## PENGGUNAAN MOTOR SINKRON TIGA PHASA TIPE SALIENT POLE SEBAGAI GENERATOR SINKRON
Denny R. Pattiapon 1) , Jacob J. Rikumahu 2) , Marselin Jamlaay 3)
1,2,3) Teknik Elektro, Politeknik Negeri Ambon
1) redgiecilia@gmail.com 2) j.j.rikumahu@gmail.com, 3) marselin90@gmail.com

## ABSTRACT
In operating synchronous motors as synchronous generators, synchronous motors do not have field excitation or self excitation,  so  a  DC  voltage  power  supply  that  can  be  adjusted  for  the  rotor  field  excitation  needs  is  needed.  The amplifier or excitation itself is used to produce field excitation on the synchronous motor so that it can operate as a synchronous generator. The DC power supply circuit can be a separate circuit from the generator or an inseparable circuit in this case the generator output voltage is rectified and used as a field excitation power supply. The method used to complete this research is research and development which is a method used to develop certain models, tools or  applications  based  on  the  research  process.  Where  synchronous  motors  are  operated  as  synchronous  generators using separate field amplifiers, with a load of 0 - 210 Watt, it turns out that What happens is that the greater the load given  to  the  generator,  the  generator  speed  and  the  output  voltage  generated  from  the  generator  decreases,  so  the generator speed must be stabilized again at 1500 rpm and the output voltage at each phase must be stabilized at 220 VAC, while using own  field amplifier with a  load of 0-240 Watt, what happens  is the generator excitation  voltage generated from the field amplifier itself (self excitation) will remain stable, and will be synchronous motor rotation decreases and must be stabilized again at 1500 Rpm rotation, the generator excitation voltage which is supplied from the field amplifier itself remains stable. While the output voltage on the synchronous generator has decreased from 252 VAC at zero load to 220 VAC at maximum load and the current has increased.

## ABSTRAK
Dalam  mengoperasikan  motor  sinkron  sebagai  generator  sinkron  adalah  motor  sinkron  tidak  memiliki  penguatan medan  atau  eksitasi  sendiri  ( self  excitation ),  sehingga  dibutuhkan  catu  daya  tegangan  DC  yang  dapat  diatur  untuk kebutuhan  eksitasi  medan  rotor.  Penguat  atau  eksitasi  sendiri  digunakan  untuk  menghasilkan  eksitasi  medan  pada motor  sinkron  agar  dapat  beroperasi  sebagai  generator  sinkron.  Rangkaian  catu  daya  DC  dapat  berupa  rangkaian yang  terpisah  dari  generator  ataupun  rangkaian  yang  tidak  terpisah  dalam  hal  ini  tegangan  keluaran  ( output ) generator  disearahkan  dan  digunakan  sebagai  catu  daya  eksitasi  medan.  Metode  yang  digunakan  untuk menyelesaikan  penelitian  ini  adalah  riset  dan  pengembangan  yaitu  suatu  metode  yang  dipakai  untuk mengembangkan  model,  alat  atau  aplikasi  tertentu  berdasarkan  proses  penelitian.  Dimana  motor  sinkron dioperasikan  sebagai  generator  sinkron  yang  menggunakan  penguat  medan  terpisah,  dengan  beban  0  –  210  Watt, ternyata  yang  terjadi  adalah  semakin  besar  beban  yang  diberikan    pada  generator,  maka  putaran  generator  dan tegangan  keluaran  yang  dihasilkan  dari  generator  mengalami  penurunan,  sehingga  putaran  generator  harus distabilkan kembali pada putaran 1500 Rpm dan tegangan keluaran pada masing-masing fasa harus distabilkan pada 220 VAC, sedangkan dengan menggunakan penguat medan sendiri dengan beban 0 - 240 Watt, yang terjadi adalah tegangan eksitasi generator yang dihasilkan dari penguat medan sendiri ( self excitation ) akan tetap stabil, dan akan adalah  putaran  motor  sinkron  menurun  dan  harus  distabilkan  kembali  pada  putaran  1500  Rpm,  tegangan  eksitasi generator yang disuplai dari penguat medan sendiri tetap stabil. Sedangkan tegangan keluaran pada generator sinkron mengalami penurunan dari 252 VAC pada beban nol sampai 220 VAC pada beban maksimum dan arus mengalami peningkatan
Kata kunci : Motor Sinkron Tiga Phasa; Self Excitation; Generator Sinkron

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1. Latar Belakang
Mesin  sinkron  memiliki  konstruksi  yang  sama, baik sebagai generator maupun motor. Pada kebanyakan mesin  sinkron,  belitan  armaturnya  terdapat  pada  stator dan  belitan  medannya  terdapat  pada  rotor.  Rotor  tipe salient  pole terdiri  dari  kutub  menonjol  dengan  belitan yang  terpusat.  Generator  sinkron  merupakan  mesin
sinkron yang digunakan untuk mengubah daya mekanik menjadi daya listrik.
Untuk dapat bekerja sebagai mesin sinkron belitan harus  dieksitasi  oleh  catu  daya Direct  Current (DC). Bila  bekerja  sebagai  motor  maka  belitan  stator dihubungkan  pada  catu  daya Alternating  Current (AC) dan  belitan  rotor  dieksitasi  oleh  catu  daya  DC. Kelebihan  utama  motor  sinkron  dibandingkan  motor
induksi  adalah  motor  ini  dapat  digunakan  untuk perbaikan  faktor  daya  seperti  halnya  kapasitor,  dimana daya reaktif yang dihasilkan dikembalikan ke jala-jala.
Suatu  motor  sinkron  bila  hendak  digunakan sebagai  generator  sinkron  maka  motor  tersebut  harus digerakan  oleh  suatu  penggerak  mula  pada  kecepatan sinkron  dan  belitan  rotornya  harus  dieksitasi  melalui suatu  catu  daya  DC.  Penguat  medan  atau  eksitasi merupakan pemberian arus listrik untuk membuat kutub magnet  pada  generator.  Dengan  mengatur  besar  kecil arus listrik tersebut, kita dapat mengatur besar tegangan out put generator .
Masalah  utama  dalam  mengoperasikan  motor sinkron sebagai generator sinkron adalah  motor sinkron tidak  memiliki  penguatan  medan  atau  eksitasi  sendiri ( self  excitation ),  sehingga  dibutuhkan  catu  daya tegangan DC yang dapat diatur untuk kebutuhan eksitasi medan  rotor.  Penguat  atau  eksitasi  sendiri  digunakan untuk  menghasilkan  eksitasi  medan pada  motor sinkron agar dapat beroperasi sebagai generator sinkron. Rangkaian  catu  daya  DC  dapat  berupa  rangkaian  yang terpisah  dari  generator  ataupun  rangkaian  yang  tidak terpisah  dalam  hal  ini  tegangan  keluaran  ( output ) generator disearahkan dan digunakan sebagai catu daya eksitasi medan.

## 1.2. Rumusan Masalah
Dari  uraian  latar  belakang  masalah  diatas  maka dapat  dirumuskan  masalah  yaitu  bagaimana  cara mengoperasikan  motor  sinkron  tiga  phasa  tipe salient pole sebagai generator sinkron.

## 1.3. Batasan Masalah
Untuk  memperjelas  penulisan  ini  agar  lebih terperinci maka masalahnya akan dibatasi pada beberapa hal, sebagai berikut :
1. Motor  yang  dipakai  sebagai  generator  sinkron adalah motor sinkron tiga phasa 220 V tipe salient pole .  Untuk  menjalankan  motor  sinkron    sebagai generator  sinkron  diperlukan  sumber  penguat medan ( excited ) DC.
2. Tipe eksitasi yang digunakan adalah eksitasi/penguatan  tepisah  ( separately  excitation ) dan eksitasi sendiri ( self excitation ).

## 1.4. Tujuan penulisan
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  nilai tegangan eksitasi/penguat terpisah pada beban maksimum  dengan  putaran  yang  konstan,  untuk mendapatkan  eksitasi  sendiri  agar  motor  sinkron  dapat beroperasi  sebagai  generator  sinkron  dengan  eksitasi sendiri  ( self  excitation ).  Dari  data  eksitasi  terpisah tersebut kemudian dibuat sebuah eksitasi medan sendiri.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Motor  listrik  adalah  alat  untuk  mengubah  energi listrik  menjadi  energi  mekanik  (Guntoro,  2008). Energi
mekanik  ini digunakan untuk  memutar impeller pompa, blower ,  menggerakan  kompresor,  dan  mengangkat bahan.Motor listrik juga digunakan di rumah ( mixer , bor listrik,  kipas  angin)  dan  di  industri.  Motor  listrik kadangkala  disebut  “kuda  kerja”nya  industri  sebab diperkirakan  bahwa  motor-motor  menggunakan  sekitar 70% beban listrik total di industri.
Motor  listrik  hanya  memiliki  2  komponen  utama  yaitu stator dan rotor. Stator adalah bagian motor listrik yang diam  dan  rotor  adalah  bagian  motor  listrik  yang bergerak  (berputar).  Sedangkan  berdasarkan  sumber tegangan,  motor  listrik  dibagi  menjadi  2  lagi,  yaitu  : Motor  Listrik  AC  ( Alternating  Current )  dan  Motor Listrik DC ( Direct Current ).

## 2.1 Motor Listrik AC
Motor  listrik  AC  adalah  sebuah  motor  yang mengubah  arus  listrik  menjadi  gerak  maupun  mekanik dari pada rotor yang didalamnya. Motor listrik AC tidak terpengaruh  kutub  positif  maupun  negatif,  dan bersumber  tenaga  listrik.  Motor  ini  berkerja  dengan memanfaatkan perbedaan fasa sumber untuk menimbulkan  gaya  putar  pada  rotornya.  Motor  listrik AC  menggunakan  arus  listrik  yang  membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Berdasarkan  sumber  dayanya,  motor  listrik  AC dibedakan  menjadi  2,  yaitu  sumber  daya  sinkron  dan sumber daya induksi.

## 2.2 Motor Sinkron
Motor  sinkron  adalah  motor  AC,  yang  berkerja pada kecepatan tetap dan pada sistem frekwensi tertentu. Motor  ini  memerlukan  arus  searah  (DC),  untuk membangkitkan  daya  dan  memiliki  torsi  awal  yang rendah,  dan  oleh karena  itu  motor  sinkron  cocok  untuk pengunaan  awal  dengan  beban  rendah,  seperti kompresor  udara,  perubahan  frekwensi,  dan  generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya  sistem,  sehingga  sering  digunakan  pada  sistem yang  menggunakan  banyak  listrik.  Bentuk  dari  motor sinkron ditunjukkan pada Gambar 2.1.
Motor sinkron menurut pengunaanya dapat didefinisikan sebagai  motor  yang  mendapat  masukan  dari  tenaga listrik  untuk  menghasilkan  putaran  atau  memperbaiki faktor daya  (Manik, D.N 2012).
Kumparan  jangkarnya  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 dan sikat (Faisal Nisbah. 2013).

## Sumber: Manik, D.N,  2012

## Gambar 1. Bentuk Motor Sinkron
Disebut motor sinkron karena, putaran motor sama dengan  fluks  magnet  sesuai  dengan  persamaan  (Manik, D.N 2012) :
Nr = 120.f/P…………………..………………………….. (1) Dimana :
Nr :kecepatan putar rotor/kecepatan medan magnet (rpm) F : Frekuensi listrik (50 Hz – 60 Hz) P : Jumlah kutub
Motor  sinkron  memiliki  beberapa  keuntungan, antara lain :
1. Daya  motor  sinkron  lebih  baik  sehingga  efisiensi energi sangat besar
2. Putaran tidak berkurang meskipun beban bertambah.
3. Bila  terjadi overload ,  maka  motor  akan  langsung berhenti sehingga akan lebih aman.
4. Dapat memperbaiki faktor daya.
5. Dapat  beroperasi  pada  penyetelan  arus  penguat medan.
Perbedaan  utama  antara  motor  sinkron  dan  motor induksi  adalah  bahwa  rotor  motor  sinkron  bekerja  pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet. Hal ini memungkinkan karena medan magnet rotor tidak lagi  terinduksi.  Rotor  memiliki  magnet  permanen  atau arus  DC excited ,  yang  dipaksa  untuk  mengunci  pada posisi  tertentu  bila  dihadapkan  dengan  medan  magnet lainnya.

## 2.2.1. Prinsip Kerja Motor Sinkron
Motor sinkron mempunyai kumparan jangkar pada stator  dan  kumparan  medan  pada  rotor.  Kumparan jangkarnya  terbentuk  sama  dengan  motor  induksi, sedangkan  kumparan  medan  rotor  sinkron  berbentuk kutub  sepatu  ( salient  pole )  atau  kutub  dengan  celah udara sama rata ( rotor silinder ). Arus searah (DC) untuk menghasilkan fluks  pada  kumparan  medan  dialirkan  ke  rotor  melalui cincin  dan  sikat.  Apabila  jangkar  dihubungkan  dengan sumber  tegangan  tiga  fasa,  maka  akan  menimbulkan medan putar pada stator. Kutub medan rotor yang diberi penguat arus searah mendapat tarikan dari kutub medan stator hingga turut berputar dengan kecepatan yang sama
atau sinkron.

## 2.2.2 Komponen Utama Motor Sinkron
Motor sinkron terdiri dari :
a. Rangka  Stator  ( Housing ),  terbuat  dari  besi  tuang. Rangka  motor merupakan rumah dari  bagian-bagian motor yang lain.
b. Stator,  bagian  yang  diam,  terdiri  dari  belitan-belitan stator.  Pada  saat  belitan  stator  tersebut  diberi  aliran listrik  maka  akan  menghasilkan  fluks  magnet  stator (medan putar).
c. Rotor,  bagian  yang  berputar,  terdiri  dari  belitan- belitan  penguat.  Inti  magnet  dan slip  ring ini berfungsi  untuk  memasukan  listrik  DC  pada  belitan penguat sehingga timbul kutub magnet pada rotor.
Tipe rotor pada motor sinkron :
 Rotor Penuh
 Rotor Kutub
 Cincin Geser atau Slip Ring
Rotor ini terbuat dari bahan kuningan atau tembaga yang  dipasang  pada  poros  dengan  menggunakan  bahan isolasi.  Jumlah slip  ring ada  2,  yang  masing-masing dapat menggeser sikat arang. Positif dan negatif berguna untuk  mengalirkan  arus  penguat  magnet  rotor. Komponen motor sinkron ditunjukkan pada Gambar 2.
Sumber: Manik, D.N,  2012

## Gambar 2. Komponen Motor Sinkron

## 2.2.3 Karakteristik Motor Sinkron
Motor  sinkron  memiliki  karakteristik  sebagai berikut :
a. Sebuah  stator tiga  fasa  sama  dengan  motor  induksi. Stator  yang  memiliki  tegangan  menengah  sering digunakan.
b. Sebuah  rotor  yang  bersinggungan  (bidang  yang berputar)  yang  memiliki  jumlah  kutub  yang  sama sebagai statornya, dan dipasok oleh sumber eksternal arus  DC.  Tipe brush dan brushless  exciters digunakan untuk memasok medan arus DC ke rotor. Arus  pada  rotor  membentuk  suatu  hubungan  kutub magnetik  Utara-Selatan  pada  kutub-kutub  rotor, yang memungkinkan rotor untuk “mengunci” dengan fluks stator yang berputar.
c. Dimulai  sebagai  sebuah  motor induksi.  Rotor motor sinkron  juga  mempunyai  sebuah squirrel-cage winding yang  dikenal  sebagai Amortisseur  winding ,
yang berfungsi menghasilkan torsi untuk menyalakan motor.
d. Motor  sinkron  akan  dijalankan  pada  kecepatan sinkron
e. Motor sinkron dapat bekerja pada power faktor yang berbeda-beda  baik  power  faktor  terlambat  ( lagging ) atau  power  faktor  mendahului  ( leading )  bila  arus eksitasi dirubah.
f. Motor  sinkron  tidak  dapat  start  dengan  sendirinya. Untuk  menjalankan  motor  sinkron  ini  memerlukan bantuan  peralatan  tambahan  yang  dapat  membantu berputar  hingga  mencapai  kecepatan  sinkron  atau mendekati  kecepatan  sinkron  hingga  motor  dapat bekerja normal.

## 2.3 Motor Listrik DC
Motor  arus  searah  merupakan  salah  satu  mesin listrik  yang  mengubah  energi  listrik  menjadi  energi mekanik.  Motor  arus  searah  banyak  sekali  digunakan, motor-motor kecil untuk aplikasi elektronik menggunakan motor arus searah seperti : pemutar kaset, pemutar piringan  magnetik di harddisk komputer, kipas pendingin  komputer  dll.  Gerak  atau  putaran  yang dihasilkan  oleh  motor  arus  searah  diperoleh  dari interaksi  dua  buah  medan  yang  dihasilkan  oleh  bagian ‘jangkar’  ( armature )  dan  bagian  ‘medan’  ( field )  dari motor  arus  searah.  Bagian  motor  arus  DC  ditunjukkan pada Gambar 3.
Sumber: Pratama, M.A, 2013

## Gambar 3. Bagian Motor Arus Searah
Pada  Gambar  3,  bagian  medan  berbentuk  suatu kumparan  yang  terhubung  ke  sumber  arus  searah. Sedangkan  bagian  jangkar  ditunjukan  sebagai  magnet permanen  (U-S),  bagian  jangkar  ini  tidak  harus berbentuk magnet permanen, bias juga berbentuk belitan yang akan menjadi elektro-magnet apabila mendapatkan sumber arus searah.
Bagian  lain  yang  tidak  kalah  penting  pada  motor arus  searah  adalah  adanya  ‘komutator’  ( comutator ). Berdasarkan  sumber  dayanya,  motor  listrik  DC dibedakan  menjadi  dua,  yaitu  sumber  daya  terpisah ( Separately  Excited )  dan  sumber  daya  sendiri  ( Self Excited ).  Keuntungan  dari  motor  DC  ini  adalah  dapat menjaga  pasokan  daya  dengan  cara  mengendalikan kecepatan.  Pengendalian  ini  dapat  dilakukan  dengan cara  :  (1)  Mengubah  tegangan  dinamo,  bila  dinaikkan maka  akan  meningkatkan  kecepatan,  sedangkan  bila diturunkan  maka  akan  menurunkan  kecepatan.  (2)
Mengubah arus medan, kenaikan arus medan sebanding dengan  kenaikan  kecepatan  (Muhammad  Arfan  P. 2013).

## 2.3.1 Prinsip Kerja Motor DC
Jika arus melewati sebuah batang konduktor, maka akan timbul medan magnet di sekitar batang konduktor. Prinsip  kerja  motor  DC  dimana  medan  magnet  yang membawa  arus  mengelilingi  konduktor,  ditunjukkan pada Gambar 4.
Sumber: Pratama, M.A, 2013

## Gambar 4 Prinsip kerja motor DC
Aturan  genggaman  tangan  kanan  bisa  dipakai untuk menentukan arah garis fluks di sekitar konduktor. Genggam  konduktor  dengan  tangan  kanan  dengan jempol  mengarah  pada  arah  aliran  arus,  maka  jari-jari anda  akan  menunjukkan  arah  garis  fluks.  Pada  gambar 2.4,  menunjukkan  medan  magnet  yang  terbentuk disekitar  konduktor  berubah  arah  karena  bentuk  U. Medan magnet hanya terjadi di sekitar sebuah konduktor jika  ada  arus  mengalir  pada  konduktor  tersebut.  Jika konduktor  berbentuk  U  (angker  dinamo)  diletakkan diantara  kutub  utara  dan  selatan  yang  kuat  medan magnet  konduktor  akan  berinteraksi  dengan  medan magnet kutub.

## 2.3.2 Komponen Utama Motor DC
Motor  DC  digunakkan  pada  penggunaan  khusus, dimana  diperlukan  penyalaan  torsi  yang  tinggi  atau percepatan  yang  tepat  untuk  kisaran  kecepatan  yang luas. Komponen motor DC ditunjukkan pada Gambar 5.
Sumber: Pratama, M.A, 2013
Gambar 5. Komponen Motor DC
Sebuah  motor  DC  mempunyai  tiga  komponen utama : a. Kutub Medan
Secara  sederhana  digambarkan  bahwa  interaksi  dua kutub  magnet  akan  menyebabkan  perputaran  pada motor  DC.  Motor  DC  memiliki  kutub  medan  yang stasioner  dan  dinamo  yang  menggerakan bearing pada  ruang  diantara  kutub  medan.  Motor  DC sederhana  memiliki  dua  kutub  medan  :  kutub  utara dan  kutub  selatan.  Garis  magnetik  energi  membesar melintasi  bukaan  diantara  kutub-kutub  utara  ke selatan.  Untuk  motor  yang  lebih  besar  atau  lebih kompleks  terdapat  satu  atau  lebih  elektromagnet. Elektromagnet  menerima  listrik  dari  sumber  daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.
b. Dinamo Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi  elektromagnet.  Dinamo  yang  berbentuk silinder,  dihubungkan  ke  as  penggerak  untuk menggerakan  beban.  Untuk  kasus  motor  DC  yang kecil,  dinamo  berputar  dalam  medan  magnet  yang dibentuk  oleh  kutub-kutub,  sampai  kutub  utara  dan selatan magnet berganti lokasi.
c. Komutator Komutator berguna untuk membalik arah arus listrik dari  dalam  dinamo.  Komutator  juga  membantu dalam  transmisi  arus  antara  dinamo  dan  sumber daya.

## 2.4 Transformator
Transformator  merupakan  suatu  alat  listrik  yang dapat  memindahkan  dan  mengubah  energi  listrik  dari satu  (1)  atau  lebih  rangkaian  listrik  ke  rangkaian  listrik yang  lain,  melalui  suatu  gandengan  magnet  dan berdasarkan prinsip kerja induksi-elektromagnet . Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang listrik  maupun  elektronika.  Bentuk  dari  transformator ditunjukkan pada Gambar 6.
Sumber: Supriyono, M, 2013

## Gambar 6. Bentuk Transformator
Penggunaan  transformator    dalam  dalam  sistem tenaga memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai, dan  ekonomis  untuk  tiap-tiap  keperluan  misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik  jarak  jauh.  Transformator  itu  sendiri  terdiri  dari pasangan kumparan primer dan sekunder  yang diisolasi (terpisah)  secara  listrik  dan  dililitkan  pada  inti  besi lunak.  Inti  besi  lunak  dibuat  dari  pelat  besi  yang berlapis-lapis  untuk  mengurangi  daya  yang  hilang
karena  arus  pusar.  Kumparan  primer  dan  sekunder dililitkan  pada  kaki  inti  besi  yang  terpisah.  Kumparan primer dan sekunder ditunjukkan pada Gambar 7.

## Sumber: Supriyono, M, 2013

## Gambar 7. Kumparan Primer dan Sekunder
Transformator  berfungsi  untuk  merubah  besar tegangan  sumber  agar  bisa  dimanfaatkan  sesuai kebutuhan,  transformator  bisa  menaikkan  tegangan listrik  dan  bisa  menuurunkan  tegangan  listrik  pada implementasinya transformator digunakan sebagai :
 Power Supply (catu daya)
 Adaptor
 Transmisi Listrik jarak jauh

## 2.4.1 Hubungan Primer Sekunder
Hubungan  primer  sekunder  ditunjukkan  pada Gambar 2.8.

## Sumber: Supriyono, M, 2013

## Gambar 8. Hubungan Primer Sekunder
Hubungan  antara  tegangan  primer,  jumlah  lilitan primer, tegangan sekunder, dan  jumlah  lilitan sekunder, dapat dinyatakan dalam persamaan dibawah ini :
Vp/Vs = Np/Ns…………………………………… (2)
Dimana : Vp : Tegangan Primer (Volt)
Vs : Tegangan Sekunder (Volt) Np : Jumlah lilitan primer Ns : Jumlah lilitan sekunder

## 2.4.2 Prinsip Kerja Transformator
Prinsip  kerja  transformator  adalah  berdasarkan hukum  Faraday  yaitu  arus  listrik  dapat  menimbulkan medan  magnet  dan  sebaliknya  medan  magnet  dapat menimbulkan arus listrik. Bila pada salah satu kumparan pada  transformator  diberi  arus  listrik  bolak  balik  maka jumlah garis gaya magnet berubah ubah akibatnya pada
kumparan  primer  terjadi  induksi.  Kumparan  sekunder menerima  garis  gaya  magnet  dari  kumparan  primer terjadi  yang  jumlahnya  juga  berubah  ubah.  Maka  pada kumparan  sekunder  juga  timbul  induksi  dan  akibatnya antara  dua  ujung  kumparan  terdapat  beda  tegangan.  ( Ahadi, M 2013). Prinsip kerja transformator ditunjukkan pada Gambar 9.

## Sumber: Supriyono, M, 2013
Gambar 9. Prinsip Kerja Transformator

## 2.4.3 Komponen Transformator
Transformator  terdiri  dari  tiga  komponen  pokok yaitu  :  kumparan  primer  yang  bertindak  sebagai  input, kumparan  sekunder  yang  bertindak  sebagai  output,  dan inti  besi  yang  berfungsi  untuk  memperkuat  medan magnet  yang  dihasilkan.  Komponen  transformator ditunjukkan pada Gambar 10 .
Sumber: Supriyono, M, 2013

## Gambar 10. Komponen transformator

## 2.5 Dioda
Dioda  merupakan  jenis  komponen  pasif.  Dioda memiliki dua kaki atau kutub yaitu kaki anoda dan kaki katoda. Dioda terbuat dari bahan bahan semi-konduktor tipe  P  dan  semi-konduktor  tipe  N  yang  disambungkan. Dioda  bersifat  menghantarkan  arus  listrik  hanya  pada satu  arah  saja,  yaitu  kutub  anoda  kita  hubungkan  pada tegangan  positif  (+)  dan  kutub  katoda  kita  hubungkan pada  tegangan  negatif  (-).  Karena  sifat  dioda  yang bekerja  sebagai  konduktor  jika  kita  beri  bias  maju  dan bekerja  sebagai  isolator  pada  bias  mundur,  maka  dioda sering  digunakan  sebagai  penyearah  ( rectifier )  arus bolak-balik.  Contoh  penggunaannya  pada  rangkaian adaptor,  catu  daya  DC  dsb.  Simbol  dari  dioda ditunjukkan pada Gambar 11.
Sumber: Purnama, A,  2012
Gambar 11. Simbol Dioda
Diode  jembatan  adalah  gabungan  dari  empat  buah dioda  yang  dirangkai  menjadi  rangkaian  jembatan  atau bridge . Dioda ini banyak digunakan pada rangkaian catu daya  sebagai  penyearah  gelombang  penuh  ( full  wave rectifier ).
Penyearah  gelombang  penuh  dengan  sistem jembatan  ini  bisa  menggunakan  sembarang  trafo  baik yang  CT  maupun  yang  biasa,  atau  bahkan  bisa  juga tanpa  menggunakan  trafo.  Rangkaian  dasarnya  adalah seperti  pada  gambar  penyearah  gelombang  penuh dengan sistem jembatan  yang ditunjukkan pada Gambar 12.

## Sumber: Purnama, A,  2012

## Gambar 12. Rangkaian Dasar Dioda Jembatan
Prinsip  kerja  rangkaian  penyearah  gelombang penuh sistem jembatan dapat dijelaskan melalui gambar dibawah.  Pada  saat  rangkaian  jembatan  mendapatkan bagian positip dari siklus sinyal  AC :  D1 dan D3 hidup (ON),  karena  mendapat  bias  maju  D2  dan  D4  mati (OFF),  karena  mendapat  bias  mundur  Sehingga  arus  i1 mengalir  melalui  D1,  RL,  dan  D3.  Sedangkan  apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatip, maka : D2 dan D4 hidup (ON), karena mendapat bias maju D1 dan D3 mati (OFF), karena mendapat bias mundur Sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4.
Arah  arus  i1  dan  i2  yang  melewati  RL sebagaimana terlihat pada gambar penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan diatas.adalah sama, yaitu dari  ujung  atas  RL  menuju  ground.  Dengan  demikian arus  yang  mengalir  ke  beban  (iL)  merupakan penjumlahan dari dua arus i1 dan i2, dengan menempati paruh  waktu  masing-masing.  Besarnya  arus  rata-rata pada  beban  adalah  sama  seperti  penyearah  gelombang penuh dengan trafo CT, yaitu: Idc = 2Im/p = 0.636 Im . Untuk  harga  VDC  dengan  memperhitungkan  harga  Vγ adalah: VDC = 0,6363 (V_{m}-2V\gamma) Harga 2Vγ ini diperoleh karena pada setiap siklus terdapat dua buah dioda  yang  berhubungan  secara  seri.  Disamping  harga 2Vγ  ini,  perbedaan  lainnya  dibanding  dengan  trafo  CT adalah  harga  PIV.  Pada  penyearah  gelombang  penuh dengan  sistem  jembatan  ini  PIV  masing-masing  dioda adalah:  PIV=V_{m}.  Prinsip  kerja  dari  dioda  jembatan ditunjukkan pada Gambar 13.

## Sumber: Purnama, A,  2012

## Gambar 13. Prinsip Kerja Dioda Jembatan

## 2.6 Kapasitor
Kapasitor  adalah  komponen  elektronika  yang mampu  menyimpan  arus  dan  tegangan  listrik  untuk sementara waktu. Seperti juga halnya resistor, kapasitor termasuk  salah  satu  komponen  pasif  yang  banyak digunakan  dalam  membuat  suatu  rangkaian.Dalam bidang  elektronika,  komponen  kapasitor  disebut  juga kondensator.  Kapasitor  sendiri  berasal  dari  kata kapasitance (kapasitas),  yang  artinya  adalah  untuk menyimpan  arus  listrik  (didalam  istilah  elektronika disebut muatan listrik). Jadi kapasitor adalah komponen elektronika  yang  dapat  diisi  dengan  muatan  listrik kemudian disimpan untuk sementara waktu, selanjutnya dikosongkan melalui sebuah sistem atau dihubungkan ke bumi.
Seperti  juga  resistor,  kapasitor  juga  mempunyai nilai satuan, yang dinyatakan dengan FARAD (F), nama farad diberikan sebagai penghargaan kepada penciptanya  yang  bernama  Michael  Faraday.  Satuan farad  adalah  satuan  yang  sangat  besar  dan  jarang digunakan dalam percobaan, biasanya digunakan satuan farad tersebut dalam bentuk pecahan.
 1 farad (F) = 1000000 uF (mikro farad)
 1 mikro farad (uF) = 1000 nF (nano farad)
 1 nano farad (nF) = 1000 pF (piko farad)

## 2.6.1 Fungsi Kapasitor
Pemasangan  kapasitor  pada  suatu  rangkaian mempunyai maksud dan tujuan diantaranya : a. Sebagai penghubung ( coupling ) yang
menghubungkan  masing-masing  bagian dalam  suatu rangkaian.
b. Memisahkan arus bolak-balik dari arus searah.
c. Sebagai filter yang dipakai pada rangkaian catu daya.
d. Sebagai  pembangkit  frekuensi  dalam  rangkaian pemancar.
e. Menghemat daya listrik dalam rangkaian lampu TL.

## 2.6.2 Kapasitor Elektrolit
Kapasitor  elektrolit  pada  umumnya  dibuat  dengan kapasitas  yang  besar  dan  memiliki  kehandalan  yang tinggi  serta  awet  dalam  pemakaiannya.  Kapasitor  jenis ini  banyak  dipergunakan  dalam  rangkaian catu  daya
( power supply ). Karakteristik utama adalah kapasitor ini memiliki  perbedaan  polaritas  pada  kedua  kakinya  yaitu kutub  positif  (+)  dan  kutub  negatif  (-),  sehingga  dalam pemasangannya  juga  harus  diperhatikan  karena  bila salah  menempatkan  kakinya  terbalik  antara  positif dengan negatif atau sebaliknya, maka kapasitor ini akan rusak  dan  bahkan  bisa  meledak.  Untuk  membedakan polaritas  kakinya  biasanya  terdapat  garis  putus-putus atau  strip  pada  bodi  kapasitor,  maka  dapat  dipastikan bahwa  kaki  yang  berada  dibawah  strip  itu  mempunyai polaritas negatif (-). Besarnya nilai kapasitansi biasanya dituliskan  dengan  angka  pada  bodi  kapasitor  tersebut. Bentuk  dari  kapasitor  elektrolit  ditunjukkan  pada Gambar 14.

## Sumber: Dourangga, 2011
Gambar 14. Bentuk Kapasitor Elektrolit

## 3. METODOLOGI
Dalam melakukan suatu penelitian perlu menetapkan  metode  penelitian.  Metode  Penelitian  ini meliputi : hal-hal yang berkaitan dengan alat dan bahan, metode  penelitian,  jenis  data,  teknik  pengambilan  data, diagram alir penelitian ( flowchart ).

## 3.1 Alat dan Bahan
Dalam penelitian  ini, penulis  memerlukan alat dan bahan yang akan dipakai untuk penelitian ini.

## 3.1.1Alat
Alat  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini ditunjukkan pada Tabel 1.
Tabel 1. Daftar Peralatan
Sumber: penulis, 2019

## 3.1.2 Bahan
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini ditunjukkan pada Tabel 2.
Tabel 2. Daftar Bahan
Sumber: penulis, 2019

## 3.2 Metode Penelitian
Metode  yang  digunakan  untuk  menyelesaikan penelitian  ini  adalah Riset  and  Development (riset  dan pengembangan)  yaitu  suatu  metode  yang  dipakai  untuk mengembangkan  model,  alat  atau  aplikasi  tertentu berdasarkan proses penelitian.

## 3.3 Jenis Data
Jenis  data  yang  dipakai  dalam  melakukan penelitian ini adalah
a. Data Primer Data utama yang diperoleh dari hasil pengujian.
b. Data Sekunder
Data  yang  didapat  dari  hasil  studi  pustaka  dan digunakan sebagai data pendukung.

## 3.4 Teknik Pengambilan Data
Teknik pengambilan data yang dilakukan adalah
- Observasi  yaitu  pengumpulan  data  secara langsung  pada  lokasi  yaitu  Bengkel  Teknik Elektro pada Politeknik Negeri Ambon.
- Literature (pustaka)  yaitu  pengumpulan  dan pencarian  data  melalui  internet  dan  buku- buku  sebagai  referensi  yang  menunjang  hasil penelitian.
3.5 Diagram Alir Penelitian ( Flowchart )
Mulai
Identifikasi Masalah Studi Pustaka Persiapan Alat dan Bahan Rangkaian Generator Sinkron Pengujian Penguat Terpisah Desain Penguat Sendiri Pengujian Penguat Sendiri Kesimpulan Selesai Ya Tidak Tidak Sumber: penulis, 2019
Gambar 15. Diagram Alir Penelitian ( Flowchart )
4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Gambar Rangkaian
Tahap  pertama  dalam  melakukan  penelitian  ini adalah merancang rangkaian pengujian yang terdiri dari beberapa  komponen  yang  dirangkai  dalam  satu rangkaian.  Proses  perancangannya  dimulai  dengan menggambar  rangkaian  Motor  Generator  yang  akan ditunjukkan pada Gambar 4.1.
Sumber: penulis, 2019
Gambar 16. Rangkaian Motor Generator
Keterangan :
 L1  : fasa R
 L2  : fasa S
 L3  : fasa T
 U  : fasa 1
 V  : fasa 2
 W  : fasa 2
 S1  : Saklar Seri 1
 S2  : Saklar Seri 2
 S3  : Saklar Seri 3
 H1  : lampu 1
 H2  : lampu 2
 H3  : lampu 3
 H4  : lampu 4
 H5  : lampu 5
 H6  : lampu 6
 C  : kapasitor
 V1  : Tegangan output
 V2  : Tegangan eksitasi
 Transformator
 Dioda jembatan
 AC/DC Power Supply
 Motor DC
 Motor Sinkron

## 4.2 Prinsip Kerja Rangkaian
Prinsip kerja dari rangkaian generator sinkron yang dtunjukkan pada Gambar 4.1 adalah :
1. Ketika  MCB  ( Miniature  Circuit  Braker )  3  fasa dihidupkan  maka  arus  listrik  akan  mengalir  ke AC/DC Power Supply dengan spesifikasi EM-3310- 1B,  dan  arus  listrik  akan  menghidupkan  seluruh instrumen  alat  ukur  yang  dipakai  pada  rangkaian generator sinkron.
2. Catu  daya  ( power  supply )  diatur  pada  putaran  1500
Rpm dengan tegangan 110 VDC, untuk menjalankan
motor  DC  yang  telah  terhubung  dengan  motor sinkron.  Dimana  motor  sinkron  ini  yang  akan berfungsi sebagai generator sinkron. Penguat  medan magnet pada motor sinkron didapat dari transformator  yang  tegangan  sekundernya  telah disearahkan.  Generator  sinkron  tersebut  setelah berputar  akan  menghasilkan  tegangan  keluaran sebesar  252  VAC  pada  beban  nol.  Untuk mendapatkan  tegangan  keluaran,  maka  generator ini akan  dihubungkan  dengan  beban  yang  bervariasi. Dimulai  dari  30  Watt  sampai  dengan  beban  puncak yaitu 240 Watt. 4.3  Langkah-Langkah Merakit Rangkaian Generator Sinkron Ditunjukkan  pada  Gambar  4.1,  maka  langkah- langkah berikut ini untuk merakit suatu motor generator sinkron :
1. Menyiapkan alat dan bahan yang akan dipakai.
2. Menempatkan  alat  dan  bahan  pada  meja pengujian.
3. Memasang  atau  mengopel  Motor  DC  dengan Motor Sinkron.
4. Menghubungkan  semua  peralatan  dengan  alat ukur sesuai dengan fungsi.
5. Menghubungkan beban dengan rangkaian
generator. 6. Setelah selesai pemasangan,
lakukan pemeriksaan,  dan  rangkaian  siap  untuk  di  uji coba.
7. Uji coba rangkaian atau alat.
8. Pencatatan hasil pengukuran pada setiap perubahan beban.
9. Menganalisis hasil uji coba rangkaian atau alat.

## 4.4 Hasil Uji Coba
Setelah  selesai  menghubungkan  semua  peralatan maka dilakukan pengujian dengan cara :
1. Saklar catu daya ( switch power supply) di on-kan.
2. Semua  instrumen  alat  ukur  dalam  kondisi  stabil atau dalam kondisi on.
3. Catu daya ( power supply ) diatur pada putaran 1500 Rpm dengan tegangan 110 VDC, untuk menjalankan  motor  DC  yang  telah  terhubung dengan motor sinkron.
4. Menaikkan  nilai  beban  sampai  dengan  beban maksimum dan  mencatat semua  nilai  yang terbaca pada tampilan instrumen alat ukur yang dipakai.
5. Setelah  selesai  melakukan  uji  coba,  catu  daya ( power  supply )  dan  semua  instrumen  alat  ukur yang dipakai di off-kan.
4.5 Pembahasan
4.5.1 Pengujian  generator  sinkron  dengan  penguat medan terpisah
Tabel 3. Hasil pengujian dengan penguat medan
terpisah ( separately excitation )
Sumber: penulis, 2019
Sumber: penulis, 2019

## Gambar 17. Grafik hasil pengujian dengan penguat medan terpisah
Berdasarkan  hasil  pengujian  dan  pengamatan  pada  saat motor  sinkron  di  operasikan  sebagai  generator  sinkron yang  menggunakan  penguat  medan  terpisah,  dengan beban  0  –  240  Watt.  Ternyata  yang  terjadi  adalah semakin  besar  beban  yang  diberikan    pada  generator, maka  putaran  generator  dan  tegangan  keluaran  yang dihasilkan  dari  generator  mengalami  penurunan, sehingga  putaran  generator  harus  distabilkan  kembali pada  putaran  1500  Rpm  dan  tegangan  keluaran  pada masing-masing  fasa  harus  distabilkan  pada  220  VAC. Sedangkan  tegangan eksitasi  yang  diberikan  oleh penguat  medan  terpisah  harus  disesuaikan  dengan tegangan keluaran dari masing-masing fasa.
Hasil  pengujian  generator  sinkron  dengan  penguat medan terpisah ditunjukan pada Tabel 3, dan grafik hasil pengujian ditunjukkan pada Gambar 17.

## 4.5.2 Penguat Medan Sendiri
Dari  data  penguat  medan  terpisah,  maka  penulis merakit  sebuah  penguat  medan  sendiri  ( self  excitation )
yang  terbuat  dari  transformator,  dioda  jembatan  dan sebuah kapasitor elektrolit 160V/ 470𝜇𝑓 untuk menghasilkan  eksitasi  medan  pada  motor  sinkron  agar dapat  beroperasi  sebagai  generator  sinkron.  Rangkaian penguat medan sendiri ( self excitation ) ditunjukkan pada Gambar 4.3.
TRAFO P S C D Masukan Sinyal AC

## Sumber: penulis, 2019
Gambar 18. Rangkaian Penguat Medan Sendiri ( self excitation )
4.5.3  Pengujian  generator  sinkron  dengan  penguat medan sendiri
Tabel 4. Hasil pengujian dengan penguat medan sendiri ( self excitation )
Sumber: penulis, 2019

## Sumber: penulis, 2019
Gambar 19 Grafik hasil pengujian dengan penguat medan sendiri
Dari  hasil  pengujian  dan  pengamatan  yang  ditunjukan
pada  Tabel  17  dan  Gambar  19,  dapat  dilihat  bahwa motor sinkron yang beroperasi sebagai generator sinkron dengan  menggunakan  penguat  medan  sendiri  dengan beban  0  –  240  Watt,  yang  terjadi  adalah  putaran  motor sinkron  menurun  dan  harus  distabilkan  kembali  pada putaran  1500  Rpm,  tegangan  eksitasi  generator  yang disuplai  dari  penguat medan  sendiri  tetap  stabil. Sedangkan  tegangan  keluaran  pada  generator  sinkron mengalami  penurunan  dari  252  VAC  pada  beban  nol sampai  220  VAC  pada  beban  maksimum  dan  arus mengalami peningkatan.

## 5. PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari  hasil  pembahasan  dan  pengujian  yang dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa :
1. Motor  sinkron  dioperasikan  sebagai  generator sinkron yang menggunakan penguat medan terpisah, dengan  beban  0  –  210  Watt,  ternyata  yang  terjadi adalah  semakin  besar  beban  yang  diberikan    pada generator,  maka  putaran  generator  dan  tegangan keluaran  yang  dihasilkan  dari  generator  mengalami penurunan,  sehingga  putaran  generator  harus distabilkan  kembali  pada  putaran  1500  Rpm  dan tegangan  keluaran  pada  masing-masing  fasa  harus distabilkan pada 220 VAC.
2. Sedangkan  dengan  menggunakan  penguat  medan sendiri  dengan  beban  0  -  240  Watt,  yang  terjadi adalah  tegangan  eksitasi  generator  yang  dihasilkan dari  penguat  medan  sendiri  ( self  excitation )  akan tetap  stabil,  dan  akan  adalah  putaran  motor  sinkron menurun dan harus distabilkan kembali pada putaran 1500 Rpm, tegangan eksitasi generator yang disuplai dari  penguat medan  sendiri  tetap  stabil.  Sedangkan tegangan keluaran pada generator sinkron mengalami penurunan dari 252 VAC pada beban nol sampai  220  VAC  pada  beban  maksimum  dan  arus mengalami peningkatan . 5.2 Saran Untuk penelitian yang lebih lanjut dapat dilakukan penelitian dengan motor sinkron yang kapasitas dayanya lebih besar dari 300 Watt dengan beban yang bervariasi agar dapat mengetahui umur pakai dari generator.

## DAFTAR PUSTAKA
Purnama,  A  2012. Definisi  dan  Prinsip  Kerja  Motor Listrik . http://elektronika-dasar.web.id. Diakses pada tanggal 31 Maret 2014 Purnama,  A  2012. Dioda  Jembatan .  http://elektronika- dasar.web.id. Diakses pada tanggal 25  Agustus 2014 Purnama,  A  2012. Prinsip  Kerja  Motor  DC .
http://elektronika-dasar.web.id.  Diakses  pada tanggal 31 Maret 2014 Manik, D.N 2012. Motor Sinkron .http://dismanmanik.blogspot.com.Diak
ses pada tanggal 31 Maret 2014 Dourangga, 2011. Kapasitor . http://infokomel.wordpress.com.  Diakses  pada tanggal 25 Agustus 2014
Nizbah,  F  2013. Pengertian  dan  Prinsip  Kerja  Motor Sinkron . http://faizalnizbah.blogspot.com. Diakses pada tanggal 31 Maret 2014 Guntoro, H 2008. Motor Listrik .http://dunia- listrik.blogspot.com.  Diakses  pada  tanggal  1 April 2014 Supriyono,  M  2013. Jenis  dan  Fungsi  Trafo . http://informasicuy.blogspot.com. Diakses pada tanggal 25 Agustus 2014
Pratama,  M.A  2013. Motor  DC .http://blogs.itb.ac.id. Diakses pada tanggal 1 April 2014 Ahadi, M 2013. Prinsip Kerja Trafo . http://www.masuklis.com. Diakses pada tanggal 25 Agustus 2014