LAPORAN PRAKTIKUM

KOMPENSASI ALTERNATOR DAN MOTOR SINKRON

Teknik Tenaga Listrik

PERCOBAAN O5

Tanggal Percobaan : 16 JUNI 2015

Tanggal Laporan : 22 JUNI 2015

Disusun oleh :

Juni Prasetyo ( 3.31.13.0.11 )

LT-2A

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG

2015

I. PENDAHULUAN

Motor arus bolak-balik (motor AC) adalah suatu mesin yang berfungsi untuk

mengubah energi listrik arus bolak-balik menjadi energi gerak atau energi mekanik

berupa putaran rotor. Salah satu jenis motor arus bolak-balik adalah motor

sinkron/serempak tiga phasa. Dikatakan motor sinkron tiga phasa karena motor ini

beroperasi pada sumber tegangan tiga phasa. Dan dikatakan motor sinkron karena

putaran medan stator (medan putar) dan putaran rotor serempak/sinkron.

Motor sinkron pada pengoperasiannya tidak dapat melakukan start awal (self

starting), oleh karena itu motor sinkron tiga phasa membutuhkan penggerak mula

(prime mover) untuk memutar medan pada stator sampai pada kecepatan putar medan

putar stator.

Pada motor sinkron, perubahan beban tidak mempengaruhi kecepatan putar

motor karena ketika motor masih bekerja maka rotor akan selalu terikat atau terkopel

secara magnetis dengan medan putar dan dipaksa untuk berputar dengan kecepatan

sinkronnya. Karena demikian, motor sinkron biasanya digunakan pada sistem operasi

yang membutuhkan kecepatan konstan dengan beban yang berubah-ubah. Contohnya

Rolling Mills, Mesin Penghancur (Crusher), Pulp Grinders, Reciprocating Pump dan

lain-lain.

Dengan demikian kita perlu mempelajari konsep dari motor sinkron, dimana

motor sinkron ini dapat menjadi suatu pilihan yang tepat untuk sistem operasi yang

membutuhkan kecepatan yang konstan dengan beban yang berubah-ubah.

Berdasarkan hal tersebut penulis akan menjelaskan konsep dari Motor

Sinkron yang merupakan Tugas dari Mata Kuliah Teknik Tenaga Listrik.

II. DASAR TEORI

Synchronous motor adalah motor AC tiga-fasa yang dijalankan pada

kecepatan sinkron, tanpa slip. Synchronous motor adalah motor AC tiga-fasa yang

dijalankan pada kecepatan sinkron, tanpa slip.

Motor sinkron merupakan motor arus bolak-balik ( AC ) yang penggunaannya

tidak seluas motor asinkron. Secara umum penggunaan motor sinkron difungsikan

sebagai generator, akan tetapi motor sinkron tetap digunakan oleh industri yang

membutuhkan ketelitian putaran dan putaran konstan.

Sebuah motor sinkron selalu beroperasi pada kecepatan konstan, pada kondisi

tidak berbeban. Tetapi apabila motor diberi beban, maka motor akan selalu akan

berusaha untuk tetap pada putaran konstan. Dan motor akan melepaskan kondisi

sinkronnya apabila beban yang ditanggung terlalau besar ( Torsi Pull-out ).

Motor sinkron memeiliki kekurangan didalam melakukan start dengan

sendirinya. Karena tidak memiliki torsi start awal, oleh karena itu motor sinkron

memerlukan beberapa alat bantu untuk membantu didalam start awal sehingga masuk

didalam kondisi sinkron.

Pada sebuah induksi motor, rotor harus memiliki slip. Kecepatan rotor harus

kurang atau terlambat dari perputaran fluks stator supaya arus diinduksikan ke rotor.

Jika induksi rotor motor tersebut itu bertujuan untuk mencapai kecepatan sinkron,

maka tidak ada garis gaya yang memotong melalui rotor, sehingga tidak ada arus yang

akan diinduksikan ke rotor dan tidak ada torsi yang akan dikembangkan.

Synchronous motor memiliki karakteristik sebagai berikut:

Sebuah stator tiga fasa sama dengan motor induksi. Stator yang memiliki tegangan

menengah sering digunakan.

Sebuah rotor yang bersinggungan (bidang yang berputar) yang memiliki jumlah kutub

yang sama sebagai statornya, dan dipasok oleh sumber eksternal arus DC. Tipe brush

dan brushless exciters digunakan untuk memasok medan arus DC ke rotor. Arus pada

rotor membentuk suatu Makalah Teknik Tenaga Listrik hubungan kutub magnetik

Utara-Selatan pada kutub-kutub rotor, yang memungkinkan rotor untuk “mengunci”

dengan fluks stator yang berputar.

Dimulai sebagai sebuah motor induksi. Rotor synchronous motor juga mempunyai

sebuah squirrel-cage winding yang dikenal sebagai Amortisseur winding, yang

berfungsi menghasilkan torsi untuk menyalakan motor.

Synchronous motor akan dijalankan pada kecepatan sinkron sesuai dengan rumus:

Synchronous RPM = 120 x FrekuensiBanyak Kutub

Prinsip kerja motor sinkron yaitu :

Motor sinkron serupa dengan motor induksi pada mana keduanya mempunyai

belitan stator yang menghasilkan medan putar. Tidak seperti motor induksi, motor

sinkron dieksitasi oleh sebuah sumber tegangan dc di luar mesin dan karenanya

membutuhkan slip ring dan sikat (brush) untuk memberikan arus kepada rotor. Pada

motor sinkron, rotor terkunci dengan medan putar dan berputar dengan kecepatan

sinkron. Jika motor sinkron dibebani ke titik dimana rotor ditarik keluar dari

keserempakannya dengan medan putar, maka tidak ada torque yang dihasilkan, dan

motor akan berhenti. Motor sinkron bukanlah self-starting motor karena torque hanya

akan muncul ketika motor bekerja pada kecepatan sinkron; karenanya motor

memerlukan peralatan untuk membawanya kepada kecepatan sinkron. Motor sinkron

menggunakan rotor belitan. Jenis ini mempunyai kumparan yang ditempatkan pada

slot rotor. Slip ring dan sikat digunakan untuk mensuplai arus kepada rotor.

Penyalaan Motor Sinkron :

Sebuah motor sinkron dapat dinyalakan oleh sebuah motor dc pada satu

sumbu. Ketika motor mencapai kecepatan sinkron, arus AC diberikan kepada belitan

stator. Motor dc saat ini berfungsi sebagai generator dc dan memberikan eksitasi

medan dc kepada rotor. Beban sekarang boleh diberikan kepada motor sinkron. Motor

sinkron seringkali dinyalakan dengan menggunakan belitan sangkar tupai (squirrel-

cage) yang dipasang di hadapan kutub rotor. Motor kemudian dinyalakan seperti

halnya motor induksi hingga mencapai –95% kecepatan sinkron, saat mana arus

searah diberikan, dan motor mencapai sinkronisasi. Torque yang diperlukan untuk

menarik motor hingga mencapai sinkronisasi disebut pull-in torque.

Seperti diketahui, rotor motor sinkron terkunci dengan medan putar dan harus

terus beroperasi pada kecepatan sinkron untuk semua keadaan beban. Selama kondisi

tanpa beban (no-load), garis tengah kutub medan putar dan kutub medan dc berada

dalam satu garis (gambar dibawah bagian a). Seiring dengan pembebanan, ada

pergeseran kutub rotor ke belakang, relative terhadap kutub stator (gambar bagian b).

Tidak ada perubahan kecepatan. Sudut antara kutub rotor dan stator disebut sudut

torque α.

III. GAMBAR RANGKAIAN

IV. ALAT

1. DL 1013T2 DC filtered power supply 1 buah

2. DL 1023PS Shunt DC drive motor 1 buah

3. DL1026A Three-phase alternator 1 buah

4. DL 2025DT Speed indicator 1 buah

5. DL 2031 Optical electronic generator 1 buah

6. DL 2108TAL Three-phase power supply unit 1 buah

7. DL 2108T01 Excitation voltage controller 1 buah

8. DL 2108T02 Power circuit breaker 1 buah

9. DL 2109T1A Moving-iron ammeter (1000mA) 1 buah

10. DL 2109T2A5Moving-iron ammeter (2,5 A) 2 buah

11. DL 2109T1PVMoving-iron voltmeter (600V) 2 buah

12. DL 2109T2T Phase sequence indicator 1 buah

13. DL 2109T17/2Double voltmeter 1 buah

14. DL 2109T26 Power meter 1 buah

15. DL 2109T27 Power factor meter 1 buah

16. DL 2109T32 Synchronoscope 1 buah

17. Multimeter Analog 1 buah

18. Kabel Penghubung panjang 20 buah

19. Kabel Penghubung pendek 10 buah

20. Frekuensimeter analog 220V 1 buah

21. Saklar ELCB 3 Phase 2 buah

22. Cos phi meter 1 buah

V. LANGKAH KERJA

1. Siapkan semua alat yang akan digunakan

2. Hubungkan kabel hubung sesuai dengan gambar rangkaian yang telah

disediakan.

3. Pastikan rangkain telah dirangkai sesuai dengan gambar dan siap dinyalakan

4. Beri tegangan motor DC sampai 3000 RPM

5. Ukur tegangan dan beda fasa masing-masing

5.1. Kecepatan motor DC

5.2. Tegangan dengan eksitasi 380 volt

5.3. Frekuensi pada generator

5.4. Beda fasa dengan melihat perputaran LED hingga kecepatannya lambat.

Apabila nyala LED hijau segera nyalakan tegangan PLN.

6. Lihat phase sequencenya.

7. Jika tegangan sudah sinkron, amati daya dan cos phi nya.

8. Naikkan kecepatan motor DC dengan menambahkan tegangan pada power

supply DC nya.

9. Amati dan catat setiap perubahan saat eksitasi dinaikkan.

VI. TABEL

HASIL

PERCOBAAN

Eksitasi Cos Beban QC (Watt) P (Watt)35% Negativ Kapasitiv 59 2030% Negativ Kapasitif 19 6425% Negativ Kapasitif 40 100

22,5% Negativ Kapasitif 47 8020% Negativ Kapasitif 70 8218% Negativ Kapasitif 122 70

Eksitasi Cos Beban QL P (Watt)35% Positiv Induktif 80 9040% Positiv Induktif 80 6050% Positiv Induktif 140 5060% Positiv Induktif 190 070% Positiv Induktif 240 080% Positiv Induktif 300 090% Positiv Induktif 340 0

VII. PEMBAHASAN

Prinsip kerja pada job percobaan kali ini sama dengan percobaan

sebelumnya, yaitu menjelaskan bahwa motor sinkron tidak dapat bekerja sendiri.

Motor sinkron harus digerakkan sesuai dengan gambar rangkaian yang ada hingga

mencapai kecepatan 3000 rpm dan tegangan antar fasa 380 Volt. Untuk

mensinkronkan generator dengan PLN frekuensi yang dihasilkan dari generator

atau PLN harus mampu mencapai 50 Hz. Ketika nyala LED berjalan kearah kanan

maka seluruh system bersifat induktif apabila kearah kiri bersifat kapasitif.

Saat mensinkronkan LED tidak berada pada posisi induktif maupun

kapasitif tetapi pada saat posisi 0, yaitu ketika nyala LED warna merah menjadi

hijau. Saat LED berwarna hijau maka generator sudah sinkron. Dengan

berhasilnya proses sinkronisasi generator maka generator sinkron dapat diubah

menjadi motor sinkron dengan memberikan beban dan eksitasi dinaikkan maka

torsi motor bertambah.

Untuk mengetahui daya yang diserap, dan yang menghasilkan daya dengan

tegangan daya naik melebihi tegangan awal dilihat menggunakan cos phi meter.

Saat cos phi meter menunjukan posisi induktif, generator berjalan pada keadaan

leading induktif. Apabila tegangan dan kecepatan dari motor naik maka cos phi

meter akan turun. Keadaan tersebut menunjukan bahwa pada kapasitif generator

berubah menjadi motor dengan melihat daya pada watt meter.

VIII. KESIMPULAN

1. Untuk menjalankan motor sinkron harus diberi penggerak awal dari luar

karena motor sinkron tidak dapat bergerak sendiri.

2. Untuk menaikkan daya dari generator ke PLN dengan menaikan kecepatan

motor DC dan eksitasi generator sinkron

3. Tegangan PLN dapat mengatur generator ke jaringan daya aktif ataupun

daya reaktif.

4. Generator sinkron mampu menyuplai daya aktif dan daya reaktif.

IX. REFERENSI

DE LORENZO.2011.Electrical Power Enggineering.

http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/PaperSynchronousMotor.pdf

http://blog.unsri.ac.id/download3/23965.pdf

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/30823/3/Chapter%20II.pdf