STUDI MENGENAI PENETAPAN TITIK JENUH PADA SEBUAH GENERATOR SINKRON Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh: PARULIAN SANDY NOVERYANTO 080402109 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK MEDAN 2014
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR STUDI MENGENAI PENETAPAN TITIK JENUH PADA SEBUAH GENERATOR SINKRON Oleh: PARULIAN SANDY NOVERYANTO 080402109 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK MEDAN Sidang pada Tanggal 26 Bulan Maret Tahun 2014 di depan penguji: 1. Ketua Penguji : Syiska Yana, S.T., M.T. 2. Anggota Penguji : Ir. Panusur S.M. L.Tobing Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir Ir.Eddy Warman, M.T. NIP : 19541220 198003 1 003 Diketahui Oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si. NIP.195405311986011002
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR STUDI MENGENAI PENETAPAN TITIK JENUH PADA SEBUAH GENERATOR SINKRON Oleh: PARULIAN SANDY NOVERYANTO 080402109 Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK MEDAN Sidang pada Tanggal 26 Bulan Maret Tahun 2014 di depan penguji: 1. Ketua Penguji : Syiska Yana, S.T., M.T.. 2. Anggota Penguji : Ir. Panusur S.M. L.Tobing. Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir Ir. Eddy Warman, M.T. NIP : 19541220 198003 1 003 Diketahui Oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si. NIP.195405311986011002
KATA PENGANTAR Puji dan syukur tiada terkira penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kesehatan, berkat, dan kesempatan yang telah diberikan kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul : STUDI MENGENAI PENETAPAN TITIK JENUH PADA SEBUAH GENERATOR SINKRON Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Tugas akhir ini terutama penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan penuh kasih sayang yang tak ternilai harganya dan selalu memberikan penulis doa serta semangat yang begitu luar biasa, kepada ayahanda tercinta, March Antony Simanjuntak dan ibunda tercinta Kelima Ratna Br. Sitanggang serta adik-adik penulis, yaitu Valentine Febryanti Br. Simanjuntak A.Md., Septa Trinitaty Br. Simanjuntak dan namboru saya tercinta Magdalena Br. Simanjuntak. Selama masa perkuliahan sampai penyelesaian tugas akhir ini, penulis juga banyak mendapat dukungan, bimbingan, maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Eddy Warman, M.T. selaku Dosen Pembimbing tugas akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan tempat untuk membimbing dan membantu penulis menyelesaikan tugas akhir ini. ii
2. Bapak Ir. Kasmir Tanjung, M.T. selaku Dosen Wali Penulis selama menyelesaikan pendidikan di Universitas Sumatera Utara yang juga banyak memberi masukan kepada penulis dalam menyelesaikan studi di Departemen Teknik Elektro FT-USU. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU yang juga telah memberikan nasihat-nasihat untuk kesuksesan penulis. 4. Bapak Rahmad Fauzi S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU. 5. Seluruh staff pengajar dan pegawai di Departemen Teknik Elektro FT- USU. 6. Pimpinan serta seluruh staff di PT. MORAWA ELECTRIC TRANSBUANA. 7. Ir. Rukman Silaen, Ketua Tim P2TL PLN Wilayah Sumatera Utara. 8. Keluarga-keluarga penulis, tulang dan nantulang, bapauda dan inanguda, amangboru dan namboru, abang dan kakak, adik-adik, terimakasih buat doa dan nasihat-nasihatnya. 9. Kekasih penulis, Try Oktavia Br. Aritonang S.Ked. Terimakasih buat dukungan dan doanya. 10. Rekan-rekan sejawat di Teknik Elektro USU stambuk 2008, Angun Paskah Marpaung, Andry Nico Manik, Basofi Simanjuntak, Johannes Sibarani, Louis Yudha Putra Sirait, Yohannes Petrus Anugerah Butar- Butar, Syamsarief Baqaruzzi, TMV Basten Hutajulu, Heryanto Simbolon, Fahmi Syawali, Vahdy Ruamta, dan semua sahabat-sahabat di Teknik iii
Elektro USU 2008 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu disini, terimakasih buat dukungan dan bantuannya. Semoga kita menjadi sahabat yang solid. Elektro.. Cas..Cas.. Cas.. 11. Kepada junior-junior penulisan di Teknik Elektro USU : Andreas Simanjuntak, Riko Pasaribu, Emir Lutfi, Rizky Wira, dan Ferro Hudson, Ann Alberth Sitorus. Terimakasih buat dukungan kalian dek. Semoga sukses. 12. Rekan-rekan sepermainan penulis, Mr. Marthin S.T., Bang Arya Pane Sang Master, Bang Dian Bacoex, Oloni Simanjuntak, Samuel Aland, Dea, Kevin, si ganteng Nuzul, dan James Sang Pemberani, beserta seluruh staff es dua, terimakasih banyak. 13. Semua orang yang penulis kenal namun tidak dapat penulis sebutkan satu persatu, penulis mengucapkan banyak terima kasih. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kata sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Akhir kata, semoga tulisan ini bermanfaat bagi pembaca. Medan, 26 Maret 2014 Parulian Sandy Noveryanto NIM. 080402109 iv
DAFTAR ISI Abstrak... Kata Pengantar... Daftar Isi... Daftar Gambar... Daftar Tabel... Lampiran.. i ii v viii x xi BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang... 1 I.2. Tujuan Penulisan... 2 I.3. Batasan Masalah... 2 I.4. Metode Penulisan... 2 I.5. Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI II.1. Kemagnetan... 4 II.1.1 Magnet... 4 II.1.2. Sifat Magnet Material... 5 II.1.3. Dipol Magnet Dan Momen Magnet... 6 II.1.4. Medan Magnet Sekeliling Konduktor Dialiri Arus.. 7 II.1.5. Medan Magnet Yang Dihasilkan Suatu Koil Dialiri Arus... 8 v
II.1.6. Permeabilitas Magnetik Dan Magnetisasi... 10 II.1.7. Jenis-Jenis Magnetisasi... 11 II.1.8. Jenis-Jenis Material Magnet... 13 II.1.8.1. Material Magnetik Keras... 13 II.1.8.2. Material Magnetik Lunak... 13 II.1.9. Rangkaian Magnetik... 14 II.1.10. Kurva B-H... 17 II.1.11. Material Inti Mesin Listrik... 20 II.2. Generator Sinkron Tiga Fasa 20 II.2.1. Konstruksi Generator Sinkron. 21 II.2.2. Belitan Jangkar. 23 II.2.3. Pembangkitan Tegangan.. 25 II.2.4. Kurva Magnetisasi Generator... 26 II.2.5. Rangkaian Ekivalen Generator Sinkron... 28 II.2.6. Karakteristik Daya Sudut Daya... 29 BAB III METODOLOGI PENELITIAN III.1. Epstein Frame Test... 31 III.2. Baja Silikon... 32 III.3. Pengujian Bahan Inti Generator Sinkron... 33 BAB IV HASIL DAN ANALISIS IV.1. Data Hasil Pengujian... 35 IV.2. Analisis. 36 vi
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan... 38 V.2 Saran... 38 DAFTAR PUSTAKA... 39 vii
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Medan Magnet Suatu Material Magnet... 4 Gambar 2.2. Kutub-Kutub Magnet... 5 Gambar 2.3. Momen Magnetik... 6 Gambar 2.4. Medan Magnet Sekeliling Konduktor Dialiri Arus... 7 Gambar 2.5. Medan Magnet Sekeliling Dua Konduktor Paralel... 8 Gambar 2.6. Medan Magnet Dihasilkan Koil Dialiri Arus... 9 Gambar 2.7. Skematik Inti Besi Dengan Suatu Koil... 9 Gambar 2.8. Kurva Magnetisasi... 14 Gambar 2.9. Contoh Rangkaian Magnetik... 14 Gambar 2.10. Rangkaian Magnetik Dengan Celah Udara... 16 Gambar 2.11. Pola Kurva B-H Feromagnetik dan Ferimagnetik... 18 Gambar 2.12. Kurva μ r Fungsi H... 18 Gambar 2.13. Kurva B-H Beberapa Material... 19 Gambar 2.14. Stator Generator Sinkron... 21 Gambar 2.15 Rotor Silindris... 22 Gambar 2.16 Rotor Kutub Sepatu... 23 Gambar 2.17 Belitan Satu Lapis Generator Sinkron... 23 Gambar 2.18 Belitan Dua Lapis Generator Sinkron... 24 Gambar 2.19 Generator Sinkron... 25 Gambar 2.20 Kurva Magnetisasi Generator Sinkron... 27 Gambar 2.21. Rangakaian Ekivalen Per Fasa Generator Sinkron... 28 Gambar 2.22 Kurva Daya Dan Torka Fungsi Sudut Daya Generator Sinkron... 30 viii
Gambar 3.1. Satu Jenis Epstein Frame... 33 Gambar 3.2. Susunan Bahan Uji... 34 Gambar 3.3. Rangkaian Pengujian Karakteristik Magnetisasi Searah... 34 Gambar 4.1 Kurva B-H Hasil Pengujian... 36 ix
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Berbagai Jenis Sifat Magnetisasi... 12 Tabel 4.1. Data Hasil Pengujian... 35 x
LAMPIRAN Foto-Foto Disaat Pengujian... 41 xi