DAFTAR PUSTAKA
[1] Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Penerbit ITB, Bandung, 1988
[2]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
[3] NEMA Standard Publications No. MGI-1993. Motors and Generators, Published by National Electrical Manufactures Ascociation. Washington (1993), Part 21 PP. 9-10 and Part 30 PP. 1-2
[4] IEEE Guides: Test Procedures for Synchronus Machines, IEEE Std 115-1995 (R2002)
[5] Theraja, B.L. & Theraja, A.K., “A Text Book of Electrical Technology”, New Delhi, S.Chand and Company Ltd., 2001.
[6] Chapman Stephen J, “Electric Machinery Fundamentals”,Third Edition Mc Graw Hill Companies, New York, 1999.
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu
Penelitian akan dilaksanakan pada Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Penelitian akan dilaksanakan setelah selesai seminar proposal telah disetujui. Lama penelitian direncanakan selama 2 (dua) bulan.
3.2. Bahan dan Peralatan
- AEG Typ C AM 112MU 4RI - Δ / Υ 220/ 380 V; 2,25/ 1,3 A - 0,37Kw, cos ϕ 0,67
- Kelas Isolasi: B 2. Mesin DC
3. Amperemeter 4. Voltmeter 5. Tahanan Geser
6. Power Suplai ( AC dan DC ) 7. Tachometer
8. Thermometer infrared
3.3. Pelaksanaan Penelitian
Dalam melaksanakan penelitian, diambil data yang dibutuhkankan terlebih dahulu. Data yang dibutuhkan tersebut kemudian dianalisa dan dihitung sesuai dengan rumus yang berkaitan. Kemudian hasil yang didapat disajikan dalam bentuk table dan kurva.
3.4. Variable yang Diamati
Variable – variable yang diamati dalam penelitian ini meliputi:
- Perubahan suhu yang yang terjadi pada saat phasa normal dan lepas suplai satu phasa
- Persentasi ketidakseimbangan karena hilang satu phasa tegangan yang mencatu motor
- Perubahan yang terukur oleh thermometer infrareduntuk setiapperubahan persentasi ketidakseimbangan dan beban yang dipikul motor
3.5. Prosedur Penelitian
Adapun prosedur pengambilan data dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Merangkai rangkaian percobaan
Sebelum melakukan percobaan, terlebihdahulu merangkai rangkaian percobaan sesuai dengan percobaan yang dilakukan. Adapun rangkaian percobaan yang akan digunakan seperti gambar yang terlihat berikut:
1.1 Rangakaian percobaan pengukuran suhu motor induksi tiga phasa dengan menggunakan thermometer infrared dan kinerja motor dengan salah satu phasa terbuka.
Gambar 3.1 Rangakaian pengukuran suhu motor induksi dengan menggunakan
1.2 Rangakaian percobaan pengukuran suhu motor induksi tiga phasa dengan menggunakan thermometer infrared dan kinerja motor dengan phasa normal.
Gambar 3.2 Rangakaian pengukuran suhu motor induksi tiga phasa dengan
menggunakan metode pengukuran resistansi dengan phasa normal
Gambar 3.3 Rangkaian kontrol pengukuran resistansi dengan DC test
Prosedur percobaan yang dilakukan yaitu sebagai berikut: - Pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared
1. Motor induksi tiga phasa dikopel dengan motor DC, kemudian rangkaian pengukuran disusun seperti gambar 3.1
2. Seluruh switch dalam keadaan terbuka dan pengatur tegangan dalam posisi minimum.
3. Switch S1 ditutup, kemudian PTAC dinaikkan sampai tegangan seimbang (untuk percobaan tegangan seimbang) dan tegangan tidak seimbang (untuk percobaan lepas suplai satu phasa).
4. Switch S3 ditutup, kemudian PTDC dinaikkan hingga A2 menunjukkan arus penguat nominal.
5. Switch S2 ditutup, kemudian tahanan RL dinaikkan dan dijaga konstan. 6. Selama 30 menit untuk setiap kenaikan waktu 5 menit, suhu dicatat
dengan menggunakan thermometer infrared. 7. Percobaan selesai.
- Pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
1. Motor induksi tiga phasa dikopel dengan motor DC, kemudian rangkaian pengukuran disusun seperti gambar 3.2 dan 3.3.
2. Seluruh switch dalam keadaan terbuka dan pengatur tegangan dalam posisi minimum.
4. Switch S1 ditutup, kemudian PTAC dinaikkan sampai tegangan seimbang (untuk percobaan tegangan seimbang) dan tegangan tidak seimbang (untuk percobaan lepas suplai satu phasa).
5. Switch S3 ditutup, kemudian PTDC dinaikkan hingga A2 menunjukkan arus penguat nominal.
6. Switch S2 ditutup, kemudian tahanan RL dinaikkan dan dijaga konstan. 7. Selama 30 menit untuk setiap kenaikan waktu 5 menit, tekan push button
T2 pada rangkaian kontrol.
8. Naikkan tegangan PTDC 2 sampai arus yang tercatat pada A2 nominal, kemudian catat tegangan pada V5.
9. Percobaan selesai.
Data yang di ambil pada percobaan adalah sebagai berikut:
- Temperatur yang tercatat pada thermometer infrared dalam kondisi seimbang maupun lepas suplai satu phasa.
- Resistansi motor setiap kenaikan waktu tertentu baik dalam keadaan seimbang maupun lepas suplai satu phasa
3.6. Pelaksanaan Penelitian
3.6.1. Proses Pengumpulan Data
Mulai
MEMPERSIAPKAN PERALATAN PERCOBAAN
MERANGKAI RANGKAIAN PERCOBAAN
MELAKUKAN PERCOBAAN
HASIL DATA PERCOBAAN
APAKAH SESUAI PERCOBAAN DENGAN PERHITUNGAN
MENAMPILKAN HASIL PENGUKURAN
DAN PERHITUNGAN
BERHENTI
YA
TIDAK
Gambar 3.4 diagram alir penelitian
3.6.2. Melakukan Analisa Data
BAB IV
PENGUJIAN MOTOR INDUKSI TIGA PHASA DENGAN LEPAS SUPLAI
SATU PHASA
4.1. Umum
Lepas salah satu suplai phasanya dapat disebabkan karena berbagai macam gangguan asimetri pada sistem.
Pengujian motor induksi tiga phasa dilakukan pada saat kondisi tidak berbeban dan berbeban, pengujian ini digunakan untuk mengukur bagaimana perbandingan pengaruh dari temperature dan efisiensi pada phasa normal dan ketika pada saat hilang satu phasa. Dari pengujian akan diperoleh parameter-parameter yang mempengaruhi kinerja motor induksi, dengan mencari jumlah daya keluaran (Pout) dan daya masukan (Pin).
4.2. Data Percobaan
Dari hasil penelitian di Laboratorium Konversi Energi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU diperoleh data pengujian sebagai berikut:
4.2.1. Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang Dan
Lepas Suplai Satu Phasa Tanpa Beban
Dari percobaan yang dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU untuk motor induksi 3 phasa dengan suplai tegangan seimbang dan lepas suplai satu phasa dengan pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared dan kinerja motor induksi didapatkan data sebagai berikut :
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran suhu dalam keadaan suplai tegangan seimbang
15 29,90
Tabel 4.2 Data hasil pengukuran DC testdalam keadaan suplai tegangan seimbang
Vab = 380 v; Vbc = 380 V; Vac = 380 V
Tabel 4.3 Data hasil pengukuran suhudalam keadaan lepas suplai satu phasa
20 36,20
25 38,10
30 39,70
35 39,90
40 40,30
Tabel 4.4 Data hasil pengukuran DC testdalam keadaan lepas suplai satu phasa
Vab = 296 volt; Vbc = 371 volt; Vac = 331 volt
4.2.2. Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang Dan
Lepas Suplai Satu Phasa Dalam Kadaan Berbeban
Dari percobaan yang dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU untuk motor induksi 3 phasa dengan suplai tegangan seimbang dan lepas satu phasa dengan pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared dan kinerja motor induksi didapatkan data sebagai berikut :
Tabel 4.5 Data hasil pengukuran suhu dalam keadaan suplai tegangan seimbang
dan motor dibebani C = 66 Ω dengan thermometer infrared(Cos θ = 1)
Vab = 380 v; Vbc = 380 V; Vac = 380 V
waktu suhu (⁰C) Iin Vin Pin
(KW)
0 26,20 0,47 30 0,05 14,1
Tabel 4.6 Data hasil pengukuran DC testdalam keadaan suplai tegangan seimbang
dengan motor di bebani
Vab = 380volt; Vbc = 380 volt; Vac = 380 volt
Tabel 4.7 Data hasil pengukuran suhu dalam keadan lepas suplai satu phasa dan
motor dibebani C = 66 Ω dengan thermometer infrared(Cos θ = 1)
10 33,10 0,46 30 0,55 13,8
Tabel 4.8 Data hasil pengukuran DC testdalam keadaan lepas suplai satu phasa
dan motor di bebani
Vab = 293 v; Vbc = 370 V; Vac = 330 V
Dari data hasil penelitian di Laboratorium Konversi Energi Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU dapat dilakukan analisa datasebagai berikut: 4.3.1. Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang Dan
Lepas Suplai Satu Phasa Tanpa Beban
= 40− 0
Dari perhitungan diatas dapat ditentukan bahwa kenaikan temperature motor induksi tiga phasa suplai tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared yaitu setiap kenaikan waktu satu menit terjadi kenaikan suhu sebesar 0.30C/m.
Sedangkan dari table 4.2 dapat ditentukan besar resistansi tahanan stator motor induksi tiga phasa dengan suplai tegangan seimbang sebagai berikut:
40 =
44.325
2(1.3) = 17.0481
Dari hasil perhitungan resistansi diatas dapat ditentukan temperature motor induksi tiga phasa dengan suplai tegangan seimbang sebagai berikut:
= + − +
Dari perhitungan diatas dapat dibuat table sebagai berikut:
Table 4.9Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa tegangan
seimbang menggunakan metode pengukuran resistansi Vab = 380 v; Vbc = 380 V; Vac = 380 V
t (menit) Vdc (volt) Idc (amp) Rdc (ohm) suhu (⁰C)
0 42,2 1,3 16,2308 25,70
10 42,874 1,3 16,4900 29,86
Dari table 4.9 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata temperature motor induksi tiga phasa suplai tegangan seimbang dengan pengukuran menggunakan metode pengukuran resistansi sebagai berikut:
= 40− 0
Adapun grafik dari analisa data diatas dapatdibuat sebagai berikut:
Gambar 4.1 Grafik suhu untuk motor induksi tiga phasa dengan suplai tegangan
seimbang, pengukuran suhu metode pengukuran resistansi
Gambar 4.2Perbandingan pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer
infrared dan pengukuran resistansi untuk tegangan seimbang
Sedangkan dari table 4.3 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata temperature motor induksi tiga phasa dalam keadaan lepas suplai satu phasa dengan pengukuran menggunakan thermometer infrared sebagai berikut:
= 40− 0
Dari perhitungan diatas dapat ditentukan bahwa kenaikan temperature motor induksi tiga phasa dengan keadaan lepas suplai satu phasa pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared yaitu setiap kenaikan waktu satu menit terjadi kenaikan suhu sebesar 0.3750C/m.
Sedangkan dari table 4.4 dapat ditentukan besar resistansi tahanan stator motor induksi tiga phasa dengan suplai lepas satu phasa sebagai berikut:
= �
Dari hasil perhitungan resistansi diatas dapat ditentukan temperature motor induksi tiga phasa dengan suplai lepas satu phasa sebagai berikut:
25 = 25.30 +
Dari perhitungan diatas dapat dibuat table sebagai berikut:
Table 4.10Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa dengan lepas
suplai satu phasa menggunakan metode pengukuran resistansi Vab = 296 v; Vbc = 371 V; Vac = 331 V
Dari table 4.10 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata temperature motor induksi tiga phasa suplai tegangan seimbang dengan pengukuran menggunakan metode pengukuran resistansi sebagai berikut:
= 0.41775°C/m
Adapun grafik dari analisa data diatas dapatdibuat sebagai berikut:
Gambar 4.3 Grafik suhu untuk motor induksi tiga phasa dengan suplai hilang
salah satu phasa, pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
Gambar 4.4Perbandingan pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer
infrared dan pengukuran resistansi untuk tegangan lepas suplai satu phasa
4.3.2. Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang Dan
Lepas Suplai Satu Phasa Dalam Kadaan Berbeban
Dari table 4.5 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata temperature dan kinerja motor induksi tiga phasa dalam keadaan suplai tegangan seimbang dengan pengukuran menggunakan thermometer infrared sebagai berikut:
- Temperatur
Dari perhitungan diatas dapat ditentukan bahwa kenaikan temperature motor induksi tiga phasa suplai tegangan seimbang dengan beban linier pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared yaitu setiap kenaikan waktu satu menit terjadi kenaikan suhu sebesar 0.33250C/m.
Sedangkan dari table 4.6 dapat ditentukan besar resistansi tahanan stator motor induksi tiga phasa dengan suplai lepas satu phasa sebagai berikut:
15 =
Dari hasil perhitungan resistansi diatas dapat ditentukan temperature motor induksi tiga phasa dengan suplai lepas satu phasa sebagai berikut:
= + − +
Table 4.11 Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa dengan keadaan
tegangan seimbang menggunakan metode pengukuran resistansi Vab = 380 volt ; Vbc = 380 volt ; Vac = 380 volt
Dari table 4.11 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata temperature motor induksi tiga phasa suplai tegangan seimbang dengan pengukuran menggunakan metode pengukuran resistansi sebagai berikut:
= 40− 0
Gambar 4.5Grafik suhu untuk motor induksi tiga phasa dengan tegangan
seimbang dihubungkan ke beban, pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
Gambar 4.6Perbandingan pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer
infrared dan pengukuran resistansi untuk tegangan lepas suplai satu phasa dengan
= 12,126
Dari perhitungan diatas dapat dibuat table sebagai berikut:
Table 4.12 Data hasil perhitungan efisiensi motor induksi tiga phasa dengan
tegangan seimbang dalam keadaan motor berbeban Vab = 380 volt; Vbc = 380 volt ; Vac = 380 volt
Gambar 4.7 Efisiensi untuk motor induksi tiga phasa dengantegangan seimbang
dihubungkan ke beban
Sedangkan dari table 4.7 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata temperature dan kinerja motor induksi tiga phasa dalam keadaan lepas suplai satu phasa dengan pengukuran menggunakan thermometer infrared sebagai berikut:
- Temperature
Dari perhitungan diatas dapat ditentukan bahwa kenaikan temperature motor induksi tiga phasa dengan lepas suplai satu phasa untuk beban linier pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared yaitu setiap kenaikan waktu satu menit terjadi kenaikan suhu sebesar 0.43250C/m.
Sedangkan dari table 4.8 dapat ditentukan besar resistansi tahanan stator motor induksi tiga phasa dengan suplai lepas satu phasa sebagai berikut:
= �
Dari hasil perhitungan resistansi diatas dapat ditentukan temperature motor induksi tiga phasa dengan suplai lepas satu phasa sebagai berikut:
20 = 25.80 +
Dari perhitungan diatas dapat dibuat table sebagai berikut:
Table 4.13 Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa dalam keadaan
lepas suplai satu phasa menggunakan metode pengukuran resistansi Vab = 293 volt ; Vbc = 370 volt ; Vac = 330 volt
= 40− 0
Adapun grafik dari analisa data diaas dapat di buat sebagai berikut:
Gambar 4.8Grafik suhu untuk motor induksi tiga phasa dengan lepas suplai
Gambar 4.9Perbandingan pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer
15 % = × 100 %
Table 4.14 Data hasil perhitungan efisiensi motor induksi tiga dengan lepas suplai
Vab = 293volt ; Vbc = 370 volt ; Vac = 330 volt
Adapun grafik dari analisa data diatas dapat dibuat sebagai berikut:
Gambar 4.10 Grafik efisiensi untuk motor induksi tiga phasa dengan lepas suplai
satu phasa dihubungkan ke beban
Table 4.15 Perbandingan efisiensi antara tegangan seimbang dan lepas suplai
1 0 28.2 2.564
Gambar 4.11 Perbandingan efisiensi untuk motor induksi tiga phasa dengan
suplai tegangan seimbang dan lepas suplai satu phasa dihubungkan ke beban
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Dari hasil analisa data percobaan dapat di ketahuai bahwa hilangnya salah satu phasa dapat menyebabkan menurunya kinerja motor induksi ini di tandai dengan temperature yang meningkat.
2. Terdapat perbedaan kecepatan putaran pada motor induksi tiga phasa dimana keadaan lepas suplai satu phasa dengan rotor dibebani sebesar1400 rpm putaran lebih rendah di bandingkan dengan pada saat suplai tegangan seimbang yaitu sebesar 1450 rpm.
pengukuran resistansi yaitu 0.32750 C/m untuk suplai tegangan seimbang, untuk lepas suplai satu phasa sebesar 0.417750 C/m, untuk tegangan seimbang dengan beban linier sebesar 0.372750 C/m, dan untuk lepas suplai satu phasa dengan beban linier sebesar 0.47650 C/m.
5.2. Saran
Adapun saran dari penulis sebagai pengembangan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Motor Induksi
Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling luas digunakan dan dapat dijumpai dalam setiap aplikasi industri maupun rumah tangga. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan arus stator [1].
Motor induksi sangat banyak digunakan di dalam kehidupan sehari-hari baik di industri maupun di rumah tangga. Motor induksi yang umum dipakai adalah motor induksi 3-fase dan motor induksi 1-fase. Motor induksi 3-fase dioperasikan pada sistem tenaga 3-fase dan banyak digunakan di dalam berbagai bidang industri dengan kapasitas yang besar. Motor induksi 1-fase dioperasikan pada sistem tenaga 1-fase dan banyak digunakan terutama untuk peralatan rumah tangga seperti kipas angin, lemari es, pompa air, mesin cuci dan sebagainya karena motor induksi 1-fase mempunyai daya keluaran yang rendah. Bentuk gambaran motor induksi 3-fasa diperlihatkan padagambar 3.1.
2.2. Konstruksi Motor Induksi
Motor induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian penting seperti yang di perlihatkan pada gambar 3.3 sebagai berikut.
1. Stator: Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang dapatmenginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan rotornya. 2. Celah: Merupakan celah udara: Tempat berpindahnya energi dari startor
ke rotor.
3. Rotor: Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi magnet dari kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan rotor.
a) Stator dan rotor sangkar b) Rotor belitan
Gambar 2.2 Bentuk konstruksi dari motor induksi
antara celah terlalu kecil/sempit akan menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. Bentuk gambaran sederhana bentuk alur / slot pada motor induksi diperlihatkan pada gambar 2.3 dan gambaran sederhana penempatan stator dan rotor pada motor induksi diperlihatkan pada gambar 2.4.
Gambar 2.3Gambaran sederhana bentuk alur / slot pada motor induksi
Gambar 2.4 Gambaran sederhana motor induksi dengan satu kumparan
2.3. Medan Putar
Perputaran motor pada arus bolak-balik ditimbulkan oleh adanya medan putar (fluks yang berputar) yang dihasilkan dalam kumparan statornya. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dalam fasa banyak, umumnya phasa tiga [1].
Misalkan kumparan a – a; b – b; c – c dihubungkan 3 fasa, dengan beda fasa masing-masing 1200 (Gambar 2.5a) dan dialiri arus bolak-balik. Distribusi arus ia, ib, ic sebagai fungsi waktu adalah seperti gambar 2.5b. Pada keadaan t1, t2,
t3, dan t4 fluks resultan yang ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing-masing
adalah seperti Gambar 2.5.
Pada t1 fluks resultan mempunyai arah sama dengan arah fluks
yangdihasilkan oleh kumparan a – a; sedangkan pada t2, fluks resultannya
mempunyai arah sama dengan arah fluks yang dihasilakan oleh kumparan c – c; dan untuk t3 fluks resultan mempunyai arah sama dengan fluks yang dihasilkan
oleh kumparan b – b. Untuk t4, fluks resultannya berlawanan arah dengan fluks
resultan yang dihasilkan pada saat t1 keterangan ini akan lebih jelas pada analisa
Gambar 2.5(a) Kumparan a-a; b-b; c-c dihubungkan 3 fasa
(b) Arus tiga phasa setimbang
(c) Medan putar pada motor induksi tiga phasa
Dari gambar diatas terlihat fluks resultan ini akan berputar satu kali. Oleh karena itu untuk mesin dengan jumlah kutub lebih dari dua, kecepatan sinkron dapat diturunkan sebagai berikut:
= 120 (2.1)
Dimana:
ns = Kecepatan sinkron (Rpm)
f = frekuensi ( Hz ) p = jumlah kutub
2.4. Slip
adanya tegangan induksi pada rotor, dan akan menghasilkan arus di rotor, arus induksi ini akan berinteraksi dengan fluks listrik sehingga menghasilkan kopel. Selisih antara kecepatan rotor dengan kecepatan sinkron disebut slip (s). Slip dapat dinyatakan dalam putaran setiap menit, tetapi lebih umum dinyatakan sebagai persen dari kecepatan sinkron.
Slip s = − × 100% (2.2)
Dimana: n r = n kecepatan rotor (RPM)
Persamaan (2.2) di atas memberikan imformasi yaitu:
1. Saat s = 1 dimana nr = 0, ini berati rotor masih dalam keadaan diam atau
akanberputar.
2. s = 0 menyatakan bahwa ns = nr, ini berarti rotor berputar sampai kecepatan
sinkron. Hal ini dapat terjadi jika ada arus dc yang diinjeksikan ke belitan rotor, atau rotor digerakkan secara mekanik.
3. 0 < s < 1, ini berarti kecepatan rotor diantara keadaan diam dengan kecepatan sinkron. Kecepatan rotor dalam keadaan inilah dikatakan kecepatan tidak sinkron.
2.5. Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Phasa
aliran arus pada konduktor rotor di dalam medan magnet yang dihasilkan stator, maka akan dibangkitkan gaya (F) yang bekerja pada motor.
Untuk memperjelas prinsip kerja motor induksi tiga phasa, maka dapat dijabarkan dalam beberapa langkah berikut:
1. Pada keadaan beban nol ketiga phasa stator yang terhubung dengansumber tegangan tiga phasa yang setimbang akan menghasilkan arus pada tiapbelitanphasa arus pada tiap phasa menghasilkan fluksi bolak – balik yang berubah -ubah.
2. amplitudo fluksi yang dihasilkan berubah secara sinusoidal dan arahnyategak lurus terhadap belitanphasa
3. akibat fluksi yang berputar timbul ggl pada stator motor yang besarnya :
�1 =− � (2.3)
�1 = 4.44 1� (2.4)
4. Resultan dari ketiga fluksi bolak – balik tersebut menghasilkan medanputar yang bergerak dengan kecepatan sinkron ns yang besarnya ditentukanoleh jumlah kutub p dan frekuensi stator f yang dirumuskan:
=120 (2.5)
5. Fluksi yang berputar tersebut akan memotong batang konduktor padarotor. Akibatnya pada kumparan rotor timbul tegangan induksi sebesar E2yangbesarnya
�2 = 4.44 2� (2.6)
Dimana:
N2 = jumlahlilitanrotor Φm = fluksi maksimum(Wb)
6. karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl tersebutakan menghasilkan arusI2
7. adanya arus I2 di dalam medan magnet akan menimbulkan gaya F padarotor
8. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya F cukup besar untukmemikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putarstator.
9. Perputaran rotor akan semakin meningkat hingga mendekatikecepatan sinkron. Perbedaan kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatanrotor (nr) disebut slip (s) dan dinyatakan dengan:
= − � 100% (2.7)
10.Pada saat rotor dalam keadaan berputar, besarnya tegangan yang terinduksi pada kumparan rotor akan bervariasi tergantung besarnya slip.Tegangan induksi ini dinyatakan dengan E2s yang besarnya:
�2 = 4.44 2� (2.8)
Dimana:
E2s = tegangan induksi rotor dalam keadaan berputar (volt)
f2 = sf = frekuensi rotor (frekuensi tegangan induksi pada rotor dalam
keadaan berputar)
akandihasilkan jika nr<ns.
2.6. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi
Untuk mempermudah analisis motor induksi, digunakan metoda rangkaian ekivalen per-fasa. Motor induksi dapat dianggap sebagai transformator dengan rangkaian sekunder berputar. Rangkaian ekivalen statornya dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen stator motor induksi
Dimana:
I0= arus eksitasi (Amper)
V1 = tegangan terminal stator (Volt)
E1= ggl lawan yang dihasilkan oleh fluks celah udara resultan (Volt)
I1 = arus stator (Ampere)
R1= tahanan efektif stator (Ohm)
X1= reaktansi bocor stator (Ohm)
tambahan yang diperlukan untuk menghasilkan fluksi celah udara resultan, dan merupakan fungsi ggm E1.
Komponen arus penguat I0 terbagi atas komponen rugi – rugi inti IC yang sefasa dengan E1 dan komponen magnetisasi IM yang tertinggal 900 dari E1.
Hubungan antara tegangan yang diinduksikan pada rotor sebenarnya (Erotor) dan tegangan yang diinduksikan pada rotor ekivalen (E2S) adalah:
�2
Dimana a adalah jumlah lilitan efektif tiap fasa pada lilitan stator yang banyaknya a kali jumlah lilitan rotor.
Bila rotor – rotor diganti secara magnetik, lilitan – ampere masing – masing harus sama, dan hubungan antara arus rotor sebenarnya Irotor dan arus I2S pada rotor ekivalen adalah:
�2 = � (2.11)
Sehingga hubungan antara impedansi bocor frekuensi slip Z2S dari rotor ekivalen dan impedansi bocor frekuensi slip Zrotor dari rotor sebenarnya adalah:
2 = ��2
2 = 2�
� = 2 (2.12)
Nilai tegangan, arus dan impedansi tersebut diatas didefinisikan sebagai nilai yang referensinya ke stator.
Selanjutnya Persamaan (2.8) dapat dituliskan: �2
�2 = 2 = 2+ �2
(2.13)
Z2s=impedansi bocor rotor frekuensi slip tiap fasa dengan referensi ke stator
(Ohm).
R2 = tahanan efektif referensi (Ohm)
sX2 = reaktansi bocor referensi pada frekuensi slip X2 didefinisikan
sebagai harga reaktansi bocor rotor dengan referensi frekuensi stator (Ohm). Reaktansi yang didapat pada Persamaan (2.9) dinyatakan dalam cara yang demikian karena sebanding dengan frekuensi rotor dan slip. X2 Jadi didefinisikan
sebagai harga yang akan dimiliki oleh reaktansi bocor pada rotor dengan patokan pada frekuensi stator.
Pada stator ada gelombang fluks yang berputar pada kecepatan sinkron. Gelombang fluks ini akan mengimbaskan tegangan pada rotor dengan frekuensi slip sebesar E2s dan ggl lawan stator E1. Bila bukan karena efek kecepatan,
tegangan rotor akan sama dengan tegangan stator, karena lilitan rotor identik dengan lilitan stator. Karena kecepatan relatif gelombang fluks terhadap rotor adalah s kali kecepatan terhadap stator, hubungan antara ggl efektif pada stator dan rotor adalah:
�2 = �1 (2.14)
Gelombang fluks magnetik pada rotor dilawan oleh fluks magnetik yang dihasilkan komponen beban I2dari arus stator, dan karenanya, untuk harga efektif
�2 = �2 (2.15)
Dengan membagi Persamaan (2.14) dengan Persamaan (2.15) didapatkan: �2
�2 =
�1
�2 (2.16)
Didapat hubungan antara Persamaan (2.15) dengan Persamaan (2.16), yaitu �2
�2 =
�1
�2 = 2+ �2
Dengan membagi Persamaan (2.17) dengan s, maka didapat �1
�2 =
2+ �
2 (2.18)
Dari Persamaan (2.14) maka dapat digambarkan rangkaian ekivalen pada rotor
Gambar 2.7Rangkaian ekivalen pada rotor motor induksi.
2
= 2+ 2− 2
2
= 2 − 2 1
− 1 (2.19)
Dari penjelasan mengenai rangkaian ekivalen pada stator dan rotor di atas, maka dapat dibuat rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa pada masing – masing fasanya. Perhatikan Gambar 2.8 di bawah ini.
Gambar 2.8Rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa
Gambar 2.9Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi
Atau seperti Gambar 2.10 berikut:
Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi
Dimana:
�`2 = 2�2
`2 = 2 2
Dalam teori transformator-statika, analisis rangkaian ekivalen sering disederhanakan dengan mengabaikan seluruh cabang penalaran atau melakukan pendekatan dengan memindahkan langsung ke terminal primer. Pendekatan demikian tidak dibenarkan dalam motor induksi yang bekerja dalam keadaan normal, karena adanya celah udara yang menjadikan perlunya suatu arus peneralan yang sangat besar (30% sampai 40% dari arus beban penuh) dan karena reaktansi bocor juga perlu lebih tinggi. Untuk itu dalam rangkaian ekivalen Rc
Gambar 2.11Rangkaian ekivalen dari motor induksi
2.7. Aliran Daya Motor Induksi
Pada motor induksi, tidak ada sumber listrik yang langsung terhubung ke rotor, sehingga daya yang melewati celah udara sama dengan daya yang diinputkan ke rotor. Daya total yang dimasukkan pada kumparan stator (Pin) dirumuskan dengan
= 3�1�1cos (Watt) (2.20)
Dimana:
V1 = tegangan sumber (Volt)
I1 = arus masukan(Ampere)
θ = perbedaan sudut fasa antara arus masukan dengan tegangan sumber
Daya listrik disuplai ke stator motor induksi diubah menjadi daya mekanik pada poros motor. Berbagai rugi – rugi yang timbul selama proses konversi energi listrik antara lain:
1. Rugi – rugi tetap (fixed losses), terdiri dari:
rugi – rugi inti stator (Pi)
= 3.�12(Watt) (2.21)
2. Rugi – rugi variabel, terdiri dari:
rugi – rugi tembaga stator (Pts)
= 3 .�12 . 1(Watt) (2.22)
rugi – rugi tembaga rotor (Ptr)
= 3 .�12 . 2 (Watt) (2.23)
Daya pada celah udara (Pcu) dapat dirumuskan dengan:
= + − (Watt) (2.24)
Gambar 2.15 menunjukkan aliran daya pada motor induksi tiga fasa:
Gambar 2.12Diagram aliran daya motor induksi
2.8. Effisiensi Motor Induksi Tiga Phasa
Effisiensi dari suatu motor induksi didefiniikan sebagai ukuran keeffektifan motor induksi untuk mengubah energy listrik menjadi energy mekanik yang dinyatakan sebagai perbandingan/rasio daya output (keluaran) dengan daya input (masukan), atau dapat juga dirumuskan dengan:
ƞ= =
+ + × 100 % (2.25)
menentukan effisiensi motor induksi bergantung pada dua hal apakah motor itu dapat dibebani secara penuh atau pembebanan simulasi yang harus digunakan.
Effisiensi dari motor induksi dapat diperoleh dengan melakukan pengujian beban nol dan pengujian hubung singkat. Dari pengujian beban nol akan diperoleh rugi-rugi rotasi yang terdiri dari rugi-rugi mekanik dan rugi-rugi inti. Rugi-rugi tembaga stator tidak dapat diabaikan sekalipun motor berbeban ringan ataupun tanpa beban. Persamaan yang dapat digunakan untuk motor tiga phasa ini adalah:
= 3�1�1cos − 3�12 1 (2.26)
Dari kedua rumus diatas dapat dinyatakan bahwa rugi-rugi daya sama dengan totaql daya input rugi tembaga stator. Situasi ini tepat karena rotor tidak dibebani sewaktu sedang beroperasi sehingga slipnya sangat kecil oleh karena itu harus, dan rugi-rugi tembaga rotor diabaikan.
Dari pengujian hubung singkat akan dihasilkan parameter rotor. Daya total yang dialirkan ke motor sewaktu tegangan dikurangi selama pengujian ini, didissipasikan dalam rugi-rugi tembaga stator dan rugi-rugi tembaga rotor.
2.9. Penentuan Parameter Motor Induksi
Data yang diperlukan untuk menghitung performansi dari suatu motor induksi dapat diperoleh dari hasil pengujian tanpa beban, dan penentuan efisiensi kerja motor tersebut.
2.9.1. Pengujian Tanpa Beban (No Load Test)
diambil pada tegangan yang diizinkan setelah motor bekerja cukup lama, agar bagian – bagian yang bergerak mengalami pelumasan sebagaimanamestinya. Rugi – rugi rotasional keseluruhan pada frekuensi dan tegangan yang diizinkan pada waktu dibebani biasanya dianggap konstan dan sama dengan rugi – rugi tanpa beban.
Pada keadaan tanpa beban, besarnya arus rotor sangat kecil dan hanya diperlukan untuk menghasilkan torsi yang cukup untuk mengatasi gesekan. Karenanya rugi – rugi I2R tanpa beban cukup kecil dan dapat diabaikan. Padatransformator rugi – rugi I2R primernya tanpa beban dapat diabaikan, akan tetapi rugi – rugi stator tanpa beban motor induksi besarnya cukup berarti karena arus magnetisasinya lebih besar. Besarnya rugi – rugi rotasional PR pada keadaan
kerja normal adalah:
R1 = tahanan stator tiap phasa (ohm)
Karena slip pada keadaaan tanpa beban sangat kecil, maka akan mengakibatkan tahanan rotor R2/s sangat besar. Sehingga cabang paralel rotor dan
cabang magnetisasi menjadi jXM di shunt dengan suatu tahanan yang sangat
besar,dan besarnya reaktansi cabang paralel karenanya sangat mendekati XM.
Sehingga besar reaktansi yang tampak Xnl yang diukur pada terminal stator pada
keadaantanpa beban sangat mendekati X1 + XM, yang merupakan reaktansi sendiri
Xnl = X1+ XM (2.28)
Maka besarnya reaktansi diri stator, dapat ditentukan dari pambacaan alat ukur pada keadaan tanpa beban. Untuk mesin tiga phasa yang terhubung Y besarnya impedansi tanpa beban Znl/ phasa:
Znl = Vnl
3Inl
(2.29)
Di mana Vnl merupakan tegangan line, pada pengujian tanpa beban.
Besarnya tahanan pada pengujian tanpa beban Rnl adalah:
Rnl = Pnl
3I nl2 (2.30)
Pnl merupakan suplai daya tiga phasa pada keadaan tanpa beban, maka
besar reaktansi tanpa beban
Xnl = Z nl2 −R2 nl (2.31)
Sewaktupengujian beban nol, maka rangkaian ekivalen motor induksi seperti gambar 2.6.1 berikut:
Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen motor induksi pada percobaan beban nol
2.9.2 Pengujian Rotor Tertahan ( Block Rotor Test)
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan parameter – parameter motor induksi, dan biasa juga disebut dengan locked rotor test. Pada pengujian ini rotor dikunci/ditahan sehingga tidak berputar.
yang mengalir diatur mendekati beban penuh. Ketika arus telah menunjukkan nilai beban penuhnya, maka tegangan, arus, dan daya yang mengalir ke motor diukur. Rangkaian ekivalen untuk pengujian ini ada pada gambar 2.14
Gambar 2.14 Rangkaian ekivalen motor induksi pada percobaan block rotor test
Saat pengujian ini berlangsung s = 1 dan tahanan rotor R2/s = R2. Karena
nilai R2 dan X2 begitu kecil, maka arus input akan seluruhnya mengalir melalui
tahanan dan reaktansi tersebut. Oleh karena itu, kondisi sirkit pada saat ini terlihat seperti kombinasi seri X1, R1, X2, dan R2. Sesudah tegangan dan frekuensi diatur,
arus yang mengalir pada motor diatur dengan cepat, sehingga tidak timbul kenaikan temperatur pada rotor dengan cepat. Daya input yang diberikan kepada motor adalah:
= 3� �� (2.32)
Dimana:
VT = tegangan line pada saat pengujian berlansung
IL= arus line pada saat pengujian berlangsung
= �
3�� (2.33)
Dimana ZBR = impedansi hubung singkat
= + �
Tahanan block rotor:
= 1+ 2 (2.35)
Sedangkan reaktansi block rotor X’BR = X1’ + X2’
X1’ + X2’ adalah reaktansi stator dan rotor pada frekuensi pengujian
2 = − 1 (2.36)
Nilai dari R1 ditentukan dari test DC. Karena reaktansi berbanding
langsung dengan frekuensi, maka reaktansi ekivalen total (XBR) pada saat
frekuensi operasi normal
� = ��′ =�1+�2 (2.37)
Untuk memisahkan harga X1 dan X2, maka dapat digunakan tabel 2.1
Tabel 2.1 Distribusi reaktansi X1dan X2 pada berbagai desain motor induksi
Desain Kelas X1 X2
A 0.5 XBR 0.5 XBR
B 0.4 XBR 0.6 XBR
C 0.3 XBR 0.7 XBR
D 0.5 XBR 0.5 XBR
Rotor Belitan 0.5XBR 0.5XBR
2.10. Tegangan Tidak Seimbang
Penyebab tegangan tidak seimbang termasuk impedansi saluran transmisi dan saluran distribusi yang tidak sama, distribusi beban – beban satu phasa yang tidak merata dalam jumlah besar, dan lain – lain. Ketika beban tiga phasa seimbang dihubungkan dengan sistem suplai yang tidak seimbang, maka arus yang dialirkan ke beban juga tidak seimbang. Oleh karena itu sangat sulit / tidak mungkin untuk menyediakan suatu sistem suplai seimbang yang sempurna kepada konsumen, sehingga perlu dilakukan berbagai upaya untuk meminimalisasi ketidakseimbangan tegangan untuk mereduksi pengaruhnya pada beban – beban konsumen.
i ii
Gambar 2.15 (i) diagram vector tegangan seimbang; (ii) diagram vector tegangan
tidak seimbang
i ii iii
Gambar 2.16 Diagram vector urutan positif (i); diagram vector urutan negatif
(ii);diagram vector urutan nol (iii)
Sistem urutan ini dapat dilukiskan secara fisika. Arah perputaran dari motor induksi tiga phasa ketika diaplikasikan dengan tegangan urutan negatif akan berlawanan arah dengan arah perputaran motor induksi sewaktu diaplikasikan dengan tegangan urutan positif. Sementara itu sistem urutan nol tidak akan menimbulkan perputaran pada motor induksi, karena tidak ada pebedaan phasa pada ketiga tegangannnya, sehinggan tidak akan dibangkitkan medan putar.
Oleh karena itu, ada dua defenisi ketidakseimbangan pada komponen – komponen simetris, yaitu:Faktor ketidakseimbangan urutan negatif = �2
�1 dan
Faktor ketidakseimbangan urutan nol = �0
�1 dimana (V1, V2, V0 adalah sistem
Adapun faktor ketidakseimbangan urutan negatif menurut IEC 60034 – 26 [2]
VLL = tegangan line-line yang tertinggi
Vll = tegangan rata-rata dari tegangan line
Sesuai dengan rumusan yang telah diberikan, dapat dilihat bahwa definisi tegangan tidak seimbang yang diberikan NEMA menghindari penakaian aljabar kompleks, sehingga kedua rumusan tersebut akan memberikan hasil yang berbeda. Contoh jika tegangan tidak seimbang
Maka menurut persamaan 2.42 dan 2.43, maka besarnya Vab1 dan Vab2
adalah:
� 1 = 404.625∠2.89 � 2 = 50.217∠−23.98 (2.43)
Maka besarnya ketidakseimbangan menurut IEC adalah
% = 50.217
404.625� 100 = 12.41 % (2.44)
Sedangkan menurut NEMA adalah:
% voltage unbalance = 43.8
406.2x 100 = 10.78 % (2.45)
Tegangan tidak setimbang dalam persentase yang kecil akan menghasilkan arus tidak seimbang dalam jumlah besar, yang mana hal ini akan menimbulkan kenaikan temperatur pada motor. Jika tegangan yang tidak setimbang menyuplai motor induksi, maka daya kuda nominal dari motor harus dikalikan dengan suatu faktor seperti yang ditunjukkan gambar 2.17
Gambar 2.17 Kurva penurunan rating motor induksi (NEMA)
mampu menangani ketidaksetimbangan tegangan 1%, dan selanjutnya akan menurun terganntung pada tingkat ketidaksetimbangan. Operasi pada motor pada harga ketidaksetimbangan tegangan di atas 5% tidak diizinkan.
2.11. Metode Pengukuran Temperatur Motor Induksi
National Electrical Manufacturing Association (NEMA) mendefinisikan temperature rise adalah kenaikan temperatur diatas temperature ambient. Temperature ambient yaitu temperatur udara disekeliling motor atau dapat
dikatakan sebagai suhu ruangan. Penjumlahan dari temperature rise dan temperature ambient adalah panas keseluruhan panas pada motor. Kelas isolasi temperature pada motor induksi dijelaskan oleh tabel berikut (temperature ambient tidak lebih dari 400C):
Tabel 2.2 Temperature rise for large motors with 1.0 sevice factor
No Motor Rating
munculnya partial discharge maka proses penuaan isolasi akan semakin cepat. Berdasarkan penelitian NEMA usia dari isolasi winding akan berkurang setengahnya setiap kenaikan 100C dari kondisi normal kerja motor. Akan tetapi jika motor harus beroperasi 400C di atas temperature normal maka umur isolasinya menjadi 1/16 dari umur normal yang diperkirakan. Oleh sebab itu motor- motor listrik yang digunakan pada dunia industri menggunakan alat proteksi untuk mengatasi panas lebih pada motor seperti thermal overload relay. Sehingga apabila terjadi overheating pada motor relai akan segera bekerja sehinngga dapat meminimalkan kerusakan pada isolasi motor.
Berikut ini adalah metode dalam menentukan temperatur motor induksi [4] yaitu:
a. Menggunakan thermometer infrared
Metode ini adalah penentuan suhu dengan sensor suhu, atau dengan thermometer infrared, dengan metode ini instrumen diterapkan pada bagian
terpanas dari mesin yang dapat diakses. b. Mengunakan Embedded Detector
Motor yang menggunakan embedded detector pada lilitannya dapat dimonitor langsung output yang dideteksi pada peralatan,output temperature yang ditunjukkan adalah temperature terpanas dimana lokasi sensor diletakkan. Perbedaan antara embedded detector dengan thermometer infrared yaitu embedded detector tertanam di lilitan stator motor sedangkan thermometer infrared dapat diletakkan dimana saja bagian motor yang paling panas yang mudah diakses.
Metode digunakan untuk motor yang tidak memiliki embedded detector seperti thermocouple atau resistance temperature detectors (RTDs). Kelebihan metode ini yaitu dapat dilakukan tanpa harus membongkar kerangka motor
Penentuan temperature dengan metode ini yaitu dengan membandingkan tahanan lilitan motor pada temperature yang ingin ditentukan (pada saat motor panas) dengan tahanan yang sudah diketahui temperaturnya (temperature ambient). Temperature tahanan yang ingin ditentukan dapat dihitung dengan persamaaan:
= + − + (2.46)
Dimana: Tt : Temperatur total lilitan (oC)
Tb : Temperatur pada saat motor dingin (oC)
Rt : Tahanan pada saat motor panas (ohm)
Rb : Tahanan pada saat motor dingin (ohm)
K : 234.5 (konstanta untuk bahan tembaga) (oC)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Motor induksi merupakan motor arus bolak balik yang paling sering digunakan dalam dunia industri maupun rumah tangga. Hal ini dikarenakan motor induksi sangat mudah dalam pengoprasiannya. Selain itu konstruksi motor induksi memiliki konstruksi yang kuat, serta memiliki effesiensi yang baik dan putaran yang konstan untuk setiap perubahan beban.
Permasalahan kehilangan 1 phasa yang menyuplai motor induksi tiga phasa merupakan salah satu masalah dalam pengoprasian motor induksi tiga phasa. Kehilangan 1 phasa dapat disebabkan karena berbagai macam gangguan asimetri pada sistem tenaga dan kegagalan studi peramalan beban sehingga distribusi beban disetiap phasanya tidak sama.
Kehilangan 1 phasa yang menyuplai motor induksi tiga phasa akan mengakibatkan pemanasan yang berlebih pada motor induksi tersebut. Hal ini dikarenakan adanya arus yang berlebih pada salah satu phasa yang menyuplai motor induksi tersebut sehingga terjadi pemanasan yang berlebih pada kumparannya. Kenaikan temperatur motor induksi dapat diukur dengan menggunakan alat thermocouple ataupun dengan metode mengukur resistansi pada motor induksi.
temperatur motor induksi hasil pengukuran yang didapat dengan menggunakan thermometer infrared dan dengan metode mengukur resistansi motor induksi tersebut.
1.2. Perumusan Masalah
Adapun rumusan masalah tugas akhir ini adalah:
1. Bagaimana kondisi panas motor induksi tiga phasa dalam kondisi kehilangan 1 phasa dengan mengukur menggunakan thermometer infrared. 2. Bagaimana kondisi panas motor induksi tiga phasa dalam kondisi kehilangan 1 phasa dengan metode mengukur resistansi motor induksi tersebut.
3. Bagaimana efisiensi motor induksi tiga phasa dalam kehilangan 1 phasa. 4. Bagaimana perbandingan panas yang didapat dengan mengukur
menggunakan thermocouple dan panas yang didapat dengan metode mengukur resistansi motor induksi tersebut.
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Untuk mengetahui temperatur motor induksi tiga phasa dalam kondisi hilang 1 phasa.
3. Untuk membandingkan panas motor induksi tiga phasa dengan metode pengukuran menggunakan thermometer infrared dan metode pengukuran resistansi, baik dalam kondisi tegangan seimbang maupun hilang 1 phasa.
1.4. Batasan Masalah
Adapun pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan tugas akhir ini adalah:
1. Tidak menganalisa gangguan dan harmonisa tegangan yang tejadi pada sistem tenaga.
2. Tidak membahas gangguan yang terjadi pada motor induksi tiga fasa. 3. Tidak membahas pengaruh tegangan tidak seimbang terhadap torsi.
4. Hanya membandingkan metode pengukuran menggunakan thermometer infrareddan metode pengukuran resistansi.
5. Analisa data berdasarkan peralatan yang tersedia di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT. USU
1.5. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang didapat dalam peneitian ini adalah:
1. Untuk memprediksi temperatur motor induksi tiga phasa dalam keadaan lepas 1 phasa sehingga dapat menentukan setting alat proteksi.
ABSTRAK
Penggunaan motor induksi di dunia, banyak digunakan dibidang industri karena memiliki beberapa kelebihan seperti konstruksi yang sederhana dan kuat serta efisiensi yang baik dan putaran yang konstan untuk setiap perubahan beban. Salah satu permasalah kelistrikan yang sering terjadi pada motor induksi tiga phasa ialah hilangnya salah satu phasa yang menyebabkan kinerja motor induksi yang semakin berkurang. Ini ditandai dengan adanya kenaikan temperatur dan efisiensi kinerja motor induksi semakin kecil.
Oleh karena itu perlu dilakukan suatu kajian berupa analisis untuk mengetahui pengaruh lepas suplai salah satu phasa terhadap temperature dan kinerja motor induksi, kemudian temperature motor induksi dibandingkan dengan hasil pngukuran menggunakan thermometer infrared dan dengan metode pengukur resitansi.
TUGAS AKHIR
ANALISIS PENGARUH HILANGNYA SUPLAI SATU PHASA
TERHADAP TEMPERATUR DAN KINERJA
MOTOR INDUKSI TIGA PHASA
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Faisal Idris
NIM : 110402015
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ABSTRAK
Penggunaan motor induksi di dunia, banyak digunakan dibidang industri karena memiliki beberapa kelebihan seperti konstruksi yang sederhana dan kuat serta efisiensi yang baik dan putaran yang konstan untuk setiap perubahan beban. Salah satu permasalah kelistrikan yang sering terjadi pada motor induksi tiga phasa ialah hilangnya salah satu phasa yang menyebabkan kinerja motor induksi yang semakin berkurang. Ini ditandai dengan adanya kenaikan temperatur dan efisiensi kinerja motor induksi semakin kecil.
Oleh karena itu perlu dilakukan suatu kajian berupa analisis untuk mengetahui pengaruh lepas suplai salah satu phasa terhadap temperature dan kinerja motor induksi, kemudian temperature motor induksi dibandingkan dengan hasil pngukuran menggunakan thermometer infrared dan dengan metode pengukur resitansi.
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah atas izin dan ridho Allah SWT, penulis dapat menyusun dan menyelesaikan Tugas Akhir ini. Shalawat beriring salam penulis haturkan kepada Rasulullah Muhammad SAW yang menjadi teladan bagi penulis untuk selalu belajar dan mencari ilmu.
Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang harus penulis penuhi untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir penulis adalah:
“ANALISIS PENGARUH HILANGNYA SUPLAI SATU PHASA
TERHADAP TEMPERATUR DAN KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA
PHASA”
Dalam pelaksanaan Kerja Praktek ini penulis tidak bias terlepas dari banyak pihak, maka pada kesempatan kali ini penulis mengucapkan terimakasihkepada:
1. Ayah dan Ibu tercinta yang senantiasa berdoa untuk keberhasilan penulis dan banyak memberikan dukungan moril maupun spiritual kepada penulis dari kecil hingga saat ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT. USU. Serta selakudosen penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.
Tugas Akhir ini dan senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.
4. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
5. Pak Drs. Ali Hanafiah Rambe, ST. MT selaku dosen wali penulis.
6. Bapak Ir. Raja Harahap, MT., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini. 7. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik penulis menuju jenjang
Sarjana.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi.
9. Bapak Fandi A. Saragih selaku pembimbing lapangan selama Kerja Praktek.
10.Bapak Sandy Anugraha & Bapak Eko Bambang yang telah memberikan banyak ilmu kepada penulis, baik secara teori maupun praktek secara langsung ke lapangan.
12.Zein, Sepri, Endrawan, Syahlan, Sakinah, Aspar, Fikry, Alisa, Hazijah Afni, Angga dan Rais yang selalu memberi semangat, bantuan, tangisan dan senyuman kepada saya, selama menjalani pendidikan di Departemen Teknik Elektro FT USU hingga jenjang Sarjana.
13.Seluruh teman-teman stambuk 2011 yang selalu saling memberi semangat, bantuan, dan cerita selama mengerjakan tugas akhir ini.
14.Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah memberi dukungan dan bantuan.
15.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Saya menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh Karena itu, saya mengharapkan saran dan kritik yang membangun.Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya mahasiswa yang ingin mendalami sistem pembangkitan energi listrik.
Medan, Januari 2016
DAFTAR ISI
ABSTRAK ...i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... viii
DAFTAR TABEL ...xi
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 2
1.3. Tujuan Penelitian ... 2
1.4. Batasan Masalah ... 3
1.5. Manfaat Penelitian ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4
2.1. Motor Induksi... 4
2.2. Konstruksi Motor Induksi ... 5
2.3. Medan Putar ... 7
2.4. Slip ... 8
2.6. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi ... 12
2.7. Aliran Daya Motor Induksi ... 17
2.8. Effisiensi Motor Induksi Tiga Phasa... 18
2.9. Penentuan Parameter Motor Induksi ... 19
2.9.1. Pengujian Tanpa Beban ( No Load Test ) ... 19
2.9.2 Pengujian Rotor Tertahan ( Block Rotor Test)... 21
2.10. Tegangan Tidak Seimbang ... 23
2.11. Metode Pengukuran Temperatur Motor Induksi... 28
BAB III METODE PENELITIAN... 31
3.1. Tempat dan Waktu ... 31
3.2. Bahan dan Peralatan ... 31
3.3. Pelaksanaan Penelitian ... 32
3.4. Variable yang Diamati ... 32
3.5. Prosedur Penelitian ... 33
3.6. Pelaksanaan Penelitian ... 36
3.6.1. Proses Pengumpulan Data ... 36
3.6.2. Melakukan Analisa Data ... 37
BAB IV PENGUJIAN MOTOR INDUKSI TIGA PHASA DENGAN LEPAS SUPLAI SATU PHASA ... 38
4.1. Umum ... 38
4.2.1. Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang
Dan Lepas Suplai Satu Phasa Tanpa Beban ... 39
4.2.2. Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang Dan Lepas Suplai Satu Phasa Dalam Kadaan Berbeban ... 41
4.3. Analisa Data ... 43
4.3.1. Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang Dan Lepas Suplai Satu Phasa Tanpa Beban ... 43
4.3.2. Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang Dan Lepas Suplai Satu Phasa Dalam Kadaan Berbeban ... 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 65
5.1. Kesimpulan ... 65
5.2. Saran ... 66
DAFTAR PUSTAKA ... 67
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Motor induksi 3 phasa ... 4
Gambar 2.2 Bentuk konstruksi motor induksi ... 5
Gambar 2.3 Alur / Slot pada motor induksi ... 6
Gambar 2.4 Bentuk sederhana motor induksi dengan satu kumparan stator dan satu kumparan rotor ... 6
Gambar 2.5 (a) kumparan a-a; b-b; c-c; dihubungkan 3 phasa ... 8
(b) Arus tiga phasa setimbang ... 8
(c)Medan putar pada motor induksi 3 phasa ... 8
Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen stator motor induksi ... 12
Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen pada rotor motor induksi ... 15
Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor induksi 3 phasa ... 15
Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi ... 16
Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi ... 16
Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen dari motor induksi ... 17
Gambar 2.12 Diagram alirandaya motor induksi ... 18
Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen motor induksi percobaan beban nol ... 21
Gambar 2.15 (i) Diagram vector tegangan seimbang ... 24
(ii) Diagram vector tegangan tidak seimbang ... 24
Gambar 2.16 (i) Diagram vector urutan positif ... 25
(ii) Diagram vector urutan negative ... 25
(iii) Diagram vector urutan nol ... 25
Gambar 2.17 Kurva penurunan rating motor induksi (NEMA) ... 27
Gambar 3.1 Rangkaian pengukuran suhu motor induksi dengan menggunakan thermometer infrared dengan salah satu suplai phasa terbuka ... 33
Gambar 3.2 Rangkaian pengukuran suhu motor induksi dengan menggunakan thermometer infrared dengan phasa normal ... 33
Gambar 3.3 Rangkaian control pengukuran resistansi dengan DC test ... 34
Gambar 3.4 Diagram alir penelitian ... 36
Gambar 4.1 Grafik suhu untuk motor induksi tiga phasa dengan suplai phasa seimbang, pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer infrared ... 46
Gambar 4.2 Perbandingan pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer infrared dan pengukuran resistansi untuk tegangan seimbang .... 46
Gambar 4.3 Grafik suhu untuk motor induksi tiga phasa dengan suplai hilang salah satu phasa, pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer infrared... 49
Gambar 4.4 Perbandingan pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer infrared dan pengukuran resistansi untuk tegangan lepas suplai satu phasa ... 50
Gambar 4.6 Grafik suhu untuk motor induksi tiga phasa dengan tegangan
seimbang dihubungkan ke beban, pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi ... 53 Gambar 4.7 Grafik efisiensi untuk motor induksi tiga phasa dengan suplai phasa
seimbang dihubungkan ke beban ... 56 Gambar 4.8 Grafik suhu untuk motor induksi tiga phasa dengan suplai salah
satu phasa terlepas dihubungkan ke beban, pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer infrared ... 60 Gambar 4.9 Perbandingan pengukuran suhu dengan menggunakan thermometer
infrared dan pengukuran resistansi untuk tegangan lepas suplai satu phasa dengan beban linier ... 60 Gambar 4.10 Grafik efisiensi untuk motor induksi tiga phasa dengan suplai salah
satu phasa terlepas dihubungkan ke beban ... 63 Gambar 4.11 Perbandingan efisiensi untuk motor induksi tiga phasa dengan
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Distribusi reaktansi X1 dan X2 pada berbagai dengan desain motor
induksi ... 20 Tabel 2.2 Temperature rise for large motors with 1.0 sevice factor ... 28
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran suhu dalam keadaan suplai tegangan seimbang
dengan thermometer infrared ... 39 Tabel 4.2 Data hasil pengukuran DC test dalam keadaan suplai tegangan
seimbang ... 39 Tabel 4.3 Data hasil pengukuran suhu dalam keadaan lepas suplai satu phasa
dengan thermometer infrared ... 40
Tabel 4.4 Data hasil pengukuran DC test dalam keadaan lepas suplai satu phasa 40 Tabel 4.5 Data hasil pengukuran suhu dalam keadaan suplai tegangan seimbang
dan motor di bebani, pengukuran dengan menggunakan thermometer infrared ... 41
Tabel 4.6 Data hasil pengukuran DC test dalam keadaan suplai tegangan
seimbang dengan motor berbeban ... 41 Tabel 4.7 Data hasil pengukuran suhu dalam keadaan lepas suplai satu phasa
dan motor berbeban, pengukuran dengan menggunakan thermometer infrared ... 42
Tabel 4.8 Data hasil pengukuran DC test dalam keadaan lepas suplai satu phasa
dengan motor berbeban ... 42 Tabel 4.9 Data hasil perhitungan suhu motor induksi 3 phasa tegangan seimbang
Tabel 4.10 Data hasil perhitungan suhu motor induksi 3 phasa dalam keadaan
lepas suplai satu phasa dengan menggunakan metode pengukuran resistansi ... 49 Tabel 4.11 Data hasil perhitungan suhu motor induksi 3 phasa dengan keadaan
tegangan seimbang dalam keadaan berbeban dengan menggunakan metode pengukuran resistansi ... 52 Tabel 4.12 Data hasil perhitungan efisiensi motor induksi tiga phasa dengan
tegangan seimbang dalam keadaaan motor berbeban ... 56 Tabel 4.13 Data hasil perhitungan suhu motor induksi 3 phasa dengan lepas
suplai satu phasa dalam keadaan berbeban dengan menggunakan metode pengukuran resistansi ... 59 Tabel 4.14 Data hasil perhitungan efisiensi motor induksi tiga phasa dengan lepas
suplai satu phasa dalam keadaaan motor berbeban ... 63 Tabel 4.15 Perbandingan efisiensi antara tegangan seimbang dan lepas suplai
