PENGARUH KOMPENSASI KAPASITOR TERHADAP FREKUENSI GENERATOR INDUKSI

Share |

oleh: UTOMO, ARIS WAHYU

Abstrak

Mesin Induksi Sebagai Generator (MISG) adalah mesin induksi yang dioperasikan sebagai generator. MISG banyak diterapkan pada Pembangkit Tenaga Listrik Mikrohidro (PLTMh). Digunakannya generator induksi dikarenakan harga murah dan mudah perawatannya, serta banyak tersedia di pasaran. Disamping keunggulan yang dimiliki, mesin induksi ternyata memiliki beberapa kekurangan. Kebutuhan daya reaktif, merupakan masalah frekuensi yang timbul dalam operasi generator induksi yang beroperasi sendiri, kapasitor juga digunakan sebagai pembantu dalam eksitasi dan kompensator fakotr daya sistem.
Tujuan penelitian ini adalah mengetahui pengaruh kompensasi kapasitor terhadap frekuensi mesin induksi sebagai generator pada saat berbeban dan tanpa beban. Penelitian dilakukan di Laboratorium Sistem Tenaga Listrik Jurusan Teknik elektro FT UMS. Hasil penelitian memperlihatkan kebutuhan kapasitor harus sesuai kebutuhan generator untuk eksitasi dan memikul beban jika kapasitor terlalu besar justru dianggap sebagai beban dan frekuensi menurun.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang Masalah
Saat ini tidak bisa dipungkiri lagi bahwa hampir seluruh umat manusia di
dunia memiliki ketergantungan terhadap energi listrik. Ini karena segala aktivitas
dalam kehidupan manusia sangat terkait dan terdukung oleh adanya energi listrik,
dari keperluan sederhana rumah tangga, seperti penerangan, hiburan dari perangkat
elektronik, hingga keperluan yang lebih kompleks, seperti mendukung proses
industri, militer dan sebagainya. Begitu besarnya ketergantungan manusia terhadap
energi listrik dalam kehidupan sehari-hari, sehingga bisa dibayangkan bila tiba-tiba
seluruh catu daya listrik di bumi terhenti, maka akan banyak terjadi kekacauan dalam
berbagai aspek.
Energi listrik adalah bentuk energi yang paling efektif, paling mudah dan
paling efisien dalam cara penggunaannya. Energi listrik dapat diproduksi dengan
berbagai cara dari sumber awal yang berbeda-beda, yaitu air, minyak, gas, batubara,
angin, cahaya matahari, panas bumi, dan lain-lain (Tumiran, 2002).
Karena cadangan energi tidak terbarukan (batubara, minyak, dan gas bumi)
yang kian menipis, sudah saatnya kita berpaling secara lebih intensif dan terarah pada
energi alternatif yang cukup tersedia di bumi ini yang dapat diharapkan
keberlanjutannya. Energi terbarukan merupakan suatu pilihan tepat yang sesuai
2
dengan potensi alam persada nusantara yang diuntungkan oleh letak dan kondisi
geografisnya. Yang termasuk golongan energi terbarukan adalah energi matahari,
angin, air, biomasa dan panas bumi (PSE UGM, 2002).
Cadangan minyak dunia yang semakin menipis dan kebutuhannya yang
semakin tinggi membuat harga minyak dunia semakin tinggi juga. Saat ini harga
minyak dunia mencapai US $ 58 per barel. Ketergantungan PT. PLN terhadap
minyak dan gas bumi sebagai sumber utama pembangkitan listrik menuntut PT. PLN
untuk selalu berusaha menyesuaikan Tarif Dasar Listrik (TDL) (Kedaulatan Rakyat,
2006). Kondisi demikian menuntut kita untuk mencari dan mengkaji untuk
memanfaatkan sumber-sumber energi lain yang lebih murah dan berkelanjutan.
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMh) merupakan suatu
pembangkit tenaga listrik berskala kecil dengan memanfaatkan sumber tenaga air
sebagai sumber energi utamanya. Pengembangan PLTMh sangat cocok untuk daerah
terpencil atau pedesaan yang pada umumnya masih banyak terdapat sumber daya air
teristimewa daerah yang masih banyak ditumbuhi pepohonan. Namun upaya
pengembangan PLTMh ini juga memiliki hambatan karena biaya yang diperlukan
untuk membangun sebuah PLTMh masih lebih besar dibanding Pembangkit Listrik
Tenaga Diesel (PLTD) (Perdana Putra, 2004). Walaupun demikian, untuk jangka
panjang operasional PLTMh akan lebih murah, karena sumber energinya tidak perlu
membeli, hanya perlu kita pelihara kontinuitasnya.
3
Penggunaan mesin induksi sebagai generator memiliki beberapa keunggulan,
antara lain harga dan biaya perawatannya jauh lebih murah dibanding jenis mesin
sinkron, konstruksinya kuat dan bentuk yang sederhana, banyak tersedia dalam
berbagai ukuran daya, memerlukan sedikit pemeliharaan dan mudah dalam
pengoperasian (Capallaz, 1992).
Capallaz (1992) juga mengungkapkan bahwa bila menggunakan mesin
induksi sebagai generator maka unjuk kerjanya akan mengalami penurunan frekuensi,
tegangan, faktor daya bila beban yang dipasang bertambah dan sebaliknya akan
mengalami peningkatan bila beban yang dipasang berkurang. Beberapa beban listrik
modern seperti lampu penerangan dan peralatan elektronika seperti radio, televisi,
komputer, mesin pendingin, sekarang dapat dioperasikan dalam variasi tegangan
listrik tidak kurang dari 15 % dan tidak lebih dari 10 % dari tegangan normal, begitu
juga frekuensi 50 dan 60 Hz tanpa ada efek samping. Beban yang berupa motor dan
transformator lebih sensitif karena dapat menyebabkan kerusakan pada lilitan.
Penggunaan generator induksi sebagai pembangkit tenaga listrik stand-alone
sudah cukup luas di luar negeri, antara lain sebagai pembangkit listrik tenaga angin.
Di daerah pertanian Altamont Pass, US, semua turbin angin menggunakan generator
induksi jenis sangkar tupai. Demikian juga di Kanada dan Belanda (www.eng-
tips.com, www.wind-power.org).
Di samping keunggulan yang dimiliki, mesin induksi ternyata memiliki
beberapa kekurangan. Kebutuhan daya reaktif, masalah tegangan dan frekuensi yang
4
timbul dalam operasi generator induksi yang beroperasi secara sendiri. Juga
diungkapkan bahwa kapasitor dapat digunakan sebagai pembantu dalam eksitasi dan
kompensator faktor daya sistem (Capallaz, 1992).
1.2. Perumusan Masalah
Dari latar belakang yang telah diuraikan di atas maka bisa dirumuskan
masalah yaitu:
1. Bagaimana pengaruh kompensasi kapasitor terhadap nilai frekuensi mesin
induksi sebagai generator pada saat berbeban dan tanpa beban.
1.3. Batasan Masalah
Penulisan ini dibatasi pada hal-hal sebagai berikut :
1. Mesin induksi yang dipakai dalam pengujian sebagai generator adalah jenis
motor induksi 3 fase sangkar tupai 4 kutub.
2. Mesin induksi sebagai generator berdiri sendiri (stand alone) dan tidak
terhubung dengan pembangkit jenis lain.
3. Pengujian mesin induksi sebagai generator dilakukan pada kondisi tunak
4. Sebagai sumber arus eksitasi dan kompensator daya reaktif digunakan
kapasitor AC 450 V.
5. Penempatan kapasitor dengan susunan shunt/paralel dengan terminal mesin
induksi.
5
1.4. Tujuan Penulisan
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk :
1. Mengetahui pengaruh kompensasi kapasitor terhadap nilai frekuensi mesin
induksi sebagai generator pada saat berbeban dan tanpa beban.
1.5. Manfaat Penulisan
Manfaat yang diharapkan dengan adanya penulisan tugas akhir ini antara lain
adalah :
1. Memberikan pemikiran dalam memperluas dan menambah ilmu pengetahuan
bidang Elektro khususnya pada konsentrasi Sistem Tenaga Listrik.
2. Penelitian ini dapat mensosialisasikan Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro
(PLTMh) skala kecil, khususnya untuk daerah pedesaaan atau terpencil,
dengan biaya yang murah.
3. Penelitian ini dapat memberikan tambahan informasi tentang karakteristik
mesin induksi sebagai generator bagi yang ingin mengembangkan
pembangkitan listrik dengan mesin induksi.
4. Penelitian ini dapat dijadikan acuan bagi para peneliti yang menekuni bidang
pembangkitan energi listrik.
6
I.6. Metode Penelitian
Untuk keperluan dalam penelitian ini, maka prosedur yang ditempuh adalah
sebagai berikut:
1. Observasi
Pengumpulan data dengan cara melakukan penelitian secara
langsung pada obyek yang diteliti.
2. Studi pustaka
Dalam hal ini dilakukan dengan mempelajari berbagai referensi yang
memuat masalah Generator Induksi, dan acuan lain untuk memperoleh
landasan teori sehingga data yang diperoleh pada saat penelitian bersifat
ilmiah.
3. Analisa Data
Penelitian dilakukan dengan pengamatan dan pengukuran secara
langsung ke obyek-obyek penelitian. Langkah-langkah yang ditempuh agar
tujuan penelitian dapat tercapai harus ada rencana, adapun langkah-langkah
tersebut adalah:
a. Penelitian Obyek
Kegiatan ini dilakukan untuk mendapatkan data-data yang diperoleh
dari pengujian
7
b. Identifikasi Data
Identifikasi data merupakan penetapan jenis-jenis data yang
dibutuhkan dalam penelitian.
c. Pembahasan atau analisis data pengujian
Hasil pengujian dibandingkan dengan teori dari referensi
4. Pengambilan kesimpulan
Kesimpulan ditarik dari hasil analisa data.
5. Metode Bimbingan
Penulis dalam penyusunan tugas akhir ini bersama pembimbing
yang merupakan pengarah, petunjuk, serta saran dari dosen pembimbing
atau semua pihak yang turut membantu dalam proses penelitian tugas akhir
ini.
I.7. Sistematika Penulisan
Sistematika penulisan merupakan garis besar penyusunan skripsi, Dari data-
data yang diperoleh kemudian dianalisa sebagai hasil penelitian. Sistematika skripsi
dalam penelitian ini adalah :
A. Bagian Pendahuluan Skripsi
Bagian ini berisi tentang halaman judul, halaman pengesahan,
halaman motto dan persembahan, kata pengantar, daftar isi, daftar
gambar, daftar tabel dan abstraksi.
8
B. Bagian Isi Skripsi
Bagian ini terdiri dari 5 bab yang masing-masing bab mengulas
BAB I PENDAHULUAN
Berisi Latar Belakang Masalah, Perumusan Masalah, Batasan
Masalah, Tujuan Penulisan, Manfaat Penulisan, Metodologi
Penelitian, dan Sistematika Penulisan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Dalam BAB ini akan diterangkan tentang Telaah Penelitian
Terdahulu dan Landasan Teori yang meliputi :
Konstruksi Mesin Induksi, Prinsip kerja Mesin Induksi,
Analisis Rangkaian Ekivalen Sebuah Mesin Induksi,
Rangkaian Ekivalen Generator Induksi, Kapasitor sebagai
Kompensator Daya Reaktif,
BAB III METODE PENELITIAN
Membahas tentang proses penelitian, diawali dari bahan
penelitian, alat penelitian, dan prosedur penelitian serta
pendataan hasil penelitian
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Menampilkan data hasil pengujian dan pembahasan dari hasil
penelitian yang telah dilakukan tentang Pengaruh Kompensasi
9
Kapasitor Terhadap Frekuensi Mesin Induksi Pada Saat
Berbeban Dan Tanpa Beban.
BAB V PENUTUP
Memuat penutup yang terdiri dari kesimpulan dan saran dari
hasil penelitian yang dilakukan.
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN

DAFTAR PUSTAKA
Amirullah, M, 2000, Pengaruh Pemasangan Kapasitor pada Untai Belitan tator
terhadap Unjuk Kerja Motor Induksi 3 Fase Sangkar Tupai, skripsi,
Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta
Berahim, H, 1994, Pengantar Teknik Tenaga Listrik, Andi Offset, Yogyakarta
Chapallaz, J.M. 1992, Manual on induction Motors Used as Generators, Deutches
Zentrum fur Entwicklungstechnologien- GATEm Braunschweig, Germany
Hanselman, D, 2002, MATLAB BahasaKomputasi Teknis, Pearson educaation Asia
Ltd, andi Offset, Yogyakarta
Tumiran, 2002, Kualitas Energi Listrik Menyongsong Pembahasan RUU
Ketenagalistrikan, Majalah Energi, Edisi 16 (Juni-Agustus 2002), Pusat
Studi Energi UGM, Yogakarta.
Chathey, J.J, 2001, Electric Machine Analysis And Design Applying
Matlab, McGraw-Hill Book company, New York.
J. Edyanto, 2002, MATLAB Bahasa Komputasi Teknis, Andi, Yogyakarta
www.eng-tips.com
www.wind-power.org
Zuhal,1988, Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia, Jakarta