Laboratorium Konversi Energi Elektrik Generator Induksi
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 5
GENERATOR INDUKSI ROTOR SANGKAR BERPENGU B ERPENGUATAN ATAN SENDIRI
I. TUJUAN PERCOBAAN
1. Memahami prinsip operasi generator Induksi. 2. Memeriksa karakteristik tanpa beban generator induksi 3. Memeriksa karakteristik berbeban generator induksi.
II. DASAR TEORI
Prinsip operasi Generator induksi (AC) dapat dianalogi prinsip operasi generator shunt (DC). (DC).
Namun kalau generator shunt shunt menghasilkan arus DC, generator induksi
menghasilkan arus AC, kalau generator shunt membutuhkan kumparan medan maka generator induksi menghasilkan kapaasitor eksitasi. Sama halnya dengan generator shunt memerlukan magnet sisa untuk menghasilkan tegangan awal (±5 V). Selanjutnya arus eksitasi generator diperoleh oleh kapasitor eksitasi. Mesin induksi berfungsi sebagai generator
apabila rotor
diputar melebihi
kecepatan sinkron dari motor induksi, atau dengan kata lain mesin mempertahankan slip bernilai negativ (Gambar 1) T
Operasi Motor
Operasi Generator
n / slip
-T 1000 r p m
s=
N g − N R N g
n s yn yn
2000 r p m
(1) (2)
N g < N R
Generator induksi induksi
penguatan sendiri menyuplai menyuplai daya aktif aktif (P) ke beban,
sedangkan daya daya rektif (Q) diambil diambil dari kapasitor eksitasi.
43
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Generator Induksi
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 5
Pm Qe
Ql
Pl
Generator Induksi Generator Induksi Rotor Sangkar Rotor Sangkar
Turbin Turbin
Kapasitor Eksitasi
Beban
Rangkaian ekivalen SEIG dalam kondisi dibebani resistif, Rls,dapat digambarkan seperti Gbr. 5a. Rangkaian ekivalen dapat disederhanakan dengan mengambaikan nilainilai tahan stator, R1, reaktansi bocor stator, X 1, dan reaktansi bocor stator, X 2’, terhadap nilai-nilai beban resistif, Rls, reaktansi magnetisasi, X m, reaktansi eksitasi, X cs, dan resistansi ekivalen rugi-rugi inti besi, Rc. Sedangkan, nilai R2’/s tidak dapat diabaikan karena mesin induksi umumnya bekerja pada slip kecil, sehingga nilai R 2’/s cukup besar walaupun R2’
kecil.
Gambar
disederhanakan.
berikut I ls
menunjukan
rangkaian
ekivalen
yang
I 2'
I 1 I cs
Rls
V t
-jX cs
E g
jX m
Rc
R2'/s
Disini : X cs =
1 ω
g
C s
X m = ω g Lm
44
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Generator Induksi
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 5
= 2π f g
ω
g
f g adalah frekuensi arus listrik yang dibangkitkan generator induksi.
Untuk Gbr. 5b berlaku persamaan rangkaian berikut ini : V tY t
= 0
(3)
Dalam kondisi generator beroperasi Y t Y t
V t
≠ 0 , maka dari persamaan akan berlaku :
=0
(4)
merupaka admitasi total dari rangkaian Gbr. 5b, sehingga dari persamaan (1) dapat
ditulis lagi menjadi berikut ini :
1 1 1 s + + ' + j ω g C s − = 0 R R ω L R c g m 2 ls
(5)
Pemisahan bagian real dan imajiner persamaan (3) akan diperoleh persamaan persamaan berikut ini : '
s
= −
Lm =
R2 ( Rls
2 g
)
Rls Rc
1 ω
+ Rc
=
C s
1 4π 2 f g2C s
(6)
(7)
Disini nilai slip pada generator induksi dinyatakan sebagai berikut : ω
s=
g−
p
ω
2
ω
r
(8)
g
Dimana r adalah kecepatan rotor dan p adalah jumlah kutub mesin. Kecepatan rotor dapat dinyatakan dalam rpm adalah sebagai berikut : ω
r
=
2π N r 60
(9)
Jika persamaan (9) ke (8), kemudian persamaan (8) disubsitusikan ke persamaan (6) akan diperoleh : f g =
pN r
R2' ( Rls + Rc ) 1201 + Rls Rc
=
pN r
R2' R2' + 1201 + R Rls c
(10)
45
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Generator Induksi
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 5
Dari persamaan (10) dapat diambil kesimpulan berikut ini : 1. Frekuensi yang dibangkitkan oleh generator induksi tidak hanya ditentukan putaran rotor, N r, akan tetapi dipengaruhi oleh R2, Rc dan tahanan beban Rls. 2. Dalam kondisi tanpa beban, Rls = ∞ , frekuensi arus listrik yang dibangkitkan oleh generator masih dipengaruhi oleh tahanan rotor, R2’, dan rugi-rugi inti besi, Rc, seperti ditunjuk berikut ini : f g =
pN r
R2' 120 1 + Rc
Tegangan celah udara, E g,
yang dibangkitkan generator induksi dapat
diselesaikan dari persamaan (7) dan kurva yang menunjukkan hubungan antara E g dengan Lm, yang dapat diturunkan dari kurva magnetisasi.
Dari persamaan (10) dapat ditunjukan bahwa E g yang dibangkitkan ditentukan oleh C s, namun sangat dipengaruhi oleh frekuensi yang dibangkit oleh generator.
46
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Generator Induksi
Modul 5
III. PERALATAN PERCOBAAN Jumlah
1 2 1 1 2 2 1 1 1 2 4
Nama Alat
Squirrel cage motor Power meter Motor DC shunt DC Regulator Kopling Guard Kopling Tachogenerator Tahan Beban (R) Capasitiv Load Shaft End Guard Multimeter
Kode
73211 72711 73191 72585 73108 73106 73109 73240 73311 73107 72710
47
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Generator Induksi
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 5
IV. RANGKAIAN & PROSEDUR PERCOBAAN RANGKAIAN PERCOBAAN S2
W1
A1
A2
c d
V1
G
y l p p u s
M V2
∫
W2
S1
Cs R1s
A. Karakteristik Tanpa beban
1. Susun peralatan sesuai dengan ra ngkaian percobaan, dalam hal ini hubungan sumber dan kumparan stator yang dipakai adalah hubungan Delta. 2. Jalankan motor DC sampai putaran 1500 rpm. 3. Masukan kapasitor eksitasi dengan menutup saklar S 1, catat Vt dan fg. Saklar beban (S2) beban dalam keadaan terbuka. 4. Naikan putaran motor DC sesuai jurnal. Catat Vt dan fg. 5. Ganti kapasitor eksitasi untuk C s= 3μF, 4 μF. Lakukan langkah 2 kembali. 6. Buka kapasitor eksitasi dan matikan motor.
B. Karakteristik Berbeban
1.Susun peralatan sesuai dengan rangkaian percobaan, dalam hal ini hubungan sumber dan kumparan stator yang dipakai adalah hubungan Delta. 2. Jalankan motor DC sampai putaran 1500 rpm. 3. Masukan kapasitor eksitasi, catat Vt dan fg. 4. Masukan switch beban (dalam keadaan beban 100%), catat Vt dan fg, nr dan P. 5. Lakukan untuk beban 90%, 80%, 70% catat Vt dan fg, nr dan P. 6. Buka beban, kapasitor eksitasi dan matikan motor.
48
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Generator Induksi
Modul 5
V. TUGAS EVALUASI :
1. Plot kurva tegangan dan frekuensi terhadap putaran untuk berbagai nilai kapasitor dalam kedaan tanpa beban !. 2. Plot kurva tegangan, arus, daya dan frekuensi terhadap putaran untuk kedaan berbeban !
49
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Generator Induksi
Modul 5
JURNAL PRAKTIKUM GENERATOR INDUKSI
Nama
:
Kelompok
:
Hari/Tgl praktikum
:
Asisten
:
A. Percobaan Tanpa Beban
C = 3 µF
No. 1 2 3 4 5 6 7
N (rpm) 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600
Vt (Volt)
fg (Hz)
C = 4 µF
No. 1 2 3 4 5 6 7
N (rpm) 1300 1350 1400 1450 1500 1550 1600
Vt (Volt)
fg (Hz)
50
Laboratorium Konversi Energi Elektrik Generator Induksi
Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Andalas
Modul 5
C. Percobaan Berbeban
C= 3µF
No 1 2 3 4 5 6
R (%) 100 90 80 70 60 50
Putaran (rpm) 1500 1500 1500 1500 1500 1500
Vt (volt)
Arus (A)
Daya 3fasa(Watt)
Fg (Hz)
Padang, ......................... 2015 Asisten
(
)
51
