Simulasi Arus Beban Pltmh

 ISSN :2085-6989

SIMULASI ARUS ARUS BEBAN PLTMH MENGGUNAKAN PENGATUR BEBAN ELEKTRONIK (ELC) FASA SATU Oleh Riza Widia dan Dasrul Yunus Staf Pengajar Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang

 ABSTRACT  PLTMH Guo Kuranji Padang is built after a feasibility study about the water flow, water level, type of generator and other parameters. The aim of this study i s learn the ability of PLTMH to produce the appropriate voltage and frequency when it have maximum load  generator. Customer load changes because fluctuations in voltage and frequency generator  speed, but this changing can not be monitored all the time.  Electronic Load Controllers (ELC) can set maximum and constant load generator.  It is done by transfer the free load to the complement load.A simulations of Electronic El ectronic Load  Controllers (ELC) is needed before it applied to PLTMH. In this simulation, the result of  PLTMH is compared by Electronic Load Controllers (ELC) result using Delphi. (ELC), Delphi, PLTMH   Keyword: Electronic Load Controller (ELC),

PENDAHULUAN

PLTMH Guo Kecamatan Kuranji, Kota Padang dibangun dibangun setelah melalui melalui studi studi kelay kelayaka akan n yang yang matan matang g denga dengan n parameter: parameter: debit air, ketinggia ketinggian, n, jenis generato generatorr dan lain-lain, lain-lain, sehingg sehinggaa pada saat saat dibe diberi ri beba beban n maks maksim imum um maka maka generato generatorr masih masih mampu mampu menghasilk menghasilkan an tega tegang ngan an dan dan frek frekue uens nsii yang sesu sesuai ai dengan dengan standar. standar. Tetapi Tetapi PLTMH PLTMH Guo ini belum belum dimanf dimanfaa aatka tkan n secar secaraa maksim maksimal al sehi sehing ngga ga peru peruba baha han n beba beban n pada pada kons konsum umen en meny menyeb ebab abka kan n terj terjad adiny inyaa fluktuasi tegangan dan frekuensi karena kece kecepa pata tan n gene genera rato torr akan akan cend cender erun ung g berubah-ubah pula, dan dalam keny kenyata ataann annya ya perub perubaha ahan n yang yang terjad terjadii tidak dapat dimonitor setiap saat. Untu Untuk k dap dapat meng mengaatur tur beban ban generato generatorr agar agar maksimum maksimum dan konstan konstan maka disini digunakan  Electronic Load  Controller  (ELC) dengan cara menga mengalih lihkan kan beba beban n tak terpa terpakai kai pada pada beban komplemen. Sebelum  Electronic  Load Controller  (ELC) digunakan pada PLTMH PLTMH maka maka perlu perlu dilaku dilakukan kan sebuah sebuah simula simulasi si untuk untuk menge mengetah tahui ui kelay kelayaka akan n Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

penggunaan  Electronic Load Controller  (ELC) pada PLTMH ataupun sebaliknya. Simulasi dilakukan menggunakan menggunakan Delp Delphi hi deng dengan an cara cara memb memban andi ding ngka kan n data riil tegangan dan arus pada PLTMH dengan data pengujian  Electronic Load  Controller (ELC). Dala Dalam m mend mendet etek eksi si peru peruba baha han n beba beban n gene genera rato tor, r,  Electronic Load  (ELC) bek bekerja rja sete etelah lah Controller  (EL mend mendap apat at masu masuka kan n dari dari peru peruba baha han n frekuensi beban konsumen. Disini diasumsikan bahwa dengan beban ban genera erator tor yang dija dijag ga teta tetap p maksimum, maksimum, maka kece kecepata patan n generator generator  juga akan maksimum, hal ini berarti frekuensi dan teg tegangan keluaran generator tidak berubah secara signifikan sehingga tidak perlu dikontrol. Tujuan Penelitian Untuk mengetahui tingkat kelayakan penggunaan  Electronic Load Controller  (EL (ELC) pad pada PLTM PLTMH H Guo Guo Kura uranji denga dengan n cara cara melaku melakukan kan simula simulasi si data data PLTMH Guo Kuranji dan data pengujian

73

 ISSN :2085-6989  Electronic Load Controller  (ELC) menggunakan Delphi.

GENERATOR

SENSOR ARUS

BEBAN

ACS754xCB

KONSUMEN

TURBIN RANGKAIAN KONTROL

SEMICONDUCTOR

BEBAN

SWITCH

KOMPLEMEN

METODOLOGI PENELITIAN

Studi literatur diperoleh dari  jurnal-jurnal dan buku-buku teks yang relevan dengan bahasan penelitian ini. Metodologi yang digunakan dalam mengerjakan penelitian ini ini adalah menerapkan konsep-konsep teoritis dengan melakukan simulasi pada  Electronic Load Controller (ELC).

Gambar 1. Blok Diagram kerja Electronics  Load Controller (ELC)

TINJAUAN PUSTAKA

Dari blok diagram tampak cara kerja Electronics Load Controller  (ELC) yaitu sensor arus pada beban konsumen akan memberikan informasi pada rangkaian control untuk menjaga agar beban generator tetap konstan dengan cara mengalihkan beban tak terpakai ke beban komplemen.

ELC ( Electronics Load Controller)

Keuntungan ELC

 Electronics Load Controller  (ELC) adalah sistem kontrol elektronik yang mengatur beban generator agar maksimum dan konstan. Prinsip Kerja ELC

Pada dasarnya  Electronics Load  Controller  (ELC) mengatur agar beban generator selalu konstan walaupun terjadi perubahan beban secara mendadak dan menjaga agar beban generator selalu maksimum, dengan cara mengalihkan beban generator yang tak  terpakai pada beban komplemen (complement load). Dengan demikian putaran generator juga akan konstan, sehingga perubahan frekuensi dan tegangan yang terjadi tidak signifikan atau masih dalam range yang ditentukan. Beban konsumen pada PLTM sebagian besar berupa beban penerangan untuk  kebutuhan rumah tangga. Karenanya penyaluran daya yang dibutuhkan adalah per fasa, sehingga akan terjadi ketidakseimbangan daya.

74

Beberapa keuntungan penggunaan  Electronics Load Controller  (ELC) pada PLTMH adalah: • Harga  Electronics Load Controller  (ELC) lebih murah dibandingkan dengan Governor , sehingga biaya investasi awal pembangunan PLTMH juga akan rendah.  Electronics •  Load Controller  (ELC) mempunyai kemampuan yang tinggi dalam merespon terjadinya perubahan beban, sekalipun terjadi secara mendadak. • Dapat diproduksi didalam negeri (produk  lokal). Tanpa perawatan ( free maintenance) Simulasi Arus Beban PLTMH

Pada simulasi ini kita mengacu pada Hukum Kirchoff yaitu pada rangkaian seri : selisih tegangan sumber dengan jumlah tegangan jatuh pada masing-masing beban adalah 0, seperti ditunjukkan pada gambar Gambar 2. Sedangkan pada rangkaian paralel :  jumlah arus yang mengalir menuju satu titik sama dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut. Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

 ISSN :2085-6989

  1     I   R

I To t

I R2 I     R   

3   

Gambar 2. Ilustrasi penerapan hukum  kirchhoff pada rangkaian seri

VSUMBER − (VR1 + VR2 + VR3 ) = 0 VSUMBER = VR1 + VR2 + VR3 dimana: VRn = I×R n ; VRn = tegangan jatuh pada beban Rn. sehingga: VR1 = I × R1; VR1 = tegangan jatuh pada beban R1. VR2 = I × R2 ; VR2 = tegangan jatuh pada beban R2. VR3 = I × R3 ; VR3 = tegangan jatuh pada beban R3. Pada rangkaian seri, arus yang mengalir pada masing-masing beban sama besarnya dengan arus pada rangkaian. I = IR1 = IR2 = IR3 dimana:  I 

=

V SUMBER  RTOTAL

Hukum Kirchhoff pada rangkaian paralel: arus yang mengalir menuju suatu titik berbanding lurus dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Ilustrasi penerapan hukum  kirchhoff pada rangkaian paralel 

I Total – ( IR1 + IR2 + IR3 ) = 0 I Total = IR1 + IR2 + IR3 dimana :  I  Rn

=

V SUMBER  Rn

IRn=

arus

yang

mengalir pada beban Rn sehingga :  I  R1

=

V SUMBER  R1

IR1 =arus yang mengalir pada beban R 1

 I  R 2

=

V SUMBER  R2

IR2=arus yang mengalir pada beban R 2

 I  R 3

=

V SUMBER  R3

IR3=arus yang mengalir pada beban R 3

Pada rangkaian paralel, tegangan yang jatuh pada masing-masing beban sama dengan tegangan sumber. VSUMBER = VR1 + VR2 + VR3 HASIL DAN PENELITIAN

PLTMH Guo Kuranji berlokasi di desa Guo Kecamatan Kuranji, Kota Padang, PLTMH ini digerakkan oleh turbin jenis Crossflow.

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

75

 ISSN :2085-6989 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Gambar 4 Turbin Crossflow

Sedangkan generator yang dipakai mempunyai kapasitas 10 kW, berikut adalah data teknis generator: Asyncronuous Generator Type ST-10 No. 0711312 P = 10 kW Cos Φ = 1.0 230/115 V Excit Volt = 80 V 43,5/87 A Excit Current = 4,1 A 50 Hz 1500 r/min Made In China

Berikut adalah data Arus Beban yang diperoleh dari generator PLTMH Guo Kuranji, yang dalam simulasi diberi istilah Generator Current : Tabel 1. Data Arus Beban Generator PLTMH Guo Kuranji (Generator  Current ) No

1 2 3 4

74

Jam

Jam 7 Jam 8 Jam 9 Jam 10

Jumlah Konsumen 10 10 10 10

I Generator (10 Rumah) 4.306 5.659 5.126 4.716

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

5.536 4.224 5.126 5.823 4.798 4.511 8.939 18.043 18.248 18.166 18.658 18.453 18.248 16.197

Karena PLTMH Guo Kuranji belum menggunakan  Electronics Load  Controller  (ELC) maka nilai Generator  Current  (GC ) sama dengan Customer   Load Current  (CLC ). Data tegangan generator yang diperoleh dari PLTMH Guo Kuranji, yang dalam simulasi diberi istilah Generator Voltage (GV ) adalah sebagai berikut: Tabel 2. Data Tegangan Generator PLTMH Guo Kuranji (Generator  Voltage)

Sampling Data

Pengambilan data dilakukan dengan cara pengukuran secara langsung pada output generator PLTMH Guo Kuranji setiap 1 jam sekali dalam 18  jam. Data ini selanjutnya akan digunakan sebagai pembanding dari data pengujian  Electronics Load Controller  (ELC) di laboratorium.

Jam 11 Jam 12 Jam 13 Jam 14 Jam 15 Jam 16 Jam 17 Jam 18 Jam 19 Jam 20 Jam 21 Jam 22 Jam 23 Jam 24

No

Jam

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Jam 7 Jam 8 Jam 9 Jam 10 Jam 11 Jam 12 Jam 13 Jam 14 Jam 15 Jam 16 Jam 17 Jam 18 Jam 19 Jam 20 Jam 21 Jam 22 Jam 23 Jam 24

Jumlah Konsumen 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 10

V Pengukuran

220.7718 220.2188 220.416 220.9923 220.6724 220.2877 220.6442 220.4937 220.8688 220.5544 220.3642 220.5271 220.0605 220.0687 220.2088 220.2645 220.0712 220.6068

Sama halnya dengan Generator  Current  (GC ) karena PLTMH Guo Kuranji belum menggunakan  Electronics Load Controller  (ELC) Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

 ISSN :2085-6989

maka nilai Generator Voltage (GV ) sama dengan  Line Voltage ( LV ). Data dari hasil pegujian  Electronics  Load Controller  (ELC) adalah sebagai berikut: Tabel 3. Data Tegangan  Electronics  Load Controller (ELC) Generator Voltage

Line Voltage

Sampling Sampling

1 2

188.16 187.2

Sampling 1 Sampling 2

182.4 181.44

Sampling

3

187.2

Sampling 3

181.44

Sampling

4

186.24

Sampling 4

182.4

Sampling

5

186.24

Sampling 5

183.36

Sampling

6

186.24

Sampling 6

182.4

Sampling

7

187.2

Sampling 7

181.44

Sampling

8

187.2

Sampling 8

181.44

Sampling

9

186.24

Sampling 9

182.4

Sampling

10

186.24

Sampling 10

182.4

Sampling

11

187.2

Sampling

11

182.4

Sampling

12

188.16

Sampling

12

182.4

Sampling

13

187.2

Sampling

13 181.44

Sampling

14

187.2

Sampling

14

Sampling

15

186.24

Sampling

15 183.36

Sampling

16

187.2

Sampling

16 183.36

Sampling

17

188.16

Sampling

17

Sampling

18

187.2

Sampling

18 181.44

Sampling

18

0.37

Sampling

18

0.61

Flowchart

Agar program yang dirancang memiliki struktur dengan kualitas yang baik, maka perlu diawali dengan penentuan logika dalam program, seperti yang ditunjukkan pada flowchart Gambar 5. Start

Data 1

Pilih Data1/Data2

Data 2

Ambil Data Generator Voltage

Ambil Data Generator Voltage

Ambil Data Generator Current

Ambil Data Generator Current

Ambil Data Line Voltage

Ambil Data Line Voltage

Ambil Data Customer Line Voltage

Ambil Data Customer Line Voltage

182.4

182.4 Tampilkan Grafik

End

Tabel 4. Data Arus Beban  Electronics  Load Controller (ELC) Current Load Customer Sampling 1 0.37 Sampling 2 0.39 Sampling 3 0.37 Sampling 4 0.37 Sampling 5 0.37 Sampling 6 0.37 Sampling 7 0.37 Sampling 8 0.37 Sampling 9 0.37 Sampling 10 0.37 Sampling 11 0.37 Sampling 12 0.39 Sampling 13 0.39 Sampling 14 0.37 Sampling 15 0.39 Sampling 16 0.37 Sampling 17 0.39

Gambar 5. Flowchart Program Simulasi  Arus Beban

Generator Current

Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling Sampling

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

0.59 0.57 0.55 0.57 0.55 0.59 0.57 0.55 0.57 0.57 0.59 0.55 0.57 0.57 0.59 0.59 0.63

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

Data 1 adalah data riil dari arus beban generator PLTMH Guo Kuranji sedangkan data 2 adalah data hasil dari pengujian  Electronics Load Controller  (ELC) di laboratorium. Data 1 dan 2 diubah menjadi format Text Document  (*.txt) agar Delphi dapat mengenali data yang akan diproses. Simulasi dilakukan dengan membandingkan data riil dari arus beban generator PLTMH Guo Kuranji dengan data hasil dari pengujian  Electronics  Load Controller  (ELC) di laboratorium, blok diagram dari simulasi ditunjukkan pada 5. 77

 ISSN :2085-6989

Data Riil PLTMH Software Delphi

Grafik

Analisa

Data Pengujian ELC

Gambar 6. Blok Diagram Simulasi Arus  Beban

Sofware Simulasi ELC Data Acquisition

Gambar 8. Memilih Port

Sofware simulasi yang dibuat untuk melakukan simulasi data riil dari PLTMH Guo Kuranji dengan data hasil pengujian  Electronics Load Controller  (ELC), adalah sebagai berikut:

Kemudian kita harus menentukan sampling rate data, hal ini dilakukan untuk menentukan kapan setiap kali pengambilan data dilakukan.

Gambar 9. Memilih Sampling Rate

Gambar 7. Software Simulasi Arus Beban

Memulai Sofware Acquisition

ELC

Data

Sebelum menjalankan software maka kita harus memilih port serial yang akan digunakan, cara memilih port ditunjukkan pada gambar 8. Port serial yang dipilih adalah port yang tidak  dipakai oleh device lain dan setiap komputer berbeda-beda, saat ini port yang akan dipakai adalah COM5.

Pada Gambar 9. sampling rate dipilih 60 menit karena pengambilan data pada PLTMH Guo Kuranji dilakukan setiap 60 menit sebanyak 18 data, dimulai dari pukul 7:00 hingga pukul 24:00. Untuk melakukan penyimpanan data simulasi yang telah dilakukan maka kita harus memberi centang pada kolom save data, seperti pada Gambar 10. Menyimpan Data.

Gambar 10. Menyimpan Data

Selanjutnya untuk menampilkan grafik, maka kita harus memilih dan mengambil data yang akan ditampilkan 74

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

 ISSN :2085-6989

pada kolom  Load Data, seperti pada gambar berikut:

Gambar 13. Grafik Generator Voltage  PLTMH Guo Kuranji

Gambar 11. Memilih Dan Mengambil Data

Data yang ditampilkan pada grafik  adalah Generator Voltage, Generator  Current, Line Voltage dan Customer   Load Current .

Pilih Generator Current, Klik bar Open kemudian ambil file GUO GC 60 menit.txt, seperti ditunjukkan pada Gambar 14.

Melakukan simulasi Arus Beban Masukkan Data 1

Untuk melakukan simulasi maka kita harus memilih data yang akan diproses, seperti ditunjukkan pada Gambar 12. Data 1 adalah data riil PLTMH Guo Kuranji. Adapun tahapan pengambilan data 1 adalah sebagai berikut:

Gambar 14. Mengambil Data GUO GC 60 enit.txt

Pilih Generator Voltage, Klik bar Open kemudian ambil file GUO GV 60 menit.txt, seperti ditunjukkan pada Gambar 12.

Setelah itu akan muncul grafik  Generator Current  dari PLTMH Guo Kuranji yang berwarna merah seperti ditunjukkan pada Gambar 15.

Gambar 15. Grafik Generator Current  PLTMH Guo Kuranji Gambar 12. Mengambil Data GUO GV 60 enit.txt

Setelah itu akan muncul grafik  Generator Voltage dari PLTMH Guo Kuranji yang berwarna merah seperti ditunjukkan pada Gambar 13.

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

Pilih  Line Voltage, Klik bar Open kemudian ambil file GUO LV 60 menit.txt, seperti ditunjukkan pada Gambar 16.

79

 ISSN :2085-6989

Gambar 16 . Mengambil Data GUO LV 60  menit.txt

Setelah itu akan muncul grafik   Line Voltage dari PLTMH Guo Kuranji yang berwarna merah seperti ditunjukkan pada Gambar 17.

Gambar 19. Grafik Customer Line Current  PLTMH Guo Kuranji

Maka gabungan grafik data PLTMH Guo Kuranji dapat kita lihat pada Gambar 20.

Gambar 20. Grafik data PLTMH Guo  Kuranji Gambar 17. Grafik Line Voltage PLTMH  Guo Kuranji

Pilih Customer Line Current, Klik bar Open kemudian ambil file GUO CLC 60 menit.txt, seperti ditunjukkan pada Gambar 18.

Masukkan Data 2 Data 2 adalah data dari pengujian  Electronics Load Controller  (ELC) di laboratorium. Adapun tahapan pengambilan data 2 adalah sebagai berikut: Pilih Generator Voltage, Klik bar kemudian ambil file GV Beban Lampu 100W.txt, seperti ditunjukkan pada Gambar 21.

Gambar 18. Mengambil Data GUO CLC  60 menit.txt

Setelah itu akan muncul grafik  Customer   Line Current  dari PLTMH Guo Kuranji yang berwarna merah seperti ditunjukkan pada Gambar 19.

74

Gambar 21. Mengambil Data Generator Voltage GV Beban Lampu 100W.txt

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

 ISSN :2085-6989

Setelah itu akan muncul grafik  Generator Voltage dari  Electronics  Load Controller  (ELC) yang berwarna Hijau seperti ditunjukkan pada Gambar 22.

Gambar 22. Grafik Generator Voltage  Electronics Load Controller (ELC)

Generator Current, Klik bar kemudian ambil file GC Beban Lampu 100W.txt, seperti ditunjukkan pada Gambar 23. Pilih

Pilih  Line Voltage, Klik bar kemudian ambil file LV Beban Lampu 100W.txt, seperti ditunjukkan pada Gambar 25.

Gambar 25. Mengambil Data Line Voltage  LV Beban Lampu 100W.txt

Setelah itu akan muncul grafik   Line Voltage  Electronics Load  dari Controller  (ELC) yang berwarna hijau seperti ditunjukkan pada Gambar 26.

Gambar 26. Grafik Line Voltage  Electronics Load Controller (ELC) Gambar 23. Mengambil Data GC  Generator Current Beban Lampu 100W.txt

Setelah itu akan muncul grafik  Generator Current  dari  Electronics  Load Controller  (ELC) yang berwarna hijau seperti ditunjukkan pada Gambar 24.

Gambar 24. Grafik Generator Current  Electronics Load Controller (ELC)

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

Pilih Customer Line Current, Klik bar kemudian ambil file CLC Beban Lampu 100W.txt, seperti ditunjukkan pada Gambar 27.

Gambar 27. Mengambil Data Beban  Electronics Load Controller (ELC) CLC   Lampu 100W.txt

81

 ISSN :2085-6989

Setelah itu akan muncul grafik  Customer   Line Current  dari  Electronics Load  Controller  (ELC) yang berwarna hijau seperti ditunjukkan pada Gambar 28.

Gambar 28. Grafik Customer Line Current  Electronics Load Controller (ELC)

Kemudian grafik data  Electronics  Load Controller  (ELC) secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 29.

Gambar 29. data Electronics Load  Controller (ELC)

Berikut adalah grafik keseluruhan dari simulasi arus beban generator PLTMH Guo Kuranji dengan data arus beban  Electronics Load Controller  (ELC).

Gambar 30. Grafik data PLTMH Guo  Kuranji dan data

ANALISA DATA

Sebagaimana data teknis PLTMH Guo Kuranji, yaitu: P = 10 kW Cos Φ = 1.0 74

230/115 V 43,5/87 A Maka terdapat perbedaan dengan data sampling pengukuran yaitu: Cos ΦPengukuran = 0.85 Perbedaan nilai Cos Φ ini disebabkan pengaruh pemakaian beban induktif pada beban konsumen dan kualitas fabrikasi generator itu sendiri, selain itu kenyataan dilapangan tidak ada generator yang mempunyai Power Faktor yang benar-benar 1.0. Begitu pula dengan tegangan, maka tegangan pengukuran jika diratarata sesuai dengan data pada Tabel 3.2. yaitu:

3968.0919 V RATA-RATA = __________ 18 V RATA-RATA = 220,449 Volt Jadi tegangan pada data teknis tidak sesuai dengan tegangan pengukuran, hal ini dapat disebabkan karena adanya beban generator dan pengaruh kecepatan turbin yang berubah-ubah. Akan tetapi perbedaan ini tidak menjadi fokus utama pada penelitian ini, karena PLTMH sebelum dibangun telah melalui proses studi kelayakan yang cukup panjang mengenai debit air, ketinggian, dan sarana penunjang lainnya, sehingga saya mengasumsikan tegangan generator stabil yaitu tegangan pada saat pengukuran. Perbedaan lainnya dapat kita lihat pada besar arus generator yaitu 43,5 A. Jika kita hitung arus genarator yang disesuaikan dengan data tegangan pada saat pengukuran maka:

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

 ISSN :2085-6989

P = VRATA-RATA x I x PF 10000 Watt I = ______________ 220,449 x 0,85 I = 53,367 A perhitungan ini dilakukan karena beban generator tidak maksimum sehingga pengukuran tidak bisa dilakukan, beban konsumen saat ini baru sepuluh rumah dengan daya masing-masing 450 Watt Namun besar pembebanan generator maksimum agar efisiensi kerja generator juga maksimum pada pemakaian dalam jangka waktu yang lama adalah 80 % dari arus maksimum generator, yaitu: Efisiensi MAX Generator = I MAX Generator x 80% Efisiensi MAX Generator = 53,367 x 0,8 Efisiensi MAX Generator = 42.693 A

Tabel 4.1. Data Arus Beban Generator PLTMH Guo Kuranji No

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

I Generator (Data Sebenarnya) 4.3057 5.6589 5.1258 4.7157 5.5358 4.2236 5.1258 5.8229 4.7977 4.5107 8.9394 18.043 18.248 18.166 18.658 18.453 18.248 16.197

I Perbandingan (dibagi 20) 0.215 0.283 0.256 0.236 0.277 0.211 0.256 0.291 0.240 0.226 0.447 0.902 0.912 0.908 0.933 0.923 0.912 0.810

Sampling Data Data 1 yang merupakan output generator PLTMH Guo Kuranji dilakukan setiap 1 jam sekali dalam 18  jam. Pengambilan data dimulai dari pukul 7:00 hingga pukul 24:00 dengan tujuan untuk melihat perubahan arus beban terutama pada saat beban puncak  yang biasanya dimulai pukul 17:00 hingga pukul 22:00.

Sampling data arus beban generator PLTMH Guo Kuranji pada tabel 3.1. tidak bisa langsung di proses karena range pada sofware simulasi ELC  Data Acquisition hanya berkisar 0-6 A (Gambar 4.1.). Oleh karena itu data pada tabel 3.1. dibagi 20 agar data tersebut dapat masuk dalam range sofware simulasi ELC  Data Acquisition, tabel 4.1. adalah data yang telah dibagi 20.

Gambar 32. Range sofware simulasi ELC   Data Acquisition

Nilai Generator Current  (GC ) untuk PLTMH Guo Kuranji sama dengan Customer Load Current  (CLC ) karena belum menggunakan  Electronics  Load Controller  (ELC). Hal ini sesuai dengan Hukum Kirchhoff Arus, seperti pada gambar 33.

Gambar 33. Hubungan Hukum Kirchhoff   Arus Tanpa ELC 

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

83

 ISSN :2085-6989

Sama halnya dengan arus generator PLTMH Kuranji maka tegangannya pun sama yaitu Generator Voltage (GC ) sama dengan  Line Voltage ( LC ). Data 2 adalah data dari pengujian  Electronics Load Controller  (ELC) di laboratorium dengan data teknis sebagai berikut:

IGenerator IGenerator ILoad

= IComplement + ICustomer = 0,6A (setpoint) = 100 Watt (Lampu pijar)

IGenerator adalah 80 % dari  full load  generator yang menjadi setpoint pada system ini, hal ini bertujuan untuk  memaksimalkan efisiensi kerja generator berbeban dalam jangka waktu yang lama. ICustomer adalah arus beban konsumen, dipilih lampu pijar sebagai beban konsumen karena lampu pijar adalah salah satu jenis beban resistif sehingga mempunyai faktor daya yang baik. Perubahan yang terjadi pada I Customer menjadi acuan bagi besarnya I Complement, sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 34.

Gambar 35. Grafik Generator Voltage dan  Line Voltage PLTMH Guo Kuranji

Grafik pada Gambar 35. dan Gambar 36. menunjukkan bahwa Generator Voltage dan Line Voltage mempunyai tegangan yang sama, hal ini sesuai dengan Hukum Kirchhoff pada rangkaian seri yaitu selisih tegangan sumber dengan jumlah tegangan jatuh pada masing-masing beban adalah sama dengan 0 (nol).

Gambar 36. PLTMH tanpa menggunakan  Electronics Load Controller (ELC)

Gambar 34. Hubungan Hukum Kirchhoff   Arus dengan ELC 

Berikut adalah ilustrasi penerapan Hukum Kirchhoff pada rangkaian seri yang ditunjukkan pada Gambar 37.

Analisa Data PLTMH Guo Kuranji

Simulasi data generator PLTMH Guo Kuranji seperti pada Gambar 3.17. dapat kita analisa adalah sebagai berikut: Generator Voltage dan Line Voltage mempunyai tegangan yang sama karena tegangan disisi konsumen berarti  juga tegangan output generator. Artinya perubahan tegangan generator akan diikuti perubahan tegangan konsumen. Hal ini dapat kita lihat pada Gambar 35. 74

Gambar 37. Hukum Kirchhoff pada  rangkaian seri

dimana : VSUMBER = VR1 + VR2 + VR3 Generator Current  dan Customer   Line Current  mempunyai besar arus Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

 ISSN :2085-6989

yang sama karena arus disisi konsumen berarti juga arus generator. Artinya perubahan arus konsumen sama besarnya dengan perubahan arus generator. Hal ini dapat kita lihat pada Gambar 38.

disamping biayanya yang cukup murah juga cukup handal mengatasi perubahan yang terjadi pada generator baik tegangan frekuensi ataupun arus. Analisa Data  Electronics Controller (ELC)

Load 

Simulasi data  Electronics Load  Controller  (ELC) seperti pada Gambar 3.17. dapat kita analisa adalah sebagai berikut: Terdapat perbedaan antara Generator  Voltage dengan Line Voltage, dapat kita lihat pada Gambar 39.

Gambar 38. Grafik Generator Current  dan Customer Line Current  PLTMH Guo Kuranji

Perubahan arus pada konsumen, terutama perubahan yang cukup drastis pada saat beban puncak akan mempengaruhi tegangan ouput generator dan juga frekuensi. Hal ini terjadi karena semakin besar arus konsumen maka putaran generator akan cenderung menurun. Untuk mengatasi perubahan arus tersebut dapat dilakukan beberapa cara diantaranya: A.

Operator PLTMH membuka katup turbin untuk memperbesar debit air sampai tegangan dan frekuensi yang diinginkan. Namun cara ini juga memiliki kekurangan yaitu operator tidak bisa memantau perubahan beban generator setiap saat.

B.

Menggunakan Governor, cara ini membutuhkan biaya yang sangat mahal sehingga PLTMH pada umumnya tidak menggunakan governor.

C.

 Electronics Load Controller  (ELC), cara ini sering digunakan

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

Gambar 39. Grafik Generator Voltage dan  Line Voltage Electronics Load Controller (ELC)

Tetapi perbedaan Generator  Voltage dan Line Voltage pada Gambar 39. diatas seharusnya tidak terjadi karena menurut Hukum Kirchhoff paralel adalah tegangan pada setiap cabang rangkaian sama besarnya. Oleh karena itu penulis berasumsi bahwa selisih tegangan sebesar 6,72 V adalah cukup kecil dan dapat diabaikan. Berikut adalah ilustrasi penerapan Hukum Kirchhoff pada rangkaian paralel yang ditunjukkan pada Gambar 40.

85

 ISSN :2085-6989 I Komplemen = IG – IKonsumen

IG

Kontrol

IKomplemen

IKonsumen

ELC

Gambar 42. PLTMH menggunakan  Electronics Load Controller (ELC) Gambar 40. Hukum Kirchhoff pada  rangkaian paralel 

Sehingga tegangan dan frekuensi generator dapat dijaga stabil untuk dapat mencapai maksimum.

dimana: VSUMBER = VR1 =VR2 = VR3

Namun fluktuasi arus generator seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. disebabkan terjadinya perubahan arus beban konsumen dan mikrokontroller berupaya untuk kembali menstabilkan arus generator dengan cara mengalihkan arus yang tidak terpakai di beban konsumen ke beban komplemen.

Generator Current  dan Customer   Line Current  mempunyai perbedaan besar arus karena arus (Gambar 40) yang mengalir menuju suatu titik berbanding lurus dengan jumlah arus yang keluar dari titik tersebut. Artinya perubahan arus generator merupakan penjumlahan arus konsumen dan komplemen, hal ini sesuai dengan Hukum Kirchhoff  tegangan pada rangkaian paralel, seperti ditunjukkan pada Gambar 40 dimana: ISUMBER = IR1 + IR2 + IR3

Berdasarkan simulasi data PLTMH Guo Kuranji dengan data  Electronics  Load Controller  (ELC), maka kita dapat merangkum beberapa analisa, diantaranya: 1. Pada saat PLTMH Guo Kuranji start untuk yang pertama kali maka arus beban generator adalah 0 (nol) sampai MCB membuka untuk beban konsumen, sehingga kecepatan generator sebelum dan sesudah berbeban akan berubah, sehingga efisiensi maksimum kerja generator tidak tercapai.

Gambar 41. Grafik Generator Current dan Customer Line CurrentElectronics Load  Controller (ELC)

Tetapi pada  Electronics Load  Controller  (ELC) Generator Current  merupakan setpoint, artinya besar arus pada beban konsumen menjadi acuan bagi besar arus pada beban komplemen seperti ditunjukkan pada Gambar 42. 74

 Electronics Load Controller  (ELC) pada saat start untuk yang pertama kali maka generator diberi beban sebesar 80% dari beban maksimum dan beban ini menjadi setpoint pada system  Electronics Load Controller  (ELC), beban tersebut adalah beban komplemen, sehingga kecepatan generator akan dipertahankan maksimum dan efisiensi maksimum kerja

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

 ISSN :2085-6989

generator dalam jangka waktu lama juga akan dipertahankan. 2. Pemanfaatan PLTMH Guo Kuranji belum maksimal karena baru terdapat 10 sambungan rumah sehingga terdapat daya yang tidak terpakai.  Electronics Load  Pada Controller  (ELC) daya generator adalah 80% dari beban maksimum karena beban yang tidak terpakai akan dialihkan ke beban komplemen.

3. Perubahan arus beban PLTMH Guo Kuranji yang terjadi setiap saat dan pada saat beban puncak  akan mempengaruhi secara signifikan kecepatan generator yang berakibat fluktuasi tegangan dan frekuensi. Pada  Electronics  Load Controller  (ELC), ketika terjadi perubahan arus beban konsumen maka mikrokontroller akan mengurangi beban komplemen sebesar kenaikan beban konsumen, sehingga kecepatan generator akan selalu dipertahankan. Perubahan tegangan dan frekuensi generator terjadi hanya sesaat. 4. Operator rumah turbin tidak  dapat selalu memonitor perubahan beban konsumen,  Electronics Load Controller  (ELC) dapat setiap saat memonitor perubahan yang terjadi pada beban konsumen. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan

Adapun kesimpulan yang dapat diambil pada penelitian ini adalah: 1. Penggunaan  Electronic Load  Controller  (ELC) pada PLTMH Guo Kuranji, kota Padang sangat tepat karena pada saat terjadi perubahan arus beban konsumen Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010

maka kecepatan generator PLTMH Guo Kuranji dapat dipertahankan maksimum dan efisiensi maksimum kerja generator dalam jangka waktu lama juga akan dipertahankan. 2. Penggunaan  Electronic Load  Controller (ELC) pada PLTMH Guo Kuranji, kota Padang sangat tepat karena beban yang tidak terpakai dapat dialihkan pada beban komplemen. 3. Penggunaan  Electronic Load  Controller (ELC) pada PLTMH Guo Kuranji, kota Padang sangat tepat karena dengan mempertahankan kecepatan generator agar stabil maka perubahan tegangan dan frekuensi dapat diminimalkan. 4. Penggunaan  Electronic Load  Controller (ELC) pada PLTMH Guo Kuranji, kota Padang sangat tepat karena perubahan yang terjadi pada beban consumen dapat dimonitor setiap saat. Saran Saran yang dapat disampaikan ádalah sebagai berikut: Untuk meningkatkan kinerja PLTMH Guo Kecamatan Kuranji, Kota Padang, maka perlu menggunakan  Electronic Load Controller (ELC).

DAFTAR PUSTAKA Beban Aldi Rahman. “Pengatur  Elektronik (ELC) Fasa Satu  Berbasis Mikrokontroler ATMega8  Sebagai Upaya Menjaga Kestabilan  Daya Generator ”, Institut Sains Dan Teknologi Nasional, Jakarta, November 2010

Dong Dong. “ Modeling and Control  Design of a Bidirectional PWM  Converter for Single-phase Energy Virginia Polytechnic Systems”. Institute and State University, Blacksburg, VA May 6, 2009. 87

 ISSN :2085-6989

Achmad Hasan. “Pengontrol Beban  Elektronik Pada Pembangkit Listrik  Tenaga Mkrohidro ”, P3 Teknologi Konversi dan Konservasi Energi Deputi Teknologi Informasi, Energi, Material dan Lingkungan Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi. April 2006.

S. Henderson, W. Pearson. " Electronic  Load Governor – Application Of   Derivative Contro Action For   Improving Transient Response". Napier University, 219 Colinton Road, Edinburgh, EH14 1DJ, UK.

R. Jarman and P. Bryce “ Investigation Of The Behaviour Of An AVR In A  Ballast Load Frequency Controlled  Stand Alone Micro-Hydroelectric System”, Australasian Universities Power Engineering Conference (AUPEC), Faculty of Engineering University of Technology, Sydney, Brisbane, Australia. 26-29 September 2004. Howard Abramowitz. “Phase-Control  Alternatives for Single-Phase AC   Motors Offer Smart, Low-Cost, Solutions”, AirCare Automation Inc. 2003. Mariusz Malinowski. “Sensorless Control Strategies for Three - Phase PWM Rectifiers”, Faculty of   Electrical Engineering,  Institute of  Control and Industrial Electronics, Warsaw University of Technology, Poland - 2001 Erickson W Robert, Dragan Maksimovic. “Fundamentals of  Power Electronics Second Edition ”. Kluwer Academic Publishers, Secaucus, NJ, USA, 2000. p xxi. ”Phase Control Using Thyristors ”, http://www.littelfuse.com for current information. Kharagpur. “Power Electronic”. NPTEL, A Joint Venture By Indian Technology Technology & Indian Institute of Science. www.OnlineFreeEBooks.net

74

Elektron : Vol 2 No. 2, Edisi Desember 2010