DST

Mata Kuliah Dasar Sistem Tenaga Listrik

(Basic Power System)

Nilai Mahasiswa

Nama

UTS (35%)

UAS  (35%)

Tugas(20%)

Lain2(10%)

Nilai Angka

Nilai Huruf

Althur

56

38

100

100

62.9

B

Ariska

64

38

100

100

65.7

B

Disra

76

100

100

56.6

A

Dimas

61

55

100

100

70.6

B

Surawan

81

74

100

100

84.25

A

Syifa’ul

68

90

100

100

85.3

A

Silvia

79

76

100

100

84.25

A

A :  Nilai Akhir > 80
B :  70 <= Nilai Akhir <= 80
C :  Nilai Akhir < 70

UTS

Soal  :                                    Jawaban :

UAS

Soal  :                               Jawaban :

Tugas Kuliah

Tugas-1: Buku Electric Circuit Analysis (10.21, 1o.22, …)  Jawaban:

Tugas-2: Buku Electric Circuit Analysis (10.21, 1o.22, …)  Jawaban:

Tugas-3:

Quiz

Soal Quiz-1

Handout Kuliah

Handout-7 : Prinsip Mesin Induksi

Umum

  • Nama mesin induksi digunakan karena proses pembangkitan fluksi medan rotor dimulai dari induksi fluksi medan stator pada konduktor rotor.
  • Pada motor induksi, suplai listrik bolak-balik (AC ) membangkitkan fluksi medan putar stator (Bs). Fluksi medan putar stator ini memotong konduktor rotor, sehingga membangkitkan ggl pada konduktor rotor. Karena konduktor rotor adalah rangkaian terhubung singkat, maka akan mengalirlah arus rotor.  Karena adanya arus pada konduktor rotor, maka akan timbul medan rotor (Br). Kemudian rotor berputar karena terjadi interaksi tarik-menarik antara medan putar stator dan medan rotor.  
  • Induksi yang membangkitkan torka-start terjadi karena medan putar stator memotong konduktor rotor yang diam. Perbedaan kecepatan medan stator (ns) dan rotor (nr) ini harus dijaga karena jika ns=nr, motor akan berhenti berputar. Perbedaan kecepatan ini disebut slip dimana

Slip = (ns – nr )/ ns

  • Pada motor slip bernilai positif, karena ns lebih besar dari nr.
  • Pada generator induksi, slip bernilai negative. Awalnya Stator dihubungkan dengan jala-jala listrik untuk membangkitkan medan putar stator dan induksi pada rotor, sehingga rotor berputar. Kemudian prime-mover yang terkoneksi dengan rotor dan diputar searah dengan putaran rotor, memberi tambahan torka sehingga rotor berputar melebihi kecepatan sinkron, sehingga slip bernilai negatif. Dan akhirnya energi listrik dikembalikan kepada jala-jala listrik.
  • Karakteristik slip terhadap mode kerja ini diperlihatkan pada kurva berikut:       

    slip-mode-induksi.jpg

Gambar-1

 Motor induksi

Model rangkaian ekivalen

rank-induksi3.jpg

Gambar-2

  • Dengan V1=tegangan suplai stator, R1= tahanan belitan stator, X1= reaktansi bocor stator, R2= tahanan konduktor rotor, X2= reaktansi bocor rotor, s = slip.
  • Perhatikan bahwa model di atas sama dengan model rangkaian ekivalen transformator.

 Menentukan rangkaian ekivalen

§         Pengukuran Beban nol

Pengukuran beban nol sama halnya dengan pengukuran Open-circuit pada transformator untuk mendapatkan harga Rc dan Xm.

Dari pengukuran diperoleh:

§         Daya input = P0

§         Tegangan Input = V1

§         Arus input (eksitasi) = I0

Kemudian dari perhitungan akan diperoleh:

eq5.jpg  

§         Pengukuran Hubung singkat

Pengukuran hubung singkat untuk mendapatkan nilai resistansi dan reaktansi bocor pada stator dan rotor. Hal ini dilakukan dengan cara menahan putaran rotor, Tegangan input stator diberikan cukup kecil saya untuk menghindari motor terbakar.

Dari pengukuran diperoleh:

§         Daya input = Psc

§         Tegangan hubung-singkat = Vsc

§         Arus hubung-singkat = Isc

Kemudian dari perhitungan akan diperoleh:

eq6.jpg

Pembangkitan medan putar

Uraiannya sama dengan medan putar stator pada motor sinkron.

Pembangkitan Torka 

§         Persamaan torka T = P/ω = 3 E2.I2.cos Ǿ

  Dari rangkaian ekivalen diperoleh  

eq8.jpg

Terlihat bahwa Torka adalah fungsi dari slip seperti terlihat dalam diagram berikut

torka-induksi.jpg

 

 Gambar-3

Dari persamaan terlihat Torka maksimum dapat diperoleh saat slip = +/- R2/X2

 Tmaksimum = +/- 3 V12/2ωX2 

Dari kurva terlihat :

§         Pada saat start, torka maksimum diperoleh dengan cara membuat R2=X2

§         Besar R2 mempengaruhi besar slip ketika terjadi torka maksimum.

Jenis motor induksi  

rotor-induksi.jpg

Gambar-4  

Ada dua jenis motor induksi yang berbeda pada rotornya, yaitu:

§         Rotor sangkar (squirrel cage rotor)

Konstruksinya rotornya sangat sederhana yaitu merupakan besi pejal dengan konduktor rotor sebagai rangka, sehingga biaya produksi yang rendah membuat motor jenis ini banyak digunakan

§         Rotor belitan (wound rotor)

Rotornya memiliki belitan tiga fasa dengan jumlah kutub yang sama dengan stator. Belitan rotor ini juga diberikan tambahan Resistansi luar yang terhubung melalui slip-ring. Tahanan ini berfungsi untuk membatasi arus start dan juga untuk memberikan torka maksimum saat start, dengan cara membuat nilai R2=X2.

 Pengaturan Kecepatan 

§         Dari persamaan kecepatan sinkron dan Torka

ns= (120 x frekuensi suplai)/jumlah kutub

kecepatan motor induksi dapat diatur dengan :

§         Mengatur frekuensi suplai jala-jala listrik

§         Mengatur tegangan suplai jala-jala listrik

§         Mengatur tahanan luar, yang hanya dapat dilakukan pada rotor belitan.

Handout-6 : Prinsip Mesin Sinkron

Umum

  • Belitan medan terdapat pada rotor
  • Belitan jangkar pada stator
  • Pada motor sinkron, suplai listrik bolak-balik (AC ) membangkitkan fluksi medan putar stator (Bs) dan suplai listrik searah (DC) membangkitkan medan rotor (Bs). Rotor berputar karena terjadi interaksi tarik-menarik antara medan putar stator dan medan rotor. Namun dikarenakan tidak adanya torka-start pada rotor, maka motor sinkron membutuhkan prime-mover yang memutar rotor hingga kecepatan sinkron agar terjadi coupling antara medan putar stator (Bs) dan medan rotor (Br).
  • Pada generator sinkron, suplai listrik searah (DC) membangkitkan fluksi medan rotor (Br). Rotor yang diputar prime-mover menyebabkan fluksi medan rotor memotong tegak lurus belitan stator, sehingga membangkitkan ggl pada belitan stator. Jika belitan stator ini dihubungkan dengan beban, maka akan mengalirlah arus, yang disebut arus jangkar. Arus jangkar ini selanjutnya akan menimbulkan reaksi jangkar yang tergantung jenis beban.

 Model dan Diagram Fasor model_sinkron2.jpg 

Gambar-1

Gambar-1(a) adalah model motor sinkron dan Gambar-1(b) adalah model generator sinkron. Perbedaannya hanya pada arah arus saja. Kemudian gambar-2(b) adalah diagram fasor generator sinkron dengan factor daya terbelakang (lagging) dan sudut factor daya Ǿ, dengan E1=Eaf dan E2=Va 

model_sinkron.jpg

Gambar-2 

Dengan E1=Eaf = ggl = Va pada beban nol

              Va = tegangan terminal

               R = tahanan stator

               X = Reaktansi sinkron = reaktansi bocor + reaktansi magnet = Xa+Xm  

Motor sinkron

Pembangkitan Torka

  • Interaksi antara medan putar stator (Bs) dan medan rotor (Br) yang membangkitkan torka seperti terlihat dalam persamaan berikut:

T = Bsx Bs(sin δ)

  • δ disebut sudut beban karena besarnya tergantung pembebanan. Pada saat beban nol nilai δ=0. Jika dibebani, medan rotor tertinggal dari rotor sebesar δ, kemudian berputar sama lagi. Beban maksimum tercapai pada δ=90o. Jika beban dinaikkan terus melebihi batas itu, maka motor akan kehilangan sinkronisasi dan akhirnya akan berhenti.

Pembangkitan medan putar

  • Pada Motor sinkron 3 fasa, mengalir arus seimbang pada tiap fasa dengan beda sudut fasa 120o

ia = Im sin ωt

ib = Im sin (ωt-120o)

ic = Im sin (ωt-240o)

Tiap arus fasa membangkitkan ggm F yang merupakan fungsi sudut ruang ө seperti  ia à Fa.cos θ. Dengan Fa=Fm. sin ωt

Maka ggm F tiap fasa yang dibangkitkan

Fa = Fm sin ωt.cos θ

Fb = Fm sin (ωt-120o).cos (θ-120o)

Fc = Fm sin (ωt-240o) .cos (θ-240o)

 Resultan  ketiga ggm, Fr=Fa+ Fb +Fc

Dan jika kemudian disederhanakan dengan persamaan trigonometri akan diperoleh

F(θ,t) = 3/2 Fm.cos (θ-ωt)

yang berarti resultan-mmf adalah medan putar sebagai fungsi dari ruang dan waktu, seperti terlihat dalam gambar-3 berikut:

medan-putar.jpg

 Gambar-3

Pengaruh Penguatan Medan

  • Untuk membangkitkan fuksi dibutuhkan daya reaktif yang bersifat induktif.
  • Pada motor sinkron, ggm dibangkitkan arus medan (DC) pada belitan rotor. Jika arus medan ini cukup, maka motor tidak membutuhkan suplai energi reaktif dari sisi stator yang bersumber dari jaringan listrik. Sehingga motor bekerja dengan faktor daya = 1.
  • Jika penguatan arus medan kurang, maka motor sinkron akan menarik daya reaktif yang bersifat induktif dari sisi stator. Sehingga motor bekerja dengan factor daya(pf) terbelakang (lagging). Artinya motor menjadi pembangkit daya reaktif yang bersifat induktif.
  • Kebalikannya jika kelebihan penguatan arus medan, maka motor sinkron akan menarik daya reaktif yang bersifat kapasitif dari sisi stator. Sehingga motor bekerja dengan factor daya (pf) mendahului (leading). Artinya motor menjadi pembangkit daya reaktif yang bersifat kapasitif.

  Kondensor sinkron 

Seperti diuraikan di atas, jika motor sinkron kelebihan penguatan arus medan, maka motor sinkron akan menarik daya reaktif yang bersifat kapasitif dari sisi stator. Sehingga motor bekerja dengan factor daya (pf) mendahului (leading). Artinya motor menjadi pembangkit daya reaktif yang bersifat kapasitif. Sehingga motor sinkron dapat digunakan untuk memperbaiki factor daya (pf). Dalam hal ini motor sinkron disebut Kondensor sinkron.

 Karakteristik Torka dan Sudut daya

 Gambar-4 memperlihatkan bahwa Torka adalah fungsi sin δ, dengan δ adalah sudut daya. Pada motor sinkron nilai δ negatif dan nilainya positif pada generator sinkron. Torka maksimum dicapai pada δ= +/- 90o. Jika melebihi batas itu, maka motor atau generator akan kehilangan stabilitas dan sinkronisasi dan pada akhirnya akan berhenti.

torque-sinkron.jpg

  Gambar-4 

Generator sinkron

Reaksi Jangkar

  • Jika generator terhubung dengan beban, maka akan mengalir arus pada belitan stator (arus jangkar). Arus jangkar ini ternyata membangkitkan fluksi medan jangkar (Ǿa) yang berinteraksi dengan fluksi medan rotor (Ǿf), sehingga menghasilkan resultan medan  ǾR= Ǿa + Ǿf. Adanya interaksi ini disebut reaksi jangkar.Reaksi jangkar ini tergantung jenis beban.
  • Jika beban resistif, maka arus jangkar Ia sefasa dengan ggl E0 dan  Ǿa tegak lurus terhadap Ǿf..
  • Jika beban kapasitif murni, maka arus jangkar Ia mendahului (leading) 90o terhadap ggl E0. Kemudian  Ǿa sefasa dan memperkuat Ǿf sehingga terjadi penguatan magnet (pemagnetan).
  • Jika beban induktif murni, maka arus jangkar Ia terbelakang (lagging) 90o terhadap ggl E0. Kemudian  Ǿa berlawanan fasa dan memperlemah Ǿf sehingga terjadi pelemahan magnet (pendemagnetan).

Reakstansi sinkron 

  • Adanya reaksi jangkar yang mempengaruhi pemagnetan ini dinyatakan dengan Xm (reaktansi magnet). Seperti terlihat pada gambar-2(a), reaktansi magnet Xm ditambah reaktansi bocor Xa adalah reaktansi sinkron X.
  • Nilai reaktansi sinkron diperoleh melalui pengetesan tanpa beban dan short circuit untuk mendapatkan kurva seperti gambat-5 berikut :

 reaktansi-sinkron.jpg

  Gambar-5 

  • Dari percobaan tanpa beban diperoleh kurva OCC (ggl sebagai fungsi dari arus medan) yang kemudian diambil kurva liniernya (airgap-line). Dan dari percobaan hubung singkat diperoleh kurva SCC (arus jangkar sebagai fungsi dari arus medan). Maka akan diperoleh reaktansi sinkron X = Eo/Ihs = Oa/bf 

Kerja Paralel 

Untuk memenuhi kebutuhan pemakaian listrik, biasanya akan digunakan dua atau lebih generator sinkron. Kerja parallel ini dapat dilakukan dengan syarat:

  • Harga sesaat ggl kedua generator harus sama besarnya dan bertentangan arahnya.
  • Frekuensi kedua generator harus sama.
  • Fasa kedua generator harus sama.
  • Urutan fasa kedua generator harus sama.

Alat yang digunakan untuk melakukan itu semua disebut synchronizer.

Handout-5 : Prinsip Energi Elektromekanik

Konversi Energi

§         Pada generator, energi mekanik dirubah menjadi energi listrik

§         Sebaliknya pada motor energi listrik dirubah menjadi energi mekanik

§         Antara kedua energi itu, energi tersimpan dalam bentuk energi medan magnet seperti terlihat dalam gambar 1-a berikut:

electromechanic.jpg

relay.jpg

Gambar 1 

Gambar 1-b adalah model relay yang dapat menjelaskan proses perubahan energi listrik menjadi energi mekanik dengan gerak mendatar (sumbu x). Prinsip ini dapat kita gunakan untuk menjelaskan sistem mesin berputar pada motor listrik.

eq1.jpg

Dengan v=tegangan, i=arus, e=ggl yg dibangkitkan, λ=flux linkage, r=resistansi belitan

Kurva energi medan magnet seperti berikut

kurva-energi-medan.jpg 

gambar-2

Persamaan di atas jika kita turunkan lebih lanjut

eq2.jpg

Dengan F=gaya gerak magnet, Ǿ=fluksi, Ř=reluctansi, L=induktansi, ө=sudut putar

eq4.jpg

Prinsip Kerja Mesin Berputar 

Semua mesin berputar (AC maupun DC) paling tidak mempunyai 4 bagian :

§         Stator adalah bagian yang diam

§         Rotor adalah bagian yang berputar

§         Celah udara (air-gap) sebagai tempat berlangsungnya transfer energi.

§         Perangkat tambahan, seperti komutator pada mesin DC dan penggerak mula pada motor sinkron.

Prinsip kerja generator dan motor listrik dijelaskan dengan aturan tangan kanan seperti gambar-3 berikut:

tangan-kanan.jpg

gambar-3

§         Pada generator listrik, bila sebuah konduktor digerakkan tegak lurus memotong medan magnet dengan kerapatan B, maka akan dibangkitkan e (gaya gerak listrik). Dan jika konduktor tersebut terhubung dengan beban atau terhubung singkat maka akan mengalir arus pada konduktor searah jari tengah tangan kanan.

§         Kebalikannya pada motor listrik, bila medan magnet B memotong tegak lurus yang konduktor dialiri arus maka konduktor tersebut akan digerakkan searah ibu jari kanan.

Handout-4 : Transformator

Hukum Ampere

N . i  =  H . l   (ampere.turn)

Gaya gerak magnet (ggm) akan dibangkitkan jika kumparan dengan jumlah belitan(N) dialiri arus listrik(i) 

Hukum Faraday

e = – N dø/dt

Gaya gerak listrik (ggl) akan dibangkitkan/di-induksikan jika inti besi ditembus oleh Medan magnet yang berubah-ubah. 

Pembangkitan fluksi

o       Perubahan fluksi karena

§         Perubahan fungsi waktu à sumbernya Arus bolak-balik (AC)

§         Perubahan posisi konduktor karena berputarnya rotor pada mesin dinamis.

o       Breakdown Hk. Faraday                       

e  = – d/dt  λ(ө,t)

Dengan d λ(ө,t)  = (dλ/dө).dө + (dλ/dt).dt

Maka e = -(dλ/dө).(dө/dt)- dλ/dt                                     

             = e (rotasi) + e (transformasi)

o       Belitan primer mengalirkan arus kecil ACà 

      Arus eksitasi(exciting current = i0)

o       i0  membangkitkan fluksi (ø) yang menimbulkan adanya flux lingkage

o       Perubahan fluksi terhadap waktu karena arus AC membangkitkan ggl

o       Pada trafo ideal (Zero resistance) à e1 =V1

o       Arus eksitasi (i0) membangkitkan:

§         Arus Magnetisasi (Im) yang berfungsi membangkitkan flux (ø)

§         Arus Core-loss (Ic) yang berfungsi membangkitkan Daya Aktif (Pi) terkait dengan adanya rugi-rugi daya pada core.P1=E1 I0 cos ө

Transformator Ideal  

o       Ggl pada belitan primer :  e1 = -N dǾ1/dt

o       Induksi pada belitan skunder :  e2 = -N dǾ2/dt

o       Tegangan skunder jika dilihat dari sisi primer  :  e1/e2=N1/N2

o       Arus skunder jika dilihat dari sisi primer :  I1/I2=N2/N1

o        Impedansi skunder jika dilihat dari sisi primer 

        (V1/V2)/ (I1/I2) = (N1/N2)/ (N2/N1)                       

                         V1/I1= (N1/N2)2 V2/I2                                               

                            Z1 = (N1/N2)2 Z2 

Rangkaian Ekivalen

trafo.jpg

Gambar-1

Open Circuit Test 

o       Untuk menentukan parameter Rc dan Xm

o       Data yang diperoleh

§         Daya input = P0

§         Tegangan Input = V1

§         Arus input (eksitasi) = I

o   Data yang diperoleh dari perhitungan

  |y o| =Io/V1gc = P0/(V1)2

   bm = ((yo)2 – (gc)2)1/2

   yo = gc – jbm

    Zek = Rc + jXm

    Zek = 1/yo

   Short Circuit Test o       Untuk menentukan parameter R1 dan X1o       Data yang diperoleh

§         Daya input = Psc

§         Tegangan Input = Vsc

§         Arus hubung singkat = Isc

o       Data yang diperoleh dari perhitungan

   Zsc = Vsc/Isc = (R2+ X2)1/2

    R= Psc/(Isc)2

    X= (Zsc2 - R2)1/2 

Handout-3: Analisis Fasor

Bilangan Kompleks

                        K = a + jb

Metode Euler

ejө = (cos ө + j sin ө)

Bentuk Polar

K = a + jb = |K| sudut (ө) = (a2 +b2)1/2  sudut (tan-1(b/a))

 Sinyal Sinus & Cosinus 

         Tegangan

V(t) = Vm (Sin ωt)

        = Vm sudut (0)

         Arus

I(t) = Im . Sin (ωt + ø)

      = Im sudut (ø)

Beban Resistif 

         I(t) = Im . Sin (ωt + ø)

         V(t) = R I(t)

       =  R Im Sin (ωt + ø)         

         Vm = R Im

 

à Tegangan sefasa dengan arus

  

Beban Induktif

           

         Arus I(t) = Im . Sin (ωt + ø)

         Tegangan melintas inductor

    VL(t) = L dI(t)/dt

             =  ω L Im d/dt {Sin(ωt + ø)}

             =  ω L Im Cos(ωt + ø)

             =  ω L Im Sin(ωt + ø + 90o)

          VL(t) = ω L Im Sin(ωt + ø + 90o)

         = Vm Sin(ωt + ø + 90o) = Vm sudut (90o)

         Vm   = ω L Im 

    à Tegangan mendahului Arus

Beban Kapasitif 

         V(t) = Vm . Sin (ωt + ø)

         Ic(t) = C dV(t)/dt

       =  ω C Vm d/dt {Sin(ωt + ø)}

       =  ω C Vm Cos(ωt + ø)

       =  ω C Vm Sin(ωt + ø + 90o)

         Ic(t) = ω C Vm Sin(ωt + ø + 90o)

                    = Im Sin(ωt + ø + 90o) = Im sudut (90o)

         Im   = ω C Vm 

 à ARUS mendahului TEGANGAN

Impedansi

         Z = R + j X = R + j (XL- XC)

         Bentuk Polar

Z= |Z| sudut (ө) = (R2 +X2)1/2 sudut (tan-1(X/R))

Daya Rata-rata

         p = v.i

         Daya rata-rata = Vrms. Irms Cos ø

         Tegangan efektif

            Vrms = Vm/(2)1/2

         Arus Efektif

Irms = Im/(2)1/2

Daya Kompleks

                     S = P + JQ = |S| sudut (ө)

                     S = Volt.Ampere = VA

                     P = Daya Nyata (Aktif ) = S x Cos ө (Watt)

                     Q = Daya Reaktif = = S x Sin ө (VAR)

Faktor Daya (Power Factor) 

         PF = Cos ө

         ө = tan-1 (X/R) = tan-1 (Q/P)

 

Handout-2 : Dasar Elektromagnet

 rangkaian-magnet.jpg

 Medan Magnet

§         Gerak elektron dalam konduktor membangkitkan medan magnet

§         Medan magnet memiliki arah, kerapatan, dan intensitas yang digambarkan dengan garis2 fluks (Ǿ).

§         Kerapatan medan magnet (B) Wb/m2: banyaknya garis2 fluks yang menembus suatu luas bidang tertentu (besaran vector).

§         Intensitas medan magnet (H) Wb/m: besarnya fluks sepanjang jarak tertentu (besaran vector).

§         Hubungan B & H à  B = µ H, dengan µ : permeabilitas bahan

o       µo : permeabilitas udara = 4Π.10-7 H/m

o       Besi, nikel, dan sejenisnya mempunyai permeablitas tinggi, disebut feromagnetik.

 Hukum Ampere 

N . i  =  H . l   (ampere.turn) 

 Gaya gerak magnet (ggm) akan dibangkitkan jika kumparan dengan jumlah belitan(N) dialiri arus listrik(i)

 Hukum Faraday 

e = – NdǾ/dt

Gaya gerak listrik (ggl) akan dibangkitkan/di-induksikan jika inti besi ditembus oleh Medan magnet yang berubah-ubah.

§         Perubahan fluksi karena

o       Perubahan fungsi waktu à sumbernya Arus bolak-balik (AC)

o       Perubahan posisi konduktor karena berputarnya rotor pada mesin dinamis.

§         Breakdown Hk. Faraday

            e  = – d/dt  λ(ө,t)

dengan   d λ(ө,t)  = (dλ/dө).dө + (dλ/dt).dt

Maka                e = -(dλ/dө).(dө/dt)- dλ/dt

                                        = e (rotasi) + e (transformasi) 

 rangkaian-magnet2.jpg

Rangkaian Magnet

         Gaya gerak magnet (ggm) = F = N.i

      adalah perbedaan potensial magnet yang menggerakkan fluksi.

         Fluksi = ø (weber)

         Reluktansi = R = F/ø (ampere.turn/weber)               R = l /(µ .A) 

 rangkaian-magnet3.jpg

Hukum Maxwell 

Integral { H.dl } = Integral { I.dA } Integral keliling (l) kuat medan magnet sebanding dengan arus listrik yang menembus area luas (A) yang terkurung oleh lintasan keliling tersebut.  

N.i = Hc. Lc + Hg. Lg = (Bcc).Lc+ (Bgg).Lg                                    

      =   øc.(Lc/Ac. µc) + øg.(Lg/Ag. µg) = ø (Rc+ Rg) 

Jika µc >>> µo, maka sebagian besar ggm yang dibangkitkan sebagian besar terdapat pada celah udara (air gap)

Handout-1: Pengantar Sistem Tenaga

Umum

§         Listrik seperti halnya barang/jasa melalui 3 tahapan yaitu:

o       Tahap produksi, dilakukan pada Sistem pembangkitan

o       Tahap distribusi, dilakukan oleh Sistem transmisi dan distribusi

o       Tahap konsumsi, dilakukan oleh konsumen rumah tangga atau industri.

 Sistem Pembangkit

§         Sistem pembangkit, terdiri dari beberapa jenis tergantung energi yang dirubah:

o       PLTA: energi air à energi kinetic pd. Turbin à energi medan magnit & medan listrik pd alternator à energi listrik

o       PLTU : air dipanaskan dalam suatu boiler dengan bahan baker gas/batu-bara/minyak/nuklir hingga berubah menjadi uap air dengan tekanan dan suhu yang sangat tinggi à energi kinetic pd. Turbin à dst.

o       PLTD : energi kimia pd. Bahan baker motor diesel (solar) à energi medan magnet dan medan listrik pd. Alternator -à dst.

o       Dll.

§         Bagian utama sistem generator listrik adalah:

o       Prime mover : yang berfungsi memutar rotor (bagian berputar dari alternator).

§         Pada PLTA, PLTU, dll. Kecuali PLTD berupa turbin.

§         Pada PLTD berupa motor diesel.

o       Alternator : yang membangkitkan listrik bolak-balik.

 Sistem Transmisi dan Distribusi

§         Antara pusat pembangkitan dengan pusat konsumen (beban) berjarak jauh sekali. Pengantarnya disebut sistem transmisi.

§         Tegangan listrik dibangkitkan generator pada pusat pembangkit sebesar 380 volt p-p

§         Tegangan listrik yang diterima konsumen juga sebesar 380 volt p-p atau 220 volt p-n.

§         Namun karena jarak antara pusat pembangkit dengan pusat beban sangat jauh, maka tegangan sistem transmisi dan distribusi harus sangat tinggi agar daya listrik yang dikirimkan tidak hilang sebaga

§         Pada sistem transmisi (pusat pembangkit sd. pusat penerima) tegangan dinaikkan hingga berkisar 150-500kVolt (SUTET), kemudian diturunkan menjadi berkisar 70kV pada saluran sub-transmisi (pusat penerima sd. pusat beban), dan diturunkan lagi menjadi 20kV pada Gardu Induk. Dengan menggunakan Trafo Distribusi, tegangan itu diturunkan lagi hingga 380 volt p-p yang dapat digunakan oleh konsumen rumah tangga.

o       Pada konsumen industri biasanya diberikan suplai 3 phase dengan tegangan 380V p-p.

o       Pada konsumen rumah tangga biasanya suplai 1 phase dengan tegangan 220 Vp-n

§         Peralatan yang berfungsi menaik-turunkan tegangan listrik disebut Transformator.

o       Transformator Step-Up berfungsi menaikkan tegangan.

o       Transformator Step-Down berfungsi menurunkan tegangan.

Rencana Kuliah

Pertemuan

Pokok Bahasan

Sub-Pokok Bahasan

 1

 Pengantar

 §         Elemen Sistem Tenaga  §  Sistem Pembangkit   §        Sistem Transmisi dan Distribusi   §     Sistem Konsumen  §         Tugas    §         Exercise 

 2,3

 Dasar Elektromagnet

 §         Medan magnet dan Medan Listrik    §         Induksi Tegangan – Hukum Faraday   §         Konsep Rangkaian Magnet   §         Kurva Magnetisasi   §         Intensitas Medan Magnet – Hukum Ampere   §         Energi dalam Medan Magnet   §         Tugas   §         Exercise 

 4,5

 Analisis Fasor, Faktor Daya, dan Perhitungan    3- Fasa

 §         Fasor gelombang Sinusoid   §         Impedansi   §         Daya Kompleks   §         Daya Aktif   §         Daya Pasif   §         Faktor Daya   §         Aliran Daya   §         Perbaikan Faktor Daya   §         Perhitungan 3 fasa   §         Tugas   §         Exercise 

Ujian Tengah Semester (UTS)

 6,7

 Transformator

 §         Keadaan transformator tanpa beban   §         Arus penguat   §         Keadaan berbeban   §         Rangkaian Ekivalen   §         Menentukan parameter dengan tes Open Circuit dan Short-circuit   §         Pengaturan tegangan   §         Transformator 3 fasa   §         Hubungan Bintang   §         Hubungan Delta   §         Tugas   §         Exercise 

 8,9

 Prinsip Transfer Energi Elektromekanik

 §         Konversi Energi Elektromekanik   §         Gaya gerak listrik   §         Kopel   §         Interaksi medan magnet   §         Distribusi Fluks   §         Kurva Energi medan magnet dan Co-energi   §         Persamaan Coenergy   §         Tugas   §         Exercise 

 10 

 Prinsip Kerja Mesin AC(Mesin Sinkron)

 §         Prinsip kerja mesin sinkron   §         Reaksi jangkar   §         Alternator tanpa beban   §         Alternator berbeban   §         Reaktansi Sinkron   §         Pengaturan tegangan   §         Tugas   §         Exercise 

 11 

 Prinsip Kerja Mesin AC(Mesin Induksi)  

 §         Medan putar   §         Prinsip kerja motor induksi   §         Slip   §         Rangkaian ekivalen motor   §         Kopel motor induksi   §         Daya motor   §         Rotor belitan   §         Rotor sangkar   §         Generator induksi   §         Pengaturan putaran 

 12

 Prinsip Kerja Mesin DC 

 §         Prinsip komutator   §         Belitan mesin arus searah   §         Generator Arus searah   §         Reaksi jangkar 

 13

 Tutorial  

 §         Tugas  §         Exercise 

Ujian Akhir Semester (UAS)

Nilai Mahasiswa

Nama

UTS(35%) UAS(35%)

Tugas(20%)

Lain-lain(10%)

Nilai Akhir

Althur

Ariska

Disra

Dimas

Surawan

Syifa’ul

Silvi

       


Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: