Makalah Generator Tiga Fasa 1s5812

GENERATOR AC TIGA FASA (RANGKAIAN DAN SISTEM HUBUNG) REVISI I

Dibuat untuk memenuhi tugas Teknik Tenaga Listrik pada Jurusan Teknik Pertambangan

Dosen Pengampu: Ir. Sri Agustina, M. T

Disusun Oleh: Ahmad Zohiri Saputra

(03021381419114)

Angga Pratama Putra

(03021381320070)

Dimas Sigit Krispriaji

(03021381320046)

KELAS B FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SRIWIJAYA 2015 KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas segala limpahan rahmat dan karunia-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas Teknik Tenaga Listrik yang berjudul Generator AC Tiga Fasa dengan baik dan tepat waktu sebagai syarat untuk tugas mata kuliah Teknik Tenaga Listrik pada Jurusan Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. Dengan kerendahan hati Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Prof. Dr. Ir. H. M. Taufik Toha, DEA. sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. 2. RR. Harminuke Eko Handayani, ST., MT. Dan Bochori ST., MT. sebagai Ketua Jurusan dan Sekretaris Jurusan Teknik Pertambangan Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. 3. Ir. Sri Agustina, MT. sebagai dosen pembimbing Mata Kuliah Teknik Tenaga Listrik 4. Rekan-rekan yang telah membantu. Penulis menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dan kesalahan dalam penyusunan tugas Teknik Tenaga Listrik ini. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun guna penyempurnaan isi dari makalah ini agar dapat bermanfaat di masa yang akan datang.

Pelembang, November 2015

Tim Penulis

DAFTAR ISI

2

KATA PENGANTAR............................................................................................ii DAFTAR ISI.........................................................................................................iii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang............................................................................................1 1.2 Rumusan Masalah.......................................................................................1 1.3 Tujuan Penulisan.........................................................................................1 BAB II PEMBAHASAN 2.1 Sejarah Generator.......................................................................................2 2.2 Rangkaian Tiga Fasa...................................................................................3 2.3 Sistem Hubung Rangkaian Tiga fasa..........................................................5 2.4 Daya Listrik................................................................................................8 BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan...............................................................................................10 3.2 Saran.........................................................................................................10 DAFTAR PUSTAKA

11

3

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Listrik sudah menjadi kebutuhan yang sangat penting untuk semua manusia. Manusia mungkin sudah tidak dapat hidup lagi tanpa listrik. Dalam menciptakan energi listrik tersebut, dibutuhkan sebuah generator. Generator adalah converter yang sampai sekarang tetap digunakan untuk mengubah sebuah energi (dapat berupa energi kimia atau kinetic) menjadi energi listrik pada sebuah pembangkit listrik, baik pembangkit tenaga air, tenaga panas bumi, tenaga uap, dan yang lainnya. Generator yang paling sering digunakan adalah generator AC karena arus AC yang dihasilkan oleh generator tersebut mudah untuk diubahubah, baik besar tegangannya diubah maupun bentuknya diubah menjadi arus DC. Dari beberapa jenis generator AC yang ada, generator AC tiga fasa adalah jenis generator yang sering dipakai karena daya yang dihasilkan lebih stabil. 1.2

Rumusan Masalah Adapun rumusan masalah dalam penulisan ini adalah: 1. 2. 3. 4.

1.3

Bagaimana sejarah dari generator? Bagaimana rangkaian 3 fasa? Bagaimana sistem hubung generator tiga fasa? Bagaimana daya listrik?

Tujuan Penulisan Melalui makalah ini, kami berharap pembaca dapat memahami secara umum mengenai generator 3 fasa.

BAB II

1

PEMBAHASAN

2.1

Sejarah Generator Michael Faraday menemukan perbedaan potensial dihasilkan antara ujung-ujung konduktor listrik yang bergerak tegak lurus terhadap medan magnet. Berdasarkan efek ini digunakan cakram tembaga yang berputar antara kutub magnet tapal kuda menghasilkan arus searah yang kecil. Desain alat ini tidak efisien dikarenakan oleh aliran arus listrik yang arahnya berlawanan di bagian cakram yang tidak terkena pengaruh medan

magnet. Arus yang diinduksi langsung di bawah magnet akan mengalir kembali ke bagian cakram di luar pengaruh medan magnet. Arus balik itu membatasi tenaga yang dialirkan ke kawat penghantar dan menginduksi panas yang dihasilkan cakram tembaga. Generator homopolar yang dikembangkan selanjutnya menyelesaikan permasalahan ini dengan menggunakan sejumlah magnet yang disusun mengelilingi tepi cakram untuk mempertahankan efek medan magnet yang stabil. Kelemahan yang lain adalah tegangan listrik yang dihasilkan alat ini kecil, dikarenakan jalur arus tunggal yang melalui fluks magnetik.

2

2.2

Rangkaian Tiga Fasa Generator 3 fasa adalah generator yang dimana dalam sistem melilitnya terdiri dari tiga kumpulan kumparan yang mana kumparan tersebut masing-masing dinamakan lilitan fasa. Jadi pada statornya ada lilitan fasa yang ke satu ujungnya diberi tanda U – X; lilitan fasa yang ke dua ujungnya diberi tanda dengan huruf V – Y dan akhirnya ujung lilitan fasa yang ke tiga diberi tanda dengan huruf W – Z.

Gambar 2.2 Konstruksi Generator

Gambar 2.3 Skema Lilitan Generator AC 3 Fasa Rangkaian tiga fasa adalah rangkaian yang menghasilkan tiga tegangan dengan perbedaan fasa pada tiap tegangannya. Perbedaan fasa pada tiap tegangan tersebut sebesar 120 derajat (Gambar 2.3). Pengertian

3

dari fasa itu sendiri sebenarnya adalah perubahan waktu terhadap tegangan yang direpresentasikan dalam sudut. Selain tiga fasa, dikenal pula satu fasa yang diartikan sebagai satu sumber tegangan yang langsung dirangkai pada beban.

Pada grafik pertama merupakan grafik untuk arus 3 fasa sedangkan pada grafik kedua merupakan grafik arus dan v biasa untuk satu fasa. Pada kedua grafik juga terlihat bahwa amplitudo ketiga gelombang tersdebut sama. Hal ini kemudian menunjukkan bahwa beban yang diberikan pun pada arus fasa simetri. Dari grafik pertama juga terlihat bahwa beda fasa pada gelombang yang sejajar memiliki selisih jarak sebesar teta yang merupakan besarnya 120 derajat. Dari grafik juga dapat disimpulkan bahwa grafik tiga fasa tersebut lebih stabil dan efektif. Dikarenakan adanya gelombang sinusidal yang saling mengkover satu sama lain akibat beda fasa yang ada. Hal ini kemudian dapat diandaikan sebagai rangkaian arus DC yang dimulai dari nol. Atau lebih jelas, memiliki loose yang sama seperti arus dc dan tidak seperti AC, namun karena sebenarnya dia merupakan arus AC yang saling mengkover, arus 3 fasa lebih efektif dan tahan lama atau tidak cepat panas dan lebih awet. Sehingga kemudian ketika ditinjau lebih mendalam, rangkaian tiga fasa memiliki beberapa kelebihan yaitu : - Transmisi rangkaian tiga fasa dibagi menjadi 3 terminal, dimana satu terminal membutuhkan satu kawat konduktor, sehingga arus yang mengalir di tiap kawat akan menjadi sepertiga dari rangkaian satu fasa untuk daya yang sama.

4

- Lebih ekonomis, disebabkan arus yang mengalir di dalam tiap kawat lebih kecil daripada kawat rangkaian satu fasa, sehingga kawat yang dibutuhkan pun akian lebih kecil. - Lebih efisien, disebabkan daya disipasi yang lebih kecil - Lebih stabil Sedangkan dari sisi kerugian, biasanya ditinjau dari kerumitan penyusunan rangkaian dan mahalnya perawatan. Oleh karena kelebihan diatas, mulai banyaklah digunakannya pembangkitan tiga fasa atau biasa kita sebut sebagai generator tiga fasa. 2.3

Sistem Hubung Rangkaian Tiga Fasa Sebelum membahas lebih jauh, dalam tiga fasa kita harus mengetahui lebih mendalam dalam merangkai tiga fasa ini sendiri. Ada dua dasar hubung penyusunan untuk rangkaian tiga fasa. Hubung Bintang (Wye) Hubung bintang juga dapat dikenal sebagai hubung wye atau hubung Y. Elemen yang dapat dihubungkan pada hubung bintang ini adalah sumber tegangan dan beban.

Namun biasanya rangkaian ini digunakan pada sumber tegangan dikarenakan bentuk hubungan dari rangkaian ini. Untuk sumber tegangan

5

tiga fasa memiliki tiga terminal yang disebut terminal line dan memiliki terminal keempat untuk hubung netral yang mengalirkan arus berlebih. Kelebihan dari hubung wye : - Memiliki kawat netral yang dapat menyalurkan arus yang berlebih sehingga rangkaian tidak cepat panas - Memiliki nilai hambatan total yang lebih kecil - Lebih mudah dalam analisi arus dikarenakan arus fasa yang sama dengan arus Line Kekurangan dari hubung wye: - Analsisi tegangan yang kompleks - Beban tidak dapat diganti secara lansgung dan saling berhubungan satu sama lain dengan netral - Diperlukan biaya tambahan untuk kawat netral Hubung Delta atau segitiga Hubungan delta adalah hubungan rangkaian yang membentuk hubungan segitiga atau delta.

Hubungan delta biasa digunakan untuk beban karena tidak adanya kawat netral untuk mengalirkan arus berlebih. Dan karena hubung ini, beban dapat dilepas secara bebas tanpa mengganggu rangkaian secara keseleruhuan. Pada hubung delta, berlaku bahwa besar tegangan line sama dengan tegangan fasa.

6

Kelebihan dari sistem hubungan delta adalah: - Lebih mudah menganalisa tegangan karena Tegangan line sama dengan tegangan fasa - Beban dapat ditambah, diganti, atau dilepas tanpa mempengaruhi sistem - Membutuhkan kawat yang lebih kecil dibanding hubung wye akibat arus fasa yang lebih kecil Kekurangan hubung delta : - Tidak memiliki kawat netral sehingga ketika ada arus berlebih rangkaian akan cepat panas, arus tetap berputart dan sistem rusak - Memiliki hambatan total yang lebih besar

Generator AC 3 fasa mampu menghasilkan tegangan yang lebih tinggi dibandingkan generator AC 1 fasa sehingga arus yang akan mengalir akan lebih rendah untuk daya yang sama, oleh karena itu untuk daya yang lebih besar dapat digunakan kabel yang lebih kecil.

7

Generator AC 3 fasa ini sering digunakan dalam industri (Skala menengah dan besar) dan perhotelan hal ini dikarenakan dalam industri dan perhotelan tersebut dibutuhkan daya yang lebih besar. Namum kekerangan dari generator AC 3 fasa ini diantaranya adalah biaya lebih mahal serta waktu yang diperlukan lebih lama (proses).

2.4

Daya Listrik Secara umum, pengertian daya adalah energi yang dikeluarkan untuk melakukan usaha. Dalam sistem tenaga listrik, daya merupakan jumlah energi listrik yang digunakan untuk melakukan usaha. Daya listrik biasanya dinyatakan dalam satuan Watt. P = VI Terdapat tiga macam daya yaitu : A. Daya aktif (P) Daya yang dihasilkan oleh generator dapat dirumuskan dalam persamaan berikut ini. Sin δ P=

E0 E X0

Sin δ

P = Daya Aktif (W) E0 = Tegangan induksi per fasa (V) E = Tegangan terminal per fasa (V) X0 = Reaktansi per fasa (Ω) δ = Sudut torsi antara E0 dan E Besarnya sudut antara E dan Eo (d) berpengaruh pada besar daya aktif yang dihasilkan. Semakin besar sudut torsi semakin besar Daya Aktif yang dihasilkan. Akan tetapi terdapat batas maksimum daya aktif yang bisa

8

dihasilkan yaitu pada d=90. Lewat dari itu daya yang di hasilkan akan turun kembali.

B. Daya reaktif (Q) Daya Reaktif (reactive power) adalah daya yang di suplai oleh komponen reaktif. Satuan daya reaktif adalah VAR. Q1Φ = V I sin φ C. Daya semu (S) Daya semu (apparent power) adalah daya yang dihasilkan oleh perkalian antara tegangan rms (Vrms) dan arus rms (Irms) dalam suatu jaringan atau daya yang merupakan hasil penjumlahan trigonometri antara daya aktif dan daya reaktif. Satuan daya nyata adalah VA.

BAB III PENUTUP

9

3.1

Kesimpulan Generator arus bolak-balik yaitu generator dimana tegangan yang dihasilkan (tegangan out put ) berupa tegangan bolak-balik.

Hampir

semua tenaga listrik yang dipergunakan saat ini bekerja pada sumber tegangan bolak balik (ac), karenanya, generator ac adalah alat yang paling penting untuk menghasilkan tenaga listrik. Prinsip dasar generator arus bolak-balik menggunakan hukum Faraday yang menyatakan jika sebatang penghantar berada pada medan magnet yang berubah-ubah, maka pada penghantar tersebut akan terbentuk gaya gerak listrik. Generator tiga fasa adalah generator yang dimana dalam sistem melilitnya terdiri dari tiga kumpulan kumparan yang mana kumparan tersebut masing-masing dinamakan lilitan fasa. Jadi pada statornya ada lilitan fasa yang ke satu ujungnya diberi tanda U – X; lilitan fasa yang ke dua ujungnya diberi tanda dengan huruf V – Y dan akhirnya ujung lilitan fasa yang ke tiga diberi tanda dengan huruf W – Z. Rangkaian tiga fasa adalah rangkaian yang menghasilkan tiga tegangan dengan perbedaan fasa pada tiap tegangannya. Perbedaan fasa pada tiap tegangan tersebut sebesar 120 derajat. Adapun dasar hubungan penyusunan generator tiga fasa adalah hubung bintang (wye) dan hubung delta atau segitiga.

3.2

Saran Kami menyadari dalam pembuatan makalah ini banyak sekali terdapat kekurangan, oleh karena itu segala bentuk kritik dan saran yang bersifat membangun sangat kami butuhkan guna perbaikan dalam pembuatan karya tulis di masa mendatang.

DAFTAR PUSTAKA

10

Sunarlik, Wahyu. 2010. Prinsip Kerja Generator Sinkron. Universitas Pawyatan Daha kediri: Jakarta PT PLN JASDIKLAT. 1997. Generator. PT PLN Persero. Jakarta Halliday, Resnick, Walker. 2005. Fundamentals of Physics, 9th Edition, Extended Edition, John Wiley & Sons, Inc., NJ.

11