DAFTAR PUSTAKA
[1] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, Edisi ke-4, Penerbit Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1988.
[2] Arindya, Radita, S.T.,M.T, Penggunaan dan Pengaturan Motor Listrik,
Edisi Pertama, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2013.
[3] Wijaya, Mochtar, Dasar-Dasar Mesin Listrik, Penerbit Djambatan, Jakarta, 2001.
[4] Lister, Eugene, Rangkaian dan Mesin Listrik, PenerbitErlangga, Jakarta, 1993.
[5] Ramdhani, Mohamad, S.T., M.T, Rangkaian Listrik, Penerbit Erlangga, Bandung, 2008.
[6] Riyadi, Dwi, Soft Starting Pada Motor Induksi 3 Fasa, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang, 2001.
[7] Priahutama, Aditya Bakti, Perancangan Modul Soft Starting Motor Induksi 3 Fasa dengan Atmega 8535, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas
Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang, 2010.
[8] Primatama, Ardhito, Perancangan Soft Starter Motor Induksi Satu Fasa dengan Metode Closed Loop Menggunakan Mikrokontroler Arduino,
Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Jurnal Universitas Brawijaya,
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Jenis Penelitian
Jenis penelitian yang diterapkan adalah penelitian dasar (basic research)
dan akan membandingkan antara kedua metode yang diteliti.
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian dilakukan di PT. Charoen Pokphand Indonesia, Tbk Jalan P.
Sumbawa Kawasan Industri Medan, Medan Deli, Sumatera Utara.
Penelitian akan dimulai 2 minggu setelah seminar proposal disetujui
(minggu ketiga Bulan Agustus) dan akan dilaksanakan selama 2 minggu.
3.3 Bahan dan Peralatan Penelitian
Adapun bahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah
sebagai berikut :
1. Data spesifikasi motor induksi tiga fasa
2. Data spesifikasi Softstarter Schneider Altistart48
3. Data spesifikasi Inverter Danfoss VLT.
Sedangkan peralatan yang digunakan dalam penelitian berupa Softstarter
3.4 Variabel yang diamati
Variabel-variabel yang diamati pada penelitian ini adalah:
• Arus (I)
• Frekuensi (f)
• Daya (P)
• Torsi (T)
3.5 Prosedur Penelitian
- Berikut prosedur untuk pengambilan data pada penelitian sebagai berikut :
1. Rangkaian motor induksi 3 fasa terhadap softstarter sebelumnya sudah
tersedia pada tempat pengambilan data penelitian sehingga dijelaskan
kembali oleh pembimbing lapangan untuk memahami alur dari rangkaian
penelitian dari sumber sampai motor induksi 3 fasa tersebut.
2. Menjalankan motor induksi 3 fasa sesuai dengan pengasutan yang
dikehendaki.
3. Mencatat hasil pengukuran arus start yang dilakukan dengan softstarter
Schneider Altistart 48.
4. Mensetting atau menampilkan besar putaran (rpm) pada softstarter.
5. Selanjutnya lakukan pengukuran arus start dengan metode yang berbeda
yaitu dengan metode inverter.
7. Setelah mendapatkan kedua hasil pengukuran dengan metode pengasutan
berbeda. Bandingkan hasil dari kedua metode pengasutan tersebut.
- Adapun diagram alir dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.1
Berdasarkan flowchart penelitian pada gambar 3.1, langkah-langkah
penelitian adalah sebagai berikut:
1. Membuat skema diagram / rangkaian kontrol motor induksi 3 fasa.
2. Mengumpulkan data
Data-data yang dibutuhkan untuk mendapatkan kurva karakteristik dan
membandingkan antara kedua arus start dengan metode berbeda. Data yang
diperlukan antara lain :
a) Data spesifikasi motor induksi 3 fasa
b) Arus start dengan metode softstarting dan inverter
3. Menganalisa data
Setelah mendapatkan data-data yang diperlukan untuk dianalisis, maka
memasukkan data kedalam perhitungan untuk menampilkan torsi, arus, dan daya.
4. Menampilkan hasil.
Dalam penelitian ini penulis ingin melihat adanya perbandingan antara kedua
metode pengasutan pada motor induksi 3 fasa dengan melakukan perhitungan
3.6 Rangkaian Penelitian
Berikut gambar rangkaian Penelitian pada metode softstarting dan inverter :
Gambar 3.2 Rangkaian Penelitian dengan Softstarter
Gambar 3.3 Rangkaian Penelitian dengan pengasutan frequency drives
BAB IV
HASIL DAN ANALISIS
4.1 Umum
Untuk mendapatkan perbandingan arus start yang dihasilkan oleh motor
induksi tiga fasa maka perlu ditentukan dahulu tegangan . Dengan
demikian, bentuk gelombang arus masing-masing fasa, kecepatan dan
torsi dapat diperoleh dengan menghitung nilai setiap parameter dan
tegangan yang didapat.
4.2 Hasil Penelitian
Hasil penelitian pengasutan dengan softstarter Altistart48 :
Spesifikasi motor induksi yang digunakan :
V : 380 volt Hub. Delta
f (frekuensi) : 50 Hz
Daya : 75 kW
Putaran : 1475 r/min
I : 138 A
- Tabel 4.1 Hasil data penelitian arus start pada softstarter :
t (sekon) Is(Ampere)
Kecepatan Putaran
(rpm)
1 410 551
3 467 770
5 503 855
7 559 993
9 693 1040
11 789 1469
13 601 1470
15 400 1465
17 140 1468
- Hasil perhitungan untuk mendapatkan besar torsi :
P = (n x T) / 9,55 kW
T=(9,55 x P) / n
Dimana : T = Besar torsi motor (Nm)
n = kecepatan putar motor (rpm)
sehingga diperoleh :
T1 = (9,55 x 75) / 551 = 1,30 Nm
T2 = (9,55 x 75) / 770 = 0,93 Nm
T3 = (9,55 x 75) / 855 = 0,84 Nm
T4 = (9,55 x 75) / 993 = 0,72 Nm
T5 = (9,55 x 75) / 1040 = 0,69 Nm
T6 = (9,55 x 75) / 1469 = 0,48 Nm
T7 = (9,55 x 75) / 1470 = 0,47 Nm
T8 = (9,55 x 75) / 1465 = 0,48 Nm
T9 = (9,55 x 75) / 1468 = 0,48 Nm
- Hasil perhitungan untuk mendapatkan besar efisiensi dengan metode softstarting :
η = (Pout / P) x 100%
Dimana : η = Effisiensi motor (%)
Pout = Daya keluar motor (kW)
Pout = 75 kW
P = √3 x V x I x cos ɸ
Dimana : V = Tegangan (V)
I = Arus (A)
sehingga diperoleh :
P1 = 1,73 x 380 x 410 x 0,88 = 237,18 kW
P2 = 1,73 x 380 x 467 x 0,88 = 270,16 kW
P3 = 1,73 x 380 x 503 x 0,88 = 290,99 kW
P4 = 1,73 x 380 x 559 x 0,88 = 323,38 kW
P5 = 1,73 x 380 x 693 x 0,88 = 400,90 kW
P6 = 1,73 x 380 x 789 x 0,88 = 456,44 kW
P7 = 1,73 x 380 x 601 x 0,88 = 347,68 kW
P8 = 1,73 x 380 x 400 x 0,88 = 231,40 kW
P9 = 1,73 x 380 x 140 x 0,88 = 80,99 kW
η = (P out / P rata-rata) x 100%
= 25,50%
- Tabel 4.2 Hasil data penelitian arus start dengan Inverter Danfoss VLT :
t(sekon) Is(Ampere)
Kecepatan
Putaran (rpm)
1 205 465
3 169 536
5 104 624
7 293 715
9 350 743
11 357 819
13 449 904
15 570 942
17 592 1002
19 776 1471
21 334 1466
- Hasil perhitungan untuk mendapatkan besar torsi :
P = (n x T) / 9,55 kW
T = (9,55 x P) / n
Dimana : T = Besar torsi motor (Nm)
P = Daya motor (kW)
n = kecepatan putar motor (rpm)
sehingga diperoleh :
T1 = (9,55 x 75) / 465 = 1,54 Nm
T2 = (9,55 x 75) / 536 = 1,33 Nm
T3 = (9,55 x 75) / 624 = 1,15 Nm
T4 = (9,55 x 75) / 715 = 1,00 Nm
T5 = (9,55 x 75) / 743 = 0,96 Nm
T6 = (9,55 x 75) / 819 = 0,87 Nm
T7 = (9,55 x 75) / 904 = 0,79 Nm
T8 = (9,55 x 75) / 942 = 0,76 Nm
T10 = (9,55 x 75) / 1471 = 0,48 Nm
T11 = (9,55 x 75) / 1466 = 0,49 Nm
T12 = (9,55 x 75) / 1474 = 0,48 Nm
- Hasil perhitungan untuk mendapatkan besar efisiensi dengan metode inverter :
η = (Pout / P) x 100%
Dimana : η = Effisiensi motor (%)
Pout = Daya keluar motor (kW)
P = Daya masuk motor (kW)
Pout = 75 kW
P = √3 x V x I x cos ɸ
Dimana : V = Tegangan (V)
I = Arus (A)
sehingga diperoleh :
P1 = 1,73 x 380 x 205 x 0,88 = 118,59 kW
P2 = 1,73 x 380 x 169 x 0,88 = 97,76 kW
P4 = 1,73 x 380 x 293 x 0,88 = 111,10 kW
P5 = 1,73 x 380 x 350 x 0,88 = 202,47 kW
P6 = 1,73 x 380 x 357 x 0,88 = 206,52 kW
P7 = 1,73 x 380 x 449 x 0,88 = 259,75 kW
P8 = 1,73 x 380 x 570 x 0,88 = 329,75 kW
P9 = 1,73 x 380 x 592 x 0,88 = 342,47 kW
P10 = 1,73 x 380 x 776 x 0,88 = 448,92 kW
P11 = 1,73 x 380 x 334 x 0,88 = 193,22 kW
P12 = 1,73 x 380 x 140 x 0,88 = 80,99 kW
η = (P out / P rata-rata) x 100%
4.3 Hasil Analisis
4.3.1 Karakteristik Softstarter
Gambar 4.1 Karakteristik Arus start pada Softstarter 0
4.3.2 Karakteristik Inverter
Gambar 4.2 Karakteristik Arus start pada Inverter Danfoss VLT 0
4.4 Perbandingan Pengasutan Softstarter dan Inverter
Dalam membandingkan pengasutan Softstarter dan Inverter. Penulis
membandingkan antara torsi maksimum dan arus start terhadap waktu yang
dihasilkan masing-masing metode pengasutan :
Gambar 4.3 Perbandingan Arus Start antara kedua pengasutan 0
Perbandingan Arus Start antara Softstarter
dengan Inverter
Softstarter
(b)
Gambar 4.4 Perbandingan torsi antara kedua pengasutan 0
Perbandingan torsi antara Softstarter dan
Inverter
Softstarter
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Dari hasil analisis data yang telah dilakukan, diperoleh kesimpulan
sebagai berikut :
4. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa besar arus start terhadap
waktu yang dibutuhkan untuk mencapai arus nominal yaitu 789 A
dimana dengan waktu 11s pada metode softstarting sedangkan metode
Inverter sebesar 776 A dengan waktu 19s.
5. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa besar torsi maksimal
terhadap waktu yang dibutuhkan yaitu sebesar 1,30 Nm dengan metode
softstarting sedangkan pada metode inverter untuk mencapai torsi
maksimal yaitu sebesar 1,54 Nm.
6. Karakteristik metode softstarting dimana arus start yang dihasilkan
stabil. Hal ini membuktikan bahwa metode softstarter ini sangat
mempermudah suatu motor induksi untuk mencapai arus nominalnya
diperlukan waktu hanya 11s. Sedangkan pada torsi maksimal
membuktikan bahwa semakin besar suatu arus start pada motor
induksi, maka torsi pada motor tersebut juga akan semakin kecil.
dihasilkan kurang stabil.. selain itu efisiensi pada metode inverter lebih
besar dibandingkan metode softstarting. Hal ini membuktikan kedua
metode memiliki keuntungan dan kerugian yang berbeda.
5.2 Saran
1. Bagi para pembaca yang ingin melanjutkan penelitian ini disarankan
untuk melakukan perhitungan beban motor induksi tiga fasa dengan
pengasutan softstarter dan inverter.
2. Bagi para pembaca dapat melanjutkannya penelitian dengan memakai
motor multifasa dengan pengasutan yang sama pula.
3. Bagi para pembaca dapat melanjutkan penelitian ini dengan membuat
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Motor Induksi Tiga Fasa
Motor induksi 3 fasa merupakan salah satu cabang dari jenis motor
listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran
yang mempunyai slip antara medan stator dan rotor dengan sumber
tegangan 3 fasa. Motor induksi ini merupakan motor arus bolak balik (ac)
yang paling luas digunakan. Penamaanya berasal dari kenyataan bahwa
arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi
merupakan arus yang terinduksi sebagai adanya perbedaan relatif antara
putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang
dihasilkan oleh arus stator.
Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa
akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan
sinkron (ns = 120f/2p). Medan putar pada stator tersebut akan memotong
konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus, dan sesuai
dengan Hukum Lentz, rotor pun akan turut berputar mengikuti medan
putar stator. Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip.
Bertambahnya beban, akan memperbesar pula arus induksi pada rotor yang
oleh karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga
Jadi, bila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung menurun.
Dikenal dua tipe motor induksi (Gambar 2.1)
(a)
(b)
Gambar 2.1 (a) Rotor belitan ; (b) Rotor sangkar
Motor induksi 3 fasa berputar pada kecepatan yang pada dasarnya
adalah konstan. Kecepatan putaran motor ini dipengaruhi oleh frekuensi,
dengan demikian pengaturan kecepatan tidak dapat dengan mudah
dilakukan terhadap motor ini, namun motor induksi 3 fasa merupakan jenis
motor listrik yang paling banyak digunakan pada dunia industri karena
sesuai kebutuhan dan memiliki banyak keuntungan.[1]
Berdasarkan kumparannya, rotor dibagi menjadi rotor sangkar
2.2 Konstruksi Motor Induksi 3 Fasa
Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen dasar yaitu stator
dan rotor, bagian rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara
yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm sampai 4 mm. Tipe dari
motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua
macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor induksi yang
memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya dan
rotor sangkar tupai (Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana
konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan
melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap
bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam terhubung
singkat dengan batangan logam yang lain.
Gambar 2.2. Konstruksi Motor Listrik 3 Fasa
Secara umum mesin listrik induksi memiliki konstruksi yang
terbagi atas dua bagian yaitu bagian yang bergerak yaitu rotor dan bagian
- Penyangga mekanis dari kutub dan melindungi bagian dalam mesin.
- Membawa fluks magnetik yang dihasilkan kutub.
2. End Bracket (Bearing Housing)
Sebagai tempat untuk meletakkan bearing dan sebagai rumah untuk
bearing.
3. Bearing
Untuk mengurangi terjadinya gesekan antara housing dengan as dari
motor tersebut.
4. Cooling fan
Sebagai pendingin pada motor induksi sehingga motor tidak
mengalami over heating (panas lebih).
5. Stator
Bagian yang diam (kumparan/lilitan jangkar)
6. Rotor
Bagian yang bergerak (kumparan/lilitan medan)
2.3. Prinsip kerja Motor Induksi Tiga Fasa
Ada beberapa prinsip kerja motor induksi :
(1) Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada kumparan stator, akan
timbul medan putar dengan kecepatan
Ns = 120 f/p
dimana:
Ns = Kecepatan Putar
p = Jumlah kutub motor
(2) Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor.
(3) Akibatnya pada kumparan rotor timbul GGL induksi.
(4) Karena batang konduktor merupakan rangkaian yang tertutup maka GGL
akan menghasilkan arus (I).
(5) Adanya arus (I) di d alam medan magnet akan menimbulkan gaya (F) pada
rotor.
(6) Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar
untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan
putar stator.
(7) GGL induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh
medan putar stator. Artinya agar GGL induksi tersebut timbul, diperlukan
adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan
kecepatan berputar rotor (nr).
(8) Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (s), dinyatakan dengan :
S= (ns- nr)/ ns x 100%
(9) Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak mengalir pada
batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel.
(10) Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak
serempak atau asinkron.
Prinsip kerja motor induksi tiga fasa didasarkan pada hukum Faraday
suatu lilitan) dan hukum Lorentz (perubahan magnetik akan menimbulkan
gaya). Prinsip dasar dapat dijelaskan sebagai berikut :
1. Tegangan induksi akan timbul pada setiap konduktor diakibatkan oleh
medan magnet yang memotong konduktor (hukum Faraday).
2. Karena konduktor dihubungkan menjadi satu, membuat tegangan induksi
menghasilkan arus yang mengalir dari konduktor ke konduktor lain.
3. Karena terjadi arus diantara medan magnet maka akan timbulah gaya
(hukum Lorentz).
4. Gaya akan selalu menarik konduktor untuk bergerak sepanjang medan
magnetik.
Gambar 2.3. Prinsip Kerja Motor Induksi
2.4. Kelebihan dan Kelemahan Motor Induksi 3 Fasa
- Keuntungan Motor induksi:
2. Menghasilkan putaran yang konstan
3. Untuk pengasutan tidak memerlukan motor lain sebagai penggerak mula.
4. Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi.
5. Efisiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada sikat sehingga rugi
gesekan kecil.
6. Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir tidak
diperlukan.
- Kelemahan Penggunaan Motor Induksi:
1. Kecepatan tidak mudah dikontrol.
2. Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus nominal.
2.5. Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi (torque)
Gambar di bawah ini menunjukkan grafik hubungan antara torsi - kecepatan
dengan arus pada motor induksi 3 fasa:
• Motor mulai menyala ternyata terdapat arus start yang tinggi akan tetapi torsinya
rendah.
• Saat motor mencapai 80% dari kecepatan penuh, torsinya mencapai titik
tertinggi dan arusnya mulai menurun.
• Pada saat motor sudah mencapai kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus
Gambar 2.4. Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi 3 fasa
2.6. Pengasutan Motor Induksi (Starting Motor)
Kontaktor dan overload relays merupakan komponen kontrol yang
terpisah. Ketika sebuah kontaktor dihubungkan dengan overload relays, maka
dapat disebut sebagai sebuah pengasut motor (motor starter) yang sederhana.
Gabungan kedua komponen tersebut dapat digabungkan menajadi sebuah
komponen dan seperti telah diterangkan pada pengenalan komponen sebelumnya,
dinamakan kontaktor-circuit breaker. Komponen tersebut juga merupakan sebuah
motor starter yang sederhana. Jenis ini menyediakan perlindungan beban lebih,
tapi tidak dapat digunakan jika perlindungan tegangan rendah diperlukan atau
untuk operasi otomatis jarak jauh.
Ketika relai beban lebih putus, mekanisme pengasut tidak menutup / tidak
mengancing, yang membuka kontak untuk menghentikan motor. Kontak tidak
motor. Secara sederhana, sebuah pengasut motor akan terdiri dari sebuha
kontaktor beserta alat proteksi terhadap kelebihan arus (overload). Kontaktor
tersebut akan menjadikan tegangan rendah bisa mengontrol tegangan tinggi dan
arus tinggi. Kegunaan pengasut motor adalah sebagai berikut :
1. Untuk melakukan start dan stop terhadap motor
2. Untuk melindungi motor dari overload (kelebihan arus) dan
overheating (kelebihan panas).
3. Untuk memisahkan motor pada saat rusak dan pada saat dilakukan
kegiatan perawatan.
4. Untuk mengunci (interlooking) operasi motor sehingga bisa selaras
dengan operasi lain dari motor tersebut dan dengan operasi dari
motor-motor lainnya.
5. Untuk membalikan arah gerak motor.
6. Untuk mengkontrol kecepatan secara manual dan otomatis.
7. Untuk mengkontrol torsi asut dan torsi akselerasi.
8. Sebagai alat pengereman motor.
9. Untuk membatasi arus asut sehingga bisa memperkecil
gangguan-gangguan terhadap pemakai arus lain dari tegangan tersebut.
Terdapat berbagai solusi untuk perubahan kecepatan motor yaitu
diantaranya dengan cara start tradisional (elektromekanikal). Untuk
menjalankan motor telah dikenal berbagai cara :
1. Pengasut langsung / Direct on line (DOL)
3. Auto-transformator
4. Resistansi Primer (Primary Resistance)
5. Resistansi Skunder (Scunder Resistance)
6. Variable Speed Drive (VSD) dan Softstarter (SS)
2.7. Pengasutan Softstarter (SS)
Pada motor induksi yang diam apabila tegangan normal diberikan
ke stator makan akan ditarik arus yang besar oleh belitan primernya. Motor
induksi saat dihidupkan secara langsung akan menarik arus 5 sampai 7 kali
dari arus beban penuh dan hanya menghasilkan torsi 1,5 sampai 2,5 kali
torsi beban penuh. Arus mula yang besar ini dapat mengakibatkan drop
tegangan pada saluran sehingga akan menggangu peralatan lain yang
dihubungkan pada saluran yang sama. Untuk motor yang berdaya diatas 30
hp tidak dianjurkan menghidupkan motor secara langsung.
Cara lain untuk mengasut motor adalah dengan menggunakan Soft
Gambar 2.5. Bentuk Soft Starter untuk Motor Induksi 3 Fasa
Soft starting adalah suatu cara penurunan tegangan starting dari
motor induksi AC. Dengan demik metode pengasutan yang bekerja dengan
cara mengurangi tegangan pengasutan motor induksi dan kemudian
menaikkan tegangan secara bertahap sampai tegangan penuh. Metode soft
starting ini menjadi solusi atas tingginya nilai arus saat pengasutan motor
induksi dan merupakan metode yang nilai arus pengasutannya rendah. Soft
Starter bertujuan untuk mendapatkan start dan stop yang terkendali dan
terproteksi secara sehalus mungkin dan lalu mencapai kecepatan nominal
2.7.1. Rangkaian Soft Starter (SS)
Rangkaian dasar soft starting terdiri dari komponen thyristor untuk
mengontrol aliran arus yang masuk ke motor sehingga tegangan akan
masuk secara bertahap dan akhirnya penuh. Komponen utama softstarter
adalah thyristor dan rangkaian yang mengatur trigger thyristor. Seperti
diketahui, output thyristor dapat di atur via pin gate nya. Rangkaian
tersebut akan mengontrol level tegangan yang akan dikeluarkan oleh
thyristor.Thyristor yang terpasang bisa pada 2 fasa atau 3 fasa.
Gambar 2.6. Rangkaian Dasar Soft Starting
2.7.2. Prinsip Kerja Softstarter
Prinsip dasar pengasut soft starting adalah merubah bentuk
gelombang input dan kemudian merubah ukuran rms untuk motor.
Hal ini dilakukan dengan cara merubah suplai arus bolak balik
menjadi arus searah. Arus searah tersebut selanjutnya dirubah
arah) pada kecepatan yang tinggi. Soft Starter mengatur tegangan
yang masuk ke motor. Cara kerja dari Soft Starter yaitu
pertama-tama motor hanya diberikan tegangan yang rendah sehingga arus
dan torsi pun juga rendah. Pada level ini motor hanya sekedar
bergerak perlahan dan tidak menimbulkan kejutan. Selanjutnya
tegangan akan dinaikan secara bertahap sampai ke nominal
tegangannya dan motor akan berputar dengan dengan kondisi RPM
yang nominal.
Gambar 2.7. Kurva Arus Start dengan SoftStarter pada Motor Induksi 3 fasa
Selain untuk starting motor, Softstarter juga dilengkapi fitur
soft stop. Sehingga pada saat motor induksi dihentikan maka
tegangan juga dikurangi secara perlahan atau tidak dilepaskan
begitu saja seperti pada starter yang menggunakan fakturator.
Gambar 2.8. Rangkaian utama motor induksi 3 fasa dengan pengasutan
softstarter
2.7.3. Pengunaan Softstarter
Pengasut Soft Starting digunakan bila adanya keharusan
akan akselerasi dan dekselerasi yang mulus pada motor yang
berdaya diatas 30 HP. Karaktersitik Softstarter memiliki
kemampuan mengubah besaran tegangan dan frekuensi sesuai
kebutuhan . Karaktersitik arus fungsi putaran motor, akan menarik
600% arus nominal tanpa adanya pengasutan, dengan pengasutan
softstarter mampu ditekan sampai hanya 200% arus nominalnya.
mengubah frekuensi jala-jala 50 Hz menjadi frekuensi lebih kecil
dari 25%, 50%, 75% dari frekuensi nominalnya.
2.8 Pengasutan Frequency drive (Inverter)
Frequency Drive sering disebut juga dengan VSD (Variable Speed Drive),
VFD (Variable frequency Drive) atau Inverter. VSD terdiri dari 2 bagian utama
yaitu penyearah tegangan AC (50 atau 60 HZ) ke DC dan bagian kedua adalah
membalikan dari DC ke tegangan AC dengan frekuensi yang diinginkan. Fungsi
Inverter adalah untuk merubah kecepatan motor AC dengan cara merubah
Frekuensi outputnya.
Jika sebelumnya banyak menggunakan sistem mekanik, kemudian beralih
ke motor slip maka saat ini banyak menggunakan semikonduktor.
Tidak seperti softstarter yang mengolah level tegangan, inverter menggunakan
frekuensi tegangan keluaran untuk mengatur kecepatan motor pada kondisi ideal
(tanpa slip).
Dengan demikian jika frekuensi motor ditingkatkan maka akan
meningkatkan kecepatan motor, sebaliknya dengan memperkecil frekuensi akan
memperlambat kecepatan motor.
2.8.1. Rangkaian Frequency drive (Inverter)
Secara sederhana prinsip dasar inverter untuk dapat
mengubah frekuensi menjadi lebih kecil atau lebih besar yaitu
dijadikan tegangan AC lagi dengan frekuensi yang berbeda atau
dapat diatur.
Gambar 2.9. Rangkaian Utama motor induksi dengan pengasutan
frequency drives (Inverter)
Untuk mengubah tegangan AC menjadi DC dibutuhkan
penyearah (converter AC-DC) dan biasanya menggunakan
penyearah tidak terkendali (rectifier dioda) namun juga ada yang
menggunakan penyearah terkendali (thyristor rectifier). Setelah
tegangan sudah diubah menjadi DC maka diperlukan perbaikan
kualitas tegangan DC dengan menggunakan tandon kapasitor
sebagai perata tegangan. Kemudian tegangan DC diubah menjadi
tegangan AC kembali oleh inverter dengan teknik PWM (Pulse
Width Modulation). Dengan teknik PWM ini bisa didapatkan
2.8.2. Prinsip kerja Frequency drive
Prinsip kerja inverter yang sederhana adalah :
- Tegangan yang masuk dari jala jala 50 Hz dialirkan ke board
Rectifier/ penyearah DC, dan ditampung ke bank kapasitor. Jadi
dari AC di jadikan DC.
- Tegangan DC kemudian diumpankan ke board inverter untuk
dijadikan AC kembali dengan frekuensi sesuai kebutuhan. Jadi dari
DC ke AC yang komponen utamanya adalah Semiconduktor aktif
seperti IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Dengan
menggunakan frekuensi carrier (bisa sampai 20 kHz), tegangan DC
dicacah dan dimodulasi sehingga keluar tegangan dan frekuensi
yang diinginkan.
Pengontrolan start dan stop bisa dilakukan dengan dua cara
yaitu via local dan remote. Local maksudnya adalah dengan
menekan tombol pada keypad di inverternya. Sedangkan remote
dengan menghubungkan terminal di board kontrol dengan tombol
external seperti push button atau nutton witch. Masing masing opsi
tersebut mempunyai kelemahan dan keunggulan sendiri sendiri.
Frekuensi dikontrol dengan berbagai macam cara yaitu : melalui
keypad (local), dengan external potensiometer, Input 0 ~ 10 VDC ,
4 ~ 20 mA atau dengan preset memori. Semua itu bisa dilakukan
2.8.3. Penggunaan pada Frequency drive
Banyak cara untuk mengatur/mengurangi kecepatan motor
seperti dengan gear box / reducer. Namun mengatur kecepatan
motor dengan inverter akan memperoleh banyak keuntungan yang
lebih bila dibandingkan dengan cara-cara yang lain. Seperti :
jangkauan yang luas untuk pengaturan kecepatan dan torsi motor,
mempunyai akselerasi dan deselerasi yang dapat diatur,
mempermudah proses monitoring atau pengecekan, sistem proteksi
motor yang baik, mengurangi arus starting motor dan menghemat
pemakaian energi listrik, memperhalus start awal motor dsb.
Gambar 2.10. Jenis – jenis Inverter pada Penggunaan Untuk Motor Induksi
Pemilihan inverter yang benar tentunya dengan memperhatikan
spesifikasi dari motor serta keperluan dalam pemakaian inverter itu sendiri
seperti dengan memperhatikan daya motor, tegangan motor, frekuensi
menggunakan inverter dengan spesifikasi daya diatas 3 kW seperti 3,2 kW
atau 3,3 kW dan tentunya tegangan keluaran dari inverter harus sama
dengan tegangan motor. Sebenarnya kita juga bisa menggunakan inverter
dengan daya 3 kW untuk motor 3 kW tapi dengan syarat kita juga harus
menggunakan motor tersebut dengan beban yang kecil atau dengan kata
lain motor tidak digunakan dengan daya maksimal. Jadi penting untuk
mengetahui arus pada motor saat dijalankan dengan beban, untuk settingan
ampere pada inverter sebagai proteksi motor, serta untuk menghitung daya
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Motor induksi (asinkron) adalah motor yang bekerja dengan
memanfaatkan perbedaan fasa pada sumber untuk menimbulkan gaya putar
pada bagian rotornya. Salah satu jenis motor yang paling sering di gunakan
pada berbagai tempat mulai dari lingkungan rumah tangga sampai pada
perindustrian yaitu motor induksi. Motor jenis induksi ini sangat luas
penggunaannya dan mudah ditemui dimanapun. Hal ini dikarenanakan
konstruksinya yang sederhana, ketahanannya, performanya, dan harganya
yang relatif murah. Motor induksi secara umum dapat distartingdengan
menghubungkan motor secara langsung ke jala-jala ataupun dengan
mengatur tegangan input pada motor tersebut ataupun dengan menggunakan
berbagai metode untuk pengasutannya. Hal ini dikarenakan arus start
dimana arus start yaitu arus yang diperlukan oleh suatu motor induksi untuk
dapat mencapai arus beban penuhnya biasanya 4 sampai 7 dari arus beban
penuhnya sehingga menyebabkan adanya berbagai macam metode-metode
pengasutan. Macam-macampengasutanpada motor induksi diantaranya yaitu
Metode Direct On line (DOL), Metode Star-Delta, Metode Autotransformer,
Metode soft starting (pengasutan lembut) yaitu pengaturan untuk
motor induksi agar sewaktu motor dijalankan tidak mengakibatkan arus
start yang besar dan memperhalus start dari motor tersebut. Sedangkan
inverter yaitu pengaturan pada frekuensi untuk mencegah arus start yang
besar. Maka jika frekuensi motor ditingkatkan maka akan meningkatkan
kecepatan motor, sebaliknya dengan memperkecil frekuensi akan
memperlambat kecepatan motor.
Beberapa keuntungan pada metode softstarting yaitu efisiensi arus
sewaktu starting dan cost yang lebih murah. Kerugian metode softstarting
yaitu frekuensi yang tidak dapat diubah-ubah. Pada metode inverter ini
memiliki berbagai keuntungan yaitu adanya pengaturan frekuensi pada
inverter sedangkan kerugiannya yaitu harga inverter yang tinggi.
Pada tugas akhir ini,penulis akan menganalisis perbandingan arus
start motor induksi 3 fasa dengan menggunakan softstarter dan inverter.
Penulis mengambil judul ini dikarenakan untuk mengetahui diantara kedua
metode tersebut mana yang paling bagus digunakan.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah :
1. Berapa arus start dan torsi yang dihasilkan motor induksi 3 fasa dengan
menggunakan softstarter?
2. Berapa arus start dan torsi yang dihasilkan motor induksi 3 fasa dengan
3. Bagaimana karakteristik masing-masing metode pengasutan antara
softstarter dengan inverter ?
1.3 TUJUAN
Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah :
1. Untuk mengetahui besar arus start terhadap waktu untuk mencapai arus
nominal yang dihasilkan motor induksi 3 fasa dengan menggunakan
metode softstarting dan inverter.
2. Untuk mengetahui besar torsi maksimal terhadap waktu untuk mencapai
arus nominal yang dihasilkan motor induksi 3 fasa dengan
menggunakan metode softstarting dan inverter.
3. Untuk menganalisa karakteristik masing- masing metode pengasutan
antara softstarting dengan inverter dari hasil penelitian.
1.4 BATASAN MASALAH
Adapun batasan masalah dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah:
1. Membahas tentang karakteristik arus start pada pengasutan motor
induksi menggunakan metode softstarting dan inverter.
2. Tidak membahas tentang soft stop dari motor induksi tersebut dan
1.5 MANFAAT
Manfaat yang diharapkan dari tugas akhir ini adalah:
1. Dapat mengetahui kegunaan dan fungsi metode softstarting dan metode
inverter pada pengasutan motor induksi 3 fasa.
2. Memberikan perbandingan arus start dalam penggunaanya dengan
Abstrak
Motor induksi yang langsung dihidupkan tanpa menggunakan
metode-metode pengasutan akan menarik arus 5 sampai 7 kali dari arus beban penuh dan
hanya akan menghasilkan torsi 1,5 sampai 2,5 kali torsi beban penuh. Arus yang
besar akan mengakibatkan drop tegangan pada saluran sehingga dapat
mengganggu peralatan lain yang dihubungkan pada saluran tersebut. Untuk motor
yang berdaya besar khususnya motor induksi 3 fasa akan membutuhkan arus
starting yang besar seiring dengan motor yang berdaya besar, sehingga dengan
daya motor diatas 30 HP keatas tidak dianjurkan untuk menghidupkan motor
secara langsung tanpa menggunakan metode-metode pengasutan. Beberapa
metode pengasutan yang paling umum digunakan yaitu Direct on line (DOL),
Star-Delta, Auto-transformer, Resistansi Primer, Resistansi Sekunder, Inverter,
dan SoftStarter. Dimana yang paling banyak digunakan pada lapangan yaitu
metode DOL tetapi metode ini masih juga menghasilkan arus start yang besar.
Jika terus dilakukan, maka akan menyebabkan memperpendek umur dari motor itu
sendiri. Tulisan ini membahas tentang perbandingan antara pengasutan pada
softstarter dan inverter pada arus start. Hasil analisis arus start pada pengasutan
softstarter yaitu sebesar 789A yang dicapai dalam waktu 11s dan torsi maksimum
yang dihasilkan oleh motor induksi 3 fasa yaitu sebesar 1,30 Nm. Sedangkan arus
start pada pengasutan inverter yaitu sebesar 776A yang dicapai dalam waktu 19s.
ANALISIS PERBANDINGAN PENGASUTAN PADA ARUS
START DENGAN MENGGUNAKAN
SOFTSTARTER
DAN
INVERTER
PADA MOTOR INDUKSI 3 FASA
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh:
NIM: 120402040 WIRATMAN
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Abstrak
Motor induksi yang langsung dihidupkan tanpa menggunakan
metode-metode pengasutan akan menarik arus 5 sampai 7 kali dari arus beban penuh dan
hanya akan menghasilkan torsi 1,5 sampai 2,5 kali torsi beban penuh. Arus yang
besar akan mengakibatkan drop tegangan pada saluran sehingga dapat
mengganggu peralatan lain yang dihubungkan pada saluran tersebut. Untuk motor
yang berdaya besar khususnya motor induksi 3 fasa akan membutuhkan arus
starting yang besar seiring dengan motor yang berdaya besar, sehingga dengan
daya motor diatas 30 HP keatas tidak dianjurkan untuk menghidupkan motor
secara langsung tanpa menggunakan metode-metode pengasutan. Beberapa
metode pengasutan yang paling umum digunakan yaitu Direct on line (DOL),
Star-Delta, Auto-transformer, Resistansi Primer, Resistansi Sekunder, Inverter,
dan SoftStarter. Dimana yang paling banyak digunakan pada lapangan yaitu
metode DOL tetapi metode ini masih juga menghasilkan arus start yang besar.
Jika terus dilakukan, maka akan menyebabkan memperpendek umur dari motor itu
sendiri. Tulisan ini membahas tentang perbandingan antara pengasutan pada
softstarter dan inverter pada arus start. Hasil analisis arus start pada pengasutan
softstarter yaitu sebesar 789A yang dicapai dalam waktu 11s dan torsi maksimum
yang dihasilkan oleh motor induksi 3 fasa yaitu sebesar 1,30 Nm. Sedangkan arus
start pada pengasutan inverter yaitu sebesar 776A yang dicapai dalam waktu 19s.
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa
yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Adapun judul Tugas Akhir ini adalah:
“
ANALISIS PERBANDINGAN PENGASUTAN PADA ARUS
START DENGAN MENGGUNAKAN
SOFTSTARTER
DAN
INVERTER
PADA MOTOR INDUKSI 3 FASA
”Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada Papa tercinta Ir. Winarno dan
Mama tersayang Susani Teguh yang telah membesarkan penulis dengan kasih
sayang yang tak ternilai harganya dan juga kepada kakak dan abang penulis yang
selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis dalam menyelesaikan tugas
akhir ini.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya
Tugas Akhir ini, penulis banyak menerima bantuan, bimbingan, dan dukungan
dari berbagai pihak. Untuk itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan
terima kasih kepada:
1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik
Elektro FT USU dan sekaligus merupakan Ketua Penguji Tugas Akhir
telah banyak memberikan motivasi serta senantiasa memberikan
bimbingan selama perkuliahan.
2. Bapak Ir. Syamsul Amien, MS., selaku Pembimbing Tugas Akhir yang
telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan
bantuan, bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan
hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Raja Harahap, MT , selaku Anggota Penguji Tugas Akhir yang
telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta
senantiasa memberikan bimbingan selama masa perkuliahan.
4. Bapak Fahmi, S.T., M.Sc., selaku dosen wali penulis yang banyak
memberikan masukan dan pengarahan selama perkuliahan.
5. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan
pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis.
6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah
membantu penulis dalam pengurusan administrasi.
7. Sahabat-sahabat terbaik pemberi saran, motivasi, dukungan dan cerita
yang sangat sering membantu penulis selama masa pengerjaan Tugas
Akhir: Yose, Gomgom, Michael, Begin, Bobby, Valentino, Johannes,
Marco, Ira, Desy, Bembeng, Ricart, Yudha, Oyen, Juned, Muadzzah,
Sudarmin, Fajar, Ray Calvin, Nova, Rey Depantun, Arivin, Windi, Dody,
Gading, Stepanus, Yudi, Mahatir, Guntur, Fauzan dan seluruh
8. Abangda Andreas VH Simanjuntak, ST., senior-senior dan abangda teknik
elektro angkatan 2011 yang selalu memberikan motivasi, dukungan dan
waktu kepada penulis dalam mengerjakan Tugas akhir ini.
9. Kepada Bapak Udin CPI Medan beserta seluruh jajaran Departemen Dryer
yang juga telah membantu dalam pengambilan data penelitian dan selalu
memberikan dukungan kepada penulis.
10. Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah
memberikan bantuan dan dukungan.
11. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini jauh dari sempurna, oleh karena
itu penulis sangat mengharapkan adanya kritik dan saran yang bertujuan untuk
menyempurnakan dan memperkaya kajian Tugas Akhir ini. Akhir kata penulis
berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca.
Medan, November 2016
Penulis,
Wiratman
DAFTAR ISI
Abstrak ... i
Kata Pengantar ... ii
Daftar Isi... v
Daftar Gambar ... vii
Daftar Tabel ... viii
BAB I Pendahuluan ... 1
BAB II Tinjauan Pustaka ... 4
2.1 Motor Induksi 3 Fasa ... 4
2.2 Konstruksi Motor Induksi 3 Fasa ... 6
2.3 Prinsip kerja Motor Induksi 3 Fasa ... 8
2.4 Kelebihan dan Kelemahan Motor Induksi 3 Fasa ... 10
2.5 Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi (torque) ... 11
2.6 Pengasutan Motor Induksi (Starting Motor) ... 12
2.7 Pengasutan Softstarter (SS) ... 14
2.7.1 Rangkaian Softstarter (SS) ... 15
2.7.2 Prinsip Kerja Softstarter (SS) ... 16
2.7.3 Penggunaan Softstarter (SS) ... 18
2.8 Pengasutan Frequency Drive (Inverter) ... 19
2.8.3 Penggunaan Frequency Drive (Inverter) ... 22
BAB III Metode Penelitian ... 23
3.1 Jenis Penelitian ... 23
3.2 Tempat dan Waktu Penelitian ... 23
3.3 Bahan dan Peralatan Penelitian ... 23
3.4 Variabel yang Diamati ... 24
3.5 Prosedur Penelitian... 24
3.6 Rangkaian Penelitian ... 27
BAB IV Hasil dan Analisis ... 28
4.1 Umum ... 28
4.2 Hasil Penelitian ... 28
4.3 Hasil Analisis ... 34
4.3.1 Karakteristik Softstarter ... 34
4.3.2 Karakteristik Inverter ... 35
4.4 Perbandingan Pengasutan Softstarter dan Inverter ... 36
BAB V Penutup ... 38
5.1 Kesimpulan ... 38
5.2 Saran ... 39
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 (a) Rotor belitan (b) Rotor sangkar ... 5
Gambar 2.2 Konstruksi Motor Listrik 3 Fasa ... 6
Gambar 2.3 Prinsip kerja Motor Induksi... 10
Gambar 2.4 Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa ... 11
Gambar 2.5 Bentuk Softstarter untuk Motor Induksi 3 Fasa ... 14
Gambar 2.6 Rangkaian Dasar Soft Starting ... 15
Gambar 2.7 Kurva arus start dengan Softstarter ... 17
Gambar 2.8 Rangkaian utama motor induksi dengan Softstarter ... 18
Gambar 2.9 Rangkaian utama motor induksi dengan Inverter ... 20
Gambar 2.10 Jenis – jenis Inverter ... 23
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ... 25
Gambar 3.2 Rangkaian Penelitian dengan Softstarter ... 27
Gambar 3.3 Rangkaian Penelitian dengan Inverter ... 27
Gambar 4.1 Karakteristik Arus start pada Softstarter ... 34
Gambar 4.2 Karakteristik Arus start pada Inverter ... 35
Gambar 4.3 Perbandingan Arus start antara kedua pengasutan ... 36
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil data penelitian arus start pada Softstarter ... 21