## ANALISA HILANG DAYA PADA GENERATOR SINKRON 3 FASA  (6.6 KV) 11 MVA TYPE 1DT4038 – 3EE02 – Z
Rahmat Septiyan 1 , Mayda Waruni Kasrani 2 , Bambang Sugeng 3
1,2, Teknik Elektro,Fakultas Teknologi Industri Universitas Balikpapan Jln. Pupuk Raya Gn. Bahagia Balikpapan 76114 INDONESIA
3 Sekolah Tinggi Teknologi Migas- Balikpapan email : tianrahmat09@gmail.com
Abstract —  The  loss  of  power  in  a  3  phase  synchronous generator is caused by losses on the generator consisting of copper loss, mechanical loss, core loss and stray load loss. power loss analysis on the 3 phase synchronous generator is carried out to measure the ability or performance of the generator to the load. The  method used is  qualitative and calculations  with  mathematical  analysis  based  on measurements or data obtained. the total loss of power at the  generator  from  the  calculation  is  at  a  25%  load  of 172,218 kilowatts, a 50% load of 190,102 kilowatts, a 75% load  of  218,393  kilowatts  and  a  100%  load  of  257.56 kilowatts. and with a value of power output at a 25% load of  2,110  kilowatts,  a  50%  load  of  4,398  kilowatts,  a  75% load of 6,598 kilowatts and a 100% load of 8,797 kilowatts. the  percentage  of  efficiency  or  performance  on  the generator  is  92.4%  at  25%  load,  95.8%  at  50%  load, 96.7% at 75% load and 97.1% at 100% load.
I ntisari — Hilangnya  daya  pada  generator  sinkron  3  fasa disebabkan  oleh  rugi-rugi  pada  generator  yang  terdiri  rugi tembaga, rugi  mekanik, rugi inti dan rugi beban hilang. analisis hilangnya  daya  pada  generator  sinkron  3  fasa  dilakukan  untuk mengukur  kemampuan  atau  performa  dari  generator  terhadap beban. metode  yang digunakan adalah kualitatif  dan perhitungan dengan analisis matematis berdasarkan pengukuran  ataupun  data  yang  diperoleh.  total  hilangnya  daya pada  generator  dari  perhitungan  adalah  pada  beban  25% sebesar  172,218  kilowatt,  beban  50%  sebesar  190,102  kilowatt, beban  75%  sebesar  218,393  kilowatt  dan  beban  100%  sebesar 257,56  kilowatt.  dan  dengan  nilai output daya  pada  beban  25% sebesar 2.110 kilowatt,  beban 50% sebesar 4.398 kilowatt, beban 75%  sebesar  6.598  kilowatt  dan  beban  100%  sebesar  8.797 kilowatt.  persentasi  efisiensi  atau  performa  pada  generator adalah  92,4  %  pada  beban  25  %,  95,8  %  pada  beban  50%, 96,7% pada beban 75 % dan 97,1 % pada beban 100 %.
Kata  Kunci —  Generator  Sinkron,  rugi-rugi,  hilangnya  daya, output daya, efisiensi.

## I. PENDAHULUAN
Generator sinkron atau yang dikenal dengan generator arus bolak-balik  atau alternator yang  banyak  digunakan  pada pembangkit  tenaga  listrik.  Generator  ini  digerakkan  oleh sebuah  turbin  yang  merupakan  suatu  alat  untuk  mengubah energi mekanis menjadi energi listrik.
Permasalahan  pada  generator  sinkron  3  fasa  ini menimbulkan  rugi-rugi  yang  terjadi  didalam  mesin  atau generator yang berakibat hilang daya pada generator tersebut. hilang  daya  pada  generator  adanya    proses  perubahan  energi yang  berawal  dari  enegi  mekanik  menjadi  energi  listrik. Hilangnya daya disebabkan oleh rugi-rugi  mekanik, rugi-rugi listrik,  rugi-rugi  beban  hilang  dan  rugi-rugi  inti  pada  saat generator berputar.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
Generator    sinkron  disebut  juga  sebagai  alternator  dan umumnya merupakan mesin listrik 3 fasa. Generator termasuk jenis  mesin  serempak  (mesin  sinkron)  dimana  frekuensi listrik yang dihasilkannya sebanding dengan jumlah kutub dan putaran  yang  dimilikinya.  Generator  AC  banyak  dijumpai pada  pusat-pusat  listrik  (dengan  kapasitas  yang  relatif  besar) misalnya  pada  PLTA,  PLTU,  PLTD,  PLTN,  PLTG  dan  lain- lain. Mesin penggerak nya berasal dari tenaga air, tenaga uap, mesin diesel dan sebagainya. [1]
Pertimbangan-pertimbangan  hal  yang  didasarkan  pada generator AC antara lain : [1] a. Timbulnya masalah komutasi pada generator DC.
b. Timbulnya  persoalan  dalam  hal  menaikkan/menurunkan tegangan  pada  listrik  DC.  Hal  ini  menimbulkan  persoalan untuk  hantaran  dalam  pengiriman  tenaga  listrik,  masalah penampang kawat, rugi-rugi dan sebagainya.
c. Listrik  AC  relatif  lebih  mudah  untuk  diubah  menjadi listrik DC.
d. Masalah efisiensi mesin dan lain-lain pertimbangan.
Mesin  sinkron  mempunyai  kumparan  jangkar  pada  stator dan  kumparan  medan  pada  rotor.  Kumparan  jangkar berbentuk  sama  dengan  mesin  induksi  sedangkan  kumparan medan  mesin  sinkron  dapat  berbentuk  kutub  sepatu  (salient) atau kutub dengan celah udara sama rata (rotor silinder). Arus searah  (dc)  untuk  menghasilkan  fluks  pada  kumparan  medan dialirkan ke rotor melalui cincin. [2]
Apabila  kumparan  jangkar  dihubungkan  dengan  sumber tegangan tiga fasa akan ditimbulkan medan putar pada  stator. Kutub medan rotor yang diberi penguat arus searah mendapat tarikan  dari  kutub  medan  putar  stator  hingga  turut  berputar dengan kecepatan yang sama (sinkron). [2]
Frekuensi EMF atau tegangan induksi mengikuti persamaan : [3]
𝑓 = 𝑃 𝑁 120 𝐻𝑧 (1)
Konstruksi  mesin  atau  generator  sinkron  sama  hal  nya dengan mesin induksi yang terdiri dari : [3] a.  Stator  adalah  bagian  dari  mesin  yang  diam  dan  berbentuk silinder.
b.  Rotor  adalah  bagian  dari  mesin  yang  berputar  juga berbentuk silinder.
Konstruksi  pendukung  yang  terdapat  pada  mesin  atau generator sinkron antara lain : [1]
a. Slip ring atau cincin geser.
Dibuat  dari  bahan  kuningan  atau  tembaga  yang  dipasang pada  poros  dengan  memakai  bahan  isolasi. Slip  ring ini berputar bersama-sama dengan poros dan rotor. b.  Generator penguat.
Suatu  generator  arus  searah  yang  dipakai  sebagai  sumber arus.
Eksitasi  pada  generator  adalah  proses  penguatan  medan magnet  dengan  cara  memberikan  arus  searah  pada  belitan medan  yang  terdapat  pada  rotor.  sesuai  dengan  prisnsip elektromagnetik  yaitu  apabila  suatu  konduktor  berupa kumparan  dialiri  listrik  arus  searah  maka  kumparan  tersebut akan menjadi magnet sehingga akan menghasilkan fluks-fluks magnet.  jika  menggunakan  sumber  listrik  listrik  yang  berasal dari  generator  AC  atau  menggunakan permanent  magnet generator (PMG), medan magnetnya adalah magnet permanen.
[1]
Karakteristik  tanpa  beban  menggambarkan  hubungan antara  tegangan  jepit  sebagai  fungsi  dari  arus  kemagnetan dimana generator dalam keadaan tanpa beban dan putara tetap.
[1]
E 0 = f (I m ),  I = 0,  n = konstan (2)
Gambar 1. karakteristik tanpa beban
Karakteristik  berbeban  dari  suatu  generator  merupakan penggambaran  dari  hubungan  antara  tegangan  jepit  (V) sebagai fungsi arus kemagnetan (Im), dimana beban generator tetap dan jumlah putaran tetap. [1]
V = f (I m ), Z L = konstan, n = konstan (3)
Gambar 2. karakteristik berbeban
Karakteristik  hubung  sngkat  Merupakan  penggambaran dari  hubungan  antara  arus  fasa  hubung  singkat  (Isc)    sebagai fungsi arus kemagnetan (Im), dimana hal ini beban dihubung singkat dan putaran generator tetap.
Isc = f (I m ), dimana Z L = 0, n = konstan (4)

## Gambar 3. karakteristik hubung singkat
Efisiensi  atau  daya  guna  atau  rendemen  dari  generator sinkron.  Dalam  mengkonversikan  energi  mekanis  menjadi energi  listrik,  maka  tidak  semua  kekuatan  mekanik  yang masuk ke sinkron menjadi tenaga listrik dari mesin. Perbedaan antara  daya input dan  daya ouput merupakan  kerugian  dari mesin.  Diagram  aliran  daya  untuk  generator  sinkron digambarkan dibawah ini. [3] [4] [5]
Gambar 4. diagram aliran daya generator sinkron
Efisiensi yang dapat dijelaskan dengan rumus persamaan : 𝑒𝑓𝑖𝑠𝑖𝑒𝑛𝑠𝑖 (𝜂) = [1 −
[𝑟𝑢𝑔𝑖 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙] (𝑃𝑜𝑢𝑡)+[𝑟𝑢𝑔𝑖 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙] ] 𝑥 100% (5)
Kerugian yang terjadi dalam mesin ac dapat dibagi menjadi empat kategori dasar yaitu : [5]
a. Rugi-rugi tembaga atau listrik (I 2 R losses ). [5]
Kerugian  tembaga  stator  dalam  mesin  tiga  fase  ac diberikan oleh persamaan.
P SCL = 3 I A 2 R A (6)
P SCL = rugi tembaga stator.
I A
=  arus pada stator.
R A
= tahanan stator.
Kerugian  tembaga  rotor  dari  mesin  ac  sinkron diberikan oleh dengan rumus.
P RCL = I F 2 R F (7) P RCL = rugi tembaga rotor.
I F
= aliran arus dalam gulungan rotor.
R F = tahanan dari rotor.
b. Rugi-rugi inti (core losses). [5] Kerugian inti adalah kerugian histeresis dan kerugian eddy current yang terjadi pada logam.
Rugi histeresis adalah rugi yang disebabkan fluks bolak balik pada inti besi.
Ph = Kh.f. 𝐵𝑚𝑎𝑥 1.6 (8)
Ph
= rugi histeresis ( watt ).
Kh = konstanta histeresis.
Bmax = kerapatan fluks maksimum (T).
f = frekuensi.
rugi eddy current adalah rugi yang  disebabkan arus pusar pada inti besi.
Pe = Ke. 𝐹 2 . 𝐵 2 𝑚𝑎𝑥 (9)
Pe = rugi eddy current . ( watt ).
Ke = konstanta eddy current . Bmax = kerapatan fluks maksimum (T).
f = frekuensi.
c. Rugi-rugi mekanik (mechanical losses). [4] [5] Kerugian  mekanis  dalam  mesin  ac  adalah  kerugian yang terkait dengan efek  mekanis. kerugian  mekanis dan  inti  dari  sebuah  mesin  sering  disatukan  dan disebut hilangnya rotasional tanpa beban mesin.
Pmech  = 0,01 x Pin ( prime mover ) (10)
Pmech  = rugi-rugi mekanikal .
0,01 = 1.0 persen yang diambil dari beban penuh. Pin = daya masukan dari prime mover.
d. Rugi-rugi beban hilang (stray load losses). [5] Semua kerugian semacam itu disalah artikan sebagai kerugian  untuk  kebanyakan  mesin,  kerugian  yang hilang  diambil  oleh  konvensi  menjadi  1  persen  dari beban penuh.
Pstray   = 0,01 x Pscl (rugi tembaga stator   (11)
Pstray  = rugi-rugi beban hilang.
0,01 = 1.0 persen diambil dari beban penuh.
Pscl = rugi-rugi tembaga pada stator generator.
Segitiga  daya  adalah  hubungan  antara  daya  aktif,  daya reaktif dan daya semu dapat dinyatakan dengan
mempresentasikan daya-daya tersebut sebagai vektor. gambar bentuk segitiga daya dibawah ini.  [2]
Gambar 5. bentuk segitiga daya S = V I  (VA) (12) Q =V I sin φ  (VAR) (13) P =V I cos φ  (W) (14) P = daya aktif (watt) Q = daya reaktif (volt ampere reaktif )
S = daya semu (volt ampere)
V = tegangan I = arus
φ = power factor
Persamaan  rumus  untuk  daya  pada  rangkaian  hubung bintang dan segitiga 3 fasa sebagai berikut : [2] [4]
𝑃 = 3  𝑉 𝑃 𝐼 𝑃 cos 𝜑  𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑃 =   √3  𝑉 𝐿 𝐼 𝐿 cos 𝜑 (15)
𝑄 = 3 𝑉 𝑃 𝐼 𝑃 sin 𝜑  𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑄 =   √3  𝑉 𝐿 𝐼 𝐿 sin 𝜑 (16)
𝑆 = 3 𝑉 𝑃 𝐼 𝑃 𝑎𝑡𝑎𝑢 𝑆 =   √3  𝑉 𝐿 𝐼 𝐿 (17)
P
= daya aktif (watt)
Q = daya reaktif (volt ampere reaktif )
S = daya semu (volt ampere) 𝑉 𝐿 = tegangan 3 fasa (volt) 𝐼 𝐿 = arus 3 fasa (ampere) 𝑉 𝑃 = tegangan perfasa (volt) 𝐼 𝑃
= arus perfasa (ampere) φ = power factor

## III. METODE PENELITIAN
Waktu  dan  tempat  dilakukan  nya  penelitian  untuk  tugas akhir  adalah  waktu  yang  dibutuhkan  dalam  proses  penelitian ini  adalah  selama  6  bulan,  mulai  dari  bulan  oktober  tahun 2018 sampai bulan maret tahun 2019.
Instrumen penelitian yang digunakan dalam penelitian. a. Berupa data lengkap dari spesifikasi generator sinkron type 1DT4038-3EE02-Z.
b. Berupa  data  tes  pengujian  dan  pengukuran  dari  generator sinkron tersebut.
c. Berupa  data  laporan  hasil  dari  pengukuran  dan  pengujian generator sinkron tersebut.
Metode yang dipakai dalam penelitian ini adalah kualitatif. Untuk  perhitungan  dilakukannya  dengan  analisis  matematis berdasarkan  data  yang  diperoleh  dari  lapangan  untuk memperoleh performa generator sinkron saat ini.
Spesifikasi  dari  generator  1DT-4038-3EE02-Z  dalam bentuk tabel.
Tabel 1. Spesifikasi generator Bagian elektrikal data Jenis generator 1DT-4038- 3EE02-Z Eksitasi Daya 11.000 KVA Tegangan eksitasi 90 V Tegangan 6.600 KV Arus eksitasi 545 A Arus 962 A Power factor 0,8 Kerapatan fluks 5,26 T Frekuensi 50 Hz Kecepatan 1.500 rpm Hubungan Bintang / Y Kutub 4 poles Bagian mekanikal data ( slip ring ) Sikat arang Brush holders 12 buah Jenis G 25 Brushes 24 buah Jenis HM 24 Ukuran 50 x 25 x 16 mm Bentuk diagram alir penelitian sebagai berikut :
Gambar 6. diagram alir penelitian.

## IV. PEMBAHASAN
Hasil  pengukuran  yang  diperoleh  dari  generator  sebagai berikut :
Tabel 4. 1 Hasil pengukuran hambatan generator
Resistansi pada stator generator R 1 = 0,01147 ohm R 2 = 0,01167 ohm
R 3 = 0,01182 ohm
R TOTAL = 0,02200 ohm Resistansi pada rotor generator R rotor = 0,1227 ohm Tabel  2 Hasil pengukuran arus generator Beban (%) Arus Stator (Ampere) Arus Medan (Rotor) (Ampere) 25% 241 268 50% 481 353 75% 721,5 445 100% 962 545
Perhitungan  analisa  hilang  daya  pada  generator  sinkron adalah menghitung hilang nya daya dari sebuah rugi-rugi yang terdapat  pada  generator  yang  terdiri  rugi-rugi  tembaga,  rugi- rugi  inti,  rugi-rugi  mekanikal,  rugi-rugi  beban  hilang.  rugi- rugi  tersebut  akan  diberi  sebuah  beban  yang  bertahap  dari 25%,  50%,  75%  dan  100%    hingga  memperoleh  hasil.  untuk mendapatkan  hasil  hilangnya  daya  telah  diperolehnya pengukuran  dari  hambatan  stator  dan  rotor,  arus  stator  dan arus medan (rotor), air gap, dan pengukuran yang lainnya. dari semua  rugi-rugi  pada  generator  yang  diberi  beban  akan dijumlahkan keseluruhannya berdasarkan beban yang diberikan.
Total  daya  yang  hilang  dari  keseluruhan  rugi-rugi  pada generator  yang  terdiri  rugi  tembaga,  rugi  inti,  rugi  mekanik, dan  rugi  beban  hilang.  total  keseluruhan  rugi-rugi  pada generator  akan  diperlihatkan  pada  tabel  dibawah  berdasarkan beban berbeda.
Tabel  3 Total keseluruhan rugi-rugi pada generator.
Beban (%) Rugi tembaga stator (Kilowat t) Rugi tembaga rotor (Kilowat t) Rugi inti (Kilow att) Rugi mekanik (Kilowat t) Rugi beban hilang (Kilow att) Total rugi-rugi (Kilowat t) 25% 3,83 8,8 70,55 89 0,0383 172,218 50% 15,2 15,2 70,55 89 0,152 190,102 75% 34,3 24,2 70,55 89 0,343 218,393 100% 61 36,4 70,55 89 0,61 257,56
Mulai Studi literature Pengumpulan data generator sinkron
Pembahasan
Kesimpulan Selesai Analisa data generator sinkron Tidak Ya
Diperoleh grafik yang menunjukkan nilai daya yang hilang dari  rugi-rugi  terhadap  mesin  atau  generator  berdasarkan beban.
Gambar 7. grafik dari rugi-rugi generator.
Efisiensi  pada  generator  merupakan  untuk  menunjukkan performa  pada  generator  yang  diakibatkan  oleh  keseluruhan rugi-rugi  pada  generator  yang  berpengaruh  pada  pemakaian kapasitas daya terhadap beban.

## Tabel 4 Efisiensi pada generator
Beban (%) Arus Stator (Ampere) Arus Medan (Rotor) (Ampere) Daya Keluaran (Kilowatt) Total Rugi-Rugi (Kilowatt) Efisiensi (%) 25% 241 268 2.110 172,218 92,4 50% 481 353 4.398 190,102 95,8 75% 721,5 445 6.598 218,393 96,7 100% 962 545 8.797 257,56 97,1

## V. PENUTUP
Dari  pembahasan  maka  dapat  diambil  kesimpulan  sebagai berikut :
1. Daya  yang  dikeluarkan  oleh  generator  terhadap  beban yang diterimanya sebesar 8.797 kilowatt pada beban penuh, 6.598 kilowatt pada beban 75%, 4.398 kilowatt pada beban
50% dan 2.110 kilowatt pada beban 25%.
2. Daya  yang  hilang  dari  sebuah  rugi-rugi  pada  mesin  atau generator yang terdiri rugi tembaga, rugi mekanik, rugi inti
dan rugi beban hilang. total daya yang hilang dari rugi-rugi bila  dijumlah  sebesar  257,56  kilowatt  pada  beban  penuh, 218,393  kilowatt  pada  beban 75%,  190,102  kilowatt  pada beban 50% dan 172,218 kilowatt pada beban 25% 3. Besar persentasi dari efisiensi mesin atau generator adalah sebear 97,1 % pada beban penuh, 96,7% pada beban 75%, 95,8% pada beban 50% dan 92,4% pada beban 25%.
. Saran  untuk  penelitian  selanjutnya  mengenai  generator sinkron  dapat  dilakukannya  pengukuran  lebih  lanjut  untuk generator  tersebut  agar  dapat  digunakan  dan  pemakaian  nya dengan jangka waktu lama.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Sumanto, Mesin Sinkron . Yogyakarta: Penerbit ANDI, 1996.
[2] Zuhal, Dasar Tenaga Listrik . Bandung: Penerbit ITB, 1991.
[3] Ir.  Berahim,  Hamzah, Pengantar  Teknik  Tenaga Listrik . Yogyakarta: Penerbit ANDI, 1994.
[4] A. E. Fitzgerald, J. Charles Kingsley, and S. D.Umans, Electric Machinery . New York: McGraw-Hill, 2003.
[5] J. C. Stephen, Electric Machinery Fundamentals . New York: McGraw-Hill, 2005.
[6] S.  A.  Selamet  Aryadi,  “ANALISA  PENETUAN
TEGANGAN TERMINAL, REGULASI DAN EFISIENSI  GENERATOR  SINKRON  3  FASA ROTOR  SALIENT  POLE  DENGAN  METODE BLONDEL (TWO REACTION THEORY),” vol.13, .
November, pp. 1–6, 2015. [7] A. Multi, “PEMANFAATAN GENERATOR SINKRON  AFWR  SEBAGAI  MOTOR  SINKRON AFWR,” November, pp. 1–8, 2015. 3.83 15.2
34.3 61 8.8 15.2
24.2 36.4
70.55 70.55 70.55 70.55 89
89 89 89 0.0383 0.152 0.343 0.61 172.2 190.1 218.4 257.6 0 50 100 150 200 250 300 25% 50% 75% 100% ki lowat t beban Rugi tembaga stator Rugi tembaga rotor
Rugi inti Rugi mekanik Rugi beban hilang Total rugi-rugi