STUDI GENERATOR FLUKS AKSIAL 3 FASA TANPA INTI DENGAN

SKRIPSI

“STUDI GENERATOR FLUKS AKSIAL 3 FASA TANPA INTI

DENGAN DESAIN 3 ROTOR 2 STATOR ”

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro

Oleh :

JEREMIA KURNIAWAN SIHOMBING

NIM :150402087

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2021

Universitas Sumatera Utara

2


3


i

ABSTRAK

Saat ini generator yang tersedia di pasaran adalah generator induksi

kecepatan tinggi dan arus eksitasi untuk menghasilkan medan magnet, sedangkan

pemanfaatan energi terbarukan sebagai energi alternatif memerlukan penggerak

mula dengan kecepatan rendah. Maka diperlukan pengembangan generator untuk

putaran rendah yang salah satunya adalah generator fluks aksial dengan magnet

permanen. Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari generator sinkron fluks

aksial 3 fasa dan dirancang tanpa menggunakan inti untuk putaran rendah dengan

menggunakan magnet permanen dari jenis Neodymium Iron Boron (NdFeB).

Generator fluks aksial tanpa inti didesain multi stage 2 buah stator dan 3 buah rotor

dan dapat menghasilkan tegangan antar fasa 12 volt 3 fasa pada frekuensi 50 Hz.

Setiap bagian stator terdapat 9 buah kumparan sehingga memerlukan 12 buah

magnet permanen pada setiap sisi rotornya (9 kumparan 12 kutub). Dari hasil

perhitungan dan pengukuran, tegangan terinduksi secara pengujian dan perhitungan

pada generator 3 fasa telah memiliki akurasi yang baik sekitar 6,18% dengan

tegangan pengujian 11,27 volt dan arus yang dibangkitkan sekitar 1,80 A. Maka

dapat ditentukan besar daya keluaran generator yang dihasilkan 30 watt dengan

efisiensi 50,67%. Pada pengujian Tegangan perfasa 6,84 volt dan pengujian

berbeban lampu pijar 4,40 volt, sehingga drop tegangan 35,42 %. Saat pengujian

pengaturan berbeban ferkuensi konstan dan frekuensi tidak dijaga menghasilkan

daya pembebanan 10,05 watt dan 7,68 watt dengan tahanan beban yang sama, hal

ini dikarenakan saat frekuensi tidak dijaga maka tegangan mengalami penurunan

yang signifikan.

Kata kunci : generator fluks aksial, rotor,stator, magnet permanen NdFeB,


ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa atas

berkat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang

berjudul “STUDI GENERATOR FLUKS AKSIAL 3 FASA TANPA INTI

DENGAN DESAIN 3 ROTOR 2 STATOR”.

Skripsi ini telah disusun dalam rangka memenuhi kewajiban penulis

sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik di Departemen

Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Dalam penelitian

ini, penulis ingin menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Orang

Tua tercinta, Ayah Warno Sihombing dan Ibu Wasni Siregar yang telah begitu

banyak memberikan pengorbanan untuk membesarkan, mendidik, memberikan

kasih sayang dan semangat kepada penulis. Penulis juga mengucapkan

terimakasih untuk kakak dan adik tercinta Elfrida Dewi Maharani Sihombing,

Elisabeth Novianti Sihombing, Ira Yolanda Sihombing dan Chaterina Yohana

Sihombing.

Dalam penulisan skripsi ini ,penulis juga banyak mendapatkan bimbingan dan

pengarahan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan kali ini penulis

ingin mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Dr. Fahmi, ST.,M.Sc.,IPM, selaku ketua Departemen Teknik Elektro

Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

2. Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku dosen Pembimbing Skripsi, atas nasehat,

bimbingan dan motivasi dalam menyelesaikan Skripsi ini.


iii

3. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, MT dan Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT selaku dosen

penguji Skripsi, atas masukan dan bantuannya dalam penyempurnaan Skripsi

ini.

4. Bapak Ir. M. Zulfin, MT selaku dosen wali yang senantiasa mengawasi,

membimbing dan menyemangati peneliti selama masa perkuliahan.

5. Seluruh staf pengajar yang telah member bekal ilmu kepada penulis dan seluruh

pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera

Utara atas segala bantuannya.

6. Seluruh Staf Pegawai Departemen Teknik Elektro dan Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara.

7. Teman seperjuangan dalam mengerjakan skripsi ini Bungna Mei R Sinambela

sebagai rekan tim dalam penelitian yang selalu memberi masukan dan diskusi

untuk membantu penulis mengerjakan skripsi ini.

8. Semua teman-teman elektro bangkit 2015 : Daud pratama, Remon pasaribu,

Aries Bakara, Daniel Hutagalung,Putra Sinaga dan teman-teman lainnya yang

tidak dapat disebutkan satu persatu.

9. Semua teman-teman Teknik Elektro 2015 yang telah memberikan semangat

kepada penulis dalam pengerjaan skripsi ini.

10. Semua teman-teman mahasiswa rantauan yang tergabung dalam satu kost yang

saling memberi motivasi dan kata-kata yang membangun untuk penulis dalam

pengerjaan skripsi ini.

11. Semua pihak yang telah mendukung penyelesaian Skripsi ini yang tidak dapat

penulis sebutkan satu persatu.


iv

Peneliti menyadari bahwa Skripsi ini jauh dari kata sempurna, oleh karena itu

peneliti sangat mengharapkan kritik maupun saran yang bertujuan untuk

menyempurnakan dan memperkaya kajian Skripsi ini. Akhir kata peneliti

mengucapkan terima kasih dan semoga Skripsi ini bermanfaat bagi para pembaca.

Medan, April 2021

Penulis,

Jeremia Kurniawan Sihombing

Nim : 150402087


v

DAFTAR ISI

ABSTRAK ....................................................................................................... i

KATA PENGANTAR .................................................................................... ii

DAFTAR ISI .................................................................................................. v

DAFTAR GAMBAR .................................................................................. viii

DAFTAR TABEL ........................................................................................ xi

BAB I PENDAHULUAN .............................................................................. 1

1.1 Latar Belakang ............................................................................. 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................... 3

1.3 Batasan Masalah .................................................................................. 3

1.4 Tujuan Penelitian ................................................................................. 4

1.5 Manfaat Penelitian ............................................................................... 4

BAB II Tinjauan Pustaka ............................................................................. 5

2.1 Generator ............................................................................................. 5

2.2 Mesin Aksial Fluks permanent magnet .............................................. 6

2.3 Tipe Generator aksial fluks Permanen Magnet .................................... 7

2.3.1 Berdasarkan banyaknya tingkatan (stage) ................................ 8

2.3.2 Berdasarkan arah fluks ........................................................... 10

2.3.3 Berdasarkan penempatan dan tipe magnet ............................. 11

2.3.4 Berdasarkan tipe stator ........................................................... 12

2.4 Prinsip Kerja Generator AFPM ......................................................... 14

2.4.1 Rotor pada generator magnet permanent .............................. 15

2.4.2 Stator pada generator magnet permanent .............................. 16


vi

2.5 Magnet Permanen............................................................................... 17

2.6 Induksi Elektromagnetik .................................................................... 19

2.7 Rangkaian Tiga Phasa ..................................................................... 21

2.7.1 Hubungan bintang/star ............................................................ 22

2.7.2 Hubungan delta/segitiga .......................................................... 23

2.8 Karakteristik Generator ...................................................................... 24

2.9 Rugi-rugi dan Efisiensi generator ....................................................... 29

2.9.1 Rugi-rugi ................................................................................ 29

2.9.2 Efisiensi .................................................................................. 31

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................. 32

3.1 Tempat dan Waktu ............................................................................ 32

3.2 Metode Penelitian ............................................................................... 32

3.3 Perancangan Generator fluks aksial ................................................. 33

3.3.1 Perancangan Stator Generator ................................................. 34

3.3.2 Perancangan Rotor Generator ................................................. 36

3.3.3 Celah Udara (Air Gap) ............................................................ 38

3.3.4 Rangka Generator .................................................................... 38

3.4 Proses pengerjaan Generator .............................................................. 38

3.4.1 Bahan dan peralatan ................................................................ 38

3.4.2 Tahapan pengerjaan generator ................................................ 39

3.5 Pengujian generator Fluks aksial ........................................................ 41

3.5.1 Peralatan pengujian ................................................................ 41

3.5.2 Bentuk pengujian generator .................................................. 43

3.6 Diagram alir penelitian ........................................................................ 49


vii

BAB IV HASIL RANCANGAN DAN ANALISIS ................................... 50

4.1 Hasil Spesifikasi Generator .............................................................. 50

4.1.1 Perhitungan Rotor Generator ................................................ 50

4.1.2 Perhitungan Stator Generator .............................................. 54

4.2 Analisa Perhitungan Generator ........................................................... 58

4.2.1 Menghitung tegangan terinduksi 3 fasa ................................ 58

4.2.2 Menghitung arus yang dihasilkan ......................................... 60

4.2.3 Rugi-rugi dan efisiensi .......................................................... 60

4.3 Pengujian generator ............................................................................. 62

4.3.1 Pengujian tanpa beban............................................................ 62

4.3.2 Pengujian hubung singkat ..................................................... 69

4.3.2 Pengujian Berbeban lampu pijar ........................................... 70

4.3.3 Pengujian Pengaturan berbeban dan frekuensi konstan ........ 76

4.3.4 Pengujian Pengaturan berbeban dan frekuensi berubah........ 78

4.4 Bentuk gelombang dari tegangan keluaran generator ......................... 79

BAB V PENUTUP ........................................................................................ 81

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 81

5.2 Saran ................................................................................................. 82

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 83

LAMPIRAN .................................................................................................. 85


viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bentuk Generator tipe Single Stage ........................................... 8

Gambar 2.2 Bentuk generator tipe Dua Tingkat (Double Stage) ................... 9

Gambar 2.3 Bentuk Generator tipe Multi Stage ............................................ 9

Gambar 2.4 Arah Fluks pada Tipe N-N ....................................................... 10

Gambar 2.5 Arah Fluks pada Tipe N-S ........................................................ 11

Gambar 2.6 Peletakan Magnet Permanen .................................................. 12

Gambar 2.7 Stator yang menumpuk............................................................. 13

Gambar 2.8 Stator yang tidak menumpuk.................................................... 14

Gambar 2.9 Kontruksi umum Aksial fluks magnet permanent.................... 15

Gambar 2.10 Konstruksi rotor magnet permanen .......................................... 15

Gambar 2.11 Garis-garis gaya magnet .......................................................... 17

Gambar 2.12 Magnet neodymium................................................................. 18

Gambar 2.13 Pergerakan fluks pada Generator tipe axial............................. 20

Gambar 2.14 Celah udara (air gap) pada generator MPFA .......................... 21

Gambar 2.15 Gelombang 3 fasa .................................................................... 22

Gambar 2.16 Hubungan bintang / star ........................................................... 23

Gambar 2.17 Hubungan delta ........................................................................ 23

Gambar 2.18 Rangkaian ekuivalen generator sinkron tanpa beban ............... 24

Gambar 2.19 Kurva Karakteristik Generator Sinkron Tanpa Beban ............. 25

Gambar 2.20 Rangkaian ekuivalen Generator Sinkron Berbeban ................. 26

Gambar 2.21 Diagram Phasor Pengaruh XL terhadap VΦ (beban induktif) .. 27

Gambar 2.22 Karakteristik generator dengan berbagai factor daya ............... 28

Gambar 3.1 Desain generator fluks aksial ................................................... 34


ix

Gambar 3.2 Desain stator dan peletakan kumparan .................................... 35

Gambar 3.3 Hubungan kedua stator yang di rancang ................................. 36

Gambar 3.4 Desain rotor dan penempatan magnet ..................................... 37

Gambar 3.5 Pembuatan stator generator ..................................................... 40

Gambar 3.6 Bentuk rotor dan peletakan magnet .......................................... 40

Gambar 3.7 Rangka Generator .................................................................... 41

Gambar 3.8 Multimeter Digital ZOTEK Type ZT102................................. 42

Gambar 3.9 Clamp multimeter digital UNI-T Type UT201 .......................... 42

Gambar 3.10 Motor DC-Shunt type dikopel dengan tacho meter ................ 42

Gambar 3.11 Osiloskop ATTEN type ADS2202CA .................................... 43

Gambar 3.12 Rangkaian percobaan tanpa beban ........................................... 44

Gambar 3.13 Rangkaian percobaan hubung singkat ....................................... 45

Gambar 3.14 Lampu pijar 12 volt 18 watt ..................................................... 45

Gambar 3.15 Rangkaian percobaaan generator berbeban ............................. 46

Gambar 3.16 Beban variable resistif .............................................................. 47

Gambar 3.17 Rangkaian percobaan dengan pengaturan berbeban ................ 47

Gambar 3.18 Rangkaian pengujian dengan osiloskop ................................... 48

Gambar 3.19 Diagram alir penelitian ............................................................. 49

Gambar 4.1 Hasil Rancangan Generator dengan 3 rotor 2 stator ................ 50

Gambar 4.2 Rancangan rotor dari generator ................................................ 50

Gambar 4.3 Hasil rancangan stator generator ............................................... 54

Gambar 4.4 Grafik hubungan kecepatan terhadap tegangan fasa ke fasa ..... 64

Gambar 4.5 Grafik hubungan kecepatan terhadap tegangan perfasa .............. 65

Gambar 4.6 Grafik hubungan kecepatan terhadap frekuensi ......................... 65


x

Gambar 4.7 Pengujian tanpa beban untuk fasa netral frekuensi 50 Hz ........ 66

Gambar 4.8 Grafik hubungan tegangan teori dan tegangan pengujian ......... 68

Gambar 4.9 Pengujian hubung singkat dengan kecepatan 500 rpm ............. 69

Gambar 4.10 Grafik hubungan kecepatan terhadap daya beban yang

dihasilkan generator.................................................................. 71

Gambar 4.11 Grafik hubungan kenaikan daya terhadap tegangan perfasa

yang dihasilkan generator ......................................................... 72

Gambar 4.12 Grafik hubungan daya terhadap arus perfasa .......................... 72

Gambar 4.13 Bentuk pengukuran tegangan dalam pengujian generator

berbeban dengan kecepatan 500 rpm ....................................... 73

Gambar 4.14 Grafik hubungan kenaikan rpm terhadap drop tegangan yang

dihasilkan .................................................................................. 75

Gambar 4.15 Grafik hubuungan arus terhadap tegangan ................................ 77

Gambar 4.16 Grafik hubungan arus terhadap tegangan .................................. 78

Gambar 4.17 bentuk gelombang sinusoidal dari tegangan generator ............. 79


xi

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Parameter umum generator …… ................................................. 33

Tabel 3.2 Hubungan jumlah kumparan dan kutub rotor ............................... 35

Tabel 3.3 Spesikasi magnet ........................................................................ 37

Tabel 4.1 Spesifikasi rotor yang telah dikerjakan ....................................... 51

Tabel 4.2 Spesifikasi stator yang telah dikerjakan ....................................... 55

Tabel 4.3 Hasil perhitungan tegangan induksi .............................................. 59

Tabel 4.4 Hubungan frekuensi terhadap tegangan fasa ke fasa dan fasa ke

netral pada pengujian tanpa beban .............................................. 63

Tabel 4.5 Besar perbandingan dari tegangan teori dan pengujian .............. 67

Tabel 4.6 Pengujian hubung singkat ............................................................ 69

Tabel 4.7 Data pengujian generator dengan beban lampu 12 volt 18 watt .. 70

Tabel 4.8 Nilai perhitungan drop tegangan pada generator ......................... 74

Tabel 4.9 Data pengujian pembebanan dengan frekuensi konstan. ............... 76

Tabel 4.10 Data pengujian pembebanan dengan frekuensi tidak konstan ..... 78


1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemanfaatan generator dalam mengembangkan pembangkitan energi listrik

kebanyakan masih menggunakan generator dengan putaran yang tinggi. Generator

listrik adalah sebuah mesin yang dapat merubah energi mekanik (energi gerak)

menjadi energi listrik. Generator membutuhkan energi penggerak mula

menggunakan motor atau dengan memakai bahan bakar dari fosil (minyak bumi

atau gas) untuk membangkitkan tegangan dari medan magnetnya[1].

Demikian halnya pada perkembangan energi terbarukan seperti energi air,

energi angin dan energi termal matahari sebagai sumber energi listrik alternatif

skala kecil memerlukan generator. Pada perkembangan energi terbarukan saat ini,

kebanyakan membutuhkan generator yang mempunyai kecepatan rendah dan juga

tanpa menggunakan energi listrik awal untuk menghasilkan medan magnetnya.

Tetapi generator yang tersedia di pasaran berupa generator konvensional dengan

kecepatan putar yang tinggi untuk mengubah ke energi listrik. Pada umumnya,

generator konvensional tersebut membutuhkan kecepatan sekitar 1500 rpm atau

3000 rpm dengan energi listrik awal.

Oleh karena itu diperlukan penelitian lebih lanjut untuk mempelajari

generator yang mampu bekerja dalam kecepatan putaran rendah dan tanpa

penggunaan energi listrik awal dalam membangkitkan medan magnet untuk

menghasilkan tegangan. Sehingga perlu pengembangan generator sinkron putaran

rendah, yang salah satunya adalah generator fluks aksial dan dengan penggunaan

magnet permanen untuk membangkitkan medan magnet pada generator tersebut.


2

Kelebihan dari generator fluks aksial antara lain dapat didesain sehingga

memiliki kutub-kutub magnet yang lebih banyak sehingga sesuai untuk

pengaplikasian enerator kecepatan rendah. Generator aksial memiliki konstruksi

yang lebih pendek, kompak, strukturnya kuat, dan tingkat efisiensi tinggi karena

tidak timbul rugi-rugi daya pada kumparan rotor. Selain itu pengaruh parameter

desain, seperti air gap dan kecepatan putar juga mempengaruhi unjuk kerja

generator [2].

Hari Prasetijo, Ropiudin, dan Budi Dharmawan dengan judul jurnal

“Generator Magnet Permanen Sebagai Pembangkit Listrik Putaran Rendah “

membahas tentang perancangan Generator magnet permanen jenis NDFEB N42

dengan desain 2 rotor dan 1 piringan stator untuk mendapatkan konstanta yang

diinginkan, seperti daya 5 watt, tegangan 3 fasa 12 Vac dan frekuensi 50 Hz[3].

Berdasarkan latar belakang dan jurnal diatas, saya tertarik untuk melakukan

rancang bangun untuk mempelajari generator magnet permanen fluks aksial dengan

tiga cakram rotor dan dua stator. Dari hasil penelitian ini diharapkan dapat daya

keluaran dan memberikan informasi yang berguna untuk pengembangan generator

fluks aksial magnet permanen untuk putaran rendah yang lebih baik.


3

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang yang telah diuraikan diatas, maka rumusan

masalah yang dibahas adalah :

1. Merancang dan membuat generator fluks aksial 3 fasa tanpa inti dengan

desain 3 rotor dan 2 stator berbasis magnet permanen Neodymium .

2. Mempelajari karakteristik dan output yang dihasilkan dari generator yang

dirancang.

1.3 Batasan masalah

Agar isi dan pembahasan skripsi ini terarah, maka peneliti membuat batasan

masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah pada skripsi ini adalah

sebagai berikut:

1. Desain yang digunakan pada generator ini menggunakan magnet permanen

yang berjenis Besi Boron Neodymium (NdFeB).

2. Menentukan desain generator 3 fasa tanpa inti dan celah udara (airgap) yang

telah ditentukan.

3. Desain rotor terdapat 12 buah magnet dengan ukuran 30 x 10 x 5 mm dan

pada stator terdiri dari 9 coil (kumparan).

4. Pada pengujian generator menggunakan motor DC type shunt hanya sebagai

penggerak mula untuk mengatur putaran generator.


4

1.4 Tujuan penelitian

Tujuan penelitian Skripsi ini adalah merancang dan membuat generator tiga

fasa fluks aksial magnet permanen dengan 3 buah rotor dan 2 buah stator dan

mengetahui output yang dihasilkan.

1.5 Manfaat penelitian

Manfaat dari penelitian ini adalah mengharapkan generator yang di buat

bisa memberikan informasi dan pengetahuan dari perkembangan generator dan

dapat menjadi solusi untuk generator pembangkit listrik energi terbarukan yang

hanya menghasilkan putaran rendah dari turbin dan dapat diaplikasikan pada

renewable energy (energi terbarukan) saat ini, seperti air , angin dan lain-lain.


5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2 .1 Generator

Generator adalah sebuah mesin yang mengubah energi mekanik (gerak)

menjadi energi listrik. Generator yang menghasilkan listrik bolak – balik (generator

AC) disebut juga dengan alternator. Prinsip dasar alternator menggunakan hukum

Faraday yang berbunyi “Apabila suatu batang penghantar digerakkan didalam suatu

medan magnet yang mempunyai garis gaya magnet dari arah kutub utara ke arah

kutub selatan, maka pada batang penghantar akan memotong garis – garis gaya

magnet yang akan menimbulkan gaya gerak listrik (GGL) atau EMF (Electro

Motive Force) [1].

Untuk menentukan putaran pada sebuah generator diperlukan adanya

hubungan antara jumlah kutub dan frekuensi dapat dirumuskan pada Persamaan

(2.1)[3].

n = 120 . 𝑓

𝑝 (2.1)

Dimana :

n = Putaran (rpm)

f = Frekuensi (Hertz)

p = Jumlah kutub (pole)

Tegangan induksi yang dihasilkan dari generator dapat diketahui dengan

Persamaan (2.2).

𝐸𝑟𝑚𝑠 = 4,44 𝑥 𝑁 𝑥 𝑓 𝑥 ∅𝑚𝑎𝑥 𝑥 𝑁𝑠 / 𝑁𝑝 (2.2)

dimana:


6

Erms = Tegangan efektif induksi generator (V)

N = jumlah lilitan

f = frekuensi (Hz)

∅𝑚𝑎𝑥 = fluks maksimum (Wb)

Ns = jumlah kumparan

Nph = jumlah fasa

\ Secara umum generator magnet terdiri atas dua bagian utama, yaitu stator

dan rotor. Stator adalah bagian yang diam, dimana pada bagian ini terdapat lilitan

kumparan sebagai tempat tegangan utama akan diinduksikan dan rotor adalah

bagian yang berputar dan terhubung dengan penggerak utama (prime mover), pada

bagian ini magnet permanen diletakkan. Generator sinkron dengan magnet

permanen secara garis besar, dibagi menjadi dua jenis bila dilihat dari fluks magnet

yang dihasilkan, yaitu[4] :

1. Generator magnet permanen dengan fluks radial/Generator RFPM (Radial

Flux Permanent Magnet Generator)

2. Generator magnet permanen dengan fluks aksial/Generator AFPM (Axial

Flux Permanent Magnet Generator)

2.2 Mesin Axial Flux Permanent Magnet (AFPM)

Mesin Axial Flux Permanent Magnet (AFPM), yang biasa disebut mesin

disc-type, merupakan sebuah mesin alternatif atas mesin Radial Flux Permanent

Magnet (RFPM) berbentuk silinder, dikarenakan bentuknya seperti kue panekuk

(pancake) yang terlihat rapi dan tersusun padat, sehingga menghasilkan berat jenis

daya (daya keluaran per massa/volume mesin) yang lebih besar [5]. Sedangkan


7

generator fluks aksial adalah suatu mesin fluks aksial yang dapat menkonversikan

energi mekanik menjadi energi listrik yang menghasilkan arus bolak – balik yang

terdiri dari stator dan rotor dengan memiliki arah aliran fluks yang memotong stator

secara aksial. Tentunya berbeda dengan generator-generator konvensional lainnya

yang aliran fluksnya secara radial. Generator fluks aksial ini tentunya memiliki

ukuran yang jauh lebih kecil dari yang biasanya, dan sering dimanfaatkan untuk

pembangkit listrik tenaga angin. Keunggulan AFPM dibandingkan dengan RFPM

adalah [6] :

1. AFPM memiliki diameter rotor dan stator yang lebih besar.

2. Konstruksi AFPM lebih mudah dan sangat ideal.

3. Semakin besar diameter rotor semakin banyak jumlah kutub magnet yang

ada, membuat AFPM cocok untuk frekuensi tinggi pada putaran rendah.

4. Memiliki tingkat efisiensi yang tinggi karena penggunaan magnet

permanen, sehingga tidak diperlukan pembangkit (exciter) dan sikat.

5. Memiliki kerapatan daya yang lebih tinggi dengan ukuran yang lebih kecil.

6. Memiliki struktur yang lebih kuat dibandingkan dengan generator fluks

radial.

2.3 Tipe Generator aksial fluks Permanen Magnet

Generator fluks aksial adalah suatu generator dimana arah aliran fluksnya

hanya pada salah satu arah aksial saja dengan tujuan mengoptimalkan fluks yang

dihasilkan rotor agar dapat digunakan oleh stator untuk membangkitkan ggl. Dalam

generator sinkron magnet permanent fluks aksial tipe cakram ini dibagi menjadi


8

beberapa tipe. Tipe tersebut berdasarkan jumlah tingkatan (stage), arah fluks,

penempatan magnet permanen pada rotor, tipe stator dari generator ini[7].

2.3.1 Berdasarkan Banyaknya Tingkatan (stage)

Generator dengan permanen magnet fluks aksial memiliki banyak tipe dan

bentuk sesuai dengan efisiensi dari aplikasi dan kegunaanya. Salah satunya yaitu

dengan melihat dari sudut pandang kegunaan dan efeisiensi, generator ini dapat

dibagi menjadi beberapa tipe yang diantaranya adalah meninjau dari banyaknya

stage (banyaknya side/bagian dari jumlah rotor dan jumlah stator generator dari

fluks aksial), dapat juga ditinjau dari bentuk magnet pada rotornya, terdiri dari tiga

tipe, yaitu :

1. Satu Tingkat (Single Stage)

Jenis generator pada tipe satu tingkat memiliki sebuah stator dan sebuah

rotor. Dengan alasan itulah, generator ini disebut sebagai satu tingkat (single stage).

Generator ini biasa digunakan pada torsi kecil. Sehingga sangat efektif, bila

digunakan pada generator angin dengan kapasitas penggerak yang kecil. Bentuk

dari generator ini dapat dilihat pada Gambar 2.1.

Gambar 2.1 Bentuk Generator tipe Single Stage


9

2. Dua Tingkat (Double Stage)

Jenis generator pada tipe dua tingkat, dapat dibedakan menjadi dua bagian

yaitu generator ini dapat memiliki 2 rotor 1 stator atau memiliki 2 stator 1 buah

rotor. Pada aplikasi generator dengan double stage ini biasanya digunakan pada

torsi tinggi, sehingga dapat digunakan dengan tenaga berkapasitas besar. Salah satu

bentuk dari generator tipe dua tingkat dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Gambar 2.2 Bentuk generator tipe Dua Tingkat (Double Stage)

3. Banyak Tingkat (Multi Stage)

Jenis generator tipe banyak tingkat memiliki lebih dari dua stator atau dua

rotor, dirancang untuk memenuhi kebutuhan akan tenaga yang lebih besar (torsi).

Hanya saja pada generator ini cukup besar jika dibandingkan pada dua tipe

generator satu tingkat dan dua tingkat. Pada generator ini juga memiliki transfer

panas yang tidak begitu baik, dikarenakan terlalu banyak stage pada konstruksinya.

Pada Gambar 2.3 dapat dilihat bentuk model dari generator multi stage.

Gambar 2.3 Bentuk Generator tipe Multi Stage


10

2.3.2 Berdasarkan Arah Fluks

Jenis generator tipe ini umumnya memiliki stage 2 rotor dan 1 stator ini

dibedakan menjadi dua tipe berdasarkan arah fluksnya pada rotor yaitu tipe N-N

dan tipe N-S. Arti dari tipe N-N adalah kutub magnet bagian rotor bawah dan atas

adalah sama polaritasnya yaitu utara (North) sedangkan untuk tipe N-S polaritas

magnet untuk rotor atas dan bawah bebeda yaitu yang bawah utara (North)[8].

1. Tipe N-N

Pada Generator magnet permanen fluks aksial tipe N-N ini memiliki

konstruksi polaritas dari magnet permanen rotor bawah dan atas sama. Aliran fluks

dari generator tipe N-N dijelaskan oleh Gambar 2.4.

Gambar 2.4 Arah Fluks pada Tipe N-N

Pada gambar diatas terlihat jelas aliran fluks yang mengalir dari magnet

permanen hingga menuju stator. Fluks keluar dari magnet utara bagian bawah

menuju stator namun sampai ditengah-tengah stator fluks tersebut berbelok

dikarenakan adanya fluks utara yang sama pada rotor bagian atas dan fluks bagian

atas ikut berbelok dan melewati arah horizontal stator.Karena aliran fluks pada tipe

N-N tidak menembus seluruh stator dan hanya sampai sebagian lalu bergerak

kearah horizontal maka pada stator ini dipasang sebuah inti besi sebagai penyangga

stator. Hal ini dikarenakan untuk mengoptimalkan fluks yang beergerak horizontal

agar dapat dimanfaatkkan oleh stator. Karena menggunakan penyangga stator


11

dengan tujuan mengoptimalkan fluks maka ini membuat ketebalan dari generator

ini semakin besar dan lilitan dari tipe ini semakin sedikit.

2. Tipe N-S

Pada Generator magnet permanen fluks aksial tipe N-S ini memiliki

konstruksi polaritas dari magnet permanen rotor bawah dan atas yang berlawanan.

Aliran fluks dari generator tipe N-S dijelaskan oleh Gambar 2.5.

Gambar 2.5 Arah Fluks pada Tipe N-S

Pada gambar diatas terlihat jelas aliran fluks yang mengalir dari magnet

permanen hingga menuju stator. Fluks keluar dari magnet utara bagian bawah

menuju stator dan menembus stator hingga menuju magnet permanen pada rotor

bagian atas kemudian menuju horizontal dikarenakan beda polaritas antara magnet

yang disampingnya.

2.3.3 Berdasarkan Penempatan dan Tipe Magnet

Bagian dari rotor generator tempat penempatan magnet dapat berbeda-beda.

Salah satunya dalam memasang magnet permanen pada sebuah rotor generator

fluks aksial tipe cakram. Pertama, permanen magnet bisa ditempatkan pada

permukaan penyangga rotor dan yang kedua. magnet permanen ditanamkana pada

penyangga rotor, seperti pada Gambar 2.6.


12

Gambar 2.6 Peletakan Magnet Permanen, (a) Permukaan rotor

(b) ditanamkan pada rotor

Pada tipe magnet permanen yang diletakan pada permukaan penyangga

rotor akan lebih baik dari pada tipe yang ditanamkan pada rotor karena dengan rotor

diletakan dipermukaan penyangga rotor maka ketebalan rotor secara keseluruhan

akan lebih kecil dibanding yang kedua sehingga torsi mekanik akan lebih kecil

dibandingkan yang kedua. Selain itu untuk tipe yang pertama akan lebih hemat

biaya karena proses produksi yang jauh lebih mudah dibandingkan dengan tipe

kedua. Untuk kecepatan tinggi tipe pertama akan dapat mendinginkan stator karena

bentukya yang seperti kipas.

2.3.4 Berdasarkan Tipe Stator

Untuk generator tipe ini, dengan menyesuaikan dari desain pada rotornya

dan tipe dari stagenya,sehingga generator ini dibedakan menjadi dua jenis yaitu tipe

torus dan tipe tanpa inti (coreless)[7].

a) Torus

Pada tipe ini stator pada generator diberikan penyangga yang biasanya

berupa inti besi. Hal tersebut dimaksudkan agar inti besi bisa mengoptimalkan fluks

yang mengalir dan biasanya torus ini digunakan pada generator dengan tipe N-N.


13

Tipe torus ini juga terdiri dari dua macam yaitu slot dan non slot. Kedua jenis ini

hanya dibedakan pada penyangga statornya.

Tipe slot pada stator, tipe slot ini memiliki bentuk stator pada inti besinya

terdapat kumparan yang membentuk baris–baris. Selanjutnya

dihubungkan dengan di dalam slotnya secara back-to-back.

Tipe nonsloted pada stator, memiliki bentuk stator yang memiliki

kumparan lebar dengan kumparan celah udara AC fasa banyak yang

dibungkus oleh inti stator yang dihubung secara back-to- back.Pada

stator dengan tipe non slot biasanya antara kumparan diisi dengan resin

untuk ketahanan dan menghasilkan transfer panas yang kebih baik.

b) Stator Tanpa Inti (Coreless)

Generator dengan tipe stator tanpa inti (coreless) biasanya digunakan untuk

putaran rendah. Lilitan dari tipe stator ini biasanya jauh lebih banyak dari tipe yang

lain dikarenakan tidak adanya inti atau penyangga pada stator. Biasanya stator ini

digunakan untuk generator tipe N-S. Stator ini dibagi menjadi dua tipe:

Menumpuk (Overlapping)

Pada tipe ini susunan kumparan statornya menumpuk dan saling tumpang

tindih. Susunan fasa yang bertindihan saling berbeda satu sama lainnya,

seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.

Gambar 2.7 stator yang menumpuk


14

Tidak Menumpuk (non-Overlapping)

Pada tipe ini susunan statornya tidak menumpuk dan tidak saling tumpang

tindih. Susunan fasa saling berbeda satu sama lainnya, seperti di tunjukkan

pada Gambar 2.8.

Gambar 2.8 stator yang tidak menumpuk

2.4 Prinsip Kerja Generator AFPM

Prinsip kerja generator AFPM sesungguhnya tidak jauh berbeda dengan

prinsip kerja generator konvensional pada umumnya. Pengunaan magnet permanen

menghasilkan medan magnet yang tetap sehingga tidak memerlukan pencatuan arus

searah untuk menghasilkan medan magnet. Sedangkan fluks aksial diperoleh dari

magnet permanen yang telah diberikan perlakuan khusus sehingga arah garis-garis

gaya magnet keluar dari kutub magnet secara aksial atau vertikal. Prinsip generator

AFPM secara sederhana dapat dijelaskan bahwa tegangan akan diinduksikan pada

konduktor, apabila konduktor tersebut bergerak pada medan magnet sehingga

memotong garis-garis gaya magnet[6].

Generator ini juga memiliki konstruksi umum yang diperlihatkan pada

Gambar 2.9 yaitu terdapat rotor yang memiliki magnet permanen sebagai sumber

medan magnet, kumparan stator sebagai tempat terjadinya induksi elektromagnetik,

dan celah udara antara rotor dan stator.


15

Gambar 2.9 Kontruksi umum Aksial fluks magnet permanent

2.4.1 Rotor pada Generator magnet permanent

Rotor merupakan bagian generator yang berputar. Rotor generator magnet

permanen tersusun dari sejumlah magnet permanen sebagai penghasil medan

magnet yang diperlukan dalam pembangkitan tegangan generator. Magnet

permanen disusun pada sepasang media berbentuk piringan dengan posisi

berhadapan mengapit stator sedemikian sehingga fluks magnet yang melingkupi

kumparan stator dari masing masing magnet permanen saling memperkuat. Rotor

pada generator magnet permanen terlihat pada Gambar 2.10 dengan posisi setiap

kutub magnet permanen[7].

Gambar 2.10 Konstruksi rotor magnet permanen


16

Luasan area magnet ini menentukan luasan piringan rotor dengan

selanjutnya adanya syarat bahwa luasan piringan stator mengikuti luasan rotor

dengan tujuan untuk mensinkronkan antara kutub magnet permanen dengan

kumparan pada stator. Untuk menentukan Luas area magnetik pada rotor terdapat

pada Persamaan (2.3).

𝐴𝑚𝑎𝑔 =𝜋.(𝑟𝑜

2− 𝑟1 2)− 𝜏𝑓(𝑟0−𝑟1).𝑁𝑚

𝑁𝑚 (2.3)

Dimana:

Ro = Radius luar magnet (cm)

ri = Radius dalam magnet (cm)

τƒ = Jarak antar magnet (cm)

Nm = Jumlah magnet

2.4.2 Stator Pada Generator magnet permanent

Stator adalah bagian yang tak berputar (diam), didalam stator generator

terdapat belitan-belitan penghantar yang disusun sedemikian rupa sesuai kaidah

baik jumlah lilitan, jarak antara lilitan (pitch factor) dan beda sudut antara phasa,

sehingga dapat menghasilkan tegangan fasa 3 yang mempunyai sudut 120 derajat

terhadap phasa lainnya. Kemampuan dan kualitas generator ditentukan juga oleh

bahan tembaga yang dipakai serta tingkat ketahanan isolasi terhadap panas.

Bahan inti dari stator merupakan bahan terpilih yang mempunyai tingkat

permeabilitas magnetik yang tinggi dan dapat terbentuk dari lapisan-lapisan plat

yang terlaminasi satu sama lain. Hal ini adalah dimaksudkan untuk mengurangi rugi

besi karena rugi arus hystrisis yang berpusar dalam inti besi. Demikian juga dengan

lilitan tembaga atau kawat email mempunyai kualitas yang khusus disamping


17

biasanya mempunyai lapisan isolasi juga mempunyai ketahahanan panas yang

tinggi sampai 150 derajat celcius sehingga tahanan isolasi masih cukup kuat untuk

menahan panasnya stator generator maupun arus lilitan itu sendiri[9].

2 .5 Magnet Permanen

Magnet adalah suatu objek yang mempunyai medan magnet, magnet selalu

mempunyai dua kutub yaitu kutub utara dan kutub selatan dan garis-garis gaya

magnet (fluks) keluar dari kutub utara dan masuk ke kutub selatan, seperti

ditunjukan pada Gambar 2.11. Magnet permanen tidak memerlukan tenaga atau

bantuan dari luar untuk menghasilkan medan magnet. Magnet neodymium adalah

golongan magnet yang langka dan bahan pembuatnya hanya ada di Dataran China,

Taiwan dan sekitarnya. Bahan pembuatnya adalah Neodymium Alloy, Iron, dan

Boron membentuk dengan Rumus Kimia Nd2Fe14B Tetragonal Crystalline

Structure[8].

Gambar 2.11 Garis-garis gaya magnet

Jenis magnet permanen yang diketahui sampai saat ini ialah [6] :

1. Magnet Neodymium, yaitu jenis magnet tetap yang paling kuat, Magnet

neodymium (juga dikenal sebagai NdFeB, NIB, atau magnet Neo),

merupakan sejenis magnet tanah, terbuat dari campuran logam neodymium.


18

2. Magnet Samarium - cobalt salah satu dari dua jenis magnet bumi yang

langka, merupakan magnet permanen dari paduan samarium dan kobalt.

3. Magnet keramik, seperti barrium ferrite (BaOx6Fe2O3) dan strontium

ferrite SrOx6Fe2O3

4. Magnet Alnico (Al, Ni, Co, Fe).

Dari keempat jenis magnet permanen diatas, jenis Neodymium lebih banyak

dipakai karena jenis magnet ini sangat kuat. Magnet neodymium (juga dikenal

sebagai NdFeB, NIB, atau magnet Neo), merupakan sejenis magnet tanah jarang,

terbuat dari campuran logam neodymium. Tetragonal Nd2Fe14B memiliki struktur

kristal yang sangat tinggi uniaksial anisotropi magnetocrystalline (HA ~ 7 tesla).

Senyawa ini memberikan potensi untuk memiliki tinggi koersivitas (yaitu,

ketahanan mengalami kerusakan magnetik). Pada Gambar 2.12 dapat dilihat bentuk

dari magnet neodymium.

Gambar 2.12 Magnet neodymium

Magnet merupakan salah satu bagian yang sangat penting dalam suatu

generator. Fungsinya adalah untuk menghasilkan fluks magnetik yang akan dipakai

untuk membangkitkan ggl induksi pada kumparan yang telah dipasang, untuk

membangkitkan ggl induksi maka diperlukan perubahan jumlah fluks magnet yang


19

mengenai kumparan. Perubahan fluks magnetik tersebut dilakukan dengan proses

gerakan berputar. Kelebihan menggunakan magnet permanen pada generator fluks

aksial ini adalah :

1. Tidak ada energi listrik yang diserap oleh sistem medan eksitasi

sehingga tidak ada kerugian eksitasi dan dapat meningkatkan efisiensi.

2. Menghasilkan torsi yang lebih besar.

3. Menyederhanakan konstruksi dan perawatan.

2.6 Induksi Elektromagnetik

Pada generator terjadi induksi elektro magnetik yang mengacu pada hukum

Faraday dan Lenz. Hukum Faraday menjelaskan bahwa Adanya perubahan fluks

magnetik yang melingkupi suatu kumparan akan menimbulkan ggl induksi pada

ujung-ujung kumparan tersebut, hal tersebut sesuai dengan Persamaan (2.4).

𝑒 = −𝑁dƟ

𝑑𝑡 (2.4).

Dimana

e = Gaya gerak listrik

N = Jumlah lilitan

dƟ = Perubahan fluks magnetic

dt = Perubahan waktu

Sedangkan hukum Lenz menjelaskan bahwa GGL induksi yang muncul

berarah melawan perubahan fluks menyebabkannya arus yang mengalir atau

dengan kata lain bahwa arus induksi menghasilkan medan magnet yang melawan

perubahan fluks magnet yang menghasilkan arus induksi. Pada generator tipe axial,

fluks magnet tidak akan banyak terjadi saat magnet tidak bergerak, tetapi saat


20

piringan dua rotor digerakkan maka akan dihasilkan tegangan potensial seperti

ditunjukkan oleh Gambar 2.13. Perubahan kecepatan akan mempengaruhi besar

potensial tegangan yang dihasilkan[14].

Gambar 2.13 Pergerakan fluks pada Generator tipe axial[3]

Untuk menentukan besar Fluks magnet maksimal pada magnet permanen

tersebut, ditentukan oleh Persamaan (2.5) [13].

𝐵𝑚𝑎𝑥 = 𝐵𝑟 𝑙𝑚

𝑙𝑚+ δ (2.5)

Dimana :

Br = Kerapatan fluks (T)

Lm = Tinggi magnet (m)

δ = Lebar celah udara (m)

Bmax = Fluks magnet maksimal (T)

Maka diperoleh fluks maksimum yang dihasilkan dengan Persamaan (2.6).

Ø max = 𝐴𝑚𝑎𝑔𝑛 𝑋 𝐵𝑚𝑎𝑥 (2.6)

Dimana :

Amagn = luasan magnet (m2)


Ømax = Fluks maksimum (Wb)


21

Induksi elektromagnetik di pengaruhi oleh celah udara (air gap) pada

generator. Celah udara pada generator merupakan tempat berpindahnya fluks

magnet pada magnet permanen dan menginduksikan ke kumparan stator. Pada

celah udara ini terjadi mekanisme perpindahan atau konversi energi dari mekanik

menjadi listrik. Besar atau lebarnya celah udara ini mempengaruhi penginduksian

ke kumparan stator. Pada generator fluks aksial celah udara bisa saja lebih dari satu

tergantung banyaknya stator atau rotor yang digunakan pada generator tersebut

tentunya berbeda dengan celah udara pada generator radial, seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2.14 [10].

Gambar 2.14 Celah udara (air gap) pada generator MPFA

2.7 Rangkaian Tiga Phasa

Mesin listrik terdiri dari dua jenis yaitu mesin arus bolak-balik (AC) dan

arus searah (DC). Mesin AC terdiri dari dua jenis yaitu mesin sinkron dan induksi.

Mesin sinkron berfungsi sebagai generator apabila merubah energi mekanik

menjadi energi listrik. Pada sistem tenaga listrik fasa 3, idealnya daya listrik yang

dibangkitkan, disalurkan dan diserap oleh beban semuanya seimbang, daya

pembangkitan = daya pemakaian, dan juga pada tegangan yang seimbang[12]. Pada

tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1 phasa yang mempunyai magnitude


22

dan frekuensi yang sama tetapi antara 1 phasa dengan yang lainnya mempunyai

beda phasa sebesar 120° listrik, sedangkan secara fisik mempunyai perbedaan

sebesar 60°, dan dapat dihubungkan secara bintang (Y) atau segitiga (delta Δ)

seperti pada Gambar (2.15) [6].

Gambar 2.15 Gelombang 3 fasa

Gambar 2.15 menunjukkan gelombang dari tegangan phasa. Bila

gelombang-gelombang tegangan tersebut berputar dengan kecepatan sudut dan

dengan arah berlawanan jarum jam (arah positif), maka nilai maksimum positif dari

phasa terjadi berturut-turut untuk phasa V1, V2 dan V3. sistem fasa 3 ini dikenal

sebagai sistem yang mempunyai urutan phasa a – b – c . sistem tegangan fasa 3

dibangkitkan oleh generator sinkron fasa 3. Rangkaian fasa 3 terhubung menjadi 2

bagian yaitu : berhubung Star dan berhubung Delta.

2.7.1 Hubungan bintang / star ( Y )

Pada hubungan bintang (Y), ujungujung tiap phasa dihubungkan menjadi

satu dan menjadi titik netral atau titik bintang seperti yang ditunjukkan pada

Gambar 2.9. Tegangan antara dua terminal dari tiga terminal a – b – c mempunyai

besar magnitude dan beda phasa yang berbeda dengan tegangan tiap terminal

terhadap titik netral. Tegangan Va,Vb dan Vc disebut tegangan phasa atau Vf.

Hubungan bintang tiga fasa dapat dilihat pada Gambar 2.16.


23

Gambar 2.16 Hubungan bintang / star

Dengan adanya saluran atau titik netral maka besaran tegangan phasa

dihitung terhadap saluran atau titik netralnya, juga membentuk sistem tegangan fasa

3 yang seimbang dengan magnitudenya (akar 3 dikali magnitude dari tegangan

phasa). Vline = √3.Vf = 1,73Vf. Sedangkan untuk arus yang mengalir pada semua

phasa mempunyai nilai yang sama per line = I phasa, Ia = Ib = Ic.

2.7.2 Hubungan delta / segitiga

Pada hubungan segitiga (delta) ketiga phasa saling dihubungkan sehingga

membentuk hubungan 3 fasa seperti Gambar 2.17.

Gambar 2.17 Hubungan delta

Dengan tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung

antar phasa, karena tegangan saluran dan tegangan phasa mempunyai besar

magnitude yang sama, maka Vline = Vphasa, Tetapi arus saluran dan arus phasa


24

tidak sama dan hubungan antara kedua arus tersebut dapat diperoleh dengan

menggunakan hukum kirchoff, sehingga : Iline =If . √3 .

2.8 Karakteristik Generator

Untuk menentukan kemampuan dan spesifikasi dari generator maka

terdapat beberapa karakteristik pengujian generator, yaitu [14]:

a) Generator Tanpa Beban

Dengan memutar generator sinkron diputar pada kecepatan sinkron dan

rotor diberi arus medan (If), maka tegangan (E0) akan terinduksi pada kumparan

jangkar stator. Bentuk hubungannya diperlihatkan pada Persamaan (2.7).

E0 = c.n.Φ (2.7)

Dimana :

C = konstanta mesin

n = putaran sinkron

Φ = fluks yang dihasilkan oleh If

Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada stator,

karenanya tidak terdapat pengaruh reaksi jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus

medan (If), seperti pada Gambar 2.18 rangkaian ekuivalen tanpa beban.

Gambar 2.18 Rangkaian ekuivalen generator sinkron tanpa beban


25

Dari gambar diatas dapat diperoleh persamaan umum generator yang

diperlihatkan pada Persamaan (2.8).

E0 = VΦ + Ia (Ra + jXs) (2.8)

Pada hubungan generator terbuka (beban nol), Ia = 0. Karena tidak ada

beban yang terpasang, maka Φ yang dihasilkan hanya Φf, dan nilai cn adalah

konstan. Sehingga :

E0 = k1.If (2.9)

Apabila arus medan (If) diubah-ubah harganya, akan diperoleh harga E0

seperti yang terlihat pada kurva sebagai berikut. Bila besarnya arus medan

dinaikkan, maka tegangan output juga akan naik sampai titik saturasi (jenuh) seperti

diperlihatkan pada Gambar 2.19. Pada ab merupakan tambahan arus medan yang

diperlukan untuk daerah jenuh.

Gambar 2.19 Kurva Karakteristik Generator Sinkron Tanpa Beban

Pada Gambar 19, terlihat bahwa pada awalnya kurva berbentuk hampir

benar – benar linear. Hingga pada harga – harga arus medan yang tinggi, bentuk

kurva mulai terlihat saturasi. Inti besi yang tidak jenuh dalam bingkai mesin sinkron

memiliki reluktansi beberapa ratus kali lebih rendah daripada reluktansi air gap.

Sehingga pertama – tama hampir seluruh MMF melewati celah udara dan

peningkatan fluksi yang terjadi linear. Ketika inti besi mengalami saturasi,


26

reluktansi besi meningkat secara drastis dan fluksi meningkat lebih lambat dengan

peningkatan nilai MMF. Bentuk linear dari grafik OCC disebut karakteristik air gap

line.

b) Generator Sinkron Berbeban

Bila generator diberi beban yang berubah – ubah maka besarnya tegangan

terminal Vt akan berubah – ubah pula. Hal ini disebabkan adanya :

• Jatuh tegangan karena resistansi jangkar (Ra)

• Jatuh tegangan karena reaktansi bocor jangkar (XL)

• Jatuh tegangan karena reaksi Jangkar

Gambar rangkaian dan karakteristik generator sinkron berbeban diperlihatkan pada

Gambar 2.20.

Gambar 2.20 Rangkaian ekuivalen Generator Sinkron Berbeban

Dari gambar di atas dapat diperoleh persamaan umum generator berbeban

yang diperlihatkan pada Persamaan (2.10) [13].

Ea = VΦ + IaRa + j IaXs (2.10)

Dimana:

Ea = tegangan induksi pada jangkar per phasa (Volt)

VΦ = tegangan terminal output per phasa (Volt)

Ra = resistansi jangkar per phasa (ohm)


27

Xs = reaktansi sinkron per phasa (ohm)

XL = reaktansi bocor per phasa (ohm)

Xa = reaktansi reaksi jangkar per phasa (ohm)

Resistansi jangkar per phasa Ra yang dialiri oleh arus jangkar Ia

menyebabkan terjadinya tegangan jatuh per phasa IaRa yang sefasa dengan arus

jangkar Ia. Akan tetapi, pada praktiknya jatuh tegangan ini diabaikan karena sangat

kecil.

Reaktansi Bocor Jangkar Saat arus mengalir melalui penghantar jangkar,

sebagian fluks yang terjadi tidak memotong air-gap, melainkan mengambil jalur

yang lain dan menghubungkan sisi – sisi kumparan. Fluks bocor tersebut bergerak

dengan arus jangkar dan memberikan induktansi diri (self-inductance) belitan yang

disebut dengan reaktansi bocor jangkar (XL). Oleh karena itu, fluks bocor ini akan

menimbulkan jatuh tegangan akibat reaktansi bocor (XL) yang sama dengan IaXL.

Dimana, jatuh tegangan ini juga dapat mengurangi tegangan terminal (VΦ). Jadi,

akan diperoleh Persamaan (2.11) dan Persamaan (2.12).

E = VΦ + Ia (Ra + jXL) (2.11)

VΦ = E – Ia (Ra + jXL) (2.12)

Pada Gambar 2.21 akan memperlihatkan diagram phasor dari pengaruh

reaktansi bocor jangkar (XL) terhadap tegangan terminal (VΦ).

Gambar 2.21 Diagram Phasor Pengaruh XL terhadap VΦ (beban induktif)


28

Reaksi jangkar adalah pengaruh dari fluksi jangkar pada fluksi medan

utama. Dalam kasus alternator, faktor daya dari beban memiliki pengaruh yang

cukup besar terhadap reaksi jangkar. Terdapat 3 kasus umum dalam reaksi jangkar

antara lain :

(i) Ketika faktor daya beban unity. Dimana, reaksi jangkar ini

mengakibatkan distorsi.

(ii) Ketika faktor daya beban zero lagging yang mengakibatkan

pelemahan (demagnetising) karena fluksi utama berkurang sehingga

tegangan induksi berkurang.

(iii) Ketika faktor daya beban zero leading. Pada kasus ini, fluksi utama

mengalami penambahan (magnetizing) sehingga tegangan induksi

juga meningkat.

Hubungan Tegangan terminal dengan Arus Jangkar akibat fungsi dari

factor daya dapat dilihat pada Gambar 2.22 .

Gambar 2.22 Karakteristik generator dengan berbagai faktor daya


29

2.9 Rugi-rugi dan Efisiensi generator

2.9.1 Rugi-rugi

Suhu kerja dari suatu generator sangat erat hubungannya dengan usia,

karena keausan dari isolasinya merupakan fungsi waktu dan suhu. Keausan

merupakan gejala kimiawi yang melibatkan adanya oksidasi lambat dan

pengerapuhan yang menyebabkan terjadinya penyusutan mekanis dan kekuatan

listrik[12].

Pertimbangan terhadap rugi – rugi mesin merupakan hal yang sangat

penting, karena rugi – rugi dapat menentukan :

a. Rugi – rugi dapat menentukan efisiensi mesin dan cukup berpengaruh

terhadap biaya pemakaiannya.

b. Rugi – rugi menentukan pemanasan mesin sehingga menentukan keluaran

daya atau ukuran yang dapat diperoleh tanpa mempercepat keausan isolasi.

c. Jatuhnya tegangan atau komponen arus yang bersangkutan dengan rugi- rugi

yang dihasilkan harus diperhitungkan dengan semetinya dalam penampilan

mesin.

Rugi-rugi yangterdapat pada generator sinkron dibagi menjadi beberapa

bagian diantaranya [14] :

1. Rugi-rugi Tembaga

Rugi listrik dikenal juga dengan rugi tembaga yang terdiri dari kumparan

armatur, kumparan medan. Rugi – rugi tembaga ditemukan pada semua belitan

pada mesin, dihitung berdasarkan pada tahanan dc dari lilitan pada suhu 750 C dan

tergantung pada tahanan efektif dari lilitan pada fluks dan frekuensi kerjanya.

Rugi-rugi tembaga rotor (Pcu = 3. Ia 2. Ra ) dihitung dari arus medan dan tahanan


30

arus searah dari kumparan penguat pada suhu 750 C.

2. Rugi-rugi besi

Rugi besi disebut juga rugi magnetik yang terdiri dari histerisis dan rugi arus

pusar atau arus eddy yang timbul dari perubahan kerapatan fluks pada besi mesin

dengan hanya lilitan peneral utama yang diberi tenaga pada generator sinkron rugi

ini dialami oleh besi armatur, meskipun pembentukan pulsa fluks yang berasal dari

mulut celah akan menyebabkan rugi pada besi medan juga, terutama pada sepatu

kutub atau permukaan besi medan. Rugi histerisis (Ph) dapat dinyatakan dalam

bentuk Persamaan (2.13) empiris yang besarnya adalah :

Ph = Ph = ƞℎ . 𝐵𝑚𝑎𝑥1.6 . 𝑓. 𝑣 (watt) (2.13)

Dimana :

ƞh = koefisien steinmetz histerisis.

B = kerapatan flux (Wb/m2),

v = volume inti (m3)

f = frekuensi

3. Rugi-rugi gesek dan angin (mekanik)

Rugi gesek yang terjadi pada pergesekan sikat dan sumbu. Rugi ini dapat

diukur dengan menentukan masukan pada mesin yang bekerja pada kecepatan yang

semestinya tetapi tidak diberi beban dan tidak diteral. Rugi angin (windageloss)

atau disebut juga rugi buta (stray loss) akibat adanya celah udara antara bagian rotor

dan bagian stator. Besar rugi gesek dan angin sangat kecil dan sering diabaikan.

Rugi-rugi gesek dan angin sekitar 10%-20% dari rugi total pada beban penuh.


31

4. Rugi-rugi Nyasar

Rugi-rugi nyasar (stray losses) adalah rugi-rugi akibat pembagian arus

yang tidak seragam pada tembaga dan rugi-rugi inti tambahan dan bernilai

kecil, sehingga tidak terlalu mempengaruhi effisiensi.

2.9.2 Efisiensi

Pada umumnya yang disebut efisiensi adalah perbandingan antara daya

output dengan daya input dengan persamaan berikut.

Pout = √3 x VL x I x cos phi (2.14)

Pin = rugi-rugi + Pout (2.15)

Sehingga efisiensi dapat disimpulkan dengan Persamaan(2.16).

ƞ = 𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% (2.16)

Dimana,

Pin = Po + Ploss

Ploss = untuk generator adalah

= ( If 2 . Rf

+ Ia 2. Ra

+ IL 2. RSR

+ Rugi gesek + rugi inti )

If 2 . Rf

= rugi kumparan medan

Ia 2. Ra

= rugi kumparan jangkar

IL 2. RSR

= rugi kumparan medan

Rugi gesek = rugi sikat + rugi angin + rugi sumbu

Rugi sikat = Ia . Vsi

Rugi angin = rugi – rugi karena adanya celah antara bagian rotor dan

stator ( ± 1% )

Rugi inti = rugi histerisis + rugi arus pusar


32

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini dilakukan di area kampus dan diuji coba di Laboratorium

Konversi Energi Departemen Teknik Elektro USU, serta lama waktu penelitian

adalah 2 (dua) bulan termasuk waktu untuk persiapan semua komponen yang

dibutuhkan dan pembuatan alat selama penelitian.

3.2 Metode Penelitian

Dalam melakukan penelitian ini, metode yang digunakan adalah sebagai

berikut:

1. Studi literatur

Dengan membaca teori-teori yang berkaitan dengan topik tugas akhir yang

terdiri dari buku referensi, jurnal penelitian, layanan internet dan diskusi dengan

dosen pembimbing.

2. Merancang generator

Generator akan di rancang sesuai dengan model yang telah dibuat dan

menentukan bentuk dari setiap bagian yang ada pada stator dan rotor nya, dan juga

celah udara.

3. Pengujian generator

Generator akan di uji dengan variasi putaran yang akan di berikan terhadap

generator dengan bantuan prime mover yang di tentukan dan mengukur seberapa

besar arus dan tegangan yang dihasilkan dengan pengujian karakteristik generator

dan pembebanan resistif.


33

4. Analisa dan Pembahasan

Analisa dan pembahasan dilakukan ketika seluruh data yang dibutuhkan

telah terpenuhi. Dalam analisa dan pembahasan ini akan diketahui hasil dari arus ,

tegangan dan daya keluaran generator.

5. Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan akan membahas hasil analisa dari penelitian ini berdasarkan

data yang diperoleh melalui uji coba Generator fluks aksial tanpa inti.

3.3 Rancangan Generator fluks aksial

Sebelum mendesain generator, langkah pertama ialah menentukan parameter

umum dari generator yang akan didesain. Pada Tabel 3.1 menunjukkan parameter

umum generator rancangan yang akan di kerjakan.

Tabel 3.1 Parameter umum generator

Generator magnet permanen fluks aksial tanpa inti dengan bagian utamanya

terdiri dari tiga buah stator dan dua buah rotor yang dipisahkan oleh celah udara

(air gap) dengan jarak yang dekat. Bentuk generator Magnet Permanent fluks aksial

yang dibuat pada penelitian ini seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.1 .

Parameter Nilai

Tegangan 12 volt

Fasa 3

Daya 30 watt

Cos phi 0,8

Frekuensi 50 Hz

Kecepatan 500 rpm


34

Gambar 3.1 Desain generator fluks aksial

Desain generator fluks aksial pada perancangan ini terdiri dari 4 bagian

utama, yaitu:

1. Stator generator

2. Rotor Generator

3. Celah udara (air gap)

4. Rangka generator

3.3.1 Perancangan Stator Generator

Stator generator adalah bagian dari generator berupa kumparan kawat

tembaga yang dirancang untuk menerima induksi magnet dari rotor sehingga

terdapat aliran fluks magnet yang mengalir pada kumparan tersebut atau arus

listrik. Stator yang akan dibuat pada penelitian ini adalah stator tanpa inti besi

(coreless) dengan bagian tengah stator berupa celah udara dan stator juga dibuat

untuk menghasilkan tegangan tiga fasa. Susunan kumparan yang digunakan

menggunakan susunan non-overlapping yaitu kumparan disusun secara berjajar

tepat berada di samping dengan sesama kumparan. Stator dibuat mengikuti besar

rangka generator supaya konstruksi lebih kuat.


35

Jumlah koil pada stator ditentukan dari hubungan jumlah koil stator dan

jumlah kutub rotor dengan perbandingan (3:4) untuk mendapatkan pasangan kutub

yang tepat untuk kombinasi kumparan supaya menciptakan sinyal system tiga

phasa[10]. Dengan adanya pengaturan jumlah kutub pada rotor akan mempengarui

kecepatan putar (rpm) pada generator 3 fasa. Hubungan koil kumparan 3 fasa

dengan kutub rotor dalam menentukan kecepatan generator ditunjukkan pada Tabel

3.2.

Tabel 3.2 Hubungan jumlah kumparan dan kutub rotor

Jumlah koil per

phasa (nc)

Jumlah koil

stator

Jumlah kutub

(pole)

Kecepatan putar

(rpm)

1 3 4 1500

2 6 8 750

3 9 12 500

4 12 16 375

5 15 20 300

6 18 24 250

Kumparan pada stator menggunakan kawat tembaga dengan diameter 0,05

cm. Desain dari stator dan ukuran stator akan di buat dengan spesifikasi nya dan

model yang telah didesain sebelumnya, seperti ditunjukkan oleh Gambar 3.2

Gambar 3.2 Desain stator dan peletakan kumparan


36

Kumparan kedua stator memiliki hubungan yang serupa yaitu hubungan

bintang (star) dan diparalelkan untuk menghubungkan kedua stator, seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 3.3.

Gambar 3.3 Hubungan kedua stator yang di rancang

Bahan yang digunakan Pada pembuatan stator adalah resin, ini dipilih

karena resin mudah dibentuk sesuai keinginan dan berntuknya yang keras ketika

sudah kering, selain itu resin juga merupakan osilator yang baik yaitu tidak mudah

panas. Saat pengecoran stator dengan resin hanya membutuhkan waktu sekitar 4

jam supaya pengecoran nya berhasil. Bentuk dimensi dari stator yang dibuat

berbentuk persegi dan penyusunan kumparan sedemikian rupa.

3.3.2 Perancangan Rotor pada Generator

Rotor adalah bagian generator yang bergerak (berputar) pada sumbu rotor,

pada penelitian ini rotor digunakan sebagai tempat magnet permanen diletakkan .

Rotor menggunakan bahan resin, bahan ini dipilih karena sifat yang mudah

dibentuk dan di atur. Pemasangan magnet permanen pada tatakan penyangga


37

dilakukan dengan cara menanam dan menimbulkan sedikit dari tebal magnet pada

sisi bagian dalam tatakan biasanya pemasangan seperti ini disebut dengan Magnet

Permanen Embedded.

Pada perancangan tempat tatakan magnet, tatakan disesuai dengan dimensi

magnet dan posisi kumparan pada rotor, ini bertujuan agar jarak antar magnet tiap

rotor sama rata. Spesifikasi magnet yang digunakan ditunjukkan Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Spesifikasi magnet

Spesifikasi Keterangan

Jenis magnet Neodymium

Ukuran magnet 30 x 10 x 5 mm

Jumlah magnet ( 3 rotor ) 36 buah

Remanasi magnet ( Br ) 0,2235 T

Pada Gambar 3.4 ditampilkan desain dan penempatan magnet permanen

bentuk petak dengan polaritas antar magnet N-S dan jarak antar magnet.

Gambar 3.4 Desain rotor dan penempatan magnet


38

3.3.3 Celah Udara (Air Gap)

Celah udara memegang peranan sangat penting dalam pembuatan generator

magnet permanen, karena melalui celah inilah tegangan dapat diinduksi pada

kumparan stator, dengan demikian pembuatan generator harus memperhatikan

celah udara dan diupayakan lebar celah udara tidak mengalami perubahan pada

saat generator sedang berputar. Pada penelitian ini, celah udara diasumsikan 3 mm

yang terdiri dari jarak antara rotor dan stator 2 mm, tebal resin ke kumparan pada

stator 1 mm.

3.3.4 Rangka Generator

Rangka generator digunakan untuk tempat dudukan Stator dan rotor pada

generator supaya saat bekerja dapat tetap diam dalam posisi yang ditentukan .

Sehingga rangka generator diperlukan memiliki konstruksi yang kuat dan kokoh.

Dalam perancangan ini rangka Generator dibuat dari material besi untuk menjamin

konstruksinya.

3.4 Proses pengerjaan Generator

3.4.1 Bahan dan peralatan

Untuk pengerjaan generator magnet permanent fluks aksial dibutuhkan alat

dan bahan sebagai berikut :

Alat :

1. Mesin Las, Mesin gerinda dan Mesin Bor

2. Resin dan katalis

3. Mat/fiber glass


39

4. Penggaris dan jangka sorong

5. Solder dan pemotong kawat

6. Kaca

Bahan :

1. Kawat tembaga berdiameter 0.05 cm

2. Magnet permanent (NdFeB) ukuran 30 x 10 x 5 cm

3. Poros Generator dari besi padat dengan diameter 1.75 cm

4. Plat besi untuk rangka generator ukuran 25 cm x 25 cm

5. Bearing

3.4.2 Tahapan pengerjaan Generator

Beberapa tahapan perancangan dalam pembuatan bagian-bagian generator

adalah sebagai berikut:

Pembuatan Stator :

1. Melilit koil atau kumparan, membuat lilitan kumparan dari kawat tembaga

sesuai dengan spesifikasi yang telah di tentukan dan berjumlah 9 buah untuk

1 stator.

2. Menyusun dan merangkai kumparan, menyusun kumparan di cetakan kaca

dan kemudian merangkai kumparan untuk 3 phasa.

3. Pengecoran stator, melakukan pengecoran stator dengan menggunakan resin

dan katalis yang telah diatur takarannya kemudian ditunggu sekitar 4-5 jam

supaya kering.

Pada Gambar 3.5 dapat dilihat tahapan pembuatan stator dari generator fluks

aksial tanpa inti.


40

(a) (b) (c)

Gambar 3.5 Pembuatan stator : (a) Kumparan, (b) merangkai stator, (c)

pengecoran stator

Pembuatan Rotor :

1. Peletakan Magnet, Mengatur magnet di bidang cetakan dengan spesifikasi

yang ditentukan dan polaritas magnet utara-selatan.

2. Pengecoran rotor, melakukan pengecoran rotor dengan menggunakan resin

dan katalis yang telah diatur takarannya kemudian ditunggu sekitar 4-5 jam

supaya kering.

Pada Gambar 3.6 dapat dilihat bentuk rotor dari generator fluks aksial tanpa

inti.

Gambar 3.6 Bentuk rotor dan peletakan magnet


41

Pembuatan Rangka generator :

1. Membuat poros, dibuat dari besi padat berbentuk silinder dengan ukuran

diameter 1.75 cm dengan panjang ± 40 cm.

2. Membuat tiang penyangga, tiang penyangga terbuat dari besi berbentuk ulir

sebagai penghubung frame generator dan stator.

3. Membuat frame generator, terbuat dari plat besi dengan ukuran 25 x 25 cm

dan dipasang bearing sebagai tempat penerimaan poros generator

Pada Gambar 3.7 dapat dilihat bentuk rangka dari generator fluks aksial

tanpa inti.

Gambar 3.7 Rangka generator

3.5 Pengujian Generator fluks aksial

3.5.1 Peralatan pengujian

Peralatan yang digunakan saat pengujian generator fluks aksial tanpa inti ini

adalah sebagai berikut :

1. Generator fluks aksial tanpa inti dengan 3 rotor 2 stator

2. Lampu pijar 12 volt

3. Variable resistif


42

4. Multimeter digital ZOTEK Type ZT102, sebagai alat ukur untuk

menghitung frekuensi generator yang dihasilkan, diperlihatkan pada

Gambar 3.8.

Gambar 3.8 Multimeter Digital ZOTEK Type ZT102

5. Clamp multimeter digital UNI-T Type UT201 sebagai alat ukur arus AC,

diperlihatkan pada Gambar 3.9.

Gambar 3.9 Clamp multimeter digital UNI-T Type UT201

6. Motor DC-Shunt type dikopel dengan tacho meter sebagai penggerak

mula generator, diperlihatkan pada Gambar 3.10.

Gambar 3.10 Motor DC-Shunt type dikopel dengan tacho meter


43

7. Osiloskop ATTEN type ADS2202CA, sebagai alat menampilkan bentuk

gelombang dari tegangan keluaran yang dihasilkan, diperlihatkan pada

Gambar 3.11.

Gambar 3.11 Osiloskop ATTEN type ADS2202CA

3.5.2 Bentuk Pengujian

Pada pengujian generator, motor DC type shunt digunakan untuk penggerak

mula yang memutar generator fluks aksial yang dirancang. Sebelum dilakukan

pengujian akan ditentukan dulu berbagai spesifikasi dari generator ini, yakni mesin

bekerja pada putaran 500 rpm, 50 Hz. Pada pengujian ini, ada beberapa pengujian

yang dilakukan, yaitu [2] :

a. Pengujian Generator Tanpa Beban

Pengujian ini bertujuan untuk mengenal struktur umum dan cara kerja

generator saat tanpa beban. Pada pengujian ini, dikarenakan fluks yang dihasilkan

oleh magnet permanent adalah konstan ( tidak menggunakan eksitasi ), generator

pengujian tanpa beban dapat mengetahui hubungan tegangan terinduksi terhadap

perubahan frekuensi. Pada pengujian generator tanpa beban, generator tidak

diberikan beban disini dengan langkah-langkah pengujian sebagai berikut :


44

1. Rangkai alat-alat seperti gambar rangkaian percobaan tanpa beban pada

Gambar 3.12.

Gambar 3.12 Rangkaian percobaan tanpa beban

2. Saklar S1 dalam keadaan terbuka.

3. Tutup Saklar S1, kemudian prime mover dihidupkan.

4. Atur kecepatan prime mover di kecepatan 100 rpm.

5. Catat tegangan keluaran phasa ke phasa dan perphasa R, S dan T dan

nilai frekuensi generator.

6. Naikkan kecepatan prime mover dengan tingkatan 100 sampai 750 rpm.

7. Catat nilai tegangan keluaran dan nilai frekuensi generator.

8. Kemudian kecepatan prime mover diturunkan sampe nol.

9. Pengujian selesai.

b. Pengujian Hubung singkat

Pengujian ini bertujuan untuk mengenal struktur umum dan cara kerja

generator saat terminal dihubung singkatkan dan untuk menentukan nilai arus

hubung singkat ( Isc ) sehingga diperoleh nilai impedansi rangkaian ekivalen dari

generator magnet permanen. Pada pengujian generator dengan magnet permanent (

tidak ada arus eksitasi) sehingga fluks hanya dihasilkan dari magnet permanent dan


45

bernilai konstan[11]. Nilai arus jangkar maksimum yang masih aman sekitar 125%

- 150 %. Prosedur pengujian hubung singkat sebagai berikut :

1. Rangkai alat-alat seperti gambar rangkaian percobaan hubung singkat pada

Gambar 3.13

Gambar 3.13 Rangkaian percobaan hubung singkat


3. Tutup Saklar S1, kemudian prime mover dihidupkan.

4. Atur kecepatan prime mover di kecepatan nominal 500 rpm.

5. Catat arus hubung singkat pengujian pada kecepatan nominal.

6. Kemudian kecepatan prime mover diturunkan sampe nol, selesai.

c. Pengujian Generator Berbeban tetap

Pengujian ini bertujuan untuk mengenal cara kerja dan karakteristik

generator saat berbeban. Pada pengujian generator berbeban, generator di beri

beban yang sama tiap phasa nya yaitu lampu pijar 18 watt 12 volt. Lampu pijar

sebagai beban yang dipergunakan ditunjukkan pada Gambar 3.14.

Gambar 3.14 Lampu pijar 18 volt 12 volt


46

Langkah-langkah pengujian yang dilakukan sebagai berikut :

1. Rangkai alat-alat seperti gambar rangkaian percobaan pengujian hubng

singkat pada Gambar 3.15.

Gambar 3.15 Rangkaian percobaan generator berbeban


2. Tutup Saklar S1 dan Saklar beban, kemudian prime mover dihidupkan.

3. Atur kecepatan prime mover di kecepatan 100 rpm.

4. Catat tegangan keluaran tiap phasa R, S dan T dan arus Ir, Is dan It.

5. Naikkan kecepatan prime mover dengan tingkatan 100 sampai 750rpm.

6. Catat nilai tegangan keluaran tiap phasa R, S dan T dan nilai arus Ir, Is

dan It dengan kenaikan kecepatan.

7. Kemudian kecepatan prime mover diturunkan sampe nol.

8. Pengujian selesai.

3. Pengujian Generator Pengaturan berbeban dan rpm konstan

Karakteristik kerja suatu generator dalam keadaan normal yang utama ialah

merupakan hubungan antara tegangan terminal, arus beban serta putaran nya. Pada

pengujian generator pengaturan berbeban, generator di beri beban variable resistif

dengan Rmaks = 60 ohm, arus = 4 A. Bentuk beban Variable resistif dapat dilihat

pada Gambar 3.16.


47

Gambar 3.16 beban Variable resistif

Langkah-langkah pengujian yang dilakukan sebagai berikut :

1. Rangkai alat-alat seperti gambar rangkaian percobaan dengan beban

variable (diubah-ubah) seperti pada Gambar 3.17.

Gambar 3.17 Rangkaian percobaan dengan pengaturan berbeban


3. Tutup Saklar S1 dan Saklar beban, kemudian prime mover dihidupkan.

4. Atur kecepatan prime mover di kecepatan 500 rpm dan dijaga konstan.

5. Kemudian Tiap phasa diberi beban variable resistif mulai 60 ohm.

6. Catat tegangan keluaran tiap phasa R, S dan T dan arus Ir, Is dan It.

7. Kemudian nilai beban dinaikkan dengan menurunkan nilai tahanan

dengan kelipatan 10 0hm dan dijaga rpm dari generator tersebut.

8. Catat nilai tegangan keluaran tiap phasa R, S dan T dan nilai arus Ir, Is

dan It dengan kenaikan daya beban.

9. Kemudian kecepatan prime mover diturunkan sampe nol, selesai.


48

4. Pengujian Generator Pengaturan berbeban dan rpm tidak dijaga

Karakteristik kerja suatu generator dalam keadaan normal yang utama ialah

merupakan hubungan antara tegangan terminal, arus beban serta putaran nya.

Perubahan pada beban setiap saat juga merupakan fungsi dari putaran. Pada

pengujian generator berbeban, generator di beri beban variable resistif sesuai

dengan percobaan pada pengujian generator berbeban dengan frekuensi konstan,

tetapi pada pengujian berikut, frekuensi tidak diperhatikan sehingga ada penurunan

dari kecepatan putar generator.

5. Pengujian dengan osiloskop

Pengujian osiloskop dilakukan untuk melihat bentuk sinyal dari tegangan

keluaran generator tiap phasa dengan frekuensi 50 Hz pada kecepatan putar

generator 500 rpm dan tanpa adanya beban[1]. Pada pengujian ini menggunakan

Osiloskop ATTEN type ADS2202CA. Rangkaian listrik pengujian generator fluks

aksial dengan desain 3 rotor dan 2 stator ditunjukkan pada Gambar 3.18.

Gambar 3.18 Rangkaian pengujian dengan osiloskop


49

3.6 Diagram alir penelitian

Diagram alir penelitian adalah suatu alur dalam bentuk gambar dimana

diagram alir ini akan dijelaskan tahapan-tahapan proses penelitian yang akan

digunakan. Diagram alir pada penelitian ini ditunjukkan oleh Gambar 3.19.

Gambar 3.19 Diagram alir Penelitian


50

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Spesifikasi Generator

Pada Gambar 4.1 ditunjukkan hasil dari rancangan generator yang di

kerjakan dan dengan rangka sebagai bodi dari generator tersebut.

Gambar 4.1 Hasil Rancangan Generator dengan 3 rotor 2 stator

4.1.1 Perhitungan Rotor Generator

Perancangan rotor yang dibuat 3 buah (3 side) dan peletakan magnet dirotor

agak timbul dari permukaan rotor. Pada Gambar 4.2 diperlihatkan jenis rotor yang

telah selesai dikerjakan.

Gambar 4.2 Rancangan rotor dari generator


51

Pada Tabel 4.1 dapat dilihat tentang rotor dan bagian-bagiannya yang telah

di kerjakan.

Tabel 4.1 Spesifikasi rotor yang telah dikerjakan

Spesifikasi Magnet permanent

Jenis Neodymium ( NdFeB)

Ukuran magnet 3 x 1 cm

Tebal Magnet (Lm) 0,5 cm

Remanasi magnet (Br) 0.2235 T

Jumlah magnet / rotor 12 buah

Spesifikasi rotor

Jarak magnet( τƒ ) 2,4 cm

Jari-jari luar rotor ( Ro ) 8 cm

Jari-jari dalam Rotor ( Rin ) 5 cm

Dalam penentuan spesifikasi dari rotor didapatkan dari perhitungan dari

generator berikut ini :

1. Menentukan Jumlah kutub rotor

Kutub rotor tersusun dari magnet permanen dengan polaritas utara – selatan

supaya rotor saling tarik-menarik. Pada generator yang dirancang, Penentuan

jumlah kutub dengan menggunakan rumusan tersebut.

P = 120𝑓

𝑛

= 120 𝑥 50

500 = 12 kutub

Dimana,

Frekuensi (f) = 50 Hz

Kecepatan rotor (n) = 500 rpm

Jumlah Kutub (P) = 12 kutub


52

2. Menentukan ukuran rotor

Jarak antara magnet ditentukan 2,4 cm dengan diameter luar 16 cm dan

diameter dalam 10 cm. Diameter dalam dan diameter luar dari rotor sama dengan

diameter dalam dan diameter luar dari stator, sehingga diameter kumparan sama

dengan ukuran dari magnet permanent.

3. Menentukan luas area magnet

Untuk menghitung seberapa besar luas penampang permukaan dari medan

magnet yang terdapat pada generator, dapat menggunakan persamaan :

Amag =π. (ro

2 − r1 2) − τf(r0 − r1). Nm

Nm

Dimana:

ro = Radius luar rotor

ri = Radius dalam rotor

τƒ = Jarak antar magnet (cm)

Nm = Jumlah magnet

Maka didapat nilai dari luas area magnet, yaitu :

Amag =π. (ro

2 − r1 2) − τf(r0 − r1). Nm

Nm

= 3,14. (8

2 − 5 2) − 2,4(8 − 5). 12

12

= 3,0 cm2 = 3 𝑥 10−4 m2

4. Menentukan densitas fluks magnet

Dalam perancangan rotor pada generator ini, jumlah magnet dalam tiap

rotor adalah 12 buah dengan jenis magnet NdFeB dengan nilai remanasi medan

magnet dari magnet permanent tersebut adalah Br = 0,2235 T.Maka dapat dihitung

nilai dari Kerapatan medan magnet maksimal menggunakan persamaan :


53

Bmax = Brlm

lm+ δ

Dimana :

Br = Kerapatan fluks (T)

Lm = Tinggi magnet (cm)

δ = Lebar celah udara (cm)


Maka,

Bmax = 0,2235 0,5

0,5 + 0,3

= 0,1397 T

5. Menentukan fluks maksimum

Berikut ini, akan menghitung nilai fluks maksimum yang mana nilai

tersebut dipengaruhi luas medan magnet (Amax) dan medan mangnet maksimum

(Bmax) dengan persamaan.

Ø max = 𝐴𝑚𝑎𝑔𝑛 X 𝐵𝑚𝑎𝑥

Dimana :

Amagn = luasan magnet (m2)


Ømax = Fluks maksimum (Wb)

Maka,

Ø max = 3 𝑥 10−4 m2 𝑥 0,1397 T

= 0,4192 𝑥 10−4 Wb


54

4.1.2 Perhitungan Stator Generator

Pada rancangan generator,stator dibuat 2 buah sama identik dan terhubung

paralel. Jumlah lilitan pada setiap kumparan sama besar dan setiap kumparan

terhubung seri untuk tiap phasa nya. Sehingga didalam sebuah stator terdiri dari tiga

buah kumparan perphasa nya, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3 .

Gambar 4.3 Hasil rancangan stator generator

Pada Gambar 4.3, stator dibuat petak untuk mempermudah konstruksi

pemasangan bagian-bagian dari generator saat merangkai generator tersebut dan

mempermudah pembuatan dari rangka generator. Jarak titik pusat terhadap

kumparan bagian luar (Ro) sama dengan jari-jari luar rotor dan jarak titik pusat

terhadap kumparan bagian dalam (Rin) sama dengan jari-jari dalam rotor.

Pada Tabel 4.2 dapat dilihat tentang spesifikasi kumparan dan stator yang telah di

kerjakan.


55

Tabel 4.2 Spesifikasi stator yang telah dikerjakan

Spesifikasi kumparan

Diameter kawat (Dk) 0,5 mm

Diameter koil bagian luar ( Do) 3 cm

Diameter koil bagian dalam ( Din ) 1,4 cm

Tebal kumparan (tk) 0,8 cm

Jumlah lilitan 250 lilitan

Spesifikasi stator

Jumlah stator 2 buah

Jumlah kumparan 18 kumparan

Jumlah phasa 3 phasa

Tebal stator 1 cm

Diameter stator luar (Do) 16 cm

Diameter stator dalam (Din) 10 cm

Dalam penentuan spesifikasi dari rotor didapatkan dari perhitungan dari

generator berikut ini :

1. Menentukan Jumlah kumparan

Perancangan stator, jumlah kumparan ditentukan sesuai dengan Tabel 3.2

hubungan jumlah kumparan dan jumlah kutub generator untuk 3 fasa, sehingga

ditentukan jumlah kumparan 9 buah tiap stator ( 3 kumparan perphasanya).

2. Menentukan jumlah lilitan kumparan

Stator generator fluks aksial ini memiliki 2 buah stator yang memiliki

karakteristik sama/ identik. Sehingga tegangan terinduksi pada stator sama dengan

stator yang lain nya. Karena kedua stator terhubung parallel, maka :

𝐸𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑡𝑜𝑟 1 = 𝐸𝑠𝑡𝑎𝑡𝑜𝑟 2

Dari generator diinginkan tegangan nya 12 volt 3 fasa, maka :


56

Vline = Vphasa x √3

12 = Vphasa x √3

Maka, Vphasa = 6,93 Volt.

Jadi untuk menentukan jumlah lilitan kumparan dapat digunakan persamaan

berikut :

𝐸𝑟𝑚𝑠 = 𝐸𝑚𝑎𝑘𝑠

√2=

2. 𝜋

√2. 𝑁. 𝑓. ∅max .

𝑁𝑠

𝑁𝑝ℎ

Dengan (𝑓 = 𝑛.𝑃

120 ) maka,

𝐸𝑟𝑚𝑠 = 2. 𝜋

√2. 𝑁. (

𝑛. 𝑃

120 ) . ∅max .

𝑁𝑠

𝑁𝑝ℎ

dimana:

Erms = Tegangan efektif induksi generator (V)

N = jumlah lilitan

f = frekuensi (Hz)

n = Kecepatan putar ( rpm )

P = Jumlah kutub

∅𝑚𝑎𝑥 = fluks maksimum (Wb)

Ns = jumlah kumparan

Nph = jumlah fasa

Sehingga untuk menentukan jumlah lilitan pada kumparan (kecepatan 500 rpm)

adalah :

𝐸𝑟𝑚𝑠 = 2. 𝜋

√2. 𝑁.

𝑛. 𝑃

120. ∅max.

𝑁𝑠

𝑁𝑝ℎ

6,93 = 2. 3,14

√2. 𝑁.

500. 12

120. 0,4192 𝑥 10−4 .

9

3

Maka jumlah lilitan (N) = 248,38 lilitan = 250 lilitan


57

3. Menentukan diameter kawat

Besar arus pada generator, ditentukan dari rumusan daya generator :

Pout = √3 x VL x I x cos phi

Dimana :

Pout = daya generator

VLL = Tegangan line ( saluran )

I = Arus

Cos phi = factor daya ( 0,8 nilai yang diinginkan )

Jadi untuk menentukan besar arus dapat digunakan persamaan berikut :

Pout = √3 x VLL x I x cos phi

30 = √3 x 12 x I x 0,8

Maka besar arus generator adalah 1,80 A.

Stator generator fluks aksial ini memiliki 2 buah stator yang memiliki

karakteristik sama/ identik. Karena kedua stator terhubung parallel, maka :

𝐼𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝐼𝑠𝑡𝑎𝑡𝑜𝑟1 + 𝐼𝑠𝑡𝑎𝑡𝑜𝑟2

Kerapatan arus pada konduktor stator dapat diasumsikan Ja ≈ 4,5 x 106

A/m2 (biasa digunakan untuk mesin AC sampai dengan kapasitas 100 kw[6].

Sehingga untuk menghitung nilai arus yang dihasilkan (I) perphasa adalah :

𝐼 = 𝑆𝑎 . 𝑎𝑤. 𝐽𝑎

Dimana :

I = Arus yang dihasilkan ( A)

Sa = Luas penampang kawat email (mm2)

𝑎𝑤 = Jumlah kawat parallel

Ja = Kerapatan arus (A/m2)


58

Sehingga besar diameter kawat yang dihasilkan adalah :

1,8 = 𝜋𝑟2 . 𝑎𝑤 . 𝐽𝑎

1,8 = (3,14 𝑥 𝑟 2 . 2 . (4,5 𝑥 106)

𝑟 = 0,2521 𝑚𝑚

Maka diameter kawat yang digunakan adalah 0,5 mm.

4. Menentukan ukuran kumparan

Diameter kumparan ditentukan sama dengan panjang dari magnet

permanen 3 cm. Maka untuk menghitung diameter dalam kumparan dari stator

menggunakan persamaan berikut :

N = Do − Din

2 x Dk2

Dimana,

N = Jumlah lilitan

Do = Diameter luar kumparan

Din = Diameter dalam kumparan

Dk = Diameter kawat

Maka,

250 = 3 − Din

2 x 0,052

Sehingga diameter dalam kumparan ( Din) = 1,4 cm.

4.2 Analisa Perhitungan Generator

4.2.1 Menghitung Tegangan Terinduksi 3 fasa

Jadi untuk menentukan nilai tegangan 3 fasa yang terinduksi pada generator

dapat menggunakan persamaan :


59

𝐸𝑟𝑚𝑠 = ( 2. 𝜋

√2. 𝑁.

𝑛. 𝑃

120. ∅max .

𝑁𝑠

𝑁𝑝ℎ) 𝑥 √3

Sehingga nilai tegangan induksi secara perhitungan adalah :

Untuk ( kecepatan putar = 500 rpm)

𝐸𝑟𝑚𝑠 = ( 2 . 3,14

√2. 250 .

500.12

120 . 0,4192 𝑥 10−4 Wb .

9

3 ) 𝑥 √3

= 12,09 Volt ≈ 12 volt

Dengan persamaan tersebut, maka dapat ditentukan besar tegangan 3 fasa

dari fasa ke fasa dan fasa ke netral terhadap besar kecepatan putar generator, seperti

yang ditunjukkan pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Hasil perhitungan tegangan induksi 3 fasa

No Kecepatan

(Rpm)

Erms ( V )

Fasa ke fasa

Erms ( V )

Fasa ke Netral

Frekuensi

(Hz)

1 100 2,4 1,39 10

2 150 3,6 2,08 15

3 200 4,8 2,77 20

4 250 6,0 3,46 25

5 300 7,2 4,16 30

6 350 8,4 4,85 35

7 400 9,6 5,54 40

8 450 10,8 6,24 45

9 500 12,0 6,93 50

10 550 13,2 7,62 55

11 600 14,4 8,31 60

12 650 15,6 9,00 65

13 700 16,8 9,70 70

14 750 18,0 10,39 75


60

4.2.2 Menghitung Arus yang dihasilkan

Untuk menghitung nilai arus yang dihasilkan (I) perphasa adalah

𝐼 = 𝜋𝑟2 . 𝑎𝑤 . 𝐽𝑎

𝐼 = (3,14 𝑥 0,252 . 2 . (4,5 𝑥 106)

𝐼 = 1,766 𝐴 = 1,8 𝐴.

Maka nilai arus total yang dihasilkan oleh generator adalah 1,8 A.

4.2.3 Rugi-rugi dan Efisiensi

a. Rugi-rugi

Berikut beberapa rugi-rugi yang mempengaruhi generator fluks aksial tanpa

inti :

1. Rugi-rugi tembaga

Untuk menentukan rugi-rugi tembaga dari generator digunakan rumusan :

Par = m . Ia2 . Ra

Dimana :

Par = rugi-rugi tembaga

m = jumlah phasa

Ia = nilai arus

Ra = Resistansi stator perphasa ( didapatkan dengan melakukan pengukuran

terhadap setiap phasa generator melalui Ohmmeter, nilai Ra ≈ Rdc =

2,8 Ω) [6].

Maka, rugi-rugi tembaga generator adalah :

Par = 3 . (1,8)2 . 2,8 Ω

Par = 27,21 Watt


61

2. Rugi-rugi mekanik

Rugi-rugi mekanik terdiri dari rugi-rugi gesekan(pergeseran sumbu) dan

rugi-rugi angin (adanya celah di stator dan di rotor). Untuk menentukan nilai nya

digunakan perumusan :

Pmekanik = 10% x Par

Dimana :

Pmekanik = Rugi-rugi mekanik

Par = Rugi-rugi tembaga

Maka, rugi-rugi mekanik adalah :

Pmekanik = 10% x 27,21

Pmekanik = 2,7 Watt

b. Efisiensi

Efisiensi merupakan suatu ukuran dimana suatu perbandingan daya keluar

dengan masukan. Persamaan rumus effisiensi yaitu :

𝜂 =𝑃𝑜𝑢𝑡

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100%

Dimana :

𝜂 = Efisiensi

Pin = Daya masukan ( Pin = Pout + rugi-rugi)

Pout = Daya keluaran

Dengan besar daya keluaran tersebut dengan persamaan :

Pout = √3 x V x I x cos phi

Pout = 30 Watt


62

Setelah menentukan daya keluaran dan rugi-rugi dari generator, maka dapat

dihitung besar efisiensi generator dengan persamaan berikut :

𝜂 =𝑃

𝑃𝑜𝑢𝑡 + 𝑟𝑢𝑔𝑖 − 𝑟𝑢𝑔𝑖 𝑥 100%

=30

30 + (27,12 + 2,7)𝑥 100%

= 50,26 %

Nilai efisiensi yang didapatkan 50,26 %, hal ini didapatkan karena fluks

yang memotong kumparan begitu kecil, hal ini dipengaruhi kemampuan magnet

permanent yang digunakan pada generator fluks aksial tanpa inti dari kerapatan

magnet hanya sekitar 0,2235 Tesla.

4.3 Pengujian Generator

4.3.1 Pengujian tanpa beban

Pada pengujian tanpa beban untuk generator 3 fasa hubung bintang

dikarenakan fluks dari magnet permanent tetap (konstan ) maka kenaikan dari

tegangan terinduksi dan frekuensi generator dipengaruhi oleh besar kenaikan

kecepatan putar generator, seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.4 hubungan

kecepatan generator dengan tegangan terinduksi fasa ke fasa dan fasa ke netral dari

generator dan frekuensi yang dihasilkan generator.


63

Tabel 4.4 Hubungan kecepatan putar terhadap tegangan fasa ke fasa dan fasa ke

netral pada pengujian tanpa beban

Pada Tabel 4.4 dapat dilihat nilai tegangan yang terinduksi fasa ke fasa dan

fasa ke netral mangalami kenaikan yang linier terhadap besar kecepatan generator

dengan kenaikan frekuensi dari 10 Hz – 75 Hz. Hal tersebut ditunjukkan oleh

persamaan (2.1) dan persamaan (2.2) dimana besarnya tegangan terinduksi

berbanding lurus terhadap kecepatan putar generator.

Kecepatan

(rpm)

Erms ( V ) Erms ( V ) Frekuensi

(Hz) R-S R-T S-T R-N S-N T-N

100 2,25 2,23 2,27 1,37 1,35 1,39 10,12

150 3,38 3,35 3,41 2,06 2,04 2,09 15,15

200 4,49 4,46 4,51 2,75 2,72 2,77 20,16

250 5,65 5,62 5,64 3,43 3,43 3,46 25,20

300 6,81 6,74 6,83 4,12 4,09 4,14 30,32

350 7,88 7,84 7,91 4,81 4,78 4,84 35,18

400 9,08 9,05 9,11 5,51 5,49 5,53 40,23

450 10,17 10,13 10,19 6,12 6,09 6,14 45,25

500 11,27 11,24 11,3 6,84 6,81 6,87 50,28

550 12,44 12,4 12,48 7,59 7,57 7,61 55,27

600 13,58 13,55 13,6 8,29 8,26 8,3 60,25

650 14,65 14,61 14,68 8,96 8,94 8,99 65,18

700 15,78 15,73 15,81 9,65 9,63 9,68 70,24

750 16,85 16,82 16,87 10,33 10,31 10,35 75,17


64

Dari Tabel 4.4, dapat digambarkan grafik hubungan kenaikan kecepatan

generator terhadap tegangan fasa ke fasa saat pengujian tanpa beban generator fluks

aksial seperti pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Grafik hubungan Kecepatan terhadap tegangan fasa ke fasa

Pada Gambar 4.4 dapat dilihat grafik hubungan tegangan yang terinduksi

oleh kenaikan nilai putaran generator yaitu, terjadi hubungan yang linear antara

besarnya kecepatan putar generator dengan tegangan keluaran fasa ke fasa pada

generator. Dari Kecepatan 100 rpm – 500 rpm, tegangan yang terinduksi pada

tegangan saluran mencapai 2,25 - 16,85 volt. Hal ini sudah sesuai teori,

sebagaimana teori menyatakan besarnya tegangan adalah berbanding lurus dengan

kecepatan putar generator.

Pengujian tanpa beban tegangan fasa-netral untuk generator 3 fasa hubung

bintang bertujuan untuk menunjukkan hubungan perubahan kecepatan terhadap

tegangan tiap fasa. Dari Tabel 4.4 dapat digambarkan grafik hubungan kenaikan

kecepatan putaran terhadap tegangan fasa ke netral saat pengujian tanpa beban

generator fluks aksial seperti pada Gambar 4.5.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

181

00

15

0

20

0

25

0

30

0

35

0

40

0

45

0

50

0

55

0

60

0

65

0

70

0

75

0

Tega

nga

n (

Vo

lt)

kecepatan (rpm)

R - S

R - T

S - T


65

Gambar 4.5 Grafik hubungan kecepatan terhadap tegangan perfasa

Pada Gambar 4.5 menunjukkan hubungan perubahan frekuensi

terhadap besar tegangan tiap fasa pada generator. Persamaan dari tegangan Saluran

= √3 x tegangan tiap fasanya, menghasilkan tegangan tiap fasanya sekitar 1,37

sampai 10,33 volt dengan perubahan frekuensi 10 Hz-75Hz.

Dari Tabel 4.4 dapat digambarkan grafik hubungan kenaikan kecepatan

putaran terhadap frekuensi generator fluks aksial seperti pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Grafik hubungan kecepatan dengan frekuensi yang dihasilkan

Pada Gambar 4.6 dapat dilihat grafik pengaruh dari kecepatan putar

generator dengan frekuensi yang dihasilkan generator. Sesuai dengan persamaan

(2.1) menyatakan bahwa frekuensi berbanding lurus dengan kenaikan kecepatan

0

2

4

6

8

10

12

10

0

15

0

20

0

25

0

30

0

35

0

40

0

45

0

50

0

55

0

60

0

65

0

70

0

75

0

Tega

nga

n (

Vo

lt)

Kecepatan (rpm)

R - N

S - N

T - N

0

10

20

30

40

50

60

70

80

10

0

15

0

20

0

25

0

30

0

35

0

40

0

45

0

50

0

55

0

60

0

65

0

70

0

75

0

Fre

kue

nsi

(H

z)

Kecepatan (rpm)

Frekuensi


66

(rpm) dan berbanding terbalik dengan jumlah kutub generator. Pada pengujian

generator dengan kecepatan 500 rpm dihasilkan frekuensi 50,17 Hz.

Tegangan saluran pengujian tidak sama karena saat melilit pembuatan

kumparan stator dilakukan dengan manual atau tidak menggunakan mesin gulung

sehingga dapat mempengaruhi ukuran kumparan pada stator Salah satu bentuk

pengujian tanpa beban dapat dilihat pada Gambar 4.7.

Gambar 4.7 Pengujian tanpa beban dengan kecepatan 500 rpm

Tingkat akurasi generator atau perbandingan nilai tegangan pada teori dan

pengujian memiliki perbedaan dikarenakan berbagai factor yang mempengaruhi,

dan terdapat kesalahan-kesalahan yang membuat hasil perhitungan berbeda dengan

saat melakukan pengujian. Perbandingan tersebut bertujuan untuk mengetahui

tingkat akurasi dan perfoma dari generator. Bisa saja nilai hasil perhitungan lebih

besar dari pada nilai hasil yang didapat pada saat pengukuran, maupun sebaliknya.

Untuk mengetahui nilai perbandingan dari tegangan perhitungan pada Tabel 4.3

dan tegangan pengujian pada Tabel 4.4 generator 3 fasa hubung bintang dapat

menggunakan persamaan :

Perbandingan(%) = Vteori − Vpengujian

V Teori x 100%


67

Maka untuk kecepatan putar 500 rpm dengan tegangan fasa ke fasa,besar

perbandingan tegangan teori dan pengujian yaitu :

perbandingan (%) =12 − 11,27

12 x 100%

= 6,08 %

Perbandingan dari tegangan teori dengan tegangan pengujian didapatkan

pada kecepatan 500 rpm sekitar 6,08%. Keseluruhan perhitungan dapat dilihat pada

Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Besar perbandingan dari tegangan teori dan pengujian

Kecepatan

(rpm)

Tegangan

teori (V)

Tegangan pengujian (V) Perbandingan

(%) R-S R-T S-T

100 2,4 2,25 2,23 2,27 6,25

150 3,6 3,38 3,35 3,41 6,11

200 4,8 4,49 4,46 4,51 6,53

250 6 5,65 5,62 5,64 6,06

300 7,2 6,81 6,74 6,83 5,65

350 8,4 7,88 7,84 7,91 6,23

400 9,6 9,08 9,05 9,11 6,42

450 10,8 10,17 10,13 10,19 6,6

500 12 11,27 11,24 11,3 6,08

550 13,2 12,44 12,4 12,48 5,76

600 14,4 13,58 13,55 13,6 5,72

650 15,6 14,65 14,61 14,68 6,11

700 16,8 15,78 15,73 15,81 6,12

750 18 16,85 16,82 16,87 6,41

Rata-rata (%) 6,15


68

Dari Tabel 4.5 dapat menunjukkan sebuah grafik hubungan perbandingan

tegangan perhitungan dan pengujian oleh kecepatan putar generator tersebut pada

setiap pengukurannya yang dapat dilihat pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Grafik hubungan Tegangan teori dengan Tegangan pengujian

Pada Gambar 4.8 dapat dilihat grafik hubungan kecepatan putar generator

yang mempengaruhi tegangan secara perhitungan dan pengujian. Perbedaan antara

perhitungan dan pengukuran dari Tabel 4.5 dapat dilihat hasil dari perbandingan

rata-ratanya 6,19 %. Generator sudah memiliki tingkat akurasi yang baik karena

perbandingan hasil pengukuran dan perhitungan pada parameter tegangan yang di

bandingkan tidak lebih dari 6% tingkat kesalahan akurasi. Hal ini disebabkan

adanya rugi – rugi pada bagian stator dan rotor generator sehingga hasil pengujian

lebih kecil dari perhitungan teoritis, Rugi – rugi ini disebabkan bagian

fluksmagnetik yang tidak semuanya diserap oleh koil atau tidak semua medan

magnetiknya bisa dikonversi ke listrik dan juga disebabkan proses melilit kumparan

yang dilakukan secara manual sehingga kumparan tidak sempurna.

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750

Tega

nga

n

Kecepatan

V teori

R-S

R-T

S-T

%


69

4.3.2 Pengujian hubung singkat

Pada pengujian ini, nilai arus jangkar maksimum yang masih aman sekitar

125% - 150 %. Data pengujian hubung singkat dapat dilihat pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Pengujian hubung singkat

Kecepatan (Rpm) Isc ( A )

500 2,181

Berdasarkan pengujian hubungan singkat ini dapat kita ketahui arus nominal

saat terjadi hubungan singkat sehingga dapat memasang pengaman arus pada

generator tersebut. Arus maksimal yaitu 2,18 A mendekati dari nilai arus

maksimum yang masih aman sekitar 125 %. Pada percobaan tanpa beban tegangan

saluran ( Ea) mencapai 6,84 volt. Untuk mencari impedansi (Zs) menggunakan

rumusan :

𝐼𝑎 = 𝐼𝑠𝑐 = 𝐸𝑎

𝑍𝑠

2,18 𝐴 = 6,84

𝑍𝑠

Maka, nilai impedansi tiap fasa (Zs) = 3,13 Ohm.

Bentuk pengujian hubung singkat pada generator 3 fasa fluks aksial dapat dilihat

pada Gambar 4.9.

Gambar 4.9 Pengujian hubung singkat dengan kecepatan 500 rpm.


70

4.3.3 Pengujian Berbeban lampu pijar

Tegangan dan arus keluaran generator pada saat kondisi berbeban,

Pengujian generator fluks aksial tiga fasa berbeban dilakukan dengan

menambahkan beban pada tiap phasa tegangan keluaran generator, Pengujian

dilakukan dengan variasi putaran generator dimulai pada 100 rpm sampai 750 rpm,

Beban yang digunakan pada pengujian yaitu beban lampu pijar 12 volt 18 watt,

Hasil pengujian berbeban lampu pijar telah ditunjukkan pada Tabel 4.7 yang terdiri

dari tegangan, arus dan daya pembebanan.

Tabel 4.7 Data pengujian generator dengan beban lampu 12 volt 18 watt

Kecepatan

(rpm)

tegangan ( V ) Arus ( A ) Daya

(watt) R-N S-N T-N Ir Is It

100 0,55 0,54 0,57 0,163 0,163 0,164 0,283

150 0,92 0,91 0,94 0,245 0,243 0,249 0,681

200 1,39 1,37 1,41 0,329 0,325 0,331 1,40

250 2,03 2,01 2,03 0,415 0,411 0,421 2,526

300 2,44 2,42 2,47 0,492 0,49 0,499 3,715

350 3,01 2,99 3,03 0,573 0,571 0,577 5,180

400 3,44 3,41 3,48 0,656 0,651 0,659 6,770

450 3,96 3,94 3,97 0,738 0,733 0,738 8,740

500 4,4 4,39 4,46 0,82 0,818 0,82 10,856

550 5,13 5,11 5,15 0,901 0,901 0,907 13,896

600 5,6 5,58 5,64 0,982 0,979 0,983 16,514

650 6,23 6,21 6,25 1,066 1,061 1,067 19,900

700 6,71 6,69 6,75 1,148 1,145 1,149 23,119

750 7,26 7,24 7,29 1,230 1,228 1,235 26,824

Pada Tabel 4.7 terdapat beban generator yang terpasang pada terminal-

terminalnya untuk mengukur frekuensi yang dihasilkan, tegangan terminal, putaran


71

poros, dan arus beban, Dengan menggunakan data yang terdapat pada Tabel 4.7.

Untuk frekuensi 50 Hz dihasilkan tegangan pembebanan setiap fasa R,S dan T

adalah 4,40; 4,39 dan 4,46 volt, untuk arus beban 0,820; 0,818 dan 0,826 A

diperoleh daya pada beban sebesar 10,86 watt. Untuk mendapat kan besar daya

digunakan persamaan (2.14). Dari Tabel dapat dilihat hubungan kenaikan rpm

terhadap daya beban yang dihasilkan generator, seperti pada Gambar 4.10.

Gambar 4.10 Grafik hubungan kecepatan generator terhadap daya beban yang

dihasilkan

Pada Gambar 4.10 dapat dilihat grafik hubungan daya terhadap kenaikan

kecepatan dari generator, dengan kecepatan 100-750 rpm dapat mencapai daya

pembebanan 0,283 watt – 26,82 watt. Semakin dipercepat generator maka nilai

daya pembebanan akan mengalami kenaikan, hal ini dikarenakan semakin

tingginya tegangan yang dapat dihasilkan generator untuk membebani beban,

Untuk itu, dapat dilihat hubungan kenaikan daya terhadap tegangan yang dihasilkan

oleh generator saat pengujian berbeban seperti pada Gambar 4.11.

0

5

10

15

20

25

30

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750

Daya

Daya


72

Gambar 4.11 Grafik hubungan daya terhadap tegangan tiap fasa pada generator

Pada Gambar 4.11 dapat diketahui kenaikan daya beban yang dihasilkan

dipengaruhi kenaikan tegangan terminal dari generator dan hubungan nya

berbanding lurus terhadap kenaikan nilai tegangan tiap fasanya. Ketika frekuensi

50 Hz, tegangan perphasa hanya 4,40 volt daya beban 10,82 watt dan saat pengujian

sampai 75 Hz daya pembebanan mencapai 26,82 watt. Hal ini dikarenakan

peningkatan kecepatan generator sehingga tegangan yang dihasilkan mengalami

kenaikan dan arus beban juga akan semakin besar karena beban tetap. Maka

hubungan daya terhadap kenaikan arus beban pengujian berbeban dapat dilihat pada

Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Grafik hubungan daya terhadap arus perfasa

0

2

4

6

8

Tega

nga

n

Daya

Fasa R

Fasa S

Fasa T

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

Aru

s

Daya

Ir

Is

It


73

Pada Gambar 4.12 dapat dilihat bahwa hubungan daya terhadap kenaikan

arus beban yang semakin meningkat karena hubungan nya terhadap daya yang

dihasilkan berbanding lurus, Ketika dikecepatan 500 rpm dihasilkan arus beban

perphasa sekitar 0,82 A dan saat pengujian di sekitar 750 rpm arus yang dihasilkan

perphasa sekitar 1,23 A.

Salah satu bentuk pengujian beban lampu pijar dengan pengukuran

tegangan dapat dilihat pada Gambar 4.13.

Gambar 4.13 Bentuk pengukuran tegangan dalam pengujian generator

berbeban dengan lampu pijar dengan kecepatan 500 rpm

Regulasi tegangan atau perbandingan tegangan perfasa generator saat tanpa

beban dan kemudian diberi beban maka akan terjadi penurunan tegangan. Maka

dapat dilakukan perhitungan terhadap Drop Tegangan. Perhitungan drop tegangan

dilakukan untuk mengetahui pengaruh pembebanan terhadap nilai tegangan

keluaran generator. Perhitungan regulasi tegangan hubungan antara Tegangan

tanpa beban Tabel 4.4 dengan tegangan berbeban Tabel 4.7. Hasil perhitungan

didapatkan dengan persamaan :


74

Drop tegangan ( % ) = ( Vtanpa beban – Vberbeban

Vtanpa beban) 𝑥 100%

Untuk kecepatan 500 rpm, didapatkan regulasi tegangan yaitu :

Drop tegangan ( % ) = ( Vtanpa beban – Vberbeban

Vtanpa beban) 𝑥 100%

= 6,84 – 4,4

6,84 𝑥 100%

= 35,42 %

Dengan persamaan yang sama, maka didapatkan hasil perhitungan regulasi

tegangan tiap fasa terhadap kecepatan generator dapat dilihat pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Nilai perhitungan drop tegangan pada generator

Kecepatan

(rpm)

Drop tegangan (volt) Regulasi

(%) R-N S-N T-N

100 0,82 0,81 0,82 59,61

150 1,14 1,13 1,15 55,25

200 1,36 1,35 1,36 49,39

250 1,4 1,42 1,43 41,18

300 1,68 1,67 1,67 40,64

350 1,8 1,79 1,81 37,42

400 2,07 2,08 2,05 37,50

450 2,16 2,15 2,17 35,31

500 2,44 2,42 2,41 35,42

550 2,46 2,46 2,46 32,41

600 2,69 2,68 2,66 32,31

650 2,73 2,73 2,74 30,49

700 2,94 2,94 2,93 30,42

750 3,06 3,07 3,06 29,65

Pada Tabel 4.8 ditunjukkan nilai-nilai drop tegangan setiap phasanya

terhadap kenaikan putaran generator dan persentase dari drop tegangan terhadap


75

tegangan tanpa beban. Maka dilihat bentuk grafik kenaikan drop tegangan dan

regulasi tegangan terhadap kecepatan putar generator seperti pada Gambar 4.14.

Gambar 4.14 Hubungan kenaikan rpm terhadap drop tegangan yang dihasilkan

Dari Gambar 4.14 grafik hubungan kenaikan rpm terhadap drop tegangan

perphasa dapat dilihat nilai drop tegangan semakin besar saat putaran generator

dinaikkan,Ketika kecepatan generator 500 rpm drop tegangan yang terjadi pada

setiap phasa sekitar 2,44 Volt dan kemudian pada pengujian kecepatan sampai 750

rpm telah mengalami kenaikan sekitar 3,06 volt tiap phasanya. Tetapi persentasi

drop tegangan semakin menurun, dikarenakan tegangan terminal yang semakin

meningkat oleh putaran generator sekitar 35,42 %.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750

Tega

nga

n

rpm

Fasa R

Fasa S

Fasa T


76

4.3.3 Pengujian Pengaturan berbeban dan frekuensi konstan

Pengujian pengaturan berbeban dilakukan untuk mendapatkan dan

menggambarkan karakteristik generator dalam kenaikan daya keluaran ( Pout)

dengan melakukan pembebanan yang sama di tiap phasanya generator. Kemudian

nilai bebannya di variasikan saat generator dalam frekuensi 50 Hz dan frekuensi

tetap dijaga konstan, supaya dapat melihat pengaruh pembebanan terhadap nilai

tegangan dan arus beban yang dihasilkan. Hasil data dari pengujian pengaturan

berbeban dengan nilai frekuensi generator yang dijaga konstan f = 50 Hz dapat

dilihat pada Tabel 4.9.

Tabel 4.9 Pengujian pembebanan dengan frekuensi konstan

Dari Tabel 4.9 data pengujian generator dengan pengaturan berbeban dan

frekuensi yang dijaga konstan menunjukkan perubahan tegangan dan arus terhadap

tahanan beban yang berubah, sehingga membentuk grafik seperti pada Gambar

4.15.

Tahanan

beban

(Ω)

Tegangan (volt) Arus (A) Daya

(watt) R-N S-N T-N Ir Is It

60 6,72 6,7 6,74 0,193 0,193 0,196 3,912

50 6,58 6,57 6,59 0,251 0,251 0,253 4,968

40 6,41 6,39 6,41 0,319 0,321 0,329 6,205

30 6,27 6,26 6,29 0,373 0,375 0,379 7,07

20 5,99 5,98 6,01 0,457 0,459 0,477 8,349

10 5,79 5,78 5,81 0,577 0,578 0,581 10,06


77

Gambar 4.15 Hubungan arus terhadap tegangan pada frekuensi konstan

Pada Gambar 4.15 dapat dilihat grafik hubungan kenaikan arus terhadap

tegangan. Penurunan nilai tegangan tidak terlalu signifikan terhadap kenaikan arus

beban sehingga nilai daya yang dihasilkan lebih besar, hal ini dikarenakan frekuensi

yang tetap dijaga konstan dengan mempertahankan kecepatan putar generator.

Tahanan beban 10-60 ohm dan tegangan mengalami penurunan dari 6,72 – 5,79

volt. Dihasilkan daya pembebanan terbesar yaitu 10,05 watt saat tegangan tiap fasa

sekitar 5,79 volt.

0

2

4

6

8

10

12

0.193 0.251 0.319 0.373 0.457 0.577

Tega

nga

n

Arus

Fasa R

Fasa S

Fasa T

Daya


78

4.3.4 Pengujian Pengaturan berbeban dan frekuensi tidak konstan

Pengujian pengaturan berbeban dilakukan dengan beban yang sama pada

percobaan sebelumnya dan tidak mempertahankan nilai frekuensi. Hasil pengujian

pengaturan berbeban dengan nilai frekuensi berubah-ubah dilihat pada Tabel 4.10.

Tabel 4.10 Data pengujian pengaturan berbeban dan frekuensi tidak konstan

Tahanan

beban

(Ω)

Tegangan (volt) Arus (A) Kecepatan

(rpm)

Daya

(watt) R S T R S T

60 6,39 6,38 6,4 0,172 0,171 0,176 500 3,317

50 6,04 6,02 6,1 0,213 0,211 0,221 482 3,905

40 5,85 5,83 5,89 0,266 0,264 0,273 465 4,703

30 5,6 5,59 5,63 0,302 0,299 0,309 441 5,102

20 5,38 5,35 5,42 0,42 0,419 0,432 429 6,842

10 5,16 5,14 5,21 0,49 0,489 0,504 408 7,668

Dari Tabel 4.10 pengujian pengaturan berbeban dengan frekuensi tidak

dijaga/berubah menghasilkan pengaruh terhadap tegangan keluaran dan arus

pembebanan pada generator dan putaran generator mengalami perlambatan dari

500 rpm sampai 408 rpm. Dari Tabel 4.10 dapat dilihat hubungan arus terhadap

tegangan dan daya seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.16.

Gambar 4.16 Hubungan arus terhadap tegangan

0

2

4

6

8

10

0.172 0.213 0.266 0.302 0.42 0.49

Tega

nga

n

Arus

Fasa R

Fasa S

Fasa T

Daya


79

Pada pengujian pengaturan berbeban Tegangan terminal terlihat menurun

lebih signifikan, dari sekitar 6,4 volt sampai 5,21 volt. Hal ini dikarenakan frekuensi

tidak dijaga sehingga putaran generator mengalami perlambatan dari 500 rpm

sampai 408 rpm. Dihasilkan daya pembebanan terbesar yaitu 7,68 watt.

Kedua pengujian pengaturan berbeban saat ferkuensi konstan dan saat

frekuensi tidak dijaga menghasilkan daya pembebanan 10,05 watt dan 7,68 watt,

Daya yang dihasilkan saat frekuensi konstan lebih besar karena tegangan terminal

tidak terlalu signifikan mengalami penurunan dibanding saat frekuensi tidak dijaga

konstan dengan tahanan yang sama.

4.4 Bentuk gelombang dari tegangan keluaran generator

Untuk melihat bentuk gelombang sinusoidal dari tegangan generator setiap

fasanya maka digunakan Osiloskop ATTEN type ADS2202CA dengan dua input

channel. Berikut bentuk gelombang hasil percobaan penggunaan osiloskop

terhadap tegangan keluaran generator tiap fasa nya seperti pada Gambar 4.17.

Gambar 4.17 Bentuk gelombang sinusoidal dari tegangan generator fasa R, fasa S

dan fasa T


80

Pada Gambar 4.17 menampilkan bentuk gelombang sinusoidal hasil

pengujian generator setiap fasanya menggunakan osiloskop pada kecepatan

putaran 500 rpm. Dari gambar terlihat bentuk gelombang sinusoidal yang

dihasilkan rata (tidak ada getaran), ini sebabkan karena ukuran magnet yang

digunakan sama besar dan ukuran nya sama, karena dimensi dan berat magnet dapat

menyeimbangkan perputaran rotor pada generator. Pada gambar dapat diketahui

nilai frekuensi sekitar 50,24 Hz dan tegangan puncak ke puncak (Vpp) rata-rata

19,34 volt,. Sedangkan untuk menghitung besar tegangan keluaran generator

digunakan persamaan :

𝑉𝑚𝑎𝑘𝑠 = 𝑉𝑝𝑝

2

= 19,34

2

= 9,67 𝑣𝑜𝑙𝑡

Maka, untuk mendapatkan nilai tegangan efektifnya (Vrms) menggunakan

persamaan :

𝑉𝑟𝑚𝑠 = 𝑉𝑚𝑎𝑘𝑠

√2

= 9,67

√2

= 6,84 volt


81

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari perancangan dan pengujian Generator fluks aksial tanpa inti

menggunakan magnet permanen dengan desain 2 buah stator dan 3 buah rotor,

diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Generator fluks aksial 3 fasa tanpa inti dengan 2 stator dan 3 rotor telah

dirancang dengan tegangan saluran 12 volt 3 fasa saat frekuensi 50 Hz, dan

daya perhitungan sekitar 30 watt dengan effisiensi generator 50,67%.

2. Perbandingan tegangan terinduksi secara pengujian dan perhitungan pada

generator 3 fasa telah memiliki akurasi yang baik sekitar 6,18% dan tegangan

pengujian 11,27 volt dari tegangan perhitungan 12 volt.

3. Saat pengujian tanpa beban frekuensi 50 Hz tegangan tiap phasanya sekitar

6,84 volt dan pengujian berbeban tetap lampu pijar 4,40 volt, sehingga drop

tegangan 35,42 % dan semakin menurun saat frekuensi dinaikkan karena

tegangan terminal yang melayani beban akan mengalami kenaikan.

4. Saat pengujian pengaturan berbeban ferkuensi konstan dan frekuensi tidak

dijaga menghasilkan daya pembebanan 10,05 watt dan 7,68 watt dengan

tahanan beban yang sama, hal ini dikarenakan saat frekuensi tidak dijaga

maka tegangan mengalami penurunan yang signifikan

5. Perancangan generator 3 fasa dengan daya yang ditentukan kurang terpenuhi

sehingga generator belum efisien.


82

5.2 Saran

Dari perancangan dan pengujian Generator fluks aksial tanpa inti

menggunakan magnet permanen dengan desain 2 buah stator dan 3 buah rotor,

dapat diberikan saran sebagai berikut:

1. Pada penelitian selanjutnya, sebaiknya menggunakan magnet permanent

yang memiliki densitas magnet yang lebih baik.

2. Pada penelitian selanjutnya, dapat mengembangkan generator fluks aksial

tanpa inti untuk menghasilkan daya yang lebih besar dan dapat diaplikasikan

sebagai penghasil tegangan pada pembangkit listrik.


83

DAFTAR PUSTAKA

[1] Zebua, Karyaman Harto. 2016. Pembuatan dan Uji Kelistrikan Generator

Magnet Permanen Fluks Aksial. Medan : Tugas Akhir Universitas Sumatera

Utara.

[2] Wijaya, F. Danang., dkk. 2013. Perancangan Generator Magnet Permanen

Fluks Aksial Putaran Rendah. Annual Engineering Seminar 2014.

Yogyakarta : Universitas Gajah Mada. Pp. 21-26.

[3] H. Prasetijo, Ropiudin, dan B. Dharmawan. 2012. Generator Magnet

Permanen Sebagai Pembangkit Listrik Putaran Rendah.Purwokerto : Tugas

Akhir Universitas Jenderal Soedirman.

[4] Nur , Dhiyaul Farhan M., dkk. 2013. Perancangan Prototype Generator

Magnet Permanen Fluks Aksial Pada Pembangkit Listrik Tenaga Angin

Untuk Penerangan Lampu Jalan. Banda Aceh : Seminar Nasional dan Expo

Teknik Elektro 2013.

[5] Muliawati, Fithri., dan T. Ramadhan. Rancang Bangun Generator Portable

Fluks Aksial Magnet Permanen Jenis Neodymium ( NdFeB ). Bogor : Jurnal

Teknik Elektro Universitas Ibn Khaldun Bogor, no. V, pp. 38-46.

[6] Abdul, Fajar. 2017. Rancang Bangun Generator Sinkron Axial Flux

Permanent Magnet 1500 Watt. Research Gate.

[7] Tinjo, Raja. 2010. Optimasi Jarak Celah Udara Generator Sinkron Magnet

Permanent Fluks Aksial Rotor Cakram Ganda Dengan Stator Tanpa Inti.

Skripsi Teknik Elektro. Depok : Universitas Indonesia.

[8] Alvera Apridalianti Melkias, Rusmana. 2018. Rancang Bangun Generator

Axial Flux Permanent Magnet Tipe Magnet Statis Dan Dinamis Internal


84

Stator. Tugas Akhir Teknik Konversi Energi. Bandung : Politeknik Negeri

Bandung.

[9] M. F. Alqodri, C. E. Rustana, dan H. Nasbey. 2015. Rancang Bangun

Generator Fluks Aksial Putaran Rendah Magnet Permanen Jenis

Neodymium ( NdFeB ) Turbin Angin Sumbu Vertikal Tipe Double-Stage

Savionus. Jakarta : Seminar Nasional Fisika 2015, vol. IV, pp. 135–142.

[10] Ardhians Wijaya, Syahrial, Dan Waluyo. 2016. Perancangan Generator

Magnet Permanen dengan Arah Fluks Aksial untuk Aplikasi Pembangkit

Listrik. Bandung : Tugas Akhir Institut Teknologi Nasional Bandung.

[11] Toto Tohir dan Sofian Yahya. 2014. Perancangan dan Pengujian Motor

Induksi Tiga Fasa Menjadi Generator Magnet Permanen Satu Fasa

Kecepatan Rendah. Bandung : Politeknik Negeri Bandung.

[12] Zuhal. 1995. Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya. Jakarta :

Gramedia.

[13] Natalia Radwan-Praglowska, Dariusz Borkowski, And Tomasz Wegiel.

2017. Model Of Coreless Axial Flux Permanent Magnet Generator. Poland :

Cracow University Of Technology

[14] Clarissa Amelia Sitorus.2017. Pembuatan Alternator Axial Flux Coreless

Dengan Menggunakan Magnet Permanen. Surabaya : Tugas Akhir Institut

Teknologi Sepuluh Nopember.


85

LAMPIRAN

1. Generator fluks aksial tanpa inti yang telah dikerjakan , dipasangkan sesuai

dengan rangkaian pengujian untuk tanpa beban dan berbeban. Dengan

menggunakan Motor DC shunt (penggerak mula), Multimeter dan clamp

meter sebagai alat ukur keluaran generator.

2. Pengujian generator fluks aksial 3 fasa untuk mengukur tegangan fasa ke

fasa saat frekuensi pengujian 50 Hz.


86

3. Salah satu bentuk pengujian tanpa beban dengan kecepatan putar generator

500 rpm untuk tegangan perfasa dari generator.

4. Pengujian generator 3 fasa dengan hubung singkat pada terminal untuk

menentukan nilai batas arus maksimalnya.


87

5. Pengujian berbeban generator 3 fasa dengan menggunakan lampu pijar tiap

fasanya, untuk mendapatkan nilai tegangan pembebanan.

6. Pengujian berbeban generator 3 fasa dengan menggunakan lampu pijar pada

tiap fasanya, untuk mendapatkan nilai arus beban.


88

7. Pengujian pembebanan generator 3 fasa dengan menggunakan variable

resistif ( tahanan geser) pada tiap fasa dari generator, maka dapat diukur

tegangan dan arus.

8. Pengujian penggunaan osiloskop untuk melihat bentuk gelombang dari

tegangan tiap phasa generator.


Documents

STUDI GENERATOR FLUKS AKSIAL 3 FASA TANPA INTI DENGAN