i ANALISA PERBAIKAN FAKTOR DAYA MENGGUNAKAN MOTOR
SINKRON
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan
Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI
oleh
NURANI TUMANGGOR NIM : 1305052097
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN 2016
vi KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa melimpahkan curahan rahmat dan berkat-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya, Laporan Tugas Akhir ini berjudul “Analisa Perbaikan Faktor Daya Menggunakan Motor Sinkron”.
Laporan Tugas Akhir ini merupakan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan Program Studi Diploma III Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi. Di dalam pengerjaanlaporan tugas akhir ini penulis mendapat dukungan yang besar dari banyak pihak. Sehingga penulis menyampaikan rasa terima kasih kepada :
1. M. Syahruddin S.T., M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil S.T., M.T., selaku ketua Jurusan Teknik Mesin Politeknik
Negeri Medan;
3. Ir. Abdul Razak, M.T., selaku Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan;
4. Ir. Hairanus Tarigan, M.T., selaku dosen pembimbing penulis; 5. Ir. Burhanuddin Tarigan, M.T., selaku wali kelas EN-6D;
6. Kedua Orang tua yang penulis cintai Ayahanda (Alm) D. Tumanggor dan Ibunda M. Barasa, Abanganda Romsadi Tumanggor, A.Md., juga Kakanda Dameria, Lesneria, S.Pd., Adekku Lemmiati Tumanggor, Pandi Narta Damanik, Yeheskiel Harefa, Lasriana barasa, Bolang Ir. Ng. Sembiring/Ng. Ginting yang selalu memotivasi penulisdan seluruh keluarga yang selalu mencurahkan doa dan cinta serta dukungan kepada penulis;
vii 7. Seluruh staf pengajar dan pegawai administrasi Program Studi Teknik
Konversi Energi Politeknik Negeri Medan;
8. Seluruh staf dan pegawai PLTAParlilitan, terutama untuk Bapak Mundirselaku pembimbing di PLTA Parlilitan;
9. Rekan-rekan mahasiswa/i Teknik Konversi Energi angkatan 2013, terkhusus untuk kelas En-6D yang penulis cintai dan banggakan terimakasih atas semua bantuan dan semangat yang diberikan selama mengerjakantugas akhir ini;
10. Semua orang yang telah membantu penulis dalam penyusunan tugas akhir ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan laporan tugas akhir ini masih terdapat kesalahan dan untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun.
Medan, 09Agustus 2016 Hormat Penulis,
Nurani Tumanggor NIM.1305052097
viii DAFTAR ISI
Halaman
JUDUL... i
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ... iii
LEMBAR KEASLIAN...iv
LEMBAR PENGESAHAN... v
KATA PENGANTAR... vi
DAFTAR ISI ...viii
DAFTAR GAMBAR ... xi
INTI SARI... xiii
ABSTRACT ... xiv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang...1
B. Batasan Masalah...3
C. Tujuan Tugas Akhir...3
D. Manfaat Tugas Akhir...3
E. Teknik Pengumpulan Data ...4
ix BAB II DASAR TEORI
A. Daya dan Faktor Daya...6
1. Pengertian Daya ... ..7
2. Pengertian Faktor Daya...7
3. Pengertian Perbaikan faktor daya...8
B. Pengenalan Motor Sinkron...9
1. Konstruksi Motor Sinkron...11
2. Prinsip Kerja dan metode menjalankan Motor Sinkron ... 15
a. Prinsip kerja motor sinkron...15
b. Metode menjalankan motor sinkron... 18
1) Starting dengan penggerak mula eksternal...19
2) Starting dengan mereduksi frekuensi... 20
3) Starting dengan kumparan peredam... 20
3. Rangkaian Ekivalen Motor Sinkron ... 21
4. Diagram Fasor Motor Sinkron... 22
5. Sistim Eksitasi ... 24
a. Perubahan arus eksitasi...24
b. Sistem eksitasi tipe sikat...28
c. Sistim eksitasi tanpa sikat...29
6. Karakteristik Motor Sinkron... 30
a. Karakteristik torsi- putaran pada motor sinkron...30
b. Karakteristik kurva V...31
c. Karakteristik kurva V invers...31
BAB III MOTOR SINKRON PEMBERI DAYA REAKTIF A. Umum... 33
x 1. Energi Efektif...33 2. Energi Reaktif... 33 a. Daya nyata... 34 b. Daya Reaktif... 35 c. Daya Semu... 37
B. Motor Sinkron Sebagai Koreksi Faktor Daya...40
C. Syarat-Syarat Memparalelkan Motor Sinkron... 42
BAB IV PEMBAHASAN SOAL...49
BAB IV PENUTUP...51
A. Simpula...51
B. Saran...51
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiv ABSTRACT
Industrial world that most of the burden in the form of induction motors have an influence on the electrical system due spread of all PLN induction motor has a power factor less than one. With a power factor of less than one or tend to be lagging (current lags the voltage) then the network will be inductive, in other words the value of the losses will be even greater.
PLN implement minimum targets for network power factor is 0.85 lagging. With this determinate the network by a factor of less than 0.85 lagging power will be fined by PLN. The design of synchronous motors to compensate for inductive loads in the company is not always the solution for the company to pay a fine to the PLN and also to improve the quality of the power grid in order the better. Keywords :synchronous motors, inductive loads and power factor correction.
i BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Apakah tagihan rekening listrik di perusahaan anda membengkak atau terkena denda oleh PLN?Pernahkah terpikir oleh anda untuk menghemat tagihan rekening listrik tanpa harus mengurangi kinerja usaha, justru sebaliknya menaikkan kinerja usaha?Sudahkah perusahaan anda melakukan optimasi dan efisiensi pemakaian energi listrik?Relakah uang anda dikeluarkan untuk membayar tagihan rekening listrik yang cukup besar setiap bulan padahal ada solusi yang dapat menghemat tagihan rekening listrik?
Pertanyaan diatas hanyalah contoh dari beberapa analisa yang mungkin ada di benak anda dan tentunya hanya anda sendiri yang dapat memutuskan pilihan yang terbaik, namun tidak ada salahnya apabila anda kami ajak untuk mengenal sedikit banyak tentang listrik dan solusi aplikasinya. Solusi dari pertanyaan diatas adalah pengaruh dari faktor kerjanya.
Besarnya energi atau beban listrik yang terpakai ditentukan oleh reaktansi (R), induksi (L) dan capasitansi (C).Besarnya pemakaian energi listrik ini disebabkan karena banyak dan beraneka ragam peralatan (beban) listrik nyang digunakan.Sedangkan beban listrik yang digunakan umumnya bersifat induktif dan kapasitif dimana beban induktif (positif) membutuhkan daya reaktif seperti trafo dan retifier, motor induksi (AC) dan lampu TL, sedang beban kapasitif (negatif) mengeluarkan daya reaktif. Daya reaktif ini merupakan daya tidak berguna sehingga tidak dapat dirubah menjadi tenaga akan tetapi diperlukan untuk proses transmisi energi listrik pada beban. Jadi yang menyebabkan pemborosan energi listrik adalah banyaknya peralatan yang bersifat induktif.Berarti dalam penggunaan energi listrik pelanggan tidak hanya dibebani oleh daya aktif (kW)
ii saja tetapi juga daya reaktif (kVAR). Penjumlahan kedua daya itu akan menghasilkan daya nyata yang merupakan daya yang disuplay oleh PLN. Jika nilai daya ini diperbesar yang biasanya dilakukan oleh pelanggan industri maka rugi-rugi daya menjadi besar sedangkan daya aktif (kW) dan tegangan yang sampai ke konsumen berkurang. Dengan demikian produksi pada industri itu akan menurun hal ini tentunya tidak boleh terjadi untuk itu suplay daya dari PLN harus ditambah berarti penambahan biaya. Karena daya itu P=V.I, maka dengan bertambah besarnya daya berarti terjadi penurunan harga V dan naiknya harga I.
Seperti kita ketahui bahwa harga cos Ө adalah mulai dari 0 s/d 1. Berarti kondisi terbaik yaitu pada saat harga P (kW) maksimum [P (kW)=S (kVA)] atau harga cos Ө = 1 dan ini disebut juga cos Ө yang terbaik. Namun dalam kenyataan harga cos Ө yang ditentukan oleh PLN sebagai pihak yang mengsuplay daya adalah sebesar 0,8. Jadi untuk harga cos Ө < 0,8 berarti pf dikatakan jelek. Jika pf pelanggan jelek (rendah) tentu kapasitas daya aktif (kW) yang dapat digunkan pelanggan akan berkurang. Kapasitas itu akan terus menurun seiring dengan semakin menurunnya pf sistem kelistrikan pelanggan.
Secara teoritits sistem dengan pf yang rendah tentunya akan menyebabkan arus yang dibutuhkan dari pengsuplay menjadi besar. Hal ini akan menyebabkan rugi-rugi daya (daya reaktif) dan jatuh tegangan menjadi besar. Dengan demikian denda harus dibayar sebab pemakaian daya reaktif meningkat menjadi besar. Denda atau biaya kelebihan daya reaktif dikenakan apabila jumlah pemakaian kVARH yang tercatat dalam sebulan lebih tinggi dari 0,62 jumlah kWH pada bulan yang bersangkutan sehingga pf rata-rata kurang dari 0,80.
Untuk mengatasi faktor daya kerja yang mengakibatkan daya reaktif besar, biasanya dipasang kapasitor untuk memperbaiki faktor daya. Tapi pada pembahasan ini yang digunakan untuk memperbaiki faktor daya adalah motor sinkron. Oleh karena itu hampir semua industri memperbaiki faktor kerjanya dengan memasang kapasitor maupun motor sinkron sampai diatas 0.9, sehingga mengakibatkan daya reaktif berkurang bahkan harga kVARh dianggap bonus.
Dengan dasar inilah penulis mengambil judul “ANALISA PERBAIKAN FAKTOR DAYA MENGGUNAKAN MOTOR SINKRON”.
iii B. Batasan Masalah
Untuk memperoleh hasil pembahasan yang maksimal maka penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas. Adapun batasan masalah yang dibahas pada Tugas Akhir ini adalah:
1. Bagaimana prinsip kerja motor sinkron?
2. Bagaimana pengaruh arus eksitasi terhadap beban motor sinkron? 3. Bagaimana pengaruh daya setelah cos diperbaiki?
C. Tujuan Tugas Akhir
Tujuan dari pembahasan motor sinkron ini yaitu:
1. Mengetahui lebih rinci tentang motor sinkron secara umum 2. Mengetahui pengaruh arus eksitasi terhadap penambahan beban. 3. Mengetahui cara memperbaiki faktor daya menggunakan motor sinkron
D. Manfaat Tugas Akhir
Manfaat yang diharapkan dari tugas Akhir ini adalah:
1. Untuk mengetahui lebih rinci pengertian, prinsip kerja, motor sinkron; 2. Laporan ini diharapkan dapat menjadi bahan referensi tambahan dalam
pengembangan pengetahuan mahasiswa/i tentang motor sinkron, khususnya tentang perbaikan faktor daya
iv E. Teknik Pengumpulan dan Pengolahan Data
Adapun teknik pengumpulan dan pengolahan data yang dilakukan oleh penulis untuk mendapatkan informasiyang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah:
1. StudiLiteratur
Yaitu studi kepustakaan dan kajian dari berbagai sumber pustaka yang relevan mendukung dalam penulisan tugas akhir ini.
2. Studi bimbingan
Yaitu studi dengan melakukan diskusi tentang topik tugas akhirini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihakJurusan Teknik Mesin dengan dosen-dosen bidang KonversiEnergi.
3. Interview
yaitu mengadakan wawancara secara langsung kepada Dosen dan mahasiswa yang berkaitan dengan objek penelitian.
v F. SISTEMATIKA PENULISAN
Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman tugas akhir ini, maka penulis membuat tugas akhir ini dengan sistematika sebagai berikut :
BAB 1 PENDAHULUAN
Bab ini berisikan gambaran menyeluruh yang menjelaskan pembahasan tentang latar belakang penulisan, perumusan masalah, maksud dan tujuan penulisan, manfaat tugas akhir, batasan masalah, teknik pengumpulan data dan sistematika penulisan.
BAB 2 DASAR TEORI
Bab ini membahas tentang pengertian motor sinkron, komponen motor sinkron, prinsip kerja motor sinkron, rangkaian ekivalen motor sinkron.
BAB 3 MOTOR SINKRON PEMBERI DAYA REAKTIF
Bab ini membahas, pengertian daya, motor sinkron sebagai koreksi faktor daya, dan segitiga daya.
BAB 4 PENUTUP
