LAPORAN PRAKTIKUMREGULATION PERFORMANCES

EXPERIMENT 3DOSEN PEMBIMBING:Bp. DJODI ANTONO, B.Tech.

NAMA : ARIS SETYAWANKELAS : LT 2DNIM: 3.39.13.0.02

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKJURUSAN TEKNIK ELEKTROPOLITEKNIK NEGERI SEMARANG2015REGULATION PERFORMANCES

EXPERIMENT 3

I. Waktu PercobaanHari : JumatTanggal : 15 Mei 2015Pukul : 09.30 s/d 02.00 WIBTempat : Laboraturium Listrik Barat Ruang Khusus Politeknik Negeri Semarang

II. PendahuluanGenerator merupakan perangkat yang dapat mengubah tenaga mekanik (gerak) menjadi energi listrik. Energi listrik yang dihasilkan oleh generator dapat berupa listrik arus bolak-balik maupun listrik arus searah. Hal tersebut tegantung dari konstruksi generator yang dipakai oleh pembangkit tenaga listrik.Sedangkan generator sinkron (alternator) adalah mesin listrik yang digunakan untuk mengubah energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik dengan perantara induksi medan magnet. Perubahan energi ini terjadi karena adanya pergerakan relatif antara medan magnet dengan kumparan generator. Pergerakan relatif adalah terjadinya perubahan medan magnet pada kumparan jangkar (tempat terbangkitnya tegangan pada generator) karena pergerakan medan magnet terhadap kumparan jangkar atau sebaliknya.Pada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor sinkron, dan secara umum biasa disebut mesin sinkron. Disebut mesin sinkron karena bekerja pada kecepatan dan frekuensi konstan di bawah kondisi steady state.Jika generator sinkron dibebani maka akan memberikan sifat yang berbeda sesuai dengan jenis beban yang dipikulnya. Sehingga dalam pembebanan ini akan menentukan nilai faktor daya pada generator tersebut.Faktor daya mempunyai pengertian sebagai besaran yang menunjukkan seberapa efisien mesin yang dimiliki dalam menyalurkan daya yang bisa dimanfaatkan. Oleh sebab itu, dengan diaturnya arus eksitasi pada generator akan mengatur daya reaktif yang dibutuhkan pada generator tersebut sehingga dapat menentukan perubahan faktor daya pada generator. Dalam praktikum ini, digunakan beban R untuk cos = 1, R-L, dan R-C untuk cos = 0,8.

III. Dasar TeoriGenerator sinkron (sering disebut alternator) adalah mesin listrik yang digunakan untuk mengubah energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik dengan perantara induksi medan magnet. Perubahan energi ini terjadi karena adanya pergerakan relatif antara medan magnet dengan kumparan generator. Pergerakan relatif adalah terjadinya perubahan medan magnet pada kumparan jangkar (tempat terbangkitnya tegangan pada generator) karena pergerakan medan magnet terhadap kumparan jangkar atau sebaliknya. Pada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor sinkron, dan secara umum biasa disebut mesin sinkron. Disebut mesin sinkron, karena bekerja pada kecepatan dan frekuensi konstan di bawah kondisi Steady state. Mesin sinkron bisa dioperasikan baik sebagai generator maupun motor. Mesin sinkron bila difungsikan sebagai motor berputar dalam kecepatan konstan. Apabila dikehendaki kecepatan yang bersifat variabel, maka motor sinkron dilengkapi dengan pengubah frekuensi seperti Inverter atau Cyclo-converter. Sebagai generator, beberapa mesin sinkron sering dioperasikan secara paralel, seperti dipusatpusat pembangkit.

I. II. III. 3.1. Diagram Fasor

Fasor digunakan untuk menggambarkan hubungan antara tegangan-tegangan arus bolak-balik. Gambar 1 menunjukkan hubungan diantara tegangan-tegangan arus bolak balik tersebut ketika generator mensuplai beban resistif murni (faktor daya nol). Total tegangan EA berbeda dari tegangan terminal V karena adanya tegangan jatuh resistif dan induktif. Semua tegangan direferensikan terhadap V yang diasumsikan bersudut 0.

Gambar 3.1 Diagram Fasor Generator Sinkron dengan Faktor Daya Satu

Gambar 2 mengilustrasikan diagram fasor untuk generator yang beroperasi pada faktor dayalagging dan leading. Perlu dicermati bahwa, untuk tegangan fasa dan arus jangkar yang sama, bebanlagging membutuhkan tegangan induksi EA yang lebih besar daripada beban leading. Oleh karena itu, arus medan yang lebih besar dibutuhkan oleh beban lagging untuk mendapatkan tegangan terminal yang sama dengan beban leading. Untuk arus medan dan besar arus beban yang sama, tegangan terminal untuk beban lagging lebih kecil daripada beban leading.

Gambar 3.2 Diagram Fasor Generator Sinkron pada Faktor Daya (a) Lagging dan (b) Leading

Pada mesin sinkron, besarnya resistansi RA sangatlah kecil dibandingkan dengan reaktansi sinkron XS. Jika resistansi sinkron diabaikan, maka sebuah persamaan penting untuk memperkirakan daya keluaran generator dapat diturunkan.

Gambar 3.3 Diagram Fasor yang Disederhanakan

Daya keluaran generator dirumuskan sebagai berikut: Dari diagram fasor pada gambar 3 terlihat bahwa Sehingga persamaan akhir untuk perkiraan daya keluaran generator adalah:

3.2. Pengaruh Perubahan Beban pada Generator yang Beroperasi SendiriKetika beban meningkat, daya aktif dan / atau daya reaktif yang diambil dari generator akan meningkat. Peningkatan beban akan meningkatkan arus beban yang diambil dari generator. Jika arus medan tidak diubah (fluks bernilai konstan) dan jika prime mover dijaga agar berputar pada kecepatan mekanik yang konstan (sehingga frekuensinya tetap), maka besar dari tegangan induksi (EA) akan bernilai konstan.Jika generator beroperasi pada faktor daya lagging dan beban tambahan diberikan pada faktor daya yang sama, maka besarnya IA akan meningkat dengan sudut di antara IA dan V yang tetap konstan dan oleh karenanya, tegangan reaksi jangkar jXSIA juga akan meningkat dengan tetap menjaga konstan sudutnya.

Karena jXSIA bertambah, sedangkan besar dari EA tetap konstan (gambar 3.4 (a). Maka, ketika beban dengan faktor daya lagging bertambah, tegangan V turun dengan cukup tajam. Gambar 3.4 (b) mengilustrasikan pengaruh ketika generator ditambah beban berfaktor daya satu dan terlihat bahwa V turun sedikit. Gambar 3.4 (c) menggambarkan pengaruh ketika generator diberi beban tambahan dengan faktor daya leading, yaitu mengakibatkan tegangan V menjadi naik.

Gambar 3.4 Pengaruh Penambahan Beban (a) Lagging, (b) Resistif Murni dan (c) Leading terhadap Tegangan Terminal

Dalam kondisi operasi normal, diinginkan agar tegangan tetap konstan sekalipun beban berubah-ubah. Variasi tegangan terminal dapat diatasi dengan memvariasikan besar EA, yaitu dengan memvariasikan medan magnet (dan juga fluks) generator. Sebagai contoh, ketika bebanlagging ditambahkan pada generator, tegangan terminal akan turun. Dengan memperbesar arus medan IF melalui pengaturan sistem eksitasi maka EA akan meningkat karena meningkatnya fluks sehingga, pada akhirnya tegangan terminal juga akan meningkat. Proses ini akan terbalik untuk menurunkan tegangan terminal.Pengaruh perubahan beban terhadap tegangan terminal generator secara ringkas dapat dilihat pada gambar berikut ini

Gambar 3.5 Kurva Karakteristik Generator dalam Kondisi Berbeban

IV. Peralatan dan Bahan1. DL 1013T2 DC filtered power supply1 buah2. DL 1017RResistive Load1 buah3. DL 1017LInductive Load1 buah4. DL 1017CCapacitive Load1 buah5. DL 1023PS Shunt DC drive motor 1 buah6. DL 1026A Three phase alternator 1 buah7. DL 2025DT Speed Indicator 1 buah8. DL 2108T01 Excitation voltage controller 1 buah9. DL 2031 Optical electronic generator1 buah10. DL 2109T27 Power factor meter1 buah11. DL 2109T1A Moving-iron ammeter (1000mA) 2 buah12. DL 2109T2A5 Moving-iron ammeter (2,5 A) 2 buah13. DL 2109T17/2 Double voltmeter (250-500 V) 1 buah14. Kabel Penghubung 20 buah15. Saklar ELCB 3 phase 1 buah

(1)(2)(3)(4)(5)(6) (7)(8)

(9) (10) (11)(12)

(13) (14)

V. Rangkaian Percobaan

Gambar 5.1 Rangkaian Regulation Performances

VI. Langkah Percobaan1. Menyiapkan alat dan bahan2. Merangkai rangkaian sesuai gambar 5.13. Menaikkan tegangan DC dan mengatur kecepatan dari motor DC hingga 3000 rpm.4. Menyalakan saklar pengatur arus eksitasi 5. Mengatur arus eksitasi sampai tegangan yang dihasilkan 380 V6. Mengatur saklar beban R sesuai tabel secara bertahap, kemudian menyalakan saklar ELCB7. Mengatur arus eksitasi sampai tegangan yang dihasilkan 380 V8. Mengukur besarnya IS, IE, cos seta persentasi IE dan catat pada hasil percobaan9. Mengatur posisi mula pengatur arus eksitasi agar pada saat beban ditiadakan tegangan yang dihasilkan tetap 380 V10. Mematikan saklar ELCB, kemudian mengganti beban R dengan R-L11. Mengatur saklar beban R dan L sesuai tabel secara bertahap, kemudian menyalakan saklar ELCB12. Mengulangi langkah 7 s/d 913. Mematikan saklar ELCB, kemudian mengganti beban R dan L dengan beban R dan C14. Mengatur saklar beban R dan C sesuai tabel secara bertahap, kemudian menyalakan ELCB15. Mengulangi lagkah 7 s/d 916. Mematikan saklar ELCB, kemudian menurunkan arus eksitasi sampai tegangan yang dihasilkan 0 V 17. Mematikan saklar eksitasi, kemudian menurunkan kecepatan motor DC sampai 0 rpm18. Mematikan power supply

VII. Hasil DataTabel 1 Beban Rn = 3000 min-1 US = 380 V

RIS (A)IE (mA)cos % IE

R10,192100.99635 %

R20,272150,99635 %

R30,482500,99640 %

R40,72900,96648 %

R513400,96657 %

R61,44250,96677 %

PFCos = 1

Tabel 2 Beban R dan Ln = 3000 min-1 US = 380 V

R - LIS (A)IE (mA)cos % IE

R1 - L10,252500.84841 %

R2 - L20,362750,84845 %

R3 - L30,623400,85757 %

R4 - L40,94100,85770 %

R5 - L51,35100,85788 %

PFCos = 0,8 inductive

Tabel 3 Beban R dan Cn = 3000 min-1 US = 380 V

R - LIS (A)IE (mA)cos % IE

R1 - C10,251750.80929 %

R2 - C20,321750,77729 %

R3 - C30,561750,82930 %

PFCos = 0,8 capasitive

VIII. PembahasanPada percobaan ini menggunakan beban R, R-L dan R-C, karena pada dasranya tidak ada suatu perangkat yang hanya berupa induktif murni atau kapasitif murni. Dari tabel 1 dapat dilihat bahwa untuk beban resistif murni memiliki nilai cos = 1, arus dan tegangan fasanya sama (tidak ada beda fasa). Pada saat nilai R semakin diperbesar maka tegangannya akan turun dan untuk membuat tegangannya tetap bernilai 380 V kita perlu untuk menaikkan arus eksitasinya sehingga arus pada bebannyapun akan ikut naik, begitupula dengan % E yang diberikan. Semakin besar R, semakin besar pula arus eksitasi yang ditambah untuk membuat tegangannya tetap bernilai 380 VPada tabel 2 untuk beban R-L sifatnya hampir sama dengan beban R saja saat nilai R-L diperbesar maka tegangannya akan turun maka untuk memperoleh nilai tegangan yang tetap sebesar 380 V nilai arus eksitasinya perlu ditambah . Untuk beban R-L nilai cos = 0.8 lagging atau dengan kata lain nilai nya positive. Semakin besar beban R-L, semakin besar pula arus eksitasi yang ditambah untuk membuat tegangannya tetap bernilai 380 VBerbeda dengan sifat R dan R-L, pada tabel 3 ketika nilai nilai R-Cnya diperbesar maka tegangan akan naik sehingga diperlukan untuk menurunkan arus eksitasi yang diberikan agar nilai tegangan yang diperoleh tetap bernilai 380 V. Untuk beban R-C nilai cos = 0.8 leading, nya bernilai negative.

IX. Kesimpulan Faktor daya (cos adalah perbedaan sudut antara arus terhadap tegangan. Pada beban R saat nilainya diperbesar nilai tegangannya akan semakin turun, untuk menaikkannya maka arus eksitasinya perlu ditambah Pada beban R-L saat nilainya diperbesar nilai tegangannya akan semakin turun, untuk menaikkannya maka arus eksitasinya perlu ditambah Pada beban R-C saat nilainya diperbesar nilai tegangannya akan semakin naik, untuk menurunkannya maka arus eksitasinya perlu dikurangi Beban R arus dan tegangannya sefasa Beban R-L arusnya tertinggal terhadap tegangan Beban R-C arusnya mendahului tegangan Beban laggingmembutuhkan tegangan induksiEAyang lebih besar daripada bebanleading.

DAFTAR PUSTAKA[1.] Delorenzo,Electrical Power Enginering (Alternator and parallel operation DL GTU101.1)[2.] http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/04/prinsip-kerja-generator-sinkron.html[3.]http://kurniawanpramana.wordpress.com/2011/09/25/generator-sinkron-1/[4.] http://home.anadolu.edu.tr/~yakaplan/Malzemeler.pdf[5.] http://kk.mercubuana.ac.id/elearning/files_modul/13020-13-599349935825.pdf[6.] http://rgpnd.blogspot.com/2013/02/pengertian-generator-sinkron.html#.Uyi6gs7TqYk