Penggunaan Motor Induksi 1 Fasa Sebagai Generator Induksi 1 Fasa

          Semenjak ditemukannya energi listrik hingga saat ini dan entah sampai kapan energi listrik merupakan energi yang utama dan selalu dibutuhkan dalam kehidupan ini. Sobat blogger tentu sudah tahu bahwa untuk membangkitkan energi listrik baik dengan menggunakan penggerak tenaga angin maupun tenaga air diperlukan generator, karena generatorlah yang dapat merubah tenaga mekanik menjadi tenaga listrik.

          Pada umumnya generator yang digunakan pada pembangkit tenaga listrik adalah jenis generator sinkron (generator 3 fasa), karena generator tersebut lebih stabil saat terjadinya perubahan beban. Namun sayangnya harga genearator sinkron buatan pabrik cukup mahal, nah untuk mensiasati permasalahan tersebut salah satu cara adalah menggunakan motor induksi 1 fasa jenis motor kapasitor sebagai generator induksi 1 fasa, khususnya pada pembangkit listrik tenaga angin.

          Alasan mengapa digunakan motor induksi 1 fasa sebagai generator induksi, karena generator induksi ini memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan generator sinkron antara lain yaitu :

1. Harganya lebih murah

2. Perawatannya lebih mudah

3. Kontruksinya lebih sederhana, yakni menggunakan rotor tanpa sikat (rotor sangkar) dan tidak memerlukan penguatan arus searah (DC).

4. Telah banyak digunakan pada system pembangkit listrik, khususnya pembangkit listrik tenaga angin.

          Penggunaan generator induksi pada sistem pembangkit listrik tenaga angin dimana kincir anginlah yang menggerakan atau memutar generator, tidak mengharuskan pada kecepatan sinkronnya. Dengan demikian, jika daya yang dibangkitkan tidak mensyaratkan frekwensi dan tegangan tetap maka generator dapat dioperasikan stand alone atau terisolasi, terlepas dari jala-jala atau jaringan listrik umum. Jenis beban yang dapat dilayani oleh generator induksi ini antara lain adalah mesin pompa air, kipas angin, dan pemanas. Skema unit pembangkit listrik tenaga angin yang menggunakan generator induksi sebagai pembangkit listrik ditunjukkan seperti pada gambar 1 berikut ini.

Gambar 1. Skema unit pembangkit listrik tenaga angin

          Motor induksi rotor sangkar jenis motor kapasitor yang biasa digunakan pada penggerak pompa air rumah tangga bisa berfungsi sebagai generator induksi dengan persyaratan sebagai berikut :

1. Jika generator induksi tidak dihubungkan langsung ke jala-jala (jaringan listrik) maka perlu dipasang kapasitor pada terminalnya untuk menyediakan daya reaktif. Besarnya nilai kapasitor tersebut ditentukan dari diagram Heyland (Gambar 2) yaitu dari besarnya arus buta yang diperlukan pada beban tertentu, dengan persamaan sebagai berikut :

Xc = Vn / Ib dan C = 1 / (2.π.f.Xc)

Dimana : Xc = Reaktansi kapasitif yang diperlukan untuk menyediakan arus buta

          Vn = Tegangan nominal

          Ib =  Arus buta yang didapat dari diagram Heyland

          C = Nilai kapasitor yang diperlukan untuk menyediakan arus buta

                  f = Frekuensi listrik

Gambar 2. Diagram Heyland Operasi Generator Induksi

Keterangan gambar : Iw = Arus nyata (bernilai negatif)

                               Ib = Arus buta (bernilai positif)

                               Im = Arus maksimum (bernilai negatif)

Sebagai contoh motor kapasitor yang dapat digunakan sebagai generator induksi tersebut ditunjukkan seperti pada gambar 3 berikut ini.

Gambar 3. Motor induksi 1 fasa jenis motor kapasitor

Data-data motor induksi  tersebut di atas adalah V = 220 Volt, I = 0,64 A, f = 50 Hz,  n = 2.900 rpm, dan C = 6 μF. Sedangkan diagram rangkaian pembebanan motor induksi tersebut sebagai generator induksi seperti ditunjukkan pada gambar 4 berikut ini.

Gambar 4. Diagram rangkaian pembebanan generator induksi 

dengan kapasitor utama sebagai penyedia daya reaktif

2. Pada generator induksi perubahan beban berpengaruh pada tegangan yang dihasilkan, untuk memperoleh tegangan yang stabil diperlukan perubahan nilai kapasitor sesuai dengan perubahan beban. Sebagai contoh berikut ini diagram rangkain penggunaan kapasitor 1 mF yang diparallel dengan beban maka nilai kapasitornya menjadi 2,2 mF.

Gambar 5. Diagram rangkaian pembebanan generator induksi 

dengan menambah kapasitor sebagai penyetabil tegangan

3. Motor induksi bekerja sebagai generator induksi jika kecepatan putarannya melebihi kecepatan sinkronnya, seperti yang dijelaskan pada kurva karakteristik kopel terhadap kecepatan (slip) mesin induksi berikut ini.

*)klik gambar untuk memperbesar view gambar

Gambar 6. Kurva karakteristik kopel - slip mesin induksi

Jika diperhatikan pada lengkung kopel-kecepatan (slip) tersebut di atas, dimana kopel dan slip mempunyai tanda yang berlawanan sehingga perkalian kopel nominal (Tn) dan slip menjadi negatif, maka mesin induksi bekerja sebagai generator. Jadi yang perlu diperhatikan adalah harga kopel (T) adalah negatif dan slip adalah positif, sehingga slip hasil perkalian menjadi negatif. Hal itu berarti motor induksi berputar melebihi kecepatan sinkronnya dan bekerja sebagai generator.