Analisa Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang Terhadap Temperatur Motor Induksi Lima Phasa

(1)

TUGAS AKHIR

ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP TEMPERATUR MOTOR INDUKSI LIMA PHASA

Diajukan untuk memenuhi persyaratan

menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh

Fernando E P

NIM : 110402113

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

(3)

ABSTRAK

Motor induksi memiliki konstruksi yang sederhana dan kuat serta efisiensi yang baik. Permasalahan kelistrikan yang sering terjadi pada motor induksi ialah tidak seimbangnya tegangan phasa yang menyebabkan kinerja motor induksi yang semakin berkurang. Ini ditandai dengan adanya kenaikan temperature yang menyebabkan umur motor induksi tersebut berkurang. Oleh karena itu penulis mengangkat topik ini sebagai tugas akhir untuk mengetahui pengaruh tegangan tidak seimbang terhadap temperature motor induksi lima phasa, analisis ini diharapkan dapat digunakan sebagai acuan untuk isolasi dan proteksi pada motor induksi itu sendiri. Motor induksi lima phasa pada keadaan tegangan tidak seimbang terjadi kenaikan temperatur yang lebih tinggi dari keadaan motor induksi lima phasa di beri tegangan seimbang, yaitu 0.36 0_{C/m untuk tegangan} seimbang, 0.72 0_{C/m untuk tegangan tidak seimbang 1% dan}0.84 0_{C/m untuk} tegangan tidak seimbang 3% berdasarkan pengukuran thermometer infrared. Sedangkan pengukuran menggunakan pengukuran resistansi yaitu 0.64 0_C/m untuk tegangan seimbang, 0.934 0_{C/m untuk tegangan tidak seimbang 1% dan}

1.147 0_{C/m untuk tegangan tidak seimbang 3%}

(4)

KATA PENGANTAR

Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah :

“ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP TEMPERATUR MOTOR INDUKSI LIMA PHASA”

Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda (Aman) beserta Ibunda (Laura) yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Selama masa kuliah hingga penyelesaian tugas akhir ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada :

1. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S, selaku dosen Penguji Tugas Akhir serta selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah banyak motivasi selama masa perkuliahan.

3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Dosen Penguji Tugas Akhir dan telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.

(5)

5. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi saat perkuliahan serta selama penyusunan tugas akhir.

6. Sahabat setia Sanni Tung yang selalu mendoakan kesuksesan penulis dalam setiap kesempatan.

7. Rekan- rekan satu angkatan 2011 Teknik Elektro , Aspar, Zein, Biondi, Mangatur, Suranta, Boni, Henri C P, dll yang selalu saling memberi semangat, bantuan, cerita, dan warna selama perkuliahan.

8. Abang Asrianto dan bang Citra yang memberikan dukungan dan bantuan. 9. Pak Eprin, Pak Simatupang, Pak Aritonang dan seluruh staf Pusat

Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Bangunan dan Listrik yang membantu pengujian motor dan memberi arahan.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa dalam penulis Tugas Akhir ini masih belum sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi kita semua.

Medan, 29 Agustus 2016 Penulis

(6)

DAFTAR ISI 1.1 Latar Belakang... 1

1.2 Perumusan Masalah... 2

1.3 Tujuan Penelitian... 3

1.4 Batasan Masalah... 3

1.5 Manfaat Penelitian... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Motor Induksi... 5

2.2 Konstruksi Motor Induksi... ... 5

2.3 Prinsip Kerja Motor Induksi………..………... 10

2.4 Motor Induksi Lima Phasa... 13

2.5 Aliran Daya Pada Motor Induksi Lima Phasa………... 17

2.6 Penentuan Parameter Motor Induksi... 20

2.6.1 Pengujian Tanpa Beban ( No Load Test )... 20

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

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

2.7 Tegangan Tidak Seimbang... 24

2.8 Metode Pengukuran Temperatur... 26

BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Tempat dan Waktu... 29

3.2 Bahan dan Peralatan... 29

(7)

3.4 Prosedur Penelitian... 30

3.5 Pelaksanaan Penelitian... ... 34

3.5.1 Proses Pengumpulan Data…...……….... 34

3.5.2 Melakukan Analisa Data... 34

BAB IV METODE PENELITIAN 4.1 Umum………...………...… 35

4.2 Data Percobaan………...………. 35

4.2.1 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Seimbang…. 35 4.2.2 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Tidak Seimbang……….. 36

4.3 Analisa Data………. 39

4.3.1 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Seimbang……….. 39

4.3.2 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Tidak Seimbang………... 43

4.3.3 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Induksi Lima Phasa Suplai Tegangan Seimbang dengan Suplai Tegangan Tidak Seimbang……….…. 51

4.3.4 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Induksi Lima Phasa Menggunakan Thermometer Infrared dan Hasil Perhitungan Temperatur Menggunakan Metode Pengukuran Resistansi………. 54

4.3.5 Waktu yang Diperbolehkan Untuk Terjadi Ketidakseimbangan Tegangan Pada Motor Induksi Lima Phasa……….…… 56

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan……….………. 59

5.2 Saran……….………59

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Stator, rotor sangkar dan rotor belitan ... 6

Gambar 2.2 Gambar sederhana bentuk alur/slot motor induksi ... 8

Gambar 2.3 Gambar sederhana motor induksi dengan satu kumparan stator dan satu kumparan rotor ... 9

Gambar 2.4 One line diagram suplai motor induksi lima phasa ... 13

Gambar 2.5 Susunan belitan wye – wye transformasi 5 phasa ... 14

Gambar 2.6 Diagram belitan motor induksi lima phasa ... 15

Gambar 2.7 Fasor diagram tegangan phasa ke phasa system lima phasa... 16

Gambar 2.8 Analisa tegangan line pada system lima phasa ... 16

Gambar 2.9 Rangkaian pengukuran untuk DC test ... 23

Gambar 2.10 Kurva penurunan rating motor induksi (NEMA) ... 26

Gambar 3.1 Rangkaian percobaan pengukuran suhu motor induksi lima phasa dengan menggunakan thermometer infrared... ... 31

Gambar 3.2 Rangkaian percobaan pengukuran suhu motor induksi lima phasa dengan menggunakan metode pengukuran resistansi ... 31

Gambar 3.3 Rangkaian kontrol pengukuran resistansi dengan DC test ... 32

(9)

Gambar 4.1 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai

tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan thermometer

infrared ... 42

tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan metode

pengukuran resistansi ... 42

tegangan tidak seimbang 1% pengukuran suhu menggunakan

thermometer infrared ... 49

thermometer infrared ... 50

metode pengukuran resistansi ... 50

metode pengukuran resistansi ... 51

(10)

tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan

3% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared ... 52

tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan

3% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi 53

Gambar 4.9 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan

thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode

pengukuran resistansi untuk suplai tegangan seimbang ... 55

pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak seimbang 1% 55

pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak seimbang

(11)

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan motor induksi lima phasa dan tiga phasa menurut

besar daya ... 19

Tabel 2.2 Kenaikan suhu untuk motor besar dengan factor servis 1.0... 27

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared ... 36

Tabel 4.2 Data hasil percobaan DC test pada motor induksi lima phasa ... 36

Tabel 4.3 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak seimbang 1% menggunakan thermometer infrared ... 37

Tabel 4.4 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak seimbang 3% menggunakan thermometer infrared ... 37

Tabel 4.5 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak seimbang 1% ... 38

Tabel 4.6 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak seimbang 3% ... 38

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan suhu motor induksi lima phasa tegangan seimbang menggunakan metode pengukuran resistansi ... 41

Tabel 4.8 Data hasil perhitungan suhu motor induksi lima phasa tegangan

(12)

Tabel 4.9 Data hasil perhitungan suhu motor induksi lima phasa tegangan

tidak seimbang 3% menggunakan metode pengukuran resistansi 48

Tabel 4.10 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak seimbang 1% dan 3% menggunakan thermometer infrared ... 51

Tabel 4.11 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak seimbang 1% dan 3% menggunakan metode pengukuran resistansi 53