SIMULASI GRID MIKRO PADA FOTOVOLTA DENGAN BEBAN MOTOR INDUKSI/Simulasi... · motor induksi 3 HP...

perpustakaan.uns.ac.id digilib.uns.ac.id

commit to user

SIMULASI GRID MIKRO PADA FOTOVOLTA DENGAN BEBAN MOTOR INDUKSI

SKRIPSI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik

Oleh :

SATYAWAN SURYA WARDANA

NIM. I 1405028

JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA

2011


commit to user

v

SIMULASI GRID MIKRO PADA FOTOVOLTA DENGAN BEBAN MOTOR INDUKSI

Satyawan Surya Wardana

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta

ABSTRAK

Tujuan penelitian ini adalah untuk mensimulasikan grid mikro dengan

sumber tenaga dari fotovolta dengan beban motor induksi dan untuk mengetahui hubungan antara tegangan yang dihasilkan fotovolta dengan torsi dan kecepatan putar motor induksi. Radiasi matahari sebagai masukan fotovolta diambil di Universitas Sebelas Maret Surakarta. Kapasitas beban untuk motor induksi menggunakan 3 HP dan 5 HP. Tegangan minimum yang mampu menggerakkan motor induksi 3 HP adalah 202,1 Volt yang dihasilkan oleh fotovolta 10 sel pada radiasi 152 W/m2 dan menghasilkan torsi 11,79 Nm dengan kecepatan mesin 1090 RPM. Pada motor induksi 5 HP tegangan minimum untuk menggerakkan motor sebesar 243,57 volt yang dihasilkan oleh fotovolta 17 sel pada radiasi 152 W/m2 dan menghasilkan torsi 1246 Nm dengan kecepatan mesin 1244 RPM. Dari hasil tersebut menunjukkan bahwa simulasi mikro-grid dengan fotovolta sebagai sumber yang terhubung ke beban motor induksi dapat dilakukan dengan perangkat lunak. Kata kunci : Fotovolta, motor induksi, inverter


commit to user

vi

SIMULATION OF MICRO GRID BY USING PHOTOVOLTAIC FOR

INDUCTION MOTOR LOAD

Satyawan Surya Wardana Mechanical Engineering Sebelas Maret University of Surakarta

ABSTRACT

The aims of study are to simulate the micro grid by using photovoltaic as a source with induction motor as loads and to find out the relationship between the generated voltage from photovoltaic with torque and rotational speed in induction motors. Solar radiation was used as inputs photovoltaic are taken at the Sebelas Maret University Surakarta. The capacity of induction motor load capacity use are 3 HP and 5 HP. The minimum voltage that is able to drive the induction motor 3 HP is 202,1 volt which is produced by photovoltaic 10 cells at 152 W/m2 of radiation and produces of torque 11,79 Nm with engine speed of 1090 RPM. For the 5 HP induction motor, the minimum required voltage to run the motor is at 243,57 volt with is generated by photovoltaic 17 cells at 152 W/m2 of radiation and produces 12,46 Nm of torque with engine speed of 1244 RPM. The result showed that micro-grid simulation with photovoltaic as a source wich is connected to the induction motor load can be simulate well with the software.

Keywords : Photovoltaic, induction motor, inverter


commit to user

ix

DAFTAR ISI

Halaman

ABSTRAK ....................................................................................................... v KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii DAFTAR ISI .................................................................................................... ix DAFTAR TABEL ............................................................................................ x DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xi DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xiii BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ......................................................................... 1 1.2. Perumusan Masalah ................................................................. 2 1.3. Batasan Masalah ...................................................................... 2 1.4. Tujuan Penelitian ..................................................................... 3 1.5. Manfaat Penelitian ................................................................... 3 1.6. Sistematika Penulisan .............................................................. 3

BAB II DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka......................................................................... 4 2.2. Fotovolta...................................................................................... 4 2.3. Motor Induksi............................................................................. 9 2.4. Inverter........................................................................................ 14

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Uraian Umum ........................................................................... 16 3.2. Waktu dan Tempat Penelitian .................................................. 16 3.3. Alat dan Bahan Penelitian ........................................................ 16 3.4. Tahapan dan Alur Penelitian .................................................... 16 3.5. Diagram Alir Penelitian .......................................................... 18 3.6. Cara Kerja ................................................................................ 19

3.6.1. Pemodelan Fotovolta ..................................................... 19 3.6.2. Pemodelan Inverter ........................................................ 26 3.6.3. Pemodelan Motor Induksi ............................................. 27

BAB IV DATA DAN ANALISA

4.1. Tegangan Listrik yang dihasilkan Fotovolta ............................ 30 4.2. Torsi dan Putaran Mesin Motor Induksi .................................. 32

3.6.1. Putaran Mesin Motor Induksi ........................................ 32 3.6.2. Torsi Motor Induksi ....................................................... 33

BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan .............................................................................. 35 5.2. Saran......................................................................................... 35 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 36 LAMPIRAN .................................................................................................. 38


commit to user

x

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 3.1. Port simulink dan block parameter ............................................. 20

Tabel 4.1. Tegangan listrik (Volt) yang dihasilkan fotovolta dari variasi jumlah

sel dan radiasi matahari (W/m2) ................................................. 30


commit to user

xi

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Cara kerja fotovolta .................................................................. 5

Gambar 2.2. Kurva I-V karakteristik fotovolta ............................................. 6

Gambar 2.3. Rangkaian listrik fotovolta ....................................................... 7

Gambar 2.4. Model modul fotovolta............................................................. 8

Gambar 2.5. Motor induksi ........................................................................... 9

Gambar 2.6. Stator ........................................................................................ 10

Gambar 2.7. Kaidah tangan kiri penentuan arah gaya lorentz ...................... 11

Gambar 2.8. Rotor lilitan .............................................................................. 12

Gambar 2.9. Rotor sangkar ........................................................................... 13

Gambar 2.10. Cara kerja PWM....................................................................... 14

Gambar 2.11. Sinyal PWM ............................................................................. 15

Gambar 3.1. rangkaian dalam satu modul fotovolta ..................................... 19

Gambar 3.2. Source block parameters in ...................................................... 20

Gambar 3.3. Function block parameter insolation to current gain ............... 20

Gambar 3.4. Function block parameter 1/Rp ................................................ 20

Gambar 3.5. Function block parameter PN-junction characteristic .............. 21

Gambar 3.6. Function block parameters algebraic constraint ....................... 21

Gambar 3.7. Function block parameters Ns .................................................. 21

Gambar 3.8. Function block parameters constant ......................................... 21

Gambar 3.9. Function block parameters insolation to current gain .............. 22

Gambar 3.10. Satu modul fotovolta ................................................................ 22

Gambar 3.11. Function block parameter PV module. .................................... 23

Gambar 3.12. Mask editor parameters ............................................................ 23

Gambar 3.13. Mask editor initalization .......................................................... 24

Gambar 3.14. Rangkaian array fotovolta ........................................................ 25

Gambar 3.15. Rangkaian inverter ................................................................... 26

Gambar 3.16. Block parameters input inverter ............................................... 27

Gambar 3.17. Rangkaian motor induksi ......................................................... 27

Gambar 3.18. Block parameters motor induksi .............................................. 28


commit to user

xii

Gambar 3.19. Rangkaian grid mikro............................................................... 29

Gambar 4.1. Grafik hubungan variasi radiasi matahari dengan tegangan listrik

yang dihasilkan fotovolta .................................................................. 32

Gambar 4.2. Grafik hubungan variasi tegangan listrik dengan putaran mesin

yang dihasilkan motor induksi .......................................................... 33

Gambar 4.3. Grafik hubungan variasi tegangan listrik dengan torsi yang

dihasilkan motor induksi ................................................................... 34


commit to user

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Radiasi Matahari ......................................................................... 39

Lampiran 2. Data hasil simulasi ...................................................................... 44


commit to user

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Energi listrik merukan kebutuhan yang sangat penting dalam

kehidupan manusia, sehingga permintaan kebutuhan listrik terus meningkat.

Di Indonesia banyak daerah yang belum terjangkau oleh listrik, selain karena

daerahnya terpencil juga karena keterbatasan kemampuan Perusaan Listrik

Negara (PLN) yang terbatas (Rahardjo dkk, 2008). Untuk memenuhi

kebutuhan energi listrik didaerah yang terisolir dari listrik PLN salah satu

cara yang bisa dingunakan adalah dengan menggunakan grid mikro. Grid

mikro merupakan jaringan lokal yang mampu menghasilkan sumber tenaga

untuk mensuplai kebutuhan energi dari jaringan itu sendiri (Lynch, 2005).

Ada beberapa jenis grid mikro salah satunya adalah fotovolta sebagai sumber

energi dan motor induksi pemakai energinya.

Potensi energi matahari di Indonesia dapat dimanfaatkan sepanjang

hari, hal ini sangat menguntungkan untuk mengkonversi energi matahari

menjadi energi listrik dengan menggunakan fotovolta (Rahardjo dkk, 2008).

Menurut Ikbal (2008), selain efisiensi fotovolta yang relatif kecil, masalah

lain adalah energi listrik yang dihasilkan fotovolta berupa tegangan listrik

searah (tegangan DC) sehingga tidak bisa langsung dihubungkan ke jaringan

utility yang membutuhkan tegangan listrik bolak balik (tegangan AC). Oleh

karena itu untuk menghubungkan fotovolta ke jaringan utility yang memiliki

tegangan bolak balik (tegangan AC) dibutuhkan inverter. Inverter adalah alat

yang mampu mengubah tegangan listrik searah (tegangan DC) menjadi

tegangan listrik bolak balik (tegangan AC). Jaringan utility yang digunakan

sebagai beban fotovolta misalnya adalah motor induksi.

Motor induksi sebagai mesin penggerak dewasa ini semakin banyak

digunakan jika dibandingkan dengan jenis motor yang lain. Ini disebabkan

karena konstruksinya sederhana serta kokoh, harganya relatif murah, biaya

operasional rendah dan perawatannya mudah (Syukri, 2004). Ditinjau

rotornya motor induksi dibagi dua yaitu motor induksi sangkar tupai dan


commit to user

2

(squirrel cage induction motor) dan motor induksi rotor lilit (wound rotor

induction motor). Di industri banyak dipakai motor listrik jenis sangkar tupai

karena mempunyai banyak kelebihan dibanding dengan motor listrik jenis

lain. Kekurangannya arus start besar sekitar 3 sampai 5 kali dari arus nominal

dan putarannya relatif konstan atau sulit diatur (Yunus dan Suyamto, 2008).

Pada penulisan tugas akhir ini diharapkan dapat mengetahui gambaran

karakteristik fotovolta yang terhubung beban motor induksi dengan simulasi

menggunakan perangkat lunak (software).

1.2. Perumusan Masalah

Berdasarkan uraian di atas, rumusan masalah dalam penelitian ini

adalah:

1. Bagaimana mensimulasikan grid mikro pada fotovolta dengan beban

motor induksi menggunakan perangkat lunak (software).

2. Bagaimana grafik hubungan variasi radiasi matahari dengan tegangan

listrik yang dihasilkan fotovolta, grafik hubungan antara tegangan

listrik yang dihasilkan oleh fotovolta dengan torsi dan kecepatan putar

pada motor induksi.

1.3. Batasan Masalah

Untuk menentukan arah penelitian yang baik, ditentukan batasan

masalah sebagai berikut:

1. Data yang digunakan sebagai masukan (input) adalah radiasi matahari

(kWh/m2).

2. Keluaran (output) yang ingin dicapai adalah grafik hubungan variasi

radiasi matahari dengan tegangan listrik yang dihasilkan fotovolta,

grafik hubungan antara tegangan listrik yang dihasilkan oleh fotovolta

dengan torsi dan kecepatan putar pada motor induksi.

3. Penyusunan program dan analisa dilakukan dengan bantuan perangkat

lunak (software).


commit to user

3

1.4. Tujuan Penelitian

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini yaitu :

1. Mensimulasikan grid mikro pada fotovolta dengan beban motor induksi

menggunakan perangkat lunak (software).

2. Mengetahui hubungan antara tegangan listrik yang dihasilkan oleh

fotovolta dengan torsi dan kecepatan putar pada motor induksi.

1.5. Manfaat Penelitian

Beberapa manfaat penelitian ini adalah :

1. Memperkaya khasanah ilmu pengetahuan khususnya pada pengembangan

keilmuan tentang motor induksi, fotovolta serta perangkat lunak

(software).

2. Memberikan gambaran tentang pentingnya simulasi dalam rancang bangun

grid mikro yaitu fotovolta dengan beban motor induksi menggunakan

peragkat lunak (software).

1.6. Sistematika Penulisan

Sistematika penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

BAB I : Pendahuluan, menjelaskan tentang latar belakang masalah,

tujuan dan manfaat penelitian, perumusan masalah, batasan

masalah serta sistematika penulisan.

BAB II : Dasar Teori, berisi tinjauan pustaka yang berkaitan dengan

perkembangan fotovolta, motor induksi serta perangkat lunak

(software).

BAB III : Metodologi Penelitian, menjelaskan bahan dan peralatan yang

digunakan dalam simulasi, langkah-langkah simulasi

mengunakan perangkat lunak.

BAB IV : Data dan Analisa, menjelaskan data hasil simulasi serta analisa

hasil dari simulasi.

BAB V : Penutup, berisi tentang kesimpulan dan saran.


commit to user

4

BAB II

DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Grid mikro merupakan jaringan lokal yang mampu menghasilkan sumber

tenaga untuk mensuplai kebutuhan energi dari jaringan itu sendiri (Lynch, 2005).

Ada beberapa jenis grid mikro salah satunya adalah fotovolta sebagai sumber

energi dan motor induksi pemakai energinya.

2.2. Fotovolta

Fotovolta merupakan teknologi konversi energi dari radiasi matahari

menjadi energi listrik secara langsung (Sihana, 2006). Fotovolta menggunakan

proses konversi langsung dari cahaya matahari atau radiasi matahari menjadi

energi listrik.

Fotovolta terbuat dari potongan silikon yang sangat kecil dengan dilapisi

bahan kimia khusus untuk membentuk dasar dari sel surya. Fotovolta pada

umumnya memiliki ketebalan minimum 0,3 mm yang terbuat dari irisan bahan

semikonduktor dengan kutub positif dan negatif. Fotovolta merupakan elemen

aktif (Semikonduktor) yang memanfaatkan efek fotovoltaik untuk merubah energi

surya menjadi energi listrik. Sinamo (2007), menyatakan bahwa pada fotovolta

terdapat sambungan (junction) antara dua lapisan tipis yang terbuat dari bahan

semikonduktor yang masing-masing diketahui sebagai semikonduktor jenis “P”

(positif) dan semikonduktor jenis “N” (negatif).

Susunan sebuah fotovolta , sama dengan sebuah dioda, terdiri dari dua

lapisan yang dinamakan PN juction. PN junction itu diperoleh dengan jalan

menodai sebatang bahan semikonduktor silikon murni (valensinya 4) dengan

impuriti yang bervalensi 3 pada bagian sebelah kiri, dan yang di sebelah kanan

dinodai dengan impuriti bervalensi 5. Sehingga pada bagian kiri terbentuk silikon

yang tidak murni lagi dan dinamakan silikon jenis P, sedangkan yang sebelah

kanan dinamakan silikon jenis N. Di dalam silikon murni terdapat dua macam

pembawa muatan listrik yang seimbang. Pembawa muatan listrik yang positif


commit to user

5

dinamakan hole, sedangkan yang negatif dinamakan elektron. Setelah dilakukan

proses penodaan itu, di dalam silikon jenis P terbentuk hole (pembawa muatan

listrik positif) dalam jumlah yang sangat besar dibandingkan dengan elektronnya.

Oleh karena itu di dalam silikon jenis P hole merupakan pembawa muatan

mayoritas, sedangkan elektron merupakan pembawa muatan minoritas.

Sebaliknya, di dalam silikon jenis N terbentuk elektron dalam jumlah yang sangat

besar sehingga disebut pembawa muatan mayoritas, dan hole disebut pemba

muatan minoritas.

Gambar 2.1. Cara kerja fotovolta

Di dalam batang silikon itu terjadi pertemuan antara bagian P dan bagian N. Oleh

karena itu dinamakan PN junction. Bila sekarang, bagian P dihubungkan dengan

kutub positif dari sebuah batrei, sedangkan kutub negatifnya dihubungkan dengan

bagian N, maka terjadi hubungan yang dinamakan "forward bias". Dalam keadaan

forward bias, di dalam rangkaian itu timbul arus listrik yang disebabkan oleh

kedua macam pembawa muatan. Jadi arus listrik yang mengalir di dalam PN

junction disebabkan oleh gerakan hole dan gerakan elektron.

Fotovolta pada dasarnya sebuah foto dioda yang besar dan dirancang

dengan mengacu pada gejala photovoltaic sedemikian rupa sehingga dapat

menghasilkan daya yang sebesar mungkin. Silikon jenis P merupakan lapisan

permukaan yang dibuat sangat tipis supaya cahaya matahari dapat menembus


commit to user

6

langsung mencapai junction. Bagian P ini diberi lapisan nikel yang berbentuk

cincin, sebagai terminal keluaran positif. Di bawah bagian P terdapat bagian jenis

N yang dilapisi dengan nikel juga sebagai terminal keluaran negatif (Sinamo,

2007).

Besar energi listrik yang dihasilkan oleh modul fotovolta tergantung pada

intensitas radiasi matahari setempat dan kapasitas modul fotovolta itu sendiri.

Didalam perdagangan, kapasitas daya modul fotovolta dinyatakan pada kapasitas

puncaknya, yaitu besarnya daya yang mampu dibangkitkan modul fotovolta pada

keadaan standar uji (Standard Test Condition - STC). Dibawah ini adalah kurva I-

V karakteristik arus–tegangan fotovolta:

Gambar 2.2 kurva I-V karakteristik fotovolta

Gambar diatas menunjukkan kurva I-V yang merupakan karakteristik fotovolta.

tegangan listrik/ Voltage (Volt) adalah sumbu horizontal. Arus listrik/ current

(Ampere) adalah sumbu vertikal. Kebanyakan kurva I-V diberikan dalam Standar

Test Conditions (STC) pada radiasi 1000 watt per meter persegi (disebut satu

matahari puncak/ one peak sun hour) dan 25 derajat Celcius

(www.panelsurya.com). Kurva I-V terdiri dari 3 hal yang penting:

1. Maximum Power Point (Vmp dan Imp)

2. Open Circuit Voltage (Voc)

3. Short Circuit Current (Isc)


commit to user

7

2.2.1. Maximum Power Point (Vmp&Imp)

Pada kurva I-V, Maximum Power Point (Vmp dan Imp), adalah titik

operasi, dimana maksimum output yang dihasilkan oleh fotovolta panel saat

kondisi operasional. Dengan kata lain, Vmp dan Imp dapat diukur pada saat

modul fotovolta diberi beban pada 25 derajat Celcius dan radiasi 1000 watt per

meter persegi.

2.2.2. Open Circuit Voltage (Voc)

Open Circuit Voltage Voc, adalah kapasitas tegangan maksimum yang

dapat dicapai pada saat tidak adanya arus atau current.

2.2.3. Short Circuit Current (Isc)

Short Circuit Current Isc, adalah arus output maksimum dari fotovolta

panel yang dapat dikeluarkan pada saat kondisi tidak ada resistansi atau short

circuit.

2.2.4. Label Spesifikasi Fotovolta Panel

Semua nilai ditemukan pada kurva I-V digunakan untuk menciptakan label

yang spesifik untuk setiap modul fotovolta. Semua model ditera di bawah standar

kondisi tes. Standar modul fotovolta menggunakan data-sheet parameter sebagai

berikut:

- Electrical rating pada 1.000 Watt/m2, 1,5 AM, Temperature 250 C

- Voc : 22,2 V

- Vmp (VR) : 17,2 V

- Isc : 5,45 A

- Imp (IR) : 4,95 A

2.2.5. Model rangkaian sel fotovolta dan persamaannya

Gambar 2.3 Rangkaian listrik fotovolta


commit to user

8

Berlaku hukum kirchoff arus (KCL)

岸I蝨石岸劈石Ǵ融片孺石岸ᥨǴ 实0 Karakteristik dioda

岸劈实岸难试硅Ǵ融 Ǵ汝⁄ 石1守

Hukum kirchoff tegangan(KVL) 惯ᥨǴ蝨5AA 实惯劈石观I岸ᥨǴ

Bypass diode voltage 惯劈鎨mp频II实惯迫癸柜收岸批mp频II岸难十1寿

2.2.6. Implementasi software

Dari sumber www.coursehero.com, dari persamaan KCL, KVL dan

karakteristik dioda, dalam sofware dapat dibuat pemodelan sebagai berikut:

Gambar 2.4 Model modul fotovolta

恐ᥨǴ 实岸ᥨǴ惯ᥨǴ


commit to user

9

Rahardjo (2008), menyatakan bahwa tipe-tipe pemasangan dalam fotovolta

dapat dibedakan menjadi:

a. Tipe stand-alone, dimana tipe ini biasanya digunakan untuk beban listrik

terisolasi atau di daerah terpencil, kapasitas kecil.

b. Tipe isolated grid, tipe ini biasanya digunakan untuk beban listrik besar

terisolasi dan terkonsentrasi, bisa dikombinasikan dengan sumber energi lain

dalam operasi hybrid.

c. Tipe grid connected, tipe ini digunakan pada daerah yang telah memiliki

sistem jaringan listrik komersial, dan sistem langsung output energi surya ke

dalam jaringan listrik.

2.3. Motor Induksi

Motor induksi bekerja sebagai berikut, Listrik dipasok ke stator yang akan

menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan

sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang

berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar.

Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan

sinkron namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan

antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya “slip/ geseran” yang meningkat

dengan meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk

menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut

dinamakan “motor cincin geser/slip ring motor” (Yunus dan Suyamto, 2008),

Gambar 2.5. Motor induksi


commit to user

10

Yunus dan Suyamto (2008), menyebutkan bahwa konstruksi motor induksi

terdiri dari :

2.3.1. Stator, bagian yang diam.

Stator ini menghasilkan medan magnet, baik yang dibangkitkan dari

sebuah koil (elektromagnetik) atau magnet permanen. Bagian stator terdiri dari

bodi magnet yang melekat padanya. Untuk motor kecil, magnet tersebut adalah

magnet permanen, sedangkan untuk motor besar menggunakan elektromagnetik.

Konstruksi stator terdiri dari :

a. Rumah stator.

b. Inti stator.

c. Alur, alur merupakan tempat meletakan belitan.

d. Belitan stator

Gambar stator motor induksi dapat dilihat pada gambar 2.6 dibawah ini :

Gambar 2.6. Stator

2.3.2. Rotor, bagian yang berputar.

Rotor ini berupa sebuah koil dimana arus listrik mengalir. Suatu kumparan

motor akan berfungsi apabila mempunyai arah putaran kawat yang menentukan

arah putaran motor dapat ditentukan dengan menggunakan kaedah tangan kiri,

yang berbunyi ”apabila tangan kiri terbuka diletakkan diantara kutub utara dan

selatan magnet, sehingga garis-garis gaya yang keluar dari kutub utara menembus

telapak tangan kiri dan arus di dalam kawat mengalir searah dengan arah keempat

jari, maka kawat itu akan mendapat gaya yang arahnya sesuai dengan arah ibu

jari.


commit to user

11

Gambar 2.7. Kaidah tangan kiri penentuan arah gaya lorentz

Arus listrik (i) yang dialirkan di dalam suatu medan magnet dengan

kerapatan Fluks (B) akan menghasilkan suatu gaya sebesar:

F = B x I x l (2.3)

Dimana :

F = Gaya lorentz

B = Kerapatan fluks

I = Arus Listrik

l = Konduktor

Untuk membalik arah putaran motor dapat dilakukan dengan membalik

arah arus jangkar. Misalkan mula-mula arah putaran ke kanan, untuk mengubah

arah putaran ke kiri dilakukan dengan membalik arah arus jangkar, atau pada

prinsipnya sama dengan membalik polaritas motor. Konstruksi rotor terdiri dari :

a. Inti rotor bahannya sama dengan inti stator.

b. Belitan rotor bahannya dari tembaga, dari konstruksi lilitan akan memberikan

dua macam rotor yakni :

- Motor induksi dengan rotor sangkar tupai

- Motor induksi dengan rotor lilitan

c. Alur dan gigi materialnya sama dengan inti, alur tempat meletakan belitan.

d. Poros atau as.


commit to user

12

Menurut Yunus dan Suyamto (2008), ditinjau rotornya motor induksi

dibagi menjadi dua yaitu motor induksi sangkar tupai (squirrel cage induction

motor) dan motor induksi rotor lilitan (wound rotor induction motor).

a. Rotor Lilitan

Motor induksi jenis ini mempunyai rotor dengan belitan kumparan

tiga fasa sama seperti kumparan stator. Kumparan stator dan rotor juga

mempunyai jumlah kutub yang sama. Rotor yang mempunyai tiga belitan

yang mirip dengan belitan stator. Ketiga belitan tersebut biasanya terhubung

bintang. Ujung-ujung belitan tersebut dihubungkan dengan slip ring yang

terdapat pada poros rotor. Belitan-belitan tersebut dihubungkan melalui sikat

(brush) yang menempel pada slip ring. Jenis rotor belitan dapat dilihat pada

gambar sebagai berikut:

Gambar 2.8. Rotor lilitan

b. Rotor Sangkar Tupai

Motor induksi jenis ini mempunyai rotor dengan kumparan yang

terdiri atas beberapa batang konduktor yang disusun sedemikian rupa hingga

menyerupai sangkar tupai. Rotor yang terdiri dari sederetan batang-batang

penghantar yang terletak pada alur-alur sekitar permukaan rotor. Ujung-ujung

batang penghantar dihubung singkat dengan menggunakan cincin hubung

singkat. Jenis rotor sangkar dapat dilihat pada gambar berikut :

Gambar 2.9. Rotor sangkar


commit to user

13

2.3.3. Celah udara, adalah ruang antara stator dan rotor.

Rotor dan stator membentuk rangkaian magnetis, berbentuk silindris yang

simetris dan diantaranya terdapat celah udara. Celah udara antara stator dan rotor,

kalau terlalu luas maka effisiensi rendah, sebalikanya jika terlalu sempit

menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin, apabila ada beda perputaran maka

akan menimbulkan slip.

Menurut Yunus dan Suyamto (2008), motor induksi dapat diklasifikasikan

menjadi dua kelompok utama, yaitu sebagai berikut:

a. Motor induksi satu fase.

Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan

pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor sangkar tupai, dan memerlukan

sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan

jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga,

seperti kipas angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan

hingga 3 HP sampai 5 HP.

b. Motor induksi tiga fase.

Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase yang

seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi.

Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis motor

induksi tiga fase, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan

listrik , dan grinder. Motor induksi tiga fase tersedia dalam ukuran hingga

ratusan HP.

2.4. Inverter

Inverter adalah rangkaian elektronika yang biasa digunakan untuk

mengubah tegangan searah (tegangan DC) menjadi tegangan bolak-balik

(tegangan AC) dengan tegangan dan frekuensi keluaran dapat diatur sehingga

kecepatan motor induksi dapat dikendalikan dengan fleksibel. Ada beberapa jenis

inverter diantaranya adalah inverter PWM (Pulse Width Modulation). Menurut

Hasrudin dan Bambang (2009), keuntungan operasi inverter PWM sebagai teknik

konversi dibanding dengan jenis-jenis inverter lainnya adalah rendahnya distorsi

harmonik pada tegangan keluaran dibanding dengan jenis inverter lainnya, selain


commit to user

14

itu teknik PWM sangat praktis dan ekonomis untuk diterapkan berkat semakin

pesatnya perkembangan komponen semikonduktor (terutama komponen

elektronik yang mempunyai waktu penyaklaran sangat cepat).

Menurut Hasrudin dan Bambang (2009), pada motor induksi, inverter

PWM mempunyai kelebihan yaitu mampu menggerakkan motor induksi dengan

putaran halus dan rentang yang lebar. Selain itu apabila pembangkitan sinyal

PWM dilakukan secara digital akan dapat diperoleh unjuk kerja system yang

bagus.

Untuk mendapatkan sinyal PWM dari input berupa sinyal analog, dapat

dilakukan dengan membentuk gelombang gigi gergaji atau sinyal segitiga yang

diteruskan ke komparator bersama sinyal aslinya.

Gambar 2.10. Cara kerja PWM

Jika digambarkan dalam bentuk sinyal, maka terlihat seperti dibawah ini :

Gambar 2.11. Sinyal PWM


commit to user

15

Dimana sinyal input analog (berwarna hijau) dimodulasikan dengan sinyal

gigi gergaji (berwarna biru), sehingga didapatkan sinyal PWM seperti gambar

dibawahnya (berwarna merah).


commit to user

16

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Uraian Umum

Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah metode simulasi

eksperimental. Kegiatan dalam penelitian ini meliputi simulasi pembuatan

grid mikro dengan sumber tenaga dari fotovolta dendan beban motor induksi

dengan menggunakan perangkat lunak (software).

3.2 Waktu Dan Tempat Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan pada bulan Agustus 2010 di Laboratorium

produksi dan Laboratorium Listrik & Elektronika Jurusan Teknik Mesin

Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.

3.3 Alat Dan Bahan

Alat dan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Perangkat lunak (software) yang digunakan untuk melakukan simulasi.

b. Tabel data Radiasi Matahari.

c. Separangkat personal computer (PC).

Komputer yang digunkan dengan spesifikasi sebagai berikut :

- Prosesor Core duo 1,8 Ghz.

- Memori 1Gb.

- Hardisk 80 Gb.

3.4 Tahapan dan Alur Penelitian

1. Tahap I

Tahap persiapan. Dalam tahap ini semua bahan dan peralatan

dipersiapkan semua agar penelitian dapat berjalan dengan lancar.

2. Tahap II

Pengumpulan data awal. Setelah data awal didapatkan maka

selanjutnya menentukan desain pemodelan dan menentukan data awal


commit to user

17

yang berupa variasi radiasi matahari, variasi jumlah modul pada fotovolta,

horse power pada motor induksi.

3. Tahap III

Melakukan pemodelan fotovolta, motor induksi dan inverter dengan

perangkat lunak (software), kemudian merangkainya menjadi sebuah

sistem grid mikro yang terintegrasi satu sama lain.

4. Tahap IV

Melakukan simulasi, simulasi yang dilakukan adalah dengan

memasukan variabel dari data awal. Data radiasi matahari sebagai

masukan (input) fotovolta dan menvariasikan jumlah modul pada fotovolta

dan kan menghasilkan keluaran (output) berupa tegangan listrik (volt).

Data keluaran (output) pada fotovolta dijadikan data input untuk

motor induksi. Data variasi kapasitas (horse power) motor induksi sebagai

beban pada fotovolta dan akan menghasilkan keluaran (output) berupa

putaran mesin (RPM) dan torsi (Nm).

5. Tahap V

Mengambil data hasil simulasi. Mengambil data dari simulasi yang

telah dilakukan untuk kemudian melakukan pengolahan data.

6. Tahap VI

Tahap pengambilan kesimpulan. Data yang telah dianalisa dibuat

suatu kesimpulan yang berhubungan dengan tujuan penelitian.


commit to user

18

3.5 Diagram Alir Penelitian

Mulai

Persiapan alat dan bahan

Parameter Input Software

Menentukan: a. Variasi radiasi matahari b. Variasi jumlah modul pada fotovolta c. Penbebanan Horse Power motor

induksi.

Menentukan desain pemodelan

Pembuatan desain grid mikro pada software: a. Membuat pemodelan

- Fotovolta - Motor induksi - Inverter

b. Merangkai pemodelan yang telah dibuat

Running pemodelan dengan software

Mengukur: a. Tegangan output pada fotovolta

(Volt) b. Putaran mesin (RPM) dan torsi (Nm)

pada motor induksi

Analisa dan pengolahan data

Kesimpulan

Selesai

Tahap II

Tahap III

Tahap VI

Tahap V

Tahap IV

Tahap I


commit to user

19

3.6. Cara Kerja

3.6.1. Pemodelan Fotovolta

Untuk dapat mensimulasikan fotovolta menggunakan perangkat lunak

(software), terlebih dahulu kita harus membuat pemodelan dari fotovolta tersebut.

Proses dalam pemodelan fotovolta menggunakan perangkat lunak (software)

adalah sebagai berikut:

1. Membuka perangkat lunak (software).

2. Klik icon simulink, kemudian akan muncul Simulink Library Broswer.

3. Klik File-New-Model, kemudian akan muncul new model Untitle.

4. Klik tool Simulink Library Broswer, kemudian mencari icon simulink sesuai

gambarl 3.1. rangkaian dalam satu modul fotovolta.

Gambar 3.1. Rangkaian dalam satu modul fotovolta

Pada gambar 3.1 rangkaian dalam satu modul fotovolta merupakan

modifikasi/ penyederhanaan dari gambar 2.4 model modul fotovolta.

Penyederhanaan dilakukan karena output yang ingin dicapai oleh pemodelan

fotovolta adalah tegangan (Vpv). Pengurangan yang dilakukan berupa input

arus input fotovolta (Ipv), cell series resistance (Rs), By-pass dioda, MinMax,

Constant diode, Switch,dan daya output fotovolta (Ppv).

Vpv cel l1

Vpv

f(u)

Pn-junction caracteristic

Ns

Ns

G

Insolatioan to current gain

f (z) zSolve

f(z) = 0

Algebraic Constraint

1/Rp

1/Rp

1

Isolation.

.

.

Isc


commit to user

20

Tabel 3.1 Port Simulink dan Blok Parameter

Port Simulink Block Parameter

Input

Gambar 3.2. Source block parameters in

Insolation to current gain

Gambar 3.3. Function block parameter insolation to current gain

1/Rp

Gambar 3.4. Function block parameter 1/Rp

1/Rp

1/Rp

G

Insolation to current gain

1

In1


commit to user

21

PN-junction characteristic

Io*(exp(u/Vt)-1)

Gambar 3.5. function block parameter PN-junction characteristic


Gambar 3.5. Function block parameters

algebraic constraint

Ns

Gambar 3.6. Function block parameters Ns

Constant

Gambar 3.7. Function block parameters

constant

Ns

Ns

Diode

Constant

f(z) z Solvef(z) = 0


f(u)

Pn-junction caracteristic


commit to user

22

Sum

Gambar 3.9. Function block parameters insolation to current gain

5. Setelah semua port simuling terangkai seperti gambar 3.1. Rangkaian dalam

satu modul fotovolta kemudian blok semua icon tersebut selanjutnya klik

tombol kiri pada mouse pilih create Subsystem, dan akan muncul gambar

icon baru seperti gambar 3.10. Satu modul fotovolta dibawah ini yang berupa

fotovolta satu modul. Insolation merupakan parameter input dari fotovolta

yang berupa radiasi matahari. Vpv merupakan output dari fotovolta yang

berupa hasil dari konversi radiasi matahari menjadi tegangan listrik.

Gambar 3.10. Satu modul fotovolta

6. Klik pada icon PV module selanjutnya akan muncul function block

parameters PV module seperti pada gambar 3.12. Selanjutnya adalah

menuliskan parameter input dari fotovolta yang berupa:

- Voc : 22.2 V

- Vmp (VR) : 17.2 V

- Isc : 5.45 A

- Imp (IR) : 4.95 A

Insolation Vpv

PV module


commit to user

23

Gambar 3.11. function block parameters PV module

7. Klik kanan Edit Mask, klik pada Parameters kemudian mensettingnya sesuai

gambar 3.2. Mask editor parameters berikut:

Gambar 3.12. Mask editor parameters


commit to user

24

8. Edit Mask (klik kanan atau edit menu), klik pada Initialization kemudian tulis

program sesuai model parameters Io, Rs, Rp seperti dibawah ini.

Gambar 3.13. Mask editor initalization

9. Setelah semua sesai ditulis, maka selanjutnya klik “OK”

10. merangkai fotovolta yang telah selesai dibuat menjadi fotovolta multi modul

yaitu dengan rangkaian beberapa modul fotovolta dengan rangkaian seperti

gambar berikut:


commit to user

25

Gambar 3.14. Rangkaian array fotovolta

Input merupakan masukan bagi insolation, pada constat value lah nilai

dari radiasi matahari dituliskan. Setelah input radiasi matahari dimasukkan

selanjutnya klik icon “start simulation”, hasil dari konversi radiasi matahari

menjadi tegangan listrik dapat kita lihat pada nilai tegangan.

Pada simulasi fotovolta menggunakan variasi yang berupa jumlah

modul dan variasi radiasi matahari. Variasi radiasi matahari aktual diambil di

Universitas Sebelas Maret Surakarta pada hari sabtu, tanggal 22 Mei 2004

(tugas akhir bambang setiyawan). Input radiasi matahari dapat kita lihat pada

lampiran bagin lampiran 1.Data radiasi matahari.

nilai tegangan1

Insolation Vpv

PV module (I)9

Insolation Vpv

PV module (I)8

Insolation Vpv

PV module (I)7

Insolation Vpv

PV module (I)6

Insolation Vpv

PV module (I)5

Insolation Vpv

PV module (I)4

Insolation Vpv

PV module (I)3

Insolation Vpv

PV module (I)2

Insolation Vpv

PV module (I)1

Insolation Vpv

PV module (I)

Add

input

.

Vpv

Vpv


commit to user

26

3.6.2. Pemodelan Inverter

Pada pemodelan motor induksi membutuhkan energi listrik dari fotovolta

untuk dapat menghasilkan torsi dan putaran mesin. Untuk menggerakkan motor

induksi dibutuhkan arus listrik bolak balik (AC), tetapi karena energi listrik yang

dihasilkan oleh fotovolta berupa tegangan searah (DC) maka dibutuhkan inverter.

Proses dalam pemodelan inverter menggunakan perangkat lunak (software) adalah

sebagai berikut:





gambar berikut:

Gambar 3.15. Rangkaian inverter

Pada rangkaian inverter parameter input yang berupa +, −, dan g. Parameter

input + dan – merupakan bagian yang menerima listrik searah dari sumber

listrik searah (DC). Parameter “g” merupakan gate bagian dari inverter untuk

input referensi mengatur kecepatan motor induksi. Sedangkan untuk output

berupa huruf A, B, C yang merupakan listrik tiga fasa hasil dari konversi

listrik searah dari sumber listrik searah (DC).

A

B

C

a

b

c

V-IMeasurement

SpeedSetpoint

(RPM)

g

A

B

C

+

-

MOSFETInverter

Umag

Uangle

Pulses

Discrete SV PWMGenerator

RPM

m

theta

ConstantV/Hz


commit to user

27

Gambar 3.16. Block parameters input inverter

Step time, dalam detik, ketika output bergerak dari initial value parameter

menuju final value parameter. Step time ditentukan 1 detik. Initial value,

merupakan output saat simulasi berjalan 0 sampai 1 detik. Final value,

merupakan output saat simulasi berjalan setelah 1 detik.

5. Setelah semua selesai ditulis, maka selanjutnya klik “OK”.

3.6.3. Pemodelan Motor Induksi

Proses dalam pemodelan motor induksi menggunakan perangkat lunak

(software) adalah sebagai berikut:





gambar berikut:

Gambar 3.17. Rangkaian motor induksi


commit to user

28

Gambar 3.18. Block parameters motor induksi

Tm adalah input beban motor induksi, apabila nilai Tm negatif maka

Asynchronous Machine tersebut menjadi generator, apabila nilainya positif

maka mesin tersebut menjadi motor. Icon A, B, C merupakan input/masukan

listrik tiga fasa bagi motor induksi yang berasal dari inverter. m

(measurement) merupakan bagian untuk pengukuran output motor induksi.

Output motor induksi yang diukur berupa kecepatan putar rotor (rotor speed)

dan torsi motor induksi (torque).

5. Setelah semua selesai ditulis, maka selanjutnya klik “OK”.

Setelah pemodelan fotovolta, inverter dan motor induksi selesai dibuat,

maka selanjutnya adalah mengabungkan ketiga komponen tersebut menjadi satu

kesatuan rangkain grid mikro. Rangkaian grid mikro menggunakan input radiasi

matahari dan dengan variasi yang berupa jumlah modul fotovolta. Untuk

rangkaian grid mikro dari fotovolta, motor induksi dan inverter PWM bisa dilihat

lebih jelas pada gambar 3.18 rangkaian grid mikro.


commit to user

29

Gambar 3.19. Rangkaian grid mikro.

wm

(RP

M)1

In1

In2

Out

1

tors

i1

-K- rpm

1Disc

rete

,Ts

= 2

e-00

6 s.

pow

ergu

i

nila

i teg

anga

n1

?

mor

e in

fo1

152

inpu

t

A B C

a b c V-I

Mea

sure

men

t10

Te

(Nm

)1

Spe

edS

etpo

int

(RP

M)1

RP

M1

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)9

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)8

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)7

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)6

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)5

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)4

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)3

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)2

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)1

Isol

atio

nV

pv

PV

mod

ule

(I)

g A B C

+ -

MO

SFE

TIn

verte

r1

Um

ag

Uan

gle

Pul

ses

Dis

cret

e S

V P

WM

Gen

erat

or1

s

-+

Con

trol

led

Vol

tage

Sou

rce

RP

M

m

thet

a

Con

stan

tV

/Hz1

Add

Tm

m

A B C

3 H

P -

220

V1

Vpv

Vpv

<Rot

or s

peed

(w

m)>

<Ele

ctro

mag

netic

tor

que

Te (

N*m

)>


commit to user

30

BAB IV

DATA DAN ANALISA

4.1. Tegangan Listrik Yang Dihasilkan Oleh Fotovolta

Dari hasil penelitian pada simulasi fotovolta menggunakan perangkat lunak

dapat disusun grafik hubungan variasi radiasi matahari dengan tegangan listrik

yang dihasilkan fotovolta. Nilai tegangan listrik (volt) yang dihasilkan oleh

fotovolta dengan variasi radiasi matahari (W/m2) dan variasi jumlah modul dapat

kita lihat pada pada tabel 4.1.

Tabel 4.1. Tegangan listrik (Volt) yang dihasilkan fotovolta dari variasi jumlah

modul dan radiasi matahari (W/m2)

Radiasi (W/m2) Variasi Jumlah modul

152 183 231 253 295 508

1 20,21 20,43 20,7 20,8 20,96 21,53 2 40,42 40,86 41,4 41,6 41,92 43,06 3 60,63 61,29 62,1 62,4 62,88 64,59 4 80,84 81,72 82,8 83,2 83,84 86,12 5 101,05 102,15 103,5 104 104,8 107,65 6 121,26 122,58 124,2 124,8 125,76 129,18 7 141,47 143,01 144,9 145,6 146,72 150,71 8 161,68 163,44 165,6 166,4 167,68 172,24 9 181,89 183,87 186,3 187,2 188,64 193,77 10 202,1 204,3 207 208 209,6 215,3 11 222,31 224,73 227,7 228,8 230,56 236,83 12 242,52 245,16 248,4 249,6 251,52 258,36 13 262,73 265,59 269,1 270,4 272,48 279,89 14 282,94 286,02 289,8 291,2 293,44 301,42 15 303,15 306,45 310,5 312 314,4 322,95 16 323,36 326,88 331,2 332,8 335,36 344,48 17 343,57 347,31 351,9 353,6 356,32 366,01 18 363,78 367,74 372,6 374,4 377,28 387,54 19 383,99 388,17 393,3 395,2 398,24 409,07 20 404,2 408,6 414 416 419,2 430,6


commit to user

31

Tegangan listrik yang dihasilhan fotovolta dari variasi jumlah modul dapat

kita lihat radiasi matahari terendah yaitu 152 W/m2 pada jumlah modul 1

menghasilkan tegangan listrik 20,21 Volt, dan pada jumlah modul 20

menghasilkan tegangan 404,2 Volt. Radiasi matahari 508 W/m2 pada jumlah

modul 1 menghasilkan tegangan listrik 236,83 Volt, dan pada jumlah modul 20

menghasilkan tegangan 430,6 Volt.

Gambar 4.1. Grafik hubungan variasi radiasi matahari dengan tegangan

listrik yang dihasilkan fotovolta

Variasi radiasi matahari pada jumlah modul fotovolta yang sama

menghasilkan tegangan listrik yang berbeda-beda. Dari Gambar 4.3. Grafik

hubungan variasi radiasi matahari dengan tegangan listrik yang dihasilkan

fotovolta dapat kita lihat bahwa, semakin besar nilai radiasi matahari, maka

semakin besar pula nilai tegangan listrik yang dihasilkan oleh fotovolta.

0

100

200

300

400

500

0 100 200 300 400 500 600

Tega

ngan

Lis

trik

(V)

Radiasi Matahari W/m2

jumlah sel 1

jumlah sel 2

jumlah sel 3

jumlah sel 4

jumlah sel 6

jumlah sel 7

jumlah sel 8

jumlah sel 9

jumlah sel 10

jumlah sel 11

jumlah sel 12

jumlah sel 13

jumlah sel 14

jumlah sel 15

jumlah sel 16

jumlah sel 17

jumlah sel 18

jumlah sel 19

jumlah sel 20


commit to user

32

Demikian juga dengan jumlah modul pada fotovolta, semakin banyak modul

yang dipakai dalam fotovolta, pada radiasi yang sama akan menghasilkan

tegangan listrik yang lebih besar juga.

4.2. Torsi dan Putaran Mesin Motor Induksi

Dari hasil penelitian, tegangan listrik fotovolta hasil konversi radiasi

matahari menjadi tegangan listrik, akan digunakan sebagai sumber tenaga

untuk menggerakkan motor induksi sehingga menghasilkan torsi dan putaran

mesin motor induksi.

4.2.1.Putaran Mesin Motor Induksi

Gambar 4.2. Grafik hubungan variasi tegangan listrik dengan putaran mesin

yang dihasilkan motor induksi

Variasi tegangan listrik sebagai penyuplai motor induksi menghasilkan

putaran mesin yang berbeda-beda. Dari simulasi yang telah dilakukan

semakin besar tegangan listrik, maka semakin besar pula putaran mesin yang

dihasilkan. Tegangan listrik terkecil yang mampu untuk menggerakkan motor

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

0 100 200 300 400 500

Puta

ran

Mes

in (R

PM)

Tegangan Listrik (Volt)

3hp

5hp


commit to user

33

induksi 3 HP adalah 202,1 volt yang dihasilkan oleh fotovolta 10 modul pada

radiasi 152 W/m2 menghasilkan putaran mesin 1090 RPM. Sedangkan pada

tegangan listik terbesar 430,6 volt yaitu pada fotovolta 20 modul pada radiasi

508 W/m2 menghasilkan putaran mesin 1312 RPM.

Tegangan listrik terkecil yang mampu untuk menggerakkan motor

induksi 5 HP adalah 243,57 volt yang dihasilkan oleh fotovolta 17 modul

pada radiasi 152 W/m2 menghasilkan putaran mesin 1244 RPM. Sedangkan

pada tegangan listik terbesar 430,6 volt yaitu pada fotovolta 20 modul pada

radiasi 508 W/m2 menghasilkan putaran mesin 1292 RPM.

4.2.2.Torsi Motor Induksi

Gambar 4.3. Grafik hubungan variasi tegangan listrik dengan torsi yang

dihasilkan motor induksi

Variasi tegangan listrik sebagai penyuplai motor induksi menghasilkan

torsi dan putaran mesin yang berbeda-beda. Dari simulasi yang telah

dilakukan semakin besar tegangan listrik, maka semakin besar putaran mesin

tetapi torsi yang dihasilkan semakin kecil. Tegangan listrik terkecil yang

0

2

4

6

8

10

12

14

0 100 200 300 400 500

Tors

i (N

m)

Tegangan Listrik

3 HP

5 HP


commit to user

34

mampu untuk menggerakkan motor induksi 3 HP adalah 202,1 Volt yang

dihasilkan oleh fotovolta 10 modul pada radiasi 152 W/m2 menghasilkan torsi

11,79 Nm. Sedangkan pada tegangan listik terbesar 430,6 volt yaitu pada

fotovolta 20 modul pada radiasi 508 W/m2 menghasilkan torsi 11,08 Nm.

Tegangan listrik terkecil yang mampu untuk menggerakkan motor

induksi 5 HP adalah 243,57 volt yang dihasilkan oleh fotovolta 17 modul

pada radiasi 152 W/m2 menghasilkan torsi 12,46 Nm. Sedangkan pada

tegangan listik terbesar 430,6 volt yaitu pada fotovolta 20 modul pada radiasi

508 W/m2 menghasilkan torsi 12,33 Nm.


commit to user

35

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan pemodelan grid mikro dengan

sumber fotovolta dengan beban motor induksi menggunakan perangkat

lunak dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Tegangan listrik terkecil yang mampu untuk menggerakkan motor

induksi 3 HP adalah 202,1 Volt yang dihasilkan oleh fotovolta 10

modul pada radiasi 152 W/m2 menghasilkan putaran mesin 1090 RPM

dan menghasilkan torsi 11,79 Nm. Sedangkan untuk motor induksi 5

HP adalah 243,57 Volt yang dihasilkan oleh fotovolta 17 modul pada

radiasi 152 W/m2 menghasilkan putaran mesin 1244 RPM dan torsi

12,46 Nm, menunjukkan bahwa simulasi grid mikro pada fotovolta

dengan beban motor induksi bisa dilakukan dengan bantuan perangkat

lunak.

2. Grafik hubungan variasi radiasi matahari dengan tegangan listrik yang

dihasilkan fotovolta menunjukkan semakin besar nilai radiasi matahari

dan jumlah modul pada fotovolta maka semakin besar pula nilai

tegangan listrik yang dihasilkan. Grafik hubungan variasi tegangan

listrik dengan torsi dan grafik hubungan variasi tegangan listrik dengan

putaran mesin yang dihasilkan motor induksi menunjukkan semakin

besar tegangan listrik yang dihasilkan fotovolta, maka akan semakin

besar putaran mesin yang dihasilkan oleh motor induksi.

5.2. Saran

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan

metode simulasi grid mikro pada fotovolta dengan beban motor induksi

agar diperoleh hasil yang lebih baik.

SIMULASI GRID MIKRO PADA FOTOVOLTA DENGAN BEBAN MOTOR INDUKSI/Simulasi... · motor induksi 3 HP...

Documents

Transcript of SIMULASI GRID MIKRO PADA FOTOVOLTA DENGAN BEBAN MOTOR INDUKSI/Simulasi... · motor induksi 3 HP...