JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALAN FAKULTAS … · Presentasi Skripsi Bidang Studi : Marine Electrical And Automation System. ANALISA PENGARUH BEBAN INDUKTIF DAN RESISTIF PADA GENERATOR

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALANFAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

2013

(ME – 091329)

Presentasi SkripsiBidang Studi : Marine Electrical And Automation System

ANALISA PENGARUH BEBAN INDUKTIF DAN RESISTIF PADA GENERATOR INDUKSI PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT ( PLTGL )

Sang Lanang Saddamullah4209100048

JURUSAN TEKNIK SISTEM PERKAPALANFAKULTAS TEKNOLOGI KELAUTAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBERSURABAYA

2013

LATAR BELAKANG

Luasnya wilayah geografi Indonesia merupakan sebuah tantangantersendiri bagi kemajuan atau pengembangan energi yangada, terutama isu mengenai pengembangan energi listrikmandiri, dimana hal ini dipicu oleh ketidak kemerataan suplai listrikkeseluruh bagian yang ada di Indonesia , terutama daerah daerahterpencil yang relatif sulit dijangkau untuk pensuplaian listrik.Teknologi yang sekarang berkembang yang memanfaatkan energialam yang tersedia merupakan sebuah alternatif yang di suguhkanmulai dari eneri angin, gelombang laut, sampai arus aliran sungai.Pemanfaatan energi tersebut sampai saat ini terusdikembangkan, salah satunya penyerapan atau pemanfaatan energitersebut terus dikembangkan, namun dikarenakan berbagai kondisibaik lingkungan, sosial, serta mempertimbangkan ke ekonomisansehingga diharapkan tenologi ini dapat dimanfaatkan olehmasyarakat yang ada. Sebuah teknologi terapan yang saat inidikembangkan salah satunya adalah pemanfaatan motor induksimenjadi generator induksi.

PERUMUSAN MASALAH

Penggunaan generator induksi ini sebagai sumber listrik cukuptinggi di daerah daerah terpencil dengan memanfaatkan darikelebihan yang ada. Namun demikian kompleknya kebutuhan yangsemakin meningkat pastinya akan berpengaruh terhadap jenis jenisbeban yang harus ditanggung oleh generator induksi ini. Denganperbedaan jenis beban maka akan berpengaruh terhadap kinerja darigenerator induksi.

BATASAN MASALAH

Untuk mengecilkan ruang lingkup penelitian dan memfokuskan untukpermasalahan yang akan dianalisa dalam skripsi kali ini, maka

permasalahan akan dibatasi sebagai berikut:1. Yang di analisa hanya pada beban resistif serta beban induktif2. Analisa yang diambil sebatas lingkup laboratorium

TUJUAN DAN MANFAAT

Tujuan yang ingin dicapai dalam penulisan skripsi ini adalah antara lain :1. Dapat mengetahui pengaruh beban resistif pada generator induksi.2. Dapat mengetahui pengaruh beban induktif pada generator

induksi.Dari penilitian ini diharapkan dapat bermanfaat bagi berbagai pihak yang membutuhkan. Adapun manfaat yang diperoleh antara lain :

1. Dapat mengetahui karakteristik generator induksi terhadap bebanresistif.

2. Dapat mengetahui karakteristik generator induksi terhadap bebaninduktif.

Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut

Pembangkit listrik tenaga gelombang laut merupakan sebuahpengembangan teknologi untuk menghasilkan tenaga listrik yangbersumber dari energi gelombang laut. Gelombang laut merupakanenergi dalam transisi, merupakan energi yang terbawa oleh sifataslinya. Prinsip dasar terjadinya gelombang laut adalah sebagiberikut

“Jika ada dua massa benda yang berbeda kerapatannya( densitasnya) bergesekan satu sam lain, maka pada bidanggeraknya akan terbentuk gelombang” (Waldopo dalam I WayanArta, 2010)

Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut

Gelombang merupakan gerakan naik turunnya air laut. Hal inisesuai dengan gambar dibawah ini

Pembangkit Listrik Tenaga Gelombang Laut

Terjadinya gelombang akibat dipengaruhi oleh kecepatan anginsesuai dengan gambar dibawah ini

Oscillating Water ColumnTeknologi ini merupakan pemanfaatan gelombang laut sebagaipembangkit tenaga listrik, dimana dalam teknologi ini memakaikolom osilasi. pada teknologi alat ini terdapat sebuah pintu OWCyang nantinya dipergunakan untuk menangkap gelombanglaut, pada saat gelombang laut masuk kedalam ruang osilasi makaakan terjadi fluktuasi gelombang didalamnya, dikarenakan di dalamruang osilasi tersebut terdapat ruang kedap air sehingga fluktuasigelombang laut tadi akan memberikan sebuah compresses dandecompresses

Energi yang dapat di konversi oleh OWCBerdasarkan penelitian I Wayan Arta tentang pemanfaatan OWCpada perairan Bali dimana menghasilkan sejumlah energi yangdapat dikonversi menjadi daya listrik sesuai dengan tabel dibawahini

Tinggi Gelombang yang berpotensi untuk OWC

Motor Induksi

Motor merupakan motor listrik arus bolak balik yang mengkonversienergi elektrik ke energi mekanik. Salah satu jenis yang banyakdipakai adalah motor asinkron atau motor induksi. Dikatakansebagai motor induksi karena motor baru bisa bekerja bila rotorterinduksi oleh medan putar, motor asinkron adalah motor yangbekerja karena adanya perbedaan antara ns dan nr, sedangkanpengertian dari motor slip yaitu motor yang dapat berputar apabilamemenuhi syarat ns < nr.

Beberapa kelebihan dari motor induksi adalah: Konstruksinya sangat sederhana dan kuat Harganya relatif murah Keandalannya tinggi Efisiensinya relatif tinggi pada keadaan nominal Pemeliharaan motor mudah

Sedangkan kekurangan dari motor induksi adalah:

Pengaturan putaran sulit Faktor daya rendah ( lagging ) Arus start cukup tinggi

Generator Induksi

Pada motor induksi, kecepatan putar rotor (n) selalu lebih kecil darikecepatan sinkron (ns). Tetapi pada generator induksi, kecepatanputar rotor harus dibuat lebih besar dari kecepatan sinkron ( n > ns )sehingga energi listrik akan dikembalikan pada sistem jala-jala.Dengan kata lain, pada generator induksi, slip selalu dalam keadaannegatif.

Proses perubahan motor induksi menjadi generator induksimembutuhkan daya reaktif atau daya magnetasi untukmembangkitkan tegangan pada terminal keluarannya. Disini yangberfungsi sebagai penyedia daya reaktif adalah kapasitor yangbesarnya disesuaikan dengan kebutuhan daya reaktif yangdibutuhkan.

Mode motoring and generating

PEMBEBANANPada saat generator dibebani akan terjadi drop tegangan sebelum terminal outputnya. Besaran drop tegangan ini sangat tergantung pada kondisi beban yang ada.

Adapun macam macam drop tegangan tersebut yaitu :•Drop tegangan akibat tahan jangkar (IRa)•Drop tegangan akibat reaktansi Jangkar (IXa)•Drop tegangan akibat flux bocor

Penggabungan antara reaktansi jangkar dan flux bocor sering disebut sebagai reaktansi sinkron (Xs = Xl + Xa).

RESISTIFFaktor daya yang generator bernilai Cos φ = 1 adalah apabila generator diberi beban bersifat resistif. Sifat beban resistif adalah arus beban resistif sefasa dengan tegangannya.

Keterangan :Eo = Tegangan yang terangkat pada kumparan jangkar

(tegangan beban nol)E = Emf induksi bebanV = Tegangan terminal

INDUKTIF

Faktor daya generator bernilai Cos φ = Lagging

Faktor daya generator dapat bernilai lagging apabila generator dibebani beban yang bersifat induktif. Beban induktif adalah beban yang mayoritas komponen penyusunnya adalah gulungan-gulungan kawat yang dapat menghasilkan medan magnet/induktor. Contohnya adalah kumparan, motor listrik, lampu TL.

METODOLOGI

PENGUMPULAN DATA

Data yang diambil setiap kali pembebanan adalah :

• Data besarnya arus ketika beban resistif• Data besanya tegangan ketika beban resistif• Data besarnya daya ketika beban resistif• Data besarnya RPM ketika beban resistif• Data besarnya arus ketika beban induktif• Data besanya tegangan ketika beban induktif• Data besarnya daya ketika beban induktif• Data besarnya RPM ketika beban induktif

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Data generator induksi yang dilakukan pembebanan :Beban resistif

Lampu pijar 6 buah @ 10 WattBeban induktif

Lampu TL 6 buah @ 10 Watt

PENGAMBILAN DATA

• kapasitor konstan , kenaikan beban secara beraturan• kapasitor konstan , penurunan beban secara beraturan• kapasitor konstan, kenaikan beban secara tiba-tiba• kapasitor konstan, penurunan beban secara tiba-tiba• kapasitor konstan, tegangan konstan, kenaikan beban secaraberaturan

• kapasitor konstan , putaran konstan, kenaikan beban secaraberaturan

ANALISA GRAFIK RESISTIF

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

0.45

220215210205200195190

Aru

s B

eban

Tegangan

Tegangan vs Arus Beban

75 µf

80 µf

ANALISA GRAFIK RESISTIF

2800

2850

2900

2950

3000

3050

3100

220215210205200195190

RP

M

Tegangan

Tegangan vs RPM

75 µf

80 µf

ANALISA GRAFIK RESISTIF

0

0.5

1

1.5

2

2.5

10 20 30 40 50 60

Cos

phi

Beban

Beban vs Cos Phi

75 µf

80 µf

ANALISA GRAFIK RESISTIF

180

185

190

195

200

205

210

215

220

225

6050403020100

Teg

anga

n

Beban

Beban vs Tegangan

75 µf

80 µf

ANALISA GRAFIK RESISTIF

kapasitor konstan, tegangan konstan 220 V, kenaikan bebansecara beraturan

2940

2990

3040

3090

3140

0 10 20 30 40 50 60

RP

M

Beban

Beban vs RPM

75 µf

80 µf

ANALISA GRAFIK INDUKTIF

ANALISA GRAFIK INDUKTIF

0

50

100

150

200

250

0 10 20 30 40 50 60

Teg

anga

n

Beban

Beban vs Tegangan

75 µf

80 µf

ANALISA GRAFIK INDUKTIF

2900

2950

3000

3050

3100

3150

3200

3250

3300

220213208201198190186

RP

M

Tegangan

Tegangan vs RPM

75 µf

80 µf

ANALISA GRAFIK INDUKTIF

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

10 20 30 40 50 60

Cos

Phi

Beban

Beban vs Cos Phi

75 µf

80 µf

ANALISA GRAFIK INDUKTIFkapasitor konstan, tegangan konstan 220 v, kenaikan beban secaraberaturan

2850

2900

2950

3000

3050

3100

3150

3200

3250

3300

3350

0 10 20 30 40 50 60

RP

M

Beban

Beban vs RPM

75 µf

80 µf

PENERAPAN PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GELOMBANG LAUT

Meninjau dari aplikasi pemanfaatan energi laut yang telah ada salah satunyayaitu Oscillating water column , dimana energi yang dimanfaatkan adalahudara tekan yang berasal dari naik turunnya air laut di dalam ruang columnyang dimanfaatkan untuk memutar turbin. Jika udara tekan tersebut langsungdimanfaatkan untuk memutar turbin maka dimungkinkan akan terjadi fluktuatifrpm pada turbin, hal ini dikarenakan besar kecilnya tekanan yang akanmemutar turbin tergantung dari tinggi rendahnya air laut di dalam column.Sehingga untuk memperoleh tekanan yang kontan maka tekanan hasil naikturunnya air laut di dalam column harus disimpan dahulu pada sebuah tangkiresevoar sebelum di pergunakan untuk memutar turbin. Sehingga nantinyatekanan yang dikeluarkan dari tangki resevoar untuk memutar turbindiharapkan konstan dan menghasilkan putaran yang stabil pula.

KELEMAHAN GENERATOR INDUKSI

Ketika beban induktif maksimal 60 watt maka tegangan telah turun pada170 - 180 v, dengan penurunan yang cukup besar tersebut mengakibatkan jikapenambahan beban lagi maka beban tersebut tidak dapat menyala, berdasarkanpercobaan lampu TL yang dipergunakan, lampu tersebut dapat menyala dalamrentang voltage 170 v – 220 v. Jika kurang dari 170 v maka lampu tersebuttidak akan menyala.

Panas yang timbul pada generator induksi ketika dilakukan pembebanansecara terus menerus merupakan sebuah kerugian yang besar terhadap kinerjadari generator induksi ini, panas yang timbul dimungkinkan dikarenakangenerator induksi menerima beban yang cukup besar ketika adanya perubahanbeban yang bervariasi baik beban resistif maupun Induktif.

KESIMPULANBerdasarkan pembahasan dan hasil analisa dari percobaan yang telah dilakukandengan menggunakan generator induksi, maka dapat ditarik sebuah kesimpulansebagai berikut :

• Penggunaan beban resistif akan mengakibatkan perubahan rpm dari generator induksi dimana perubahan beban berbanding terbalik dengan perubahan rpm.

• Beban resistif yang dipergunakan untuk membebani generator induksi akanmemberikan pengaruh pada perubahan tegangan output dari generatorinduksi, dimana perubahan beban berbanding terbalik dengan perubahantegangan output generator induksi

• Pengaruh pemakaian kapasitas kapasitor yang lebih besar akan memberikanpenurunan terhadap arus beban yang mengalir pada beban resistif berkurang.

• Pemakaian kapasitas kapasitor yang lebih besar akan memberikan perbaikanfaktor daya yang lebih tinggi pada saat pembebanan resistif, dimana faktordaya cenderung leading.

KESIMPULANBerdasarkan pembahasan dan hasil analisa dari percobaan yang telah dilakukandengan menggunakan generator induksi, maka dapat ditarik sebuah kesimpulansebagai berikut :

• Penurunan rpm dari generator induksi saat pembebanan resistif akan lebihbesar jika kapasitas kapasitor yang terpasang pada generator induksi lebihbesar pula.

• Penggunaan beban induktif akan mengakibatkan kenaikan rpm pada generator induksi

KESIMPULAN

Perbandingan karakteristik dari generator induksi dengan generator sinkronmemiliki kesamaan ketika dibebani dengan beban resisitif, Yaitu :

• Perubahan beban berbanding terbalik dengan perubahan tegangan• Perubahan beban berbanding terbalik dengan rpm generator• Perubahan beban berbanding lurus dengan perubahan arus beban

Karakteristik dari generator induksi dengan generator sinkron memilikikesamaan ketika dibebani dengan beban induktif, yaitu :

• Perubahan beban berbanding terbalik dengan perubahan tegangan• Perubahan beban berbanding lurus dengan perubahan arus beban

Perbedaan karakteristik generator induksi terhadap generator sinkron terdapatpada pembebanan induktif dimana disaat beban dinaikan pada generatorinduksi maka akan terjadi kenaikan dari RPM generator, hal ini berbeda dengankarakteristik dari generator sinkron yang mana RPMnya akan turun

SARAN

1. Untuk menganalisa pengaruh pembebanan resistif dan induktifdisarankan untuk menganalisa juga mengenai effisiensi keluaran darigenerator induksi.

2. Penelitian ini menggunakan generator induksi 1 phasa makapembebanan yang dilakukan tidak dapat terlalu besar karena terbataspada daya keluaran generator. Sehingga disarankan penelitiankedepannya untuk menganalisa pembebanan pada generator induksi3 phasa dengan tingkat pembebanan yang lebih besar lagi.

3. Berdasarkan penelitian ini terjadi penurunan tegangan yang cukupbesar setiap kenaikan beban, sehingga disarankan penelitianselanjutnya untuk merancang sistem pengendali tegangannya.