnya beban (IL) dan jenis bebannya apakah resistip, induktip atau kapasitip, dimana: Eg = Vg + ILZs Pada praktek ini ada tiga pengamatan yang akan dilakukan, yaitu: 1. Generator tanpa beban untuk memperoleh gambaran hubungan E g dan I f. 2. Generator dihubungsingkatkan untuk memperoleh nilai Z s dan gambaran hubungan I g dan I f. 3. Generator dibebani dengan tiga jenis beban (R, L, C) untuk melihat efek/akibat dari perubahan nilai dan jenis beban (Ig) terhadap perubahan tegangan pada beban (Vg). Laboratorium Sistem Kendali 26

3. DAFTAR PERALATAN 1. Generator sinkron tiga phasa 1 buah 2. Motor DC Penguat terpisah 1 buah 3. Sumber tegangan DC variable 0-220V 1 buah 4. Sumber tegangan DC 220V 1 buah 5. Beban resistip, induktip, kapasitip 1 buah 6. Reostat 220V, 1.4A 1 buah 7. Multimeter 4 buah 8. Tachometer 1 buah 9. Kabel penghubung 1 buah Gambar 1. Peralatan yang digunakan dalam praktek Generator Sinkron 4. PROSEDUR PERCOBAAN A. Memutar Generator sinkron 3 Phasa 1. Catatlah name plate (rating) generator sinkron dan motor DC. Rating ini tidak boleh dilewati selama percobaan berlangsung! 2. Buatlah rangkaian seperti gambar 2 dengan posisi sakelar beban (S) OFF. 3. Hidupkan saklar sumber tegangan DC tetap dan atur arus penguat medan motor (If) DC hingga mencapai 0,7A. Laboratorium Sistem Kendali 27

4. Hidupkan sakelar sumber tegangan DC variabel. Aturlah tegangan motor DC hingga motor berputar dan diperoleh kecepatan putar motor 1200 rpm. Gambar 2. Diagram Rangkaian Pengujian Generator Sinkron B. Pengukuran Karakteristik Tanpa Beban, Eg = f(ifg) 5. Setelah generator diputar dengan kecepatan 1200 rpm, aturlah reostat Rmy hingga diperoleh arus penguat medan generator (Ifg) 0,1A dan ukurlah tegangan keluaran generator (Eg). 6. Tambahkan nilai Ifg secara bertahap, hingga diperoleh Eg nominal (220V). Catat nilai Eg setiap kali Ifg dinaikkan. 7. Kecepatan putar generator dijaga konstan selama percobaan 8. Atur kembali Ifg menjadi nol dan hentikan putaran generator C. Pengukuran Karakteristik Hubung Singkat, Ig = f(ifg) 9. Buatlah rangkaian hubung singkat dengan cara: a. Atur agar posisi sakelar beban (S) OFF dan Ifg nilainya nol. b. Hubungsingkatkan ketiga terminal output sakelar S Laboratorium Sistem Kendali 28

10. Ulangi langkah 3 dan 4 untuk memperoleh kecepatan putar generator sebesar 1200 rpm. Kecepatan putar generator dijaga konstan selama percobaan 11. Masukkan (ON) sakelar S, aturlah Rmy hingga diperoleh Ifg 0,1 A, ukur arus generator Ig. 12. Aturlah Ifg dengan tahapan 0,1 A hingga Ig mencapai nominal 3,5A. 13. Catat perubahan Ig pada saat Ifg diubah. 14. Selesai percobaan hubung singkat, atur Ifg menjadi nol, matikan (OFF) sakelar S dan buka kembali hubung singkat yang anda buat. D. Pengukuran Karakteritik Berbeban, Vg = f(ig) 15. Atur agar Sakelar S pada posisi OFF dan Rb pada posisi maksimum. 16. Ulangi langkah 3 dan 4 untuk memperoleh kecepatan putar generator sebesar 1200 rpm. Kecepatan putar generator dijaga konstan selama percobaan 17. Atur Ifg hingga diperoleh tegangan Eg sebesar 220 V. 18. Masukkan (ON) sakelar S, aturlah Rb hingga diperoleh Ig 0,3 A dan ukur tegangan Beban (Vg). 19. Ulangi langkah 17 dan atur Ig secara bertahap hingga mencapai 3,5 A. 20. Kembalikan posisi Rb ke maksimum, offkan sakelar S dan atur Ifg hingga menjadi nol. 21. Gantilah beban Rb dengan beban induktor (L) yang dihubungkan Y. 22. Aturlah Ifg hingga diperoleh tegangan Eg sebesar 100V. 23. Aturlah beban L dari posisi 1 11, ukur Ig dan Vg. 24. Gantilah beban L dengan beban kapasitip (C) yang dihubungkan Y 25. Aturlah Ifg hingga diperoleh tegangan Eg sebesar 100V. 26. Aturlah beban C dari posisi 1-7, ukur Ig dan Vg. Laboratorium Sistem Kendali 29

Catatan: 1. Sebelum membuat rangkaian percobaan, catatlah spesifikasi motor DC dan Generator tiga fasa 2. Selama percobaan harap memperhatikan rating arus dan tegangan Generator sinkron dan motor DC. 3. Selama percobaan tanpa beban, hubung singkat maupun berbeban, kecepatan motor dijaga tetap (konstan). 5. TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Gambarkan karakteristik tanpa beban, Eg = f (Ifg) dan karakteristik hubung singkat, Ig = f (Ifg) pada satu kertas grafik. 2. Hitung impedansi sinkron : Zs = Eg/Ig (Gunakan data dari percobaan tanpa beban dan hubung singkat) 3. Hitung arus hubung singkat (Ihs) yang terjadi saat generator menghasilkan tegangan nominal: I hs = Vn/Zs 4. Hitung perbandingan antara arus hubung singkat dan arus nominal (In) generator: k = Ihs In 5. Bagaimana hubungan antara arus eksitasi Ifg dengan tegangan Eg pada karakteristik tanpa beban? 6. Bagaimana hubungan antara arus eksitasi Ifg dengan arus hubung singkat Ihs pada karakteristik hubung singkat? 7. Gambarkan karakteristik Vg = f(ig) ketiga jenis beban pada satu kertas grafik. 8. Bagaimana hubungan antara arus beban Ig dengan tegangan beban Vg dengan jenis beban yang berbeda? 9. Buat analisa data dan buatlah kesimpulan dari percobaan generator sinkron. Laboratorium Sistem Kendali 30

MODUL X PARALEL DUA SUMBER TEGANGAN TIGA FASA 1. TUJUAN 2. DAFTAR PERALATAN Cat. No 1. Dapat melakukan sinkronisasi antara generator sinkron dengan sumber tegangan tiga phasa. 2. Menjalankan mesin sinkron sebagai motor sinkron 3. Melakukan pengaturan power factor menggunakan motor sinkron Komponen rangkaian : Mesin sinkron Motor DC sebagai penggerak Reostat sebagai pengatur arus penguat medan. Resistor variable sebagai beban 1 Sumber tegangan DC variable 1 Sumber tegangan DC 220V 1 Sumber tegangan 3 phasa 220V Insturmen pengukur: 5 Multimeter digital 1 Voltmeter Analog 1 Tacho meter 1 Cos meter Kelengkapan yang lain: 1 set kabel penghubung 1,5mm 3. TEORI DASAR Ada tiga syarat yang harus dipenuhi pada saat akan memparallel dua sumber tegangan, yaitu: tegangan, frewensi dan fasa harus sama. Syarat ini juga harus dipenuhi pada saat mengoperasikan motor sinkron. Motor sinkron adalah motor yang dapat difungsikan sebagai penggerak sebagaimana motor yang lain. Kelebihan dari motor sinkron adalah dapat mengatur power factor (Cos beban, sehingga dapat digunakan sebagai kompensator untuk memperbaiki Cos Hanya saja pengoperasian motor sinkron tidak semudah motor yang lain, karena motor ini memerlukan dua sumber tegangan, yaitu tegangan AC tiga phasa yang diberikan ke stator dan tegangan DC yang diberikan ke rotor. Sehingga Laboratorium Sistem Kendali 31

diperlukan proses sinkronisasi untuk menyamakan medan putar yang terjadi di stator dengan putaran rotor. 4. DIAGRAM RANGKAIAN Gambar.1. Diagram rangkaian paralel dua sumber tegangan 5. PROSEDUR PERCOBAAN A. Menjalankan Motor DC 1. Buatlah rangkaian seperti gambar diatas, yaitu motor DC sebagai penggerak generator sinkron 3 phasa. 2. Catatlah rating motor DC dan generator sinkron. Rating ini tidak boleh dilewati selama percobaan berlangsung. 3. Atur agar sakelar beban (Sb) dalam posisi OFF Laboratorium Sistem Kendali 32

4. Hidupkan saklar sumber tegangan DC tetap (220V) dan atur arus penguat medan (If) motor DC hingga mencapai 0,8A. 5. Hidupkan sakelar sumber tegangan DC variable (0-220V) dan aturlah tegangan motor DC, hingga diperoleh kecepatan putar 1500 rpm. B. Prosedur Sinkronisasi 6. Atur agar sakelar sinkronisasi (Ss) dalam posisi OFF dan masukkan sumber tegangan tiga phasa tetap (220V/127V). 7. Aturlah arus penguat medan generator (Ifg) dengan cara mengatur reostat Rmy, hingga diperoleh tegangan generator sinkron (Vg) sama besarnya dengan tegangan sumber tiga phasa ( Vn = 127V). 8. Periksa kondisi ketiga lampu untuk melihat apakah urutan phasa sudah benar. Hal ini ditandai dengan nyala lampu. 9. Bila ketiga lampu padam secara bersamaan, berarti urutan phasa tidak benar ( salah ). 10. Matikan motor DC dan tukar sambungan terminal U2 dengan V2 pada mesin sinkron, kemudian jalankan kembali motor DC. 11.Bila lampu menyala dan padam secara bergantian maka urutan phasa sudah benar. 12. Dari terang dan gelapnya lampu dapat diketahui apakah kecepatan generator terlalu cepat atau terlalu lambat. 13. Periksalah tegangan Vo, jika tegangan Vo sama dengan NOL, berarti sudut phasa sudah sinkron, SEGERA hubungkan (Onkan) saklar sinkronisasi (Ss ). 14. Pada saat ini mesin sinkron telah terhubung dengan sumber tegangan tiga phasa, berarti mesin sinkron telah berfungsi sebagai motor sinkron. 15. Matikan motor DC dengan cara membuka sakelar sumber tegangan DC variable dan atur arus penguat medan motor DC hingga nol. 16. Mesin sinkron telah difungsikan sebagai motor sinkron. C. Motor sinkron difungsikan sebagai kompensator Cos 17. Atur arus Ifg mesin sinkron hingga diperoleh Cos = 0,4 induktif. Laboratorium Sistem Kendali 33

18. Tekan saklar St untuk membaca arus motor sinkron dan Cos. 19. Atur Ifg untuk memperoleh Cos yang bervariasi dari induktif, resistif hingga kapasitif. D. Motor sinkron difungsikan sebagai penggerak 20. Sakelar Sb pada posisi OFF dan Rb pada posisi maksimum. 21. Bebani motor sinkron dengan cara mengatur arus If mesin DC hingga generator DC menghasilkan tegangan 220V. Catat nila arus motor sinkron, torsi dan Cos pada setiap perubahan If. 22. Masukkan Saklar beban ( Sb ) dan atur Rb secara bertahap hingga arus motor sinkron mencapi arus moninal. 6. TUGAS DAN PERTANYAAN 1. Hitunglah Daya input Pin = 3 x I x Vn x Cos Daya Semu S = 3 x I x Vn 2 Gambarkan karakteristik I = f (Ifg) dan Cos = f (Ifg) 3 Gambarkan karakteristik I = f(pin) dan Cos = f (Pin) Laboratorium Sistem Kendali 34