LAPORAN PRAKTIKUMKOMPENSASI ALTERNATOR DAN MOTOR SINKRONTeknik Tenaga Listrik

PERCOBAAN O4Tanggal Percobaan : 16 JUNI 2015Tanggal Laporan : 22 JUNI 2015

Disusun oleh :AHMAD NAUVAL( 3.31.13.0.02 )LT-2A

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI SEMARANG 2015I. PENDAHULUANMotor arus bolak-balik (motor AC) adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah energi listrik arus bolak-balik menjadi energi gerak atau energi mekanik berupa putaran rotor. Salah satu jenis motor arus bolak-balik adalah motor sinkron/serempak tiga phasa. Dikatakan motor sinkron tiga phasa karena motor ini beroperasi pada sumber tegangan tiga phasa. Dan dikatakan motor sinkron karena putaran medan stator (medan putar) dan putaran rotor serempak/sinkron.Motor sinkron pada pengoperasiannya tidak dapat melakukan start awal (self starting), oleh karena itu motor sinkron tiga phasa membutuhkan penggerak mula (prime mover) untuk memutar medan pada stator sampai pada kecepatan putar medan putar stator.Pada motor sinkron, perubahan beban tidak mempengaruhi kecepatan putar motor karena ketika motor masih bekerja maka rotor akan selalu terikat atau terkopel secara magnetis dengan medan putar dan dipaksa untuk berputar dengan kecepatan sinkronnya. Karena demikian, motor sinkron biasanya digunakan pada sistem operasi yang membutuhkan kecepatan konstan dengan beban yang berubah-ubah. Contohnya Rolling Mills, Mesin Penghancur (Crusher), Pulp Grinders, Reciprocating Pump dan lain-lain.Dengan demikian kita perlu mempelajari konsep dari motor sinkron, dimana motor sinkron ini dapat menjadi suatu pilihan yang tepat untuk sistem operasi yang membutuhkan kecepatan yang konstan dengan beban yang berubah-ubah.Berdasarkan hal tersebut penulis akan menjelaskan konsep dari Motor Sinkron yang merupakan Tugas dari Mata Kuliah Teknik Tenaga Listrik.II. DASAR TEORISynchronous motor adalah motor AC tiga-fasa yang dijalankan pada kecepatan sinkron, tanpa slip. Synchronous motor adalah motor AC tiga-fasa yang dijalankan pada kecepatan sinkron, tanpa slip.Motor sinkron merupakan motor arus bolak-balik ( AC ) yang penggunaannya tidak seluas motor asinkron. Secara umum penggunaan motor sinkron difungsikan sebagai generator, akan tetapi motor sinkron tetap digunakan oleh industri yang membutuhkan ketelitian putaran dan putaran konstan.Sebuah motor sinkron selalu beroperasi pada kecepatan konstan, pada kondisi tidak berbeban. Tetapi apabila motor diberi beban, maka motor akan selalu akan berusaha untuk tetap pada putaran konstan. Dan motor akan melepaskan kondisi sinkronnya apabila beban yang ditanggung terlalau besar ( Torsi Pull-out ).Motor sinkron memeiliki kekurangan didalam melakukan start dengan sendirinya. Karena tidak memiliki torsi start awal, oleh karena itu motor sinkron memerlukan beberapa alat bantu untuk membantu didalam start awal sehingga masuk didalam kondisi sinkron.Pada sebuah induksi motor, rotor harus memiliki slip. Kecepatan rotor harus kurang atau terlambat dari perputaran fluks stator supaya arus diinduksikan ke rotor. Jika induksi rotor motor tersebut itu bertujuan untuk mencapai kecepatan sinkron, maka tidak ada garis gaya yang memotong melalui rotor, sehingga tidak ada arus yang akan diinduksikan ke rotor dan tidak ada torsi yang akan dikembangkan. Synchronous motor memiliki karakteristik sebagai berikut: Sebuah stator tiga fasa sama dengan motor induksi. Stator yang memiliki tegangan menengah sering digunakan. Sebuah rotor yang bersinggungan (bidang yang berputar) yang memiliki jumlah kutub yang sama sebagai statornya, dan dipasok oleh sumber eksternal arus DC. Tipe brush dan brushless exciters digunakan untuk memasok medan arus DC ke rotor. Arus pada rotor membentuk suatu Makalah Teknik Tenaga Listrik hubungan kutub magnetik Utara-Selatan pada kutub-kutub rotor, yang memungkinkan rotor untuk mengunci dengan fluks stator yang berputar. Dimulai sebagai sebuah motor induksi. Rotor synchronous motor juga mempunyai sebuah squirrel-cage winding yang dikenal sebagai Amortisseur winding, yang berfungsi menghasilkan torsi untuk menyalakan motor. Synchronous motor akan dijalankan pada kecepatan sinkron sesuai dengan rumus: Synchronous RPM = Prinsip kerja motor sinkron yaitu :Motor sinkron serupa dengan motor induksi pada mana keduanya mempunyai belitan stator yang menghasilkan medan putar. Tidak seperti motor induksi, motor sinkron dieksitasi oleh sebuah sumber tegangan dc di luar mesin dan karenanya membutuhkan slip ring dan sikat (brush) untuk memberikan arus kepada rotor. Pada motor sinkron, rotor terkunci dengan medan putar dan berputar dengan kecepatan sinkron. Jika motor sinkron dibebani ke titik dimana rotor ditarik keluar dari keserempakannya dengan medan putar, maka tidak ada torque yang dihasilkan, dan motor akan berhenti. Motor sinkron bukanlah self-starting motor karena torque hanya akan muncul ketika motor bekerja pada kecepatan sinkron; karenanya motor memerlukan peralatan untuk membawanya kepada kecepatan sinkron. Motor sinkron menggunakan rotor belitan. Jenis ini mempunyai kumparan yang ditempatkan pada slot rotor. Slip ring dan sikat digunakan untuk mensuplai arus kepada rotor.

Penyalaan Motor Sinkron :Sebuah motor sinkron dapat dinyalakan oleh sebuah motor dc pada satu sumbu. Ketika motor mencapai kecepatan sinkron, arus AC diberikan kepada belitan stator. Motor dc saat ini berfungsi sebagai generator dc dan memberikan eksitasi medan dc kepada rotor. Beban sekarang boleh diberikan kepada motor sinkron. Motor sinkron seringkali dinyalakan dengan menggunakan belitan sangkar tupai (squirrel-cage) yang dipasang di hadapan kutub rotor. Motor kemudian dinyalakan seperti halnya motor induksi hingga mencapai 95% kecepatan sinkron, saat mana arus searah diberikan, dan motor mencapai sinkronisasi. Torque yang diperlukan untuk menarik motor hingga mencapai sinkronisasi disebut pull-in torque. Seperti diketahui, rotor motor sinkron terkunci dengan medan putar dan harus terus beroperasi pada kecepatan sinkron untuk semua keadaan beban. Selama kondisi tanpa beban (no-load), garis tengah kutub medan putar dan kutub medan dc berada dalam satu garis (gambar dibawah bagian a). Seiring dengan pembebanan, ada pergeseran kutub rotor ke belakang, relative terhadap kutub stator (gambar bagian b). Tidak ada perubahan kecepatan. Sudut antara kutub rotor dan stator disebut sudut torque .

III. GAMBAR RANGKAIAN

IV. ALAT1. DL 1013T2DC filtered power supply1 buah2. DL 1023PSShunt DC drive motor1 buah3. DL1026AThree-phase alternator1 buah4. DL 2025DTSpeed indicator1 buah5. DL 2031Optical electronic generator1 buah6. DL 2108TALThree-phase power supply unit1 buah7. DL 2108T01Excitation voltage controller1 buah8. DL 2108T02Power circuit breaker1 buah9. DL 2109T1AMoving-iron ammeter (1000mA)1 buah10. DL 2109T2A5Moving-iron ammeter (2,5 A)2 buah11. DL 2109T1PVMoving-iron voltmeter (600V)2 buah12. DL 2109T2TPhase sequence indicator1 buah13. DL 2109T17/2Double voltmeter1 buah14. DL 2109T26Power meter1 buah15. DL 2109T27Power factor meter1 buah16. DL 2109T32Synchronoscope1 buah17. Multimeter Analog1 buah18. Kabel Penghubung panjang 20 buah19. Kabel Penghubung pendek10 buah20. Frekuensimeter analog 220V1 buah21. Saklar ELCB 3 Phase2 buah22. Cos phi meter1 buah

V. LANGKAH KERJA1. Siapkan semua alat yang akan digunakan2. Hubungkan kabel hubung sesuai dengan gambar rangkaian yang telah disediakan.3. Pastikan rangkain telah dirangkai sesuai dengan gambar dan siap dinyalakan4. Beri tegangan motor DC sampai 3000 RPM5. Ukur tegangan dan beda fasa masing-masing5.1. Kecepatan motor DC5.2. Tegangan dengan eksitasi 380 volt5.3. Frekuensi pada generator5.4. Beda fasa dengan melihat perputaran LED hingga kecepatannya lambat. Apabila nyala LED hijau segera nyalakan tegangan PLN.6. Lihat phase sequencenya.7. Jika tegangan sudah sinkron, amati daya dan cos phi nya.8. Naikkan kecepatan motor DC dengan menambahkan tegangan pada power supply DC nya.9. Amati dan catat setiap perubahan saat eksitasi dinaikkan.

VI. TABEL HASIL PERCOBAANEksitasiCos BebanQC (Watt)P (Watt)

35%NegativKapasitiv5920

30%NegativKapasitif1964

25%NegativKapasitif40100

22,5%NegativKapasitif4780

20%NegativKapasitif7082

18%NegativKapasitif12270

EksitasiCos BebanQLP (Watt)

35%PositivInduktif8090

40%PositivInduktif8060

50%PositivInduktif14050

60%PositivInduktif1900

70%PositivInduktif2400

80%PositivInduktif3000

90%PositivInduktif3400

VII. PEMBAHASANPrinsip kerja pada job percobaan kali ini sama dengan percobaan sebelumnya, yaitu menjelaskan bahwa motor sinkron tidak dapat bekerja sendiri. Motor sinkron harus digerakkan sesuai dengan gambar rangkaian yang ada hingga mencapai kecepatan 3000 rpm dan tegangan antar fasa 380 Volt. Untuk mensinkronkan generator dengan PLN frekuensi yang dihasilkan dari generator atau PLN harus mampu mencapai 50 Hz. Ketika nyala LED berjalan kearah kanan maka seluruh system bersifat induktif apabila kearah kiri bersifat kapasitif.Saat mensinkronkan LED tidak berada pada posisi induktif maupun kapasitif tetapi pada saat posisi 0, yaitu ketika nyala LED warna merah menjadi hijau. Saat LED berwarna hijau maka generator sudah sinkron. Dengan berhasilnya proses sinkronisasi generator maka generator sinkron dapat diubah menjadi motor sinkron dengan memberikan beban dan eksitasi dinaikkan maka torsi motor bertambah. Untuk mengetahui daya yang diserap, dan yang menghasilkan daya dengan tegangan daya naik melebihi tegangan awal dilihat menggunakan cos phi meter. Saat cos phi meter menunjukan posisi induktif, generator berjalan pada keadaan leading induktif. Apabila tegangan dan kecepatan dari motor naik maka cos phi meter akan turun. Keadaan tersebut menunjukan bahwa pada kapasitif generator berubah menjadi motor dengan melihat daya pada watt meter.

VIII. KESIMPULAN1. Untuk menjalankan motor sinkron harus diberi penggerak awal dari luar karena motor sinkron tidak dapat bergerak sendiri.2. Untuk menaikkan daya dari generator ke PLN dengan menaikan kecepatan motor DC dan eksitasi generator sinkron3. Tegangan PLN dapat mengatur generator ke jaringan daya aktif ataupun daya reaktif.4. Generator sinkron mampu menyuplai daya aktif dan daya reaktif.

IX. REFERENSIDE LORENZO.2011.Electrical Power Enggineering.http://staff.ui.ac.id/internal/040603019/material/PaperSynchronousMotor.pdfhttp://blog.unsri.ac.id/download3/23965.pdfhttp://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/30823/3/Chapter%20II.pdf