85 PENGARUH PERUBAHAN ARUS EKSITASI TERHADAP

Pengaruh Perubahan Arus Eksitasi terhadap Tegangan Keluaran Generator Sinkron (R. Syahputra)
PENGARUH PERUBAHAN ARUS EKSITASI TERHADAP TEGANGAN
KELUARAN GENERATOR SINKRON
Rudi Syahputra
Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Lhokseumawe
Jl. Banda Aceh – Medan Km. 280 Buketrata – Lhokseumawe 24301
Email: [email protected]
Abstract
Excitation system is a very important component in the operation of synchronous generators.
Excitation system is a DC power supply system as strengthening the synchronous generator
or as a field generator so that the generator can produce electricity with the generator
output voltage depends on the magnitude of the excitation current. Excitation current
settings will affect the terminal voltage (voltage output) generator. This study aims to look at
the extent to which the excitation current can affect the output voltage synchronous
generators, the research generator used is a car alternator with a maximum output voltage
at no-load conditions at 12.67 volts. From the results of testing that has been done found
that the output voltage synchronous generator is directly proportional to the excitation
current changes.
Key words: Excitation current, prime mover, synchronous generator,
PENDAHULUAN
Konversi energi elektromagnetik yaitu
perubahan energi dari bentuk mekanik ke
bentuk listrik dan bentuk listrik ke bentuk
mekanik. Generator sinkron (alternator)
merupakan jenis mesin listrik yang berfungsi
untuk menghasilkan tegangan bolak-balik
dengan cara mengubah energi mekanis menjadi
energi listrik. Energi mekanis diperoleh dari
putaran rotor yang digerakkan oleh penggerak
mula (prime mover), sedangkan energi listrik
diperoleh dari proses induksi elektromagnetik
yang terjadi pada kumparan stator dan rotornya.
[1]
Sistem eksitasi merupakan komponen
yang sangat penting dalam pengoperasian
generator sinkron. Sistem eksitasi adalah sistem
pasokan listrik DC sebagai penguatan pada
generator sinkron atau sebagai pembangkit
medan sehingga suatu generator dapat
menghasilkan energi listrik dengan besar
tegangan keluaran generator bergantung pada
besarnya arus eksitasi. Pengaturan arus eksitasi
ini akan mempengaruhi tegangan terminal
(tegangan keluaran) generator. Arus eksitasi
yang tidak dikendalikan akan menyebabkan
distribusi fluks menjadi tidak merata. [2]
Penelitian ini bertujuan untuk melihat
sejauh mana pemberian arus eksitasi dapat
mempengaruhi tegangan output generator
sinkron (Gambar 1). Pada penelitian ini
generator yang digunakan adalah alternator
mobil.
Gambar 1. Generator sinkron tiga fase dengan
penguatan generator DC [3]
METODE
Alat dan Bahan Penelitian
Alat dan bahan yang digunakan dalam
penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Power Suplly DC
85
Jurnal Teknologi, Vol. 12, No. 2, Oktober 2012 : 85-88
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Motor DC (Sebagai penggerak mula)
Generator Sinkron
Meja
Lampu Pijar (Digunakan sebagai beban)
Multimeter
Tachometer
Tabel 1. Pengujian Beban Nol dengan
Pengaturan If
Prosedur Penelitian
Pengamatan pengaruh perubahan arus
eksitasi terhadap tegangan keluaran generator
sinkron dilakukan dengan metode seperti
ditampilkan pada gambar 2.
DC VARIABEL
POWER SUPPLY
PENGGERAK MULA
(PRIME MOVER)
GENERATOR
SINKRON
-
+
BEBAN
Belitan Eksitasi
Gambar 2. Blok diagram pengaturan eksitasi
Tegangan keluaran generator sinkron
akan mengalami fluktuatif seiring dengan
perubahan beban yang diberikan. Penelitian ini
ingin melihat sejauh mana pengaruh perubahan
arus eksitasi terhadap tegangan output
generator sinkron dengan cara memberikan catu
daya arus searah (direct current).
Gambar 4. Karakteristik perubahan arus eksitasi
terhadap tegangan output generator beban nol
HASIL DAN PEMBAHASAN
Pengujian dilakukan menggunakan alat
ukur multimeter dan tachometer sebagai
pengukur putaran. Rangkaian pengujian seperti
ditampilkan pada gambar 3. Hasil pengujian
dapat ditabelkan pada tabel 1 s.d 3 dan gambar
4 s.d 6
Saklar
If
Tabel 2. Pengujian Berbeban dengan If
Konstan
Saklar
RPM
Ra
+
_
A
A
If
Ia
Ra
Ia
+
_
Rf
Ea
Rf
+
_
Stator
Rotor
Penggerak Mula
Rotor
Beban V
Ea
Stator
Generator Sinkron
Gambar 3. Rangkaian Pengujian
86
Pengaruh Perubahan Arus Eksitasi terhadap Tegangan Keluaran Generator Sinkron (R. Syahputra)
Pembahasan
Pada tabel 1 putaran generator sinkron
diperlakukan konstan 1500 rpm, dan terlihat
bahwa pertambahan nilai arus eksitasi pada
belitan medan sangat berpengaruh terhadap
tegangan keluaran generator. Semakin besar
eksitasi yang diberikan maka output generator
juga akan semakin besar. Hasil pengujian pada
tabel 1 tersebut sejalan dengan persamaan
berikut: [4]
Gambar 5. Karakteristik perubahan beban (Ia)
terhadap tegangan output generator dengan If
konstan
Tabel 3. Pengujian berbeban dengan
pengaturan If
dimana :
Eeff = ggl induksi efektif (Volt)
C = konstanta
n = putaran rotor (rpm)
m = fluks magnetik maksimum (Weber)
Pada tabel 2 pengujian dilakukan untuk
melihat pengaruh perubahan beban (Ia) terhadap
tegangan output generator sinkron. Pada
pengujian ini putaran dan arus eksitasi (If) tidak
diatur. Hasil dari pengujian tersebut dapat
dilihat bahwa ketika terjadi penambahan beban
maka tegangan output generator akan
mengalami penurunan, hal ini memperlihatkan
hubungan yang berbanding terbalik antara
penambahan arus beban (Ia) dan tegangan
output generator sinkron. Hasil pengujian tabel
2 direpresentasikan dalam bentuk grafik pada
gambar 5.
Pengujian berbeban yang dilakukan
pada tabel 3 adalah dengan cara memberikan
putaran konstan 1500 rpm dan arus eksitasi
yang bervariasi mulai dari 0,37-0,9 amper.
Tegangan output generator dapat ditingkatkan
nilainya dengan cara menambah nilai arus
eksitasi. Hasil pengujian tersebut direpresentasi
kan dalam bentuk grafik seperti pada gambar 6
KESIMPULAN
Gambar 6. Pengaruh perubahan arus eksitasi
pada kondisi berbeban terhadap tegangan
output generator
Berdasarkan pengujian dan analisa
yang telah dilakukan, maka dapat diambil b
kesimpulan, tegangan keluaran generator
sinkron sangat dipengaruhi oleh besar kecilnya
arus eksitasi yang diberikan. Tegangan keluaran
generator sinkron akan berbanding lurus
dengan nilai arus eksitasi yang diberikan.
Penambahan beban mengakibatkan tegangan
output generator mengalami penurunan, hal ini
memperlihatkan hubungan yang berbanding
terbalik antara penambahan arus beban (Ia) dan
tegangan output generator sinkron.
87
Jurnal Teknologi, Vol. 12, No. 2, Oktober 2012 : 85-88
DAFTAR PUSTAKA
[1] David
Chandra
Septianto
dkk,
2005,Rancang
Bangun
Penstabil
Tegangan Pada Generator Sinkron 3
Phase Akibat Fluktuasi Beban Dengan
Metode Pi - Fuzzy Logic Controller, Jurnal
PENS ITS.
[2] Irnanda Priyadi, 2012, Analisis Pengaruh
Eksitasi Terhadap Efek Harmonisa Pada
Hubungan Belitan Generator Sinkron
Dengan Beban LHE, Jurnal Amplifier Vol.
2 No. 1
[3] Pearson Education, 2002, Electrical
Machines, Drives, And Power Systems,
Upper Saddle River, New Jersey
Columbus, Ohio.
[4] Zuhal, 1991, Dasar Tenaga Listrik,
Penerbit ITB Bandung
88