Motor Listrik

(1)

MOTOR LISTRK

1. PENDAHULUAN...1

2. 2. JENIS

JENIS MOTOR

MOTOR LISTRIK

LISTRIK ...

...

...2

2

3. 3. PENGKAJIAN

PENGKAJIAN MOTOR

MOTOR LISTRIK

LISTRIK...

...

...10

4. PELUANG

4. PELUANG EFISIENSI ENERGI

EFISIENSI ENERGI ...

...

...14

....14

5. 5. DAFAR PERIKSA

DAFAR PERIKSA OPSI

OPSI ...

...

...22

6. LEMBAR KERJA...23

7. 7. REFERENSI...

REFERENSI...

...

...25

1. PENDAHULUAN

Bagian ini menggambarkan ciri-ciri utama motor listrik. Bagian ini menggambarkan ciri-ciri utama motor listrik.

1.1 1.1 Dimana motor digunakan

Dimana motor digunakan

Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar

menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik

digunakan juga di rumah (

digunakan juga di rumah (mixer mixer , bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik , bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri.

1.2 Bagaimana sebuah motor bekerja

Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama (Gambar 1): Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama (Gambar 1): 

 Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gayaArus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya 

 Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop,loop, makamaka kedua sisi

kedua sisi looploop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan.

arah yang berlawanan. 

 Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torquetorqueuntuk memutar kumparan.untuk memutar kumparan. 

 Motor-motor memiliki beberapaMotor-motor memiliki beberapa looplooppada dinamonya untuk memberikan tenaga putaranpada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

yang disebut kumparan medan.

Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/

motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torquetorque sesuai dengan kecepatan yangsesuai dengan kecepatan yang diperlukan.

diperlukan. Beban umumnya dapat dikategorikan kBeban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, 2004edalam tiga kelompok (BEE India, 2004):): 

 Beban torque konstan Beban torque konstan adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasiadalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun

dengan kecepatan operasinya namun torquetorque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengannya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torque

torquekonstan adalahkonstan adalah conveyorsconveyors, rotary , rotary kilnskilns, dan pompa, dan pompa displacement displacement konstan.konstan. 

 Beban dengan variabel torque Beban dengan variabel torque adalah beban denganadalah beban dengan torquetorque yang bervariasi denganyang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel

kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel torquetorque adalah pompa sentrifugal danadalah pompa sentrifugal dan fan (

(2)



 Beban dengan energi konstan Beban dengan energi konstan adalah beban dengan permintaanadalah beban dengan permintaan torquetorque yang berubahyang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan-peralatan mesin.

adalah peralatan-peralatan mesin.

Komponen motor listrik bervariasi untuk berbagai jenis motor, dalam bab 2 dijelaskan untuk Komponen motor listrik bervariasi untuk berbagai jenis motor, dalam bab 2 dijelaskan untuk masing-masing motor.

masing-masing motor.

Gambar 1. Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik

Gambar 1. Prinsip Dasar dari Kerja Motor Listrik (Nave, 2005)(Nave, 2005)

2. JENIS MOTOR LISTRIK

Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik: DC dan motor. Dafar para Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis utama motor listrik: DC dan motor. Dafar para pemasok motor listrik tersedia di www.directindustry.com/find/electric-motor.html.

pemasok motor listrik tersedia di www.directindustry.com/find/electric-motor.html.

Gambar 3 memperlihatkan motor listrik yang paling umum. Motor tersebut dikategorikan Gambar 3 memperlihatkan motor listrik yang paling umum. Motor tersebut dikategorikan berdasarkan pasokan

berdasarkan pasokan input input , konstruksi, dan mekanisme operasi, dan dijelaskan lebih lanjut, konstruksi, dan mekanisme operasi, dan dijelaskan lebih lanjut dibawah ini.

(3)

Gambar 2. Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik Gambar 2. Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik

2.1 Motor DC

Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/

langsung/direct-unidirectionaldirect-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan

diperlukan penyalaan torquetorque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatanyang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas.

yang luas.

Gambar 3 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama: Gambar 3 memperlihatkan sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama:11 

 Kutub medan. Kutub medan. Secara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akanSecara sederhada digambarkan bahwa interaksi dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan yang stasioner dan dinamo yang menggerakan

stasioner dan dinamo yang menggerakan bearingbearing pada ruang diantara kutub medan.pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan.

medan. 

 Dinamo. Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet.Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan Dinamo yang berbentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo

beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar dalam medan magnet yang berputar dalam medan magnet yang dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika dibentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selatan magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo. hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan dinamo. 

 Commutator.Commutator. Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalahKomponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo.

untuk membalikan arah arus listrik dalam dinamo. Commutator Commutator juga membantu dalam juga membantu dalam transmisi arus antara dinamo

transmisi arus antara dinamo dan sumber daya.dan sumber daya.

1 1

Diambil dari

Diambil dariKomponen Motor Listrik Komponen Motor Listrik dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi India, 2005.dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi India, 2005.

Motor Listrik

Motor Arus

Bolak-balik (AC)

balik (AC)

Motor Arus

Searah (DC)

Sinkron

Induksi

Sinkron

Induksi

Tiga Fase

Satu Fase

Self

Excited

Separately

Excited

Seri

(4)

Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak Keuntungan utama motor DC adalah sebagai pengendali kecepatan, yang tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini

mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor ini dapat dikendalikan dengan mengatur:dapat dikendalikan dengan mengatur: 

 Tegangan dinamoTegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatanakan meningkatkan kecepatan 

 Arus medan – menurunkan arus medan akan Arus medan – menurunkan arus medan akan meningkatkan kecepatan.meningkatkan kecepatan.

Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa

untuk beberapa penggunaan berkecepatan penggunaan berkecepatan rendah, rendah, penggunaan dpenggunaan daya rendah hingaya rendah hingga sedangga sedang seperti peralatan mesin dan

seperti peralatan mesin danrolling mills,rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arahsebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada uku

arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. ran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hJuga, motor tersebut dibatasi hanya untuk anya untuk penggunaan di area yang b

penggunaan di area yang bersih dan tidak bersih dan tidak berbahaya erbahaya sebab resiko percikan apsebab resiko percikan api pada sikatnya.i pada sikatnya. Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC.

Motor DC juga relatif mahal dibanding motor AC.

Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo

Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaanditunjukkan dalam persamaan berikut:

berikut:

Gaya

Gaya elektromagnetik: elektromagnetik: E E = = K K ΦΦ N N Torque

Torque: : T T = = K K ΦΦIIaa

Dimana: Dimana:

E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo

E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt)(volt) Φ

Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan = flux medan yang berbanding lurus dengan arus medanarus medan N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit)

N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit) T =

T = torquetorqueelectromagnetik electromagnetik IIaa= arus dinamo= arus dinamo

K = konstanta persamaan K = konstanta persamaan

2.1.1 Motor DC sumber daya terpisah/

2.1.1 Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited Separately Excited

Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/ Jika arus medan dipasok dari sumber terpisah maka disebut motor DC sumber daya terpisah/ separately excited.

separately excited.

2.1.2 Motor DC sumber daya sendiri/

2.1.2 Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited Self Excited : motor: motor shunt shunt Pada motor

Pada motor shunt shunt , gulungan medan (medan, gulungan medan (medan shunt shunt ) disambungkan secara paralel dengan) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh karena itu total arus dalam gulungan dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo

jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo..

Gambar 3. Sebuah motor DC Gambar 3. Sebuah motor DC

(Direct Industry, 2005) (Direct Industry, 2005)

(5)

Berikut tentang kecepatan motor

Berikut tentang kecepatan motor shunt shunt (E.T.E., 1997):(E.T.E., 1997): 

 Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hinggaKecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torquetorque tertentutertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh karena itu cocok untuk setelah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin.

penggunaan komersial dengan beban awal yang rendah, seperti peralatan mesin. 

 Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seriKecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo

dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan(kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).

(kecepatan bertambah).

2.1.3 Motor DC daya sendiri: motor seri 2.1.3 Motor DC daya sendiri: motor seri Dalam motor seri, gulungan medan (medan

Dalam motor seri, gulungan medan (medan shunt shunt ) dihubungkan secara seri dengan gulungan) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo

dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh karena itu, arus medan sama dengan(A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo

arus dinamo.. Berikut tentang kecepatan motor seri (Rodwell International Corporation, 1997;Berikut tentang kecepatan motor seri (Rodwell International Corporation, 1997; L.M. Photonics Ltd, 2002):

L.M. Photonics Ltd, 2002): 

 Kecepatan dibatasi pada 5000 RPMKecepatan dibatasi pada 5000 RPM 

 Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akanHarus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan mempercepat tanpa terkendali.

mempercepat tanpa terkendali.

Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan

Motor-motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan torquetorque penyalaan awal yangpenyalaan awal yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat

tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist hoist (lihat Gambar 5).(lihat Gambar 5). Gambar 4: Karakteristik Motor DC

Gambar 4: Karakteristik Motor DC ShuntShunt

(Rodwell International Corporation, 1999) (Rodwell International Corporation, 1999)

Gambar 5: Karakteristik Motor Seri DC Gambar 5: Karakteristik Motor Seri DC (Rodwell International Corporation, 1999) (Rodwell International Corporation, 1999)

(6)

2.1.4 Motor DC

2.1.4 Motor DC Kompon/GabunganKompon/Gabungan

Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan

Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt.shunt.Pada motor kompon,Pada motor kompon, gulungan medan (medan

gulungan medan (medan shunt shunt ) dihubungkan secara paralel ) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dinamodan seri dengan gulungan dinamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam

(A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6. Sehingga, motor kompon memilikigambar 6. Sehingga, motor kompon memiliki torquetorque

penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase

penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin penggabungan (yakni persentase gulungan medan yang dihubungkan secara seri), makin

tinggi pula

tinggi pulatorquetorquepenyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh,penyalaan awal yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat

penggabungan 40-50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkatpengangkat hoist hoist dan derek,dan derek, sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myElectric

sedangkan motor kompon yang standar (12%) tidak cocok (myElectric al, 2005).al, 2005).

2.2 2.2 Motor

Motor

AC

Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara teratur Motor arus bolak-balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan pada rentang waktu tertentu. Motor listrik memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor" seperti ditunjukkan daalam Gambar 7. Stator merupakan komponen listrik statis. "rotor" seperti ditunjukkan daalam Gambar 7. Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar

Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as motor.as motor. Keuntungan

Keuntungan utama motor DC utama motor DC terhadap motor AC terhadap motor AC adalah bahwa kecepatan madalah bahwa kecepatan motor AC lebihotor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan sulit dikendalikan. Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak frekwensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan penggerak frekwensi variabel untuk meningkatkan kendali kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena dayanya. Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya dan lebih

kehandalannya dan lebih mudah perawatannya. mudah perawatannya. Motor induksi Motor induksi AC cukup mAC cukup murah (harganyaurah (harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio daya terhadap setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).

berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC).

2.2.1 Motor sinkron 2.2.1 Motor sinkron

Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekwensi tertentu. Motor sinkron adalah motor AC, bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekwensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki

Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki torquetorqueawalawal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan beban yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkron rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik.

menggunakan banyak listrik.

Gambar 6: Karakteristik Motor Kompon DC Gambar 6: Karakteristik Motor Kompon DC

(Rodwell International Corporation, 1999) (Rodwell International Corporation, 1999)

(7)

Komponen utama motor sinkron adalah (Gambar Komponen utama motor sinkron adalah (Gambar 7):7):22



 Rotor. Rotor. Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa rotor

mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet. mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet. Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus

DC-magnet permanen atau arus DC-excited excited , yang, yang dipaksa untuk mengunci pada posisidipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya.

tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya.



 StatorStator. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekwensi. Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekwensi

yang dipasok. yang dipasok.

Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut (Parekh, Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut (Parekh, 2003): 2003): N Nss= 120 f / P= 120 f / P Dimana: Dimana:

f = frekwensi dari pasokan frekwensi f = frekwensi dari pasokan frekwensi P= jumlah kutub

P= jumlah kutub 2.2.2 Motor induksi 2.2.2 Motor induksi

Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai peralatan Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan

industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan mudah didapat, danmudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC.

dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC.33 a. Komponen

a. Komponen

Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama (Gambar 8): Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama (Gambar 8):44



 Rotor.Rotor. Motor induksi menggunakan dua jenis rotor:Motor induksi menggunakan dua jenis rotor:

-- Rotor kandang Rotor kandang tupai terdiri dtupai terdiri dari ari batang penghbatang penghantar tebal yang antar tebal yang dilekatkan dalamdilekatkan dalam petak-petak

petak-petak slotsslotsparalel. Batang-batang tersebut diberi hubungan pendek pada keduaparalel. Batang-batang tersebut diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek.

ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek.

-- Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan terdistribusi.Lingkaran rotor yang memiliki gulungan tiga fase, lapisan ganda dan terdistribusi. Dibuat melingkar

Dibuat melingkar sebanyak kutub sebanyak kutub stator. stator. Tiga fase dTiga fase digulungi kawat igulungi kawat pada bagianpada bagian

2

2_{Diambil dari}_{Diambil dari}_{Komponen Motor Listrik}_{Komponen Motor Listrik dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi India, 2005.}_{dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi India, 2005.} 3

3

Untuk informasi lebih rinci pada induksi motor direkomendasikan untuk membaca

Untuk informasi lebih rinci pada induksi motor direkomendasikan untuk membaca Dasar-dasar Motor Induksi Dasar-dasar Motor Induksioleh Parekholeh Parekh (2003)

(2003) 4 4

Diambil dari

Diambil dariKomponen Motor Listrik Komponen Motor Listrik dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi India, 2005.dengan ijin dari Biro Efisiensi Energi India, 2005. Gambar 7. Motor Sinkron Gambar 7. Motor Sinkron (Integrated Publishing, 2003) (Integrated Publishing, 2003)

(8)

dalamnya dan ujung yang lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada dalamnya dan ujung yang lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as d

batang as dengan sikat engan sikat yang menempel yang menempel padanya.padanya.



 Stator. Stator dibuat dari sejumlahStator. Stator dibuat dari sejumlah stampingsstampings dengandengan slotsslots untuk membawa gulunganuntuk membawa gulungan

tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat

diberi spasi geometri sebesar 120 derajat

c. c.

Klasifikasi motor induksi Klasifikasi motor induksi

Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua

Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Parekh, 2003):kelompok utama (Parekh, 2003):



 Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulunganMotor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator stator , beroperasi, beroperasi

dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesin yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3

cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.sampai 4 Hp.



 Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga faseMotor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase

yang seimbang.

yang seimbang. Motor tersebut memiliki kMotor tersebut memiliki kemampuan daya yang emampuan daya yang tinggi, dapat memilikitinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri.

penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa Diperkirakan bahwa sekitar 70% sekitar 70% motor di motor di industri industri menggunakanmenggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor,

jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor belt conveyor , jaringan listrik , dan, jaringan listrik , dan grinder grinder .. Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga rat

Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.usan Hp. d. Kecepatan motor induksi

d. Kecepatan motor induksi

Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan Motor induksi bekerja sebagai berikut. Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus medan magnet. Medan magnet ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk melawan medan magnet rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar.

stator, yang menyebabkan rotor berputar.

Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya “

tersebut disebabkan adanya “slipslip/geseran” yang meningkat dengan meningkatnya beban./geseran” yang meningkat dengan meningkatnya beban. SlipSlip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin

Gambar 8. Motor Induksi

(9)

geser/

geser/ slip ringslip ring, dan motor tersebut dinamakan “motor cincin geser/, dan motor tersebut dinamakan “motor cincin geser/ slip ring motor slip ring motor ”.”. Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase

Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/ slip/ geseran (Parekh,geseran (Parekh, 2003): 2003): % % SlipSlip= N= Nss– N– N b b x x 100100 N Nss Dimana: Dimana: N

Nss = kecepatan sinkron dalam RPM= kecepatan sinkron dalam RPM N

N b b = kecepatan dasar dalam RPM= kecepatan dasar dalam RPM e. Hubungan antara beban, kecepatan dan

e. Hubungan antara beban, kecepatan dan torquetorque Gambar 9 menunjukan grafik

Gambar 9 menunjukan grafik torquetorque-kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang-kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor (Parekh,

sudah ditetapkan. Bila motor (Parekh, 2003):2003):



 Mulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi danMulai menyala ternyata terdapat arus nyala awal yang tinggi dan torquetorque yang rendahyang rendah

(“

(“ pull-up torque pull-up torque”).”).



 Mencapai 80% kecepatan penuh,Mencapai 80% kecepatan penuh, torquetorque berada pada tingkat tertinggi (“ berada pada tingkat tertinggi (“ pull-out torque”) pull-out torque”)

dan arus mulai turun. dan arus mulai turun.



 Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arusPada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torquetorquedandanstator stator turun ke nol.turun ke nol.

Gambar 9. Grafik

Gambar 9. Grafik TorqueTorque-Kecepatan Motor Induksi AC-Kecepatan Motor Induksi AC 3-Fase

(10)

3. PENGKAJIAN MOTOR LISTRIK

Bagian ini menjelaskan tentang bagaimana mengkaji kinerja motor listrik. Bagian ini menjelaskan tentang bagaimana mengkaji kinerja motor listrik.55

3.1 Efisiensi motor lisrik

Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu. Pada Motor mengubah energi listrik menjadi energi mekanik untuk melayani beban tertentu. Pada proses ini, kehilangan energi ditunjukkan dalam Gambar

proses ini, kehilangan energi ditunjukkan dalam Gambar 11.11.

Efisiensi motor ditentukan oleh kehilangan dasar yang dapat dikurangi hanya oleh perubahan Efisiensi motor ditentukan oleh kehilangan dasar yang dapat dikurangi hanya oleh perubahan pada rancangan motor dan kondisi operasi. Kehilangan dapat bervariasi dari kurang lebih dua pada rancangan motor dan kondisi operasi. Kehilangan dapat bervariasi dari kurang lebih dua persen hingga 20 persen. Tabel 1

persen hingga 20 persen. Tabel 1 memperlihatkan jenis kehilangan untuk motor imemperlihatkan jenis kehilangan untuk motor induksi.nduksi.

Tabel 1. Jenis Kehilangan pada Motor Induksi

Tabel 1. Jenis Kehilangan pada Motor Induksi (BEE India, 2004)(BEE India, 2004) Jenis

Jenis kehilangan kehilangan Persentase kehilangan Persentase kehilangan totaltotal (100%)

(100%) Kehilangan

Kehilangan tetap tetap atau atau kehilangan kehilangan inti inti 2525 Kehilangan variabel: kehilangan stator I

Kehilangan variabel: kehilangan stator I22R R 3434 Kehilangan variabel: kehilangan rotor I

Kehilangan variabel: kehilangan rotor I22R R 2121 Kehilangan

Kehilangan gesekan gesekan & & penggulungan penggulungan ulang ulang 1515 Kehilangan

Kehilangan beban beban yang yang menyimpang menyimpang 55

Efisiensi motor dapat didefinisikan sebagai “perbandingan keluaran daya motor yang Efisiensi motor dapat didefinisikan sebagai “perbandingan keluaran daya motor yang dirgunakan terhadap keluaran daya totalnya.”

dirgunakan terhadap keluaran daya totalnya.”

Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah: Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah: 

 Usia. Motor baru lebih efisien.Usia. Motor baru lebih efisien. 

 Kapastas. Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan, efisiensi motor meningkatKapastas. Sebagaimana pada hampir kebanyakan peralatan, efisiensi motor meningkat dengan laju kapasitasnya.

dengan laju kapasitasnya. 

 Kecepatan. Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien.Kecepatan. Motor dengan kecepatan yang lebih tinggi biasanya lebih efisien. 

 Jenis. Sebagai contoh, motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor cincin-Jenis. Sebagai contoh, motor kandang tupai biasanya lebih efisien daripada motor cincin-geser

geser 

 Suhu. Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien daripadaSuhu. Motor yang didinginkan oleh fan dan tertutup total (TEFC) lebih efisien daripada motor

motor screen protected drip-proof screen protected drip-proof (SPDP)(SPDP) Gam

(11)



 Penggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensiPenggulungan ulang motor dapat mengakibatkan penurunan efisiensi 

 Beban, seperti yang dijelaskan dibawahBeban, seperti yang dijelaskan dibawah

Terdapat hubungan yang jelas antara efisiensi motor dan beban. Pabrik motor membuat Terdapat hubungan yang jelas antara efisiensi motor dan beban. Pabrik motor membuat rancangan motor untuk beroperasi pada beban 50-100% dan akan paling efisien pada beban rancangan motor untuk beroperasi pada beban 50-100% dan akan paling efisien pada beban 75%. Tetapi, jika beban turun dibawah 50% efisiensi turun dengan cepat seperti ditunjukkan 75%. Tetapi, jika beban turun dibawah 50% efisiensi turun dengan cepat seperti ditunjukkan pada Gambar 11. Mengoperasikan motor dibawah laju beban 50% memiliki dampak pada pada Gambar 11. Mengoperasikan motor dibawah laju beban 50% memiliki dampak pada faktor dayanya. Efisiensi motor yang tinggi dan faktor daya yang mendekati 1 sangat faktor dayanya. Efisiensi motor yang tinggi dan faktor daya yang mendekati 1 sangat diinginkan untuk operasi yang efisien dan untuk menjaga biaya rendah untuk seluruh pabrik, diinginkan untuk operasi yang efisien dan untuk menjaga biaya rendah untuk seluruh pabrik, tidak hanya untuk motor.

tidak hanya untuk motor.

Untuk alasan ini maka dalam mengkaji kinerja motor akan bermanfaat bila menentukan Untuk alasan ini maka dalam mengkaji kinerja motor akan bermanfaat bila menentukan beban dan efisiensinya. Pada hampir kebanyakan negara, merupakan persyaratan bagi fihak beban dan efisiensinya. Pada hampir kebanyakan negara, merupakan persyaratan bagi fihak pembuat untuk menuliskan efisiensi beban penuh pada pelat label motor. Namun demikian, pembuat untuk menuliskan efisiensi beban penuh pada pelat label motor. Namun demikian, bila motor beroperasi untuk waktu yang cukup lama, kadang-kadang tidak mungkin untuk bila motor beroperasi untuk waktu yang cukup lama, kadang-kadang tidak mungkin untuk mengetahui efisiensi tersebut sebab pelat label motor kadangkala sudah hilang atau sudah mengetahui efisiensi tersebut sebab pelat label motor kadangkala sudah hilang atau sudah dicat.

dicat.

Untuk mengukur efisiensi motor, maka motor harus dilepaskan sambungannya dari beban Untuk mengukur efisiensi motor, maka motor harus dilepaskan sambungannya dari beban dan dibiarkan untuk melalui serangkaian uji. Hasil dari uji tersebut kemudian dibandingkan dan dibiarkan untuk melalui serangkaian uji. Hasil dari uji tersebut kemudian dibandingkan dengan grafik kinerja standar yang diberikan oleh pembuatnya.

dengan grafik kinerja standar yang diberikan oleh pembuatnya.

Jika tidak memungkikan untuk memutuskan sambungan motor dari beban, perkiraan nilai Jika tidak memungkikan untuk memutuskan sambungan motor dari beban, perkiraan nilai efisiensi didapat dari tabel khusus untuk nilai efisiesi motor. Lembar fakta dari US DOE efisiensi didapat dari tabel khusus untuk nilai efisiesi motor. Lembar fakta dari US DOE (www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/pdfs/10097517.pdf

(www1.eere.energy.gov/industry/bestpractices/pdfs/10097517.pdf ) memberikan tabel dengan) memberikan tabel dengan nilai efisiensi motor untuk motor standar yang dapat digunakan jika pabrik pembuatnya tidak nilai efisiensi motor untuk motor standar yang dapat digunakan jika pabrik pembuatnya tidak menyediakan data ini. Nilai efisiensi disediakan untuk:

menyediakan data ini. Nilai efisiensi disediakan untuk:



 Motor dengan efisiesi standar Motor dengan efisiesi standar 900, 1200, 1800 dan 3600 rpm900, 1200, 1800 dan 3600 rpm 

 Motor yang berukuran antara 10 hingga Motor yang berukuran antara 10 hingga 300 HP300 HP 

 Dua jenis motor: motor anti menetes terbuka/Dua jenis motor: motor anti menetes terbuka/ open drip-proof open drip-proof (ODP) dan motor yang(ODP) dan motor yang

didinginkan oleh fan dan tertutup total/

didinginkan oleh fan dan tertutup total/ enclosed fan-cooled motor enclosed fan-cooled motor (TEFC)(TEFC)



 Tingkat beban 25%, 50%, 75% dan 100%.Tingkat beban 25%, 50%, 75% dan 100%. Gambar 11. Efisiensi Motor Beban

Gambar 11. Efisiensi Motor Beban Sebagian (sebagai fungsiSebagian (sebagai fungsi dari % efisiensi beban penuh)

(12)

Lembar fakta juga menjelaskan tiga kategori metode yang lebih canggih untuk mengkaji Lembar fakta juga menjelaskan tiga kategori metode yang lebih canggih untuk mengkaji efisiensi motor: peralatan khusus, metode perangkat lunak, dan metode analisis.

efisiensi motor: peralatan khusus, metode perangkat lunak, dan metode analisis.

Dengan kata lain, survei terhadap motor dapat dilakukan untuk menentukan beban, yang juga Dengan kata lain, survei terhadap motor dapat dilakukan untuk menentukan beban, yang juga memberi indikasi kinerja motor. Hal ini diterangkan dalam bagian berikut.

memberi indikasi kinerja motor. Hal ini diterangkan dalam bagian berikut.

3.2 Beban motor

3.2.1 Mengapa mengkaji beban motor 3.2.1 Mengapa mengkaji beban motor

Karena sulit untuk mengkaji efisiensi motor pada kondisi operasi yang normal, beban motor Karena sulit untuk mengkaji efisiensi motor pada kondisi operasi yang normal, beban motor dapat diukur

dapat diukur sebagai indikator efisiensi mosebagai indikator efisiensi motor. Dengan meningktor. Dengan meningkatnya beban, faktor daya datnya beban, faktor daya danan efisinsi motor bertambah sampai nilai optimumnya pada sekitar beban penuh.

efisinsi motor bertambah sampai nilai optimumnya pada sekitar beban penuh. 3.2.2 Bagaimana mengkaji beban motor

3.2.2 Bagaimana mengkaji beban motor

Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban: Persamaan berikut digunakan untuk menentukan beban:

Beban Beban = = PPii xx ηη HP x 0,7457 HP x 0,7457 Dimana, Dimana, η

η = Efisiensi operasi motor dalam %= Efisiensi operasi motor dalam % HP

HP = = Nameplate Nameplate untuk untuk HpHp Beban

Beban = Daya yang k= Daya yang keluar sebagai % laju dayaeluar sebagai % laju daya P

Pii = Daya tiga fase dalam kW= Daya tiga fase dalam kW

Survei beban motor dilakukan untuk mengukur beban operasi berbagai

Survei beban motor dilakukan untuk mengukur beban operasi berbagai motor di seluruhmotor di seluruh pabrik. Hasilnya digunakan untuk mengidentifikasi motor yang terlalu kecil. (mengakibatkan pabrik. Hasilnya digunakan untuk mengidentifikasi motor yang terlalu kecil. (mengakibatkan

motor terbakar) atau terlalu besar (mengakibatkan ketidak efisiensian). US DOE motor terbakar) atau terlalu besar (mengakibatkan ketidak efisiensian). US DOE merekomendasikan untuk melakukan survei beban motor yang beroperasi lebih

merekomendasikan untuk melakukan survei beban motor yang beroperasi lebih dari 1000 jamdari 1000 jam per tahun.

per tahun.

Terdapat tiga metode untuk menentukan beban motor bagi motor yang beroperasi secara Terdapat tiga metode untuk menentukan beban motor bagi motor yang beroperasi secara individu:

individu: 

 Pengukuran daya masuk Pengukuran daya masuk. Metode ini menghitung beban sebagai . Metode ini menghitung beban sebagai perbandingan antaraperbandingan antara daya masuk (diukur dengan alat analisis daya) dan nilai daya pada pembebanan 100%. daya masuk (diukur dengan alat analisis daya) dan nilai daya pada pembebanan 100%. 

 Pengukurann jalur arus. Pengukurann jalur arus. Beban ditentukan dengan membandingkan amper terukur Beban ditentukan dengan membandingkan amper terukur (diukur dengan alat analisis daya) dengan laju amper. Metode ini digunakan bila faktor (diukur dengan alat analisis daya) dengan laju amper. Metode ini digunakan bila faktor daya tidak dketahui dan hanya nilai amper yang tersedia. Juga direkomendasikan untuk daya tidak dketahui dan hanya nilai amper yang tersedia. Juga direkomendasikan untuk menggunakan metode ini bila persen

menggunakan metode ini bila persen pembebanan kurang dari 50%pembebanan kurang dari 50% 

 Metode Slip. Metode Slip. Beban ditentukan dengan membandingkan slip yang terukur bila Beban ditentukan dengan membandingkan slip yang terukur bila motor motor beroperasi dengan slip

beroperasi dengan slip untuk motor dengan beban penuh. Ketelitian metode ini terbatasuntuk motor dengan beban penuh. Ketelitian metode ini terbatas namun dapat dilakukan dengan hanya penggunaan

namun dapat dilakukan dengan hanya penggunaan tachometer tachometer (tidak diperlukan alat(tidak diperlukan alat analisis daya).

analisis daya).

Ksrena pengukuran daya masuk merupakan metode yang paling umum digunakan, maka Ksrena pengukuran daya masuk merupakan metode yang paling umum digunakan, maka hanya metode ini yang dijelaskan untuk motor tiga fase.

(13)

3.2.3 Pengukuran daya masuk 3.2.3 Pengukuran daya masuk

Beban diukur dalam tiga tahap. Beban diukur dalam tiga tahap.

Tahap 1.

Tahap 1. Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut:Menentukan daya masuk dengan menggunakan persamaan berikut:

1000 1000 3 3 x x PF PF x x I I x x V V Pi Pi == Dimana, Dimana, Pi

Pi = = Daya Daya tiga tiga fase fase dalam dalam kWkW V

V = = RMS RMS (akar (akar kwadrat kwadrat rata-rata) rata-rata) tegangan, tegangan, nilai nilai tengah tengah garis garis ke ke garis garis 3 3 fasefase I

I = = RMS RMS arus, arus, nilai nilai tengah tengah 3 3 fasefase PF

PF = = Faktor Faktor daya daya dalam dalam desimaldesimal

Alat analisis daya dapat mengukur nilai daya secara langsung. Industri yang tidak memiliki Alat analisis daya dapat mengukur nilai daya secara langsung. Industri yang tidak memiliki alat analisis daya dapat menggunakan

alat analisis daya dapat menggunakan multi-metersmulti-meters atauatau tong-testerstong-testers untuk mengukur untuk mengukur tegangan, arus dan faktor daya

tegangan, arus dan faktor daya untuk menghitung daya yang masuk.untuk menghitung daya yang masuk.

Tahap 2.

Tahap 2. Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat nama/Menentukan nilai daya dengan mengambil nilai pelat nama/nameplatenameplateatau denganatau dengan menggunakan persamaan sebagai berikut:

menggunakan persamaan sebagai berikut:

r r r r

hp

x

P

η η

7457

..

0

0 =

=

Dimana, Dimana, P

Pr r = Daya masuk pada beban = Daya masuk pada beban penuh dalam kWpenuh dalam kW

HP

HP = = Nilai Nilai Hp Hp padapadanameplatenameplate η

ηr r = Efisiensi pada beban penuh (nilai pada= Efisiensi pada beban penuh (nilai pada nameplatenameplateatau dari tabel efisiensiatau dari tabel efisiensi

motor) motor)

%

100

100 x

x

P

Pi

Beban

r r

=

Dimana, Dimana, Beban

Beban = Daya keluar yang = Daya keluar yang dinyatakan dalam % ndinyatakan dalam % nilai dayailai daya Pi

Pi = = Daya Daya tiga tiga fase fase terukur terukur dalam dalam kWkW P

Pr r = Daya masuk pada beban = Daya masuk pada beban penuh dalam kWpenuh dalam kW

3.2.4 Contoh 3.2.4 Contoh

Pertanyaan: Pertanyaan:

Pengamatan terhadap pengukuran daya berikut dilakukan untuk

Pengamatan terhadap pengukuran daya berikut dilakukan untuk motor induksi tiga fase 45motor induksi tiga fase 45 kW dengan efisiensi beban penuh 88%.

kW dengan efisiensi beban penuh 88%.

  V = 418 VoltV = 418 Volt   I = 37 AmpI = 37 Amp   PF = 0.81PF = 0.81 Hitung beban. Hitung beban. Jawab: Jawab: 

 Daya Masuk = (1,732 x 418 x Daya Masuk = (1,732 x 418 x 37 x 0,81)/1000 = 21,70 kW37 x 0,81)/1000 = 21,70 kW 

(14)

4. PELUANG EFISIENSI ENERGI

Bagian ini menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja motor listrik. Bagian ini menjelaskan faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja motor listrik.66

4.1 Mengganti motor standar dengan motor yang energinya efisien

Motor yang berefisiensi tinggi dirancang khusus untuk meningkatkan efisiensi energi Motor yang berefisiensi tinggi dirancang khusus untuk meningkatkan efisiensi energi dibanding dengan motor standar. Perbaikan desain difokuskan pada penurunan kehilangan dibanding dengan motor standar. Perbaikan desain difokuskan pada penurunan kehilangan mendasar dari motor termasuk penggunaan baja silikon dengan tingkat kehilangan yang mendasar dari motor termasuk penggunaan baja silikon dengan tingkat kehilangan yang rendah, inti yang lebih panjang (untuk meningkatkan bahan aktif), kawat yang lebih tebal rendah, inti yang lebih panjang (untuk meningkatkan bahan aktif), kawat yang lebih tebal (untuk menurunkan tahanan), laminasi yang lebih tipis, celah udara antara stator dan rotor (untuk menurunkan tahanan), laminasi yang lebih tipis, celah udara antara stator dan rotor yang lebih tipis, batang baja pada rotor sebagai pengganti alumunium,

yang lebih tipis, batang baja pada rotor sebagai pengganti alumunium, bearingbearing yang lebihyang lebih bagus dan fan yang lebih kecil, dll.

bagus dan fan yang lebih kecil, dll.

Motor dengan energi yang efisien mencakup kisaran kecepatan dan beban penuh yang luas. Motor dengan energi yang efisien mencakup kisaran kecepatan dan beban penuh yang luas. Efisiensinya 3% hingga 7% lebih tinggi dibanding dengan motor standar sebagaimana Efisiensinya 3% hingga 7% lebih tinggi dibanding dengan motor standar sebagaimana ditunjukkan dalam Gambar 12. Tabel 2 menggambarkan peluang perbaikan yang sering ditunjukkan dalam Gambar 12. Tabel 2 menggambarkan peluang perbaikan yang sering digunakan pada perancangan motor yang efisien

digunakan pada perancangan motor yang efisien energinya.energinya.

Sebagai hasil dari modifikasi untuk meningkatkan kinerja, biaya untuk motor yang energinya Sebagai hasil dari modifikasi untuk meningkatkan kinerja, biaya untuk motor yang energinya efisien lebih besar daripada biaya untuk motor standar. Biaya yang lebih tinggi seringkali efisien lebih besar daripada biaya untuk motor standar. Biaya yang lebih tinggi seringkali akan terbayar kembali dengan cepat melalui penurunan biaya operasi, terutama pada akan terbayar kembali dengan cepat melalui penurunan biaya operasi, terutama pada penggunaan baru atau pada penggantian motor yang masa pakainya sudah habis. Akan tetapi penggunaan baru atau pada penggantian motor yang masa pakainya sudah habis. Akan tetapi untuk penggantian motor yang ada yang belum habis masa pakainya dengan motor yang untuk penggantian motor yang ada yang belum habis masa pakainya dengan motor yang efisien energinya, tidak selalu layak secara finansial, oleh karena itu direkomedasikan untuk efisien energinya, tidak selalu layak secara finansial, oleh karena itu direkomedasikan untuk

6

6_{Bagian 4 diambil (dengan mengedit)dari}_{Bagian 4 diambil (dengan mengedit)dari}

Energy Efficiency in Electrical Utilities

Energy Efficiency in Electrical Utilities, 2004, dengan ijin dari Biro Efisiensi, 2004, dengan ijin dari Biro Efisiensi

Gambar12. Perbandingan antara motor yang berefisiensi tinggi Gambar12. Perbandingan antara motor yang berefisiensi tinggi

dengan motor standar dengan motor standar (Biro Standar Indian) (Biro Standar Indian)

(15)

mengganti dengan motor yang efisien energinya hanya jika motor-motor tersebut sudah mengganti dengan motor yang efisien energinya hanya jika motor-motor tersebut sudah rusak.

rusak.

Tabel 2. Area Perbaikan Efisiensi

Tabel 2. Area Perbaikan Efisiensi yang digunakan pada Motor yang Efisien Energinyayang digunakan pada Motor yang Efisien Energinya

(BEE India, 2004) (BEE India, 2004)

Area

Area Kehilangan Kehilangan Energi Energi Peningkatan Peningkatan EfisiensiEfisiensi

1. Besi

1. Besi  DigunakanDigunakan gaugegaugeyang lebih tipis sebab kehilangan inti baja yangyang lebih tipis sebab kehilangan inti baja yang

lebih rendah menurunkan kehilangan arus eddy. lebih rendah menurunkan kehilangan arus eddy.



 Inti lebih panjang yang dirancang Inti lebih panjang yang dirancang menggunakan baja akanmenggunakan baja akan

mengurangi kehilangan karena masa jenis

mengurangi kehilangan karena masa jenis flux fluxoperasi yang lebihoperasi yang lebih rendah.

rendah. 2.

2.Stator Stator I2R I2R  Menggunakan lebih banyak tembaga dan konduktor yang lebihMenggunakan lebih banyak tembaga dan konduktor yang lebih

besar meningkatkan luas lintang penggulungan stator. Hal ini akan besar meningkatkan luas lintang penggulungan stator. Hal ini akan

menurunkan tahanan (R) dari penggulungan dan mengurangi menurunkan tahanan (R) dari penggulungan dan mengurangi kehilangan karena aliran arus (I).

kehilangan karena aliran arus (I). 3

3 Rotor Rotor I2R I2R  Penggunaan batang konduktor rotor yang lebih besar meningkatkanPenggunaan batang konduktor rotor yang lebih besar meningkatkan

potongan lintang, dengan demikian merendahkan tahanan potongan lintang, dengan demikian merendahkan tahanan

konduktor (R) dan kehilangan yang diakibatkan oleh ali

konduktor (R) dan kehilangan yang diakibatkan oleh ali ran arus (I)ran arus (I) 4 Gesekan & Pegulungan

4 Gesekan & Pegulungan  Menggunakan rancangan fan dengan kehilangan yang rendahMenggunakan rancangan fan dengan kehilangan yang rendah

menurunkan kehilangan yang diakibatkan oleh pergerakan udara menurunkan kehilangan yang diakibatkan oleh pergerakan udara 5. Kehilangan beban yang

5. Kehilangan beban yang menyimpang

menyimpang



 Menggunakan rancangan yang sudah dioptimalkan dan prosedur Menggunakan rancangan yang sudah dioptimalkan dan prosedur

pengendalian kualitas yang ketat akan meminimalkan

pengendalian kualitas yang ketat akan meminimalkan kehilangankehilangan beban yang menyimpang.

beban yang menyimpang.

4.2 Menurunkan pembebanan yang kurang (dan menghindari motor yang

ukurannya berlebih/ terlalu besar)

Sebagaimana dijelaskan dalam bab 3, beban yang kurang akan meningkatkan kehilangan Sebagaimana dijelaskan dalam bab 3, beban yang kurang akan meningkatkan kehilangan motor dan menurunkan efisiensi motor dan faktor daya. Beban yang kurang mungkin motor dan menurunkan efisiensi motor dan faktor daya. Beban yang kurang mungkin merupakan penyebab yang paling umum ketidakefisiensian dengan alasan-ala

merupakan penyebab yang paling umum ketidakefisiensian dengan alasan-ala san:san:



 Pembuat peralatan cenderung menggunakan faktor keamanan yang besar bila memilihPembuat peralatan cenderung menggunakan faktor keamanan yang besar bila memilih

motor. motor.



 Peralatan kadangkala digunakan dibawah kemampuan yang semestinya. Sebagai contoh,Peralatan kadangkala digunakan dibawah kemampuan yang semestinya. Sebagai contoh,

pembuat peralatan mesin memberikan nilai motor untuk kapasitas alat dengan beban pembuat peralatan mesin memberikan nilai motor untuk kapasitas alat dengan beban penuh. Dalam prakteknya, pengguna sangat jarang membutuhkan kapasitas penuh ini, penuh. Dalam prakteknya, pengguna sangat jarang membutuhkan kapasitas penuh ini,

sehingga mengakibatkan hampir selamanya operasi dilakukan dibawah nilai

sehingga mengakibatkan hampir selamanya operasi dilakukan dibawah nilai beban.beban.



 Dipilih motor yang besar agar mampu mencapai keluaran pada tingkat yangDipilih motor yang besar agar mampu mencapai keluaran pada tingkat yang

dikehendaki, bahkan jika tegangan masuk rendah dalam

dikehendaki, bahkan jika tegangan masuk rendah dalam keadaan tidak normal.keadaan tidak normal.



 Dipilih motor yang besar untuk penggunaan yang memerlukanDipilih motor yang besar untuk penggunaan yang memerlukan torquetorque penyalaan awal penyalaan awal

yang tinggi akan tetapi lebih baik b

yang tinggi akan tetapi lebih baik bila digunakan motor yang ila digunakan motor yang lebih kecil lebih kecil yang dirancangyang dirancang dengan

dengantorquetorquetinggi.tinggi.

Ukuran motor harus dipilih berdasarkan pada evaluasi beban dengan hati-hati. Namun bila Ukuran motor harus dipilih berdasarkan pada evaluasi beban dengan hati-hati. Namun bila mengganti motor yang ukurannya berlebih dengan motor yang l

mengganti motor yang ukurannya berlebih dengan motor yang l ebih kecil, juga penting ebih kecil, juga penting untuk untuk mempertimbangkan potensi pencapaian efisiensi. Motor yang besar memiliki efisiensi yang mempertimbangkan potensi pencapaian efisiensi. Motor yang besar memiliki efisiensi yang lebih tinggi daripada motor yang lebih kecil. Oleh karena itu, penggantian motor yang lebih tinggi daripada motor yang lebih kecil. Oleh karena itu, penggantian motor yang beroperasi pada kapasitas 60 – 70% atau lebih tinggi biasanya tidak direkomendasikan. beroperasi pada kapasitas 60 – 70% atau lebih tinggi biasanya tidak direkomendasikan. Dengan kata lain tidak ada aturan yang ketat yang memerintahkan pemilihan motor dan Dengan kata lain tidak ada aturan yang ketat yang memerintahkan pemilihan motor dan potensi penghematan perlu dievaluasi dengan dasar kasus per kasus. Contoh, jika motor yang potensi penghematan perlu dievaluasi dengan dasar kasus per kasus. Contoh, jika motor yang lebih kecil merupakan motor yang efisien energinya sedangkan motor yang ada tidak, maka lebih kecil merupakan motor yang efisien energinya sedangkan motor yang ada tidak, maka efisiensi dapat meningkat.

(16)

Untuk motor yang beroperasi konstan pada beban dibawah 40% dari nilai kapasitasnya, Untuk motor yang beroperasi konstan pada beban dibawah 40% dari nilai kapasitasnya, pengukuran yang murah dan efektif dapat dioperasikan dalam mode bintang. Perubahan dari pengukuran yang murah dan efektif dapat dioperasikan dalam mode bintang. Perubahan dari operasi standar delta ke operasi bintang meliputi penyusunan kembali pemasangan kawat operasi standar delta ke operasi bintang meliputi penyusunan kembali pemasangan kawat masukan daya tiga fase pada kotak terminal.

masukan daya tiga fase pada kotak terminal.

Mengoperasikan dalam mode bintang akan menurunkan tegangan dengan faktor ‘

Mengoperasikan dalam mode bintang akan menurunkan tegangan dengan faktor ‘√√3’. Motor 3’. Motor diturunkan ukuran listriknya dengan operasi mode bintang, namun karakteristik kinerjanya diturunkan ukuran listriknya dengan operasi mode bintang, namun karakteristik kinerjanya sebagai fungsi beban tidak berubah. Jadi, motor dalam mode bintang memiliki efisiensi dan sebagai fungsi beban tidak berubah. Jadi, motor dalam mode bintang memiliki efisiensi dan faktor daya yang lebih tinggi bila beroperasi pada beban penuh daripada beroperasi pada faktor daya yang lebih tinggi bila beroperasi pada beban penuh daripada beroperasi pada beban sebagian dalam mode delta.

beban sebagian dalam mode delta.

Bagaimanapun, operasi motor pada mode bintang memungkinkan hanya untuk penggunaan Bagaimanapun, operasi motor pada mode bintang memungkinkan hanya untuk penggunaan dimana permintaan

dimana permintaan torquetorque ke kecepatannya lebih rendah pada beban yang berkurang.ke kecepatannya lebih rendah pada beban yang berkurang. Disamping itu, perubahan ke mode bintang harus dihindarkan jika motor disambungkan ke Disamping itu, perubahan ke mode bintang harus dihindarkan jika motor disambungkan ke fasilitas produksi dengan keluaran yang berhubungan dengan kecepatan motor (karena fasilitas produksi dengan keluaran yang berhubungan dengan kecepatan motor (karena kecepatan motor berkurang pada mode bintang). Untuk penggunaan untuk kebutuhan

kecepatan motor berkurang pada mode bintang). Untuk penggunaan untuk kebutuhan torquetorque

awal yang tinggi dan

awal yang tinggi dan torquetorque yang berjalan rendah, tersediayang berjalan rendah, tersedia starter starter Delta-Bintang yang dapatDelta-Bintang yang dapat membantu mengatasi

membantu mengatasi torquetorqueawal yang tinggi.awal yang tinggi.

4.3 Ukuran motor untuk beban yang bervariasi

Motor industri seringkali beroperasi pada kondisi beban yang bervariasi karena permintaan Motor industri seringkali beroperasi pada kondisi beban yang bervariasi karena permintaan proses. Praktek yang umum dilakukan dalam situasi seperti ini adalah memilih motor proses. Praktek yang umum dilakukan dalam situasi seperti ini adalah memilih motor berdasarkan beban antisipasi tertinggi. Namun hal ini membuat motor lebih mahal padahal berdasarkan beban antisipasi tertinggi. Namun hal ini membuat motor lebih mahal padahal motor hanya akan beroperasi pada kapasitas penuh untuk jangka waktu yang pendek, dan motor hanya akan beroperasi pada kapasitas penuh untuk jangka waktu yang pendek, dan beresiko moto

beresiko motor bekerja pada r bekerja pada beban rendah.beban rendah.

Alternatfnya adalah memilih motor berdasarkan kurva lama waktu pembebanan untuk Alternatfnya adalah memilih motor berdasarkan kurva lama waktu pembebanan untuk penggunaan khusus. Hal ini berarti bahwa nilai motor yang dipilih sedikit lebih rendah penggunaan khusus. Hal ini berarti bahwa nilai motor yang dipilih sedikit lebih rendah daripada beban antisipasi tertinggi dan sekali-kali terjadi beban berlebih untuk jangka waktu daripada beban antisipasi tertinggi dan sekali-kali terjadi beban berlebih untuk jangka waktu yang pendek. Hal ini memungkinkan, karena motor memang dirancang dengan faktor yang pendek. Hal ini memungkinkan, karena motor memang dirancang dengan faktor layanan (biasanya 15% diatas nilai beban) untuk menjamin bahwa motor yang bekerja diatas layanan (biasanya 15% diatas nilai beban) untuk menjamin bahwa motor yang bekerja diatas nilai beban sekali-sekali tidak akan menyebabkan kerusakan yang berarti.

nilai beban sekali-sekali tidak akan menyebabkan kerusakan yang berarti.

Resiko terbesar adalah pemanasan berlebih pada motor, yang berpengaruh merugikan pada Resiko terbesar adalah pemanasan berlebih pada motor, yang berpengaruh merugikan pada umur motor dan efisiensi dan meningkatkan biaya operasi. Kriteria dalam memilih motor umur motor dan efisiensi dan meningkatkan biaya operasi. Kriteria dalam memilih motor adalah bahwa kenaikan suhu

adalah bahwa kenaikan suhu rata-rata rata-rata diatas siklus operasi aktual harus diatas siklus operasi aktual harus tidak lebih besar daritidak lebih besar dari kenaikan suhu pada operasi beban penuh yang berkesinambungan (100%). Pemanasan kenaikan suhu pada operasi beban penuh yang berkesinambungan (100%). Pemanasan berlebih

berlebih dapat dapat terjadi terjadi dengan:dengan:



 Perubahan beban yang ekstrim, seperti seringnya jalan/berhenti, atau tingginya bebanPerubahan beban yang ekstrim, seperti seringnya jalan/berhenti, atau tingginya beban

awal. awal.



 Beban berlebih yang sering dan/atau dalam jangka waktu yang lamaBeban berlebih yang sering dan/atau dalam jangka waktu yang lama 

 Terbatasnya kemampuan motor dalam mendinginkan, contoh pada lokasi yang tinggi,Terbatasnya kemampuan motor dalam mendinginkan, contoh pada lokasi yang tinggi,

dalam lingkungan yang panas atau jika motor tertutupi atau kotor. dalam lingkungan yang panas atau jika motor tertutupi atau kotor.

Jika beban bervariasi terhadap waktu, metode pengendalian kecepatan dapat diterapkan Jika beban bervariasi terhadap waktu, metode pengendalian kecepatan dapat diterapkan sebagai tambahan terhadap ukuran motor yang tepat (lihat bagian 4.8).

(17)

4.4 Memperbaiki kualitas daya

Kinerja motor dipengaruhi oleh kualitas daya yang masuk, yang ditentukan oleh tegangan Kinerja motor dipengaruhi oleh kualitas daya yang masuk, yang ditentukan oleh tegangan dan frekuensi aktual dibandingkan dengan nilai dasar. Fluktuasi dalam tegangan dan dan frekuensi aktual dibandingkan dengan nilai dasar. Fluktuasi dalam tegangan dan frekuensi yang lebih besar daripada nilai yang diterima memiliki dampak yang merugikan frekuensi yang lebih besar daripada nilai yang diterima memiliki dampak yang merugikan pada kinerja motor. Tabel 6 menampilkan pengaruh umum dari variasi tegangan dan pada kinerja motor. Tabel 6 menampilkan pengaruh umum dari variasi tegangan dan

frekuensi pada kinerja motor. frekuensi pada kinerja motor.

Ketidakseimbangan tegangan bahkan dapat lebih merugikan terhadap kinerja motor dan Ketidakseimbangan tegangan bahkan dapat lebih merugikan terhadap kinerja motor dan terjadi apabila tegangan tiga fase dari motor tiga fase tidak sama. Hal ini biasanya disebabkan terjadi apabila tegangan tiga fase dari motor tiga fase tidak sama. Hal ini biasanya disebabkan oleh perbedaan pasokan tegangan untuk setiap fase pada tiga fase. Dapat juga diakibatkan oleh perbedaan pasokan tegangan untuk setiap fase pada tiga fase. Dapat juga diakibatkan dari penggunaan kabel dengan ukuran yang berbeda pada sistim distribusinya. Contoh dari dari penggunaan kabel dengan ukuran yang berbeda pada sistim distribusinya. Contoh dari pengaruh ketidakseimbangan tegangan pada kinerja motor ditunjukkan dalam

pengaruh ketidakseimbangan tegangan pada kinerja motor ditunjukkan dalam Tabel 7.Tabel 7. 

 Tegangan masing-masing fase pada sistim tiga fase besarannya harus sama, simetris, danTegangan masing-masing fase pada sistim tiga fase besarannya harus sama, simetris, dan dipisahkan oleh sudut 120°. Keseimbangan fase harus 1% untuk menghindarkan dipisahkan oleh sudut 120°. Keseimbangan fase harus 1% untuk menghindarkan penurunan daya motor dan gagalnya garansi pabrik pembuatnya. Beberapa faktor dapat penurunan daya motor dan gagalnya garansi pabrik pembuatnya. Beberapa faktor dapat mempengaruhi kesetimbangan tegangan: beban fase tunggal pada setiap satu fase, ukuran mempengaruhi kesetimbangan tegangan: beban fase tunggal pada setiap satu fase, ukuran kabel yang berbeda, atau kegagalan pada sirkuit. Ketidakseimbangan sistim kabel yang berbeda, atau kegagalan pada sirkuit. Ketidakseimbangan sistim meningkatkan kehilangan pada sistim distribusi dan menurunkan efisiensi

meningkatkan kehilangan pada sistim distribusi dan menurunkan efisiensi motor.motor. Tabel 7. Pengaruh Ketidakseimbangan Tegangan dalam Motor Induksi

Tabel 7. Pengaruh Ketidakseimbangan Tegangan dalam Motor Induksi (BEE India,(BEE India, 2004)

2004)

Contoh

Contoh 1 1 Contoh Contoh 2 2 Contoh Contoh 33 Persentase

Persentase ketidakseimbangan ketidakseimbangan dalam dalam tegangan* tegangan* 0,30 0,30 2,30 2,30 5,405,40 Ketidakseimbangan

Ketidakseimbangan arus arus (%) (%) 0,4 0,4 17,7 17,7 40,040,0 Kenaikan

Kenaikan suhu suhu (oC) (oC) 0 0 30 30 4040

* Persen ketidakseimbangan tegangan = (penyimpangan maksimum dari tegangan tengah/ tegangan * Persen ketidakseimbangan tegangan = (penyimpangan maksimum dari tegangan tengah/ tegangan tengah) x 100

tengah) x 100

Ketidakseimbangan tegangan dapat diminimalisir dengan: Ketidakseimbangan tegangan dapat diminimalisir dengan: 

 Menyeimbangkan setiap beban fase tunggal diantara seluruh tiga faseMenyeimbangkan setiap beban fase tunggal diantara seluruh tiga fase 

 Memisahkan setiap beban fase Memisahkan setiap beban fase tunggal yang mengganggu keseimbangan beban dntunggal yang mengganggu keseimbangan beban dn umpankan dari jalur/trafo terpisah

umpankan dari jalur/trafo terpisah

4.5 Penggulungan Ulang

Penggulungan ulang untuk motor yang terbakar sudah umum dilakukan oleh industri. Jumlah Penggulungan ulang untuk motor yang terbakar sudah umum dilakukan oleh industri. Jumlah motor yang sudah digulung ulang di beberapa industri lebih dari 50% dar

motor yang sudah digulung ulang di beberapa industri lebih dari 50% dar i jumlah total motor.i jumlah total motor. Pegulungan ulang motor yang dilakukan dengan hati-hati kadangkala dapat menghasilkan Pegulungan ulang motor yang dilakukan dengan hati-hati kadangkala dapat menghasilkan motor dengan efisiensi yang sama dengan sebelumnya. Pegulungan ulang dapat motor dengan efisiensi yang sama dengan sebelumnya. Pegulungan ulang dapat mempengaruhi sejumlah faktor yang berkontribusi terhadap memburuknya efisiensi motor: mempengaruhi sejumlah faktor yang berkontribusi terhadap memburuknya efisiensi motor: desain

desain slot slot dan gulungan, bahan gulungan, kinerja pengisolasi, dan suhu operasi. Sebagaidan gulungan, bahan gulungan, kinerja pengisolasi, dan suhu operasi. Sebagai contoh, bila panas diterapkan pada pita gulungan lama maka pengisolasi diantara laminasinya contoh, bila panas diterapkan pada pita gulungan lama maka pengisolasi diantara laminasinya dapat rusak, sehingga meningkatkan kehilangan arus eddy. Perubahan dalam celah udara dapat rusak, sehingga meningkatkan kehilangan arus eddy. Perubahan dalam celah udara dapat mempengaruhi faktor daya dan keluaran

dapat mempengaruhi faktor daya dan keluaran torquetorque..

Walau begitu, jika dilakukan dengan benar, efisiensi motor dapat terjaga setelah dilakukan Walau begitu, jika dilakukan dengan benar, efisiensi motor dapat terjaga setelah dilakukan pegulungan ulang, dan dalam beberapa kasus, efisiensi bahkan dapat ditingkatkan dengan pegulungan ulang, dan dalam beberapa kasus, efisiensi bahkan dapat ditingkatkan dengan cara mengubah desain pegulungan. Dengan menggunakan kawat yang memiliki penampang cara mengubah desain pegulungan. Dengan menggunakan kawat yang memiliki penampang