Jurnal ELKON.
Vol.
5 No.
2 Desember 2025 ISSN: 2809-140X (Ceta.
ISSN: 2809-2244 (Onlin.
RANCANG BANGUN PENGATUR BEBAN OTOMATIS BERBASIS MIKROKONTROLER SEBAGAI PENSTABIL TEGANGAN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKROHIDRO Muhammad Najmul Fadli Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang Email: mnajmulfadli@pnp.
Herisajani Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang Email: herisajani@pnp.
Sirojul Hadi Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bali Email: sirojulhadi@pnb.
Dyah Ayu Kartika Sari Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang Email: dyahayu@pnp.
Fanji Azhary Arsal Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Padang Email: fanjiazhary@pnp.
ABSTRAK
Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) merupakan salah satu solusi energi terbarukan yang banyak diterapkan di daerah terpencil.
Namun, sistem ini memiliki kelemahan berupa fluktuasi tegangan akibat perubahan beban konsumen secara tiba-tiba.
Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan mengimplementasikan sistem pengatur beban otomatis berbasis mikrokontroler dengan kontrol ProportionalAeIntegralAeDerivative (PID) untuk menjaga kestabilan tegangan keluaran generator mikrohidro.
Perubahan tegangan keluaran sebuah generator dipengaruhi oleh salah satu faktor yaitu pengaturan penggunaan beban.
Dalam penelitian ini dibuat suatu sistem pengatur beban otomatis (ELC/Electronic Load Controlle.
pada generator sinkron 1 fasa untuk menjaga kestabilan tegangan generator sesuai ratingnya sebesar 220 Volt.
Mengimplentasikan kontroler PID untuk menstabilkan tegangan terminal pada generator sinkron 1 fasa.
Hasil pengujian menunjukkan bahwa sistem dengan kontrol PID mampu menstabilkan tegangan keluaran pada nilai 220 V A 1%.
Dibandingkan dengan sistem tanpa control ELC, selisih tegangan berkurang hingga Berdasarkan hasil tersebut, kontrol PID terbukti efektif dalam menjaga kestabilan tegangan pada PLTMH skala kecil, serta berpotensi diterapkan pada sistem pembangkit terbarukan lainnya.
Kata kunci: Beban Komplemen.
Mikrokontroler.
ELC, kontrol PID.
ABSTRACT
Micro-hydropower plants (PLTS) represent an effective renewable energy solution for rural and remote regions.
Nevertheless, these systems are prone to voltage instability caused by abrupt variations in consumer load.
This study presents the design and implementation of a microcontroller-based automatic load controller employing a ProportionalAeIntegralAeDerivative (PID) scheme to stabilize the output voltage of a single-phase micro-hydro generator.
An Electronic Load Controller (ELC) was developed to regulate the generatorAos load and maintain its rated output Jurnal ELKON.
Vol.
5 No.
2 Desember 2025 ISSN: 2809-140X (Ceta.
ISSN: 2809-2244 (Onlin.
of 220 V.
The PID controller was integrated to ensure stable terminal voltage under dynamic load Experimental results demonstrate that the proposed system maintains output voltage within 220 V A 1%, while reducing voltage deviations by up to 80% compared to operation without an ELC.
These results indicate that the PID-based ELC provides an effective solution for enhancing voltage stability in small-scale MHP systems and may be adapted for other renewable energy Keywords: Complementary Load.
Microcontroller.
ELC.
PID Control
PENDAHULUAN
Kebutuhan masyarakat terhadap energi listrik terus meningkat seiring dengan perkembangan teknologi dan aktivitas manusia.
Secara umum, sumber energi listrik terbagi menjadi dua kategori, yaitu energi tak terbarukan dan energi terbarukan .
Energi tak terbarukan bersifat terbatas karena ketersediaannya akan terus menurun akibat eksploitasi sumber daya alam.
Sebaliknya, energi terbarukan mampu menghasilkan energi listrik secara berkelanjutan tanpa menghabiskan sumber daya alam dalam proses pemanfaatannya .
Salah satu bentuk pemanfaatan energi terbarukan yang banyak dikembangkan di Indonesia adalah Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH).
PLTMH menjadi solusi alternatif penyedia listrik bagi masyarakat yang tinggal di daerah terpencil atau wilayah yang belum terjangkau jaringan PLN .
Meskipun demikian, pembangunan PLTMH memerlukan perancangan yang tepat agar mampu beroperasi secara optimal, terutama dalam menjaga nilai tegangan dan frekuensi keluaran tetap sesuai standar ketika menghadapi beban PLTMH merupakan salah satu sumber energi terbarukan yang banyak dikembangkan di daerah terpencil karena memanfaatkan potensi aliran air sungai sebagai penggerak turbin .
Sistem PLTMH memiliki keunggulan utama berupa biaya operasi yang rendah dan tidak menghasilkan emisi gas rumah kaca .
Namun demikian, salah satu permasalahan yang sering muncul pada PLTMH adalah fluktuasi tegangan keluaran akibat perubahan beban listrik secara tiba-tiba.
Ketika beban menurun secara mendadak, energi mekanik dari turbin tidak dapat segera menyesuaikan, sehingga tegangan keluaran generator meningkat melebihi batas nominal .
Sebaliknya, jika beban meningkat tajam, tegangan dapat turun dan mengganggu kinerja peralatan listrik yang terhubung.
Kondisi tersebut menunjukkan bahwa sistem PLTMH memerlukan mekanisme pengatur beban otomatis untuk menjaga kestabilan tegangan pada kondisi beban yang bervariasi.
Karena ketidakstabilan tegangan akan menyebabkan ketidakstabilan sistem tenaga secara keseluruhan, terutama kualitas daya dari pembangkit ke konsumen .
Berdasarkan pada kondisi tersebut, maka dilakukan pembaruan suatu sistem pengaturan beban otomatis pada generator yaitu Electronic Load Controller atau disingkat ELC dengan kontrol PID (Proportional.
Integral.
Derivativ.
Beberapa penelitian sebelumnya mengungkapkan bahwa penggunaan penstabil tegangan manual secara umum kurang efektif, sehingga diperlukan penerapan sistem penstabil tegangan otomatis sebagai alternatif yang lebih optimal .
Kestabilan tegangan suatu sistem ditentukan oleh pengelolaan penggunaan beban komplemen yang diintegrasikan ke dalam sistem dan dihubungkan secara paralel dengan beban konsumen .
Metode kontrol yang digunakan meliputi onAeoff control, proportional control, hingga pengendalian berbasis mikrokontroler sederhana.
Namun, sebagian besar pendekatan tersebut belum mampu memberikan respons kontrol yang cepat dan akurat terhadap variasi beban yang berubah secara tiba-tiba.
Meskipun banyak penelitian telah membahas ELC, sebagian besar masih menggunakan metode kontrol sederhana yang kurang responsif terhadap perubahan beban yang cepat.
Selain itu, banyak desain yang tidak menunjukkan analisis mendalam terhadap kinerja sistem kontrol dalam mempertahankan tegangan pada rentang toleransi yang ketat.
Belum banyak penelitian yang mengimplementasikan PID secara optimal pada ELC untuk generator mikrohidro skala kecil, terutama dengan evaluasi performa yang dikaitkan langsung dengan variasi beban nyata di lapangan.
Penelitian ini mengusulkan pengembangan sistem pengatur beban otomatis ELC berbasis mikrokontroler dengan kontrol PID terintegrasi untuk menjaga kestabilan tegangan pada generator Jurnal ELKON.
Vol.
5 No.
2 Desember 2025 ISSN: 2809-140X (Ceta.
ISSN: 2809-2244 (Onlin.
sinkron satu fasa PLTMH.
Pendekatan ini menawarkan respons kontrol yang lebih cepat dan akurat dibandingkan ELC konvensional.
Keunikan penelitian ini terletak pada penggabungan sistem zero crossing.
ACAeDC converter, dan aktuasi TRIAC yang dikendalikan PID sehingga menghasilkan pengaturan beban yang lebih presisi dan mampu menjaga tegangan pada rentang mendekati nilai Penelitian ini bertujuan untuk merancang dan membangun prototipe ELC berbasis kontrol PID untuk generator PLTMH, menganalisis performa sistem dalam mempertahankan kestabilan tegangan pada berbagai variasi beban, dan mengevaluasi peningkatan kualitas tegangan sebelum dan sesudah menggunakan ELC.
Dengan demikian, penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi nyata dalam peningkatan kualitas daya pada sistem PLTMH skala kecil dan menjadi acuan bagi pengembangan sistem pengatur beban pada pembangkit energi terbarukan lainnya.
METODOLOGI PENELITIAN
Bagian ini menjelaskan secara singkat bagaimana perancangan dan pembuatan ELC dengan kontrol PID.
Sistem kontrol PID yang digunakan adalah kontrol PID digital dimana perbaikannya lebih mudah dibandingkan dengan sistem kontrol PID analog.
ELC secara umum mengatur agar beban generator selalu konstan walaupun terjadi perubahan beban secara mendadak dan menjaga agar beban generator selalu maksimum .
ELC bekerja dengan metode membandingkan antara tegangan generator dengan suatu besaran referensi.
Perbedaan tegangan ini akan dihilangkan dengan cara mengatur tegangan yang masuk pada beban komplemen.
Putaran generator juga akan konstan jika pembebanan tetap pada keadaan maksimum, sehingga perubahan tegangan yang dialami tidak terjadi secara signifikan atau masih dalam batas yang ditentukan.
Diagram Blok Sistem Diagram blok merupakan langkah paling awal dalam suatu perancangan alat.
Pedoman pengerjaan dalam pembuatan ELC dan cara kerja ELC dapat dipahami dengan cara melihat diagram blok yang telah dibuat sebelumnya.
Gambar 1 merupakan diagram blok dari perancangan pembuatan ELC yang digunakan.
Trafo Step Down Zero Crossing Detector Opto Isolator AC to D Converter Generator Triac Konsumen Beban Komplemen Gambar 1.
Diagram Blok Sistem Pada dasarnya.
ELC berfungsi untuk menjaga beban generator tetap konstan meskipun terjadi perubahan beban secara mendadak, serta memastikan generator beroperasi pada kapasitas maksimum dengan mengalihkan beban yang tidak digunakan ke beban komplemen.
Melalui mekanisme ini, kecepatan putar generator dapat dipertahankan tetap stabil, sehingga fluktuasi tegangan yang terjadi menjadi tidak signifikan atau tetap berada dalam batas toleransi yang telah Cara kerja dari ELC ini pertama tegangan terminal yang dihasilkan oleh generator 1 fasa akan diturunkan oleh transformator step down.
Transformator step down berfungsi untuk menurunkan tegangan terminal yang berasal dari generator agar dapat diolah oleh mikrokontroler Jurnal ELKON.
Vol.
5 No.
2 Desember 2025 ISSN: 2809-140X (Ceta.
ISSN: 2809-2244 (Onlin.
dan IC Op-Amp.
Tegangan ini akan digunakan untuk tegangan input agar dapat diolah oleh rangkaian zero crossing detector dan AC to DC converter.
Rangkaian zero crossing detector berfungsi untuk megetahui titik nol dari perpindahan gelombang sinusoidal positif ke gelombang sinusoidal negatif, atau sebaliknya dari gelombang sinusoidal negatif ke gelombang sinusoidal positif.
Zero crossing detector ini bertujuan untuk sinkronisasi jala-jala tegangan terminal pada generator dengan sudut penyalaan yang akan diberikan ke triac, sehingga sudut penyalaan yang akan diberikan ke triac sesuai dengan yang diinginkan.
Selanjutnya AC to DC konverter ini berfungsi untuk mengubah tegangan bolak-balik generator yang telah diturunkan oleh transformator step down lalu diubah menjadi tegangan searah.
Tegangan searah inilah yang akan diolah oleh mikrokontroler sebagai tegangan input yang diidentikan dengan tegangan yang dihasilkan generator.
Mikrokontroler disini merupakan otak dari ELC yang berfungsi untuk menerima sinyal input dari rangkaian zero crossing detector dan AC to DC konverter.
Kemudian mikrokontroler akan melakukan proses pengolahan dan pembandingan data sesuai dengan program yang dimasukan.
Mikrokontroler akan memutuskan apakah beban komplemen dibutuhkan atau tidak.
Jika tegangan terminal pada generator sama dengan tegangan referensi maka beban komplemen tidak dibutuhkan.
Jika tegangan terminal pada generator lebih besar dari tegangan referensi maka beban komplemen dibutuhkan untuk membuang energi listrik yang berlebihan.
Jika tegangan terminal pada generator lebih kecil dari tegangan referensi maka beban pada beban komplemen akan diperkecil hingga tegangan terminal generator mencapai tegangan referensi yang telah ditetapkan.
Mikrokontroler akan mengeluarkan sinyal output berupa Pulse Width Modulation (PWM) pada optoisolator untuk memberikan sudut penyalaan untuk triac.
Lamanya waktu tunda sinyal PWM akan menentukan besarnya sudut penyalaan yang akan diberikan ke kaki gate triac.
Optoisolator berfungsi untuk mengisolasi level tegangan atau data pada sisi pemancar .
dan sisi penerima .
Hal ini dilakukan agar sinyal listrik yang ada pada input dan output akan terisolasi sehingga mikrokontroler tidak rusak akibat tegangan tinggi.
Selanjutnya optoisolator akan meneruskan sinyal PWM dari mikrokontroler ke saklar elektronik berupa triac.
Triac akan mengatur besarnya tegangan masukan ke beban komplemen dengan mengatur sudut penyalaan yang diberi ke kaki gate triac.
Dapat dikatakan triac disini berfungsi sebagai keran air yang mengatur besarnya aliran air.
Saklar ini berfungsi sebagai penghubung antara titik percabangan pada generator dengan beban komplemen.
Penggunaan jenis saklar tersebut didasarkan pada karakteristik beban komplemen yang terdiri dari beban resistif murni dengan nilai yang konstan.
Oleh karena itu, pengaturan besar pemakaian beban komplemen dapat dilakukan melalui pengendalian tingkat tegangan yang diberikan pada beban tersebut.
Beban komplemen berfungsi untuk membuang energi listrik yang tidak terpakai konsumen.
Hal ini ditujukan agar generator tetap dalam keadaan terbeban konstan sehingga tegangan terminal generator tetap konstan pula.
Rancangan Sistem Setelah melaksanakan dan berhasil dalam percobaan pada papan protoboard, maka langkah selanjutnya yang penulis lakukan yaitu membuat layout pada papan PCB (Printed Circuit Boar.
Papan PCB ini berfungsi untuk menghubungkan komponen-komponen elektronika yang telah dirangkai dan sebagai kedudukan komponen-komponen elektronika yang digunakan.
Rangkain ELC pada Gambar 2 menunjukkan rangkaian perbagian dari beberapa rangkaian sistem ELC secara keseluruhan yang telah dibuat yaitu : rangkaian catu daya, rangkaian zero crossing detector, rangkaian AC to DC converter, dan rangkaian driver triac.
Perancangan layout PCB dilakukan untuk meningkatkan keandalan dan kestabilan sistem ELC dibandingkan dengan rangkaian sementara pada papan protoboard.
Dengan menggunakan PCB, susunan komponen menjadi lebih terstruktur, koneksi antar komponen lebih kuat, serta risiko gangguan sinyal dan kesalahan sambungan dapat diminimalkan.
Selain itu, penggunaan PCB memudahkan proses perawatan, pengujian, dan pengembangan sistem di masa mendatang.
Tata letak komponen pada PCB dirancang dengan mempertimbangkan pemisahan antara jalur sinyal kontrol dan jalur daya guna mengurangi interferensi, sehingga keseluruhan sistem ELC dapat bekerja secara optimal dalam menjaga kestabilan tegangan generator mikrohidro.
Jurnal ELKON.
Vol.
5 No.
2 Desember 2025 ISSN: 2809-140X (Ceta.
ISSN: 2809-2244 (Onlin.
Gambar 2.
Rangkaian ELC .
Bagian Catu Daya .
Bagian Zero Crossing Detector .
Bagian AC to DC Converter .
Bagian Driver Triac Gambar 3.
Layout ELC Secara Keseluruhan Gambar 3 di atas menunjukkan rancangan PCB (Printed Circuit Boar.
untuk sistem ELC yang berfungsi sebagai pengatur beban otomatis pada pembangkit listrik tenaga mikrohidro.
Layout PCB ini dirancang dengan jalur tembaga yang tertata rapi untuk meminimalkan noise dan memastikan kestabilan sinyal, terutama pada bagian kontrol dan pemrosesan sinyal zero-crossing.
Komponenkomponen utama seperti rangkaian kontrol mikrokontroler, driver triac, rangkaian optoisolator, penyearah AC-DC, serta bagian sensor tegangan ditempatkan terpisah sesuai fungsi untuk mengurangi interferensi antar blok.
Secara keseluruhan, rancangan PCB ini menunjukkan desain terintegrasi yang menggabungkan bagian pengindraan, pemrosesan, dan pengendalian beban dalam satu papan sehingga memungkinkan ELC bekerja secara efisien dalam menjaga kestabilan tegangan generator mikrohidro.
Jurnal ELKON.
Vol.
5 No.
2 Desember 2025 ISSN: 2809-140X (Ceta.
ISSN: 2809-2244 (Onlin.
HASIL DAN PEMBAHASAN Pada bab ini akan dibahas tentang pengujian dan hasil analisa alat yang telah dibuat.
Pengujian dilakukan untuk mengetahui apakah alat yang dibuat bekerja sesuai dengan prinsip kerja yang diinginkan atau tidak.
Metode yang digunakan dalam pengujian alat ini adalah dengan melakukan pengamatan langsung pada ELC yang telah dibuat dan mengamati pembacaan alat ukur yang dipasang, serta respon yang ditunjukan alat sebelum dan sesudah pemasangan ELC dengan besar daya beban pengujian yang divariasikan.
Beban yang digunakan merupakan lampu pijar.
Prosedur pengujian pada alat pengatur beban otomatis ini meliputi tahapan pengujian pembebanan generator yang dilakukan dengan menggunakan ELC.
Cara pengujian ELC dilakukan saat generator menghasilkan tegangan A 220 V.
Setelah itu baru ELC disambungkan ke generator.
Hal ini dilakukan untuk mencegah ELC rusak akibat kelebihan tegangan.
Setelah ELC disambungkan ke generator, secara perlahan katup turbin dibuka hingga penuh.
1 Pengujian Pembebanan tanpa Menggunakan ELC Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk membuktikan secara nyata bahwa dengan menambahkan nilai daya beban pada generator dapat mengakibatkan perubahan tegangan yang dihasilkan generator dengan katup turbin tetap terbuka penuh.
Beban pengujian yang digunakan adalah lampu pijar.
Tabel 1 merupakan data pengukuran yang didapatkan.
Pada tabel 1 dapat dilihat bahwa dengan menambahkan daya beban pada generator, dapat mengakibatkan perubahan tegangan yang dihasilkan oleh generator.
Dengan bertambahnya beban pada generator maka kecepatan putar generator juga akan semakin lambat.
Hal inilah yang mengakibatkan tegangan yang dihasilkan generator juga semakin kecil.
Pada saat kondisi tanpa beban dan kondisi katup turbin terbuka penuh, tegangan yang dapat dihasilkan oleh generator yaitu sebesar 403 V.
Tegangan tersebut lebih besar 83% dari tegangan referensi .
V) yang ditetapkan dalam buku standar konstruksi PLN yaitu sebesar 231 V atau 5% dari tegangan referensi PLN.
Jika hampir keseluruhan beban generator dilepaskan saat bersamaan saat kondisi katup turbin terbuka penuh, peralatan listrik yang masih terhubung dengan generator akan mengalami kerusakan akibat mendapatkan tegangan masukan diambang batas normal.
Tabel 1.
Hasil Pengukuran Tegangan Generator dengan Daya Beban Variasi Sebelum Menggunakan ELC Beban Tegangan Generator Persentase Perubahan Tegangan Generator dari (W) (V) Tegangan Referensi Tabel 1 diatas menunjukkan bahwa tegangan keluaran generator mengalami penurunan signifikan seiring meningkatnya beban ketika sistem belum dilengkapi dengan ELC.
Pada kondisi tanpa beban, tegangan generator tercatat sebesar 403 V atau 83% di atas tegangan referensi 220 V.
Namun, ketika beban dinaikkan secara bertahap hingga 1000 W, tegangan turun drastis menjadi 227 V, hanya 3% di atas nilai referensi.
Pola penurunan tegangan yang konsisten ini mengindikasikan bahwa generator tidak mampu mempertahankan kestabilan tegangan saat terjadi variasi beban, sehingga fluktuasi tegangan menjadi sangat besar dan berpotensi merusak peralatan listrik Data ini mempertegas pentingnya penggunaan sistem pengatur beban otomatis seperti ELC untuk menjaga tegangan tetap stabil meskipun terjadi perubahan beban yang signifikan.
Pengujian Respon Kontrol PID Pengujian ini dilakukan dengan cara mengganti-ganti nilai kontrol PID (Kp.
Ki, dan K.
Penggantian nilai kontrol PID ini bertujuan untuk melihat gambar grafik dan nilai tegangan rata-rata yang dihasilkan oleh generator.
Pemilihan nilai kontrol PID akan dipilih berdasarkan gambar grafik yang lebih stabil dan selisih tegangan rata-rata yang terkecil dengan tegangan referensi.
Setelah Jurnal ELKON.
Vol.
5 No.
2 Desember 2025 ISSN: 2809-140X (Ceta.
ISSN: 2809-2244 (Onlin.
menggunakan beberapa variasi bilai Kp.
Ki, dan Kd.
Didapatkan nilai respon terbaik ketika di variasi nilai Kp 20.
Ki 2,5.
dan Kd 2,5 sepeti terlihat pada Gambar 4 di bawah.
Gambar 4.
Grafik Respon Kontrol PID dengan Kp 20.
Ki 2,5.
Kd 2,5 Gambar 4 menunjukkan respon tegangan keluaran generator setelah diterapkan sistem kontrol PID pada pengatur beban otomatis ELC.
Berdasarkan grafik tersebut, dapat terlihat bahwa tegangan berada pada kondisi yang sangat stabil di sekitar nilai nominal, dengan fluktuasi yang sangat kecil sepanjang waktu pengamatan.
Tidak tampak adanya penyimpangan tegangan yang signifikan, baik berupa overshoot maupun undershoot, yang menunjukkan bahwa parameter PID telah disetel secara optimal sesuai karakteristik dinamis sistem mikrohidro.
Karakteristik grafik yang hampir berupa garis lurus dengan noise minimal menunjukkan bahwa kontrol PID berhasil menjaga total daya yang diserap generator tetap konstan melalui pengaturan beban komplementer.
Sistem hanya menunjukkan fluktuasi kecil yang merupakan respons alami dari generator dan rangkaian pensaklaran beban, namun nilai tersebut masih berada jauh di bawah batas toleransi tegangan A5% sesuai standar kualitas daya listrik.
Hal ini membuktikan bahwa penerapan kontrol PID pada ELC mampu meningkatkan kualitas regulasi tegangan secara signifikan dibandingkan sistem tanpa kontrol, yang sebelumnya menunjukkan penurunan tegangan yang tajam seiring pertambahan beban.
Pengujian Pembebanan Generator Menggunakan ELC Pengujian ini dilakukan bertujuan untuk menguji ELC sebagai penstabil tegangan dengan kontrol PID.
ELC yang dilengkapi dengan kontrol PID dirancang untuk meningkatkan respons sistem, menghilangkan terjadinya offset, serta menghasilkan perubahan awal yang signifikan.
Pengujian ELC ini dilakukan dengan cara menambahkan daya beban percobaan pada generator dengan keadaan katup turbin terbuka penuh, kemudian melihat gambar grafik tegangan yang dihasilkan oleh generator.
Beban pengujian yang digunakan merupakan lampu pijar.
Tabel 2 merupakan pengukuran tegangan generator.
Tabel 2.
Hasil Pengukuran Tegangan Generator Pengujian dengan Daya Beban Pengujian Bervariasi Setelah Menggunakan ELC
Beban Pengujian (W) Tegangan Generator (V) Persentase Perubahan Tegangan Generator dari Tegangan Referensi
0,45 %
0,91 %
0,45 %
1,82 %
2,27 %
0,45 %
Jurnal ELKON.
Vol.
5 No.
2 Desember 2025 ISSN: 2809-140X (Ceta.
ISSN: 2809-2244 (Onlin.
Analisa lebih lanjut mengenai perbandingan tegangan generator pada saat tanpa dan dengan ditambahkan ELC dapat dilihat pada gambar 5.
Pada kondisi tanpa ELC, tegangan keluaran generator menunjukkan penurunan yang cukup signifikan seiring dengan bertambahnya beban.
Tegangan awal pada beban 0 W tercatat sebesar 403 V, kemudian menurun secara bertahap menjadi 227 V saat beban mencapai 1000 W.
Penurunan ini bersifat hampir linear, yang menunjukkan bahwa sistem generator sangat bergantung pada perubahan beban tanpa adanya mekanisme pengatur daya.
Hal ini disebabkan karena peningkatan beban menyebabkan arus keluaran generator bertambah, sedangkan daya mekanik turbin tidak mampu menyesuaikan secara cepat, sehingga terjadi voltage drop yang cukup Kondisi ini menunjukkan bahwa sistem tanpa pengendalian beban tidak dapat menjaga kestabilan tegangan yang diperlukan untuk operasi beban listrik secara optimal.
Sebaliknya, pada kondisi dengan penerapan ELC berbasis kontrol PID, tegangan keluaran generator mampu dipertahankan dalam rentang yang jauh lebih stabil, yaitu antara 215 V hingga 219 V pada seluruh variasi beban dari 0 hingga 1000 W.
Hasil ini menunjukkan bahwa sistem ELC mampu menjaga keseimbangan antara daya yang dihasilkan generator dan daya yang dikonsumsi oleh beban utama.
Ketika terjadi penurunan beban.
ELC secara otomatis menambahkan beban komplementer, sedangkan saat beban meningkat, sistem mengurangi beban komplementer tersebut.
Dengan mekanisme ini, total beban yang diterima generator tetap konstan sehingga tegangan keluaran dapat dipertahankan mendekati nilai nominal 220 V.
Tegangan Generator (V) Pengaruh Variasi Beban terhadap Tegangan Generator Tanpa ELC Dengan ELC Beban (W) Gambar 5.
Grafik Pengaruh Variasi Beban terhadap Tegangan Generator Pada kondisi tanpa ELC, tegangan keluaran generator menunjukkan penurunan yang cukup signifikan seiring dengan bertambahnya beban.
Tegangan awal pada beban 0 W tercatat sebesar 403 V, kemudian menurun secara bertahap menjadi 227 V saat beban mencapai 1000 W.
Penurunan ini bersifat hampir linear, yang menunjukkan bahwa sistem generator sangat bergantung pada perubahan beban tanpa adanya mekanisme pengatur daya.
Hal ini disebabkan karena peningkatan beban menyebabkan arus keluaran generator bertambah, sedangkan daya mekanik turbin tidak mampu menyesuaikan secara cepat, sehingga terjadi voltage drop yang cukup besar.
Kondisi ini menunjukkan bahwa sistem tanpa pengendalian beban tidak dapat menjaga kestabilan tegangan yang diperlukan untuk operasi beban listrik secara optimal.
Sebaliknya, pada kondisi dengan penerapan Electronic Load Controller (ELC) berbasis kontrol PID, tegangan keluaran generator mampu dipertahankan dalam rentang yang jauh lebih stabil, yaitu antara 215 V hingga 219 V pada seluruh variasi beban dari 0 hingga 1000 W.
Hasil ini menunjukkan bahwa sistem ELC mampu menjaga keseimbangan antara daya yang dihasilkan generator dan daya yang dikonsumsi oleh beban utama.
Ketika terjadi penurunan beban.
ELC secara otomatis menambahkan beban komplementer, sedangkan saat beban meningkat, sistem mengurangi beban komplementer tersebut.
Dengan mekanisme ini, total beban yang diterima generator tetap konstan sehingga tegangan keluaran dapat dipertahankan mendekati nilai nominal 220 V.
Jurnal ELKON.
Vol.
5 No.
2 Desember 2025 ISSN: 2809-140X (Ceta.
ISSN: 2809-2244 (Onlin.
Dari hasil pengujian diperoleh bahwa sistem tanpa ELC memiliki deviasi tegangan sebesar A176 V dari tegangan nominal, atau sekitar A80%, sedangkan sistem dengan ELC hanya mengalami deviasi sebesar A4 V, atau sekitar A2%.
Nilai ini menunjukkan bahwa sistem ELC berbasis kontrol PID berhasil meningkatkan kestabilan tegangan hingga 40 kali lipat dibandingkan sistem tanpa Selain itu, kestabilan tegangan yang diperoleh telah memenuhi standar kualitas daya yang direkomendasikan oleh PLN, yaitu A5% dari nilai nominal 220 V.
Berdasarkan hasil tersebut, dapat disimpulkan bahwa penerapan ELC dengan algoritma kontrol PID terbukti efektif dalam mempertahankan kestabilan tegangan generator mikrohidro terhadap variasi beban.
Sistem ini mampu merespons perubahan daya secara cepat dan proporsional, sehingga dapat menjaga kualitas daya listrik yang dihasilkan.
Dengan demikian, rancangan pengatur beban otomatis yang dikembangkan dapat diimplementasikan secara nyata pada pembangkit listrik tenaga mikrohidro skala kecil untuk meningkatkan keandalan sistem dan kenyamanan pengguna.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil perancangan dan pengujian sistem pengatur beban otomatis menggunakan kontrol PID pada pembangkit listrik tenaga mikrohidro, dapat disimpulkan bahwa sistem yang dirancang mampu menjaga kestabilan tegangan keluaran generator secara efektif terhadap variasi Pada pengujian tanpa pengatur beban, tegangan generator mengalami penurunan signifikan dari 403 V menjadi 227 V saat beban meningkat hingga 1000 W.
Namun, setelah penerapan Electronic Load Controller (ELC) berbasis kontrol PID, tegangan keluaran dapat dipertahankan stabil dalam rentang 215Ae219 V, mendekati nilai nominal 220 V dengan deviasi hanya A2%.
Hal ini menunjukkan bahwa sistem mampu meningkatkan kestabilan tegangan dibandingkan kondisi tanpa ELC.
DAFTAR PUSTAKA