analisis karakteristik motor induksi sebagai generator (misg)

8
1 ANALISIS KARAKTERISTIK MOTOR INDUKSI SEBAGAI GENERATOR (MISG) PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH) Wasimudin Surya S 1 ABSTRAK: Penggunaan Motor Induksi Sebagai Generator (MISG) telah banyak diterapkan secara luas pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). Meskipun memiliki kekurangan dalam hal efisiensi dan regulasi tegangan, generator induksi banyak digunakan karena mudah diperoleh, murah, konstruksi sederhana, dan perawatannya mudah. Pada penelitian ini akan dianalisis karakteristik motor induksi tiga fasa, 4 kutub, 2 hp, 220/380V, 50 Hz, 1395 rpm yang dioperasikan sebagai generator. Generator induksi dioperasikan pada kondisi tanpa beban dan kondisi berbeban pada berbagai nilai kapasitor eksitasi untuk mendapatkan besaran-besaran seperti parameter mesin, putaran, frekuensi, tegangan, arus, faktor daya, dan daya. Hasil percobaan menunjukkan bahwa pada kondisi beban nol, kenaikan putaran adalah sebanding dengan kenaikan tegangan dimana tegangan rating 220 V dicapai pada putaran 1499 rpm untuk kapasitor eksitasi 30 μF, pada 1480 rpm untuk 32 μF, dan pada 1414 rpm untuk 35 μF. Pada kondisi beban resitif dan tegangan dijaga konstan, semakin tinggi putaran maka daya yang dihasilkan semakin besar. Laju kenaikan daya sebagai fungsi putaran yang paling besar terjadi pada nilai kapasitor eksitasi 35 μF. Pada kondisi beban resitif dan putaran dijaga konstan, frekuensi dan slip yang dihasilkan juga konstan yaitu 50 Hz dan -0,033 (-3,3%). ABSTRACT: The use of induction motor as a generator is widely accepted in micro-hydro power generation. The squirrel-cage induction machine is simple, reliable, cheap, lightweight, and requires very little maintenance; however the machine has low efficiency and serious voltage regulation problem when load and/or speed changes. This research will analyze the characteristics of three phase, 4 pole, 2 hp, 220/380V, 50 Hz, 1395 rpm induction motor which operated as a generator. Induction generator is operated at no-load and full load condition at any values of excitation capacitor for getting quantities like machines parameter, rpm, frequency, voltage, current, power factor and power generated. At no-load condition, experiment result show that the increase of voltage generated is proportional to the speed of rotor’s generator, where voltage rating 220 V reached at speed 1499 rpm for 30 μF excitation capacitor, 1480 rpm for 32 μF excitation capacitor, and 1414 rpm for 35 μF excitation capacitor. At resitive load condition and constant voltage, the more speed of rotation increase, the more output power produced. The rate of output power as a function of speed is maximum for 35 μF excitation capacitor. At resitive load condition and constant speed of rotation, the frequency and slip produced also constant, that is 50 Hz and -0,033 (-3,3%). Kata kunci : MISG, karakteristik motor 1 Staff Pengajar Jurusan Pendidikan Teknik Elektro UPI – Bandung PENDAHULUAN Dalam rangka pembangunan ekonomi di berbagai wilayah pedesaan di Indonesia, ketersediaan energi merupakan salah satu faktor utama. Selain pemakaian rumah tangga untuk penerangan dan peralatan rumah tangga, energi (dalam hal ini energi listrik) juga penting untuk keperluan industri berskala kecil, misalnya pengolahan hasil pertanian, usaha perbengkelan, usaha perhotelan, dan sebagainya. Penggunaan energi untuk industri mendukung pembangunan ekonomi dan berperan bagi peningkatan kesejahteraan keseluruhan di wilayah pedesaan. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air atau Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), khususnya di daerah terpencil masih perlu dikem- bangkan melihat kondisi wilayah Indonesia dimana banyak sekali potensi pendukung yang belum dimanfaatkan secara optimal. Teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro sangat tepat untuk diterapkan di daerah terpencil, karena selain lebih ekonomis, teknologi PLTMH ini juga ramah lingkungan. Apabila kita bandingkan dengan pembangkit listrik yang menggunakan diesel (PLTD), disitu dibutuhkan bahan bakar minyak khususnya solar yang biaya operasionalnya lebih besar dibanding PLTMH, belum lagi polusi yang dihasilkan oleh diesel itu sendiri. Untuk pembangkit listrik berskala kecil seperti PLTMH, penggunaan motor induksi sebagai generator sangatlah tepat. Motor induksi sebagai generator merupakan motor induksi yang dioperasikan sebagai generator. Pada umumnya, yang selama ini diketahui adalah bahwa motor induksi banyak digunakan di perindustrian, seperti misalnya penggunaan pada konveyor, mixer, pompa air, blower, kipas angin dan masih banyak lagi contoh perangkat yang memanfaatkan motor induksi. Akan tetapi, pada saat ini banyak yang memanfaatkan motor induksi sebagai generator yang banyak diterapkan pada Pembangkit Listrik Tenagaha Mikrohidro. Digunakannya motor induksi dikarenakan harganya yang murah dan mudah perawatannya, serta banyak tersedia dipasaran. Motor induksi tiga fasa dapat

Upload: aal-khalid

Post on 28-Nov-2015

106 views

Category:

Documents


10 download

TRANSCRIPT

Page 1: Analisis Karakteristik Motor Induksi Sebagai Generator (Misg)

1

ANALISIS KARAKTERISTIK MOTOR INDUKSI SEBAGAI GENERATOR (MISG) PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO (PLTMH)

Wasimudin Surya S1

ABSTRAK: Penggunaan Motor Induksi Sebagai Generator (MISG) telah banyak diterapkan secara luas pada Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH). Meskipun memiliki kekurangan dalam hal efisiensi dan regulasi tegangan, generator induksi banyak digunakan karena mudah diperoleh, murah, konstruksi sederhana, dan perawatannya mudah. Pada penelitian ini akan dianalisis karakteristik motor induksi tiga fasa, 4 kutub, 2 hp, 220/380V, 50 Hz, 1395 rpm yang dioperasikan sebagai generator. Generator induksi dioperasikan pada kondisi tanpa beban dan kondisi berbeban pada berbagai nilai kapasitor eksitasi untuk mendapatkan besaran-besaran seperti parameter mesin, putaran, frekuensi, tegangan, arus, faktor daya, dan daya. Hasil percobaan menunjukkan bahwa pada kondisi beban nol, kenaikan putaran adalah sebanding dengan kenaikan tegangan dimana tegangan rating 220 V dicapai pada putaran 1499 rpm untuk kapasitor eksitasi 30 μF, pada 1480 rpm untuk 32 μF, dan pada 1414 rpm untuk 35 μF. Pada kondisi beban resitif dan tegangan dijaga konstan, semakin tinggi putaran maka daya yang dihasilkan semakin besar. Laju kenaikan daya sebagai fungsi putaran yang paling besar terjadi pada nilai kapasitor eksitasi 35 μF. Pada kondisi beban resitif dan putaran dijaga konstan, frekuensi dan slip yang dihasilkan juga konstan yaitu 50 Hz dan -0,033 (-3,3%). ABSTRACT: The use of induction motor as a generator is widely accepted in micro-hydro power generation. The squirrel-cage induction machine is simple, reliable, cheap, lightweight, and requires very little maintenance; however the machine has low efficiency and serious voltage regulation problem when load and/or speed changes. This research will analyze the characteristics of three phase, 4 pole, 2 hp, 220/380V, 50 Hz, 1395 rpm induction motor which operated as a generator. Induction generator is operated at no-load and full load condition at any values of excitation capacitor for getting quantities like machines parameter, rpm, frequency, voltage, current, power factor and power generated. At no-load condition, experiment result show that the increase of voltage generated is proportional to the speed of rotor’s generator, where voltage rating 220 V reached at speed 1499 rpm for 30 μF excitation capacitor, 1480 rpm for 32 μF excitation capacitor, and 1414 rpm for 35 μF excitation capacitor. At resitive load condition and constant voltage, the more speed of rotation increase, the more output power produced. The rate of output power as a function of speed is maximum for 35 μF excitation capacitor. At resitive load condition and constant speed of rotation, the frequency and slip produced also constant, that is 50 Hz and -0,033 (-3,3%). Kata kunci : MISG, karakteristik motor

1 Staff Pengajar Jurusan Pendidikan Teknik Elektro UPI – Bandung

PENDAHULUAN Dalam rangka pembangunan ekonomi di

berbagai wilayah pedesaan di Indonesia, ketersediaan energi merupakan salah satu faktor utama. Selain pemakaian rumah tangga untuk penerangan dan peralatan rumah tangga, energi (dalam hal ini energi listrik) juga penting untuk keperluan industri berskala kecil, misalnya pengolahan hasil pertanian, usaha perbengkelan, usaha perhotelan, dan sebagainya. Penggunaan energi untuk industri mendukung pembangunan ekonomi dan berperan bagi peningkatan kesejahteraan keseluruhan di wilayah pedesaan. Pembangunan pembangkit listrik tenaga air atau Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH), khususnya di daerah terpencil masih perlu dikem-bangkan melihat kondisi wilayah Indonesia dimana banyak sekali potensi pendukung yang belum dimanfaatkan secara optimal.

Teknologi Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro sangat tepat untuk diterapkan di daerah terpencil, karena selain lebih ekonomis, teknologi

PLTMH ini juga ramah lingkungan. Apabila kita bandingkan dengan pembangkit listrik yang menggunakan diesel (PLTD), disitu dibutuhkan bahan bakar minyak khususnya solar yang biaya operasionalnya lebih besar dibanding PLTMH, belum lagi polusi yang dihasilkan oleh diesel itu sendiri.

Untuk pembangkit listrik berskala kecil seperti PLTMH, penggunaan motor induksi sebagai generator sangatlah tepat. Motor induksi sebagai generator merupakan motor induksi yang dioperasikan sebagai generator. Pada umumnya, yang selama ini diketahui adalah bahwa motor induksi banyak digunakan di perindustrian, seperti misalnya penggunaan pada konveyor, mixer, pompa air, blower, kipas angin dan masih banyak lagi contoh perangkat yang memanfaatkan motor induksi. Akan tetapi, pada saat ini banyak yang memanfaatkan motor induksi sebagai generator yang banyak diterapkan pada Pembangkit Listrik Tenagaha Mikrohidro. Digunakannya motor induksi dikarenakan harganya yang murah dan mudah perawatannya, serta banyak tersedia dipasaran. Motor induksi tiga fasa dapat

Page 2: Analisis Karakteristik Motor Induksi Sebagai Generator (Misg)

2

dioperasikan sebagai generator dengan cara memutar rotor pada kecepatan di atas kecepatan medan putarnya. Motor listrik tiga fasa dapat dioperasikan sebagai generator satu fasa maupun tiga fasa. KAJIAN PUSTAKA • MESIN INDUKSI

Penemuan mesin induksi pada tahun 1880, melengkapi sistem produksi tenaga, transmisi dan penggunaan dari sistem tenaga listrik ac, yang pada saat itu bersaing dengan sistem dc dalam hampir seluruh penggunaan.

Seluruh konsep fase banyak ac, termasuk

motor induksi, merupakan ide dari insinyur besar Yugoslavia, Nikola Tesla (menjadi warga negara AS pada tahun 1889). Sistem yang ia temukan dipatenkan pada tahun 1888. Aplikasi skala besar pertama dari sistem ac fase banyak Tesla adalah pembangkit hidro air terjun Niagara tahun 1895.

Saat ini kebanyakan motor-motor industri dari 1 hp atau lebih besar, merupakan mesin induksi 3 fase. Mesin induksi tidak memerlukan hubungan elektrik dengan belitan rotor. Malahan, belitan rotornya dihubungsingkat. Fluks magnetik mengalir melalui celah udara yang menghubungkannya dengan rangkaian tertutup rotor. Pada saat rotor bergerak relatif terhadap fluks celah udara, timbul ggl induksi (Hk. Faraday) pada belitan rotor, menyebabkan arus mengalir melaluinya. Kenyataan bahwa arus rotor timbul dari induksi, daripada konduksi, adalah dasar untuk penamaan kelas mesin ini. Mesin ini juga disebut asinkron (tidak sinkron) sebab laju operasinya sedikit lebih kecil daripada kelajuan sinkron dalam mode motor, dan sedikit lebih besar dalam mode generator.

Mesin induksi biasanya beroperasi pada mode motor, sehingga sering disebut "motor induksi". Sebagai generator, karakteristiknya yang agak aneh membuatnya hanya dipakai pada sedikit aplikasi khusus. Sebagai motor, mesin ini memiliki banyak keuntungan. Mesin ini kokoh, relatif murah dan memerlukan sedikit pemeliharaan. Mesin ini memiliki daya mulai dari beberapa watt sampai 10000 hp. Kelajuan motor induksi hampir konstan, droppingnya hanya beberapa persen pada perubahan dari tanpa beban sampai beban penuh. Adapun beberapa kelemahan motor induksi adalah : - kelajuannya tidak mudah dikontrol - arus start sekitar 5 - 8 kali arus beban penuh - faktor dayanya rendah dan terlambat (lagging)

apabila mesin diberi beban ringan. Konstruksi mesin induksi terdiri dari stator

dan rotor yang membentuk rangkaian magnetik, berbentuk silinder yang simetrik. Antara rotor dan sator terdapat celah udara (biasanya diperlukan celah udara yang sempit). a. Stator, terdiri atas:

• Inti stator; • Belitan stator; • Alur stator; • Rumah

b. Rotor, memiliki dua tipe: • Rotor belitan (wound rotor) Belitan dari wound rotor adalah belitan fase

banyak yang terdiri dari kumparan yang ditempatkan pada slot inti rotor.

• Rotor kurungan (squirrel cage motor) Belitan rotor kurungan terdiri dari batang padat

dari suatu bahan konduktor. Batang-batang rotor ini dihubungkan bersama-sama pada kedua ujungnya dengan suatu ring sehingga merupakan kurungan. Dengan bentuk tersebut, belitan merupakan belitan fase banyak. Alur dalam rotor kadang-kadang tak selalu paralel dengan sumbu, tetapi dibuat dengan sudut miring (skew). Pengaruh dari skew: - memberikan lengkung torsi yang rata pada

berbagai posisi rotor - memperbesar perbandingan transformasi

efektif antara rotor dan stator. - memperbesar tekanan-tekanan rotor karena

panjang batang rotor lebih besar - memperbesar impedansi mesin pada slip

tertentu. - Memperbesar slip pada torsi tertentu

c. Celah udara, merupakan satu unsur dari mesin induksi yang menyebabkan faktor kerja mesin menjadi rendah. Celah udara memperbesar arus magnetisasi yang diperlukan untuk menimbulkan fluksi celah udara, arus tersebut lagging terhadap tegangan yang dipasang. Untuk memperbaiki hal tersebut, maka celah udara dibuat kecil, tetapi jangan terlalu kecil, karena dapat menimbulkan kesukaran-kesukaran mekanis. Celah udara yang terlalu kecil dapat pula memperbesar suara (bising) dan rugi-rugi permukaan, sehingga dapat menghalangi mesin untuk mempercepat ke keadaan normal.

• MOTOR INDUKSI Prinsip kerja motor induksi: 1. Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada

kumparan stator, akan timbul medan yang berputar

dengan kelajuan p

fns120

= rpm.

2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.

3. Akibatnya pada kumparan rotor timbul ggl induksi. Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka akan mengalirlah arus I.

4. Adanya arus I dalam medan magnet menimbulkan gaya F pada rotor.

5. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya F pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban,

Page 3: Analisis Karakteristik Motor Induksi Sebagai Generator (Misg)

3

rotor akan berputar searah dengan medan putar stator.

Pada motor induksi dikenal besaran kelajuan slip. Kelajuan slip didefinisikan sebagai perbedaan antara kelajuan sinkron dan kelajuan rotor : nslip = nsync − nr Slip didefinisikan sebagai:

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−=

−==

s

r

s

rs

nn

nnn

s 1sinkronkelajuan

slipkelajuan

s = 1 untuk nr = 0; yaitu kondisi rotor stasioner (standstill rotor) s = 0 untuk nr = 1; yaitu kondisi rotor berputar pada kelajuan sinkron Karakteristik Motor Induksi Torsi yang diinduksikan pada motor induksi dinyatakan dengan persamaan :

( ) ( )222

2

223

,TH

,TH

,TH

smax

xXs/rR

s/rV

+++=ω

τ

Dari persamaan di atas, dapat diplot suatu kurva torsi induksi motor sebagai fungsi dari kelajuan (slip). Kurva ini dikenal sebagai kurva karakteristiky torsi-kelajuan.

Gambar 1. Kurva karakteristik mesin induksi

Dari kurva karakteristik torsi kelajuan diperolehlah bahwa mesin induksi berada pada : • mode motor, bila : 0 ≤ s ≤ 1 • mode generator, bila : s < 0 • mode pengereman, bila : s > 1 • GENERATOR INDUKSI

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

Proses perubahan motor induksi menjadi generator induksi membutuhakan daya reaktif atau daya magnetisasi untuk membangkitkan tegangan pada terminal keluarannya. Disini yang berfungsi sebagai

penyedia daya reaktif adalah kapasitor yang besarnya disesuaikan dengan kebutuhan daya reaktif yang dibutuhkan.

Syarat utama terbangkitnya tegangan generator induksi adalah adanya remanensi di rotor atau kapasitor eksitasi yang digunakan harus sudah mempunyai muatan listrik terlebih dahulu. Remanensi atau muatan kapasitor merupakan tegangan awal yang diperlukan untuk proses pembangkitan tegangan selanjutnya. Proses pembangkitan tegangan akan terjadi bila salah satu syarat diatas dipenuhi. Dengan menghubungkan kapasitor terminal stator, akan terbentuk suatu rangkaian tertutup. Dengan adanya tegangan awal tadi, di rangkaian akan mengalir arus. Arus tersebut akan menghasilkan fluksi di celah udara, sehingga di stator akan terbangkit tegangan induksi sebesar E1. Tegangan E1 ini akan mengakibatkan arus mengalir ke kapasitor sebesar I1. Dengan adanya arus sebesar I1, akan menambah jumlah fluksi di celah udara, sehingga tegangan di stator menjadi E2. Tegangan E2 akan mengalirkan arus di kapasitor sebesar I2 yang menyebabkan fluksi bertambah dan tegangan yang dibangkitkan juga akan meningkat. Proses ini terjadi sampai mencapai titik kesetimbangan E = Vc seperti ditunjukan pada gambar di bawah. Dalam kondisi ini tidak terjadi lagi penambahan fluksi ataupun tegangan yang dibangkitkan.

Gambar 2. Proses pembangkitan tegangan

Nilai kapasitor yang dipasang sangat

menentukan terbangkitnya tegangan atau tidak. Untuk terbangkitnya tegangan generator induksi, nilai kapasitor yang dipasang harus lebih besar dari nilai kapasitor minimum yang diperlukan untuk proses eksitasi. Jika kapasitor yang dipasang lebih kecil dari kapasitor minimum yang diperlukan, maka proses pembangkitan tegangan tidak akan berhasil. PERCOBAAN DAN HASIL PERCOBAAN

Pada penelitian ini akan dilakukan pengujian untuk mendapatkan karakteristik motor induksi sebagai generator. Motor induksi yang digunakan memiliki nameplate seperti berikut:

Page 4: Analisis Karakteristik Motor Induksi Sebagai Generator (Misg)

4

Phase Induction Motor

2 HP – 1,5 kW Pole 4 Frame 90 L INS F Amp 6,05/3,5 OS 6025 ZZ F.EE 81,0% Rpm 1395 S*554

Model FBFC Hz 50

Volt 220/380 LS 6025 ZZ

Rotor AMB 40 oC

Rating CONT F.L INPUT 1,84 kW

1996

Percobaan dilakukan di laboratorium CV. Cihanjuang Inti Teknik, Cimahi. Jenis dan variasi percobaan yang dilakukan dibatasi oleh ketersediaan alat yang tersedia di laboratorium. Percobaan generator induksi dilakukan dengan mengkopel sebuah motor induksi yang akan dijadikan generator dengan sebuah motor lain sebagai penggerak mula.

Gambar 3. Rangkaian Dasar Percobaan

Percobaan Generator Induksi Tanpa Beban

Gambar 4. Rangkaian Percobaan Generator Induksi

Tanpa Beban

Tabel 1. Hasil Percobaan Generator Induksi Tanpa Beban

Rating

kapasitor V(volt) nr

(rpm) f(Hz)

30 μF

156 901 27 172 1020 35 181 1181 38220 1499 49224 1510 50

138 953 23

32 μF

145 1083 31183 1234 41220 1480 49 228 1518 50

35 μF

125 894 21 140 1027 26 170 1178 31220 1414 47254 1512 50

Percobaan Generator Induksi Dengan Beban Resitif

Gambar 5. Rangkaian Percobaan Generator Induksi

Dengan Beban Resitif

Tabel 2. Hasil Percobaan Generator Induksi Dengan Beban Resitif pada Tegangan Konstan

Rating kapa-sitor

V (V)

I (A)

nr (rpm)

P (W)

cosφ f (Hz)

30 μF

220 1,17 1594 255 0,99 51,5 220 1,23 1631 268 0,99 52 220 1,37 1649 298 0,99 52 220 1,56 1671 340 0,99 52 220 1,70 1697 367 0,98 52

32 μF

220 0,82 1586 179 0,99 51,5 220 1,18 1610 254 0,98 52 220 1,45 1637 309 0,97 52,5 220 1,55 1662 334 0,98 52,5 220 1,75 1685 377 0,98 52,5

35 μF

220 0,87 1495 189 0,99 48,5 220 1,20 1528 259 0,98 49 220 1,42 1544 303 0,97 49,5 220 1,60 1565 334 0,95 50 220 1,87 1600 395 0,96 51

Tabel 3. Hasil Percobaan Generator Induksi Dengan

Beban Resitif pada Putaran Konstan

Rating kapa-sitor

V (V)

I (A)

nr (rpm)

P (W)

cosφ f (Hz)

30 μF

196 0,81 1550 157 0,99 50 191 0,93 1550 171 0,96 50 184 1,04 1550 182 0,95 50

Page 5: Analisis Karakteristik Motor Induksi Sebagai Generator (Misg)

5

168 1,16 1550 183 0,94 50151 1,33 1550 189 0,94 50

32 μF

200 0,77 1550 149 0,97 50 194 0,98 1550 184 0,97 50 186 1,11 1550 200 0,97 50 174 1,25 1550 209 0,96 50 160 1,40 1550 213 0,95 50

35 μF

240 0,95 1550 219 0,96 50234 1,20 1550 267 0,95 50 230 1,30 1550 284 0,95 50 226 1,57 1550 334 0,94 50 214 1,69 1550 340 0,94 50

ANALISIS HASIL PERCOBAAN Perhitungan Nilai Kapasitor Berdasarkan data-data pada nameplate, untuk sistem tiga fasa P = 1,84 kW = 1840 W S = 3 . 380. 3,05 = 2303,627 VA

Q = 22 PS − = 1386 VAR Untuk perhitungan per fasa, QC = 1386/3 = 462 VAR

46222022

==c

c QVX = 104,76 Ω

CXfC

...21

π= = 30,38 μF

Karakteristik Tanpa Beban Tabel 4. Hasil Perhitungan pada Percobaan Generator

Induksi Tanpa Beban

Rating kapa-sitor

V (volt)

nr (rpm)

f (Hz)

ns (rpm)

slip

30 μF

156 901 27 810 -0,1 172 1030 35 1020 -0,01 181 1181 38 1140 -0,04 220 1499 49 1470 -0,02 224 1510 50 1500 -0,007

32 μF

138 953 23 690 -0,4 145 1083 31 930 -0,16 183 1234 41 1230 -0,003 220 1480 49 1470 -0,007 228 1518 50 1500 -0,012

35 μF

125 894 21 630 -0,4140 1027 26 780 -0,3 170 1178 31 930 -0,27 220 1414 47 1410 -0,003 254 1512 50 1500 -0,008

V(nr) untuk C = 30 uF pada Beban Nol

0

50

100

150

200

250

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

nr (rpm)

V (v

olt)

V(nr) untuk C = 32 uF pada Beban Nol

0

50

100

150

200

250

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

nr (rpm)V

(vol

t)

V(nr) untuk C = 35 uF pada Beban Nol

0

50

100

150

200

250

300

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

nr (rpm)

V (v

olt)

Gambar 6. Kurva Tegangan Sebagai Fungsi dari Putaran Rotor untuk C = 30 μF, C = 32 μF dan

C = 35 μF pada kondisi Tanpa Beban Dari data dan hasil perhitungan pada Tabel 4 dan kurva pada Gambar 6, dapat diketahui bahwa pada generator induksi tanpa beban: • Pada saat motor induksi dioperasikan sebagai

generator, slip bernilai negatif. Hal ini disebabkan karena kecepatan putar rotor (nr) berada di atas kecepatan putar sinkron (ns);

• Secara umum, hubungan antara kecepatan putar rotor (nr) dengan ggl yang dibangkitkan (V) adalah linier, yang berarti setiap kenaikan/penurunan putaran rotor akan diikuti oleh kenaikan/penurunan ggl yang dibangkitkan dengan laju yang sama. Untuk nilai kapasitas kapasitor eksitasi yang berbeda, laju kenaikan V sebagai fungsi dari nr juga berbeda;

• Untuk ketiga nilai rating kapasitor eksitasi yang digunakan, terlihat bahwa semakin besar nilai

Page 6: Analisis Karakteristik Motor Induksi Sebagai Generator (Misg)

6

kapasitas kapasitor yang digunakan, tegangan rating akan dicapai oleh putaran yang lebih rendah (tegangan rating lebih cepat dicapai), akan tetapi nilai slip menunjukan angka negatif yang relatif besar (pada percobaan ini mencapai nilai -40%).

Karakteristik Berbeban

Tabel 5. Hasil Perhitungan Percobaan Generator Induksi Dengan Beban Resitif pada

Tegangan Konstan

Rating kapa-sitor

f (Hz)

ns (rpm)

nr (rpm)

P (W)

slip

30 μF

51,5 1545 1594 255 -0,032 52 1560 1631 268 -0,046 52 1560 1649 298 -0,057 52 1560 1671 340 -0,071 52 1560 1697 367 -0,088

32 μF

51,5 1545 1586 179 -0,027 52 1560 1610 254 -0,032

52,5 1575 1637 309 -0,039 52,5 1575 1662 334 -0,055 52,5 1575 1685 377 -0,070

35 μF

48,5 1455 1495 189 -0,027 49 1470 1528 259 -0,039

49,5 1485 1544 303 -0,040 50 1500 1565 334 -0,043 51 1530 1600 395 -0,046

P(nr) untuk C = 30 uF pada tegangan konstan

050

100150200250300350400

1580 1600 1620 1640 1660 1680 1700 1720

nr (rpm)

P (w

att)

P(nr) untuk C = 32 uF pada tegangan konstan

050

100150200250300350400

1580 1600 1620 1640 1660 1680 1700

nr (rpm)

P (w

att)

P(nr) untuk C = 35 uF pada tegangan konstan

050

100150200250300350400450

1480 1500 1520 1540 1560 1580 1600 1620

nr (rpm)P

(wat

t)

Gambar 7. Kurva Daya Sebagai Fungsi dari Putaran

Rotor untuk C = 30 μF, C = 32 μF dan C = 35 μF pada Tegangan Konstan

Dari data dan hasil perhitungan pada Tabel 5 dan kurva pada Gambar 6, dapat diketahui bahwa pada generator induksi yang dibebani beban resitif dengan menjaga tegangan konstan: • Nilai slip berada pada selang -0,027 s.d. -0,088; • Pada nilai slip antara -0,027 s.d. -0,088, hubungan

antara daya dengan putaran berada pada daerah yang hampir linier, dengan catatan bahwa semakin tinggi nilai putaran rotor (semakin negatif slip), maka daya/torsi yang dihasilkan nilainya semakin besar;

• Untuk ketiga nilai rating kapasitor eksitasi yang digunakan, terlihat bahwa semakin besar nilai kapasitas kapasitor yang digunakan, nilai frekuensi dan slip yang diperoleh semakin stabil. Untuk percobaan ini, kapasitor 35 μF memberikan hasil yang paling baik.

Tabel 6. Hasil Perhitungan Percobaan Generator

Induksi Dengan Beban Resitif pada Putaran Konstan

Rating kapa-sitor

f (Hz)

ns (rpm)

nr (rpm)

P (W)

slip

30 μF

50 1500 1550 157 -0,033 50 1500 1550 171 -0,033 50 1500 1550 182 -0,033 50 1500 1550 183 -0,033

Page 7: Analisis Karakteristik Motor Induksi Sebagai Generator (Misg)

7

50 1500 1550 189 -0,033

32 μF

50 1500 1550 149 -0,03350 1500 1550 184 -0,033 50 1500 1550 200 -0,033 50 1500 1550 209 -0,033 50 1500 1550 213 -0,033

35 μF

50 1500 1550 219 -0,033 50 1500 1550 267 -0,03350 1500 1550 284 -0,033 50 1500 1550 334 -0,033 50 1500 1550 340 -0,033

Dari data dan hasil perhitungan pada Tabel 6, dapat diketahui bahwa pada generator induksi yang dibebani beban resitif dengan menjaga putaran konstan: • Pada saat putaran rotor dijaga konstan pada 1550

rpm, frekuensi yang dihasilkan juga konstan, 50 Hz • Slip yang dihasilkan konstan, -0,033; • Untuk memperoleh daya yang sama, putaran rotor

pada frekuensi konstan adalah lebih rendah daripada putaran rotor pada tegangan konstan

KESIMPULAN Dari pembahasan dan percobaan yang telah dilakukan, dapat penulis simpulkan beberapa hal sebagai berikut: 1. Proses perubahan motor induksi menjadi generator

induksi membutuhakan daya reaktif atau daya magnetisasi untuk membangkitkan tegangan pada terminal keluarannya. Disini yang berfungsi sebagai penyedia daya reaktif adalah kapasitor yang besarnya disesuaikan dengan kebutuhan daya reaktif yang dibutuhkan. Berdasarkan hasil perhitungan, untuk motor induksi yang digunakan, kapasitor yang dibutuhkan adalah 30,38 μF, sedangkan pada percobaan dilakukan dengan nilai kapasitor 30 μF, 32 μF dan 35 μF.

2. Pada percobaan motor induksi sebagai generator untuk kondisi tanpa beban, kenaikan tegangan adalah sebanding dengan kenaikan putaran rotor (rpm). Untuk nilai kapasitor 30 μF, tegangan rating 220 V diperoleh pada putaran 1499 rpm, untuk 32 μF pada 1480 rpm, dan untuk 35 μF pada 1414 rpm. Hal ini menunjukkan bahwa semakin besar nilai kapasitansi kapasitor, maka tegangan rating lebih cepat dicapai.

3. Pada percobaan motor induksi sebagai generator dengan beban resitif dan tegangan keluaran dijaga konstan diketahui bahwa semakin tinggi putaran (yang berarti slip semakin negatif), daya yang dihasilkan juga semakin besar. Untuk putaran yang sama, pada nilai kapasitor yang lebih tinggi diperoleh daya yang juga lebih tinggi.

4. Pada percobaan motor induksi sebagai generator dengan beban resitif diketahui bahwa bila putaran dijaga konstan, maka frekuensi dan slip yang dihasilkan juga konstan.

DAFTAR PUSTAKA Ahyanuardi (1999), “Analisis Generator Induksi

Penguatan Sendiri Dengan Kompensasi Tegangan Menggunakan Kapasitor”, Bandung : Tesis Magister Institut Teknologi Bandung.

Deny Yudiawan, Islaminur Pempasa, (2007),

“Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro Menerangi Desa, Memberdayakan Warga”, Bandung : Pikiran Rakyat.

Djiteng Marsudi, Ir (2005), “Pembangkitan Energi

Listrik”, Jakarta: Erlangga. Panjaitan R (2000), “Mesin Listrik Arus Bolak Balik”,

Bandung : Tarsito Puguh Adi Satrio, ST (2007), “Pemanfaatan

Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro untuk Daerah Terpencil”, Jakarta : Puslitbang Iptekhan Balitbang Dephan.

Zuhal (1991), “Dasar Tenaga Listrik”, Bandung :

Institut Teknologi Bandung

Page 8: Analisis Karakteristik Motor Induksi Sebagai Generator (Misg)

8