PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO ...repository.ump.ac.id/9210/1/Zainal...

HALAMAN JUDUL

PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO MENGGUNAKAN MOTOR INDUKSI

SKRIPSI

ZAINAL ARIFIN NIM. 1503030035

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO JUNI 2019

ii


SKRIPSI

diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik

ZAINAL ARIFIN NIM. 1503030035

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO JUNI 2019

Perancangan Pembangkit Listrik…, Zainal Arifin, Fakultas Teknik dan Sains UMP, 2019

vii

UCAPAN TERIMA KASIH

Assalamu’alaikum Warahmatullah Wabarakatuh.

Peneliti berterima kasih kepada seluruh realitas kehidupan di alam semesta

yang telah turut serta berperan membantu menyelesaikan skripsi ini. Mulai dari puji

syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat serta karunia-Nya, sholawat

serta salam pada Rasulullah Muhammad SAW atas perjuangan beliau. Kepada

dosen pembimbing skripsi, Bapak Winarso, S.T., M.Eng dan Bapak Itmi Hidayat

Kurniawan, S.T., M.Eng. Kedua orang tuaku Bapak Agus Sukamto dan Ibu

Janiyem. Beberapa warga kampus serta organisasi lembaga KM UMP (Keluarga

Mahasiswa Universitas Muhammadiyah Purwokerto), beberapa anggota keluarga

besarku, dan beberapa sahabat serta teman-teman peneliti atas dukungan moril dan

materilnya. Sampai realitas terkecil seperti sel darah putih (leukosit) yang berfungsi

untuk membantu tubuh melawan berbagai penyakit infeksi sebagai bagian dari

sistem kekebalan tubuh, dan juga sel keping darah (trombosit) yang membekukan

luka luar, sehingga semuanya berperan untuk peneliti agar tetap sehat secara psikis

dan fisik ketika mengerjakan skripsi ini.

Wassalamu’alaikum Warahmatullah Wabarakatuh.


viii

KATA PENGANTAR

Puji Syukur kepada Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan

karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan judul

Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro Menggunakan Motor Induksi.

Penulisan skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi salah satu syarat untuk

memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas

Teknik Dan Sains Universitas Muhammadiyah Purwokerto.

Penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini, tidak terlepas dari

bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Dengan segala kerendahan hati

izinkanlah penulis untuk menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang

setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah berjasa memberikan motivasi

dalam rangka menyelesaikan skripsi ini. Oleh karena itu, penulis mengucapkan

terima kasih kepada:

1. Dr. Anjar Nugroho, M.S.I., M.H.I selaku Rektor Universitas

Muhammadiyah Purwokerto.

2. Dian Nova Kusuma Hardani, S.T., M.Eng., selaku Ketua Program Studi

Teknik Elektro yang telah memberi berbagai informasi dan bimbingan

tentang tata laksana penyusunan skripsi.

3. Winarso, S.T., M.Eng., selaku dosen pembimbing yang telah menyediakan

waktu, tenaga dan pikiran untuk mengarahkan dalam penyusunan skripsi ini.

4. Itmi Hidayat Kurniawan, S.T., M.Eng., selaku dosen pembimbing yang

telah menyediakan waktu, tenaga dan pikiran untuk mengarahkan dalam

penyusunan skripsi ini.

5. Wakhyu Dwiono, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang telah

memberikan kritik dan saran yang membangun sehingga sangat membantu

terhadap penyempurnaan skripsi ini.

6. Arif Johar Taufiq, S.T., M.T., selaku dosen penguji yang telah

memberikan kritik dan saran yang membangun sehingga sangat membantu

terhadap penyempurnaan skripsi ini.


ix

7. Kedua orang tuaku tercinta, Ibu Janiyem dan Bapak Agus Sukamto yang

telah memberikan motivasi, kepercayaan dan dukungan baik materi maupun

moral selama penyusunan skripsi ini.

8. Adikku tersayang Ida Nurlidha, Syifa Nur Fadillah, dan Syafa Nur Fadillah,

yang memberikan semangat juga hiburan dan setia mendengarkan keluh

kesah selama penyusunan skripsi ini.

9. Laboran Teknik Elektro, Mas Fadil Muslim dan Mas Bayu yang telah

membantu dalam pelaksanaan penelitian.

10. Teman-teman seperjuangan, Teknik Elektro 2015 yang telah menjadi

keluarga ke-dua selama kuliah.

Akhir kata, semoga Allah SWT memberikan balasan atas segala kebaikan

semua pihak yang telah membantu. Semoga skripsi ini membawa manfaat bagi

pengembangan ilmu pengetahuan. Amiin.

Purwokerto, 18 Juni 2019

Penulis


x


Zainal Arifin1, Winarso2, Itmi Hidayat Kurniawan3

ABSTRAK

Energi merupakan suatu aspek penting dalam kehidupan secara menyeluruh. Seiring dengan meningkatnya perkembangan peradaban manusia, maka penggunaan energi semakin meningkat dan mengakibatkan menipisnya bahan bakar fosil sebagai sumber energi utama. Oleh karena itu diperlukan energi alternatif yang terbarukan. Pembangkit listrik pikohidro adalah istilah yang digunakan untuk pembangkitan listrik tenaga air dengan kapasitas antara 100 W - 5 kW. Perancangan PLTPh dimulai dengan survei lokasi, persiapan alat dan bahan, serta desain rancangan dari PLTPh. Untuk menganalisa kinerja dari generator induksi maka dilakukan pengujian di laboratorium dan di lokasi PLTPh. Evaluasi unjuk kerja dari generator induksi dilakukan untuk menganalisis stabilitas tegangan dan frekuensi, serta analisis beban yang terpasang. Berdasarkan analisis secara umum, pada pengujian di laboratorium generator induksi mampu mencapai beban hingga 160 W. Hasil pengujian di lokasi diperoleh data debit air 0,0035 m3/s, tinggi jatuh air 4 m, dan diameter pipa 3 inch. Berdasarkan analisa pengujian di lokasi, generator induksi mampu mencapai beban 80 W, dengan efisiensi sistem sebesar 57,73 %.

Kata kunci : pikohidro, generator induksi, turbin air


xi

DESIGN OF PICOHYDRO POWER PLANT USING INDUCTION MOTOR

Zainal Arifin1, Winarso2, Itmi Hidayat Kurniawan3

ABSTRACT

The energy is an important aspect in life thoroughly. Along with the increasing development of human civilization, then the use of energy is increasing and resulting in the depletion of fossil fuels as the main energy source. It is therefore necessary alternative energy that is renewable. Power plant picohydro is the term used for the generation of hydroelectric power with a capacity of between 60 W – 5 kW. Picohydro power plant design begins with site surveys, preparation of tools and materials, as well as the design draft og picohydro power plant. To analyze the performance of the induction generator is the carried out testing in the laboratory and in the location of the picohydro power plant. The evaluation of the performance of the induction generator is made to analyze the stability of voltage and frequency, as well as the analysis of the load attached. Based on the analysis in general, on testing in the laboratory of the induction generator is able to achieve loads of up to 160 W. The results of the testing at the location of the obtained data of water discharge 0,0035 m3/s, head 4 meters, and a pipe diameter of 3 inch. Based on the analysis of testing at the site, the induction generator is able to achieve a load of 80 W, with system efficiency of 57,73 %.

Keyword : picohydro, induction generator, water turbine


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ............................................................................................ i HALAMAN JUDUL ............................................................................................... ii HALAMAN PERSETUJUAN ............................................................................... iii HALAMAN PENGESAHAN ................................................................................ iv HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS .................................................... v HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI SKRIPSI UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS ............................................................................. vi UCAPAN TERIMA KASIH ................................................................................. vii KATA PENGANTAR ......................................................................................... viii ABSTRAK .............................................................................................................. x ABSTRACT ............................................................................................................. xi DAFTAR ISI ......................................................................................................... xii DAFTAR TABEL ................................................................................................ xiv DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xv DAFTAR LAMPIRAN ........................................................................................ xvi BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1

A. Latar Belakang ............................................................................................. 1 B. Perumusan Masalah ..................................................................................... 3 C. Batasan Masalah........................................................................................... 3 D. Tujuan Penelitian ......................................................................................... 3 E. Manfaat Penelitian ....................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................. 5 A. Hasil Penelitian Sebelumnya........................................................................ 5 B. Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) .................................................... 11 C. Turbin Air .................................................................................................. 14 D. Generator Induksi ....................................................................................... 20 E. Kebutuhan Daya Reaktif Generator Induksi .............................................. 21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 22 A. Waktu Dan Tempat Penelitian ................................................................... 22 B. Diagram Alir Penelitian ............................................................................. 23 C. Perancangan Dan Pembuatan Model Sistem PLTPh ................................. 24 D. Perencanaan Turbin dan Penentuan Daya .................................................. 25 E. Pengujian Rancangan Model Sistem PLTPh ............................................. 28 F. Prosedur Pengambilan Data ....................................................................... 29 G. Analisis Data .............................................................................................. 30

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .............................................................. 31 A. Pengujian Motor Induksi Di Laboratorium ................................................ 31 B. Diameter Dan Luas Penampang Pipa ......................................................... 43 C. Pengukuran Head (Tinggi Jatuh Air) dan Panjang Pipa ............................ 44 D. Pengukuran Debit Air ................................................................................ 45 E. Pengujian Motor Induksi Dalam Sistem PLTPh ........................................ 46

BAB V SIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 53


xiii

A. Kesimpulan ................................................................................................ 53 B. Saran ........................................................................................................... 54

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 55 LAMPIRAN .......................................................................................................... 57


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2. 1 Penelitian terdahulu................................................................................ 9 Tabel 3. 1 Perbandingan diameter dan lebar sudu turbin ………………………..26 Tabel 3. 2 Spesifikasi Perancangan Turbin ........................................................... 27 Tabel 4. 1 Data name plate motor induksi ……………………………………….31 Tabel 4. 2 Pengujian tanpa beban ......................................................................... 34 Tabel 4. 3 Pengujian dengan kapasitor 20 µF ....................................................... 37 Tabel 4. 4 Pengujian dengan kapasitor 40 µF ....................................................... 38 Tabel 4. 5 Pengujian dengan kapasitor 60 µF ....................................................... 38 Tabel 4.6 Hasil pengujian beban induktif ............................................................. 41 Tabel 4. 7 Hasil pengujian dengan beban resistif dan induktif ............................. 41 Tabel 4. 8 Hasil pengujian dengan beban maksimum........................................... 42 Tabel 4. 9 Hasil pengujian tanpa beban ................................................................ 47 Tabel 4. 10 Pengujian dengan beban lampu pijar ................................................. 48


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2. 1 Skema PLTPh ................................................................................... 12 Gambar 2. 2 Turbin Kaplan .................................................................................. 15 Gambar 2. 3 Turbin Propeller ............................................................................... 16 Gambar 2. 4 Turbin Francis .................................................................................. 17 Gambar 2. 5 Turbin Cross-flow ............................................................................ 18 Gambar 2. 6 Turbin Pelton .................................................................................... 19 Gambar 3. 1 Desa Ketenger, Kecamatan Baturaden, Kabupaten Banyumas ……22 Gambar 3. 2 Diagram alir penelitian ..................................................................... 23 Gambar 3. 3 Rancangan model sistem PLTPh...................................................... 24 Gambar 3. 4 Turbin cross-flow ............................................................................. 27 Gambar 3. 5 Diagram blok pengujian laboratorium ............................................. 28 Gambar 3. 6 Diagram blok pengujian di lokasi PLTPh ........................................ 29 Gambar 4. 1 Pemasangan kapasitor pada MISG ………………………………...33 Gambar 4. 2 Rangkaian kapasitor untuk eksitasi .................................................. 34 Gambar 4. 3 Pengujian tanpa beban ...................................................................... 34 Gambar 4. 4 Bentuk sinyal tegangan keluaran generator induksi ......................... 35 Gambar 4. 5 Rangkaian beban resistif .................................................................. 37 Gambar 4. 6 Grafik perbandingan beban-arus ...................................................... 39 Gambar 4. 7 Grafik perbandingan beban-tegangan .............................................. 39 Gambar 4. 8 Grafik perbandingan beban-kecepatan generator ............................. 40 Gambar 4. 9 Rangkaian beban induktif................................................................. 40 Gambar 4. 10 Rangkaian beban resistif dan induktif ............................................ 41 Gambar 4. 11 Pengujian beban maksimum........................................................... 42 Gambar 4. 12 Pipa pvc diameter 3 inch ................................................................ 43 Gambar 4. 13 Metode meteran pandang untuk pengukuran head ......................... 44 Gambar 4. 14 Pemasangan pipa pesat ................................................................... 45 Gambar 4. 15 Pengujian tanpa beban .................................................................... 47 Gambar 4. 16 Pengujian dengan beban lampu pijar ............................................. 48 Gambar 4. 17 Grafik perbandingan beban-kecepatan generator ........................... 49 Gambar 4. 18 Grafik perbandingan beban-tegangan ............................................ 49


xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Pengujian di laboratorium ............................................................... 57 Lampiran 2. Pengujian dengan beban maksimum ............................................... 57 Lampiran 3. Name plate motor induksi................................................................ 58 Lampiran 4. Kapasitor eksitasi ............................................................................. 58 Lampiran 5. Reservoir/Bak penenang .................................................................. 58 Lampiran 6. Konstruksi PLTPh ........................................................................... 59 Lampiran 7. Power house .................................................................................... 59 Lampiran 8. Pengujian dengan beban lampu pijar ............................................... 59 Lampiran 9. Saluran pembawa (Headrace) ......................................................... 60 Lampiran 10. Turbin air ....................................................................................... 60


PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO ...repository.ump.ac.id/9210/1/Zainal...

Documents

Transcript of PERANCANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO ...repository.ump.ac.id/9210/1/Zainal...