Analisis Pengaruh Tegangan Kerja Terhadap Kinerja Dan Temperatur Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISIS PENGARUH TEGANGAN KERJA TERHADAP KINERJA DAN TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA FASA

ROTOR BELITAN

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh

BEGIN RAJA SEMBIRING

NIM : 120402099

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ABSTRAK

Motor induksi merupakan motor AC yang sering menjadi pilihan dalam

dunia industri. Dikarenakan motor induksi sangat mudah dalam pengoperasian

dan perawatannya. Nilai tegangan kerja yang dipikul motor saat operasi, sering

tidak sesuai lagi dengan tegangan nominalnya. Terjadi kenaikan dan penurunan

tegangan suplai. Menurut SPLN 1 tahun 1995, ada batasan-batasan variasi

tegangan yang masih dapat ditolerir yaitu +5; -10 dari Vnom. Pada penelitian ini

dilakukan analisis terhadap kinerja (putaran-torsi) dan temperatur, saat motor

diberi suplai variasi tegangan kerja sesuai batasan variasi tegangan berdasarkan

SPLN 1 tahun 1995. Dari hasil penelitian didapat bahwa semakin besar tegangan

kerja yang disuplai pada motor saat beban konstan, maka semakin besar

kecepatan putaran, torsi, dan kenaikan temperatur motor. Pada saat tegangan

kerja sebesar 342 V (-10 % Vnom) didapat nr = 1460 rpm, Torsi = 1,28 Nm ,

kenaikan temperatur = 0,2930C/menit. Saat tegangan kerja sebesar 380 V (Vnom)

didapat nr = 1480 rpm, Torsi = 3,46 Nm, kenaikan temperatur = 0,490C/menit.

Saat tegangan kerja 398 V (+5 % Vnom) didapat nr =1486 rpm, Torsi = 5,64 Nm,

kenaikan temperatur = 0,63 0C/menit.

Kata Kunci : Motor Induksi Rotor Belitan, Tegangan Kerja, Putaran, Torsi,

(3)

KATA PENGANTAR

Segala Pujian dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus,

karena atas Anugerah-Nya lah, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini

dengan baik dan pada waktu yang tepat. Adapun Judul Tugas Akhir ini adalah

“ANALISIS PENGARUH TEGANGAN KERJA TERHADAP KINERJA

DAN TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA FASA ROTOR

BELITAN”. Pengerjaan Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu

persyaratan dalam menyelesaikan studi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

dari Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.

Adapun Tugas Akhir ini penulis dedikasikan kepada kedua orang tua

terkasih dan terspesial dari semua, dan yang telah membesarkan penulis dengan

penuh cinta kasih sayang, Ayah penulis Almarhum B.Sembiring dan Ibunda

tercinta Herawati Sinuhaji, serta saudara kandung penulis, Kakak dr. Christin Li

Idilona Sembiring , Abangda Tabah Raja Sembiring S.T, dan Hendro Sembiring

yang selalu mendoakan dan mensupport penulis, hingga terselesaikannya Tugas

Akhir ini dengan baik.

Dari mulai awal perkuliahan, di tahun 2012 di Departemen Teknik Elektro,

Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara sampai dengan penyelesaian Tugas

Akhir ini, penulis banyak mendapat dukungan, bimbingan, bantuan, serta Doa dari

berbagai pihak. Untuk itu, dengan penuh kerendahan dan ketulusan hati, penulis

menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang

(4)

bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir

ini. Terimakasih yang sebesar-besarnya penulis ucapkan untuk beliau.

2. Bapak Ir . Syamsul Amien, M.S, selaku dosen pembanding Tugas Akhir,

sekaligus Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik

Elektro, FT-USU.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku dosen pembanding Tugas Akhir

sekaligus Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU.

4. Bapak Rachmad Fauzi, S.T, M.T, selaku sekretaris Departemen Teknik

Elektro FT-USU.

5. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T, selaku dosen wali penulis.

6. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara , Bapak dan Ibu Dosen yang penulis hormati dan

banggakan.

7. Seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas

Sumatera Utara.

8. Bapak Isroy Tanjung, ST selaku Pegawai di Laboratorium Konversi Energi

Listrik Fakultas Teknik Elektro USU yang membantu penulis dalam

pengurusan izin penelitian.

9. Teman-teman asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah

membantu penulis dalam pengambilan data (Ibas, Windi, Gading, Syahrul.L).

10. Teman-teman stambuk 2012: Gomgom, Valen, Ray Calvin, Ricart, Arivin,

Rey Pantun, Daniel Purba, Riovan, Andika Pal, Elius, Alexander, dan

(5)

Akhir kata Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum

sempurna, namun penulis berharap semoga Tugas Akhir ini bermanfaat dan dapat

dijadikan satu dari jutaan sumber inspirasi lainnya bagi pembaca.

Medan, November 2016

Penulis

Begin Raja Sembiring

(6)

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... v

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR TABEL ... x

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 2

1.3. Tujuan Penelitian ... 2

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Manfaat Penelitian ... 4

1.6. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6

2.1. Umum ... 6

2.2. Konstruksi Motor Induksi ... 7

2.3. Prinsip Kerja Medan Putar ... 9

(7)

2.6 Desain Motor Induksi Tiga Fasa ... 16

2.7 Torsi dan Putaran Motor Induksi... .. 18

2.8 Penentuan Parameter Motor Induksi ... 21

2.8.1 Pengujian tanpa beban ... 21

2.8.2 Pengujian Tahanan Stator (DC Test) ... 22

2.8.3 Pengujian Rotor Tertahan (Block Rotor Test) ... 23

2.9 Rating Temperatur dan Metode Pengukuran Temperatur Motor .. 24

2.10 Tegangan Kerja ... 27

2.11 Tegangan nominal sistem ... 28

BAB III METODE PENELITIAN ... 29

3.1. Tempat dan Waktu ... 29

3.2. Langkah – langkah Penelitian ... 29

3.3. Bahan dan Peralatan yang Digunakan ... 30

3.4. Variabel yang Diamati ... 31

3.5. Percobaan untuk mendapatkan parameter-parameter ... 32

3.5.1 Percobaan Tahanan DC ... 32

3.6. Percobaan Tegangan Kerja terhadap kinerja dan temperatur ... 33

3.7. Pelaksanakan Penelitian ... 35

(8)

3.7.2 Melakukan Analisa Data ... 36

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ... 38

4.1. Umum ... 38

4.2. Hasil Penelitian ... 38

4.2.1 Percobaan untuk mendapatkan parameter-parameter... 38

4.2.2 Percobaan tegangan kerja terhadap kinerja motor ... 41

4.2.3 Percobaan tegangan kerja terhadap temperatur motor...46

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 57

5.1 Kesimpulan ... 57

5.2 Saran ... 58

DAFTAR PUSTAKA ... 59

(9)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan ... 7

Gambar 2.2 Komponen Stator motor induksi tiga fasa ... 8

Gambar 2.2(a) Lempengan Inti ... 8

Gambar 2.2(b) Tumpukan Inti dengan Kertas Isolasi pada Beberapa Alurnya .... 8

Gambar 2.2(c) Tumpukan Inti dan Kumparan Dalam Cangkang Stator ... 8

Gambar 2.3 Konstruksi Rotor Belitan ... 9

Gambar 2.4 Proses terjadinya medan putar...10

Gambar 2.5 Arah gaya (F) yang ditimbulkan fluks ... 10

Gambar 2.6 Vektor resultan F pada keadaan t ... 11

Gambar 2.7 Prinsip kerja motor induksi 3 fasa...11

Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor induksi model transformator ... 13

Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen rotor motor induksi ... 15

Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor induksi rugi-rugi inti diabaikan ... 16

Gambar 2.11 Karakteristik torsi kecepatan motor induksi pada berbagai desain.. ... 17

Gambar 2.12 Diagram Aliran Daya ... ....19

Gambar 2.13 Rangkaian pengujian tanpa beban motor induksi ... ....21

Gambar 2.14 Rangkaian pengujian tahanan Stator Arus DC Motor induksi....22

Gambar 2.15 Rangkaian pengukuran untuk DC test ... 23

Gambar 2.16 Rangkaian ekivalen motor induksi pada percobaan block rotor test ... 24

(10)

Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Tahanan DC Belitan Stator... 32

Gambar 3.2 Rangkaian Percobaan Tahanan DC Belitan Rotor ... 32

Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan Tegangan Kerja terhadap kinerja dan Temperatur . ... 33

Gambar 3.4 Diagram Alur pengambilan data ... 35

Gambar 4.1 Grafik Tegangan kerja vs Kecepatan Motor Induksi ... 45

Gambar 4.2 Grafik Tegangan kerja vs Torsi Motor Induksi... 45

Gambar 4.3 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat suplai tegangan kerja 342 Volt ... 47

Gambar 4.4 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat suplai tegangan kerja 350 Volt... ... 48

Gambar 4.5 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat suplai tegangan kerja 360 Volt ... 50

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Kenaikan suhu untuk motor besar dengan faktor 1,0 ... 25

Tabel 4.1 Percobaan tahanan DC pada belitan stator ... 38

Tabel 4.2 Percobaan tahanan DC pada belitan rotor ... 39

Tabel 4.3 Data pengujian pengaruh variasi tegangan kerja saat kondisi

berbeban konstan... 41

Tabel 4.4 Data Hasil analisis data pengaruh variasi tegangan kerja pada

kondisi berbeban konstan...44

Tabel 4.5 Data hasil pengukuran temperatur motor dengan thermometer

infrared saat Vkerja = 342 volt ………... ... 46

infrared saat Vkerja = 350 volt ... 47

infrared saat Vkerja = 390 volt...53