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
8/19/2019 plta mesin konversi
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
(
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
4/29
PLT3 Mini 2 &88-&888 k<
PLT3 #e"il 2 &M
8/19/2019 plta mesin konversi
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
=
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
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
>
8/19/2019 plta mesin konversi
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.
'
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
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
&&
8/19/2019 plta mesin konversi
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
&(
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
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!.
&=
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
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 (-&(.
&>
8/19/2019 plta mesin konversi
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.
&'
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
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 %.
8/19/2019 plta mesin konversi
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 $estristif
((
8/19/2019 plta mesin konversi
23/29
ari diagram ektor pada gambar (-& dapat dituliskan persamaan sebagai berikut
3tau
(. iagram ektor untuk beban induktif.
5ila generator sinkron berbeban dimana bebannya induktif maka ektor arus
tertinggal lagging! terhadap ektor tegangan perhatikan gambar (-&F.
&am#ar 2'10. iagram ektor beban induktif.
ari diagram ektor pada gambar (-&9 dapat dituliskan persamaan sebagai berikut 2
6. iagram ektor untuk beban kapasitif.
5ila generator sinkron berbeban dimana bebannya kapasitif maka ektor arus
mendahului leading! terhadap ektor tegangan perhatikan gambar (-&F.
ari diagram ektor pada gambar (-&F dapat dituliskan persamaan sebagai
berikut
(6
8/19/2019 plta mesin konversi
24/29
&am#ar 2'1 iagram %ektor 5eban #apasitif
7. ;enerator )inkron Tanpa 5eban.
engan memutarkan generator pada ke"epatan sinkron dan rotor dialiri arus
medan If maka tegangan 8 akan terinduksi pada kumparan jangkar stator, dapat
dituliskan persamaan sebagai berikut 2
imana 2 " B konstanta mesin.
nB putaran sinkron.
B fluksi yang dihasilkan oleh If
&am#ar 2'1 ;enerator )inkron Tanpa 5eban
(7
8/19/2019 plta mesin konversi
25/29
2.- Hukum'Hukum 6ang Berka!tan 7engan Mes!n ()n*ers! Tenaga A!r
-1ukum 3r"himedes
ukum Archimedes men"atakan *$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
(=
8/19/2019 plta mesin konversi
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
8/19/2019 plta mesin konversi
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
$p =.668.888,-
(F
8/19/2019 plta mesin konversi
28/29
BAB III
IMPULAN
3.1 !m"ulan
Tenaga air adalah energi yang diperoleh dari air yang mengalir atau air terjun.
3ir yang mengalir ke pun"ak baling-baling atau baling-baling bergerak dan
menghasilkan tenaga mekanis atau listrik. Pembangkitan tenaga air adalah suatu bentuk
perubahan tenaga dari tenaga air dengan ketinggian dan debit tertentu menjadi tenaga
listrik, dengan menggunakan turbin air dan generator. aya yang keluar dari generator
dapat diperoleh dari perkalian efisiensi turbin dan generator dengan daya yang keluar
se"ara teoritis. )ebagaimana dapat dipahami dari rumus tersebut di atas, daya yang
dihasilkan adalah hasil kali dari tinggi jatuh dan debit air, oleh karena itu berhasilnya pembangkitan tenaga air tergantung daripada usaha untuk mendapatkan tinggi jatuh air
dan debit yang besar se"ara efektif dan ekonomis.
Dalam pembangkit listrik tenaga air (PLTA) turbin air merupakan
peralatan utama selain generator. Turbin air adalah alat untuk
mengubah energi potensial air menjadi menjadi energi mekanik.
Energi mekanik ini kemudian diubah menjadi energi listrik oleh
generator. Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan
secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. erdasarkan prinsip
kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energikinetik! turbin air dibedakan menjadi dua kelompok "aitu turbin
impuls dan turbin reaksi.
(>
8/19/2019 plta mesin konversi
29/29
3ET3$ 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
Top Related