TUGAS

INSTALASI TENAGA

NAMA: BUDY ARIYANTOJURUSAN: II TEKNIK ELEKTRO ANIM: 1202016

I. KONFIGURASI DAN JARINGAN SISTEM DISTRIBUSI ?Sistem tenaga listrik byang berguna untuk menyalurkan tenaga listrik dari tegangan menengah ke tegangan rendah. Pada sistem distribusi menurut tegangannya dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:a. Sistem jaringan tegangan primer atau Jaringan Tegangan Menengah.Pada sistem jaringan primer konfigirasi yang biasa yang digunakan, seperti: Jaringan Distribusi Pola Radial.Pola radial adalah jaringan yang setiap saluran primernya hanya mampu menyalurkan daya dalam satu arah aliran daya. Jaringan ini biasa dipakai untuk melayani daerah dengan tingkat kerapatan beban yang rendah. Keuntungannya ada pada kesederhanaan dari segi teknis dan biaya investasi yang rendah. Adapun kerugiannya apabila terjadi gangguan dekat dengan sumber, maka semua beban saluran tersebut akan ikut padam sampai gangguan tersebut dapat diatasi. Contoh gambarnya sebagai berikut :

Jaringan Distribusi Pola LoopPola loop ini memiliki susunan rangkaian seperti ring. memungkinkan titik beban terlayani dari dua arah saluran, sehingga kontinuitas pelayanan lebih terjamin serta kualitas dayanya menjadi lebih baik, karena droptegangan dan rugi daya pada saluran menjadi lebih kecil. Pada dasarnya pola loop ini dapat dibagi menjadi dua menurut konstruksi rangkaaiannya

1. Sistim loop terbuka

Keterangan : Ujung loop A dan B dilengkapi CB. Switchboard 1,2 dan 3 dilengkapi dengan switch. Pada operasi normal loop dalam keadaan terbuka (terbuka pd switchboard 2) Switchboard dapat disuplay dari salah satu sumber Loop dapat di konfigurasi ulang jika terjadi kerusakan, atau kehilangan sumber. Konfigurasi ulang memerlukan waktu beberapa detik bila menggunakan cara otomatis, dan akan memerlukan beberapa menit bila dilakukan secara manual2. Sistem loop tertutup

Keterangan : Semua alat switching untuk loop berupa CB. Dalam keadaan normal loop tertutup Sistim proteksi memastikan tidak terjadi pemutusan daya saat ada gangguan Struktur ini lebih efficien dari loop terbuka karena dapat menghindari pemutusan daya ketika ada gangguan.C. Jaringan Distribusi Pola GridPola jaringan ini mempunyai beberapa rel daya dan antara rel-rel tersebut dihubungkan oleh saluran penghubung yang disebut tie feeder. Dengan demikian setiap gardu distribusi dapat menerima atau mengirim daya dari atau ke rel lain.

Keuntungan dari jenis jaringan ini adalah: Kontinuitas pelayanan lebih baik dari pola radial atau loop. Fleksibel dalam menghadapi perkembangan beban. Sesuai untuk daerah dengan kerapatan beban yang tinggi. Adapun kerugiannya terletak pada sistem proteksi yang rumit dan mahal dan biaya investasi yang juga mahal.D. Jaringan distribusi pola spindelJaringan primer pola spindel merupakan pengembangan dari pola radial dan loop terbuka. Beberapa saluran yang keluar dari gardu induk diarahkan menuju suatu tempat yang disebut gardu hubung (GH), kemudian antara GI dan GH tersebut dihubungkan dengan satu saluran yang disebut express feeder. Sistem gardu distribusi ini terdapat disepanjang saluran kerja dan terhubung secara seri. Saluran kerja yang masuk ke gardu dihubungkan oleh saklar pemisah, sedangkan saluran yang keluar dari gardu dihubungkan oleh sebuah saklar beban. Jadi sistem ini dalam keadaan normal bekerja secara radial dan dalam keadaan darurat bekerja secara loop melalui saluran cadangan dan GH.

Keuntungan pola jaringan ini adalah : Sederhana dalam hal teknis pengoperasiannya seperti pola radial. Kontinuitas pelayanan lebih baik dari pada pola radial maupun loop. Pengecekan beban masing-masing saluran lebih mudah dibandingkan dengan pola grid. Penentuan bagian jaringan yang teganggu akan lebih mudah dibandingkan dengan pola grid. Dengan demikian pola proteksinya akan lebih mudah. Baik untuk dipakai di daerah perkotaan dengan kerapatan beban yang tinggi.

b. Sistem jaringan tegangan sekunder atau Jaringan Tegangan Rendah. Sistem distribusi sekunderdigunakan untuk menyalurkan tenagalistrikdarigardu distribusike beban-beban yang ada di konsumen. Padasistem distribusi sekunderbentuk saluran yang paling banyak digunakan ialahsistem radial. Sistem ini dapat menggunakankabelyang berisolasimaupunkonduktor tanpa isolasi.

II. PRINSIP DASAR MOTOR LISTRIK INDUKSI ?Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang digunakan sebagai sumber tegangannya. Penamaan motor induksi ini berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan magnet stator ke rotornya, dimana arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator. Motor listrik ini bisa menggunakan sumber tegangan 3 fasa ataupun 1 fasa. Bila kumparan stator motor induksi 3-fasa yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan 3-fasa, maka kumparan stator akan menghasilkan medan magnet yang berputar. Garis-garis gaya fluks yang diinduksikan dari kumparan stator akan memotong kumparan rotornya sehingga timbul emf (ggl) atau tegangan induksi (E2s= 44,4fnQ). Karena penghantar (kumparan) rotor merupakan rangkaian yang tertutup, maka akan mengalir arus pada kumparan rotor. Penghantar (kumparan) rotor yang dialiri arus ini berada dalam garis gaya fluks yang berasal dari kumparan stator sehingga kumparan rotor akan mengalami gaya Lorentz yang menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai dengan arah pergerakan medan induksi stator. Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus; dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan turut berputar mengikuti medan putar stator. Kecepatan putar rotor dapat dihitung,ns= 120f/Pketerangan :ns =kecepatansinkron (rpm)f =frekuensisumber p =jumlahkutup (pole)prinsip kerja motor induksi berdasarkan fasanya dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Motor induksi 3 fasa

Motorinduksi 3-fase ini mempunyai kumparan 3-fase yang terpisah antar satu sama lainya. Masing-masing fasa memiliki perbedaan jarak sebesar 120 antar fasanya. sehingga keadaan ini akan menghasilkan resultan fluks magnet yang berputar seperti halnya kutup magnet aktual yang berputar secara mekanik. Bentuk gambaran sederhana hubungan kumparan motor induksi 3-fase dengan dua kutup stator. Berntuk gambaran fluk yang terjadi pada motor induksi 3-fasa sebagai berikut :

III. SISTEM STARTING MOTOR INDUKSI ?Masalah yang seruing muncul pada sistem pengasutan secara umum adalah arus awal yang terlalu besar dan momen awal yang sering terlalu kecil. Untuk kebanyakan motor arus awal adalah empat sampai tujuh kali besarnya arus nominal. Rumus penghitungan arus awal dapat dihitung sebagai berikut :

Dengan melihat persamaan itu kita bisa simpulkan cara untuk membuat arus awal lebih rendah dengan ncara menurunkan E atau dengan menurunkan tegangan apit. cara yang kedua adalah dengan memperbesar nilai tahanan R2. Hal ini dapat dilakukan pada jenis rotor belitan dengan menambahkan tahanan luar melalui cincin gesernya. Untuk itu ada beberapa pengasutan yang digunakan seperti :1. Direct On Line starterDirect On Line starter merupakan starting langsung. Penggunaan metoda ini sering dilakukan untuk motor-motor a.c yang mempunyai kapasitas daya yang kecil. Pengertian penyambungan langsung disini, motor yang akan dijalankan langsung di swich On ke sumber tegangan jala-jala sesuai dengan besar tegangan nominal motor. Artinya tidak perlu mengatur atau menurunkan tegangan pada saat starting.

Starter ini terdiri dari Breaker sebagai proteksi hubung singkat, Magnetik Contactor, Over Currrent Relay dan komponen control seperti push button, MCB dan pilot lamp. Pilot lamp ini biasanya difungsikan (menyala) apabila terjadi over load atau short circuit. Kontrol Start dan Stop dilakukan dengan push button yang mengontrol tegangan pada coil contactor. Sementara itu output OCR terangkai secara seri sehingga jika OCR trip, maka output OCR akan melepas tegangan ke coil contactor.Komponen penyusun starter ini harus mempunyai ampacity yang cukup besar. Perlu diperhitungkan juga arus saat start motor, demikian juga ukuran range overloadnya. 2. Star Delta starter

Cara yang sering digunakan untuk menurunkan tegangan apit adalah dengan menggunakan saklar bintang segitiga. Hubungan bintang digunakan untuk menurunkan tegangan yang masuk ke kumparan stator, sedangkan pada saat motor berjalan normal, kumparan stator dihubung delta. Metode ini cocok digunakan untuk motor-motor diatas 5,5 KW sampai 15KW. Pada saat hubungan Bintang tegangan line ke netral dapat diformulasikan sebagai berikut:

Sedangkan pada hubungan segitiga tegangan line ke netral dapat diformulasikan sebagai berikut:

Starter ini mengurangi lonjakan arus dan torsi pada saat delta. Tersusun atas 3 buah contactor yaitu Main Contactor, Star Contactor dan Delta Contactor, Timer untuk pengalihan dari Star ke Delta serta sebuah overload relay. Pada saat start, starter terhubung secara Star. Gulungan stator hanya menerima tegangan sekitar 0,578 (seper akar tiga) dari tegangan line. Jadi arus dan torsi yang dihasilkan akan lebih kecil dari pada DOL Starter. Setelah mendekati speed normal starter akan berpindah menjadi terkoneksi secara Delta. Starter ini akan bekerja dengan baik jika saat start motor tidak terbebani dengan berat.3. Autotransformer starterPengasutan dengan transformator ini dapat dilakukan dengan beberapa tingkatan, semakin banyak tingkatan yang digunakan maka akan semakin baik pula perubahan arus start yang terjadi sehingga kenaikan arus start dapat diminimalkan. Keuntungan yang dapat kita rasakan dengan penggunaan tingkatan yang lebih banyak adalah akan mengurangi kerugian panas yang timbul jika dibandingkan dengan mempergunakan suatu hambatan R. Namun kekurangan yang utama adalah transformator tegangan mempunyai harga yang lebih tinggi daripada sebuah hambatan. Starting dengan cara ini adalah dengan menghubungkan motor pada tap tegangan sekunder autotransformer terendah.Setelah beberapa saat motor dipercepat tap autotransformer diputuskan dari rangkaian dan motor terhubung langsung pada tegangan penuh.

Tujuan dari pengasutan transformator ini adalah untuk mengurangi tegangan awal yang diinduksikan pada stator. Pada autotransformer starter, arus yang mengalir adalah

Dimana :Vm= Tegangan sekunder dari Auto-TransformerV1= Tegangan supplyIDOL= Arus start langsung4. Tahanan Primer starterDi sini tegangan yang diturunkan diperoleh dengan menggunakan tahanan yang dihubungkan seri dengan setiap belitan stator selam periode start. Penurunan tegangan dalam tahanan dapat dilakukan secara bertahap sesuai dengan kebutuhan. Semakin banyak tingkatannya semakin halus pula percepatan yang dihasilkan sehingga gangguan tegangan pada saluran lebih kecil. Setelah periode start dengan tahanan selesai maka motor akan dihubungsingkatkan sehingga motor akan bekerja dengan tegangan penuh. Perpindahan ini dilakukan dengan kontrol otomatis dengan menggunakan timer. Keuntungan dari pengasutan ini adalah panas yang ditimbulkan relatif sedikit yaitu 5%-10% dari panas yang akan timbul. Untuk contoh gambarnya sebagai berikut :

5. Soft StarterSoft starter dipergunakan untuk mengatur/ memperhalus start dari elektrik motor. Prisip kerjanya adalah dengan mengatur tegangan yang masuk ke motor. Pertama-tama motor hanya diberikan tegangan yang rendah sehingga arus dan torsipun juga rendah. Pada level ini motor hanya sekedar bergerak perlahan dan tidak menimbulkan kejutan. Selanjutnya tegangan akan dinaikan secara bertahap sampai ke nominal tegangannya dan motor akan berputar dengan dengan kondisi RPM yang nominal.

Komponen utama softstarter adalah thyristor dan rangkaian yang mengatur trigger thyristor. Seperti diketahui, output thyristor dapat di atur via pin gate nya. Rangkaian tersebut akan mengontrol level tegangan yang akan dikeluarkan oleh thyristor. Thyristor yang terpasang bisa pada 1 phase atau 3 phase.

Selain untuk starting motor, Softstarter juga dilengkapi fitur soft stop. Jadi saat stop, tegangan juga dikurangi secara perlahan atau tidak dilepaskan begitu saja seperti pada starter yang menggunakan contactor.

6. Frequency driveFrequency Drive sering disebut juga dengan VSD (Variable Speed Drive), VFD (Variable frequency Drive) atau Inverter. VSD terdiri dari 2 bagian utama yaitu penyearah tegangan AC (50 atau 60 HZ) ke DC dan bagian kedua adalah membalikan dari DC ke tegangan AC dengan frequency yang diinginkan. VSD memanfaatkan sifat motor sesuai dengan rumus sbb :

Di mana RPM = kecepatan merupakan putaran dalam motorf = frekuensip = jumlah kutub motorDengan demikian jika frekuensi motor ditingkatkan maka akan meningkatkan kecepatan motor, sebaliknya dengan memperkecil frekuensi akan memperlambat kecepatan motor. Pengendalian frekuensi motor menggunakan rangkaian inverter, seperti pada gambar:

Prinsip kerja inverter yang sedehana adalah : Tegangan yang masuk dari jala jala 50 Hz dialirkan ke board Rectifier/ penyearah DC, dan ditampung ke bank capacitor. Jadi dari AC di jadikan DC. TeganganDCkemudian diumpankan ke board inverter untuk dijadikan AC kembali dengan frekuensi sesuai kebutuhan. Jadi dari DC ke AC yang komponen utamanya adalah Semiconduktor aktif seperti IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Dengan menggunakan frekuensi carrier (bisa sampai 20 kHz), tegangan DC dicacah dan dimodulasi sehingga keluar tegangan dan frekuensi yang diinginkan.Pengontrolan start, stop, jogging dll bisa dilakukan dengan dua cara yaitu via local dan remote. Local maksudnya adalah dengan menekan tombol pada keypad di inverternya. Sedangkan remote dengan menghubungkan terminal di board control dengan tombol external seperti push button atau switch. Masing masing option tersebut mempunyai kelemahan dan keunggulan sendiri sendiri.Frekuensi dikontrol dengan berbagai macam cara yaitu : melalui keypad (local), dengan external potensiometer, Input 0 ~ 10 VDC , 4 ~ 20 mA atau dengan preset memori. Semua itu bisa dilakukan dengan mengisi parameter program yang sesuai.

IV. KAPASITOR BANK? Kapasitor bank adalah kumpulan dari kapasitor yang dirangkai paralel ataupun seri yang berfungsi untuk memperbaiki faktor daya. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Untuk memperbaiki faktor daya ini, maka digunakan capasitor bank, yang berfungsi sebagai kompensator dari beban-beban induktif. Dalam memperbaiki nilai cos phi ini. Selain itu, fungsi lain dari pemasangan Panel Capasitor Bank :Menghilangkan Denda / Kelebihan Biaya (kVArh). Manfaat dari pemasangan kapasitor bank antara lain adalah:a. Menghindari kelebihan beban transformer / trafo over loadb. Menghindari kenaikan Arus / Suhu pada kabel,c. Memaksimalkan Pemakaian Daya yang terpasang (kVA),d. Menghindari voltage drop pada Line end,e. Meningkatkan kualitas sumber daya listrik,f. Memelihara peralatan / perangkat electric yang terpasang.Kesimpulannya : Kapasitor bukan alat untuk menghemat energi = kWH, tetapi alat untuk menurunkan arus listrik yang mengalir, dengan cara memperbaiki faktor daya. Untuk contoh sederhana pada penghitungan daya reaktif dan R-L-C.

inductance

Capasitance

Maka untuk contoh kasus dapat di jelaskan terdapat rangkaian seperti berikut dengan L = 120 mH, C= 25F, tegangan input sebesar 100V 50 HZ..

XC = 2FLXC = 127,388 ohmIC = 100/127,388 = 0,785 amper

XL = 2FLXL= 37,68 ohmIL = 100/ 37,68 = 2,65 amper

I total = IL-IC = 2,53 AJadi total arus yang ada berkurang dengan adanya capasitor yang dipasang. Sebelumnya telah dijelaskan bahwa pemasangan capasitor bang digunakan untuk mengurangi daya reaktif dengan mengurangi arus totalnya. Ini dikarenakan bahwa daya mempunyai formula seperti :P = VI cos Maka jika kita menurunkan arus total bisa dikatakan dapat juga menurunkan daya reactive juga.

V. PRINSIP DASAR GENERATOR SET

generator arus bolak-balik juga sering disebut dengan generator sinkron atau alternator adalah sumber utama dari semua energi listrik yang kita pakai. Mesin ini adalah mesin konverter energi terbesar. Mesin ini menggguanakan medan magnet sebagai pengubah energi mekanis menjadi energi listrik. Prinsip generator dapat dikatakan bahwa tegangan diinduksi pada konduktor apabila konduktor digerakan pada magnet sehingga memotong garis gaya. Generator set menggunakan energi mekanis sebagai operasinya. Cara menghasilkan fluks pada medan magnet tersebut adalah dengan cara menggerakkan magnet dalam kumparan ataupun sebaliknya dengan sumber energi lain. Sumber energi lain tersebut bisa berupa kincir air atau angin yang dapat memutar baling-baling dari generator tersebut agar bisa menggerakkan medan magnet. Pada genset memiliki dua mesin utama yaitu mesin diesel dan generator yang di kopel menjadi satu, diesel berfungsi untuk menghasilkanenergiputar, bahan bakar diesel untuk menghasilkan energi putar yaitu solar, putaran digunakan untuk menggerakan / memutarkan generator, sedangkan generator sebagai penghasil listrik, di dalamnya terdapat dua bagian utama yaitu stator dan rotor. Ketika generator diputar oleh mesin diesel yang dihubungkan melalui sebuah kopling, maka generator akan mengeluarkan arus listrik dan tegangan yang dihasilkan dari putaran rotor didalam generator tersebut. Kapasitas dari genset bermacam - macam, tergantung keperluan dari yang ukuran besar hingga kecil.

Untuk menunjukan hubungan antara arah penghantar bergerak(I), arah medan magnet, dan arah resultan ari arah alliran arus yang terinduksi bisa menggunakan hukum tangan kiri untuk generator. Jumlah tegangan yang diinduksi pada penghantar pada saat penghantar bergerak pada medan magnet tergantung pada:a. Kekuatan medan magnet, semakin kuat medan magniet maka semakin kuat tegangan yang diinduksi.b. Kecepatan pada penghantar yang memotong fluks. Bertambahnya kecepatan penghantar menambah besarnya tegangan yang diinduksi.c. Sudut pada tempat penghantar memotong fluks. Tegangan maksimum diinduksikan apabila konduktor memotong 90, dan tegangan yang lebih rendah diinduksikan apabila sudut itu kurang dari 90.d. Panjang penghantar pada medan megnet.jika penghantar digulung menjadi kumparan yang terdiri dari beberapa lilitan, panjang efektif bertambah dan tegangan yang diinduksi akan bertambah.

kecepatan rotor dan frekuensi dari tegangan yang dibangkitkan oleh suatu generator sinkron berbanding secara langsung. Gambar dibawah akan memperlihatkan prinsip kerja dari sebuah generator AC dengan dua kutub, dan dimisalkan hanya memiliki satu lilitan yang terbuat dari dua penghantar secara seri, yaitu penghantar a dan a.

Gambar Diagram Generator AC Satu Phasa Dua Kutub.

Lilitan seperti disebutkan diatas disebut Lilitan terpusat, dalam generator sebenarnya terdiri dari banyak lilitan dalam masing-masing fasa yang terdistribusi pada masing-masing alur stator dan disebut Lilitan terdistribusi. Diasumsikan rotor berputar searah jarum jam, maka fluksmedanrotor bergerak sesuai lilitan jangkar. Satu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus per detik atau 1 Hertz (Hz).

Bila kecepatannya 60 Revolution per menit (Rpm), frekuensi 1 Hz. Maka untuk frekuensi f = 60 Hz, rotor harus berputar 3600 Rpm. Untuk kecepatan rotor n rpm, rotor harus berputar pada kecepatan n/60 revolution per detik (rps). Bila rotor mempunyai lebih dari 1 pasang kutub, misalnya P kutub maka masing-masing revolution dari rotor menginduksikan P/2 siklus tegangan dalam lilitan stator.Frekuensi dari tegangan induksi sebagai sebuah fungsi dari kecepatan rotor, dan diformulasikan dengan:

dimana :f = frekuensi tegangan (Hz)p = jumlah kutub pada rotorn = kecepatan rotor (rpm)

Untuk generator sinkron tiga fasa, harus ada tiga belitan yang masing-masing terpisah sebesar 120 derajat listrik dalam ruang sekitar keliling celah udara seperti diperlihatkan pada kumparan a a, b b dan c c pada gambar 2. Masing-masing lilitan akan menghasilkan gelombang Fluksi sinus satu dengan lainnya berbeda 120 derajat listrik. Dalam keadaan seimbang besarnya fluksi sesaat :

A = m. Sin tB = m. Sin ( t 120 )C = m. Sin ( t 240 )