Modul Lab Sistem Kendali - TOLI PNJ (teknik otomasi listrik industri)

Modul
Laboratorium Sistem Kendali
Penyusun:
Isdawimah,ST.,MT dan Ismujianto,ST.,MT
Prodi D-IV Teknik Otomasi Listrik Industri
Jurusan Teknik Elektro
Politeknik Negeri Jakarta-Tahun 2013
DAFTAR ISI
Modul
Pokok Bahasan
Halaman
1 Rangkaian Penguat Operational Amplifier (Op-Amp)
2 Rotor Voltage Regulator
10
(Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Umpan Balik
Tegangan Rotor)
3 Tacho Voltage Regulator (Pengaturan Kecepatan Motor
13
DC dengan Umpan Balik Tacho Generotor )
4 Pengaturan Kecepatan Motor Induksi dengan Fengaturan
15
Frekwensi
5 Pengendalian tegangan AC 1 fasa dengan TRIAC
17
6 Pengendalian Tegangan AC 1 fasa dengan SCR dan
19
dioda
7 Pengendalian Tegangan AC 1 fasa dengan SCR
21
8 Pengendalian Tegangan AC Tiga Fasa
23
9 Pengendalian Tegangan Generator Sinkron Tiga Fasa
26
10 Paralel Dua Sumber Tegangan Tiga Fasa
Laboratorium Sistem Kendali
31
2
MODUL I
RANGKAIAN PENGUAT OPERATIONAL AMPLIFIER (OP-MP)
1. TUJUAN
Praktek ini bertujuan agar Praktikan dapat :
1. Membuat rangkaian penguat inverting, non-inverting, integrating dan
differensiating.
2. Menentukan faktor penguat masing-masing rangkaian.
3. Membedakan fungsi masing-masing rangkaian.
2. TEORI DASAR
Operational Amplifier disingkat dengan Op-Amp merupakan penguat sinyal
dengan impedansi input yang besar dan impedansi output kecil, rangkaian penguat
ini kini telah diproduksi dalam bentuk IC, dengan bentuk dan simbol seperti
tampak pada Gambar 1.1 .
+15V
2
7
6
3
+
4
-15V
Keterangan :
7
: suplai tegangan + 15V
Terminal 2 (-) : Inverting Input
4
: suplai tegangan - 15V
6
: Output
3(+) : Non Inverting Input
Gambar 1.1. Bentuk dan Simbol Op-Amp berupa IC dengan 8 kaki
Op-amp dapat digunakan untuk berbagai rangkaian penguat, antara lain:
1. Rangkaian inverting untuk membalik dan memperkuat sinyal output,
dengan tegangan output sebesar:
Vo   AvVi
Laboratorium Sistem Kendali
3
Dimana Av merupakan penguatan rangkaian inverting, sebesar:
Av 
Vo R f

Vi
R1
2. Rangkaian non-inverting untuk memperkuat sinyal output, dengan
tegangan output sebesar:
Vo  AvVi
Dimana Av merupakan penguatan rangkaian non-inverting, sebesar:
Av 
Vo R f  R1

Vi
R2
3. Rangkaian Integrating untuk menggabungkan (menjumlahkan) beberapa
sinyal input, dengan tegangan output sebesar:
Vo   Av (V1  V2  V3  ...  Vn )
Dimana Av merupakan penguatan rangkaian integrating, sebesar:
Av 
Vo R f
dimana R1  R2  R3  R

Vi
R
4. Rangkaian Diferensiating untuk memperoleh selisih antara dua sinyal
input, dengan tegangan output sebesar:
Vo  Av (V2  V1 )
Dimana Av merupakan penguatan rangkaian diferensiating, sebesar:
Av 
Vo R f

dimana R1  R2  R
Vi
R
Nilai tegangan output tergantung pada tegangan input dan penguatan yang dibuat,
tetapi nilai tegangan output tidak lebih besar dari suplai tegangan yang diberikan.
Laboratorium Sistem Kendali
4
3. DAFTAR PERALATAN
Gambar 1.2. Peralatan yang digunakan dalam praktek Op-amp
1. Op-Amp LM 741
1 buah
2. Resistor 4,7k10k

buah
3. Potensiometer 10k

buah
4. Sumber tegangan DC +15V dan – 15V
buah
5. Voltmeter
buah
6. Kabel penghubung 1,5 mm 2
4. DIAGRAM RANGKAIAN DAN PROSEDUR PERCOBAAN
Gambar1.3. Op-Amp digunakan sebagai Penguat Inverting
Laboratorium Sistem Kendali
5
4.1. Penguat Inverting
1. Buatlah rangkaian
penguat inverting (Gambar 1.3) dengan penguatan
sebesar satu (nilai Rf dan R1 sesuai dengan besar penguatan yang telah
ditentukan). Pada Rangkaian ini Vi positif, karena potensiometer
memperoleh tegangan positif.
2. Aturlah tegangan input (Vi) seperti pada tabel 1 dan ukur tegangan
outputnya (Vo).
3. Gantilah Rf dan R1 dengan nilai yang lain, sehingga diperoleh penguatan
yang berbeda (setengah atau dua).
4. Lakukan pengukuran seperti langkah 2 dan buat tabel baru seperti tabel 1.
5. Gantilah tegangan input Vi dengan sumber tegangan negatif
Tabel 1. Data Rangkaian Penguat Inverting
Rf = ……….R1 = ………., R2 = ……….
Vi (V)
Vo(V)
Av
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
Laboratorium Sistem Kendali
6
4.2. Penguat Non-Inverting
Gambar 1.4. Op-Amp digunakan sebagai Penguat Non-Inverting
6. Buatlah rangkaian penguat non-inverting (Gambar 1.4) dengan nilai Rf,
R1 dan R2 sesuai dengan penguatan yang anda inginkan.
7. Lakukan pengukuran seperti langkah 2 dan buat tabel baru seperti tabel 1.
8. Gantilah tegangan Vi dengan sumber tegangan negatif, atur Vi agar
diperoleh Vo.
9. Lakukan pengukuran seperti langkah 2 dan buat tabel baru seperti tabel 1.
4.3. Penguat Integrating
+15V
+15V
R3
RF
+15V
R2
2
7
R1
6
3
-15V
R4
+
4
-15V
Gambar1.5. Op-Amp digunakan sebagai Penguat Integrating
Laboratorium Sistem Kendali
7
10. Buatlah rangkaian penguat integrating (Gambar 1.5) dengan nilai
R1=R2=R3 dan Rf = R4, dengan tegangan V1 dan V3 positif, V2 negatif.
11. Pasanglah Voltmeter V1, V2 dan V3 untuk mengukur tegangan input dan
Vo untuk mengukur tegangan output.
12. Atur V2 dan V3 pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut.
13. Aturlah V1 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo.
14. Atur V1 dan V3 pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut.
15. Aturlah V2 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo.
16. Atur V1 dan V2 pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut.
17. Aturlah V3 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo.
4.4. Penguat Diferensiating
+15V
RF
+15V
2
7
R1
+15V
6
3
R2
R3
+
4
-15V
Gambar1.6. Op-Amp digunakan sebagai Penguat Diferensiating
18. Buatlah rangkaian
penguat diferensiating (Gambar 1.6) dengan nilai
R1=R2, Rf=R3, dengan tegangan V1 dan V2 positif.
19. Atur V2 pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut.
20. Aturlah V1 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo.
21. Atur V1pada nilai tertentu dan biarkan pada nilai tersebut.
22. Aturlah V2 secara bertahap seperti pada Tabel 1 dan ukurlah Vo.
Catatan
Pemasangan sumber tegangan DC dan Voltmeter untuk Gambar 1.5 dan 1.6
mengacu pada Gambar 1.3.
Laboratorium Sistem Kendali
8
5. TUGAS DAN PERTANYAAN
1. Berdasarkan hasil percobaan, hitunglah nilai penguatan pada masingmasing rangkaian penguat.
2. Bagaimana polaritas
tegangan output pada rangkaian inverting bila
tegangan inputnya :
a. Positif
b. negatif
3.Bagaimana polaritas tegangan output pada rangkaian non-inverting
bila tegangan inputnya: a. Positif b. negatif
4.Bagaimana polaritas tegangan output pada rangkaian diferensiating,
bila:
a. V1 = V2
b. V2 > V1
c. V2 < V1
7. Apa saja perbedaan antara rangkaian diferensiating dan integrating.
Laboratorium Sistem Kendali
9
MODUL II
ROTOR VOLTAGE REGULATOR
(Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Umpan Balik Tegangan Rotor)
PENGETAHUAN YANG MENDASARI
Pengetahuan tentang feedback control system
Pengetahuan tentang pengoperasian Motor DC
Pengetahuan tentang Generator sinkron.
Tujuan percobaan
Peralatan
menggunakan thyristor controlled sebagai Componen rangkaian :
pengendali kecepatan motor arus searah M
: Electric torque MT 100
dengan umpan balik tegangan armatur G
: Synchronous machine MV 122
(rotor)
Tg
: Tachometer Generator
Karakteristik berbeban Im = f(N)
Ia
: Amper meter
S
: Switch
R
: Load Resistor
Tyristor unit CA 3000A.
Motor DC sebagai pengerak
Reossart sebagai pengatur arus penguat
medan.
Insturmen pengukur:
6Multimeter digital
1 Tacho meter
Sumber tegangan :
1 Sumber tegangan DC variable
Kelengkapan yang lain (Accessories ):
1 set kabel penghubung 1,5mm 2
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan siswa dapat menjelaskan prinsip
kerja pengaturan kecepatan motor DC menggunakan thyristor controlled dengan
umpan balik tegangan armatur.
Laboratorium Sistem Kendali
10
Percobaan ini memperlihatkan pengaturan kecepatan motor DC secara sederhana
dan juga merupakan awal untuk menambah motivasi dalam mempelajari thyristor
sebagai peralatan pengatur kecepatan motor.
PROSEDUR PERCOBAAN
Mempersiapkan percobaan
Perangkat pengendali thyristor tipe CA 3000A
1. Buatlah seting awal dari CA 3000A, P1 = 0; 1/Gn = 0,5; n = 1,0
Ilimit = 5; 1/Gn = 0,5;
i = 1
2. Hidupkan thyristor regulator CA 3000A, atur putaran motor bervariasi dari
0 sampai 1000 rpm dengan cara mengatur P1.
Mempersiapkan pengambilan data percobaan
Melakukan seting arus pada pengendali thyristor pembebanan
1. Atur putaran motor pada 400 rpm, dan bebani motor dengan cara
memberikan arus penguat
generator sinkron dan mengatur beban
generator sinkron ( Rb ).
2. Catatlah hasil pengukuran semua alat ukur.
3. Atur Potensiometer RI-comp pada CA 3000A, agar putaran kembali pada
400 rpm dan biarkan RI-comp pada posisi tersebut.
Laboratorium Sistem Kendali
11
Melakukan pengambilan data percobaan
Melakukan pembebanan pada pengendali thyristor
1. Mengoperasikan thyristor control agar motor beroperasi pada kecepatan
900 rpm pada kondis tanpa beban.
2.
Membebani motor secara bertahap hingga mencapai arus beban 4A, catat
besar arus armatur dan putaran motor.
3. Lepas beban motor secara mendadak (dengan membuka switch S), ukur
kecepatan maksimal saat beban dilepas dan ukur kecepatan stabil serta
lama waktu untuk menstabilkan putaran motor tersebut.
4. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk putaran 600 rpm
5. Ulangi langkah 2 dan 3 untuk putaran motor 300 rpm.
TUGAS
a. Gambarlah grafik n = f ( Ia) dari ketiga pengukuran di atas
b. Hitunglah:
nmax  nmin
dari ketiga pengukuran di atas
nno load
Laboratorium Sistem Kendali
12
MODUL III
TACHO VOLTAGE REGULATOR
Pengaturan Kecepatan Motor DC dengan Umpan balik Tacho Generotor
PENGETAHUAN YANG MENDASARI
Pengetahuan tentang feedback control sistem
Pengetahuan tentang pengoperasian Motor DC
Pengetahuan tentang Generator sinkron
Tujuan percobaan
pengaturan kecepatan motor DC dengan
Peralatan
Componen rangkaian :
menggunakan thyristor controller dengan M
: Electric torque MT 100
umpan balik tegangan dari tacho generator.
G
: Synchronous machine MV 122
Tg
: Tachometer Generator
Ia
: Amper meter
S
: Switch
R
: Load Resistor
1. Karakteristik berbeban Im = f(n)
Tyristor unit CA 3000A.
Motor DC sebagai pengerak
Reossart sebagai pengatur arus penguat
medan.
Instrumen pengukur:
6Multimeter digital
1 Tacho meter
Sumber tegangan :
1 Sumber tegangan DC variable
Kelengkapan yang lain (Accessories ):
1 set kabel penghubung 1,5mm 2
Setelah melakukan percobaan ini diharapkan siswa dapat menjelaskan prinsip
kerja pengaturan kecepatan motor Arus searah dengan menggunakan thyristor
controller dengan umpan balik tegangan tacho generator.
Dalam percobaan ini diperlihatkan cara pengaturan kecepatan motor DC dengan
tacho generator sebagai umpan balik pada pengendalian kecepatan.
Laboratorium Sistem Kendali
13
DIAGRAM RANGKAIAN
PROSEDUR PERCOBAAN
Mempersiapkan percobaan
Menencoba perangkat pengendali thyristor
1. Buatlah setting awal dari CA 3000A
P1 = 0 ; 1/Gn = 0,5
; n = 1,0 ; I limit = 4,5
; 1/Gn = 0,5 ; i = 1
2. Hidupkan thyristor regulasi CA 3000 A. Atur putaran motor bervariasi 0
sampai 1000 rpm dengan cara mengatur P1.
Melakukan pengambilan data percobaan
Melakukan pembebanan pada pengendali thyristor
1. Atur putaran motor 900 rpm, bebani motor tersebut bertahap ( 0,5 A)
hingga arus Ia mencapai lebih dari I limit (4,5A).
Tiap tahap catat penunjukan arus dan putaran motor.
2. Putuskan beban secara mendadak dengan cara membuka switch S. Ukur
waktu yang diperlukan untuk menstabilkan putaran motor
3. Ulangi langkah 1 dan 2 dengan putaran motor 600 rpm dan 400 rpm.
4.
TUGAS
a. Gambarlah grafik n = f ( Ia) dari ketiga pengukuran
b. Hitunglah:
nmax  nmin
dari ketiga pengukuran
nno load
Laboratorium Sistem Kendali
14
MODUL IV
Pengaturan Kecepatan Motor Induksi dengan Pengaturan Frekwensi
PENGETAHUAN YANG MENDASARI

Pengetahuan tentang motor asinkron

Pengetahuan tentang Pulse Width Modulation (PWM)
Tujuan percobaan
Setelah
selesai
percobaan
praktikan
diharapkan dapat :
1. Menjelaskan pengaruh tegangan input
terhadap putaran motor & slip
2. Menjelaskan pengaruh frekwensi dengan
slip yang terjadi.
Peralatan
Fuse (tipe cepat)
Frequency Converter
Motor induksi 3 phasa
Osciloscope
Probe
Insturmen pengukur:
Transformator
Osciloscope
Probe
Tacho meter
Sumber tegangan :
1 Sumber tegangan AC
Kelengkapan yang lain (Accessories ):
1 set kabel penghubung 1,5mm 2
Pendahuluan
Pada mesin asinkron, medan putar magnit terbangkit pada stator dengan kecepatan
60 f
p
(Ns) sebanding terhadap frekuensi (f) sumber tegangan yang diberikan pada
Ns 
stator dan berbanding terbalik terhadap jumlah pasang kutup (p) dari motor.
Pada motor jenis ini putaran yang dihasilkan lebih kecil dari kecepatan medan
putar pada stator, selisih kecepatan ini disebut slip (s), sebesar:
s
Laboratorium Sistem Kendali
Ns  N
Ns
15
Diagram Rangkaian:
Langkah Percobaan
1. Buatlah diagram rangkaian seperti gambar di atas.
2. Atur sudut penyulutan thyristor, hingga didapat tegangan DC sebesar 50 V
3. Atur frekwensi converter (f) = 15 Hz dan ukur putaran motor serta
gambarkan bentuk gelombang yang dihasilkan inverter.
4. Ulangi langkah 3 dengan frekuensi yang berbeda: 30 Hz, 40 Hz, 50 Hz
5. Naikkan tegangan DC menjadi 70 V lalu ulangi langkah 4.
6. Naikkan tegangan DC menjadi 90 V lalu ulangi langkah 4.
Tugas:
Hitunglah slip yang terjadi dari data di atas
Catatan :

Pada praktek ini hanya boleh menggunakan satu probe secara bergantian
untuk mengukur tegangan DC (tegangan input) dan tegangan AC (tegangan
output).

Guna menghindari terjadinya tegangan sentuh yang membahayakan, untuk
melepas rangkaian tunggulah selama 4 menit setelah rangkaian dimatikan.
Laboratorium Sistem Kendali
16
MODUL V
Pengendalian Tegangan AC 1 Fasa dengan TRIAC
PENGETAHUAN YANG MENDASARI
Pengetahuan tentang pengoperasian TRIAC
Pengetahuan tentang pengaruh jenis beban pada pengendalian
tegangan AC.
Pengetahuan tentang pengaruh jenis
pada rangkaian pengendalian
tegangan AC.
Tujuan percobaan
1. Dapat
Peralatan
menyatakan
Cat. No
dan
Componen rangkaian :
AC,
1 Transformer
726 80
1 Fuse (tipe cepat)
735
pengendalian tegangan AC. dari
1 Dioda silicon
18735
bermacam
3 Resistor 1
menggambarkan
arus
AC
tegangan
dan
sudut
tegangan
penyulutan
bermacam jenis beban
2. Dapat
menyatakan
pengaturan.
karakteristik
1 Thyristor
735 0
1 Beban Power Electronic
3735
1 Power supply unit +/- 15
72686
1 Control unit
73512
1 Set Poin potensio meter
73402
Insturmen pengukur:
1Multimeter digital
531 58
1 Osiloscope dual channel
575 21
Sumber tegangan :
1 Stabiliser AC
Kelengkapan yang lain
(Accessories ):
726 50
1 Papan percobaan
575 231
2 Probe 250 MHz, 1:1/ 10:1
501 48
3 set plug penghubung
501 …
1 set kabel penghubung 1mm
Laboratorium Sistem Kendali
17
DIAGRAM RANGKAIAN
(a)
Gambar 1. Diagram Rangkaian dan variasi beban
PROSEDUR PERCOBAAN
1. Buat rangkaiaan terkendali seperti pada Gambar 1a (dengan beban resistif)
2. Atur sudut penyulutan (  ) sebesar 0, lalu ukur tegangan dan arus pada beban
3. Ulangi langkah 2 dengan besar sudut yang lain: 30 ,60 ,90 ,120 ,180
4. Gantilah beban dengan beban induktif ( L ) seperti pada Gambar 1b
5. Ulangi langkah 2 dan 3
6. c. Ganti beban dengan beban resistif seri induktif ( R seri L ) seperti pada
Gambar 1c
7. Ulangi langkah 2 dan 3
TUGAS
1. Hitung tegangan AC yang dihasilkan oleh tiap beban
2. Buat grafik Vac = f (
Laboratorium Sistem Kendali
18
MODUL VI
Pengendalian Tegangan AC 1 Fasa dengan SCR dan Dioda
PENGETAHUAN YANG MENDASARI
Pengetahuan tentang pengoperasian S C R
Pengetahuan tentang pengaruh jenis beban pada pengendalian
tegangan AC.
Tujuan percobaan
1. Dapat menyatakan dan
Peralatan
Cat. No
Componen rangkaian :
menggambarkan tegangan AC, arus
1 Transformer
726 80
AC dan tegangan pengendalian
1 Fuse (tipe cepat)
735
tegangan AC.
1 Dioda silicon
18735
dari bermacam sudut penyulutan
3 Resistor 1
bermacam jenis beban
2. Dapat menyatakan karakteristik
pengaturan.
1 Thyristor
735 0
1 Beban Power Electronic
3735
1 Power supply unit +/- 15
72686
1 Control unit
73512
1 Set Poin potensio meter
73402
Insturmen pengukur:
1Multimeter digital
531 58
1 Osiloscope dual channel
575 21
Sumber tegangan :
1 Stabiliser AC
Kelengkapan yang lain
(Accessories ):
726 50
1 Papan percobaan
575 231
2 Probe 250 MHz, 1:1/ 10:1
501 48
3 set plug penghubung
1 set kabel penghubung 1mm
Laboratorium Sistem Kendali
19
DIAGRAM RANGKAIAN
(a)
Gambar 1. Diagram Rangkaian dan variasi beban
1. Buat rangkaiaan terkendali seperti pada Gambar 1a (dengan beban resistif)
2. Atur sudut penyulutan (  ) sebesar 0, lalu ukur tegangan dan arus pada beban
3. Ulangi langkah 2 dengan besar sudut yang lain: 30 ,60 ,90 ,120 ,180
4. Gantilah beban dengan beban induktif ( L ) seperti pada Gambar 1b
5. Ulangi langkah 2 dan 3
6. Ganti beban dengan beban resistif seri induktif ( R seri L ) seperti pada
Gambar 1c
7. Ulangi langkah 2 dan 3
TUGAS
1. Hitung tegangan AC yang dihasilkan oleh tiap beban
2. Buat grafik Vac = f (
Laboratorium Sistem Kendali
20
MODUL VII
Pengendalian Tegangan AC 1 Fasa dengan SCR
PENGETAHUAN YANG MENDASARI
Pengetahuan tentang pengoperasian S C R
Pengetahuan tentang pengaruh jenis beban pada pengendalian
tegangan AC.
Tujuan percobaan
1. Dapat menyatakan dan
Peralatan
Cat. No
Componen rangkaian :
menggambarkan tegangan AC, arus
1 Transformer
726 80
AC dan tegangan pengendalian
1 Fuse (tipe cepat)
735
tegangan AC.
1 Dioda silicon
18735
dari bermacam sudut penyulutan
3 Resistor 1
bermacam jenis beban
2. Dapat menyatakan karakteristik
pengaturan.
1 Thyristor
735 0
1 Beban Power Electronic
3735
1 Power supply unit +/- 15
72686
1 Control unit
73512
1 Set Poin potensio meter
73402
Insturmen pengukur:
1Multimeter digital
531 58
1 Osiloscope dual channel
575 21
Sumber tegangan :
1 Stabiliser AC
Kelengkapan yang lain
(Accessories ):
726 50
1 Papan percobaan
575 231
2 Probe 250 MHz, 1:1/ 10:1
501 48
3 set plug penghubung
1 set kabel penghubung 1mm
Laboratorium Sistem Kendali
21
DIAGRAM RANGKAIAN
(a)
Gambar 1. Diagram Rangkaian dan variasi beban
1. Buat rangkaiaan terkendali seperti pada Gambar 1a (dengan beban
resistif)
2. Atur sudut penyulutan (  ) sebesar 0, lalu ukur tegangan dan arus pada beban
3. Ulangi langkah 2 dengan besar sudut yang lain: 30 ,60 ,90 ,120 ,180
4. Gantilah beban dengan beban induktif ( L ) seperti pada Gambar 1b
5. Ulangi langkah 2 dan 3
6. Ganti beban dengan beban resistif seri induktif ( R seri L ) seperti pada
Gambar 1c
7. Ulangi langkah 2 dan 3
TUGAS
1. Hitung tegangan AC yang dihasilkan oleh tiap beban
2. Buat grafik Vac = f (
Laboratorium Sistem Kendali
22
MODUL VIII
Pengendalian Tegangan AC 3 fasa
PENGETAHUAN YANG MENDASARI
Pengetahuan tentang pengaturan tegangan AC (voltage control ).
Pengetahuan tentang pengaruh jenis beban pada AC voltage control.
TUJUAN
1. Dapat menggambarkan dan menghitung tegangan hasil pengaturan dengan
bermacam sudut penyulutan.
2. Dapat menjelaskan pengaruh jenis beban pada hasil pengaturan
Bahan dan peralatan yang digunakan :
Nama
Artikel
Jumlah
Transformer
726 80
1
Fuse (tipe cepat)
735 18
3
Dioda silicon
735 02
3
Thyristor
735 03
3
Beban Power Electronic
735 09
1
Beban motor induksi 3 phasa
Power supply unit +/- 15V 726 86
1
Control unit
735 12
1
Set Poin potensio meter
734 02
1
Osciloscope
Laboratorium Sistem Kendali
1
23
DIAGRAM RANGKAIAN
Gambar 2. Rangkaian kontrol
Gambar 1. Rangkaian Daya Beban Resistif
Laboratorium Sistem Kendali
24
Gambar 1. Rangkaian Daya Beban Induktif
PROSEDUR PERCOBAAN
a. Buatlah rangkaiaan AC voltage control dengan beban resistor dihubung
bintang (Gambar 1 dan Gambar 2)
- Atur sudut penyulutan (  )= 30 ,60 ,90 ,120 dan ukur tegangan
b. Ganti beban tersebut dengan beban motor induksi 3phasa dihubung bintang
(Gambar 3) dan lakukan hal yang sama seperti pada langkah sebelumnya.
Laboratorium Sistem Kendali
25
MODUL IX
PENGENDALIAN TEGANGAN GENERATOR SINKRON TIGA PHASA
I. TUJUAN
Setelah selesai percobaan diharapkan praktikan dapat menggambarkan
karakteristik generator sinkron dalam kondisi:

Tanpa Beban, Eg = f(Ifg)

Hubung Singkat, Ig = f(Ifg)

Berbeban, Vg = f(Ig)
2. TEORI DASAR
Generator sinkron digunakan untuk menghasilkan tegangan (Eg) yang akan
melayani berbagai macam beban. Tegangan yang dihasilkan tergantung pada
besarnya kecepatan putar rotor (N) dan arus penguat medan (If), seperti rumus di
bawah ini:
Eg = C x N x(V)
Pada stator generator terdapat impedansi (Zs) yang menyebabkan terjadinya
perubahan tegangan pada saat generator dibebani. Perubahan tegangan pada beban
(Vg) ini sangat tergantung pada besarnya beban (IL) dan jenis bebannya apakah
resistip, induktip atau kapasitip, dimana:
Eg = Vg + ILZs
Pada praktek ini ada tiga pengamatan yang akan dilakukan, yaitu:
1. Generator tanpa beban untuk memperoleh gambaran hubungan E g dan If.
2. Generator dihubungsingkatkan untuk memperoleh nilai Zs dan gambaran
hubungan Ig dan If.
3. Generator dibebani dengan tiga jenis beban (R, L, C) untuk melihat
efek/akibat dari perubahan nilai dan jenis beban (Ig) terhadap perubahan
tegangan pada beban (Vg).
Laboratorium Sistem Kendali
26
3. DAFTAR PERALATAN
1. Generator sinkron tiga phasa
1 buah
2. Motor DC Penguat terpisah
1 buah
3. Sumber tegangan DC variable 0-220V
1 buah
4. Sumber tegangan DC 220V
1 buah
5. Beban resistip, induktip, kapasitip
1 buah
6. Reostat 220V, 1.4A
1 buah
7. Multimeter
4 buah
8. Tachometer
1 buah
9. Kabel penghubung
1 buah
Gambar 1. Peralatan yang digunakan dalam praktek Generator Sinkron
4. PROSEDUR PERCOBAAN
A. Memutar Generator sinkron 3 Phasa
1. Catatlah name plate (rating) generator sinkron dan motor DC.
Rating ini tidak boleh dilewati selama percobaan berlangsung!
2. Buatlah rangkaian seperti gambar 2 dengan posisi sakelar beban (S) OFF.
3. Hidupkan saklar sumber tegangan DC tetap dan atur arus penguat medan
motor (If) DC hingga mencapai 0,7A.
Laboratorium Sistem Kendali
27
4. Hidupkan sakelar sumber tegangan DC variabel. Aturlah tegangan motor
DC hingga motor berputar dan diperoleh kecepatan putar motor 1200 rpm.
Gambar 2. Diagram Rangkaian Pengujian Generator Sinkron
B. Pengukuran Karakteristik Tanpa Beban, Eg = f(Ifg)
5. Setelah generator diputar dengan kecepatan 1200 rpm, aturlah reostat Rmy
hingga diperoleh arus penguat medan generator (Ifg) 0,1A dan ukurlah
tegangan keluaran generator (Eg).
6. Tambahkan
nilai Ifg secara bertahap, hingga diperoleh Eg nominal
(220V). Catat nilai Eg setiap kali Ifg dinaikkan.
7. Kecepatan putar generator dijaga konstan selama percobaan
8. Atur kembali Ifg menjadi nol dan hentikan putaran generator
C. Pengukuran Karakteristik Hubung Singkat, Ig = f(Ifg)
9. Buatlah rangkaian hubung singkat dengan cara:
a. Atur agar posisi sakelar beban (S) OFF dan Ifg nilainya nol.
b. Hubungsingkatkan ketiga terminal output sakelar S
Laboratorium Sistem Kendali
28
10. Ulangi langkah 3 dan 4 untuk memperoleh kecepatan putar generator
sebesar 1200 rpm. Kecepatan putar generator dijaga konstan selama
percobaan
11. Masukkan (ON) sakelar S, aturlah Rmy hingga diperoleh Ifg 0,1 A, ukur
arus generator Ig.
12. Aturlah Ifg dengan tahapan 0,1 A hingga Ig mencapai nominal 3,5A.
13. Catat perubahan Ig pada saat Ifg diubah.
14. Selesai percobaan hubung singkat, atur Ifg menjadi nol, matikan (OFF)
sakelar S dan buka kembali hubung singkat yang anda buat.
D. Pengukuran Karakteritik Berbeban, Vg = f(Ig)
15. Atur agar Sakelar S pada posisi OFF dan Rb pada posisi maksimum.
16. Ulangi langkah 3 dan 4 untuk memperoleh kecepatan putar generator
sebesar 1200 rpm. Kecepatan putar generator dijaga konstan selama
percobaan
17. Atur Ifg hingga diperoleh tegangan Eg sebesar 220 V.
18. Masukkan (ON) sakelar S, aturlah Rb hingga diperoleh Ig 0,3 A dan ukur
tegangan Beban (Vg).
19. Ulangi langkah 17 dan atur Ig secara bertahap hingga mencapai 3,5 A.
20. Kembalikan posisi Rb ke maksimum, offkan sakelar S dan atur Ifg hingga
menjadi nol.
21. Gantilah beban Rb dengan beban induktor (L) yang dihubungkan Y.
22. Aturlah Ifg hingga diperoleh tegangan Eg sebesar 100V.
23. Aturlah beban L dari posisi 1 – 11, ukur Ig dan Vg.
24. Gantilah beban L dengan beban kapasitip (C) yang dihubungkan Y
25. Aturlah Ifg hingga diperoleh tegangan Eg sebesar 100V.
26. Aturlah beban C dari posisi 1-7, ukur Ig dan Vg.
Laboratorium Sistem Kendali
29
Catatan:
1. Sebelum membuat rangkaian percobaan, catatlah spesifikasi motor DC dan
Generator tiga fasa
2. Selama percobaan harap memperhatikan rating arus dan tegangan
Generator sinkron dan motor DC.
3. Selama percobaan tanpa beban, hubung singkat maupun berbeban,
kecepatan motor dijaga tetap (konstan).
5. TUGAS DAN PERTANYAAN
1. Gambarkan karakteristik tanpa beban, Eg = f (Ifg) dan karakteristik
hubung singkat, Ig = f (Ifg) pada satu kertas grafik.
2. Hitung impedansi sinkron :
Zs = Eg/Ig
(Gunakan data dari percobaan tanpa beban dan hubung singkat)
3. Hitung arus hubung singkat (Ihs) yang terjadi saat generator menghasilkan
tegangan nominal:
I hs = Vn/Zs
4. Hitung perbandingan antara arus hubung singkat dan arus nominal (In)
generator:
k=
Ihs
In
5. Bagaimana hubungan antara arus eksitasi Ifg dengan tegangan Eg pada
karakteristik tanpa beban ?
6. Bagaimana hubungan antara arus eksitasi Ifg dengan arus hubung singkat
Ihs pada karakteristik hubung singkat ?
7. Gambarkan karakteristik Vg = f(Ig) ketiga jenis beban pada satu
kertas grafik.
8. Bagaimana hubungan antara arus beban Ig dengan tegangan beban Vg
dengan jenis beban yang berbeda?
9. Buat analisa data dan buatlah kesimpulan dari percobaan generator
sinkron.
Laboratorium Sistem Kendali
30
MODUL X
PARALEL DUA SUMBER TEGANGAN TIGA FASA
1. TUJUAN
1. Dapat melakukan sinkronisasi
2. DAFTAR PERALATAN
Komponen rangkaian :
antara generator sinkron dengan
Mesin sinkron
sumber tegangan tiga phasa.
Motor DC sebagai penggerak
2. Menjalankan mesin sinkron sebagai
motor sinkron
3. Melakukan pengaturan power
factor menggunakan motor sinkron
Cat. No
Reostat sebagai pengatur arus
penguat medan.
Resistor variable sebagai beban
1 Sumber tegangan DC variable
1 Sumber tegangan DC 220V
1 Sumber tegangan 3 phasa 220V
Insturmen pengukur:
5 Multimeter digital
1 Voltmeter Analog
1 Tacho meter
1 Cos  meter
Kelengkapan yang lain:
1 set kabel penghubung 1,5mm
3. TEORI DASAR
Ada tiga syarat yang harus dipenuhi pada saat akan memparallel dua sumber
tegangan, yaitu: tegangan, frewensi dan fasa harus sama. Syarat ini juga harus
dipenuhi pada saat mengoperasikan motor sinkron. Motor sinkron adalah motor
yang dapat difungsikan sebagai penggerak sebagaimana motor yang lain.
Kelebihan dari motor sinkron adalah dapat mengatur power factor (Cos beban,
sehingga dapat digunakan sebagai kompensator untuk memperbaiki Cos Hanya
saja pengoperasian motor sinkron tidak semudah motor yang lain, karena motor
ini memerlukan dua sumber tegangan, yaitu tegangan AC tiga phasa yang
diberikan ke stator dan tegangan DC yang diberikan ke rotor. Sehingga
Laboratorium Sistem Kendali
31
diperlukan proses sinkronisasi untuk menyamakan medan putar yang terjadi di
stator dengan putaran rotor.
4. DIAGRAM RANGKAIAN
Gambar.1. Diagram rangkaian paralel dua sumber tegangan
5. PROSEDUR PERCOBAAN
A. Menjalankan Motor DC
1. Buatlah rangkaian seperti gambar diatas, yaitu motor DC sebagai penggerak
generator sinkron 3 phasa.
2. Catatlah rating motor DC dan generator sinkron. Rating ini tidak boleh
dilewati selama percobaan berlangsung.
3. Atur agar sakelar beban (Sb) dalam posisi OFF
Laboratorium Sistem Kendali
32
4. Hidupkan saklar sumber tegangan DC tetap (220V) dan atur arus penguat
medan (If) motor DC hingga mencapai 0,8A.
5. Hidupkan sakelar sumber tegangan DC variable (0-220V) dan aturlah
tegangan motor DC, hingga diperoleh kecepatan putar 1500 rpm.
B. Prosedur Sinkronisasi
6. Atur agar sakelar sinkronisasi (Ss) dalam posisi OFF dan masukkan sumber
tegangan tiga phasa tetap (220V/127V).
7. Aturlah arus penguat medan generator (Ifg) dengan cara mengatur reostat
Rmy, hingga diperoleh tegangan generator sinkron (Vg) sama besarnya
dengan tegangan sumber tiga phasa ( Vn = 127V).
8. Periksa kondisi ketiga lampu untuk melihat apakah urutan phasa sudah
benar. Hal ini ditandai dengan nyala lampu.
9. Bila ketiga lampu padam secara bersamaan , berarti urutan phasa tidak
benar ( salah ).
10. Matikan motor DC dan tukar sambungan terminal U2 dengan V2 pada
mesin sinkron, kemudian jalankan kembali motor DC.
11.Bila lampu menyala dan padam secara bergantian maka urutan phasa
sudah benar.
12. Dari terang dan gelapnya lampu dapat diketahui apakah kecepatan
generator terlalu cepat atau terlalu lambat.
13. Periksalah tegangan Vo , jika tegangan Vo sama dengan NOL, berarti
sudut phasa sudah sinkron, SEGERA hubungkan (Onkan) saklar
sinkronisasi (Ss ).
14. Pada saat ini mesin sinkron telah terhubung dengan sumber tegangan
tiga phasa, berarti mesin sinkron telah berfungsi sebagai motor sinkron.
15. Matikan motor DC dengan cara membuka sakelar sumber tegangan DC
variable dan atur arus penguat medan motor DC hingga nol.
16. Mesin sinkron telah difungsikan sebagai motor sinkron.
C. Motor sinkron difungsikan sebagai kompensator Cos 
17. Atur arus Ifg mesin sinkron hingga diperoleh Cos  = 0,4 induktif.
Laboratorium Sistem Kendali
33
18. Tekan saklar St untuk membaca arus motor sinkron dan Cos .
19. Atur Ifg untuk memperoleh Cos  yang bervariasi dari induktif, resistif
hingga kapasitif.
D. Motor sinkron difungsikan sebagai penggerak
20. Sakelar Sb pada posisi OFF dan Rb pada posisi maksimum.
21. Bebani motor sinkron dengan cara mengatur arus If mesin DC hingga
generator DC menghasilkan tegangan 220V.
Catat nila arus motor sinkron, torsi dan Cos pada setiap perubahan If.
22. Masukkan Saklar beban ( Sb ) dan atur Rb secara bertahap hingga arus
motor sinkron mencapi arus moninal.
6. TUGAS DAN PERTANYAAN
1. Hitunglah
Daya input Pin = 3 x I x Vn x Cos 
Daya Semu S = 3 x I x Vn
2 Gambarkan karakteristik I = f (Ifg) dan Cos  = f (Ifg)
3 Gambarkan karakteristik I = f(Pin) dan Cos  = f (Pin)
Laboratorium Sistem Kendali
34