Bpp PTL

BUKU PETUNJUK PRAKTIKUM

PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

Nama: ..................... ................................ ..................... .............. .... NIM : .................... ................................ ....................... .............. ...

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS JEMBER 2018

HALAMAN PENGESAHAN Buku Petunjuk Praktikum Pembangkit Tenaga Listrik disusun sebagai perangkat pembelajaran mata praktikum Pembangkit Tenaga Listrik serta pegangan pelaksanaan praktikum bagi mahasiswa praktikan maupun dosen pengampu di Laboratorium Konversi Energi Listrik, Jurusan Teknik Elektro Universitas Jember.

Jember, 31 Januari 2017

Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Universitas Jember

Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik

Dr. Ir. Entin Hidayah, M.UM. NIP 19661215199503 196612151995032001 2001

Ir. Widyono Hadi, M.T. NIP 1961041419890 196104141989021001 21001

HALAMAN PENGESAHAN Buku Petunjuk Praktikum Pembangkit Tenaga Listrik disusun sebagai perangkat pembelajaran mata praktikum Pembangkit Tenaga Listrik serta pegangan pelaksanaan praktikum bagi mahasiswa praktikan maupun dosen pengampu di Laboratorium Konversi Energi Listrik, Jurusan Teknik Elektro Universitas Jember.

Jember, 31 Januari 2017

Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Universitas Jember

Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik

Dr. Ir. Entin Hidayah, M.UM. NIP 19661215199503 196612151995032001 2001

Ir. Widyono Hadi, M.T. NIP 1961041419890 196104141989021001 21001

JADWAL PELAKSANAAN PRAKTIKUM

Pertemuan 1

Kontrak Matapraktikum

Pertemuan 2

BAB 1 KARAKTERISTIK MODUL SEL SURYA DENGAN SIMULINK MATLAB Pengumpulan Tugas Pendahuluan dan Pengambilan Data Percobaan 1 Asistensi Percobaan 1

Pertemuan 3

Pertemuan 4 Pertemuan 5

BAB 2 KARAKTERISTIK ARRAY SEL SURYA DENGAN SIMULINK MATLAB Pengumpulan Tugas Pendahuluan dan Pengambilan Data Percobaan 2 Asistensi Percobaan 2

Pertemuan 7

BAB 3 KARAKTERISTIK PEMBANGKIT TENAGA SURYA Pengumpulan Tugas Pendahuluan dan Pengambilan Data Percobaan 3 Asistensi Percobaan 3

Pertemuan 8

Ujian Praktek Bab 1, 2 dan 3

Pertemuan 6

Pertemuan 9 Pertemuan 10

BAB 4 TRANSFORMATOR 1 Ф (LOAD TEST) Pengumpulan Tugas Pendahuluan dan Pengambilan Data Percobaan 4 Asistensi Percobaan 4

Pertemuan 12

BAB 5 GENERATOR DC Pengumpulan Tugas Pendahuluan dan Pengambilan Data Percobaan 5 Asistensi Percobaan 5

Pertemuan 13

Ujian Praktek Bab 4 dan 5

Pertemuan 14

UJIAN AKHIR

Pertemuan 11

SOP & TATA TERTIB PRAKTIKUM

A. PELAKSANAAN PRAKTIKUM 1. Dosen hadir pada pelaksanaan praktikum 2. Teknisi dan asisten laboratorium harap selalu mengecek jadwal dan menyiapkan alat maupun bahan praktikum 3. Pelaksanaan praktikum harus mengacu pada SOP & Tata Tertib Praktikum, penjadwalan serta buku petunjuk praktikum yang telah disepakati bersama 4. Laporan praktikum berbentuk jobsheet / LKS dengan nama "Buku Petunjuk Praktikum (BPP)" 5. Data praktikum yang berupa angka atapun huruf dapat ditulis pada BPP 6. Data praktikum yang berupa gambar dapat dicetak kemudian ditempel pada BPP 7. Praktikum dilaksanakan 14 kali pertemuan ditambah ujian praktikum dengan jadwal sesuai SISTER 8. Satu kali kegiatan praktikum sama dengan satu SKS sama dengan 150 menit dengan kapasitas 20 mahasiswa 9. Kegiatan praktikum terdiri dari beberapa percobaan dengan jenis kegiatan antara lain Pre-Test, Pengambilan Data, Post-Test, dan Asistensi 10. Tidak ada kegiatan praktikum yang diperbolehkan diluar jadwal praktikum B. ASISTEN LABORATORIUM 1. Asisten laboratorium diperbolehkan memandu jalannya praktikum namun tetap dalam pengawasan dosen 2. Asisten laboratorium tidak diperkenankan memberi hukuman/ sanksi serta penilaian 3. Asisten laboratorium diperbolehkan melakukan pengecekan data-data hasil praktikum C. MAHASISWA 1. Mahasiswa wajib memakai jas lab saat pelaksanaan kegiatan praktikum. Bagi mahasiswa yang tidak menggunakan jas lab dilarang mengikuti kegiatan praktikum. 2. Toleransi keterlambatan 15 menit bagi mahasiswa, terlambat lebih dari itu mahasiswa dilarang mengikuti kegiatan praktikum 3. Jika dalam suatu percobaan mahasiswa tidak mengikuti salah satu dari kegiatan tersebut, maka tetap diperbolehkan mengikuti kegiatan lain. 4. Tidak ada susulan bagi mahasiswa yang melewatkan pre-test, pengambilan data maupun post-test. Hal ini berkaitan dengan tidak diperbolehkannya kegiatan praktikum diluar jadwal praktikum. Namun, dosen diperbolehkan (tidak wajib) memberikan tugas pengganti/ tambahan kepada mahasiswa untuk mengganti kegiatan yang dilewatkan. 5. Sama seperti perkuliahan, mahasiswa diperbolehkan mengikuti ujian praktikum jika memenuhi 75% kehadiran 6. Mahasiswa WAJIB mengikuti setiap instruksi dosen pengampu. Setiap tindakan mahasiswa dalam laboratorium yang diluar instruksi atau tanpa seizin dosen pengampu dapat disanksi nilai nol.

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL...........................................................................................................i HALAMAN PENGESAHAN .............................................................................................. ii JADWAL PELAKSANAAN PRAKTIKUM ...................................................................... iii SOP & TATA TERTIB PRAKTIKUM ................................................................................iv DAFTAR ISI ......................................................................................................................... v BAB 1 KARAKTERISTIK MODUL SEL SURYA DENGAN SIMULINK MATLAB ......1 BAB 2 KARAKTERISTIK ARRAY SEL SURYA DENGAN SIMULINK MATLAB .. 20 BAB 3 KARAKTERISTIK PEMBANGKIT TENAGA SURYA.......................................30 BAB 4 TRANSFORMATOR 1 Ф (LOAD TEST) ............................................................... 42 BAB 5 GENERATOR DC ........................................................................................................ 49 DAFTAR PUSTAKA

KARAKTERISTIK MODUL SEL SURYA DENGANSIMULINKMATLAB

1

Tujuan Praktikum

1.1

Tujuan dari praktikum karakteristik modul sel surya dengan Simulink matlab adalah agar mahasiswa dapat : 1.

Mengetahui sistem kerja sel surya.

2.

Mengetahui karakteristik arus tegangan pada sebuah modul sel surya dengan menggunakan program simulink Matlab.

3.

Mengetahui karakteristik arus tegangan pada sebuah modul sel surya akibat pengaruh radiasi surya dengan menggunakan program simulink Matlab.

Landasan Teori

1.2

Sel-sel surya photovoltaic (PV) adalah diode semikonduktor yang didisain untuk menyerap cahaya matahari dan mengkonversinya menjadi listrik. Penyerapan cahaya

matahari

menghasilkan

pembawa-pembawa

minoritas

bebas,

yang

menentukan arus sel surya. Pembawa ini terkumpul dan terpisah oleh junction diode, yang menentukan tegangannya. Operasi dasar sel surya ditunjukkan pada gambar 1. Foton-foton cahaya diserap oleh bahan semikonduktor dan setiap foton yang diserap membangkitkan sepasang elektron-hole. Pembawa-pembawa minoritas yang dibangkitkan berdifusi ke junction dimana mereka terkumpul. Jumlah pembawa yang terkumpul menentukan arusnya. Tegangan ditentukan oleh karakteristik junction-nya.

1

Buku Petunjuk Praktikum Pembangkit Tenaga Listrik

Gambar 1.1 Operasi sel surya Rangkaian ekivalen ditunjukkan pada gambar 2. Kurva karakteristik sel surya photovoltaic dapat ditentukan dengan pertama menghitung pembawa minoritas terkumpul dan kemudian secara terpisah menghitung karakteristik arustegangan diode. Superposisi dapat digunakan untuk mengkombinasikannya.

Gambar 1.2 Rangkaian ekivalen sel surya Arus maksimum untuk sel surya tergantung pada lebar pita penyerapan semikonduktor dan spectrum surya. Setiap photon dengan energy lebih besar dari lebar pita dapat diharapkan untuk membangkitkan satu pasang elektron-hole, yang menyebabkan satu pembawa minoritas dapat terkumpul. Koefisien penyerapan bahan semikonduktor menentukan ketebalan yang diperlukan untuk menyerap cahaya surya dengan energy lebih besar dari celah pita. Sebagai contoh ketebalan silicon 0,5 mm akan menyerap 93 % dari cahaya surya dengan sebuah energy diatas lebar pitanya.

2


1.2.1

Junction p-n

Sel-sel PV telah dibuat dengan bahan silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), copper indium diselenide (CIS), cadmium telluride (CdTe), dan beberapa bahan lain. Bagian utama sel PV yaitu junction p-n, atau ekivalen dengan junction Schottky yang diperlukan untuk memungkinkan pengaruh sel surya. Pemahaman junction p-n adalah bagian penting dari pemahaman bagaimana sel PV mengkonversi cahaya matahari menjadi listrik. Gambar 3 menunjukkan sebuah junction p-n silicon.

Gambar 1.3 Junction p-n menunjukkan lintasan dan difusi elektron dan hole. Junction tersebut terdiri dari sebuah layer Si tipe-n digabungkan dengan layer Si tipe-p, dengan sebuah struktur kristal Si murni membentang junction tersebut. Hubungan diantara kerapatan hole (p), dan kerapatan elektron (n), pada setiap titik yang diberikan bahan adalah: n

 n i2 ..................... (1.1)

Dimana ni adalah perkiraan kerapatan elektron atau hole dalam bahan intrinsic (tak murni). Saat kondisi tak murni, n  Nd dan p  Na, dimana Nd dan Na adalah kerapatan tak murni donor dan acceptor. Analisa

aliran

elektron

dan

hole

melewati

junction

merupakan

pengembangan persamaan diode: I





 qV 

I 0 exp 





 1 ..................... (1.2) 

 kT 

Dimana q adalah muatan elektron, k adalah konstanta Boltzman, T adalah suhu junction dalam K, dan V adalah tegangan luar melewati junction dari sisi-p ke sisi-n. 3


1.2.3

Junction p-n teriluminasi

Gambar 1.4 mengilustrasikan efek foton-foton pada area junction. Energi foton tersebut diberikan dengan persamaan: e  hv 

hc

..................... (1.3)  Dimana  adalah panjang gelombang foton, h adalah konstanta Planck (6,625x10 34

8

J.s) dan c adalah kecepatan cahaya (3x10 m/s). Energi foton dalam elektron-volt (eV) menjadi 1,24/, jika  adalah dalam

m (1eV=1,6x10

-19

J). Jika sebuah foton mempunyai energy yang sama atau

melebihi energy lebar pita semikonduktor dari bahan junction p-n, kemudian energy foton mampu menciptakan pasangan elektron-hole (EHP). Untuk Si, lebar pita adalah 1,1eV, jika panjang gelombang foton kurang dari 1,13 m di dekat daerah infra merah, maka foton akan mempunyai cukup energy untuk membangkitkan EHP.

Gambar 1.4 Junction p-n diiluminasi menunjukkan geometri yang diinginkan dan kreasi pasangan elektron-hole. Meskipun foton-foton dengan energy lebih tinggi dari energy lebar pita dapat diserap, satu foton dapat mengkreasikan hanya satu EHP. Energi lebih dari foton dibuang sebagai panas. Bila foton memasuki sebuah bahan, intensitas beam (daya dalam medan gelombang) tergantung pada konstanta penyerapan panjang gelombang-bebas, . 4


Jumlah arus foton-terinduksi mengalir melewati junction dan rangkaian luar secara langsung sebanding dengan intensitas sumber foton. Catatan bahwa EHP digerakkan melewati junction dengan adanya medan E (E-field), jadi hole bergerak ke sisi-p dan melanjutkan untuk berdifusi ke arah kontak luar sisi-p. Dengan cara yang sama, elektron-elektron bergerak ke sisi-n dan melanjutkan untuk berdifusi ke kontak luar sisi-n. Pada titik ini, sebuah pengamatan penting dilakukan. Tegangan luar melewati diode yang menyebabkan aliran arus saat tidak ada foton-foton, adalah positif dari p ke n. Arus dan tegangan diode didefinisikan dalam arah ini, dan diode didefinisikan berdasarkan konvensi tanda pasif. Dengan kata lain, ketika tidak ada foton-foton menimpa junction, diode menghilangkan daya. Tetapi saat terdapat foton-foton, aliran arus terinduksi foton melawan arah pasif tersebut. Oleh karena itu, arus meninggalkan terminal positif, yang berarti bahwa alat tersebut membangkitkan daya. Ini adalah efek dari PV. Saat arus PV digabungkan dengan persamaan diode, menghasilkan persamaan:

 I

 qV 



   qV kT 

 I 0 exp   1  I 1  I 0e   kT  

 .....................

(1.4)

Gambar 1.5 menunjukkan kurva I-V untuk sel PV ideal dan tipikal, 2

mengasumsikan sel tersebut mempunyai luas perkiraan 195 cm . Sifat lain kurva IV gambar 5, adalah adanya titik tunggal pada setiap kurva pada daya yang dikirim oleh sel adalah maksimum. Titik ini disebut titik daya maksimum (maksimum power point ) dari sel. Dan gambar 6 adalah saat daya sell diplot terhadap tegangan sel.

5


Gambar 1.5 Karakteristik I-V dari sel-sel PV ideal dengan level iluminasi yang berbeda.

Gambar 1.6 Karakteristik P-V dari sel-sel PV dengan empat level iluminasi.

6


Gambar 1.7 Rangkaian Modul Photovoltaic dengan Masukan Tegangan Input : a.

Tegangan Photovoltaic, VPV (V)

b.

Insolation (W/m )

2

Output: a.

Arus Photovoltaic, IPV (A)

b.

Daya output Photovoltaic, PPV (W)

Model ini tepat untuk keadaan saat modul-modul terhubung parallel dengan tegangan yang sama.

Gambar 1.8 Rangkaian Modul Photovoltaic dengan Masukan Arus Input : a.

Arus Photovoltaic, IPV (A)

b.

Insolation (W/m )

2

Output: a.

Tegangan Photovoltaic, VPV (V)

b.

Daya output Photovoltaic, PPV (W)

Model ini tepat untuk keadaan saat modul-modul terhubung parallel dengan tegangan yang sama. 7


Alat-alat dan Komponen

1.3

Alat yang diperlukan terdiri dari: 1.

Laptop / Personal Computer

1 buah

2.

Software Matlab 2010

1 buah

Prosedur Percobaan

1.4

1.

Buka program Matlab 2010.

2.

Buka file ModulPV.mdl pada menu Current Folder, kemudian muncul tampilan simulink untuk modul Photovoltaic seperti gambar 1.8 berikut.

Gambar 1.9 PV 1 model simulink untuk input tegangan dan PV 2 model simulik untuk input arus 3.

Klik pada program Matlab 2010, menu Simulink Library Browser.

4.

Pada Simulink Library Browser klik menu New Model, kemudian muncul tampilan program simulink dengan nama file untitled.mdl. Simpan dengan menu save as dan beri nama Percobaan2, selanjutnya buatlah program simulink pada gambar 6 pada file ini.

8

5.

Tarik PV1 ke dalam program simulink pada file Percobaan2.

6.

Tarik Repeating Sequence Stair pada menu sources.


7.

Masukkan data berikut untuk input radiasi sel surya (illumination)

8.

Tarik Repeating Sequence pada menu sources.

9.

Masukkan parameter data berikut:

10. Tarik X-Y Graph pada menu sink

. 11. Untuk karakteristik I-V, masukan parameter data x -min=0, x-max=25, y-

min=0, y-max=6 dan sample time=-1 12. Untuk Karakteristik P-V masukkan parameter data x -min=0, x-max=25, y-

min=0, y-max=100, sample time=-1 13. Hubungkan terminal-terminal pada setiap blok simulink seperti gambar 1.7. 14. Klik menu Simulation kemudian klik Configurations Parameter, masukkan

parameter data

15. Klik start simulation, dapatkan hasil simulasi kurva karakteristik I-V dan P-V 16. Tarik PV2 ke dalam program simulink pada file Percobaan2. 17. Tarik Repeating Sequence Stair pada menu sources.

9


18. Masukkan data berikut untuk input radiasi sel surya (illumination)

19. Tarik Repeating Sequence pada menu sources.

20. Masukkan parameter data berikut:

21. Tarik X-Y Graph pada menu sink.

22. Untuk karakteristik V-I, masukan parameter data x -min=0, x-max=6, y-min=0,

y-max=25 dan sample time=-1 23. Untuk Karakteristik P-I masukkan parameter data x -min=0, x-max=6, y-

min=0, y-max=100, sample time=-1 24. Hubungkan terminal-terminal pada setiap blok simulink seperti gambar 1.7. 25. Klik menu Simulation kemudian klik Configurations Parameter, masukkan

parameter data.

26. Klik start simulation, dapatkan hasil simulasi kurva karakteristik V-I dan P-I.

10


Data Hasil Percobaan

1.5

Tabel 1.1 Data Percobaan Simulasi Modul PV Parameter Data

Data Hasil Print Screen

Karakteristik I-V (PV 1)

Gambar 1.10 Karakteristik I-V (PV 1)

Karakteristik P-V (PV 1)

Gambar 1.11 Karakteristik P-V (PV 1)

Karakteristik V-I (PV 2)

Gambar 1.12 Karakteristik V-I (PV 2)

Karakteristik P-I (PV 2)

Gambar 1.13 Karakteristik P-I (PV 2) 11


Parameter Data


Karakteristik Vpv data beraturan (PV 1)

Gambar 1.14 Karakteristik Vpv data

beraturan (PV 1)

Karakteristik Vpv data tidak beraturan (PV 1)

Gambar 1.15 Karakteristik Vpv data tidak

beraturan (PV 1)

Karakteristik Ipv data beraturan (PV 2)

Gambar 1.16 Karakteristik ipv data

beraturan (PV 2)

Karakteristik Ipv data tidak beraturan (PV 2)

Gambar 1.17 Karakteristik Ipv data tidak

beraturan (PV 2) 12


Parameter Data


Insolation data beraturan (PV 1)

Gambar 1.18 Insolation data beraturan (PV 1)

Insolation data tidak beraturan (PV 1)

Gambar 1.19 Insolation data tidak beraturan (PV 1)

Insolation data beraturan (PV 2)

Gambar 1.20 Insolation data beraturan (PV 2)

Insolation data tidak beraturan (PV 2)

Gambar 1.21 Insolation data tidak beraturan (PV 2)

13


1.6

Analisis Data dan Pembahasan

1.6.1

Grafik

Tabel 2 Grafik Karakteristik PV1 dan PV2 Parameter Data

Grafik

Karakteristik I-V dengan insolation beraturan (PV 1)

Gambar 1.22 Grafik I-V dengan insolation beraturan

(PV 1)

Karakteristik P-V dengan insolation beraturan (PV 1) Gambar 1.23 Grafik P-V dengan insolation beraturan

(PV 1)

Karakteristik I-V dengan insolation tidak beraturan (PV 1) Gambar 1.24 Grafik I-V dengan insolation tidak

beraturan (PV 1)

14


Parameter Data

Grafik

Karakteristik P-V dengan insolation tidak beraturan (PV 1) Gambar 1.26 Grafik P-V dengan insolation tidak

beraturan (PV 1)

Karakteristik V-I dengan insolation beraturan (PV 2)

Gambar 1.27 Grafik V-I dengan insolation beraturan

(PV 2)

Karakteristik P-I dengan insolation beraturan (PV 2)

Gambar 1.28 Grafik P-I dengan insolation beraturan

(PV 2)

15


Karakteristik P-I dengan insolation tidak beraturan (PV 2) Gambar 1.29 Grafik P -I dengan insolation tidak

beraturan (PV 2)

Karakteristik V-I dengan insolation tidak beraturan (PV 2) Gambar 1.30 Grafik V-I dengan insolation tidak

beraturan (PV 2)

16


1.6.2

17

Pembahasan


18


1.7

Kesimpulan

1.8

Lembar Evaluasi

No 1

2

Kegiatan Pre-Test Pengambilan Data

3

Asistensi

4

Post-Test

19


Keterangan

Nilai

TTD/tanggal

2

KARAKTERISTIK ARRAY SEL SURYA DENGANSIMULINKMATLAB

Tujuan Praktikum

1.1

Tujuan dari praktikum karakteristik array sel surya dengan Simulink matlab adalah agar mahasiswa dapat : 1.


2.

Mengetahui karakteristik arus tegangan pada array sel surya dengan menggunakan program simulink Matlab.

3.

Mengetahui karakteristik arus tegangan pada sebuah modul sel surya akibat pengaruh radiasi surya dengan menggunakan program simulink Matlab.

Landasan Teori

1.2

Saat modul-modul dikombinasikan untuk menaikkan tegangan dan atau arus system, kumpulan modul-modul tersebut disebut sebagai array. Untuk alasan yang sama, bahwa efisiensi sebuah modul lebih kecil dari efisiensi sel dalam modul, maka efisiensi sebuah array lebih kecil dari efisiensi modul dalam array. Karena sebuah array yang luas dapat dibangun dengan subarray yang dapat beroperasi secara bebas satu sama lain, walaupun penurunan dalam efisiensi pada level array tersebut, array PV yang menghasilkan lebih dari 1 MW adalah dalam operasi level efisiensi yang dapat diterima. Operasi paling efisien dicapai jika modul dibuat dari sel-sel identik dan jika array terdiri dari modul-modul identik.


1.3

Alat yang diperlukan terdiri dari:

20

1.

Laptop / Personal Computer 1 buah

2.

Software Matlab 2010


1 buah

Prosedur Percobaan

1.4

1.

Perhatikan gambar rangkaian berikut ini.

Gambar 1. Rangkaian percobaan karaktristik arus-tegangan dan daya-tegangan dengan array PV masukan arus.

21


2.

Buka program Matlab 2010.

3.

Buka file ModulPV.mdl pada menu Current Folder, kemudian muncul tampilan simulink untuk modul Photovoltaic seperti gambar 6 berikut.

Gambar 2. PV 1 model simulink untuk input tegangan dan PV 2 model simulik untuk input arus. 4.

Klik pada program Matlab 2010, menu Simulink Library Browser.

5.

Pada Simulink Library Browser klik menu New Model, kemudian muncul tampilan program simulink dengan nama file untitled.mdl. Simpan dengan menu save as dan beri nama Percobaan3, selanjutnya buatlah program simulink pada gambar 1 pada file ini.

22

6.

Tarik PV2 ke dalam program simulink pada file Percobaan2.

7.

Tarik blok Constant pada menu sources.

8.

Masukkan data berikut untuk input data radiasi surya


9.

Tarik blok Ramp pada menu sources.

10. Masukkan parameter data berikut

11. Tarik Add dan Product pada menu math operations. dan

12. Masukkan parameter data berikut pada fungsi Add

13. Masukkan parameter data berikut pada fungsi Product

14. Tarik X-Y Graph pada menu sink.

23


15. Masukkan parameter data berikut pada XY-VI

16. Masukkan parameter data berikut pada PI-Power

17. Tarik Mux pada menu Signal Routing


24


19. Tarik To Workspace pada menu sink


21. Hubungkan terminal-terminal pada setiap blok simulink seperti gambar 6 22. Klik menu simulation, klik Configurations Parameter, masukkan parameter data

23. Klik start simulation, dapatkan hasil simulasi kurva karakteristik I-V dan P-V.

25



1.5

Simbol

1.6


1.6.1

Grafik Parameter Data

Karakteristik V-P dengan radiasi surya ….

Karakteristik V-I dengan radiasi surya ….

26


Parameter Data

Grafik

1.6.2

27

Pembahasan


28


1.7

Kesimpulan

1.8

Lembar Evaluasi

No 1

2

Kegiatan Pre-Test Pengambilan Data

3

Asistensi

4

Post-Test

29


Keterangan

Nilai

TTD/tanggal

3

KARAKTERISTIK PEMBANGKIT LISTRIK SEL SURYA

Tujuan Praktikum

1.1

Tujuan dari praktikum karakteristik pembangkit listrik sel surya adalah agar mahasiswa dapat : 1.


2.

Mengetahui karakteristik arus tegangan pada sebuah modul sel surya.

3.

Mengetahui karakteristik arus tegangan akibat pengaruh radiasi surya.

Landasan Teori

1.2

Photovoltaic (PV) / Solar Cell Generation (Pembangkit Sel Surya) menyatakan perubahan langsung dari peristiwa radiasi surya menjadi listrik. Sebuah sel PV secara sederhana adalah sebuah diode junction pn semikonduktor area luas dengan junction ditempatkan sangat dekat ke permukaan atas. Sebuah susunan kisi logam disebelah atas dan sebuah susunan lembar di sebelah bawah mengumpulkan pembawa-pembawa minoritas melewati junction dan bertindak sebagai terminalterminal. Pembawapembawa minoritas dibangkitkan oleh peristiwa photon-photon dengan energy yang lebih besar atau sama dengan celah energi (energy gap) dari bahan semikonduktor. Karena keluaran setiap sel agak rendah sekitar (1-2 W), beberapa sel (30-60 sel) dikombinasikan untuk membentuk sebuah modul. Rentang rating modul dari 40-50 W pada 15-17 V. Modul-modul PV ditempatkan secara bersama-sama untuk membentuk panel, array, grup, segmen, dan sebuah pembangkit PV terdiri dari beberapa segmen.

30


Keuntungan PV meliputi operasi dan biaya pemeliharaan yang rendah, tidak ada bagian yang bergerak, tenang, operasi yang sederhana, umur waktu yang tidak terbatas jika dipelihara dengan tepat, tidak ada biaya bahan bakar dan pengaruh lingkungan yang kecil. Kerugiannya adalah biayanya mahal, perlu area kolektor yang luas untuk menangkap radiasi dan variabilitas output terhadap harian dan musim.

Gambar 3.1 Karakteristik Arus Tegangan (I-V) sel surya Output sistem PV adalah dc dan diperlukan inverter untuk mensuplai beban beban ac. Bila input bahan bakar diperlukan untuk pembangkit tenaga konvensional yang tergantung dari bebannya, input untuk sistem PV ditentukan oleh faktor luar seperti lapisan awan, waktu harian, musim tahunan, lokasi geografis, orientasi, dan geometri kolektor surya. Oleh karena itu sistem PV dioperasikan sedapat mungkin pada atau dekat output maksimumnya. Juga, pembangkit PV adalah pembangkit tanpa inersia dan menyebabkan kecepatan perubahan output-nya akibat pergerakan awan. Karakteristik arus-tegangan (I-V) dari sebuah sel surya ditunjukkan pada gambar 3.1. Persamaan karakteristik tersebut diberikan dengan persamaan: I  I s

31


  eV   ..................... (3.1) I o exp   1 kT    





Dimana I0 adalah dark current (arus gelap) dan Is adalah source current (arus sumber), k adalah konstanta Boltzmann (1,38 x 10-23 J/K), T adalah suhu dalam K, dan e adalah muatan elektron. Pada kondisi ideal (sel-sel identik), untuk modul PV dengan susunan seri-paralel dari sel-sel, karakteristik I-V akan menjadi sama, kecuali skala arus dikalikan dengan cabang paralel dan skala tegangan sama dengan jumlah sel-sel secara seri dalam modul. Arus sumber Is bervariasi secara linier dengan radiasi surya. Arus dark I0 meningkat bila suhu operasi sel meningkat. Juga, lebih besar celah energi dari bahan, lebih kecil arus nol-nya. Rasio arus sumber Is terhadap arus dark I0 harus dibuat sebesar mungkin untuk memperbaiki operasi.


1.3

Alat yang diperlukan terdiri dari: 1.

Modul surya

1 buah

2.

Resistor

1 buah

3.

Multimeter

1 buah

4.

Solar power meter

1 buah

5.

Termometer

1 buah

6.

Kabel Penghubung

1 buah

Prosedur Percobaan

1.4

1.


Gambar 3.2 Rangkaian percobaan karaktristik arus-tegangan 2.

Ambillah gambar panel sel surya yang dilakukan dalam percobaan ini dengan kamera.

3. 32

Buatlah rangkaian seperti pada gambar 2. Buku Petunjuk Praktikum Pembangkit Tenaga Listrik

4.

Catat jam berapa percobaan dilakukan.

5.

Ukur suhu pada modul sel surya saat melakukan percobaan.

6.

Ukur radiasi matahari saat melakukan percobaan dengan Solar Power meter (satuan : W/m2).

7.

Ukur tegangan dan arus terminal.

8.

Masukkan data hasil pengukuran pada tabel 1 dan tabel 2 berikut dengan variasi beban R L.

9.

Gabungkan data pada kelompok lain untuk mendapatkan data yang bervariasi terhadap radiasi cahaya dan suhunya.

10. Pada laporan berikan hasil analisa karakteristik I-V (arus-tegangan) dan P-V

(daya-tegangan), masukkan juga gambar foto panel sel surya yang telah diambil datanya.

1.5


Tabel 3.1 Data Hasil Pengukuran Pada Modul Surya Jam Pengukuran Suhu modul sel surya (0C) Tegangan pada terminal modul surya (volt) Tabel 3.2 Data Hasil Pengukuran Dengan Variasi Beban R L No. 1

3333

Beban R L (Ω) Open Cicuit

2

100

3

100//2

4

100//3

5

100//4

6

100//5

7

Short Circuit


Radiasi Matahari (W/m2)

Tegangan terminal beban (V)

Arus terminal beban (I)

Daya (P)

Tabel 3.3 Data Hasil Pengukuran dan Perhitungan (Teori) No.

Beban R L

Daya Terukur

Daya Teori

(Ω)

(PP)

(PT)

E%

1 2 3 4 5 6 7

Tabel 4. Data Hasil Pengukuran Pada Modul Surya Kelompok Jam Pengukuran Suhu modul sel surya (0C) Tegangan pada terminal modul surya (volt)

Tabel 5. Data Hasil Pengukuran Dengan Variasi Beban R L Kelompok

No

34

Beban R L (Ω)

1

Open Cicuit

2

100

3

100//2

4

100//3

Radiasi

Tegangan

Arus

Matahari

terminal

terminal

(W/m2)

beban (V)

beban (I)


Daya (P)

No

Beban R L (Ω)

5

100//4

6

100//5

Radiasi

Tegangan

Arus

Matahari

terminal

terminal

(W/m2)

beban (V)

beban (I)

Daya

Short

7

Circuit

Tabel 6. Data Hasil Pengukuran dan Perhitungan (Teori) No

Beban R L

Daya Terukur

Daya Teori

(Ω)

(PP)

(PT)

1 2 3 4 5 6 7

35


E%

(P)

1.6


1.6.1

Grafik

36


Pembahasan

1.6.2

37


38


39


40


1.7

Kesimpulan

1.8

Lembar Evaluasi

No

Kegiatan

1

Pre-Test Pengambilan

2

Data

3

Asistensi

4

Post-Test

41


Keterangan

Nilai

TTD/tanggal

TRANSFORMATOR 1Ф (LOAD TEST)

4

1.1

Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum transformator 1 Ф (load test) adalah agar mahasiswa dapat : 1.

Menjelaskan cara transformator 1 bekerja saat berbeban.

2.

Mendapatkan

karakteristik

efisiensi

transformator

1 dan

bagaimana

karakteristik tersebut jika transformator 1 dibebani bermacam-macam jenis dan besar beban. 3.

Menentukan besar regulasi tegangan saat transformator 1 dibebani dengan variasi besar dan jenis beban.

4.

Menentukan pengaruh rugi-rugi tersebut terhadap performance transformator 1.

Landasan Teori

1.2

l1

R1

X2'

R2'

X1

I2

lo lw

V1

R0

l X0

V2

L O A D

Gambar 4.3 Rangkaian ekivalen pembebanan transformator Bila transformator dibebani, maka arus mengalir pada kedua sisi belitannya. Besarnya arus akan ditentukan oleh besar dan jenis beban yang dipasang. Rugi (rugi tembaga, rugi inti & rugi flux bocor) yang timbul menyebabkan tegangan keluaran tidak tetap apabila beban dipasangkan. Rugi-rugi tersebut juga mengakibatkan daya (watt) yang diberikan pada beban lebih kecil dari daya yang diberikan oleh sumber. 42


Ukuran untuk menyatakan perbedaan antara tegangan output beban nol dengan

tegangan

saat

berbeban

pada

faktor

daya

tertentu

disebut

regulasi/pengaturan tegangan. Transformator dikatakan baik apabila harga regulasi tegangannya semakin kecil pada suatu beban tertentu. Besarnya regulasi tegangan adalah : Vr 

V 2 (tan pa _ beban) V 2 (beban _ penuh)

..................... (4.1)

V 2 (beban _ penuh)

Ukuran perbandingan antara daya keluaran dengan daya masuk pada faktor daya tertentu disebut dengan efisiensi. Efisiensi( ) 

daya _ keluar (watt ) x100% ..................... (4.2) daya _ input (watt )

Daya keluar = daya input - jumlah rugi transformator..................... (4.3) Besarnya efisiensi akan sangat dipengaruhi oleh besar beban & jenis beban (R,L dan C) karena kedua sifat beban tersebut akan mempengaruhi besarnya arus dan cos

 dari rangkaian tersebut. Selain itu pada transformator akan

mempengaruhi besarnya rugi-rugi yang timbul pada transformator terutama rugi tembaga yang besarnya tergantung/dipengaruhi oleh besarnya beban yang diaplikasikan pada transformator tersebut.


1.3


43

1.

Transformator 500 VA 220/48 V

1 buah

2.

Power Analyzer

1 buah

3.

Multimeter

2 buah

4.

Regulator 0-220 V

1 buah

5.

Lampu pijar 25,25,50,75,100 W

1 buah

6.

Kabel penghubung

Secukupnya


Prosedur Percobaan

1.4

1.


Gambar 4.2 Rangkaian percobaan pembebanan transformator 2.

Rangkaian percobaan sesuai gambar 1.4.1.

3.

Dalam keadaan beban nol pengatur tegangan diatur sehingga primer mencapai harga nominalnya (220 V) dan catat semua penunjukan alat ukur.

4.

Beban dipasang secara bertahap dan setiap penggantian atau penambahan beban supaya dicatat besarnya V1, V2, A1, A2, W1 dan W2 pada tabel 1.

5.

Setiap jenis beban (R, L atau C) variasikan besar bebannya.Variasi beban bisa dilaksanakan dengan hubungan seri atau paralel.

6.

Gambar grafik efisiensi fungsi Pout ;  = f (Pout).

7.

Hitunglah besarnya regulasi tegangan untuk setiap variasi beban yang ada.


1.5

Tabel 1 Pembebanan Transformator 1 Fasa

44

Jenis

Besarny

V1

I1

P1

V2

I2

P2

Beban

a Beban

(Vo

(A

(Wa

(Vo

(A

(Wa

lt)

mp)

tt)

lt)

mp)

tt)

Beban

0

Lampu

25

(Beban

75

R)

100

(Watt)

125



1.6

45


46


47


1.7

Kesimpulan

1.8

Lembar Evaluasi

No

Kegiatan

1


2

Data

3

Asistensi

4

Post-Test

48


Keterangan

Nilai

TTD/tanggal

GENERATOR DC

5

Tujuan Praktikum

1.1

Tujuan dari praktikum generator DC adalah agar mahasiswa dapat : 1. Mengetahui prinsip kerja generator DC. 2. Mengetahui karakteristik generator DC tanpa penguatan. 3. Mengetahui karakteristik generator DC penguatan sendiri.

Landasan Teori

1.2

Generator DC terdiri dua bagian, yaitu stator, yaitu bagian mesin DC yang diam, dan bagian rotor, yaitu bagian mesin DC yang berputar. Bagian stator terdiri dari: rangka motor, belitan stator, sikat arang, bearing dan terminal box. Sedangkan bagian rotor terdiri dari: komutator, belitan rotor, kipas rotor dan poros rotor. Bagian yang harus menjadi perhatian untuk perawatan secara rutin adalah sikat arang yang akan memendek dan harus diganti secara periodic / berkala. Komutator harus dibersihkan dari kotoran sisa sikat arang yang menempel dan serbuk arang yang mengisi celah-celah komutator, gunakan amplas halus untuk membersihkan noda bekas sikat arang. Pembangkitan tegangan induksi oleh sebuah generator diperoleh melalui dua cara yaitu dengan menggunakan cincin-seret, menghasilkan tegangan induksi bolak-balik serta dengan menggunakan komutator, menghasilkan tegangan

DC.

Jika rotor diputar dalam pengaruh medan magnet, maka akan terjadi perpotongan medan magnet oleh lilitan kawat pada rotor. Hal ini akan menimbulkan tegangan induksi. Tegangan induksi terbesar terjadi saat rotor menempati posisi seperti Gambar 2 (a) dan (c). Pada posisi ini terjadi perpotongan medan magnet secara maksimum oleh penghantar. Sedangkan posisi jangkar pada Gambar 2.(b), akan menghasilkan tegangan induksi nol. Hal ini karena tidak adanya perpotongan 49


medan magnet dengan penghantar pada jangkar atau rotor. Daerah medan ini disebut daerah netral.

Gambar 5.1 Tegangan Rotor yang dihasilkan melalui cincin-seret dan komutator . Rotor dari generator DC akan menghasilkan tegangan induksi bolak-balik. Sebuah komutator berfungsi sebagai penyearah tegangan AC. Besarnya tegangan yang dihasilkan oleh sebuah generator DC, sebanding dengan banyaknya putaran dan besarnya arus eksitasi (arus penguat medan).


1.3


50

1.

Motor DC

1 buah

2.

Generator DC

1 buah

3.

Multimeter

1 buah

4.

Penyearah 0-220 V

1 buah

5.

Tachometer

1 buah

6.

AVR

1 buah

7.

Kabelpenghubung

Secukupnya


Prosedur Percobaan

1.4

1.


Gambar 5.2 RangkaianPercobaan Generator DC tanpa penguatan 2.

Hubungkan motor DC sebagai priomover dan generator DC eksitasi terpisah sebagai generator seperti yang ditunjukan rangkaian percobaan.

3.

Hubungkan terminal-terminal motor dan generator sesuairangkaian percobaan.

4.

Hidupkan tabel motor DC dengan cara mengidupkan sumber tegangan menggunakan AVR kemudian atur sesuai dengan.

5.

Mencatat nilai tegangan keluaran generator.

6.

Mencatat hasil pengukuran kecepatan generator.


1.5

1. Percobaan 1

Tabel 1. Hasil Pengukuran percobaan generator DC tanpa penguatan. Vin(V) 0 20 40 60 80 100

51


N Generator (RPM)

Vout(V)

2.

Percobaan 2 Tabel 2. Hasil Pengukuran percobaan generator DC penguatan sendiri Vin(V)

N Generator (RPM)

0 20 40 60 80 100


1.6

52


Vout(V)

53


54


1.7

Kesimpulan

1.8

Lembar Evaluasi

No

Kegiatan

1


2

Data

3

Asistensi

4

Post-Test

55


Keterangan

Nilai

TTD/tanggal

Bpp PTL

Recommend Documents