LAPORAN PRAKTIKUMREGULATION PERFORMANCEEXPERIMENT N.5Dosen Pembimbing :Bp. Djodi Antono, B.Tech.

Disusun Oleh :HENING PUTRI RIYANDHINIListrik 2D / 103.39.13.3.10

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIKJURUSAN TEKNIK ELEKTROPOLITEKNIK NEGERI SEMARANG2015I. JUDULRegulation Performance

II. NO. PERCOBAANExperiment N.5

III. WAKTU PERCOBAANHari : JumatTanggal : 15 Mei 2015Pukul : 08.00 s/d 11.00 WIBTempat : Laboraturium Listrik Barat Ruang Khusus Politeknik Negeri Semarang

IV. PENDAHULUANPada percobaan dengan judul Regulation Performance ini bertujuan untuk memperlihatkan bahwa motor bila diberi beban, tegangannya akan berubah-ubah sehingga harus diberi eksiter agar output tegangannya konstan.Pada saat awal di beri tegangan maka arus yang mengalir menyebabkan berputarnya motor DC yang kemudian akan menggerakan generator sinkron. Namun generator tersebut belum memiliki tegangan, generator akan bertegangan ketika generator tersebut telah diberi penguat atau eksitasi. Ketika motor tersebut diberi beban, maka tegangan yang ada pada motor akan berubah-ubah, sehingga motor sangat membutuhkan eksiter agar tegangan outputnya dapat konstan atau dengan kata lain dapat dinaikkan atau diturunkan secara otomatis.Pada praktikum kali ini kita akan belajar mengenai generator sinkron dengan beban R, R-L dan R-C. Pada beban R maka cos = 1 karena sifat R yaitu arus bersifat sama terhadap tegangan, pada beban L yang dipararel dengan beban R maka cos = 0,8 tertinggal karena sifat induktif yaitu arus tertinggal terhadap tegangan, dan pada saat beban C dipararel dengan beban R maka cos = 0,8 mendahului karena sifat kapasitor yaitu arus mendahului terhadap tegangan.

V. DASAR TEORIGenerator SinkronGenerator adalah salah satu komponen yang dapat mengubah energi mekanik (gerak) menjadi energi listrik. Terdapat 2 komponen utama pada generator listrik, yaitu: stator (bagian yang diam) dan rotor (bagian yang bergerak). Rotor akan berhubungan dengan poros generator listrik yang berputar pada pusat stator. Kemudian poros generator listrik tersebut biasanya diputar dengan menggunakan usaha yang berasal dari luar, seperti yang berasal dari turbin air maupun turbin uap.Berdasarkan tegangan yang dibangkitkan, generator dibagi menjadi 2 yaitu : a. Generator Arus Bolak-Balik (AC) Yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan output) berupa tegangan bolak-balik. b. Generator Arus Searah (DC)Yaitu tegangan yang dihasilkan (tegangan output) berupa tegangan searah, karena didalamnya terdapat sistem penyearahan yang dilakukan bisa berupa oleh komutator atau menggunakan dioda.

Gambar 1.1 Rotor salient (kutub sepatu) pada generator sinkronPrinsip kerjanya adalah Jika sebuah kumparan diputar pada kecepatan konstan pada medan magnethomogen, maka akan terinduksi tegangan sinusoidal pada kumparan tersebut. Medan magnet bisa dihasilkan oleh kumparan yang dialiri arus DC atau oleh magnet tetap. Pada mesin tipe ini medan magnet diletakkan pada stator (disebut generator kutub eksternal / external pole generator) yang mana energi listrik dibangkitkan pada kumparan rotor. Hal ini dapat menimbulkan kerusakan pada slip ring dan karbon sikat, sehingga menimbulkan permasalahan pada pembangkitan daya tinggi. Untuk mengatasi permasalahan ini, digunakan tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), yang mana medan magnet dibangkitkan oleh kutub rotor dan tegangan AC dibangkitkan pada rangkaian stator. Tegangan yang dihasilkan akan sinusoidal jika rapat fluks magnet pada celah udara terdistribusi sinusoidal dan rotor diputar pada kecepatan konstan. Tegangan AC tiga fasa dibangkitan pada mesin sinkron kutub internal pada tiga kumparan stator yang diset sedemikian rupa sehingga membentuk beda fasa dengan sudut 120. Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan 3-fasa dengan tegangan yang dibangkitkan diperlilhatkan pada gambar di bawah ini.

Gambar 3.2. Gambaran sederhana kumparan 3-fasa dan tegangan yang dibangkitkanPada rotor kutub sepatu, fluks terdistribusi sinusoidal didapatkan dengan mendesain bentuk sepatu kutub. Sedangkan pada rotor silinder, kumparan rotor disusun secara khusus untuk mendapatkan fluks terdistribusi secara sinusoidal. Untuk tipe generator dengan kutub internal (internal pole generator), suplai DC yang dihubungkan ke kumparan rotor melalui slip ring dan sikat untuk menghasilkan medan magnet merupakan eksitasi daya rendah. Jika rotor menggunakan magnet permanen, maka tidak slip ring dan sikat karbon tidak begitu diperlukan.Generator Sinkron BerbebanDalam keadaan berbeban arus jangkar akan mengalir dan mengakibatkan terjadinya reaksi jangkar. Reaksi jangkar besifat reaktif karena itu dinyatakan sebagai reaktansi, dan disebut reaktansi magnetisasi (Xm). Reaktansi pemagnet (Xm) ini bersama-sama dengan reaktansi fluks bocor (Xa) dikenal sebagai reaktansi sinkron (Xs). Persamaan tegangan pada generator adalah:Ea= V + I.Ra + j I.XsXs= Xm + Xadimana :Ea = tegangan induksi pada jangkarV = tegangan terminal outputRa = resistansi jangkarXs= reaktansi sinkronGambar 3.3. Kurva Generator berbebanDiagram Fasor Fasor digunakan untuk menggambarkan hubungan antara tegangan-tegangan arus bolak-balik. Gambar 3.4. menunjukkan hubungan diantara tegangan-tegangan arus bolak balik tersebut ketika generator mensuplai beban resistif murni (faktor daya nol). Total teganganEAberbeda dari tegangan terminalVkarena adanya tegangan jatuh resistif dan induktif. Semua tegangan direferensikan terhadapVyang diasumsikan bersudut 0o. Gambar3.4. Diagram Fasor Generator Sinkron dengan Faktor Daya SatuGambar 3.5. mengilustrasikan diagram fasor untuk generator yang beroperasi pada faktor dayalaggingdanleading. Perlu dicermati bahwa, untuk tegangan fasa dan arus jangkar yang sama, bebanlaggingmembutuhkan tegangan induksiEAyang lebih besar daripada bebanleading. Oleh karena itu, arus medan yang lebih besar dibutuhkan oleh bebanlagginguntuk mendapatkan tegangan terminal yang sama dengan bebanleading. Untuk arus medan dan besar arus beban yang sama, tegangan terminal untuk bebanlagginglebih kecil daripada bebanleading.

Gambar 35.Diagram Fasor Generator Sinkron pada Faktor Daya (a) Lagging dan (b) LeadingPada mesin sinkron, besarnya resistansiRAsangatlah kecil dibandingkan dengan reaktansi sinkronXS. Jika resistansi sinkron diabaikan, maka sebuah persamaan penting untuk memperkirakan daya keluaran generator dapat diturunkan.Gambar3.6. Diagram Fasor yang DisederhanakanDaya keluaran generator dirumus kan sebagai berikut:Dari diagram fasor pada gambar 11 terlihat bahwaSehingga persamaan akhir untuk perkiraan daya keluaran generator adalah: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 jikaprime moverdijaga agar berputar pada kecepatan mekanik yang konstan (sehingga frekuensinya tetap), maka besar dari tegangan induksi (EA) akan bernilai konstan.Jika generator beroperasi pada faktor dayalaggingdan beban tambahan diberikan pada faktor daya yang sama, maka besarnyaIAakan meningkat dengan sudut di antaraIAdanVyang tetap konstan dan oleh karenanya, tegangan reaksi jangkarjXSIAjuga akan meningkat dengan tetap menjaga konstan sudutnya.Karena jXSIAbertambah, sedangkan besar dariEAtetap konstan (gambar 12 (a)). Maka, ketika beban dengan faktor daya lagging bertambah, teganganVturun dengan cukup tajam. Gambar 12 (b) mengilustrasikan pengaruh ketika generator ditambah beban berfaktor daya satu dan terlihat bahwaVturun sedikit. Gambar 12 (c) menggambarkan pengaruh ketika generator diberi beban tambahan dengan faktor dayaleading, yaitu mengakibatkan teganganVmenjadi naik.Gambar3.7.Pengaruh Penambahan Beban (a) Lagging, (b) Resistif Murni dan (c) Leading terhadap Tegangan TerminalDalam kondisi operasi normal, diinginkan agar tegangan tetap konstan sekalipun beban berubah-ubah. Variasi tegangan terminal dapat diatasi dengan memvariasikan besarEA, yaitu dengan memvariasikan medan magnet (dan juga fluks) generator. Sebagai contoh, ketika bebanlaggingditambahkan pada generator, tegangan terminal akan turun. Dengan memperbesar arus medanIFmelalui pengaturan sistem eksitasi makaEAakan 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 iniGambar 3.8.Kurva Karakteristik Generator dalam Kondisi Berbeban

VI. GAMBAR RANGKAIANa. ALAT DAN BAHANNama PeralatanGambar PeralatanJumlah

DL 1013T2DC filtered power supply1 buah

DL 1023PSShunt DC drive motor1 buah

DL 1026AThree phase alternator1 buah

DL 2025DTSpeed Indicator1 buah

DL 2108T01 Excitation voltage controller1 buah

DL 2109T27 Power factor meter1 buah

DL 2109T1AMoving-iron ammeter (1000mA)2 buah

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

DL 2109T1T Phase-sequence indicator1 buah

DL 2109T17/2 Double voltmeter (250-500 V)1 buah

DL 2031 Optical electronic generator1 buah

Kabel Hubung20 buah

Saklar ELCB 3 Phase1 buah

Pengatur Beban@1 buah

b. GAMBAR RANGKAIAN VII. LANGKAH PERCOBAAN7.1. Merangkai peralatan sesuai pada gambar rangkaian dengan rangkaian beban yang dihubung bintang. Hambatan pertaman adalah R.7.2. Sebelum mengawali percobaan, atur tegangan hambatan pada 0 Volt.7.3. Suplai Menaikkan kecepatan motor menjadi 3000 rpm dan arus eksitasi 200 mA.7.4. Menyalakan saklar pengatur arus eksitasi.7.5. Mengatur arus eksitasi sampai tegangan pada V1 menjadi 380V.7.6. Mengatur saklar beban R dari 1 sampai 4, kemudian menyalakan saklar ELCB.7.7. Mengukur besarnya Ie,Is,V, dan cos, kemudian dicatat hasilnya.7.8. Kembalikan saklar beban menjadi 0.7.9. Matikan saklar ELCB.7.10. Kemudian, beban R diganti dengan beban R-L dan R-C, setelah itu, ulangi langkah 6 hingga 97.11. Menurunkan arus eksitasi dan tegangan pengatur kecepatan motor menjadi 0.7.12. Mematikan saklar pengatur arus eksitasi, dan mematikan power supply.7.13. Mengembalikan alat ketempat semula.

VIII. DATA PERCOBAANTabel 1 . Beban RBebanIs (A)Ie (mA)Cos % E

R10.192100.9935

R20.272250.9935

R30.482500.9940

R40.72900.9948

R513400.9957

R61.44250.9972

Tabel 2. Beban R-LBebanIs (A)Ie (mA)Cos % E

R-L 10.252500.8541

R-L 20.362750.8545

R-L 30.623400.8657

R-L 40.94100.8670

R-L 51.35100.8688

Tabel 3. Beban R-CBebanIs (A)Ie (mA)Cos % E

R-C 10.251750.8129

R-C 20.321750.7829

R-C 30.561750.8330

IX. 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.Pada 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 negative.Berbeda dengan sifat R dan R-L, 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.

X. KESIMPULAN1. Faktor daya (cos adalah perbedaan sudut antara arus terhadap tegangan.2. Pada beban R saat nilainya diperbesar nilai tegangannya akan semakin turun, untuk menaikkannya maka arus eksitasinya perlu ditambah.3. Pada beban R-L saat nilainya diperbesar nilai tegangannya akan semakin turun, untuk menaikkannya maka arus eksitasinya perlu ditambah.4. Pada beban R-C saat nilainya diperbesar nilai tegangannya akan semakin turun, untuk menaikkannya maka arus eksitasinya perlu ditambah.5. Beban R arus dan tegangannya sefasa.6. Beban R-L arusnya tertinggal terhadap tegangan.7. Beban R-C arusnya mendahului tegangan.8. 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