Pengaruh Variasi Ketidakseimbangan Tegangan Terhadap Kinerja Motor Induksi Tiga Fasa Dengan Nilai Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Yang Sama

(1)

PENGARUH VARIASI KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN NILAI

FAKTOR KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN YANG SAMA

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh:

AHMAD MUNTASHIR AULIA NIM : 090402057

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(2)

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PENGARUH VARIASI KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN NILAI

FAKTOR KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN YANG SAMA Oleh:

AHMAD MUNTASHIR AULIA 090402057

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 7 Bulan Mei Tahun 2014 di depan Penguji: 1. Ketua Penguji : Ir. Riswan Dinzi, M.T. ………. 2. Anggota Penguji : Yulianta Siregar, S.T., M.T. ……….

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. NIP. 195707201983031001

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU

(3)

ABSTRAK

Tegangan suplai tiga fasa tidak seimbang merupakan fenomena yang terjadi ketika tegangan sistem yang seharusnya bernilai sama akan tetapi karena beberapa faktor terjadi adanya perbedaan yang cukup signifikan antara salah satu fasa dengan fasa yang lain. Hal ini tentunya berpengaruh terhadap kinerja beban listrik yang membutuhkan tegangan yang seimbang untuk dapat bekerja secara optimal, salah satunya adalah motor induksi tiga fasa.Tegangan suplai tiga fasa yang tidak seimbang tentu saja berpengaruh terhadap kinerja dari motor induksi tiga fasa pada saat beroperasi.

Pada Tugas Akhir ini, dilakukan simulasi dengan menggunakan perangkat lunak matlab / simulink untuk melihat pengaruh delapan kondisi ketidakseimbangan tegangan terhadap kinerja motor induksi tiga fasa dengan faktor ketidakseimbangan tegangan yang sama namun terlebih dahulu sudah dilakukan beberapa percobaan untuk mengetahui parameter motor.

Setelah dianalisis pada kondisi steady state (tunak) terlihat bahwa adanya perbedaan pengaruh dari tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan walaupun faktor ketidakseimbangan tegangannya bernilai sama. Pada faktor ketidakseimbangan tegangan 4%, kondisi 2∅ − � memiliki efisiensi paling rendah yaitu 78.97%, kondisi 2∅ − ��memiliki torsi terendah yaitu 8.247 Nm dan kondisi 3∅ − �� memiliki penurunan kecepatan terbesar yaitu hingga 1388 Rpm.

(4)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah atas berkah dan rahmat-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan baik Tugas Akhir yang berjudul:

“ PENGARUH VARIASI KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN NILAI

FAKTOR KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN YANG SAMA” Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang wajib dipenuhi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada departemen Teknik Elektro FT USU.

Tugas Akhir ini penulis persembahankan untuk kedua orangtua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak terhingga yaitu Ayahanda (M.Fairuz Abadi) dan Ibunda (Anna Arofah) yang memberi dukungan, semangat dan doanya.

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan pertolongan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. sebagai Dosen Pembimbing tugas akhir saya yang telah bersedia meluangkan waktu di sela-sela kesibukan beliau untuk membimbing penulis mulai dari awal sampai selesainya Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T. dan Bapak Yulianta Siregar, S.T., M.T. sebagai dosen penguji yang telah banyak memberikan masukan – masukan untuk perbaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama penulis menempuh perkuliahan.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro.

5. Bapak Rachmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro.

6. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

(5)

dan seluruh teman-teman elektro stambuk 2009 lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu persatu.

8. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan kontribusinya kepada penulis, baik secara langsung maupun tidak langsung, jasa kalian akan senantiasa penulis kenang dan sebagai acuan untuk menempuh hari-hari ke depan dengan penuh semangat dan lebih baik lagi.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya mahasiswa yang ingin lebih mengetahui dan mendalami Tugas Akhir Penulis.

Medan, Juni 2014 Penulis

Ahmad Muntashir Aulia

(6)

DAFTAR ISI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem Distribusi Tenaga Listrik ... 6

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu ... 19

(7)

3.3. Parameter Motor Induksi ... 20

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Parameter Motor Induksi ... 26

(8)

5.2. Saran ... 46

(9)

DAFTAR GAMBAR

3.4 Rangkaian Simulasi Ketidakseimbangan Tegangan Pada Motor Induksi Tiga Fasa ... 24

3.5 Diagram Blok Simulasi ... 25

4.1 Grafik Efisiensi Dari Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan ... 41

(10)

4.3 Grafik Daya Masukan Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan ... 42

4.4 Grafik Daya Keluaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan ... 43

(11)

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

3.1 Parameter motor induksi yang dibutuhkan dan percobaan yang

harus dilakukan ... 20

4.6 Data kecepatan putar motor hasil simulasi berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbangan sama ... 30

4.7 Hasil simulasi motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 1% ... 31

(12)

4.12 Kinerja motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 2% ... 38

4.13 Kinerja motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 3% ... 39

(13)

ABSTRAK

Tegangan suplai tiga fasa tidak seimbang merupakan fenomena yang terjadi ketika tegangan sistem yang seharusnya bernilai sama akan tetapi karena beberapa faktor terjadi adanya perbedaan yang cukup signifikan antara salah satu fasa dengan fasa yang lain. Hal ini tentunya berpengaruh terhadap kinerja beban listrik yang membutuhkan tegangan yang seimbang untuk dapat bekerja secara optimal, salah satunya adalah motor induksi tiga fasa.Tegangan suplai tiga fasa yang tidak seimbang tentu saja berpengaruh terhadap kinerja dari motor induksi tiga fasa pada saat beroperasi.

Pada Tugas Akhir ini, dilakukan simulasi dengan menggunakan perangkat lunak matlab / simulink untuk melihat pengaruh delapan kondisi ketidakseimbangan tegangan terhadap kinerja motor induksi tiga fasa dengan faktor ketidakseimbangan tegangan yang sama namun terlebih dahulu sudah dilakukan beberapa percobaan untuk mengetahui parameter motor.

Setelah dianalisis pada kondisi steady state (tunak) terlihat bahwa adanya perbedaan pengaruh dari tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan walaupun faktor ketidakseimbangan tegangannya bernilai sama. Pada faktor ketidakseimbangan tegangan 4%, kondisi 2∅ − � memiliki efisiensi paling rendah yaitu 78.97%, kondisi 2∅ − ��memiliki torsi terendah yaitu 8.247 Nm dan kondisi 3∅ − �� memiliki penurunan kecepatan terbesar yaitu hingga 1388 Rpm.

(14)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Motor induksi tiga fasa merupakan motor listrik yang paling banyak

digunakan di industri. Oleh karena itu kinerja dari motor induksi sangatlah

berpengaruh terhadap produktivitas dari suatu industri.

Kinerja dari motor induksi erat kaitannya dengan kualitas tegangan yang

disuplai. Apabila tegangan yang disuplai memiliki kualitas yang baik, maka motor

induksi tersebut dapat bekerja secara optimal. Sebaliknya tegangan yang disuplai

memiliki kualitas yang buruk, maka kinerja dari motor akan terganggu.

Salah satu yang mempengaruhi kualitas dari tegangan adalah

keseimbangan dari tegangan suplai. Ketidakseimbangan tegangan dalam sistem

tiga fasa dapat didefinisikan sebagai kondisi dimana salah satu atau ketiga dari

fasanya memiliki besaran yang berbeda atau tidak memiliki perbedaan sudut fasa

sebesar 120°. Tegangan suplai tiga fasa yang tidak seimbang akan menimbulkan

tegangan urutan positif, negatif dan nol dimana pada keadaan normal (seimbang)

yang ada hanya tegangan urutan positif saja.

Akibat yang ditimbulkan oleh tegangan urutan negatif adalah munculnya

rotasi berlawanan arah dengan rotasi pada keadaan normal yang cenderung

berujung terhadap kenaikan arus dan penurunan efisiensi [1].

Hal ini dapat menimbulkan masalah yang serius, diantaranya:

(15)

2. Arus pada kondisi operasi normal ketika tegangan tidak seimbang akan

mendekati hingga enam sampai sepuluh kali nilai dari tegangan suplai

yang tidak seimbang.

Ketidakseimbangan tegangan ini memiliki nilai yang bervariasi,

tergantung kepada nilai tegangan tiap fasanya. Oleh karena itu ada faktor

ketidakseimbangan tegangan yang disebut sebagai VUF (Voltage Unbalance

Factor) sebagai acuan menentukan seberapa besar ketidakseimbangan tegangan

yang terjadi pada suatu sistem.

Dapat dilihat dari Gambar 1.1, bahwa semakin tinggi tingkat

ketidakseimbangan tegangan akan menghasilkan penurunan nilai rating pada

motor induksi.

Gambar 1.1 Faktor Penurunan Nilai Rating Motor Terhadap Ketidakseimbangan Tegangan NEMA(National Electrical Manufacturers Association)

Namun, kebanyakan pembahasan tentang ketidakseimbangan tegangan

hanya membahas tentang nilai faktor ketidakseimbangan (VUF) tanpa membahas

kondisi dari ketidakseimbangan tersebut. Padahal ada banyak kondisi yang

(16)

Penelitian untuk mengetahui pengaruh ketidakseimbangan tegangan suplai

terhadap kinerja motor induksi tiga fasa telah banyak dilakukan sebelumnya salah

satunya oleh E.Quispe, G.Gonzales and J.Aguado [1] menggunakan simulasi

komputer (perangkat lunak). Pada simulasi yang dilakukan oleh E.Quispe,

G.Gonzales and J. Aguado dilakukan dengan simulasi dengan tidak membahas

kondisi ketidakseimbangan tegangan. Kemudian penelitian lainnya seperti yang

dilakukan oleh Ching-Yin Lee, Bin-Kwie Chen, Wei-jen Lee dan Yen-Feng Hsu

[2] membahas tentang pengaruh ketidakseimbangan tegangan teerhadap kinerja

motor induksi tiga fasa dengan memperhitungkan kondisi ketidakseimbangan

tegangan yang terjadi.

Pada tugas akhir ini penulis menggunakan perangkat lunak Matlab /

Simulink sebagai media untuk melalukan simulasi ketidakseimbangan tegangan

dengan parameter motor induksi yang diperoleh melalui percobaan yang

dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik USU Medan.

Serta untuk pengolahan data dilakukan dengan menggunakan metode analisis

komponen simetris yang diprogram menggunakan perangkat lunak Matlab.

1.2. Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Adakah pengaruh dari tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan yang

terjadi terhadap kinerja dari motor induksi tiga fasa dengan faktor

(17)

2. Bagaimana pengaruh tiap – tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan

terhadap motor induksi tiga fasa dengan faktor ketidakseimbangan

tegangan yang sama.

1.3. Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui

seberapa besar pengaruh tegangan suplai tiga fasa yang tidak seimbang yang

bervariasi namun dengan nilai VUF (Voltage Unbalance Factor) bernilai sama

terhadap kinerja dari motor induksi tiga fasa.

1.4. Batasan Masalah

Pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan tugas akhir ini

adalah sebagai berikut:

1. Analisis motor induksi tiga fasa dilakukan pada kondisi steady state

(tunak).

2. Kinerja motor yang dimaksudkan dalam tugas akhir ini hanya

mencakup putaran motor, torsi, daya masukan, daya keluaran dan

efisiensi.

3. Perhitungan efisiensi dari motor hanya memperhatikan daya input dan

daya output dari motor induksi tanpa memperhitungkan rugi-rugi inti

dan mekanis.

4. Simulasi dan pemrograman yang dilakukan menggunakan perangkat

(18)

5. Data/ parameter motor induksi tiga fasa didapat dengan cara melakukan

percobaan langsung di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU.

6. Perhitungan torsi keluaran dari motor induksi merupakan torsi pada

keadaan motor sedang berjalan.

7. Hanya membahas delapan variasi ketidakseimbangan suplai tegangan

tiga fasa.

1.5. Manfaat

Manfaat dari penelitian ini adalah dengan diketahui pengaruh dari suplai

tegangan tidak seimbang yang bervariasi dengan nilai faktor ketidakseimbangan

tegangan / VUF (Voltage Unbalance Factor) yang tetap terhadap kinerja dari

motor induksi tiga fasa maka dapat dipikirkan cara-cara yang tepat untuk menjaga

agar motor induksi tiga fasa dapat bekerja secara optimal serta mengetahui

karakteristik motor dengan variasi ketidakseimbangan tegangan supai tiga fasa

(19)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sistem Distribusi Tenaga Listrik

Sistem distribusi tenaga listrik merupakan sistem dimana listrik yang

sudah dibangkitkan oleh pembangkit listrik akan disalurkan ke konsumen listrik.

Bagian sistem ini biasanya terdiri dari dua bagian yaitu saluran distribusi primer

(tegangan menengah) dimulai dari transformator step-down pada gardu induk

saluran transmisi hingga ke transformator distribusi sedangkan bagian dari

transformator distribusi hingga ke konsumen akhir disebut sebagai saluran

distribusi sekunder (tegangan rendah) seperti yang terlihat pada Gambar 2.1.

Distribusi tegangan rendah dapat berupa fasa tunggal, tiga fasa tiga kawat, tiga

fasa empat kawat, atau satu fasa tiga kawat [3].

Sistem distribusi secara normal akan mencatu tegangan yang seimbang,

namun pada kondisi - kondisi tertentu tegangan yang dicatu bisa saja terjadi

ketidakseimbangan antara salah satu fasa dengan fasa yang lain.

Generator _{Gardu Induk} Gardu Induk Beban

Sistem Pembangkit

Sistem Transmisi Sistem Distribusi

(20)

2.2. Sistem Tiga Fasa Empat Kawat

Sistem tiga fasa empat kawat adalah seperti yang terlihat pada Gambar 2.2.

V

Gambar 2.2 Sistem Tiga Fasa Empat Kawat

Sistem tiga fasa memiliki tiga terminal beserta terminal keempat, yaitu

terminal netral. Sistem ini dapat direpresentasikan dengan tiga sumber tegangan

ideal yang di hubungkan dalam suatu hubungan wye, seperti yang terlihat pada

Gambar 2.2, Vl merupakan tegangan antar fasa (380 V) dan Vph merupakan

tegangan antara fasa dengan netral (220 V).

Sistem distribusi tegangan rendah tiga fasa empat kawat dapat menyuplai

beban 3 fasa maupun 1 fasa. Suplai 1 fasa diperoleh dengan mengambil hanya

salah satu konduktor fasa (A, B, atau C) dan konduktor netral (N) sebagai jalur

(21)

2.3. Komponen-Komponen Simetris

Pada tahun 1918, C.L. Fortescue menunjukkan bahwa tiga fasor yang tidak

seimbang dari sistem tiga fasa dapat dipecahkan kedalam tiga sistem fasor

seimbang yang disebut [4]:

1. Komponen urutan positif. Pada sistem tiga fasa, komponen

urutan-positif terdiri dari tiga buah fasor yang sama besarnya, terpisah antara

satu dengan yang lain sebesar 120°, dan mempunyai urutan fasor yang

sama dengan fasor aslinya seperti yang terlihat pada Gambar 2.3.

Vbp Vcp

Vap URUTAN FASA POSITIF

Gambar 2.3. Diagram Fasor Komponen Urutan Positif

2. Komponen urutan negatif. Pada sistem tiga fasa, komponen

urutan-negatif terdiri dari tiga buah fasor yang sama besarnya, terpisah antara

satu dengan yang lain sebesar 120° dan mempunyai urutan fasor yang

(22)

Vcn Vbn

Van URUTAN FASA NEGATIF

Gambar 2.4. Diagram Fasor Komponen Urutan Negatif

3. Komponen urutan nol. Pada sistem tiga fasa, komponen urutan nol terdiri

dari tiga buah fasor yang sama besarnya dan dengan pergeseran fasa 0°

antara fasor yang satu dengan yang lain seperti yang terlihat pada

Gambar 2.5.

Va0, Vb0, Vc0 URUTAN FASA NOL

Gambar 2.5. Diagram Fasor Komponen Urutan Nol

Sehingga besar tegangan sebenarnya dari setiap fasa adalah penjumlahan

dari masing-masing komponen simetris terbentuk Persamaan (2.1), (2.2) dan

(2.3):

Va = Va0 +Vap + Van (2.1)

Vb = Vbp + Vbn + Vb0 = a2 Vap + aVan + Va0 (2.2)

(23)

Dimana � = 1∠1200 yang digunakan untuk menunjukkan operator yang

menyebabkan perputaran sebesar 120° dalam arah yang berlawanan dengan arah

jarum jam.

2.4. Ketidakseimbangan Tegangan

Ketidakseimbangan tegangan menjadi fenomena yang diamati hampir

diseluruh negara yang memiliki sistem tiga fasa. Meskipun tegangan yang

dibangkitkan oleh generator bernilai seimbang akan tetapi pengaruh dari sistem

transmisi, pembebanan yang tidak seimbang pada saat pendistribusian,

transformator yang kurang baik, rusaknya pengaman lebur pada kapasitor bank

tiga fasa dan lain sebagainya dapat menyebabkan tegangan yang sampai ke beban

menjadi tidak seimbang.

Ketidakseimbangan tegangan adalah fenomena yang terjadi ketika nilai

tegangan antara salah satu fasa dengan fasa lainnya berbeda. Ada perbedaan jenis

dari ketidakseimbangan tegangan dengan kemungkinan variasi tegangan di bawah

dan di atas nilai nominalnya. Sehingga ketidakseimbangan tegangan bisa

diklasifikasikan menjadi OVU (Over Voltage Unbalanced) dan UVU (Under

Voltage Unbalanced) [2].

OVU adalah kondisi ketidakseimbangan tegangan dimana nilai dari

komponen urutan positifnya lebih besar dari nilai nominalnya. Sedangkan UVU

adalah kondisi ketidakseimbangan tegangan dimana nilai dari komponen urutan

(24)

Ada banyak kondisi ketidakseimbangan tegangan terjadi dengan VUF

(Voltage Unbalance Factor) yang sama [2] yaitu:

1. 1∅ − �� (Single Phase Under Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana salah satu fasa dari sistem tiga fasa bertegangan

yang lebih rendah dibandingkan dengan tegangan nominalnya. Hal ini

bisa saja terjadi akibat pembebanan berlebih yang menumpuk di salah

satu fasa dan tidak memiliki kompensasi yang cukup.

2. 2∅ − �� (Two Phases Under Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana tegangan dua dari tiga fasa bernilai lebih rendah

dari nilai tegangan nominalnya. Hal ini terjadi akibat kedua fasa ini

dibebani lebih dan tidak memiliki kompensasi yang cukup.

3. 3∅ − �� (Three Phases Under Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana tegangan dari ketiga saluran dari sistem tiga

fasa bernilai tidak seimbang dan bernilai lebih rendah dari nilai

nominalnya. Hal ini terjadi akibat pembebanan yang berlebih dan

pembagian bebannya yang tidak merata.

4. 1∅ −O� (Single Phase Over Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana tegangan salah satu dari ketiga fasa bernilai

lebih tinggi dari nilai tegangan nominalnya. Hal ini bisa saja terjadi

akibat kompensasi kapasitor yang berlebihan.

5. 2∅ −O� (Two Phases Over Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana tegangan dua dari tiga fasa bernilai lebih tinggi

(25)

terkompensasi berlebihan sehingga mengakibatkan naiknya tegangan

pada kedua fasa ini dan mengakibatkan ketidakseimbangan terjadi.

6. 3∅ − �� (Three Phases Over Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana ketiga fasa dari sistem tiga fasa mengalami

ketidakseimbangan tegangan yang bernilai lebih tinggi dari tegangan

nominalnya.

7. 1∅ − � (Unequal Single Phase Angle Displacement)

Jika tegangan tiga fasa seimbang,maka seharusnya perbedaan sudut

fasanya sebesar 120°. Misalkan fasa A menjadi referensinya, maka jika

ada salah satu sudut fasanya tidak berbeda 120° terhadap fasa yang lain

ini disebut Unequal Single Phase Angle Displacement.

8. 2∅ − � (Unequal Two Phase Angles Displacement)

Sama seperti Unequal Single Phase Angle Displacement namun pada

kondisi ini terdapat dua fasa yang berbeda terhadap fasa referensinya.

VUF (Voltage Unbalanced Factor) didefinisikan oleh IEC (International

Electrotechnical Commission) sebagai perbandingan antara tegangan komponen

negatif dengan tegangan komponen positif seperti pada Persamaan (2.4).

��= �� =

|��|

|��| � 100% (2.4)

2.5. Motor Induksi Tiga Fasa

Secara umum, motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik

(26)

menggunakan motor induksi tiga fasa oleh karena itu selanjutnya yang akan

dibahas adalah tipe motor ini seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Motor Induksi

Motor induksi seperti yang terlihat pada Gambar 2.6, merupakan motor

yang banyak digunakan dikalangan industri, tentu saja hal ini berkaitan dengan

keunggulan dan kekurangan dari motor ini [5].

Keunggulan dari motor ini adalah:

1. Sangat sederhana dan daya tahan kuat

2. Harga relatif murah dan perawatan mudah

3. Efisiensi tinggi

4. Tidak memerlukan starting tambahan dan tidak harus sinkron

Kekurangannya adalah:

1. Kecepatan tidak dapat berubah tanpa adanya pengorbanan efisiensi

2. Kecepatan menurun seiring pertambahan beban

Motor ini bekerja dengan prinsip induksi energi listrik dari bagian stator ke

bagian rotornya [6]. Berputarnya rotor pada motor induksi disebabkan oleh

(27)

kumparan stator. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator pada motor

induksi dihubungkan dengan sumber jala-jala tiga fasa. Pada tugas akhir ini akan

di analisis torsi dan efisiensi dari motor induksi tiga fasa dengan variasi suplai

tegangan tiga fasa yang tidak seimbang dengan VUF (Voltage Unbalance Factor)

bernilai sama.

2.6. Analisis Steady State

Analisis steady state [7] dari sebuah operasi motor induksi tiga fasa

dengan suplai tegangan tidak seimbang dilakukan dengan menggunakan

pendekatan komponen simetris dengan rangkaian ekivalen seperti yang

ditunjukkan pada Gambar 2.7 dan 2.8.

Rs jXs

Gambar 2.7. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Urutan Positif

Rs jXs

(28)

Gambar 2.7 dan Gambar 2.8 adalah rangkaian ekivalen perfasanya,

Dimana nilai perfasanya adalah:

Vp = Tegangan urutan positif

Vn = Tegangan urutan negatif

Rs = Tahanan stator

Xs = Reaktansi stator

Rr = Tahanan rotor terhadap stator

Xr = Reaktansi rotor terhadap stator

Xm = Reaktansi magnetisasi

Zp = Impendansi urutan positif dari motor

Zn = Impedansi urutan negatif dari motor

Ips = Arus fasa urutan positif stator

Ipr = Arus fasa urutan positif rotor

Ins = Arus fasa urutan negatif stator

Inr = Arus fasa urutan negatif rotor

S = Slip

Misalkan tegangan fasa dari motor adalah Va, Vb, Vc, maka dapat dibuat

suatu matrik persamaan hubungan antara komponen urutan positif, negatif dan nol

seperti pada Persamaan (2.5) :

��0

Analisis dari rangkaian ekivalen pada Gambar 5 dan 6 didapat Persamaan

(29)

�� = ��+��+

Karena motor dihubungkan dengan hubungan wye tiga kawat dan tidak

ditanahkan maka urutan nol dari tegangan maupun arus tidak diperhitungkan.

Oleh karena itu, arus urutan positif dan negatif yang mengalir di stator dan rotor

adalah seperti yang diperlihatkan pada Persamaan 2.8 hingga 2.14:

�� = _��

Persamaan (2.8) dan (2.9) merupakan persamaan arus stator dan rotor

urutan positif dan Persamaan (2.10) dan (2.11) merupakan persamaan arus stator

dan rotor urutan negatif. Sehingga didapat persamaan arus Ias, Ibs, Ics sebagai

berikut:

�� = �� +�� (2.12)

�� = �2�� +�� (2.13)

(30)

Daya input dan faktor daya motor dapat dihitung dengan menggunakan

komponen simetris arus dan tegangan dengan Persamaan (2.15) sampai dengan

(2.17):

Dimana (*) bermakna nilai konjugat.

Jika rugi-rugi inti dan mekanis diabaikan, daya keluaran dari motor

ditunjukkan dengan Persamaan (2.18) sampai dengan (2.20) :

�� = 3��2 �

Dimana Pn pada keadaan normal adalah bernilai negatif karena rotor

berputar pada arah yang berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan oleh

komponen urutan negatif.

Torsi yang dihasilkan oleh komponen urutan positif dan negatif

ditunjukkan oleh Persamaan (2.21) hingga (2.22):

�� = _��

(31)

�= �_� +�_� =3��

��2 � −

��2

2− �� (2.23)

Maka efisiensi motor dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.24) :

� =��

�� × 100% (2.24)

2.7. Perangkat Lunak Matlab

Matlab adalah bahasa pemrograman level tingkat tinggi yang di khususkan

untuk komputasi teknis. Bahasa ini mengintegrasikan kemampuan komputasi,

visualisasi dan pemrograman dalam sebuah lingkungan yang tunggal dan mudah

digunakan.

Matlab dikembangkan oleh MathWork Inc. Pada Tugas Akhir ini, Matlab

digunakan sebagai alat simulasi untuk melihat pengaruh ketidakseimbangan

tegangan terhadap kecepatan motor, selanjutnya dibuat dan digunakan suatu

(32)

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu

Penelitian dilakukan dengan eksperimen untuk pengambilan parameter

motor lalu disimulasikan menggunakan perangkat lunak Matlab dilaksanakan

pada bulan November 2013 dan bertempat di Laboratorium Konversi Energi

Listrik FT-USU Medan.

3.2. Bahan dan Peralatan

Adapun peralatan yang akan digunakan pada penelitian ini adalah sebagai

berikut:

1. Sebuah motor induksi 3 fasa

Tipe : Rotor Sangkar

Spesifikasi :

2. Sebuah Laptop (lengkap dengan sistem operasi beserta perangkat

lunaknya)

3. Power supply AC (PTAC)

(33)

5. Voltmeter AC

6. Voltmeter DC

7. Ammeter AC

8. Dua unit ammeter DC

9. Wattmeter

3.3. Parameter Motor Induksi

Sebelum dilakukan simulasi, terlebih dahulu dilakukan beberapa

percobaan untuk mendapatkan parameter motor induksi yang dibutuhkan pada

saat ingin dilakukan simulasi dan perhitungan seperti yang diperlihatkan pada

Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Parameter Motor Induksi Yang Dibutuhkan Dan Percobaan Yang Harus Dilakukan

Parameter Motor Induksi Percobaan Yang Dilakukan

Tahanan stator (Rs) • Percobaan Tahanan DC

Tahanan rotor (Rr) • Percobaan Rotor Tertahan.

• Percobaan Tahanan DC

Reaktansi stator (Xs) • Percobaan Rotor Tertahan

Reaktansi rotor (Xr) • Percobaan Rotor Tertahan

(34)

3.3.1. Percobaan beban nol

Percobaan beban nol atau yang biasa dikenal dengan percobaan motor

tanpa beban dilakukan dengan cara menghubungkan langsung motor dengan

sumber tegangan tiga fasa seimbang. Dari percobaan ini didapat nilai tegangan

dan arus pada kondisi motor tidak berbeban. Percobaan ini dibutuhkan untuk

mendapatkan reaktansi magnetisasi (Xm) dari motor induksi.

3.3.1.1. Rangkaian percobaan

Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Beban Nol

3.3.1.2. Prosedur Percobaan

Adapun prosedur yang dilakukan adalah:

1. Hubungkan motor dengan PTAC, seperti pada Gambar 3.1.

2. Naikkan tegangan PTAC secara perlahan sampai tegangan 375 V.

3. Ketika tegangan 375 V, dicatat nilai yang diukur oleh amperemeter.

(35)

3.3.2.Percobaan Tahanan DC

Percobaan tahanan dc dilakukan dengan cara menghubungkan dua dari

tiga terminal yang ada pada motor induksi tiga fasa ke sumber tegangan dc.

Percobaan ini tidak membuat motor berjalan, melainkan hanya diam. Percobaan

ini dilakukan untuk mendapatkan nilai tahanan stator (Rs) dan rotor (Rr) pada

motor induksi tiga fasa.

Gambar 3.2 Rangkaian Percobaan Tahanan DC

3.3.2.2. Prosedur percobaan

1. Hubungkan motor dengan PTDC, seperti pada Gambar 3.2.

2. Naikkan tegangan PTDC secara perlahan sampai tegangan 30 V.

3. Ketika tegangan 30 V, dicatat nilai yang diukur oleh amperemeter.

(36)

3.3.3. Percobaan Rotor Tertahan

Percobaan rotor tertahan adalah percobaan dimana rotor dari motor listrik

dibuat tidak bergerak sama sekali walaupun motor disuplai tegangan yang

semestinya. Percobaan rotor tertahan juga dikenal dengan percobaan hubung

singkat dimana arus yang mengalir pada motor sangatlah besar. Percobaan ini

biasanya hanya diberikan tegangan yang rendah sekitar 30% dari tegangan

nominalnya untuk menghindari kenaikan arus terlalu besar yang dapat merusak

motor. Percobaan ini diperlukan untuk mendapatkan nilai tahanan rotor (Rr),

reaktansi rotor (Xr) dan stator (Xs).

Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan Rotor Tertahan

3.3.3.2. Prosedur Percobaan

1. Hubungkan rangkaian motor, seperti pada Gambar 3.3.

2. Naikkan tegangan PTAC secara perlahan sampai tegangan 60 V.

3. Ketika tegangan 60 V,naikkan tegangan PTDC hingga rotor dari motor

(37)

4. Catat nilai arus dan daya pada saat rotor terhenti.

5. Turunkan tegangan PTAC dan PTDC hingga nol, percobaan selesai.

3.4. Simulasi

Simulasi dilakukan dengan perangkat lunak komputer Matlab / Simulink

pada kondisi ketidakseimbangan yang bervariasi. Simulasi dilakukan untuk

mengetahui pengaruh ketidakseimbangan tegangan terhadap kecepatan putar dari

motor induksi tiga fasa guna keperluan perhitungan untuk mengetahui kinerja dari

motor induksi tiga fasa tersebut.

Motor induksi yang digunakan dalam simulasi ini adalah motor induksi

tiga fasa rotor sangkar dengan spesifikasi sama dengan motor induksi pada

percobaan sebelumnya.

3.4.1. Rangkaian simulasi

Rangkaian Simulasi ditunjukkan oleh Gambar 3.4. Rangkaian simulasi ini

digunakan untuk berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan.

(38)

3.5. Teknik Pengolahan Data

Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan Rumus (2.6) hingga

(2.24) yang sudah dibuat dalam suatu program komputer menggunakan perangkat

lunak Matlab guna mempersingkat waktu perhitungan dengan diagram blok

seperti pada Gambar 3.5:

START

Input : Masukkan nilai

parameter motor sampai didapat Vp, Vn, Ia,

Ib, Ic, Te, Pf, Pin, Pout, Eff.

(39)

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Parameter Motor Induksi

Sebelum melihat pengaruh variasi ketidakseimbangan tegangan terhadap

kinerja motor induksi tiga fasa diperlukan parameter-parameter pada motor yang

didapat dengan cara melakukan percobaan beban nol, rotor tertahan, dan tahanan

dc. Kemudian setelah semua parameter yang diperlukan telah didapat

dilakukanlah simulasi dan perhitungan menggunakan perangkat lunak Matlab

untuk melihat pengaruh variasi ketidakseimbangan tegangan terhadap kinerja

motor induksi tiga fasa.

4.1.1. Percobaan beban nol

Pada percobaan beban nol, didapatkan informasi nilai reaktansi

magnetisasi. Tes ini dilakukan dengan memberikan tegangan tiga fasa seimbang

pada belitan stator pada rating frekuensinya bagian rotor pada kondisi pengetesan

jangan terhubung dengan beban mekanis. Data hasil percobaan ditampilkan pada

Tabel 4.1 :

Tabel 4.1 Data Percobaan Beban Nol

Vnl (Volt) Inl (Ampere)

375 2,88

Dari data yang didapat dari hasil percobaan diperoleh:

(40)

�� = 375 √3 .2,88

�� = 75,2 �

4.1.2. Percobaan tahanan dc

Percobaan ini dilakukan untuk mendapatkan nilai Rstator. Data hasil

percobaan ditampilkan pada Tabel 4.2 :

Tabel 4.2 Data Percobaan Tahanan DC

Vdc (Volt) Idc (Ampere)

50 4,789

�� = _2.��_�

4.1.3. Percobaan rotor tertahan

Pada percobaan ini didapatkan informasi impedansi dari motor. Data hasil

percobaan ditampilkan pada Tabel 4.3 :

Tabel 4.3 Data Percobaan Rotor Tertahan

Vhs(Volt) Ihs (Ampere) Phs (Watt)

(41)

Sehingga didapatlah parameter motor induksi seperti yang ditampilkan pada Tabel

4.4 :

Tabel 4.4 Parameter Motor Induksi Tiga Fasa

Rs Xs Rr Xr Xm

5,22� 5,376� 5,2� 3,584� 75,2�

4.2. Simulasi

4.2.1. Kondisi normal (seimbang)

Simulasi dengan keadaan normal dibutuhkan untuk mengetahui

karakteristik motor pada keadaan normal seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Hasil Simulasi Pada Kondisi Tegangan Seimbang

(42)

4.2.2. Kondisi tidak seimbang

Simulasi dengan kondisi tegangan suplai tidak seimbang dilakukan dengan

memberikan nilai tegangan yang tidak seimbang pada simulasi yang telah

dihitung sebelumnya dengan cara perhitungan yang terdapat dibawah ini dan

selanjutnya dengan cara yang sama dilakukan untuk memperoleh data yang

terdapat pada Lampiran1. Adapun cara perhitungan faktor ketidakseimbangan

tegangan (VUF) pada kondisi 3∅ − �� adalah sebagai berikut:

Pertama sekali dihitung tegangan urutan positif dan negatifnya seperti berikut:

��=��+��+�

Kemudian dihitung nilai faktor ketidakseimbangan tegangannya sebagai berikut:

��=��

�� × 100%

��= 2,0765

213,778 × 100%

(43)

Ada delapan kondisi ketidakseimbangan yang akan dibandingkan seperti

yang diperlihatkan pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Data Kecepatan Putar Motor Hasil Simulasi Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Sama.

Kondisi ketidakseimbangan

Kecepatan Putar Motor Pada Berbagai Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (RPM)

Dapat dilihat bahwa tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan

mengakibatkan perubahan kecepatan motor induksi tiga fasa namun dengan

karakteristik yang berbeda–beda. Seperti pada kondisi UV (Under Voltage

unbalance) kecepatan motor mengalami penurunan selama terjadinya

ketidakseimbangan tegangan, hal ini sesuai dimana kecepatan motor akan

menurun ketika tegangan suplai terjadi penurunan tetapi pada kondisi OV (Over

Voltage unbalance) kecepatan motor mengalami peningkatan selama terjadinya

ketidakseimbangan tegangan yang berada diatas nilai tegangan nominalnya.

Hasil simulasi dapat dilihat potongan tampilan simulasinya pada Lampiran

2, namun untuk mempermudah pembacaan data dibuatlah tabel 4.7 hingga 4.10

yang berisikan data tentang arus hasil simulasi perfasa (Ia, Ib, dan Ic), daya

(44)

Tabel 4.7 Hasil Simulasi Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 1 %

Kondisi

(45)

Kondisi

4.3. Pengolahan Data dan Pembahasan

Setelah semua parameter yang dibutuhkan sudah diperoleh, maka

dimulailah pengolahan data. Pengolahan data hanya perlu memasukkan data yang

diminta oleh program dengan source code seperti yang terlampir pada Lampiran 3

, setelah itu hasilnya akan langsung ditampilkan seperti yang terlihat pada

(46)

4.14. Namun sebelumnya terlebih dahulu dilakukan perhitungan manual untuk

menampilkan cara menghitung serta menganalisis datanya sebelum digunakan

program untuk mempersingkat waktu perhitungan. Untuk kondisi 3∅ − ��

dengan faktor ketidakseimbangan tegangan 1% dapat dihitung dengan cara

sebagai berikut:

Pertama dihitung slip, tegangan urutan positif dan negatifnya:

�=�� − ��

Setelah itu dihitung nilai impedansi urutan positif dan negatifnya seperti berikut:

(47)

�� =��+��+

(48)

Setelah didapat arus urutan positif dan negatifnya, dihitunglah arus perfasanya serta daya input dari motor yaitu:

�� = �� +��

Untuk mendapatkan daya keluaran dari motor induksi terlebih dahulu dilakukan perhitungan daya urutan positif dan urutan negatif sebagai berikut:

(49)

�� = 3��2 �� −

Setelah didapat daya urutan positif dan negatif maka dihitunglah daya keluaran dari motor induksi sebagai berikut:

�� = �� +��

�� = 1213,578− �95,2−0,213− �0,028

�� = 1213,365− �95,2

�� = 1213,365 ��

(50)

Selanjutnya untuk mempersingkat waktu perhitungan digunakan program perhitungan menggunakan perangkat lunak matlab yang datanya sebagai berikut:

Tabel 4.11 Kinerja Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 1 %

Kondisi

Dapat dilihat dari Tabel 4.11 bahwa terjadi penurunan torsi selama terjadi

ketidakseimbangan tegangan yang bervariasi di setiap kondisi ketidakseimbangan

tegangan mulai dari 0,47 % hingga 1,03 %. Hal ini sesuai dengan Persamaan

(2.23) dimana kondisi ketidakseimbangan tegangan akan menghasilkan torsi

urutan negatif yang akan berlawanan dengan torsi urutan positifnya. Untuk daya

masukan dan keluaran dari motor juga beragam di setiap kondisinya. Kondisi

1∅ − �� membutuhkan daya input yang terbesar dibandingkan kondisi lainnya,

hal ini bisa saja disebabkan oleh perbedaan kecepatan putaran motor yang berbeda

di setiap kondisinya. Disini terlihat bahwa pada kondisi ketidakseimbangan

tegangan yang berada diatas nilai nominalnya akan mengakibatkan kenaikan

kecepatan putar dari motor sedangkan untuk kondisi ketidakseimbangan tegangan

(51)

dari motor induksi tiga fasa. Terlihat juga bahwa nilai tegangan urutan positif

yang lebih besar akan menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi daripada kondisi

lainnya seperti pada kondisi 3∅ − �� yang memiliki efisiensi sebesar 81,96%.

Hal ini bukan berarti baik, jika dilihat dari efisiensi memang kondisi 3∅ − ��

memiliki efisiensi tertinggi pada faktor ketidakseimbangan 1%, namun tegangan

yang berada diatas tegangan nominal akan mengakibatkan kerusakan isolasi pada

motor.

Kondisi

tegangan mulai dari 0,26 % hingga 0,83 %. Sama halnya dengan penjelasan

sebelumnya sesuai dengan Persamaan (2.23) dimana kondisi ketidakseimbangan

tegangan akan menghasilkan torsi urutan negatif yang akan berlawanan dengan

torsi urutan positifnya. Untuk efisiensi dari motor, kondisi 3∅ − �� memiliki

(52)

3∅ − �� memiliki selisisih terbesar antara daya input dan daya output hingga

294.81 watt, hal ini disebabkan oleh perbedaan kecepatan putaran motor yang

berbeda di setiap kondisinya. Terlihat juga bahwa nilai tegangan urutan positif

yang lebih besar akan menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi daripada kondisi

lainnya seperti pada kondisi 3∅ − �� yang memiliki efisiensi sebesar 81,72%. Ini

belum tentu berarti baik, jika dilihat dari efisiensi memang kondisi 3∅ − ��

memiliki efisiensi tertinggi pada faktor ketidakseimbangan 2%, namun tegangan

yang berada diatas tegangan nominal akan mengakibatkan kerusakan isolasi pada

motor.

Kondisi

tegangan mulai dari 0,26 % hingga 0,827 %. Sama halnya dengan penjelasan

sebelumnya sesuai dengan Persamaan (2.23) dimana kondisi ketidakseimbangan

(53)

torsi urutan positifnya. Untuk daya masukan dan keluaran serta efisiensi dari

motor juga beragam di setiap kondisinya, kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi

terndah dibandingkan kondisi lainnya, hal ini bisa saja disebabkan oleh

ketidakseimbangan tegangan yang berbeda di setiap kondisinya. Terlihat juga

bahwa nilai tegangan urutan positif yang lebih besar akan menghasilkan efisiensi

yang lebih tinggi daripada kondisi lainnya seperti pada kondisi 3∅ − �� yang

memiliki efisiensi sebesar 81,50%. Jika dilihat dari efisiensi memang kondisi

3∅ − �� memiliki efisiensi tertinggi pada faktor ketidakseimbangan 3%, namun

tegangan yang berada diatas tegangan nominal akan mengakibatkan kerusakan

isolasi pada motor. Nilai arus yang mengalir pada kondisi ini jugalah berada diatas

nilai nominalnya dan tidak seimbang sehingga dapat menyebabkan kerusakan

pada saat motor beroperasi.

Kondisi

(54)

dari motor juga beragam di setiap kondisinya, hal ini bisa saja disebabkan oleh

perbedaan kecepatan putaran motor yang berbeda di setiap kondisinya. Terlihat

juga bahwa nilai tegangan urutan positif yang lebih besar akan menghasilkan

efisiensi yang lebih tinggi daripada kondisi lainnya seperti pada kondisi 3∅ − ��

yang memiliki efisiensi sebesar 81,06 %. Hal ini bukan berarti baik, jika dilihat

dari efisiensi memang kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi tertinggi pada faktor

ketidakseimbangan 4%, namun tegangan yang berada diatas tegangan nominal

akan mengakibatkan kerusakan isolasi pada motor. Nilai arus yang mengalir pada

kondisi tegangan tidak seimbang jugalah berada diatas nilai nominalnya dan tidak

seimbang sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada saat motor beroperasi.

(55)

Gambar 4.2 Grafik Kecepatan Putar Rotor Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan

(56)

Gambar 4.4 Grafik Daya Keluaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan

(57)

Seperti yang terlihat pada Gambar 4.1 hingga 4.5 bahwa terdapat perbedaan

antara kondisi yang satu dengan yang lain walaupun faktor ketidakseimbangan

dinyatakan sama. Pada kondisi 1Φ–OV memiliki efisiensi yang lebih tinggi

sebaliknya kondisi 2Φ–A memiliki nilai efisiensi terendah, untuk kecepatan putar

dari rotor sendiri terjadi penurunan ketika kondisi ketidakseimbangan tegangan

yang bernilai di bawah tegangan nominalnya sedangkan untuk ketidakseimbangan

tegangan yang bernilai di atas tegangan nominalnya mengalami peningkatan

kecepatan. Untuk torsi mengalami penurunan dengan nilai yang bervariasi

(58)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan uraian dan penelitian yang telah dilakukan, maka diperoleh

kesimpulan sebagai berikut:

1. Dari hasil simulasi dan perhitungan didapatkan bahwa

ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbangan yang

sama mengakibatkan perbedaan kecepatan putar motor, torsi elektris

dan efisiensi pada tiap kondisi yang berbeda.

2. Tegangan urutan positif yang lebih besar akan menghasilkan efisiensi

motor yang lebih besar. Kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi tertinggi

dibandingkan kondisi yang lain.

3. Pada kondisi 3∅ − �� terjadi penurunan kecepatan terbesar yaitu

sebanyak 1.5 % pada saat faktor ketidakseimbangan 4 %, sedangkan

pada kondisi 3∅ − �� terjadi penigkatan kecepatan putar motor

sebesar 1.1 %.

4. Penurunan torsi terbesar terjadi pada kondisi 2∅ − �� yaitu sebesar

1.1 % pada faktor ketidakseimbangan 4 % , sedangkan kondisi

3∅ − �� memiliki penurunan torsi terendah yaitu sebesar 0.1 %.

5. Ketidakseimbangan tegangan juga mengakibatkan ketidakseragaman

nilai arus dimana beberapa darinya berada diatas nilai nominalnya, hal

ini dapat berakibat buruk bagi motor.

(59)

5.2. Saran

Adapun beberapa saran yang bisa diberikan dari hasil tugas akhir ini

adalah;

1. Disarankan agar melakukan percobaan ketidakseimbangan tegangan

secara langsung.

2. Disarankan agar dapat mencoba kondisi ketidakseimbangan yang

berbeda dengan menggabungkan beberapa kondisi ketidakseimbangan

tegangan.

(60)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Quispe, E., Gonzales, G., and Aguado, J., ” Influence of unbalanced and waveform

voltage on the performance characteristics of three-phase induction motors”,

Universidad Autonoma de Occidente, Colombia.

[2] Ching, Y., Chen, B.K., Lee, W.J., Hsu,Y.F., "Effects of various unbalanced voltages

on the operation performance of an induction motor under the same voltage

unbalance factor condition," Industrial and Commercial Power Systems Technical

Conference, 1997. Conference Record, Papers Presented at the 1997 Annual

Meeting., IEEE 1997 , vol., no., pp.51,59, 11-16 May 1997

[3] Pabla, A.S.,”Electric Power Distribution Systems,”Edisi Pertama. 1983. Penerbit

Tata McGraw-Hill, New Delhi

[4] Stevenson, W.D., ” Analisis Sistem Tenaga Listrik,” Edisi Keempat. 1983. Penerbit

Erlangga, Jakarta.

[5] Rijono,Y., ”Dasar Teknik Tenaga Listrik”,Edisi Revisi.1997. Penerbit Andi,

Yogyakarta.

[6] Theraja, B.L., ”A Text Book Of Electrical Technology”, Edisi Kedelapan belas.

1981. Penerbit S.Chand & Company, New Delhi.

[7] Sandhu, K.S., Chaudhary, V.,”Simulation of Three-phase induction motor operating

with voltage unbalance”, National Institute of Technology

Kurukshetra,ISBN:978-960-474-026-0, India.

[8] Yandri.”Penetuan Parameter dan Arus Asut Motor Tiga Fasa”. Laboratorium

(61)

LAMPIRAN 1

NILAI KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN

Tabel L.1.1 Daftar Nilai Tegangan Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 1%

Kondisi

(62)

Kondisi

(63)

Tabel L.1.5 Daftar Nilai Arus Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 1%

Kondisi

(64)

Kondisi

(65)

LAMPIRAN 2

HASIL SIMULASI

Gambar L.3.1. Hasil Simulasi Kondisi Seimbang

(66)

Gambar L.3.3. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 1% .

(67)

Gambar L.3.5. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 1% .

(68)

(69)

(70)

(71)

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(82)

LAMPIRAN 3

SOURCE CODE Program_tugas_akhir.m

% ---% PROGRAM PERHITUNGAN TORSI, EFISIENSI DAN RUGI-RUGI % PADA MOTOR INDUKSI 3FASA

% OLEH : AHMAD MUNTASHIR AULIA (09 0402 057)

%

---clear all; clc;

disp('---');

disp('program Perhitungan Kinerja Motor Induksi Tiga Fasa');

disp('---');

ipr= ips * ((1i*xm)/((rs/s)+(1i*(xm+xr)))); ins= Vn/Zn;

inr= ins * ((1i*xm)/((rs/(2-s))+(1i*(xm+xr)))); ias = ips+ins;

ibs = ((a^2)*ips)+((a)*ins); ics = ((a)*ips)+((a^2)*ins); pp = 3*(ipr^2)*((1-s)/s)*rr; pn = 3*(inr^2)*((s-1)/(2-s))*rr;

Pin = real(3*(Vp*conj(ips) + Vn*conj(ins))); Qin = imag(3*(Vp*conj(ips) + Vn*conj(ins))); Pf = cos(atan(Qin/Pin));

pout = real(pp+pn); eff = (pout/Pin)*100;

t = ((3*rr)/ws)*(((ipr^2)/s)-((inr^2)/(2-s)));

fprintf('Vp = %f %f \n', [abs(Vp);angle(Vp)*(180/pi)])

fprintf('Vn = %f %f \n', [abs(Vn);angle(Vn)*(180/pi)])

(83)

fprintf('Ibs = %f %f \n', [abs(ibs);angle(ibs)*(180/pi)])

fprintf('Ics = %f %f \n', [abs(ics);angle(ics)*(180/pi)])

fprintf('Pout = %f %f \n', [abs(pout);angle(pout)*(180/pi)])

fprintf('T = %f %f \n', [abs(t);angle(t)*(180/pi)])

fprintf('Pin = %f %f \n', [abs(Pin);angle(Pin)*(180/pi)])

fprintf('Qin = %f %f \n', [abs(Qin);angle(Qin)*(180/pi)])

fprintf('Pf = %f %f \n', [abs(Pf);angle(Pf)*(180/pi)])

(84)

LAMPIRAN 4

TAMPILAN HASIL PERHITUNGAN PROGRAM

Gambar L.4.1. Hasil Perhitungan Kondisi Seimbang

(85)

Gambar L.4.3. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 1%

(86)

Gambar L.4.5. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 1%

(87)

(88)

(89)

(90)

Gambar L.4.13. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 2%

(91)

(92)

Gambar L.4.17. Hasil Perhitungan Kondisi 3∅ − �� Dengan VUF 2%.

(93)

(94)

Gambar L.4.21. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 3%.

(95)

(96)

(97)

(98)

Gambar L.4.29. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 4%.

(99)

(100)