plta mesin konversi

8/19/2019 plta mesin konversi

1/29

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar BelakangMerupakan suatu kenyataan bahwa kebutuhan akan energi, khususnya energi

listrik di Indonesia, makin berkembang menjadi bagian tak terpisahkan dari kebutuhan

hidup masyarakat sehari-hari seiring dengan pesatnya peningkatan pembangunan di

bidang teknologi, industri dan informasi. Namun pelaksanaan penyediaan energi listrik

yang dilakukan oleh PT.PLN Persero!, selaku lembaga resmi yang ditunjuk oleh

pemerintah untuk mengelola masalah kelistrikan di Indonesia, sampai saat ini masih

belum dapat memenuhi kebutuhan masyarakat akan energi listrik se"ara keseluruhan.

#ondisi geografis negara Indonesia yang terdiri atas ribuan pulau dan kepulauan,

tersebar dan tidak meratanya pusat-pusat beban listrik, rendahnya tingkat permintaanlistrik di beberapa wilayah, tingginya biaya marginal pembangunan sistem suplai energi

listrik $amani,#.%,&''(!, serta terbatasnya kemampuan finansial, merupakan faktor-

faktor penghambat penyediaan energi listrik dalam skala nasional.

)elain itu, makin berkurangnya ketersediaan sumber daya energi fosil,

khususnya minyak bumi, yang sampai saat ini masih merupakan tulang punggung dan

komponen utama penghasil energi listrik di Indonesia, serta makin meningkatnya

kesadaran akan usaha untuk melestarikan lingkungan, menyebabkan kita harus berpikir

untuk men"ari altematif penyediaan energi listrik yang memiliki karakter* dapat

mengurangi ketergantungan terhadap pemakaian energi fosil, khususnya minyak bumidapat menyediakan energilistrik dalam skala lokal regional mampu memanfaatkan

potensi sumber daya energi setempat, serta "inta lingkungan, dalam artian proses

produksi dan pembuangan hasil produksinya tidak merusak lingkungan hidup

disekitarnya.

Mesin adalah suatu alat yang menghasilkan suatu gerak+kerja. )edangkan, mesin

konersi energi adalah suatu alat yang mengubah suatu energi menjadi energi yang lain

sehingga menghasilkan suatu kerja+usaha yang dimanfaatkan untuk kepentingan

manusia. Pengertian konersi energi adalah perubahan bentuk energi dari yang satu

menjadi enegi yang lain. alam berbagai ma"am kasus, kita bisa mengetahui jikakonersi energi sudah lama dilakukan oleh orang orang ropa. Misalnya saja, /aman

dahulu, batu bara digunakan sebagai bahan bakar kereta uap yang nantinya akan

menggerakan mesin uap tersebut. Namun karena ropa pada /aman dahulu dingin

berbagai Negara di 0ni ropa yang berhawa dingin menggunakan batubara sebagai

pamanas ruangan. 1al ini juga bisa disebut sebagai konersi energi. Peralihan energi

dari listrik ke berbagai ma"am energi juga bisa disebut sebagai pengertian konersi

energi.

Mesin-mesin konersi energi se"ara sederhana dapat diklasifikasikan menjadi

dua, yaitu mesin konersi energi konensional, dan mesin energi konersi non-

&

http://benergi.com/contoh-energi-kinetik-rotasi-dalam-kehidupan-sehari-harihttp://benergi.com/contoh-energi-kinetik-rotasi-dalam-kehidupan-sehari-harihttp://benergi.com/contoh-energi-kinetik-rotasi-dalam-kehidupan-sehari-hari


2/29

konensional. Mesin konersi energi konensional umumnya menggunakan sumber

energi konensional yang tidak terbarui, ke"uali turbin hidropower, dan umumnya dapat

diklasifikasikan menjadi motor pembakaran dalam, motor pembakaran luar, mesin-

mesin fluida, serta mesin pendingin dan pengkondisian udara. Mesin konersi energi

non-konensial umumya menggunakan energi yang dapat diperbarui, ke"uali mesin

energi konensi berbahan dasar nuklir. )alah satu energi terbarukan yang berpotensi di

Indonesia ialah air.

1.2 Rumusan Masalah

$umusan masalah dari makalah ini ialah 2

&.3pa yang dimaksud pengertian tenaga air4

(.5agaimana prinsip kerja mesin-mesin konersi energi air di PLT34

6.3pa saja hukum-hukum dasar yang berkaitan dengan alat-alat konersi energy air4

7.3nalisa biaya pembuatan mesin konersi energi air sederhana4

1.3 Tujuan

Tujuan dari makalah ini adalah agar pemba"a dapat 2

&. Menjelaskan pengertian tenaga air

(. Mengetahui prinsip kerja mesin-mesin konersi energi air di PLT3

6. Mengetahui hukum-hukum dasar yang berkaitan dengan alat-alat konersi energy air

7. Mengetahui biaya pembuatan mesin konersi energi air sederhana

(


3/29

BAB II

PEMBAHAAN

2.1 Pengert!an Tenaga A!r

Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir atau air terjun.

3ir yang mengalir ke pun"ak baling-baling atau baling-baling bergerak dan

menghasilkan tenaga mekanis atau listrik.

nergi tenaga air menggunakan gerakan air yang disebabkan oleh gaya graitasi

yang diberikan pada subtansi kurang lebih &888 kali lebih berat dari pada udara,

sehingga tidak peduli seberapa lambat aliran, ia akan tetap mampu menghasilkan

sejumlah besar energi.

#in"ir air dan energi 1idroelektrik merupakan bentuk-bentuk dari energi tenaga

air. 5endungan 1idroelektrik adalah "ontoh energi air dalam skala besar. nergi air

telah menyumbang &9: dari energi listrik dunia. Tenaga air sudah "ukup dikembangkan

dan ada banyak pembangkit listrik tenaga air PLT3! yang menghasilkan listrik

diseluruh Indonesia. Pada umumnya bendungan dibangun di seberang sungau untuk

menampung air di mana sudah ada daau. 3ir selanjutnya dialirkan melalui lubang-

lubang pada bendungan untuk menggerakkan baling-baling modern yang disebut

dengan turbin untuk mengerakkan generator dan menghasilkan arus listrik. 3kan tetapi,

hampir semua program PLT3 ke""il di Indonesia merupakan program yang

memanfaatkan aliran sungai dan tidak mengharuskan mengubah aliran alami sungai.

Indonesia memiliki potensi tenaga air sampai sebesar 9(,( ;< termasuk 7=> M<

potensi mikrohidro di pedesaan terpen"il.

nergi tenaga air mengubah energi potensial yang terdapat di dalam air. 3liran

air yang mengandung energi potensial tersebut, selanjutnya dialirkan ke turbin yang

akan menghasilkan energi listrik. ?enis jenis tenaga air dapat diklasifikasikan

berdasarkan head ketinggian jatuhnya air!, kapasitas dan tipe grid.

&. #lasifikasi berdasarkan head

1ead tinggi 2 1@&88m

1ead menengah 2 68-&88 m

1ead randah 2 (- 68 m

(. #lasifikasi berdasarkan kapasitas

PLT3 Pi"o 2 A=88 <

PLT3 Mi"ro 2 8.=-&88 k<

6


4/29

PLT3 Mini 2 &88-&888 k<

PLT3 #e"il 2 &M


5/29

2.2 Pr!ns!" Pem#angk!t L!str!k Tenaga A!r $PLTA%

Pembangkitan tenaga air adalah suatu bentuk perubahan tenaga dari tenaga air

dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga listrik, dengan menggunakan turbin

air dan generator.

aya power! yang dihasilkan dapat dihitung berdasarkan rumus berikut 2

P B C.D.h.g

imana 2

P B daya keluaran se"ara teoritis watt!

C B massa jenis fluida kg+m6!

D B debit air m6+s!

h B ketinggian efektif m!

g B gaya graitasi m+s(!

aya yang keluar dari generator dapat diperoleh dari perkalian efisiensi turbin

dan generator dengan daya yang keluar se"ara teoritis. )ebagaimana dapat dipahami

dari rumus tersebut di atas, daya yang dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan

debit air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung daripada usaha

untuk mendapatkan tinggi jatuh air dan debit yang besar se"ara efektif dan ekonomis.

&am#ar 2'1 )kema PLT3 )ederhana

=


6/29

2.3 Mes!n'Mes!n ()n*ers! A!r

2.3.1 Tur#!n

&am#ar 2'2 #omponen Turbin )e"ara 0mum

Dalam pembangkit listrik tenaga air (PLTA) turbin air merupakanperalatan utama selain generator. Turbin air adalah alat untuk

mengubah energi potensial air menjadi menjadi energi mekanik.

Energi mekanik ini kemudian diubah menjadi energi listrik oleh

generator.Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan

secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. erdasarkan prinsip

kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi

kinetik! turbin air dibedakan menjadi dua kelompok "aitu turbin

impuls dan turbin reaksi.

Tipe Turbin

1. Turbin #eaksi

Turbin reaksi adalah turbin "ang cara kerjan"a merubah seluruh

energi air "ang tersedia menjadi energi kinetik. Turbin jenis ini adalah

turbin "ang paling ban"ak digunakan. $udu pada turbin reaksi

mempun"ai pro%l khusus "ang men"ebabkan terjadin"a penurunan

tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan

ga"a pada sudu sehingga runner (bagian turbin "ang berputar) dapat

9


7/29

berputar. Turbin "ang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan

sebagai turbin reaksi. #unner turbin reaksi sepenuhn"a terendam

dalam air dan berada dalam rumah turbin! sehingga head akti&

bekerja pada kedua sisi turbin'tekanan dapat positi& (mendorong)

atau negati& (menghisap).

a. Turbin rancis

Turbin Eran"is merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang diantara

sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian keluar.

Turbin Eran"is menggunakan sudu pengarah. )udu pengarah mengarahkan air masuk

se"ara tangensial.

Turbin fran"is bekerja dengan memakai proses tekanan lebih. Pada waktu air masuk ke roda jalan, sebagian dari enrgi tinggi jatuh telah bekerja di dalam sudu

pengarah diubah sebagai ke"epatan air masuk. )isa energi tinggi jatuh dimanfaatkan

dalam sudu jalan, dengan adanya pipa isap memungkinkan energi tinggi jatuh bekerja di

sudu jalan dengan semaksimum mungkin. Turbin yang dikelilingi dengan sudu

pengarah semuanya terbenam dalam air. 3ir yang masuk kedalam turbin dialirkan

melalui pengisian air dari atas turbin s"ha"t! atau melalui sebuah rumah yang

berbentuk spiral rumah keong!. )emua roda jalan selalu bekerja. aya yang dihasilkan

turbin diatur dengan "ara mengubah posisi pembukaan sudu pengarah. Pembukaan sudu

pengarah dapat dilakuakan dengan tangan atau dengan pengatur dari oli tekangobernor

tekanan oli!, dengan demikian kapasitas air yang masuk ke dalam roda turbin bisa

diperbesar atau diperke"il. Pada sisi sebelah luar roda jalan terdapat tekanan kerendahan

kurang dari & atmosfir! dan ke"epatan aliran yang tinggi. i dalam pipa isap ke"epatan

alirannya akan berkurang dan tekanannya akan kembali naik sehingga air bisa dialirkan

keluar lewat saluran air di bawah dengan tekanan seperti keadaan sekitarnya.

&am#ar 2'2 Tur#!n +ran,!s

Prakondisi

- Mulai operasi antara (=mA1A6=8m

- 1 B 1ead atau ketinggian air terjun

F


8/29

#euntungan

- Gperasional yang handal

- #onstruksi yang sederhana

- Tingginya fisiensi

#erugian

- Tidak "o"ok untuk lokasi dengan headd airterjun! yang tinggi

b. Turbin Propeler

Turbin #aplan termasuk kelompok turbin air reaksi jenis baling-baling

propeller!. #eistimewaannya adalah sudut sudu geraknya runner! bisa diatur

adjustable blade! untuk menyesuaikan dengan kondisi aliran saat itu yaitu perubahan

debit air. Pada pemilihan turbin didasarkan pada ke"epatan spesifiknya. Turbin #aplan

ini memiliki ke"epatan spesifik tinggi high spesifi" speed!. Turbin kaplan bekerja pada

kondisi head rendah dengan debit besar . Pada peran"angan turbin #aplan ini meliputi

peran"angan komponen utama turbin #aplan yaitu sudu gerak runner!, sudu pengarah

guide ane!, spiral "asing , draft tube dan mekanisme pengaturan sudut bilah sudugerak.

Pemilihan profil sudu gerak dan sudu pengarah yang tepat untuk mengasilkan

torsi yang besar. Peran"angan spiral "asing dan draft tube menggunakan persamaan

empiris . Peran"angan mekanisme pengatur sudut bilah H! sudu gerak dengan

memperkirakan besar sudut putar maksimum sudu gerak berdasarkan jumlah sudu, debit

air maksimum dan minimum. Turbin #aplan ini diran"ang untuk kondisi head 7 m dan

debit = m+s. 3khirnya dari hasil peran"angan turbin #aplan ini didapatkan dimensi dari

komponen utama turbin yang diwujudkan ke dalam bentuk gambar kerja dua dimensi.

&am#ar 2'3 Turbin Propeler

Prakondisi

>


9/29

- Mulai operasi antara2 (mA1A78 m

- Memerlukan sistem yang tinggi alirannya

#euntungan

- Turbin propeler dapat berjalan dengan ke"epatan tinggi dan head yang rendah

- Turbin #aplan sangat efisien

#erugian

- Mahalnya pemeliharaan dan inestasi

- Tidak "o"ok untuk lokasi dengan head tinggi

(. Tubin Impuls

3dalah turbin yang bekerja karena aliran air. nergi potensial air diubah menjadi

energi kinetik pda no//le. 3ir keluar no//le yang mempunyai ke"epatan tinggi

membentur sudu turbin. )etelah membentur sudu arah ke"epatan aliran berubah

sehingga terjadi perubahan momentum impulse!. 3kibatnya roda turbin akan berputar.

Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel

tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. )emua energi tinggi

tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi

ke"epatan. i dalam sebuah turbin impuls seperti Pelton air menerjang saluran turbindibawah tekanan. )etelah air menerjang pisau turbin, tidak ada energi yang tersisa

dalam aliran sehingga tidak ada efek hisap. Tekanan air tidak berubah karena mengalir

melalui turbin.

a. Turbin Jross Elow

)alah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Mi"hell-

5anki yang merupakan penemunya. )elain itu juga disebut Turbin Gsberger yang

merupakan perusahaan yang memproduksi turbin "rossflow. Turbin "rossflow dapatdioperasikan pada debit (8 litres+se" hingga &8 m 6+se" dan head antara & s+d (88 m.

Turbin "rossflow menggunakan no/le persegi panjang yang lebarnya sesuai dengan

lebar runner. #etika air masuk ke turbin akan diarahkan oleh satu atau lebih baling-

baling yang terletak di hulu runner dan melintasi dua kali sebelum meninggalkan turbin.

Pan"aran air masuk turbin dan mengenai sudu sehingga terjadi konersi energi kinetik

menjadi energi mekanis. 3ir mengalir keluar membentur sudu dan memberikan

energinya lebih rendah dibanding saat masuk! kemudian meninggalkan turbin. $unner

turbin dibuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel.

'


10/29

&am#ar 2'- Turbin Jross Elow

Prakondisi

-Mulai operassi dengan kepala antara =m A 1 A (88 m

#euntungan

- esain sederhana sehingga menyebabkan produksi yang baik dan standarisasi

- Murah dan kuat

- ibandingkan dengan turbin lainnya, turbin "ross flow biayanya lebih rendah

- )angat dianjurkan untuk kondisi seperti di Indonesia

#erugianTurbin "rossflow mwmiliki efisiensi hingga >8: lebih rendah dibandingkan

dengan jenis turbin lain

b. Turbin Pelton

Turbin pelton merupakan turbin impuls. Turbin Pelton terdiri dari satu set sudu

jalan yang diputar oleh pan"aran air yang disemprotkan dari satu atau lebih alat yang

disebut nosel. Turbin Pelton adalah salah satu dari jenis turbin air yang paling efisien.

Turbin Pelton adalah turbin yang "o"ok digunakan untuk head tinggi.

&am#ar 2' Turbin Pelton

&8


11/29

Prakondisi

- Mulai operasi antara2 =8m A 1 A &688m

- Membutuhkan sistem aliran air yang rendah

#euntungan

- #onstruksi yang kompak

- )tabil dijalankan

- Mudah dioperasikan

#erugian

- Tidak "o"ok untuk lokasi yang headnya rendah

- Tidak "o"ok untuk sistem aliran airnya tinggi

".Turbin Turgo

Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 68 s+d 688 m. )eperti turbin pelton

turbin turgo merupakan turbin impulse, tetapi sudunya berbeda. Pan"aran air dari no/le

membentur sudu pada sudut (8 o.

#e"epatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin Pelton. 3kibatnya

dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan efisiensi

total sekaligus menurunkan biaya perawatan.

&am#ar 2'/ Turbin Turgo

&&


12/29

Turbin yang akan digunakan dalam kasus tertentu, tergantung tidak hanya pda

ketinggian jatuhnya air kiri sumbu K!, tetapi juga oleh aliran air kiri sumbu ! dan

faktor lainnya.

&am#ar 2'0 3plikasi Turbin

?enis Turbin %ariasi 1ead m!

#aplan dan Propeller ( A 1 A 78

Eran"is (= A 1 A 6=8

Peiton =8 A 1 A &688

Jrossflow = A 1 A (88

Turgo 68 A 1 A 688

Ta#el 1 aerah Gperasi Turbin

#riteria Pemilihan ?enis Turbin

Pemilihan jenis turbin dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan

dari jenis-jenis turbin, khususnya untuk suatu desain yang sangat spesifik. Pada tahap

awal, pemilihan jenis turbin dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan

parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin, yaitu 2

&(


13/29

Eaktor tinggi jatuhan air efektif Net 1ead! dan debit yang akan dimanfaatkan

untuk operasi turbin merupakan faktor utama yang mempengaruhi pemilihan jenis

turbin, sebagai "ontoh 2 turbin pelton efektif untuk operasi pada head tinggi, sementara

turbin propeller sangat efektif beroperasi pada head rendah

Eaktor daya power! yang diinginkan berkaitan dengan head dan debit yang

tersedia. #e"epatan putaran! turbin ang akan ditransmisikan ke generator. )ebagai

"ontoh untuk sistem transmisi dire"t "ouple antara generator dengan turbin pada head

rendah, sebuah turbin reaksi propeller! dapat men"apai putaran yang diinginkan,

sementara turbin pelton dan "rossflow berputar sangat lambat low speed! yang akan

menyebabkan sistem tidak beroperasi.

5erikut ini nilai efisiensi masing-masing turbin

B 8.> - 8.>= untuk turbin pelton

B 8.> - 8.' untuk turbin fran"is

B 8.F - 8.> untuk turbin "rossfiow

B 8.> - 8.' untuk turbin propellerlkaplan

#e"epatan spesifik setiap turbin memiliki kisaran range! tertentu berdasarkan

data eksperimen. #isaran ke"epatan spesifik beberapa turbin air adalah sebagai berikut2

Turbin pelton &(Ns(=

TurbinEran"is 98*Ns688

Turbin Jrossflow 78Ns(88

Turbin Propeller (=8Ns &888

Ta#el 2 #e"epatan )pesifik Turbin

engan mengetahui ke"epatan spesifik turbin maka peren"anaan dan pemilihan

jenis turbin akan menjadi lebih mudah. 5eberapa formula yang dikembangkan dari data

eksperimental berbagai jenis turbin dapat digunakan untuk melakukan estimasi

perhitungan ke"epatan spesifik turbin, yaitu 2

&6


14/29

Turbin pelton & jet! Ns B >=.7'+18.(76 )iero Lugaresi, &'F>!

Turbin Eran"is Ns B 6F96+18.>=7 )"hweiger ;regory, &'>'!

Turbin #aplan Ns B ((>6+18.7>9 )"hweiger ;regory, &'>'!

Turbin Jrossfiow Ns B =&6.(=+18.=8= #pord/e


15/29

7. 5elitan medan mempunyai tegangan rendah sehingga efisien bila digunakan pada

ke"epatan tinggi.

Pada umumnya generator sinkron ukurannya lebih besar dari generator searah

demikian pula kapasitasnya.

()nstruks! Mes!n !nkr)n.

#onstruksi mesin sinkron baik untuk generator maupun untuk motor terdiri dari 2

&. )tator adalah bagian yang diam dan berbentuk silinder.

(. $otor adalah bagian yang berputar juga berbentuk silinder.

6. Jelah udara adalah ruangan antara stator dan rotor.

#onstruksi mesin sinkron ini seperti yang diperlihatkan pada gambar (->

&am#ar 2'. #onstruksi Mesin )inkron.

• #onstruksi )tator.

#onstruksi stator seperti yang diperlihatkan pada gambar &-&, terdiri dari 2

&. #erangka terbuat dari besi tuang untuk menyangga inti jangkar.

(. Inti jangkar terbuat dari besi lunak baja silikon!.

6. 3lur slot! untuk meletakan belitan kumparan!.

7. 5elitan jangkar terbuat dari tembaga yang diletakan pada alur slot!.

&=


16/29

&am#ar 2' #erangka dan Inti )tator Mesin )inkron

2.3.2.1 ()ntruks! R)t)r.

#ontruksi rotor terdiri dari dua jenis 2

&. ?enis kutub menonjol salient pole! untuk generator ke"epatan rendah dan menengah.

#utub menonjol terdiri dati inti kutub dan sepatu kutub. 5elitan medan dililitkan

pada badan kutub, pada sepatu kutub juga dipasang belitan peredam damper

winding !. 5elitan kutub terbuat dari tembaga, sedangkan badan kutub dan sepatukutub terbuat dari besi lunak.

(. ?enis kutub silinder untuk generator dengan ke"epatan tinggi terdiri dari alur-alur

sebagai tempat kumparan medan. 3lur-alur tersebut terbagi atas pasangan-pasangan

kutub.

#edua ma"am kutub tersebut seperti yang diperlihatkan pada gambar dan gambar

berikut 2

&9


17/29

&am#ar 2'1 $otor ?enis #utub Menonjol )alient!

&am#ar 2'11 $otor ?enis #utub )ilinder a! dan silent b!

2.3.2.2 Bel!tan 4angkar.

5elitan jangkar yang di tempatkan pada stator disebut sebagai belitan stator

untuk sistem tiga phasa hubungannya terdiri dari

&. 5elitan satu lapis single layer winding ! bentuknya dua ma"am 2

a. Mata rantai consentris/chain winding !.

b. ;elombang wave!.

(. 5elitan dua lapis double layer winding ! bentuknya dua ma"am 2

a. ;elombang


18/29

?enis-jenis belitan tersebut seperti yang diperlihatkan pada gambar (-&( berikut

2

&am#ar 2'12. $angkaian 5elitan ?angkar.

;enerator besar menggunakan brushless exciters untuk mensuplai tegangana

J pada rotor. Terdiri dari generator 3J ke"il yng mempunyai kumparan medan

magnit dipasang pada stator dan kumparan jangkar dipasang pada poros rotor

Gutput generator penguat arus bolak-balik tiga phasa! yang dirubah menjadi

tegangan searah dengan penyearah tiga phasa yang juga dipasang pada rotor. Tegangan

searah J dihubungkan ke rangkaian medan magnit utama. 3rus medan magnet

generator utama dapat dikontrol oleh arus medan magnet generator penguat, yang

berada pada stator seperti yang ditunjukan pada gambar (-&(.

&>


19/29

&am#ar 2'13 )kema 3rus Listrik Medan Magnet ;enerator penguat

2.3.2.3 Pr!ns!" (erja &enerat)r !nkr)n

a. Pendahuluan.

Prinsip kerja generator sinkron berdasarkan induksi elektromegnetik. )etelah

rotor diputarkan oleh penggerak mula prime over ! dengan demikian kutub-kutub

yang ada pada rotor akan berputar. ?ika kumparan kutub disuplai oleh tegangan searah

maka pada permukaan kutub akan timbul medan magnit garis-garis gaya magnit! yang

berputar ke"epatannya sama dengan putaran kutub.

5erdasarkan 1ukum Earaday apabila lilitan penghantar atau konduktor diputar

memotong garis-garis gaya magnit yang diam atau lilitan yang diam dipotong oleh

garis-garis gaya magnit yang berputar maka pada penghantar tersebut timbul ME

Electro Motive Force! atau ;;L Gaya Gerak Listrik ! atau tegangan induksi.

&'


20/29

;gl yang dibangkitkan pada penghantar jangkar adalah tegangan bolak-balik,

perhatikan gambar (-&7. 3rus yang mengalir pada penghantar jangkar karena beban

tersebut akan membangkitkan medan yang berlawanan atau mengurangi medan utama

sehingga tegangan terminal turun, hal ini disebut reaksi jangkar.

&am#ar 2'1-. ;gl yang dibangkitkan

alam menentukan arah arus dan tegangan ;gl atau ME! yang timbul

pada penghantar pada setiap detik berlaku 1ukum tangan kanan Eleming

perhatikan gambar (-&7 berikut 2

&am#ar 2'1 1ukum Tangan #anan Elemming

(8


21/29

imana 2

1. Jempol menyatakan arah gerak F atau perputaran penghantar.

2. Jari telunjuk menyatakan arah medan magnit dari kutub utara ke

kutub

selatan.

3. Jari tengah menyatakan arah arus dan tegangan.

#etiga arah tersebut saling tegak lurus seperti yang diperlihatkan pada gambar

diatas. ;aris-garis gaya magnit yang berputar tersebut akan memotong kumparan

jangkar yang ada pada stator sehingga pada kumparan jangkar tersebut timbul ggl gaya

gerak listrik! atau emf ele"tro motie for"e! atau tegangan induksi. Erekuensi

induksi tegangan tersebut akan mengikuti persamaan berikut

2

imana 2 p B banyak kutub

N B jumlah putaran rpm!

Gleh karenanya frekuensi dari tegangan induksi tersebut di Indonesia sudah

tertentu ialah =8 1/! dan jumlah kutub selalu genap maka putaran rotor, putaran kutub, putaran pengerak mula sudah tertentu pula.

5esarnya tegangan induksi yang dibangkitkan pada kumparan jangkar yang ada

pada stator akan menikuti persamaan sebagai berikut

;enerator )inkron 5erbeban.

?ika generator sinkron belum berbeban maka ggl yang dibangkitkan pada

kumparan jangkar yang ada di stator sama dengan tegangan terminalnya %.


22/29

$eaksi jangkar disebabkan oleh arus beban I yang mengalir pada

kumparan jangkar, arus tersebut akan menimbulkan medan yang melawan medan

utama sehingga seolah-olah jangkar mempunyai reaktansi sebesar a. $eaktansi bo"or

L

dan reaktansi karena reaksi jangkar a

akan menimbulkan reaktansi sinkron

sebesar ) yang mengikuti persamaan sebagai berikut 2

Tangan pada waktu generator berbeban akan mengikuti persamaan

sebagai berikut 2

imana 2 B ggl jangkar.

% B Tegangan terminal

D!agram 5ekt)r &enerat)r !nkr)n Ber#e#an.

iagram ektor ini mempunyai besaran-besaran sebagai berikut 2

• 8 B ;gl tegangan induksi! pada waktu beban nol dari jangkar.

• B ;gl waktu jangkar berbeban atau setelah reaksi jangkar se"ara ektor

kurang dari 8 karena jatuh tegangan I a.

• % B Tegangan terminal, se"ara ektor kurang dari 8

karena jatuh tegangan I O).

• I B 3rus jangkar perfase.

• B )udut faktor daya.

iagram ektor diagram phasor! dari generator synkron berbeban ada 6 ma"am

&. iagram ektor untuk beban resistif.

alam hal ini ektor tegangan terminal % dan ektor arus sefase atau faktor

kerja sama dengan satu perhatikan gambar (-&9.

&am#ar 2'1/ iagram %ektor 5eban $estristif

((


23/29

ari diagram ektor pada gambar (-& dapat dituliskan persamaan sebagai berikut

3tau

(. iagram ektor untuk beban induktif.

5ila generator sinkron berbeban dimana bebannya induktif maka ektor arus

tertinggal lagging! terhadap ektor tegangan perhatikan gambar (-&F.

&am#ar 2'10. iagram ektor beban induktif.

ari diagram ektor pada gambar (-&9 dapat dituliskan persamaan sebagai berikut 2

6. iagram ektor untuk beban kapasitif.

5ila generator sinkron berbeban dimana bebannya kapasitif maka ektor arus

mendahului leading! terhadap ektor tegangan perhatikan gambar (-&F.

ari diagram ektor pada gambar (-&F dapat dituliskan persamaan sebagai

berikut

(6


24/29

&am#ar 2'1 iagram %ektor 5eban #apasitif

7. ;enerator )inkron Tanpa 5eban.

engan memutarkan generator pada ke"epatan sinkron dan rotor dialiri arus

medan If maka tegangan 8 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator, dapat

dituliskan persamaan sebagai berikut 2

imana 2 " B konstanta mesin.

nB putaran sinkron.

B fluksi yang dihasilkan oleh If

&am#ar 2'1 ;enerator )inkron Tanpa 5eban

(7


25/29

2.- Hukum'Hukum 6ang Berka!tan 7engan Mes!n ()n*ers! Tenaga A!r

-1ukum 3r"himedes

ukum Archimedes men"atakan *$uatu benda "ang dicelupkan

sebagian atau seluruh"a kedalam +at cair akan mengalami ga"a keatas "ang besarn"a sama dengan berat +at cair "ang dipindahkan

oleh benda tersebut,.

#umus ukum Archimedes

A - a / 0a / g

eterangan2

A - 3a"a keatas "ang dialami benda (4)

a - 5assa 6enis +at cair (kg7m8)

0a - 0olume air "ang terdesak (m8)g - Percepatan 3raitasi (m7det:)

-1ukum 5ernoulli

1ukum 5ernoulli menyatakan bahwa tekanan dari fluida yang bergerak seperti

udara berkurang ketika fluida tersebut bergerak lebih "epat. 1ukum 5ernoulli

ditemukan oleh aniel 5ernoulli, seorang matematikawan )wiss yang menemukannya

pada &F88-an. 5ernoulli menggunakan dasar matematika untuk merumuskan

hukumnya.

$umus 1ukum 5ernoulli2

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi

sebagai berikut2

(=


26/29

3liran bersifat tunak steady state!

Tidak terdapat gesekan

alam bentuk lain, Persamaan 5ernoulli dapat dituliskan sebagai berikut2

-1ukum #ontuinitas

alam persamaan ini lintasan sebuah titik dalam aliran fluida diperoleh suatu

garis yang disebut garis aliran. )etiap pertikel fluida tersebut akan mengalir mengikuti

garis alirannya dan tidak dapat berpindah atau berpotong dengan garis aliran yang lain.

)ehingga tidak ada fluida yang mendahului titik lainnya. 1al ini juga berkaitan dengan

penerapan prinsip kerja PLT3,aliran airnya selalu mengikuti garis alirannya dengan

ke"epatan aliran konstan dalam sebuah luas penampang yang berbeda dan debit aliran

air yang menunjukkan olume fluida yang mengalir melalui suatu penampang .

Persamaan #ontuinitas

Persamaan di atas adalah persamaan kontinuitas. #arena sifat fluida yang

inkonpresibel atau massa jenisnya tetap, maka persamaa itu menjadi2

3&.& B 3(.(

Menurut persamaan kontinuitas, perkalian antara luas penampang dan ke"epatan

fluida pada setiap titik sepanjang tabung aliran adalah konstan. Persamaan di atas

menunjukkan bahwa ke"epatan fluida berkurang ketika melalui pipa lebar dan

bertambah ketika melewati pipa sempit. #arena itulah ketika kita sedang berperahu

disebuah aliran sungai, perahu akan melaju semakin "epat ketika "elah hujan semakin

menyempit.

(9


27/29

2.- Anal!sa B!a6a PLTA e7erhana

3sumsi 2 Membuat PLT3 Mikrohidro kapasitas 688 M< lokasi selokan

&. Turbin

Tipe 2 Turbin Turgo

5ahan 2 )ekop 9 buah yang ujungnya di las $p 688.888,-

3lternator mobil bekas J! $p 6.888.888,-

Inerter kapasitas 688 M< $p (.888.888,-

)aringan pembersih air $p 68.888,- Q

$p =.668.888,-

(F


28/29

BAB III

IMPULAN

3.1 !m"ulan

Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir atau air terjun.

3ir yang mengalir ke pun"ak baling-baling atau baling-baling bergerak dan

menghasilkan tenaga mekanis atau listrik. Pembangkitan tenaga air adalah suatu bentuk

perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga

listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator. aya yang keluar dari generator

dapat diperoleh dari perkalian efisiensi turbin dan generator dengan daya yang keluar

se"ara teoritis. )ebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas, daya yang

dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debit air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung daripada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air

dan debit yang besar se"ara efektif dan ekonomis.

Dalam pembangkit listrik tenaga air (PLTA) turbin air merupakan

peralatan utama selain generator. Turbin air adalah alat untuk

mengubah energi potensial air menjadi menjadi energi mekanik.

Energi mekanik ini kemudian diubah menjadi energi listrik oleh

generator. Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan

secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. erdasarkan prinsip

kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energikinetik! turbin air dibedakan menjadi dua kelompok "aitu turbin

impuls dan turbin reaksi.

(>


29/29

3ET3$ P0)T3#3

?uhari, ipl. (8&6. Generator. ?akarta2 #ementrian Pendidikan dan #ebudayaan

Indonesia.

Pieter, .%. (8&7. Panduan Energi erbarukan. iterjemahkan oleh2 3ndrew 5udianto.

?akarta2 Pnpm Mandiri.

3nonim.(887. http!//id.wikipedia.org/wiki/Pembangkit"listrik"tenaga"air + iakses

pada $abu, ( Maret (8&9.

3nonim.(88F. http!//mohab.wordpress.com/#$$%/$&/$'/bagaimana(plta(beker)a/ iaks

es pada $abu, ( Maret (8&9.

3nonim.(88F. http!//psstla.blogspot.com/#$$*/$&/plta(pembangkit(listrik(tenaga(

air.html + iakses pada $abu, ( Maret (8&9.

3nonim.(887. hydro(power/'+,((pelaksanaan(turbin(air.html +iakses pada $abu, (

Maret (8&9.

3nonim.(8&(. http!//mastugino.blogspot.co.id/#$'#/''/energi(listrik.html/ iakses pada

$abu, ( Maret (8&9.

3nonim.(8&(. https!//novri-albinmuslim.iles.wordpress.com/#$'#/$,/mesin(konversi(

energirevisi(sept(#$''.pd + iakses pada $abu, ( Maret (8&9.

3nonim.(88'. http!//dunia(listrik.blogspot.co.id/#$$,/'$/generator(set(genset.html / i

akses pada $abu, ( Maret (8&9.

3nonim.(8&=. http!//ilmuhae-.blogspot.co.id/#$'/''/pembangkitan(energi(listrik.html

+ iakses pada $abu, ( Maret (8&9.

3nonim.(887. https2++www.youtube."om+wat"h4BR(1e5

plta mesin konversi

Documents

Transcript of plta mesin konversi