Starting wye-delta - Metode-metode starting motor induks

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.9 Metode-metode starting motor induks

2.9.2 Starting wye-delta

Metode ini dipergunakan untuk motor induksi rotor sangkar yang dirancang untuk memberikan keluaran nominal bila kumparan stator dihubungkan delta dan biasanya dipakai pada motor yang mempunyai keluaran nominal sampai 25HP.

Belitan stator didesain beroperasi pada hubungan delta dan pada saat starting belitan tersebut terhubung dengan hubungan bintang/wye. Mula-mula motor distart pada hubungan bintang ketika kecepatan motor meningkat maka hubungan pada motor tersebut berganti dari hubungan bintang ke delta.

Pada starting hubungan delta [5]:

Arus start per phasa, Isc = V ∕ Zsc (Ampere) (2.29) Arus starting = √3Isc (Ampere) ( 2.30)

Pada starting hubungan wye [5]:

Arus start per phasa, Isc = ^{𝑉 /√3}

𝑍𝑠𝑐 (Ampere) (2.31) Arus starting = ¹

√3Isc (Ampere) (2.32) Berikut adalah rangkaian starting wye-delta :

Gambar 2.15 (a) Rangkaian daya Starting wye-delta (b) Rangkaian kontrol.

2.9.3 Starting Autotransformer

Metode starting dengan autotransformator adalah suatu metode starting yang digunakan untuk mengurangi tegangan pada stator pada saat start, yang akan membatasi arus start. Metode starting dengan autotransformator dapat dijalankan dengan cara open atau cloce transition.

Starting dengan autotransformator digunakan untuk mengurangi tegangan pada saat start. Dengan berkurangnya tegangan pada saat start, maka arus start

yang dihasilkan akan rendah juga. Setelah waktu tunda ditetapkan, autotransformator dilepas dari rangkaian dan selanjutnya motor induksi rotor sangkar akan beroperasi pada tegangan penuh. Autotransformator dilengkapi dengan tap yang terdiri dari 50%, 65% atau 80% dari tegangan saluran sebagai tegangan start dengan pengurangan arus saluran sebagai tegangan start dengan pengurangan arus yang sesuai. Tap dapat dipilih agar sesuai dengan kopel start yang diperlukan oleh motor untuk dapat mengatasi beban yang dikemudikan.

Penstart autotransformator dapat dioperasikan secara manual maupun otomatis (magnetik).

Berikut adalah rangkaian fasa dan rangkaian kontrol pada starting dengan autotransformer :

Gambar 2.16 (a) Rangkaian Starting dengan autotransformator (b) Rangkaian kontrol starting dengan autotransformator.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

Penelitian ini akan dilakukan di Laboratorium Dasar Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Sumatera Utara. Penelitian ini akan dilaksanakan setelah selesai seminar proposal disetujui. Peneltian ini akan dilaksanakan dengan durasi waktu 2 jam dan lama penelitian yang dilakukan berkisar 2 bulan.

3.2 Peralatan dan Bahan

Adapun peralatan dan bahan yang diperlukan dalam melaksanakan penelitian:

1. Motor induksi tiga phasa Tipe : rotor belitan Spesifikasi :

- AEG Typ C AM 112MU 4RI - Δ / Υ 220/ 380 V ; 10,7/ 6,2 A - 2,2 Kw, cos ϕ 0,67

- Kelas Isolasi : B 2. Tachometer 3. Amperemeter 4. Voltmeter

5. Power Suplai ( AC dan DC )

6. Motor DC 7. Tahanan geser

3.3 Metode Penelitian

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Studi literatur

Yaitu dengan mempelajari buku referensi atau jurnal panduan baik dari internet dan bahan-bahan kuliah yang mendukung dengan penelitian yang dilakukan dan berkaitan dengan topik-topik yang dibahas

2. Metode diskusi

Yaitu metode tanya jawab dengan dosen pembimbing, asisten konversi energi listrik dan teman-teman sesama mahasiswa mengenai masalah-masalah yang timbul dalam penelitian

3. Studi lapangan

Melakukan percobaan dilaboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik serta mempelajari masalah yang timbul dilapangan

4. Melakukan analisa dan pengumpulan data 3.4 Pelaksanaan Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan sekaligus pada laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro USU yang akan dilaksanakan melalui proses percobaan yang dilakukan sesuai dengan rangkaian percobaan dan kemudian akan diperoleh data yang akan dianalisis pada tahap berikutnya untuk memperoleh hasil pengaruh perubahan beban terhadap kecepatan,torsi start dan bagaimana efesiensi yang dihasilkan. Cara ini dilakukan dengan metode starting motor induksi,

kemudian hasil yang didapat akan dibandingkan dengan unjuk kerja motor induksi tanpa berbeban dengan masing-masing metode starting. Sehingga diperoleh perbandingan perubahan beban dengan tanpa berbeban terhadap unjuk kerja motor induksi.

3.5 Variabel yang diamati

Pada penelitian ini variabel yang diamati adalah :

• Lamanya waktu dari motor induksi beroperasi

• Persentasi perubahan beban terhadap unjuk kerja motor induksi dengan metode starting yang digunakan

• Harga slip motor induksi yang digunakan

• Persentasi daya output yang dihasilkan dari metode starting

3.6 Pelaksanaan Penelitian

Berdasarkan diagram alir atau flowchart dijelaskan secara skematik prosedur penelitian yang akan dilakukan:

Mempersiapakan

Gambar 3.1 Flowchart Penelitian

3.7 Prosedur Penelitian

Sebelum melakukan percobaan terlebih dahulu merangkai rangkaian percobaan sesuai dengan percobaan yang dilakukan. Adapun rangkaian percobaan sebagai berikut

1. Rangkaian percobaan motor induksi 3 fasa perubahan beban.

Gambar 3.2 Rangakain percobaan motor induksi 3 fasa perubahan beban.

2. Rangkaian kontrol starting Y-∆.

Gambar 3.3 Rangkaian kontrol starting Y-∆ pada motor induksi 3 fasa.

3.7.1 Pengambilan Data

Adapun prosedur pengambilan data percobaan adalah sebagai berikut:

1) Motor induksi 3 fasa dikopel dengan generator DC, kemudian rangkaian pengukuran disusun seperti Gambar 3.2

2) Seluruh switch dalam keadaan terbuka dan pengatur tegangan dalam keadaan posisi minimum, sedangkan posisi tahan RL diatur sedemikian dan dijaga konstan.

3) Switch S1 ditutup, pengatur PTAC dinaikan sampai 220V untuk starting langsung, PTAC diatur 50%, 65%,dan 80% untuk starting autotrafo,dan untuk starting Y-∆ rangkaian dihubungkan dengan rangkaian kontrol Gambar 3.3

4) Switch S3 ditutup, pengatur PTDC dinaikan hingga A5 menunjukan arus penguat nominal.

5) Switch S2 ditutup, tahanan RL diatur persentasenya yaitu 0% (ketika motor induksinya tidak dihubungkan dengan tahanan), 50%, 60%, 70%.

Kemudian dicatat pengukuran arus start, torsi , kecepatan putaran, dan daya masukan motor. Dengan syarat setiap perubahan persentase dari beban dicatat kondisi kinerja motor.

6) Percobaan selesai

BAB IV

HASIL DAN ANALISA DATA

4.1 Pengujian motor induksi tanpa beban

Untuk memperoleh hasil pengujian tanpa beban, motor induksi tidak diberikan beban berupa beban resistif 60 Ohm kemudian akan dianalisa kinerja motor induksi tersebut dengan menggunakan peralatan pengukuran tachometer, voltmeter, dan ampermeter. Sehingga data yang didapat dari Laboratorium Koversi Energi Listrik adalah:

4.1.1 Data Percobaan

4.1.1a Starting Langsung

VL-L = 220V

Tabel 4.1 Data pengukuran kinerja motor induksi tanpa beban starting langsung

Metode

4.1.1b Starting wye-delta VL-L = 220V

Tabel 4.2 Data pengukuran kinerja motor induksi tanpa beban starting wye-delta

Metode

4.1.1c Starting auto transformer VL-L = 220V

Tabel 4.3 Data pengukuran kinerja motor induksi tanpa beban starting autotransform

4.1.2 Penyelesaian Data Percobaan

4.1.2a Penyelesaian data Starting Langsung

• N(rad/s) = ( ^2𝜋₆₀

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 1.6. 0.67

= 408.48W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

408.48 𝑊 x100 % = 21.75 %

4.1.2b Penyelesaian data Starting wye-delta

• N(rad/s) = ( ^2𝜋₆₀

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 1.6. 0.67

= 408.48W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

408.48 𝑊 x100 % = 21.75 %

4.1.2c Penyelesaian data Starting autotransformer

• N(rad/s) = ( ^2𝜋₆₀

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 1.33. 0.67

= 339.55W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

339.55 𝑊 x100 % = 26.16 % 4.2 Pengujian motor induksi dengan menggunakan beban

Untuk memperoleh pengujian dengan menggunakan beban, motor induksi yang dikopel dengan generator sinkron akan dihubungkan kembali dengan beban

resistif 60 Ohm. Analisa yang dilakukan dengan perhitungan beban 50%, 60%, dan 70% dari beban resistif kemudian dianalisa kinerja dari motor induksinya.

4.2.1 Data Percobaan

4.2.1a Data Percobaan beban 50% beban resistif

1.Starting Langsung VL-L = 220V

Tabel 4.4 Data pengukuran kinerja motor induksi beban 50% starting langsung

Metode Starting

Kecepatan Putaran Torsi Start Arus Start

Tabel 4.5 Data pengukuran kinerja motor induksi beban 50% starting wye-delta

Metode Starting

Kecepatan Putaran

Torsi Start Arus Start

3.Starting Autotransformer VL-L = 220V

Tabel 4.6 Data pengukuran kinerja motor induksi beban 50% starting autotransform

Metode Starting

Kecepatan Putaran

Torsi Start Arus Start

4.2.1b Data Percobaan beban 60% beban resistif

1.Starting Langsung VL-L = 220V

Tabel 4.7 Data pengukuran kinerja motor induksi beban 60% starting langsung

Metode Starting

Kecepatan Putaran

Torsi Start Arus Start

Tabel 4.8 Data pengukuran kinerja motor induksi beban 60% starting wye-delta

Metode Starting

Kecepatan Putaran

Torsi Start Arus Start

Tabel 4.9 Data pengukuran kinerja motor induksi beban 60% starting autotransform

Metode Starting

Kecepatan Putaran

Torsi Start Arus Start

4.2.1c Data Percobaan beban 70% beban resistif

1.Starting Langsung VL-L = 220V

Tabel 4.10 Data pengukuran kinerja motor induksi beban 70% starting langsung

Metode Starting

Kecepatan Putaran

Torsi Start Arus Start

Tabel 4.11 Data pengukuran kinerja motor induksi beban 70% starting wye-delta

Metode Starting

Kecepatan Putaran

Torsi Start Arus Start

3. Starting Autotransformer VL-L = 220V

Tabel 4.12 Data pengukuran kinerja motor induksi beban 70% starting autotransform

Metode Starting

Kecepatan Putaran

Torsi Start Arus Start

4.2.2 Penyelesaian Data Percobaan

4.2.2a Penyelesaian data beban 50% resistif 1. Starting Langsung

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

408.48 𝑊 x100 % = 21.75 %

2. Starting wye-delta

• N(rad/s) = ( ^2𝜋₆₀

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 2.75. 0.67

= 702.08W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

702.08W x100 % = 12.6 %

3. Starting autotransformer

• N(rad/s) = ( ^2𝜋

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 1.33. 0.67

= 339.55W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

339.55 𝑊 x100 % = 26.16 %

4.2.2b Penyelesaian data beban 60% resistif 1. Starting Langsung

N(rad/s) = ( ^2𝜋₆₀

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 1.6. 0.67

= 408.48W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

408.48 𝑊 x100 % = 21.75 % 2. Starting wye-delta

• N(rad/s) = ( ^2𝜋₆₀

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 1.6. 0.67

= 408.48W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

408.48 𝑊 x100 % = 21.75 %

3. Starting autotransformer

• N(rad/s) = ( ^2𝜋

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 1.6. 0.67

= 408.48W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

408.48 𝑊 x100 % = 21.75 %

4.2.2c Penyelesaian data beban 70% resistif

1. Starting Langsung

• N(rad/s) = ( ^2𝜋

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 1.6. 0.67

= 408.48W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

408.48 𝑊 x100 % = 21.75 % 2. Starting wye-delta

• N(rad/s) = ( ^2𝜋

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 2.75. 0.67

= 702.08W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

• Ƞ=^{𝑃𝑜𝑢𝑡}

𝑃𝑖𝑛 𝑥 100% = ^{88.86 𝑊}

702.08W x100 % = 12.6 %

3. Starting autotransformer

• N(rad/s) = ( ^2𝜋₆₀

).

N(rpm) 𝜋=3.14

= ( ^2𝑥3.14

)

^{.1415 rpm}

=148.10 rad/s

• PIN = √3.V. IN. Cos ϕ Cos ϕ = 0.67

= √3. 220. 1.33. 0.67

= 339.55W

• POut = T(N.m) . N(rad/s) = 0.6 N.m . 148.10 = 88.86 W

4.2.3 Perbandingan Hasil Pengukuran Perubahan beban dengan menggunakan tiga metode starting

Dari table data 4.1, 4.2 , 4.3, 4.4, 4.5, 4.6, 4.7, 4.8, 4.9 dan 4.10 dapat diketahui perbandingan kinerja motor induksi yang dibebani dan tidak dibebani dengan hasil perhitungan dan analisa data percobaan yaitu sebagai berikut :

Table 4.13 Perbandingan kinerja motor induksi menggunakan metode starting langsung

Beban Kecepatan (rad/s) Torsi start (N.m) Efesiensi (%)

0% 148.1 3.68 21.75%

50% 137.6 3.69 21.75%

60% 148.1 3.69 21.75%

70% 148.1 3.67 21.75%

Dari table 4.13 diatas dapat dilihat bahwa untuk efesiensi bernilai sama ,hal ini terjadi karena nilai efesiensi ini sudah tertera dalam spec mesin.

Gambar 4.1 Grafik Perbandingan kinerja motor induksi tanpa dibebani dan dibebani dengan starting langsung

Sedangkan untuk perbandingan kinerja motor induksi yang diberikan beban dan yang tidak dibebani dengan menggunakan starting wye-delta , ditunjukkan dalam table sebagai berikut:

Table 4.14 Perbandingan kinerja motor induksi menggunakan metode starting wye-delta

Beban Kecepatan (rad/s) Torsi start (N.m) Efesiensi (%)

0% 148.1 1.2 21.75%

50% 137.6 1.2 12.60%

60% 148.1 1.225 21.75%

70% 148.1 1.3 21.75%

Dari table 4.14 efesiensinya selalu tetap karena efesiensi tersebut timbul dari spec mesin dan daya masukannya, dan untuk torsi motor induksi semakin dibebani motor tersebut maka torsi akan berubah.

Gambar 4.2 Grafik Perbandingan kinerja motor induksi tanpa dibebani dan dibebani dengan wye-delta

Untuk perbandingan kinerja motor induksi dengan starting Autotransformer dapat ditunjukkan dalam table berikut:

0 25 50 75 100 125 150

0% 50% 60% 70%

Beban

kecepatan putar torsi start efesiensi

Table 4.15 Perbandingan kinerja motor induksi menggunakan metode starting Autotransformer

Beban Kecepatan (rad/s) Torsi start (N.m) Efesiensi (%)

0% 148.1 0.92 26.16%

50% 137.6 0.92 26.16%

60% 148.1 0.92 21.75%

70% 148.1 0.92 26.16%

Dari table 4.15 ditunjukkan bahwa ketika motor distarting dengan metode autransformer, maka akan mengurangi tegangan. Dengan berkurangnya tegangan maka arus start akan berkurang demikian juga torsi start akan dimulai dengan torsi start yang lebih rendah.

Gambar 4.3 Grafik Perbandingan kinerja motor induksi tanpa dibebani dan dibebani dengan Autotransformer

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Motor induksi yang tidak dibebani memiliki kinerja sebagai berikut ; pada saat motor tersebut distarting dengan starting DOL, Wye delta dan Auto transformer kinerja yang didapat oleh motor induksi adalah ,untuk kecepatan putarannya memiliki nilai yang sama sebesar 148.10 rad/s dengan rata-rata efesiensi yang dihasilkan 23.22%.

2. Sementara untuk motor induksi yang diberikan beban dengan kisaran 50%, 60%,dan 70% dari nilai beban resistif memiliki perbandingan sebagai berikut ketika motor tersebut distarting DOL, Wye-Delta, dan Autotransformer maka nilai kecepatan putarannya 148.10 rad/s dengan perbedaan selisih rata-rata efesiensi sebesar 1.58%.

3. Untuk perbandingan antara motor induksi yang tidak dibebani dan yang dibebani dengan beban resistif antara lain untuk kecepatan, motor induksi yang tidak dibebani dan yang dibebani memiliki nilai kecepatan yang sama yaitu sebesar 148.10 rad/s dengan perbedaan torsi startnya sebesar 0.01 N.m alasannya karena semakin dibebani motor induksi tersebut maka motor induksi itu akan selalu mempertahankan kecepatan putarnya, sementara untuk efesiensinya selalu tetap karena efesiensi tersebut timbul

dari spec mesin dan daya masukannya, dan untuk torsi motor induksi semakin dibebani motor tersebut maka torsi akan berubah.

5.2 Saran

Adapun saran dari penulis sebagai pengembangan dari tugas akhir ini adalah penelitian ini dapat dilanjutkan dengan cara membandingkan pengereman yang diberikan terhadap motor induksi dengan perubahan beban yang terjadi jika digunakan dengan menggunakan berbagi macam metode starting motor induksi.

LAMPIRAN

Gambar L.1 Grafik Kecepatan Vs %Beban

Gambar L.2 Grafik Torsi Vs %Beban

DOL; 148,1

Gambar L.3 Grafik Efesiensi Vs %Beban

DOL; 21,75

Wye-Delta; 12,65 Autotransformer;

26,16

0 5 10 15 20 25 30

0% 50% 60% 70%

EFESIENSI

Grafik Efesiensi Vs %Beban

DAFTAR PUSTAKA

1) Zuhal,”Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”,Penerbit ITB, Bandung,1998

2) Theraja,BL.& Theraja,A.K.,”A Text Book of Electrical Tecnology”,New Delhi, S.Chand and Company Ltd.,2001.

3) Wijaya Mochtar,”Dasar-dasar Mesin Listrik”, Penerbit Djambatan, Jakarta, 2001

4) Chapman Stephen J, “Electric Machinery Fundamentals”,Third Edition Mc Graw Hill Companies,New York, 1999

5) Ritonga, Muallim.2009. Studi Starting Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Sangkar dengan Autotransformer. Skripsi. Medan, Indonesia: Universitas Sumatera Utara.

6) IEEE Guides: Test Procedures for Synchronus Machines, IEEE Std 115-1995 (R2002)

7) International Electrotechnical Commission, Rotating Electrical Machines.

Part 26 (IEC 60034-26) Effect of Unbalanced Voltages on The Performance of Induction Motor. Ginegra. IEC 2002. 15 P

Dalam dokumen TUGAS AKHIR ANALISIS KARAKTERISTIK PERUBAHAN BEBAN TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI DALAM BERBAGAI METODE STARTING (Halaman 40-0)