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.