BAB IV
BAHASAN UTAMA
Pada bagian ini akan diuraikan mengenai analisis dari pengolahan data yang telah dilakukan mulai dari perhitungan torsi motor yang digunakan, optimasi dari motor yang menggunakan inverter dan tidak menggunakan inverter serta effisiensi motor induksi tersebut.
4.1 Perhitungan Torsi Motor Yang Menggunakan Inverter
Berikut ini adalah perhitungan perbandingan optimasi motor induksi 0,37 kW 0,5 Hp 3 fase dengan membandingkan proses kerja motor dengan menggunakan inverter dibandingkan dengan proses kerja motor induksi yang tidak menggunakan inverter. Perbandingan ini digunakan untuk mengetahui sejauh mana pengaruh inverter terhadap motor induksi dan lebih memaksimalkan proses kerja dari motor induksi tersebut.
Motor induksi dalam proses mentransfer cream ke wafer stick membutuhkan kapasitas yang dapat diubah – ubah sesuai dengan kapasitas produksi yang diperlukan dalam proses produksi tersebut. Berikut ini adalah data penggunaan inverter terhadap motor induksi.
Tabel 4.1 Parameter perhitungan motor induksi yang menggunakan inverter Pada motovario 0,37 kw 0.5 HP 4 pole putaran motornya adalah 1.375 rpm maka setiap ada perubahan 1 Hz akan mengalami penurunan / peningkatan sebesar 27,5 Hz.
Parameter Minumum Kapasitas Kapasitas Normal Maksimal Kapasitas
Kapasitas 10 L/min 21 L/min 32 L/min
Tegangan In (V) 380 380 380 Arus (A) 0,8 1 1,2 Tekanan (bar)
3 bar 3 bar 3 bar
Frekuensi Operasi 25 Hz 50 Hz 65 Hz Putaran (Rpm) 200 400 520 Cos (pf) 0,67 0,67 0,67 Daya (W) P = 1,73.V.I.pf P = (1,73)380(0,8)(0,67) P = 352 P = 1,73.V.I.pf P = (1,73)380(1)(0,67) P = 440 P = 1,73.V.I.pf P = (1,73)220(1,2)(0,67) P = 528 Daya dalam Hp 0,47 0,59 0,71 Torsi Motor (Nm) T = 5250 x Hp / n T = 5250(0,47)/200 T = 12,34 Nm T = 5250 x Hp / n T = 5250(0,59)/400 T = 15,49 Nm T = 5250 x Hp / n T = 5250(0,71)/520 T = 18,64 Nm
4.2 Optimasi Motor Induksi dengan Menggunakan Inverter
A. Pada kondisi normal 50 Hz dengan kapasitas 21 liter/min dengan kondisi pengoperasian motor induksi sebagai berikut :
Kapasitas : 1.260 liter/jam Total hari kerja : 30 hari/bulan Target kapasitas perbulan : 907.200 liter/bulan Kapasitas perhari :
Q/hari = Q/bulan
Jumlah hari kerja/bulan 𝑄/ℎ𝑎𝑟𝑖 =907.200 𝑙/𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛
30 ℎ𝑎𝑟𝑖
Q/hari = 30.240 liter/ hari
Waktu operasional motor induksi per hari :
Waktu Operasional perhari =Kapasitas PompaKapasitas harian
Waktu Operasional perhari =30.240 liter/hari 1.260 liter/jam
Waktu Operasional perhari = 24 liter/jam
Waktu Operasional perbulan = 24 liter/jam x 30 hari Waktu Operasional perbulan = 720 jam/bulan
Frekuensi : 50 Hz kondisi normal
Total daya yang dibutuhkan/jam = 440 W x 2 x 1,2 Total daya yang dibutuhkan/jam = 1056 W = 1,056 kWh
Total daya yg dibutuhkan per bulan = Total daya dibutuhkan perjam x total jam operasi Total daya yg dibutuhkan per bulan = 1,056 kW x 720 jam/bulan
Maka total daya yang dibutuhkan per bulan = 760,32 kWh / bulan
B. Pada kondisi normal 25 Hz dengan kapasitas 10 liter/min dengan kondisi pengoperasian motor induksi sebagai berikut :
Kapasitas : 600 liter/jam Total hari kerja : 30 hari/bulan Target kapasitas perbulan : 432.000 liter/bulan Kapasitas perhari :
Q/hari = Q/bulan
Jumlah hari kerja/bulan 𝑄/ℎ𝑎𝑟𝑖 =432.000 𝑙/𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛
30 ℎ𝑎𝑟𝑖 Q/hari = 14.400 liter/ hari
Waktu operasional motor induksi per hari :
Waktu Operasional perhari = Kapasitas harian Kapasitas Pompa Waktu Operasional perhari =14.400 liter/hari
600 liter/jam
Waktu Operasional perhari = 24 liter/jam
Waktu Operasional perbulan = 720 jam/bulan
Frekuensi : 25 Hz kondisi normal
Total daya yang dibutuhkan/jam = Daya kerja pompa x Sf. Kekentalan x Sf.Operasi Total daya yang dibutuhkan/jam = 352 W x 2 x 1,2
Total daya yang dibutuhkan/jam = 844,8 W = 0,8448 kWh
Total daya yg dibutuhkan per bulan = Total daya dibutuhkan perjam x total jam operasi Total daya yg dibutuhkan per bulan = 0,8448 kW x 720
Maka total daya yg dibutuhkan per bulan = 608,256 kWh / bulan
C. Pada kondisi normal 65 Hz dengan kapasitas 32 liter/min dengan kondisi pengoperasian motor induksi sebagai berikut :
Kapasitas : 1.920 liter/jam Total hari kerja : 30 hari/bulan
Target kapasitas perbulan : 1.382.400 liter/bulan Kapasitas perhari :
Q/hari = Q/bulan
Jumlah hari kerja/bulan 𝑄/ℎ𝑎𝑟𝑖 =1.382.400 𝑙/𝑏𝑢𝑙𝑎𝑛
30 ℎ𝑎𝑟𝑖 Q/hari = 46.080 liter/ hari
Waktu operasional motor induksi per hari :
Waktu Operasional perhari = Kapasitas harian Kapasitas Pompa
Waktu Operasional perhari =46.080 liter/hari 1.920 liter/jam
Waktu Operasional perhari = 24 liter/jam
Waktu Operasional perbulan = 24 liter/jam x 30 hari Waktu Operasional perbulan = 720 jam/bulan
Frekuensi : 65 Hz kondisi maksimal
Total daya yang dibutuhkan/jam = Daya kerja pompa x Sf. Kekentalan x Sf.Operasi Total daya yang dibutuhkan/jam = 528 W x 2 x 1,2
Total daya yang dibutuhkan/jam = 1267,2 W = 1,2672 kW
Total daya yg dibutuhkan per bulan = Total daya dibutuhkan perjam x total jam operasi Total daya yg dibutuhkan per bulan = 1,2672 kW x 720
Maka total daya yg dibutuhkan per bulan = 912,384 kWh / bulan
4.3 Perhitungan Torsi Motor Yang Tidak Menggunakan Inverter
Berikut ini adalah data – data yang didapatkan dari motor induksi jenis variable TX yang tanpa menggunakan inverter dalam proses mentransfer cream :
Parameter Minumum Kapasitas Kapasitas Normal Maksimal Kapasitas
Kapasitas 10 L/min 21 L/min 32 L/min
Tegangan In (V)
380 380 380
Arus (A) 0,9 1 1,4
Frekuensi Operasi 50 Hz 50 Hz 50 Hz Putaran (Rpm) 200 400 520 Cos (pf) 0,67 0,67 0,67 Daya (W) P = 1,73.V.I.pf P = (1,73)380(0,9)(0,67) P = 418 P = 1,73.V.I.pf P = (1,73)380(1)(0,67) P = 440 P = 1,73.V.I.pf P = (1,73)220(1,4)(0,67) P = 617 Daya dalam Hp 0,56 0,59 0,83 Torsi Motor (Nm) T = 5250 x Hp / n T = 5250(0,56)/200 T = 14,7 Nm T = 5250 x Hp / n T = 5250(0,59)/400 T = 15,49 Nm T = 5250 x Hp / n T = 5250(0,83)/520 T = 21,79 Nm
Tabel 4.2 Parameter perhitungan motor induksi yang tidak menggunakan inverter
4.4 Optimasi Motor induksi tanpa menggunakan inverter
Pada proses ini motor induksi tidak menggunakan inverter sehingga kondisi normal saat proses produksi berlangsung mempunyai frekuensi 50 Hz. Target yang harus dicapai harus sama dengan pompa yang menggunakan Variable Speed Drive yaitu:
Kapasitas Normal : 907.200 liter/bulan Kapasitas terkecil : 432.000 liter/bulan Kapasitas tertinggi : 1.382.400 liter/bulan
A. Pada kondisi normal 50 Hz dengan kapasitas 60 liter/jam, kondisi pengoperasian sama dengan kondisi pengoperasian yang menggunakan Variable Speed Drive. Karena frekuensi yang digunakan adalah frekuensi normal yaitu 50 Hz. Sehingga perhitungan Daya yang dibutuhkan perbulan juga sama. Sehingga:
Daya yang dibutuhkan selama satu bulan :
Total daya yg dibutuhkan per bulan = Total daya dibutuhkan perjam x total jam operasi Total daya yg dibutuhkan per bulan = 1,056 kWh x 720 jam/bulan
Maka total daya yg dibutuhkan per bulan = 760,32 kWh / bulan
B. Pada kondisi kapasitas terendah 25 Hz dengan kapasitas target 1.260 liter/jam, kondisi pengoperasian nya adalah sebagai berikut:
Karena menggunakan Fix Speed Motor maka Putaran motor tetap sama yaitu pada 200 rpm. Menurunkan kapasitas dengan menggunakan putaran motor yang sama. Pada kondisi kapasitas terendah dengan kapasitas 10 liter/min, kondisi Pengoperasian nya adalah sebagai berikut:
Kapasitas : 10 liter/min Total Hari Kerja : 30 hari / bulan Target Kapasitas per Bulan : 907.200 liter/bulan Kapasitas per hari :
Q/hari = Q/bulan
Jumlah hari kerja/bulan 𝑄/ℎ𝑎𝑟𝑖 =907.200 liter/bulan
30 ℎ𝑎𝑟𝑖 Q/hari = 30.240 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟/ℎ𝑎𝑟𝑖
Waktu Operasional:
Waktu Operasional perhari =Kapasitas PompaKapasitas harian
Waktu operasional perhari =30.240 liter/hari 1.260 liter/jam Waktu Operasional = 𝟐𝟒 𝐣𝐚𝐦/𝐡𝐚𝐫𝐢
Waktu operasional per bulan adalah: 24 x 30 hari = 720 jam/ bulan
Frekuensi 50 Hz:
Daya yang dibutuhkan selama satu bulan :
Total daya yg dibutuhkan /jam = Daya kerja pompa x Sf. Kekentalan x Sf. Operasi Total daya yang dibutuhkan /jam = 0,418 kW x 2 x 1,2
Total daya yang dibutuhkan /jam = 1,0032 kWh
Total daya perbulan = total daya perjam x waktu operasional perbulan Total daya per bulan = 1,0032 kW x 720 jam/bulan
Maka total daya per bulan = 722,304 kWh/bulan
C. Pada kondisi kapasitas tertinggi dengan kapasitas target 1.920 liter/jam, kondisi Pengoperasian nya adalah sebagai berikut:
Kapasitas pompa : 32 L/min Total Hari Kerja : 30 hari/bulan
Target Kapasitas per Bulan : 1.382.400 liter/bulan
Kapasitas per hari :
Q/hari = Q/bulan
𝑄/ℎ𝑎𝑟𝑖 =1.382.400 liter/bulan 30 ℎ𝑎𝑟𝑖
Q/hari = 46.080 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟/ℎ𝑎𝑟𝑖
Waktu Operasional:
Waktu Operasional perhari = Kapasitas harian Kapasitas Pompa
Waktu operasional perhari =46.080 𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟/ℎ𝑎𝑟𝑖 1.920 liter/jam Waktu Operasional = 24 𝐣𝐚𝐦/𝐡𝐚𝐫𝐢
Waktu operasional per bulan adalah: 24 jam/hari x 30 hari = 720 jam/ bulan
Frekuensi : 50 Hz
Daya yang dibutuhkan selama satu bulan :
Total daya yang dibutuhkan /jam = Daya kerja pompa x Sf. Kekentalan x Sf. Operasi Total daya yang dibutuhkan /jam = 0,617 kW x 2 x 1,2
Total daya yang dibutuhkan /jam = 1,481 kWh
Total daya perbulan = total daya perjam x waktu operasional perbulan Total daya per bulan = 1,481 kWx 720 jam/bulan
4.5 Perbandingan Hasil Perhitungan 4.5.1 Motor yang Menggunakan Inverter
Dibawah ini merupakan hasil perhitungan dari motor yang menggunakan inverter :
Parameter
Kapasitas Operasi
Minimum Normal Maksimal
Kapasitas (lt/Min) 10 21 32
Kapasitas target lt/bulan 432,000 902,000 1,382,400
Waktu Operasi Harian (jam/hari) 24 24 24
Waktu Operasi perbulan (jam/bulan)
720 720 720
Tekanan (bar) 3 3 3
Frekuensi (Hz) 25 50 65
Output speed (rpm) 200 400 520
Kuat Arus (A) 0,8 1 1,2
Daya Motor (kW) 0,37 0,37 0,37
Torsi Motor (Nm) 12,34 15,49 18,64
Kebutuhan Daya perJam (kWh) 0,8448 1,056 12,672
Kebutuhan Daya perBulan (kWh) 608,256 760,32 912,384
4.5.2 Motor yang tanpa Menggunakan Inverter
Dibawah ini merupakan hasil perhitungan dari motor yang menggunakan inverter :
Parameter
Kapasitas Operasi
Minimum Normal Maksimal
Kapasitas (lt/Min) 10 21 32
Kapasitas target lt/bulan 432.000 902.000 1.382.400
Waktu Operasi Harian (jam/hari) 24 24 24
Waktu Operasi perbulan
(jam/bulan) 720 720 720
Tekanan (bar) 3 3 3
Frekuensi (Hz) 50 50 50
Output speed (rpm) 200 400 520
Kuat Arus (A) 0,9 1 1,4
Daya Motor (kW) 0,37 0,37 0,37
Torsi Motor (Nm) 14,7 15,49 21,79
Kebutuhan Daya perJam (kWh) 1,0032 1,056 1,481
Kebutuhan Daya perBulan (kWh) 722,304 760,32 1066,2
Tabel 4.4 Hasil perhitungan motor yang tidak menggunakan inverter Berikut ini adalah hasil perbandingan yang didapatkan dari perhitungan motor yang menggunakan inverter dan tidak menggunakan inverter :
Terendah Normal Tertinggi Dengan Inverter ( kWh ) 608,256 760,32 912,384 Tanpa Inverter ( kWh ) 722,304 760,32 1066,2 Penghematan Daya perBulan ( kWh ) 114,048 0 153,816
Grafik 4.1 Perbandingan Pemakaian Daya Listrik
Dari perbandingan diatas dapat kita simpulkan bahwa penggunaan inverter dalam proses produksi wafer stick dapat menghemat penggunaan daya listrik sebesar 114,048 kWh sampai dengan 153,816 kWh perbulan.
4.6 Efisiensi Motor Induksi
Sebelum kita mencari effisiensi motor maka terlebih dahulu kita akan mencari kecepatan sinkron, power loses untuk masing – masing pada kondisi motor tersebut.
A. Frekuensi 50 Hz Kondisi normal
Pada kondisi normal frekuensi tegangan stator yang digunakan adalah 50 Hz dengan data sebagai berikut :
Putaran motor ( n ) = 400 rpm 0 200 400 600 800 1000 1200
Normal Terendah Tertinggi
Perbandingan Pemakaian Daya Listrik
Dengan Inverter ( kWh ) Tanpa Inverter ( kWh ) Penghematan Daya ( kWh )
Daya motor ( P ) = 440 w = 0,44 kW Arus ( I ) = 1 A
Jumlah kutub ( p) = 4 pole Maka : Kecepatan sinkronnya 𝑛𝑠 =120. 𝐹 𝑝 𝑛𝑠 =120.50 4 𝑛𝑠 = 1500 𝑟𝑝𝑚
Power Loses / slip motor
𝑆𝑙𝑖𝑝 =𝑛𝑠 − 𝑛
𝑛𝑠 𝑥100% 𝑆𝑙𝑖𝑝 =1500 − 1375
1500 𝑥100%
𝑆𝑙𝑖𝑝 = 8 %
Effisiensi Motor 50 Hz yaitu :
𝐸𝑓𝑓 =𝑃 − 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 𝐿𝑜𝑠𝑒𝑠𝑃 𝑥100%
𝐸𝑓𝑓 =0,44 − 0,08
0,44 𝑥100% 𝐸𝑓𝑓 = 81 %
B. Frekuensi 25 Hz Kondisi terendah
Pada kondisi terendah frekuensi tegangan stator yang digunakan adalah 25 Hz dengan data sebagai berikut :
Daya motor ( P ) = 352 w = 0,352 kW Arus ( I ) = 0,8 A
Jumlah kutub ( p) = 4 pole Maka : Kecepatan sinkronnya 𝑛𝑠 =120. 𝐹 𝑝 𝑛𝑠 =120.25 4 𝑛𝑠 = 750 𝑟𝑝𝑚
Power Loses / slip motor
𝑆𝑙𝑖𝑝 =𝑛𝑠 − 𝑛
𝑛𝑠 𝑥100% 𝑆𝑙𝑖𝑝 =750 − 200
750 𝑥100% 𝑆𝑙𝑖𝑝 = 7 %
Effisiensi Motor 25 Hz yaitu :
𝐸𝑓𝑓 =𝑃 − 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 𝐿𝑜𝑠𝑒𝑠𝑃 𝑥100%
𝐸𝑓𝑓 =0,352 − 0,07
0,44 𝑥100%
𝐸𝑓𝑓 = 80 %
C. Frekuensi 65 Hz Kondisi tertinggi
Pada kondisi tertinggi frekuensi tegangan stator yang digunakan adalah 65 Hz dengan data sebagai berikut :
Daya motor ( P ) = 528 w = 0,528 kW Arus ( I ) = 1,2 A
Jumlah kutub ( p) = 4 pole Maka : Kecepatan sinkronnya 𝑛𝑠 =120. 𝐹 𝑝 𝑛𝑠 =120.65 4 𝑛𝑠 = 1800 𝑟𝑝𝑚
Power Loses / slip motor
𝑆𝑙𝑖𝑝 =𝑛𝑠 − 𝑛
𝑛𝑠 𝑥100% 𝑆𝑙𝑖𝑝 =1920 − 520
1920 𝑥100%
𝑆𝑙𝑖𝑝 = 7 %
Effisiensi Motor 65 Hz yaitu :
𝐸𝑓𝑓 =𝑃 − 𝑃𝑜𝑤𝑒𝑟 𝐿𝑜𝑠𝑒𝑠𝑃 𝑥100%
𝐸𝑓𝑓 =0,528 − 0,07
0,528 𝑥100% 𝐸𝑓𝑓 = 86 %
