PERENCANAAN DAN PEMBUATAN PEMBANGKIT LISTRIK MIKROHIDRO (GENERATOR)
TUGAS AKHIR Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Syarat Meraih Gelar Sarjana Strata Satu (S-1)
Disusun Oleh : NAMA
: SWANNE ADDIS BUANE
NIM
: 00530023
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2007
i
ii
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum. Wr. Wb. Puji syukur kehadirat ALLAH SWT, karena atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan skripsi dengan judul “ PERENCANAAN DAN PEMBUATAN PEMBANGKIT LISTRIK MIKROHIDRO (GENERATOR)”. Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar (S-1) pada Fakultas Teknik Jurusan Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Penulis menyadari bahwa keberhasilan dalam penyusunan skripsi ini tidak lepas dari bantuan dan dorongan baik moral maupun material dari berbagai semua pihak. Maka pada kesempatan ini, penyusun menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Drs. Muhadjir Effendy, M. AP, selaku Rektor Universitas Muhamadiyah Malang. 2. Bapak Ir. Sunarto, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik. 3. Bapak Ir. Diding Suhardi, MT. selaku Ketua Jurusan Elektro. 4. Bapak Ir. Nur Alif, MT. selaku Kepala Laboratorium Elektro. 5. Bapak Ir. Diding Suhardi, MT. selaku Dosen Pembimbing I. 6. Bapak Ir. Nurhadi, MT selaku Dosen Pembimbing II. 7. Bapak Ir. M. Irfan, MT. selaku Dosen Wali. 8. Bapak dan Ibu Dosen maupun Karyawan di Fakultas Teknik Elektro.
iii
9. Kedua orang tuaku dan saudaraku yang selalu memberikan dorongan moral maupun spirit yang telah banyak membantu dalam proses terlaksananya Tugas Akhir ini. 10. Dan semua teman-teman teknik elektro angkatan 2000 yang telah banyak membantu proses dalam terlaksananya Tugas Akhir ini serta pihak-pihak yang lain yang tidak mungkin penulis menyebutkan satu persatu.
Penyusun
menyadari
bahwa
Tugas
Akhir
ini
masih
jauh
dari
kesempurnaan untuk itu kritik dan saran rekan-rekan sangat kami butuhkan guna melengkapi Tugas Akhir ini, semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua. Amin. Wassalamu’alaikum Wr.Wb.
Malang, 11 Januari 2006 Penulis,
(Swanne Addis Buane )
iv
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL LEMBAR PERSETUJUAN .........................................................................
i
LEMBAR PENGESAHAN ...........................................................................
ii
SURAT PERNYATAAN ..............................................................................
iii
KATA PENGANTAR ...................................................................................
iv
LEMBAR PERSEMBAHAN .......................................................................
v
DAFTAR ISI ..................................................................................................
vi
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
ix
DAFTAR TABEL ..........................................................................................
xi
LAMPIRAN ....................................................................................................
ix
BAB I
PENDAHULUAN 1.1. Latar belakang .........................................................................
1
1.2. Tujuan ......................................................................................
2
1.3. Rumusan masalah ....................................................................
3
1.4. Batasan Masalah ......................................................................
3
1.5. Metodologi ..............................................................................
3
1.6. Sistematika ..............................................................................
4
v
BAB II DASAR TEORI 2.1. Air ............................................................................................
5
2.2. Tubin Crossflow.......................................................................
7
2.3. Generator AC (alternator) .........................................................
7
2.3.1. Prinsip dasar .....................................................................
7
2.3.1.1. Stator ...........................................................................
8
2.3.1.2. Rotor ............................................................................
9
2.3.2. Kecepatan dan Frekuensi .................................................
10
2.3.3. Persamaan EMF Induksi...................................................
13
2.4. Baterai Charger .......................................................................
15
2.5. Baterai.....................................................................................
16
2.6. Inverter ....................................................................................
17
2.6.1. Diode .................................................................................
20
2.6.2. Mosfet (Metal Semikonduktor Effect) ..............................
23
2.6.3. Transformator ....................................................................
24
2.6.3.1. Rugi dan Efisiensi.......................................................
25
2.6.4. Filter..................................................................................
27
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT 3.1. Prinsip Kerja Pembankit Listrik Mikrohidro............................
31
3.2. Debit Air...................................................................................
32
3.3. Perhitungan Daya .....................................................................
34
3.4. Turbin Crossflow......................................................................
35
vi
3.5. Generator AC (alternator).........................................................
36
3.6. Jembatan Tiga Fasa ..................................................................
38
3.7. Baterai Charger.........................................................................
38
3.8. Baterai.......................................................................................
39
3.9. Inverter DC to AC ....................................................................
39
3.9.1. Transformator ....................................................................
40
3.9.2. Diode .................................................................................
41
3.9.3. Mosfet................................................................................
42
3.9.3. Filter..................................................................................
42
3.10. Rangkaian Pengendali Pensaklaran.......................................
43
3.10.1. Rangkaia n Pembangkit Gelombang Segi Empat ............
43
3.10.2. Rangkaian Deat Time ......................................................
44
BAB IV PRINSIP KERJA DAN PENGUJIAN ALAT 4.1. Pengujian Regulator ..................................................................
45
4.1.1. Tujuan ...............................................................................
45
4.1.2. Peralatan Yang Digunakan................................................
45
4.1.3. Langkah Pengujian............................................................
45
4.1.4. Hasil Pengujian dan Analisa .............................................
46
4.2. Pengujian Rangkaian Generator ...............................................
48
4.2.1. Tujuan ...............................................................................
49
4.2.2. Peralatan Yang Digunakan................................................
49
4.2.3. Langkah Pengujian............................................................
49
vii
4.2.4. Hasil Pengujian dan Analisa .............................................
50
4.3. Pengujian Alat Keseluruhan .....................................................
51
4.3.1. Tujuan ...............................................................................
51
4.3.2. Peralatan Yang Digunakan................................................
51
4.3.3. Langkah Pengujian............................................................
51
4.3.4. Hasil Pengujian dan Analisa .............................................
52
BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan...............................................................................
54
5.2. Saran.........................................................................................
55
DAFTAR PUSTAKA
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Fluks Maksimum dan Fluks Nol .................................................
12
Gambar 2.2. Prisip Kerja Inverter ....................................................................
18
Gambar 2.3. Inverter Sederhana Yang Menggunakan Sklar Mekanik ............
18
Gambar 2.4. Simbol Dan Kontuksi Dioda ……………………………………
20
Gambar 2.5. Dioda Diberi Tegangan Maju ......................................................
21
Gambar 2.6. Dioda Diberi Tegangan Mundur .................................................
22
Gambar 2.7. Mosfet (Metal Oxide Semiconductor Effect) ..............................
23
Gambar 2.8. Bentuk Dasar Transformator.......................................................
24
Gambar 2.9. Transformasi ...............................................................................
24
Gambar 2.10.Rugi Dan Efisiensi Trafo ...........................................................
25
Gambar 2.11. Rangkaian LC Filter ..................................................................
27
Gambar 2.12. Rangkaian Filter Non Linear .....................................................
28
Gambar 3.1. Diagram Blok Mikrohidro...........................................................
31
Gambar 3.2. Aliran Air ....................................................................................
33
Gambar 3.3. Kontruksi Turbin CrossFlow......................................................
36
Gambar 3.4. Generator AC (Alternator) ..........................................................
36
Gambar 3.5. Jembatan Penyearah Tiga Fasa ....................................................
38
Gambar 3.6. Rangkaian Regulator (Baterai Charger)......................................
39
Gambar 3.7. Rangkaian Push-Pull Inverter DC To AC ...................................
40
Gambar 3.8. Rangkaian Filter .........................................................................
43
Gambar 3.9. Rangkaian Pembangkit Gelombang Segi Empat.........................
43
ix
Gambar 3.10. Rangkaian Dead Time ...............................................................
44
Gambar 4.1. Pengujian Regulator Atau Baterai Charger .................................
45
Gambar 4.3. Diagram Blok Pengujian Generator Dengan Tacho Meter Dan AVO Meter ...........................................................................................
49
Gambar 4.4. Diagram Blok Pengujian Generator Dengan Tacho Meter Dan AVO Meter (keseluruhan) ....................................................................
x
52
DAFTAR TAB EL
Tabel 2.1. Hasil Pengukuran Rata -rata Kecepatan Air ....................................
33
Tabel 2.2. Hasil Pengujian Rangkaian Regulator Tanpa Beban......................
46
Tabel 2.3. Hasil Pengujian Rangkaian Regulator Dengan Beban (Gambar 1)
47
Tabel 2.4. Hasil Pengujian Rangkaian Regulator Dengan Beban (Gambar 2)
48
Tabel 2.5. Hasil Pengujian Rangkaian Regulator Tanpa Baterai....................
50
Tabel 2.6. Hasil Pengujian Keseluruhan Dari Debit Air Sampai Dengan Beban 52
xi
DAFTAR PUSTAKA
1. f. suryatmo, Teknik Listrik Motor & Generator Arus Bolak-balik, penerbit alumni, 1994, bandung 2. Rodolf Michael.Dipl.ing, Bikin Sendiri Pengisi Batere dan Acumulator. 3. Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Penerbit PT Gramedia 4. Ir. muslim marappung, Teknik Tenaga Listrik. Penerbit Armico Bandung. 5. Muhammad H. rashid, Elektronika Daya 6. http://www.national.com
xii
