BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian ini akan dilakukan Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan
Pendidik dan Tenaga Kependidikan (PPPPTK), jalan Setia Budi No. 75 Kapten
Sumarsono Helvetia Medan 20214, Sumatera Utara. Lama penelitian direcanakan
selama 2 (dua) bulan.
3.2Bahan dan Peralatan
Bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah:
1. Motor induksi lima phasa
Tipe : rotor sangkar
Spesifikasi :
- Tegangan nominal (VL-L) : 250 V
- arus nominal : 4,6 A
- 2,5 HP, 1,8 KW
- Cos φ : 0,8
- Frekuensi : 50Hz
- Jumlah kutub : 4
- Kelas isolasi : B
2. Servo motor
3. Ampermeter
5. Wattmeter
6. Power Suplai ( AC dan DC )
7. Auto Trafo lima fasa
8. Tacho meter
3.3Variabel yang Diamati
Pengujian motor induksi lima fasa ini bertujuan untuk memperoleh pengaruh
tegangan jatuh terhadap putaran rotor (Nr), besar arus input(Iin) akibat jatuh
tegangan, harga daya output (Pout), besar faktor daya (cosφ) pada motor induksi
lima fasa untuk dapat bekerja.
Setelah data teknis dalam pengujian motor induksi tersebut diperoleh, maka
dapat ditentukan unjuk kerja motor induksi lima fasa melalui persamaan (2.2) dan
persamaan (2.4).
Kecepatan putar rotor ( ) dapat dinyatakan dalam persamaan berikut :
(2.26)
Dimana :
= Kecepatan medan putar stator (rad/s)
S = Slip
atau
(2.27)
Dimana :
Daya Output motor induksi adalah daya mekanis yang dihasilkan rotor dan dari
data hasil pengukuran dapat dinyatakan dengan persamaan sebagai berikut :
=
(2.28)
Dimana :
T = Torsi motor induksi (Nm)
ωr = Kecepatan Putar Rotor (rad/ s)
Nr = Putaran Rotor (Rpm)
Jadi daya output motor induksi tiga fasa juga dapat diperoleh melalui
persamaan sebagai berikut :
(2.29)
Sedangkan rugi daya total yang hilang pada motor induksi dapat
dinyatakan sebagai berikut :
(2.30)
Efisiensi motor induksi tiga fasa dapat dinyatakan sebagai berikut :
3.4 ProsedurPenelitian
Adapun prosedur pengambilan data dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Merangkai rangkaian percobaan
Sebelum melakukan percobaan terlebih dahulu merangkai rangkaian
percobaan sesuai dengan percobaan yang dilakukan. Adapun rangkaian
percobaan yang akan digunakan seperti gambar yang berikut:
Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Tegangan Jatuh Motor Induksi Lima Fasa
2. Pengambilan Data
Adapun prosedur pengambilan data dalam penelitian ini adalah sebagai
berikut:
1. Membuat rangkain seperti gambar
2. Menghubungkan rangkaian dengan sumber tegangan dan
3. Mengatur tegangan sumber / tegangan jala-jala sebesar 250 V
sesuai dengan petunjuk yang berlaku, dengan menggunakan auto
trafo lima fasa.
4. Mengaktifkan motor induksi lima fasa dengan menggunakan saklar
penghubung.
5. Mengatur beban torsi beban sebesar 10 Nm
6. Mengamati pengukuran arus input (Iin), daya input (Pin), tegangan
input (Vin), tegangan output (Vout), faktor daya (Cos φ) dengan
menggunakan alat ukur listrik dan mengukur besar kecepatan
putaran rotor
7. Lakukan kembali langkah ke 3 untuk tegangan sebesar 240 V, 230
V, 220 V, dan 210 V. serta tambahkan torsi beban sebesar 12 Nm.
8. Mencatat hasil pengukuran atau penguian pada tabel percobaan
9. Turunkan autotrafo AC hingga motor berhenti
10.Lepasakan saklar yang menghubungkan motor dengan
transformator lima fasa.
11.Percobaan selesai.
Data yang diambil dalam percobaan adalah sebagai berikut :
Arus masuk yang tercatat pada amperemeter pada saat motor dibebani
dalam kondisi tegangan nominal maupun jatuh tegangan
Kecepatan putaran rotor pada saat motor dalam keadaan berbeban
Daya masuk pada motor yang tertera pada wattmeter dalam keadan
MULAI
MEMPERSIAPKAN PERALATAN PERCOBAAN
MERAINGKAI RANGKAIAN PERCOBAAN
MELAKUKAN PERCOBAAN
PENGAMBILAN DATA
APAKAH SESUAI PERCOBAAN DENGAN PERHITUNGAN
MENAMPAMPILKAN HASIL PENGUKURAN
DAN PERHITUNGAN
BERHENTI YA
TIDAK 3.5 Pelaksanaan Penelitian
3.5.1 Proses Pengumpulan Data
Berdasarkan diagram alir flowchart, teknik perhitungan dan pengolahan
dapat dilihat pada Gambar 3.2 berikut:
Gambar 3.2 Diagram alur proses pengambilan data
3.5.2 Melakukan analisa data terhadap data yang diperoleh
Data yang diperoleh dari hasil pengukuran kemudian dianalisa
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum
Pada bab ini penulis akan mencoba menganalisa pengaruh perubahan
tegangan jala-jala terhadap kinerja motor induksi lima fasa jenis rotor sangkar
tupai pada saat beroperasi. Dengan menggunakan cara yang sistematis nantinya
akan diperoleh pengaruh jatuh tegangan jala-jala terhadap kinerja dari motor
induksi tersebut. Pada pengujian ini akan digunakan motor induksi lima fasa rotor
sangkar tupai 2510,16 watt
Setelah dilakukan percobaan, data hasil pengukuran digunakan untuk
menganalisa pengaruh jatuh tegangan jala-jala terhadap kecepatan rotor (Nr), arus
input (Iin), daya input (Pin) dan faktor daya (cos φ). Data-data hasil pengukuran
tersebut juga digunakan untuk menghitung slip motor, daya output motor, rugi
daya total dan efisiensi motor akibat adanya jatuh tegangan jala-jala.
Tujuan dari pengujian motor induksi lima fasa ini adala untuk
mensimulasikan ganguan yang terjadi pada motor induksi lima fasa, apabila dalam
penggunannya terjadi ganguan berupa jatuh tegangan dari jala-jala. Dalam
menganalisa, penulis menggunakan data-data teknik motor yang diperoleh dari
hasil pengujian langsung pada motor induksi lima fasa rotor sangkar 2805 watt
4.2 Data Percobaan
1. Percobaan jatuh tegangan dengan beban sebesar 10 Nm
Tabel 4.1 Pengukuran parameter motor induksi lima fasa dengan tahanan
torsi 10 Nm
2. Percoban jatuh tegangan dengan tahanan torsi 12 Nm
Tabel 4.2 Pengukuran parameter motor induksi lima fasa dengan tahanan
torsi 12 Nm
Dalam menganalisa pengaruh jatuh tegangan jala-jala terhadap kinerja
induksi tersebut. Data teknis tesebut digunakan sebagai pedoman dalam
menganalisa selain teori yang terdapat dalam referensi. Berikut adalah data teknis
motor induksi lima fasa rotor sangkar yang digunakan :
Spesifikasi motor :
- Tegangan nominal (VL-L) : 250 V
- Daya motor : 1,8 KW, 2,5 HP
- Arus nominal : 4,6 A
- Nr :1452 rpm
- Cos φ : 0,8
- Frekuensi : 50Hz
- Jumlah kutub : 4
Berdasarkan hasil pengjujian dan teori pendukung maka besar daya output
dan rugi daya total dapat diketahui. Sebagai sampel pengujian pada tegangan 250
volt dan beban 10 Nm.
Pada saat pengujian torsi beban sebesar 10 N.m
1. Besar slip motor
S =
=
= 0,0413
2. Kecepatan medan putar stator
Ns =
3. Besar daya output
ωr = ωs (1-S)
= x (1-S)
=
x (1-0, 0413)
= 157 rad/s x (0,9587)
= 150,515 watt
P out = T x ωr
= 10 x 150,515 watt
= 1505,15 watt
4. Rugi-rugi motor
P rugitotal = Pin – Pout
= 2805 – 1505,15
= 1299,85 watt
5. V Regulation
=
6. Efisiensi motor induksi
ɳ
=x 100%
=
Untuk memudahkan dalam menganalisa pengaruh tegangan jatuh jala –
jala terhadap kinerja motor induksi lima fasa, berikut tabel hasil perhitungan
daya output, rugi daya output, rugi daya total, efisiensi motor pada tegangan
nominal sampai tegangan terendah :
Tabel 4.3 Analisa hasil pengukuran dengan tahanan torsi 10 Nm
No Vs Iin Nr Pf Pin Pout P Rugi VR
Tabel 4.4 Analisa hasil pengukuran dengan tahanan torsi 12 Nm
No Vs Iin Nr Pf Pin Pout P Rugi VR
Untuk menganalisa pengaruh jatuh tegangan terhadap arus input, putaran rotor
motor, faktor daya, daya input , daya output, daya rugi-rugi, dan efisiensi motor
1. Pengaruh jatuh tegangan jala-jala terhadap arus input motor induksi lima
fasa
Grafik 4.1 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap arus input motor
Berdasarkan analisa dari grafik di atas, pengaruh drop tegangan jala-jala terhadap
besar arus input motor adalah semakin berkurang suplai tegangan yang
diberikan ke motor maka arus yang ditimbulkan akan semakin membesar. Hal ini
juga menyebabkan semakin berkurangnya gaya yang dihasilkan untuk memutar
motor, dan mengakibatkan motor tidak dapat memikul beban berdasarkan unjuk
kerjanya. Dengan demikan motor akan mengalami kerusakan.
2. Pengaruh jatuh tegangan jala-jala terhadap putaran motor.
Gambar 4.2 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap putaran rotor 4
Hubungan Tegangan Jala-jala Terhadap Arus Input Motor
Berdasarkan analisa grafik di atas, pengaruh jatuh tegangan terhadap putaran
rotor adalah semakin rendah tegangan yang diberikan ke motor mengakibatkan
semakin kecilnya gaya yang dihasilkan motor untuk memutar rotor. Dengan
demikian kecepatan putaran rotor akan semakin menurun
3. Pengaruh jatuh tegangan jala-jala terhadap faktor daya
Gambar 4.3 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap faktor daya (cos φ)
Adapun pengaruh drop tegangan jala-jala terhadap faktor daya adalah semakin
rendah tegangan yang disuplai ke motor maka nilai faktor daya akan ikut
menurun. Hal dikarenakan semakin rendah tegangan yang diberikan maka arus
kemagnetan bertambah tetapi daya input menjadi menurun. Daya input yang
semakin kecil menyebabkan nilai faktor daya akan turun.
4. Pengaruh tegangan jala-jala terhadap daya input motor
Gambar 4.4 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap daya input motor 0.66
Hubungan Tegangan Jala-jala Terhadap Faktor Daya
2800
2550 2600 2650 2700 2750 2800 2850
T
Besar tegangan jala-jala sangat berpengaruh pada besar daya input motor.
Semakin kecilnya tegangan sumber yang mencatu motor maka akan
mengakibatkan besar daya input juga semakin kecil.
5. Pengaruh tegangan jala-jala terhadap daya output motor
Gambar 4.5 grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap daya output motor
Berdasarkan analisa grafik di atas semakin kecil daya yang mencatu
motor induksi lima fasa maka daya output yang dihasilkan motor akan semakin
kecil.
6. Pengaruh tegangan jala-jala terhadap rugi daya motor
Gambar 4.6 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap rugi daya motor 1505.15
1200 1250 1300 1350 1400 1450 1500 1550
T
Hubungan Tegangan Jala-jala Terhadap Daya Output Motor
1260 1270 1280 1290 1300 1310 1320 1330
T
Besar daya yang hilang pada motor semakin besar seiring menurunnya besar
tegangan jala-jala . Hal ini disebabkan motor berkerja pada tegangan yang tidak
sesuai.
7. Pengaruh tegangan jala-jala terhadap efisiensi motor
Gambar 4.7 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap efisiensi motor
Jatuh tegangan jala-jala sangat berpengaruh pada kinerja motor induksi
lima fasa dan mengakibatkan menurunnya efisiensi dari motor induksi lima fasa
itu sendiri.
4.4Analisa Pengukuran dan Perhitungan
Pengaruh jatuh tegangan jala-jala terhadap kinerja motor induksi lima fasa
rotor sangkar dapat diketahui dengan melakukan pengujian dan perhitungan. Data
yang diperoleh melalui pengujian akan digunakan dalam proses perhitungan,
untuk mengetahui perbandingan kinerja motor induksi. Kedua proses tersebut
saling berkorelasi untuk mendapatkan perbandingan kinerja motor induksi, akan
tetapi dalam pengujian besar daya input dapat diketahui dengan cara pengukuran,
sedangkan dalam proses perhitungan besar daya input dapat diketahui dengan 53.57
menggunakan persamaan Pin = 4,2η.V.I. Cosφ. Dengan mengetahui besar daya
input motor maka dapat dicari besar rugi daya dan efisiensi motor.
Untuk memperoleh besar daya input motor, penulis mengambil contoh
perhitungan menggunakan data pada tegangan 250 volt dan beban 10 Nm sebagai
berikut :
1. Daya masuk pada motor
Pin= 4,2η.V.I. Cosφ
Pin = 4.25 x 250 x 4 x0,66 = 2805 watt
2. Besar slip motor
S =
=
= 0, 0413
3. Kecepatan medan putar stator
Ns =
=
=
1500 rpm4. Besar daya output
ωr = ωs (1-S)
=
x (1-S)
=
x (1 - 0,0413)
= 157 rad/s x (0,9587)
Pout = T x ωr
Tabel 4.5 Perhitungan dengan tahanan torsi 10 Nm
No Vs Iin Nr Pf Pin Pout P Rugi ɳ
Tabel 4.4 Perhitungan dengan tahanan torsi 12 Nm
4.5 Analisa Hasil Pengukuran dan Perhitungan
Suatu motor induksi dapat berputar jika medan putar magnet pada stator
menginduksi tegangan (ggl) ke rotor. Tegangan akan terinduksi dari kumparan
medan stator ke rotor jika ada perbedaan relative (slip) antara kecepatan medan
putar stator Ns dengan kecepatan medan putar rotor Nr, serta besarnya Ns harus
lebih besar dari Nr (Ns > Nr). Tegangan yang terinduksi pada rotor akan
mengakibatkan mengalirnya arus pada batang konduktor rotor, dan kemudian
akan menghasilkan kopel .
Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan di atas, jika beban pada
motor bertambah maka akan memperbesar kopel motor. Kopel motor yang
bertambah besar mengakibatkan arus yang terinduksi ke rotor semakin besar,
sehingga slipantara medan putar stator dan rotor juga bertambah besar . Hal ini
akan menyebabkan kecepatan putaran rotor semakin menurun.
Perubahan tegangan juga akan mempengaruhi besar torsi motor baik torsi
awal ,maupun torsi motor pada saat berkerja. Pada saat motor mendapat suplai
tegangan yang konstan dan diberi beban tertentu, besar torsi motor akan
mengalami peningkatan hingga kecepatan putaran motor mencapai maksimal.
Akan tetapi pada saat motor mengalami penurunan tegangan serta motor dibebani
dengan beban tertentu, maka nilai torsi yang dihasilkan motor akan menurun.
Ditambah lagi jika besar beban yang terpasang ke motor bertambah,
mengakibatkan putaran motor pun semakin menurun dan hingga pada akhirnya
berhenti. Dengan demikian turunya tegangan yang menyuplai motor akan
Daya output pada motor induksi merupakan hasil daya input dikurangi
oleh rugi-rugi daya motor. Adapun rugi-rugi daya pada motor meliputi rugi-rugi
inti, rugi-rugi tembaga, dan rugi-rugi celah udara. Diantara rugi-rugi pada motor
tersebut, rugi tembaga memiliki pengaruh terhadap efisiensi motor. Karena rugi
tembaga akan bertambah besar seiring dengan kenaikan beban motor.
Berdasarkan hasil pengukuran dan perhitungan yang dilakukan, jika beban motor
bertambah dan bekerja pada tegangan yang sama maka akan menghasilkan arus
input dan daya input bertambah besar sehingga menghasilkan daya output yang
lebih besar.
Berdasarkan hasil perhitungan, bertambahnya beban pada motor
mempengaruhi nilai efisiensi motor. Nilai efisiensi motor pada saat tahanan torsi
12 Nm lebih besar jika dibandingkan dengan tahanan torsi 10 Nm. Hal ini
menunjukkan bahwa pada beban maksimal, motor dapat bekerja lebih efisien.
Setelah melakukan pengukuran dan perhitungan terhadap motor induksi
lima fasa, ternyata didapat hasil yang sesuai dengan landasan teori yang menjadi
acuan sebelumnya. Hanya saja dalam hasil pengukuran dan perhitungan terdapat
sedikit selisih. Selisih tersebut disebabkan oleh beberapa faktor seperti ketelitian
alat ukur yang digunakan maupun faktor kondisi dari motor sendiri. Akan tetapi
selisih tersebut dapat dimaklumi karena diantara kedua data yang diperoleh bain
dari hasil pengukuran dan perhitungan memiliki karakteristik yang sama.
Dari pengukuran dan perhitungan yang telah dilakukan adalah jatuh
tegangan jala-jala ternyata mempengaruhi kinerja dari motor induksi lima fasa
output yang dihasilkan, dimana semakin kecil tegangan maka daya yang
dihasilkan juga akan mengalami penurunan. Hal ini berdampak pada efisiensi
motor yang semakin kecil.
Besar tegangan sumber berbanding lurus dengan daya output yang
dihasilkan motor sehingga efisiensi motor akan semakin besar seiring
meningkatnya daya output yang dihasilkan motor. Sebaliknya jika motor tegangan
jala-jalaturun maka daya yang dihasilkan motor menurunbegitu juga efisiensinya.
Semakin kecil daya output dihasilkan maka putaran motor akan semakin kecil.
Dengan demikian motor induksi lima fasa dapat digunakan pada tegangan
jala yang sesuai dengan spesifikasinya. Apabila terjadi jatuh tegangan
jala-jala maka akan menurunkan kinerja motor sehingga penggunannya tidak menjadi
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan dari hasil pengukuran dan perhitungan dapat ditarik beberapan
kesimpulan mengenai Pengaruh tegangan jatuh terhadap kinerja motor induksi
lima fasa jenis rotor sangkar sebagai berikut:
1. Jatuh tegangan yang terjadi pada jala-jala menyebabkan nilai arus
masuk pada motor induksi lima fasa mengalami peningkatan sebesar
19%. Hal ini berdampak pada nilai tegangan jatuh semakin besar.
Peningkatan nilai tegangan jatuh menyebabkan nilai faktor daya
menurun sebesar 8,19%. Penurunan faktor daya mengakibatkan daya
input juga menurun. Daya input yang semakin kecil menyebabkan
motor bekerja dibawah nominal, sehingga kecepatan rotor yang semakin
menurun dan efisiensi motor berkurang.
2. Besar tegangan jatuh yang masih bisa ditolerir oleh motor induksi lima
fasa rotor sangkar adalah sebesar 227,79 volt dengan besar jatuh
