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

(1)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian untuk pengambilan data, akan dilakukan di Laboratorium Dasar Konversi Energi Listrik DTE. FT-USU, pada tanggal 14 - 16 September 2016, pukul 14.00 s/d 18.00 WIB.

3.2 Langkah-Langkah Penelitian

Adapun langkah-langkah penelitian yang diterapkan dalam penelitian ini meliputi :

- Tahap Persiapan

Tujuan dari tahap persiapan penelitian adalah untuk mengkoordinasikan agar saat penelitian dapat berjalan dengan lancar. Langkah-langkah yang dilakukan adalah sebagai berikut :

a) Mempersiapkan alat dan bahan untuk penelitian, semua alat dan bahan yang akan digunakan harus dipersiapkan terlebih dahulu.

b) Mengkondisikan obyek penelitian.

Obyek penelitian yang dimaksudkan disini adalah pengaruh suplai variasi tegangan kerja terhadap kinerja (torsi-putaran) dan temperatur motor induksi tiga fasa rotor belitan. Adapun langkah mengkondisikan obyek penelitian ini meliputi:

(2)

2) Memeriksa Power Supply dan Multimeter apakah sudah disetting dengan benar.

c) Mengkondisikan alat ukur.

Alat ukur sebagai alat pengambil data harus memiliki validitas yang baik. Untuk mendapatkan validitas yang baik alat ukur harus disetting sesuai dengan keadaan seperti skala operasi.

- Tahap Pengambilan Data

Tujuan dari tahap ini untuk memperoleh data penelitian yang meliputi torsi, kecepatan putaran, dan temperatur motor induksi.

3.3 Bahan & Peralatan

Percobaan yang dilakukan pada penelitian ini menggunakan peralatan dan bahan yang tersedia pada Laboratorium Dasar Konversi Energi Listrik DTE. FT-USU. Adapun alat dan bahan yang digunakan yaitu:

1. Motor induksi 3 fasa Tipe : rotor belitan Spesifikasi :

- AEG Typ C AM 112MU 4RI - Δ / Υ 220/ 380 V ; 10,7/ 6,2 A - 2,2 Kw, cos ϕ 0,67

- Kelas Isolasi : B

2. Power Suplai (AC dan DC) 3. Tachometer

(3)

5. Voltmeter

6. Thermometer Infrared

7. Stopwatch

8. Kabel secukupnya

3.4 Variabel yang diamati

Pada penelitian ini variabel yang diamati adalah

1. Persentasi batas tegangan kerja berdasarkan SPLN yang mencatu motor

2. Lamanya waktu operasi motor

3. Perubahan Temperatur yang terukur oleh thermometer infrared untuk setiap

perubahan persentasi batas tegangan kerja dan beban yang dipikul

4. Beban (tahanan) yang dipikul

5. Perubahan putaran yang terukur oleh tachometer untuk setiap perubahan

persentasi batas tegangan kerja dan beban yang dipikul

(4)

3.5 Percobaan untuk mendapatkan parameter-parameter motor induksi

tiga phasa.

3.5.1 percobaan Tahanan DC

A. Percobaan Tahanan DC Pada Belitan stator

A

V

+

-VDC Variable

U

Ru

Rw

Rv V

W

Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Tahanan DC pada Belitan Stator Adapun prosedur percobaan sebagai berikut :

1. Belitan pada stator dibuat hubungan Y, diukur dua dari ketiga belitan stator.

2. Tegangan DC dicatu/disuplai pada rangkaian belitan stator.

3. Tegangan DC suplai dinaikkan perlahan sampai pada nilai tertentu. 4. Ketika tegangan menunjukkan pada besaran 12,6 Volt, penunjukan alat

ukur voltmeter dan amperemeter dicatat 5. Percobaan selesai, rangkaian dilepas.

B. Percobaan Tahanan DC Pada Belitan rotor

A

V

+

-VDC Variable

K

L

Rk

Rl

Rm M

(5)

Adapun prosedur percobaan sebagai berikut :

1. Belitan pada rotor dibuat hubungan Y, diukur dua dari ketiga belitan rotor.

2. Tegangan DC dicatu / disuplai pada rangkaian belitan rotor.

3. Tegangan DC suplai dinaikkan perlahan sampai pada nilai tertentu. 4. Saat tegangan menunjukkan pada besaran 4,2 Volt, penunjukkan alat

ukur voltmeter dan amperemeter dicatat 5. Percobaan selesai, rangkaian dilepas.

3.6Percobaan pengaruh tegangan kerja terhadap kinerja dan temperatur

motor induksi tiga phasa.

Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan Tegangan Kerja terhadap kinerja dan Temperatur

Adapun prosedur percobaan sebagai berikut :

1. Rangkaian pengujian dibuat seperti yang sudah ditentukan. 2. Tahanan luar dibuat dalam hubungan Y.

3. Tutup S1 yang menghubungakan PT AC1 dengan terminal stator lalu

(6)

4. Tutup S3 switch lalu naikkan PT DC1 sampai A3 menunjukan arus

penguat nominal.

5. Tahanan R dibuat konstan sesuai data yang ditentukan Kemudian ubah – ubah tegangan secara bertahap, dari terendah ke tertinggi sesuai tegangan kerja yang berdasarkan SPLN (+5 ; -10 % dari V nominal motor) sesuai data yang diinginkan dan tahanan R atau beban yang konstan, kemudian catatI1,I2,I3 dan serta n.

(7)

3.7Pelaksanaan Penelitian

3.7.1 Proses Pengumpulan Data

Adapun diagram alur dari proses pengambilan data terlihat pada gambar 3.4

MULAI

MEMPERSIAPKAN ALAT, BAHAN, & RANGKAIAN

PERCOBAAN

PUTARAN

LAKUKAN ANALISIS

TEMPERATUR TORSI

APAKAH SUDAH DILAKUKAN TIAP TEGANGAN KERJA

`

MELAKUKAN PERCOBAAN (SUPLAI TEGANGAN KERJA)

TIDAK

`

YA

MENAMPILKAN HASIL PENGUKURAN &

PERHITUNGAN

SELESAI TEGANGAN KERJA(

-10 s/d +5 )% DARI TEGANGAN

NOMINAL

(8)

3.7.2 Melakukan analisa data terhadap data yang telah diperoleh

Dalam melakukan penelitian, diperlukan suatu analisa data. Kegunaan dari analisa data ini adalah untuk mendapatkan atau menarik suatu kesimpulan dari hasil data-data yang didapatkan lewat penelitian yang telah dilakukan. Adapun teknik analisis data yang dipakai pada penelitian ini yaitu dengan analisis matematis. Analisis ini dengan perhitungan-perhitungan berdasarkan rumus yang berlaku di dalam perhitungan torsi dan parameter tahanan DC.

Untuk menghitung parameter dari percobaan tahanan DC ada dua hubungan yaitu hubungan Y dan hubungan Δ yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

Hubungan Y

Rdc =

=

Faktor koreksi = 1,1 – 1,5 (skin efek)

= fk .

Hubungan Δ

Rdc =

(9)

2

Rdc fasa

R



Persamaan umum torsi pada motor induksi :

s

Rumus torsi terhadap tegangan output :

s

Maka untuk menghitung torsi digunakan rumus sebagai berikut :

(10)

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Umum

Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik yang sering menjadi pilihan dalam dunia industri. Hal ini dikarenakan motor induksi sangat mudah dalam pengoperasian dan perawatannya juga minimum.

Dalam bab ini akan dibahas pengaruh suplai variasi tegangan kerja sesuai dengan SPLN 1 tahun 1995 (+5% ; -10% ) Vnom , terhadap kinerja (putaran-torsi)

dan temperatur motor induksi tiga phasa rotor belitan. Yang dimaksud kinerja motor disini adalah kecepatan putaran dan torsi. Sedangakan metode untuk pengukuran kondisi temperatur motor induksi tiga phasa, menggunakan satu metode yaitu dengan metode pengukuran menggunakan thermometer infrared.

4.2 Hasil Penelitian

Dari hasil penelitian di Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU diperoleh data pengujian sebagai berikut:

4.2.1 Percobaan Untuk Mendapatkan Paremeter-Parameter Motor

Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan

Tabel 4.1 Percobaan tahanan DC pada belitan stator

Phasa V (Volt) I (Ampere)

(11)

Tabel 4.2 Percobaan tahanan DC pada belitan rotor

Phasa V (Volt) I (Ampere)

K-M 1,1 1,65

 Analisis Data

- Hasil Perhitungan Percobaan tahanan DC pada belitan stator Untuk data di atas diperoleh:

Rdc =

=

= 1,93 Ω

Karena hubungan pada stator adalah hubungan Y, maka:

Rdc =

= 0,965 Ω

Rac = 1,2 x 0,965

= 1,158 Ω

Maka tahanan stator adalah Rs= 1,158 Ω

(12)

Rdc =

= 0,66 Ω

Karena hubungan pada rotor adalah hubungan Y, maka:

Rdc =

= 0,33 Ω

Rac = 1,2 x 0,33

= 0,39 Ω

(13)

4.2.2 Percobaan Pengaruh suplai variasi Tegangan kerja Terhadap Kinerja

(putaran-torsi) Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan

Tabel 4.3Data hasil pengujian pengaruh suplai variasi tegangan kerja pada motor induksi saat kondisi berbeban konstan

If = 0,2 Volt R = 20 Ohm ns = 1500 rpm f = 50 Hz

Vkerja (Volt) V(L-L)

Istator (A) Irotor (A) Ibeban (A)

nr (rpm)

slip

Vtu

ru

n

342 3,54 2,12 4,23 1460 0,026

350 3,78 2,23 3,98 1466 0,022

360 4,03 2,27 3,65 1472 0,018

370 4,31 2,35 3,45 1477 0,015

Vnom 380 4,64 2,46 3,13 1480 0,013

Vnaik

390 4,88 2,58 3,02 1483 0,011

398 5,42 2,61 2,91 1486 0.009

Keterangan : Tabel yang berwarna biru didapat dari hasil pengukuran, sedangkan Tabel yang berwarna merah didapat dari hasil perhitungan.

 Analisis Data

(14)

(15)

(16)

=

Dengan melakukan perhitungan seperti di atas pada berbagai besar tegangan, maka akan diperoleh nilaitorsi seperti pada Tabel 4.4 berikut:

Tabel 4.4 Hasil analisis data pengaruh suplai variasi tegangan kerja pada kondisi berbeban konstan.

(17)

 Grafik Hasil Pengujian

Grafik yang menunjukkan hubungan antara pengaruh suplai tegangan kerja terhadap kecepatan motor induksi ditunjukan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Grafik Tegangan kerja vs Kecepatan Motor Induksi

Grafik yang menunjukkan hubungan antara pengaruh tegangan kerja terhadap torsi motor induksi ditunjukkan pada Gambar 4.2.

1440 1450 1460 1470 1480 1490

342 350 360 370 380 390 398

p

u

tar

an

(

rp

m

)

Tegangan Kerja (Volt)

Tegangan Kerja vs Kecepatan

Rotor

0 1 2 3 4 5 6

342 350 360 370 380 390 398

T

or

si (Nm

)

(18)

4.2.3 Percobaan Pengaruh variasi Tegangan kerja Terhadap temperatur

Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan

Tabel 4.5 Data hasil pengukuran temperatur motor dengan thermometer infrared

Vkerja = 342 volt (VL-L), = 1460 rpm ,f= 50 Hz

Stator = Y

t (menit) suhu (0C)

0 29,8

6 32,8

12 35,2

18 36,6

24 37,7

30 38,6

Menurut data yang diperoleh dari tabel 4.5, dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata temperatur motor induksi tiga fasa saat disuplai tegangan kerja sebesar 342 V, melalui pengukuran menggunakan thermometer infrared adalah sebagai berikut:

0

(19)

Dari perhitungan yang diperoleh diatas, maka dapat disimpulkan bahwa kenaikan temperatur motor induksi tiga phasa saat disuplai tegangan kerja sebesar 342 V, setiap kenaikan waktu satu menit yang diukur dengan menggunakan

thermometer infrared, adalah sebesar 0.293 0C/m.

Gambar 4.3 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat suplai tegangan

kerja 342 V pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared

Vkerja = 350 volt (VL-L), = 1466 rpm, f= 50 Hz

Stator = Y

t (menit) suhu (0C)

0 30

6 33,1

12 34,8

18 37,5

24 38,7

30 40,1

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0 6 12 18 24 30

su

h

u

°

C

t (menit)

(20)

0

C/m

thermometer infrared, adalah sebesar 0,33 0C/m.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0 6 12 18 24 30

su

h

u

°

C

t (menit)

(21)

Vkerja = 360 volt (VL-L), = 1472 rpm ,f=50 Hz

Stator = Y

t (menit) suhu (0C)

0 30,2

6 34,1

12 36,8

18 38,7

24 41,2

30 42,7

0

C/m

(22)

Vkerja = 370 volt(VL-L), = 1477 rpm , f= 50 Hz

Stator = Y

t (menit) suhu (0C)

0 30,4

6 34,6

12 38,6

18 40,9

24 42,4

30 43,3

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

0 6 12 18 24 30

su

h

u

°

C

t (menit)

(23)

0

C/m

thermometer infrared, adalah sebesar 0,43 0C/m.

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 6 12 18 24 30

su

h

u

°

C

t (menit)

(24)

Vkerja = 380 volt (VL-L), = 1480 rpm , f= 50 Hz

Stator = Y

t (menit) suhu (0C)

0 29,7

6 35,6

12 38,4

18 41,8

24 43,7

30 44,4

0

C/m

(25)

Vkerja = 390 volt (VL-L), = 1483 rpm, f =50 Hz

Stator = Y

t (menit) suhu (0C)

0 29,8

6 35,3

12 39,6

18 43,1

24 45,4

30 47,8

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

0 6 12 18 24 30

su

h

u

°

C

t (menit)

(26)

0

C/m

thermometer infrared, adalah sebesar 0.6 0C/m.

0 10 20 30 40 50 60

0 6 12 18 24 30

su

h

u

°

C

t (menit)

(27)

Vkerja = 398 volt (VL-L), = 1486 rpm, f=50 Hz

Stator = Y

t (menit) suhu (0C)

0 29,4

6 36,6

12 40,7

18 43,7

24 47,2

30 48,3

0

C/m

(28)

0 10 20 30 40 50 60

0 6 12 18 24 30

su

h

u

°

C

t (menit)

(29)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Semakin besar tegangan kerja yang disuplai ke motor pada beban yang konstan, maka semakin besar kecepatan putaran (rpm) motor tersebut . Nilai kecepatan putaran terbesar didapat saat tegangan kerja tertinggi, yaitu +5% dari Vnom (398 V) sebesar 1486 rpm, dan terkecil saat

tegangan kerja terendah, yaitu -10 % dari Vnom (342 V) sebesar 1460

rpm.

2. Berdasarkan analisis perhitungan, semakin besar nilai tegangan kerja yang disuplai ke motor, maka semakin besar pula nilai torsi motor tersebut. Nilai Torsi terbesar didapat saat tegangan kerja tertinggi, yaitu +5% dari Vnom (398 V) sebesar 5,64 Nm , dan terkecil saat tegangan kerja

terendah, yaitu -10 % dari Vnom (342 V) sebesar 1,28 Nm.

(30)

- Saaat tegangan turun/tegangan kerja terendah, yaitu -10 % dari tegangan nominal motor (342 V) sebesar 0,2930C/menit.

- Saat tegangan nominal motor (380 V) sebesar 0,49 0C/menit.

- Saat tegangan Naik/tegangan kerja tertinggi, yaitu +5 % dari tegangan nominal motor (398 V) sebesar 0,63 0C/menit.

5.2 Saran

Adapun saran dari penulis sebagai pengembangan dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut :

1. Dalam penelitian selanjutnya disarankan unutk menggunakan motor jenis rotor sangkar.