PERANCANGAN GENERATOR INDUKSI 1 FASE 12 KUTUB KECEPATAN RENDAH
TUGAS AKHIR Disusun untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Syarat-syarat untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta Disusun Oleh :
NOR RAHMAN KHAIRUDIN D400110019
FAKULTAS TEKNIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2015
i
ii
iii
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan kenikmatan, hidayah serta taufiqnya sehingga sampai saat ini masih diberikan kesempatan untuk beribadah dan meyembah padaNYA dan telah menjadikanku manusia yang berakal dan berguna dalam dunia ini. Sholawatsertasalamuntukjunjungan kami, Nabi Muhammad S.A.W yang senantiasa memberikan syafa’atnya kepada kami untuk terus dicapai dan raih dalam hidup dan kehidupan umat manusia. Hanya karena Allah SWT akhirnya penulis bisa melewati kendala dan tantangan dalam menyelesaikan dan menyusun laporan tugas akhir ini. Tugas akhir ini disusun dan diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. Adapun judul tugas akhir yang penulis ajukan : “PERANCANGAN GENERATOR INDUKSI 1 FASE 12 KUTUB KECEPATAN RENDAH”. Selama penyusunan tugas akhir ini penulis mendapat dukungan, dan saran serta bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu dengan tulus ikhlas dan kerendahan hati penulis mengucapkan rasa terima kasih sebesar – besarnya kepada: 1.
Bapak Ir. Sri Sunarjono, M.T., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak Umar, S.T., M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.
iv
3.
Bapak Agus Supardi, S.T., M.T. dan Bapak Aris Budiman, S.T., M.T.selaku Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.
4.
Bapak Umar, S.T., M.T dan Bapak Jatmiko, S.T., M.T.Selaku penguji Tugas Akhir.
5.
Bapak dan Ibu dosen atas kesedianya membimbing dan memberikan waktunya kepada penulis selama di Teknik Elektro.
6.
Kedua orang tuaku tercinta dan seluruh keluarga terima kasih atas semua kasih sayang dan do’a yang tiada hentinya tidak pernah surut sehingga penulis bisa seperti saat ini.
7.
Seluruh Staf Tata Usaha, Staf Akademik maupun non Akademik, yang telah banyak membantu dan memberikan kemudahan kepada penulis selama menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta.
8.
Rekan-rekan seperjuangan Teknik Elektro 2011, rekan-rekan kerja di KMTE dan temen-temen Elektro semuanya, semoga kekeluargaan ini tetap terjaga hingga nanti.
9.
Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
10. Seluruh elemen kehidupan yang selalu menginspirasi perjalanan ini.Akhir kata, penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Saran dan kritik yang memebangun sangat penulis harapkan.
v
vi
MOTTO
Kemantapan dalam setiap kegiatan kunci dari keberhasilan, .
Jangan pernah takut untuk mencoba meskipun kegagalan menantimu, karena kamu tak tahu apa yang kamu peroleh ketika kamu berhasil.
Jangan pernah berubah karena seseorang, karena kamu akan kehilangan jati diri. Jika kamu di jalan yang benar, maka berbanggalah.
vii
PERSEMBAHAN
Sedikit karya ini kupersembahkan untuk yang tercinta dan terkasih : Allah SWT yang senantiasa melimpahkan nikmat, karunia dan hidayahNya kepada kita semua. Bapak dan Ibuku tercinta. Kasih sayang, cinta yang tak bersyarat serta pengorbanan dan doa sepanjang masa yang telah kalian berikan kepada anakmu. Pak dhe budhe solo dan om barit yang telah membimbingku selama di solo, tak lupa simbah dan keluarga yang mengasuhku selama disolo terimakasih semua. Kepada kasihku nan jauh disana, kamu memberiku semangt berjuang, semangat memulai setiap kegiatan, dorongan dan nasehatmu memberikan indahnya kebersaam. Teman seperjuangan Mariska,rudi, bima, rehang atas semangt yang telah kau berikan padaku, Kita pasti sukse guys. Sahabat-sahabatku yang selaluberbagikisah, tawa, candadankebahagiaan. Segenap Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro ( KMTE ) Teman-teman SeperjuanganTeknik Elektro 2011
viii
DAFTAR KONTRIBUSI
Tugas Akhir ini berawal dari ketertarikan penulis terhadap energi alternatif dan yang terbarukan, khususnya energi tersebut mempunyai peran yang sangat penting dalam memenuhi kebutuhan listrik bagi masyarakat yang betempat tinggal didaerah terpencil. Ide Tugas Akhir ini berasal dari Bapak Agus Supardi, S.T., M.T. sebagai pembimbing pertama, beliau menawarkan judul Tugas Akhir mengenaigenerator induksi 1 fase kecepatan rendah. Setelah berkonsultasi dan diberikan penjelasan, akhirnya penulis berminat untuk melakukan perancangan dan penelitian. Beliau juga menyarankan untuk dosen pembimbing kedua tugas akhir ini adalah Bapak Aris Budiman, S.T., M.T. Setelah berkonsultasi dengan Bapak Aris Budiman, S.T., M.T. mengenai judul Tugas Akhir dan beliau bersedia untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan serta menyusun laporan Tugas Akhir ini. Setelah seminar Proposal Tugas Akhir ada beberapa saran dan masukkan dari dosen penguji demi perbaikkan Tugas Akhir ini. Perancangan generator induksi 1 fase kecepatan rendah ini dilakukan di luar Laboraturium Jurusan Teknik Elektro dan penelitian tugas akhir ini dilakukan penulis di Laboraturium Jurusan Teknik Elektro. Untuk pengambilan data dilakukan beberapa kali percobaan untuk mendapatkan seluruh data yang diperlukan dalam penelitian ini. Perubahan data dan analisa pemulis selalu berkonsltasi dengan pembimbing hingga akhirnya seluruh data yag diperlukan terkumpul. Kemudian
ix
x
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL........................................................................................
i
HALAMAN PERSETUJUAN .........................................................................
ii
HALAMAN PENGESAHAN ..........................................................................
iii
KATA PENGANTAR .....................................................................................
iv
MOTTO ...........................................................................................................
vii
PERSEMBAHAN ............................................................................................
viii
DAFTAR KONTRIBUSI ................................................................................
x
PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ..............................................
xi
DAFTAR ISI ....................................................................................................
xii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................
xv
DAFTAR TABEL ............................................................................................
xvi
ABSTRAKSI ................................................................................................... xvii BAB I. PENDAHULUAN ...............................................................................
1
1.1. Latar Belakang .............................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ...................................................................
3
1.3. Batasan Masalah .........................................................................
4
1.4. Tujuan Penelitian ........................................................................
4
1.5. Manfaat Penelitian ......................................................................
5
1.6. Sistematika Penulisan .................................................................
5
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA.....................................................................
7
2.1. Telaah Penelitian .........................................................................
7
xii
2.2. Landasan Teori............................................................................
8
2.2.1 Generator Induksi dan Definisinya ..................................
8
2.2.2 Bagian Generator.... ..........................................................
9
2.2.3 Generator ..........................................................................
11
2.2.4 Jenis- jenis generator Induksi … ......................................
14
2.2.5 Bank Kapasitor ................................................................
18
BAB III. METODE PENELITIAN..................................................................
20
3.1. Waktu dan Tempat ......................................................................
20
3.2. Bahan dan Peralatan ....................................................................
20
3.2.1. Bahan Perancangan ...........................................................
20
3.2.2. Bahan Penelitian................................................................
20
3.2.3. Peralatan ..........................................................................
21
3.3. Alur Penelitian ............................................................................
21
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ...............................
24
4.1. Perancangan Generator Induksi 1 Fase Kecepatan Rendah ........
24
4.2. Hasil Penelitian dan Pembahasan ........................... .................. ..
26
4.2.1. Pengujian generator induksi tanpa beban dengan eksitasi bank kapasitor 8 dan 16 µF… ...........................................
27
4.2.2. Pengujian generator induksidenganbebandengan eksitasi bank kapasitor 8 µF ....................................................... ...
30
4.2.4 Pengujian generator induksidenganbebandengan eksitasi bank kapasitor 16 µF .. .....................................................
xiii
34
BAB V. PENUTUP ...........................................................................................
38
5.1. Kesimpulan .................................................................................
38
5.2. Saran ...........................................................................................
39
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
40
LAMPIRAN
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Bagian rotor dan stato.......................................................................10 Gambar 2.2. Struktur generator AC.......................................................................13 Gambar 2.3.Bank kapasitor ...................................................................................19 Gambar 3.1.Alur Penelitian....................................................................................23 Gambar 4.1. Alur perancangan belitan generator induksi .....................................22 Gambar 4.2. Hubungan kecepatan putar terhadap tegangan pada generator induksi 1 fase tanpa beban...............................................................28 Gambar 4.3. Hubungan kecepatan putar terhadap frekuensi pada generator induksi 1 fase tanpa beban. ..............................................................29 Gambar 4.4. Hubungan kecepatan putar terhadap tegangan pada generator menggunakan dengan kapsitor 8 µF.................................................31 Gambar 4.5. Hubungan kecepatan putar terhadap frekuensi pada generator menggunakan dengan kapsitor 8 µF.................................................32 Gambar 4.6. Hubungan kecepatan putar terhadap arus pada generator induksi menggunakan beban dengan kapsitor 8 µF.......................................33 Gambar 4.7. Hubungan kecepatan putar terhadap tegangan pada generator induksi menggunakan beban dengan kapsitor 16µF........................35 Gambar 4.8. Hubungan kecepatan putar terhadap frekuensi pada generator induksi menggunakan beban dengan kapsitor 16µF .......................36 Gambar 4.9. Hubungan kecepatan putar terhadap arus pada generator induksi menggunakan beban dengan kapsitor 16µF.........................37
xv
DAFTAR TABEL
Tabel
4.1. Pengujian generator induksi tanpa beban..........................................27
Tabel 4.2. Pengujian generator induksi menggunakan beban dengan Kapasitor 8µF.
...............................................................................30
Tabel 4.3. Pengujian generator induksi menggunakan beban, dengan kapasitor 16µF................................................................... 34
xvi
ABSTRAKSI Energi listrik adalah energi yang sangat penting untuk kehidupan di negara indonesia. Banyaknya pengguna mengakibatkan defisit listrik, karena tidak diimbangi dengan penambahan kapasitas pembangkit. Selain itu, indonesia merupakan negara yang besar, dengan pulau tersebar luas. Maka distribusi energi lisrik masih belum bisa mencukupi daerah pedalaman. Pembangkit listrik sekala kecil menjadi salah satu alternatif. Generator yang digunakan adalah generator induksi di antara jenis beberapa generator lainya. Generator induksi menjadikan energi mekanis diubah menjadi energi listrik. Generator induksi mempunyai desain kuat, tidak membutuhkan sikat arang, perawatan mudah, pengoprasian mudah dan dapat mengeluarkan listrik pada berbagai kecepatan putar. Karakteristik tersebut membuat generator induksi menjadi salah satu alternatif pembangkit listrik berdaya kecil di daerah pelosok. Penelitian ini tentang generator induksi 1 fase 12 kutub kecepatan rendah yang dikopelkan dengan sebuah motor induksi sebagai penggeraknya dan dipasang switch controller bank kapasitor, kemudian dilakukan pengujian generator induksi tanpa beban dengan eksitasi kapasitor 8 µF dan 16 µF dengan kecepatan putar antara 525 rpm sampai dengan 850 rpm dan dengan eksitasi kapasitor 8µF dan 16 µF dengan kecepatan putarantara 525 sampai dengan 850 rpm. Setelah pengujian dilanjutkan penggukuran keluaran dari tegangan, frekuensi dan arus, kemudian data yang sudah diambil dianalisis. Hasil dari penelitian generator induksi 1 fase kecepatan rendah dengan kapasitor bank 8 µF dan 16 µF dengan beban resistif 5,10 dan 15 Watt. Karakteristik kecepatan putar terhadap V dan f ketika beban bertambah yaitu V dan f mengalami penurunan akibat putaran generator sedikit melambat. Tanpa beban kapasitor 8 µF kecepatan 605 rpm yaitu 122 V, 57.5 Hz, dengan beban 117 V, 57.5 Hz. Tanpa beban 16 µF kecepatan 605 rpm yaitu 119V, 56,7 Hz, dengan beban 117 V, 57.5 Hz, tegangan berkurang 4,2% . penyebab tegangan dan frekuensi semakin berkurang akibat dari keceptan putar semakin melambat dan juga pengaruh beban yang bertambah menjadikan generator berputar terasa berat. Untuk mengatasi drop tegangan yaitu dengan menambahkan kecepatan putar pada generator sehingga beban bisa terpenuhi. Kata kunci : Generator induksi 1 fase 12 kutub, energi listrik, kecepatan rendah.
xvii
ABSTRACTION Electrical energy is the energy that is essential to life in the country of Indonesia. The number of users resulting power deficit, because it is not offset by the addition of generating capacity. Moreover, Indonesia is a big country, with widely scattered islands. Then the energy distribution of electricity were still not sufficient hinterland. Small-scale power plants to be one alternative. Generator used is an induction generator among other types of multiple generators. Induction generator makes the mechanical energy is converted into electrical energy. Induction generator has a robust design, requiring no carbon brushes, easy maintenance, easy and operator of electricity may emit at different rotational speed. These characteristics make the induction generator to be one alternative small power plants in remote areas. This study about the induction generator 1 phase 12 pole low speed which dikopelkan with an induction motor as the driving and mounted switch controller capacitor bank, then testing the induction generator without load with the excitation capacitor 8 μF and 16 μF with a rotational speed between 525 rpm up to 850 rpm and with excitation 8μF capacitors and 16 μF at 525 putarantara speeds up to 850 rpm. After the test continued penggukuran output voltage, frequency and current, then the fetched data analyzed. Results of the research phase induction generator 1 low speed with capacitor banks 8 μF and 16 μF with a resistive load of 5.10 and 15 Watt. Characteristics of the rotational speed of the V and F when the load increases, namely V and f is decreasing because the generator rotation slowed. Without load capacitor 8 μF speed of 605 rpm is 122 V, 57.5 Hz, with a load of 117 V, 57.5 Hz. Without load 16 μF speed of 605 rpm is 119V, 56.7 Hz, with a load of 117 V, 57.5 Hz, the voltage is reduced to 4.2%. causes the voltage and frequency on the wane as a result of the rotary keceptan increasingly slowing down and also the effect of the increased load makes the generator rotating heavy. To overcome the voltage drop by adding a rotational speed of the generator so that the load can be met. Keywords: 1-phase induction generator 12 poles, electrical energy, low speed.
xviii
