Motor induksi 3 fasa pada umumnya digunakan sebagai motor penggerak beban dalam bidang industri. Salah satu alternatif untuk pemenuhan kebutuhan energi listrik, terutama untuk daya rendah kurang dari 3 kw adalah dengan pemanfaatan motor induksi 3 fasa sebagai generator induksi untuk Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro kecil dengan beban penerangan (resistif). Perubahan beban pada generator dapat menyebabkan perubahan pada tegangan dan frekuensi keluaran. Semakin besar daya beban maka semakin rendah kecepatan putar, frekuensi dan tegangan generator induksinya. Ukuran kapasitor adalah 5 dan 10 µF daya beban yang optimal untuk dihubungkan pada generator induksi pada sistem pembangkit listrik pikohidro 140 Watt. Tegangan generator induksi akan bervariasi antara 199 –250Volt dan frekuensinya bervariasi antara 75 – 79 Hz ketika bebannya divariasi antara 0 -165 Watt.Menggunakan motor induksi tiga fasa 1 HP ; 2,3 A ; pf 0,84 ; 50 Hz ; 910 r/pm sebagai generator induksi untuk pembangkit listrik tenaga pikohidro dengan variasi hubungan kapasitor untuk hubungan Bintang, Delta, C-2C untuk beban resistif

Khomsah, Ali

Muhadi, Muhadi

Z, Efrita Arfah

English

e-Jurnal ITATS (Institut Teknologi Adhi Tama Surabay)

Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan IV 2016  ISBN 978-602-98569-1-0 
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya  
 
B - 285 
PENGATURAN TEGANGAN PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA 1 
HP SEBAGAI GENERATOR INDUKSI SATU FASA UNTUK 
PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO 
 
Muhadi 1), Efrita Arfah Z 2),  Ali Khomsah3) 
Jurusan Teknik Elektro, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya(1)(2)  
Jurusan Teknik Mesin, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya(3)  
email : muhadi.adira@gmail.com  
 
 
 
ABSTRACT 
In general, 3 phases induction motor is used as load motor in industrial fields. One alternative to fulfill the 
requirement of electrical energy, particularly for low power less than 3 kw, is by utilizing 3 phases induction 
motor as an induction generator for pikohydro small power plants with illumination load (resistive). 
Changes on the load on the generator may result in changes of voltage and output frequency. The greater the 
power load is, the lower the rotational speed, the frequency and the voltage of induction generator.  The 
capacitor size are 5 and 10 µF; the optimal power load to be connected to the induction generator on the 
pikohydro power plant system is 140 Watt. The voltage of the induction generator will vary in the range of 
199 250 volt and the frequency varies between 75 - 79 Hz when the load is varied from 0 to 165 watt. The 3 
phases induction motor used is l HP; 2,3 A; pf 0,84; 50 Hz; 910 r/pm as induction generator for pikohydro 
power plant with a capacitor variation connection for Star connection,  C-2C for resistive load.  
Keywords: induction motor, induction generator, star connection,capacitor, C-2C, three phases 
 
ABSTRAK 
Motor induksi 3 fasa pada umumnya digunakan sebagai motor penggerak beban dalam bidang 
industri. Salah satu alternatif untuk pemenuhan kebutuhan energi listrik, terutama untuk daya 
rendah kurang dari 3 kw adalah dengan pemanfaatan motor induksi 3 fasa sebagai generator 
induksi untuk Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro kecil dengan beban penerangan (resistif). 
Perubahan beban pada generator dapat menyebabkan perubahan pada tegangan dan frekuensi 
keluaran. Semakin besar daya beban maka semakin rendah kecepatan putar, frekuensi dan tegangan 
generator induksinya. Ukuran kapasitor adalah 5 dan 10 µF daya beban yang optimal untuk 
dihubungkan pada generator induksi pada sistem pembangkit listrik pikohidro 140 Watt. Tegangan 
generator induksi akan bervariasi antara 199 –250Volt dan frekuensinya bervariasi antara 75 – 79 
Hz ketika bebannya divariasi antara 0 -165 Watt.Menggunakan motor induksi tiga fasa 1 HP ; 2,3 
A ; pf 0,84 ; 50 Hz ; 910 r/pm sebagai generator induksi untuk pembangkit listrik tenaga pikohidro 
dengan variasi hubungan kapasitor untuk hubungan Bintang, Delta, C-2C untuk beban resistif.   
Kata Kunci :Motor induksi, generator induksi, kapasitor,hubungan C-2C, tiga fasa 
 
 
PENDAHULUAN 
Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro merupakan salah satu sumber energi terbarukan 
(renewable energy) yang masih belum banyak dimanfaatkan di wilayah Indonesia. Teknologi 
Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro cocok diterapkan di daerah terpencil karena selain ekonomis, 
teknologi Pikohidro juga ramah lingkungan bila dibandingkan dengan pembangkit listrik tenaga 
diesel (PLTD). Untuk pembangkit listrik tenaga pikohidro dengan skala kecil, penggunaan 
generator induksi sangat tepat karena harga unitnya murah, kontruksinya kuat dan sederhana, 
mudah dalam pengoperasiannya dan memerlukan sedikit perawatan. Di sisi lain penggunaan 
generator induksi sebagai pembangkit listrik dapat mengakibatkan resiko terhadap kestabilan 
sistem pembangkit, khususnya kestabilan tegangan dan frekuensi. Hal ini sesuai dengan 
karakteristik dari generator induksi dimana apabila terjadi perubahan beban dan putaran maka akan 
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan IV 2016  ISBN 978-602-98569-1-0 
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya  
 
B - 286 
diikuti oleh perubahan tegangan dan frekuensi, sehingga sistem pembangkit dikatakan tidak stabil. 
Salah satu komponen Pikohidro adalah generator sebagai alat untuk mengubah energi mekanis 
poros turbin menjadi energi listrik. Salah satu cara untuk mendapatkan generator induksi adalah 
mengubah motor induksi menjadi generator induksi dengan cara memberikan suplai daya reaktif 
kedalam motor induksi. Suplai daya reaktif dapat berasal dari kapasitor atau dari PLN.Dalam 
penelitian ini,menggunakan motor induksi tiga fasa 1 HP ; 2,3 A ; pf 0,84 ; 50 Hz ; 910 r/pm 
sebagai generator induksi untuk pembangkit listrik tenaga pikohidro dengan variasi hubungan 
kapasitor untuk hubunganBintang, Delta, C-2C untuk beban resistif. 
 
TINJAUAN PUSTAKA 
Generator induksi merupakan mesin induksi yang dioperasikan sebagai generator. Oleh 
karena itu, mesin induksi mempunyai persamaan dan konstruksi yang sama untuk generator 
maupun untuk motor. Dalam pengimplementasian generator induksi sebagai pembangkit listrik 
terisolasi (stand-alone) juga tidak dapat dilepaskan dari kendala di lapangan. Generator induksi 
yang diterapkanpada suatu sistem pembangkit listrik di daerah terpencil akan dihadapkan pada 
kenyataan bahwa potensi tenaga penggerak mula yang digunakan untuk memutar generator adalah 
tidak konstan. Pada sistem pembangkit listrik pikohidro, debit airnya seringkali berubah-ubah 
akibat pengaruh musim. Besarnya beban listrik yang akan disuplai oleh sistem pembangkit juga 
tidak konstan. Kondisi tersebut akan berdampak terhadap tegangan dan frekuensi pembangkit. Oleh 
karena itu, perlu dilakukan suatu penelitian untuk mengetahui karakteristik tegangan dan frekuensi 
generator induksi 1 fase yang diterapkan pada daerah – daerah tersebut. 
Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak 
dengan menggunakan gandengan medan listrik dan mempunyai slip antara medan stator dan medan 
rotor. Motor induksi merupakan motor yang paling banyak kita jumpai dalam industri.Stator adalah 
bagian dari mesin yang tidak berputar dan terletak pada bagian luar. Dibuat dari besi bundar 
berlaminasi dan mempunyai alur – alur sebagai tempat meletakkan kumparan. Rotor sangkar 
adalah bagian dari mesin yang berputar bebas dan letaknya bagian dalam. Terbuat dari besi 
laminasi yang mempunayi slot dengan batang alumunium / tembaga yang dihubungkan singkat 
pada ujungnya.Rotor kumparan (wound rotor), Kumparan dihubungkan bintang dibagian dalam 
dan ujung yang lain dihubungkan dengan slipring ke tahanan luar. Kumparan dapat dikembangkan 
menjadi pengaturan kecepatan putaran motor. Pada kerja normal slipring hubung singkat secara 
otomatis, sehingga rotor bekerja seperti rotor sangkar. 
Prinsip kerja generator induksi adalah kebalikan daripada kerja motor induksi. Dimana 
motor berfungsi sebagai motor, kumparan stator diberi tegangan tiga fasa maka akan timbul medan 
putar dengan kecepatan sinkron. Dan jika motor digunakan sebagai generator maka rotor diputar 
dengan kecepatan yang lebih besar dari kecepatan sinkronnya. Dengan kecepatan rotor yang 
melebihi kecepatan sinkron dapat dikatakan generator induksi bekerja pada slip negatif. Pada saat 
motor induksi digunakan sebagai generator induksi maka diperlukan daya reaktif atau daya 
magnetisasi untuk menghasilkan tegangan pada terminal keluarannya. Dan yang berfungsi sebagai 
penyedia daya reaktif adalah kapasitor yang besarnya disesuaikan dengan kebutuhan daya 
reaktif.Kebutuhan daya reaktif dapat dipenuhi dengan memasang satu unit kapasitor pada terminal 
keluaran, dimana kapasitor menarik daya reaktif kapasitif atau dengan kata lainkapasitor 
memberikan daya reaktif induktif padamesin induksi, dan proses ini disebut dengan sistem 
penguat(eksitasi). Sehingga generator induksi disebut juga generator induksi penguatan sendiri. 
 Pembangkit Listrik Tenaga Pikohidro adalah pembangkit listrik tenaga air skala piko yang 
menghasilkan keluaran daya listrik tidak lebih dari 5 KW yang menggunakan tenaga air sebagai 
penggeraknya, misalnya saluran irigasi, sungai atau air terjun alam, dengan cara memanfaatkan 
tinggi terjunnya (head, dalam meter) dan jumlah debit airnya (m3 /detik).Pikohidro termasuk 
sumber energi terbarukan dan layak disebut dengan clean energi karena ramah lingkungan. Dari 
segi teknologi, pikohidro memiliki konstruksi yang masih sederhana dan mudah dioperasikan serta 
mudah dalam perawatan dan penyediaan suku cadang. Dari segi ekonomi, biaya operasi dan 
perawatannya relatih murah sedangkan investasinya cukup bersaing dengan pembangki listrik 
lainnya. Secara sosial, Pikohidro lebih mudah diterima masyarakat luas dibandingkan dengan 
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan IV 2016  ISBN 978-602-98569-1-0 
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya  
 
B - 287 
pembangkit listrik lainnya seperti PLTN.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.Pembangkitlistrik tenaga air skala piko pada prinsipnya 
memanfaatkan beda ketinggian.dan jumlah debit air per detik yang ada pada aliran air saluran 
irigasi, sungai atau air terjun. Aliran air ini akan memutar poros turbin sehingga menghasilkan 
energi mekanik. Energi ini selanjutnya menggerakkan generator dan generator menghasilkan 
listrik. 
 
METODE 
Lokasi dan Waktu Penilitian 
Lokasi penelitian dilaksanakan di Laboratorium Mesin Institut Adhi Tama Surabaya Pada Tanggal 
1 Mei – 30 September 2016 
Tahapan Penelitian 
Penelitian ini dilakukan melalui eksperimen dengan tahapan kegiatan-kegiatan sebagai berikut: 
Pengambilan data, Pengujian generator tanpa beban, Pengujian generator berbeban, Analisa data 
hasil penelitian, Penulisan dan laporan hasil penilitian. 
 
Peralatan dan Alat ukur 
Peralatan-peralatan yang digunakan pada pengujian ini untuk pengambilan data adalah sebagai 
berikut:Pompa,Turbin Crossflow,Generator induksi,Beban listrik, berupa lampu pijar,Sabuk (v 
belt),Pully dan gearbox,Tachometer,Multimeter,Kapasitor. 
 
Teknik Pengujian dan Pengambilan Data 
Penelitian diawali dengan menghubungkan generator induksi 1 fase dengan turbin air sebagai 
penggerak mulanya. Pintu air pada saluran pelimpah ditutup sehingga semua air akan mengalir ke 
turbin dan memutar generator. Setelah debit airnya konstan, kapasitor dan beban dihubungkan pada 
terminal generator dan dilakukan pengukuran kecepatan putar, tegangan dan frekuensi generator 
induksi. Pengujian dilanjutkan dengan menghubungkan dua kapasitor dan beban listrik pada 
terminal generator induksi. Ukuran kapasitor 5 dan 10 µF, sedangkan daya beban divariasi dari 0 – 
165 W,pada setiap pengujian dilakukan pengukuran besaran listrik disetiap penambahan beban 
yang terpasang. Penelitian ini menggunakan generator induksi 3 fasa dengan output satu fasa, yang 
terhubung bintang dengan rangkaian kapasitor C-2C. 
 
HASIL DAN PEMBAHASAN 
Pengujian Generator Tanpa Beban 
Pada pengujian ini dilakukan pengukuran pada rangkaian generator tanpa diberi beban 
apapun,pengukuran generator tanpabebanmenghasilkantegangandarinolsampai 256 volt, 
arustidakdapatdiketahuikarena generator tidakterhubungkebeban,sehingga diperoleh data pada 
tabel 4.1 dibawah ini : 
Tabel 1 Data Pengujian Generator Tanpa Beban 
 
 
Pengujian Generator Berbeban  
Pada pengujian ini dilakukan pengukuran rangkaian generator dengan beban lampu pijar 
(resistif),pengukuranmenggunakanlampupijardilakukansebanyakenam kali denganbeban 
mulaidari5 watt sampai 165 watt. Sehingga diperoleh data pada tabel 2 dibawah ini :  
  
No 
Beban 
(Watt) 
Tegangan 
(Volt) 
Rpm 
(Generator) 
Rpm 
(Turbin) 
Tekanan 
(kg/cm) Debit 
Frek. 
(Hz) 
1 0 256 1110 730 0,58 5 80 
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan IV 2016  ISBN 978-602-98569-1-0 
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya  
 
B - 288 
 
Tabel 2 Data pengujian Generator dengan beban 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dari hasil pengujiangenerator dengan beban didapatkan besarnya arus yang ditunjukan pada tabel 3 
Tegangan = 250 Volt 
Beban  = 5 Watt 
Maka arus yang dihasilkan : 
P   =𝑉 × 𝐼 × 𝐶𝑜𝑠𝜑 
5   = 250 × 𝐼 × 0,84 
𝐼  = 0,02 Ampere 
Tabel 3 Tabel data arus hasil pengujian generator berbeban 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Hubungan tegangan generator terhadap beban resistif ditunjukan pada gambar dibawah ini : 
 
Gambar 1 Grafik hubungan tegangan generator terhadap beban resistif 
 
Gambar 1 menunjukan bahwa nilai tegangan tertinggi terdapat pada beban 5 Watt yaitu 250 Volt 
atau + 13,6 % dari 220 Volt, sedangkan nilai tegangan terendah pada beban 165 Watt yaitu 199 
Volt atau – 9,5 % dari 220 Volt. Semakin tinggi beban maka semakin besar arus yang mengalir 
pada belitan generator,s ehingga mengakibatkan semakin tinggi pula susut tegangan yang terjadi 
pada belitan generatornya. Kenaikan beban yang cukup besar tersebut dapat mengakibatkan 
penurunan tegangan yang cukup besar sehingga generator induksi akan kehilangan eksitasinya. 
Dampaknya tegangan generator akan turun mendekati nol. Pada saat hal tersebut terjadi, maka 
kecepatan generatornya akan naik. Oleh karena itu, dalam pengoperasiannya beban yang 
No 
Beban 
(Watt) 
Tegangan 
(Volt) 
Rpm 
(Generator) 
Rpm 
(Turbin) 
Tekanan 
(kg/cm) 
Debit 
Frek. 
(Hz) 
1 5 250 1150 728 0,58 5 79 
2 10 247 1142 722 0,58 5 79 
3 15 244 1127 713 0,58 5 78 
4 40 232 1228 755 0,58 5 78 
5 140 220 1215 754 0,58 5 77 
6 165 199 1208 745 0,58 5 75 
No 
Beban 
(Watt) 
Tegangan 
(Volt) 
Arus 
(A) 
1 5 250 0,02 
2 10 247 0,04 
3 15 244 0,07 
4 40 232 0,2 
5 140 220 0,75 
6 165 199 0,99 
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan IV 2016  ISBN 978-602-98569-1-0 
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya  
 
B - 289 
dihubungkan pada generator induksi maksimal 165 Watt untuk menjaga tegangan generator 
induksi tetap stabil. 
Hubungan antara frekuensi dengan beban resistif ditunjukan pada gambar dibawah ini : 
 
 
Gambar 2 Grafik hubungan antara frekuensi dengan beban resistif 
 
Gambar 2 menunjukan bahwa nilai frekuensi tertinggi terdapat pada beban 5Watt yaitu 79 Hz dan 
nilai frekuensi terendah pada beban 165Watty aitu 75 Hz. Artinya bahwa beban berbanding terbalik 
dengan frekuensi, semakin besar beban yang terpasang maka nilaif rekuensi akan turun. 
 
KESIMPULAN 
Dari hasil percobaan dan perhitungan yang di lakukan dapat di tarik kesimpulan sebagai berikut: 
1. Dari penelitian yang dilakukan diperoleh datauntuk tegangan stabil 220 Volt,beban maksimal 
yang dapat terpasang sebesar 140Watt. 
2. Drop tegangan terjadi saat beban 165Watt dan tegangan yang dihasilkan 199 Volt atau – 9,5 
% dari tegangan stabil 220 Volt. 
3. Penggunaan beban diterapkan untuk penerangan dengan menggunakan lampu pijar, mengingat 
nilai frekuensi yang dihasilkan masih tinggi yaitu79 Hz. 
4. Daya beban akan mempengaruhi kecepatan putar, tegangan dan frekuensi generator induksi. 
Semakin besar daya beban maka semakin rendah kecepatan putar, frekuensi dan tegangan 
generator induksinya,hal ini disebabkan generator induksi tidak memiliki sistem eksitansi 
yang dapat dikendalikan.Daya beban yang optimal untuk dihubungkan pada sistem 
pembangkit pikohidro dengan debit 5 dm3/detik adalah sebesar 165Watt. Ketika bebannya 
divariasi dari 0 – 165 Watt maka tegangannya akan bervariasi antara 199 – 250 volt dan 
frekuensinya akan bervariasi antara 75 – 79 Hz.Perubahan beban utama mempengaruhi 
tegangan dan frekuensi output dari motor induksi sebagai generator. Hal ini disebabkan karena 
pengontrol beban yang ada sekarang kurang bekerja dengan baik,hanya menggunakan nilai 
kapasitansi kapasitor saja. Untuk memperoleh tegangan yang stabil diperlukan perubahan nilai 
kapasitor sesuai dengan perubahan beban 
 
REFERENSI 
[1]. B.Adhikary., B.Ghimire .,P. Karki,2009,”Interconnection of Two Micro Hydro Units Forming 
a Mini-grid System Using Soft Connection” , IEEE. TENCON.(2009) 
[2]. Farrag, M. Dan Putrus, G. 2014 Analysis of the Dynamic Performance of Self-Excited 
Induction Generators Employed in Renewable Energy Generation. Energies 2014, 7, 278294; 
doi:10.3390/en7010278 
[3] Ludens. 2009. Electronic Load Controller for Microhydro System. Online 
http://ludens.cl/Electron/picelc.html diakses 2 Juli 2013 
[4]. Zuhaidi., Geri Baldi A.B, Penggunaan Metoda Newthon-Raphson Dalam SimulasiPenentuan 
Efek Perubahan Kecepatan Generator Induksi Tiga Fasa, Ketenagalistrikan dan Energy 
Terbarukan, Vol,7 No.2 (2011) 
[5]. Zuliary, EA., Khomsah, A. 2014. Perencanaan Turbin Cross Flow Sudu Bambu sebagai 
Pembangkit Listrik TenagaPicoHidroKapasitas 200 Watt, SNTEKPAN-ITATS 
Seminar Nasional Sains dan Teknologi Terapan IV 2016  ISBN 978-602-98569-1-0 
Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya  
 
B - 290 
-halaman ini sengaja dikosongkan- 


PENGATURAN TEGANGAN PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA 1 HP SEBAGAI GENERATOR INDUKSI SATU FASA UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO

https://ejurnal.itats.ac.id/sntekpan/article/download/1352/1150

PENGATURAN TEGANGAN PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA 1 HP SEBAGAI GENERATOR INDUKSI SATU FASA UNTUK PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA PIKOHIDRO

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

e-Jurnal ITATS (Institut Teknologi Adhi Tama Surabay)