STUDI PENGARUH
REGULASI TEGANGAN DAN
TIGA FASA SEBAGA
( APLIKASI PADA LABOR
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
ENGARUH PERBAIKAN FAKTOR DAYA
REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI MOTOR
TIGA FASA SEBAGAI GENERATOR INDUKSI KELUARA
SATU FASA
PADA LABORATORIUM KONVERSI ENERGI LISTRIK FT
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh
ENSI MOTOR INDUKSI
UKSI KELUARAN
LISTRIK FT- USU)
dalam 1) pada
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
“STUDI PENGARUH PERBAIKAN FAKTOR DAYA TERHADAP REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA
SEBAGAI GENERATOR INDUKSI KELUARAN SATU FASA” Oleh:
BAYU IQBAL SIREGAR NIM : 070402064
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji:
1. Ketua Penguji : Ir. Eddy Warman,M.T
2. Anggota Penguji : Ir. Syamsul Amien, M.S
Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si NIP.195405311986011002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR
“STUDI PENGARUH PERBAIKAN FAKTOR DAYA TERHADAP REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA
SEBAGAI GENERATOR INDUKSI KELUARAN SATU FASA” Oleh:
BAYU IQBAL SIREGAR NIM : 070402064
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk
memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada Tanggal 5 Bulan Februari Tahun 2014 di depan penguji:
1. Ketua Penguji : Ir. Eddy Warman,M.T ……….
2. Anggota Penguji: Ir. Syamsul Amien, M.S ……….
Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si NIP.195405311986011002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU
ABSTRAK
Penggunaan motor induksi tiga fasa sebagai generator induksi dengan
keluaran satu fasa dapat dilakukan dengan menghubungkan kapasitor dengan
konfigurasi C-2C pada terminal mesin yang terhubung Δ (segitiga), dimana pada
satu fasa tempat beban terhubung terpasang sebesar C, pada fasa yang lain sebesar
2C, dan pada fasa ketiga tidak ada. Percobaan dilakukan dengan membuat variasi
terhadap kapasitansi kapasitor, kecepatan putaran generator, dan besar beban. Dari
percobaan diperoleh hasil, bahwa kapasitansi kapasitor dan kecepatan putaran
generator sangat berpengaruh terhadap karakteristik tegangan keluaran disamping
besar beban yang mengakibatkan jatuh tegangan dan kebocoran fluks pada belitan
stator. Efisiensi yang semakin baik diperoleh pada frekuensi operasi yang semakin
tinggi dengan tegangan keluaran dibawah nilai nominal. Regulasi tegangan adalah
persentase kenaikan tegangan, pada kondisi eksitasi konstan ketika beban di lepas.
Semakin besar regulasi tegangan maka semakin buruklah kualitas tegangan pada
sisi beban dan begitu juga sebaliknya. Untuk mendapatkan penganalisaan regulasi
tegangan tersebut, maka dilakukan pengujian terhadap generator induksi.
Pengujian ini dapat dilakukan pada Laboratorium Konversi Energi Listrik.
ii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Allah SWT atas rahmat dan
karunia yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir
yang berjudul:
“
STUDI PENGARUH PERBAIKAN FAKTOR DAYA
TERHADAP REGULASI TEGANGAN DAN EFISIENSI
MOTOR INDUKSI TIGA FASA SEBAGAI GENERATOR
INDUKSI KELUARAN SATU FASA
”Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1)
di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Selama penulis menjalani pendidikan di kampus hingga diselesaikannya Tugas
Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu: Ayahanda
Chairul Husni Siregar dan Ibunda Roeshartati yang merupakan bagian hidup
penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir
hingga sekarang. Dan juga kepada keluarga besar di medan. Tugas Akhir ini,
penulis banyak menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak.
Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus dan
sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si sebagai Dosen Pembimbing Tugas
Akhir penulis yang sangat besar bantuannya dalam menyelesaikan Tugas
Akhir ini.
2. Bapak Drs. Hasdari Helmi Rangkuti, M.T sebagai Dosen Wali penulis
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si sebagai Ketua Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Rahmad Fauzi, ST, MT sebagai Sekretaris Departemen Teknik
Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
5. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.Si, selaku Kepala Laboratorium Konversi
Energi Listrik Fakultas Teknik Elektro USU.
6. Bapak Isroy, ST, selaku Pegawai di Laboratorium Konversi Energi Listrik
Fakultas Teknik Elektro USU.
7. Seluruh Staff Pengajar dan Pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.
8. Adik penulis Anis, Dimas, Ega yang telah banyak memberikan motivasi
kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini.
9. Seluruh asisten Fahmi Syawali Rizky, Bambang Hidayat, Djaka, Diki,
Dhuha di Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik Elektro
USU.
10. Seluruh teman-teman stambuk 2007 Isan Tombol, Fernadi Borong, Indra
Noe, Yovi Totok, Dion, Frans, Habibi, Ajir Tua, Oki, Tony Besar, Toni
Kecil, Fauzan, Reki, Ali, Rizki, Fuad, Reza, dan lain-lain yang tidak dapat
penulis sebutkan satu persatu.
11. Teman-teman Kaskus dan sesama penunggu kantin DW ( Mipa ) atas
kebersamaan dan dukungan yang diberikan.
12. Seluruh teman-teman mahasiswa/i di Departemen Teknik Elektro, atas
iv
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih banyak kekurangannya.
Kritik dan saran dari pembaca untuk menyempurnakan Tugas Akhir ini sangat
penulis harapkan. Kiranya Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi kita semua.
Terimakasih
Medan, November 2013
Penulis
DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR... ii
DAFTAR ISI...v
DAFTAR GAMBAR... ix
DAFTAR TABEL ... xii
BAB I PENDAHULUAN...1
1.1 Latar Belakang...1
1.2 Tujuan Penulisan ...2
1.3 Batasan Masalah...3
1.4 Metode Penulisan ...4
1.5 Sistematika Penulisan...4
BAB II DASAR TEORI...7
2.1 Umum... 7
2.2 Konstruksi Motor Induksi ... 6
2.2.1 Stator…. ... 8
2.2.2 Rotor…... 9
2.3 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa... 10
2.4 Faktor Daya………16
2.5 Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga Fasa ... 19
2.6 Keunggulan dan Kelemahan Penggunaan Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator ... 20
vi
2.7.1 nr > ns ... 23
2.7.2 Adanya Sumber Daya Reaktif ... 24
2.8 Kapasitor Pada Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator ... 28
2.8.1 Umum ... 28
2.8.2 Pemasangan Kapasitor... 29
2.8.3 Perhitungan Besar Kapasitansi Kapasitor ... 30
2.9 Prinsip Kerja Generator Induksi ... 33
2.9.1 Prinsip Kerja Pembangkitan Tegangan ... 33
2.9.2 Proses Pengendalian Tegangan ... 36
2.10 Generator Induksi Tiga Fasa dengan Keluaran Satu Fasa... 38
2.10.1 Metode Untuk Memperoleh Keluaran Satu Fasa dari Generator Induksi Tiga Fasa ... 38
2.10.2 Rangkaian Hubungan Kapasitor dan Diagram Fasor Generator Induksi Tiga Fasa dengan Keluaran Satu Fasa... 39
2.11 Aliran Daya dan Efisiensi Generator Induksi Tiga Fasa ... 42
2.11.1 Aliran Daya ... 42
2.11.2 Efisiensi ... 43
2.11.3 Perbaikan Torsi dan Efisiensi dengan Memperbaiki Faktor Daya dengan Kapasitor... 45
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 50
3.1 Proses Pengambilan Data ... 50
3.1.1 Sistem Pengukuran ... 51
3.13 Alat dan Bahan ... 51
3.2 Proses Pengukuran... 53
3.2.1 Percobaan Tahanan DC pada Belitan Stator ... 53
3.2.1.1 Rangkaian Percobaan ... 53
3.2.1.2 Prosedur Pengukuran... 53
3.2.2 Percobaan Berbeban pada Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator Induksi Keluaran Satu Fasa ... 54
3.2.2.1 Rangkaian Percobaan ... 54
3.2.2.2 Prosedur Pengukuran... 55
3.3 Tahapan Percobaan Dengan Menggunakan Blok Diagram... 56
BAB IV HASIL DAN ANALISIS ... 59
4.1 Penentuan Nilai Kapasitor... 59
4.2 Percobaan Tahanan DC Pada Belitan Stator... 61
4.2.1 Data Hasil Percobaan ... 61
4.2.2 Analisa Data ... 61
4.3 Percobaan Berbeban Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator Induksi Keluaran Satu Fasa ... 62
4.3.1 Data Hasil Percobaan ... 62
4.3.2 Analisa Data Hasil Percobaan Berbeban Motor Induksi Tiga Fasa Sebagai Generator Induksi Keluaran Satu Fasa ... 63
4.3.2.1 Efisiensi ... 63
4.3.2.2 Regulasi Tegangan ... 67
viii
4.3.4 Kurva Perbandingan ... 70
BAB V PENUTUP... 73
5.1 Kesimpulan ... 73
5.2 Saran ... 74
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan ... 8
Gambar 2.2 Komponen Stator Motor Induksi Tiga Fasa ... 9
Gambar 2.3 Konstruksi Rotor Belitan ... 9
Gambar 2.4 Fluksi tiga fasa ... 10
Gambar 2.5 Analisis Resultan Fluksi ... 11
Gambar 2.6 Sudut Vektoris Tiga Fasa... 11
Gambar 2.7 keadaan o 0o ... 11
Gambar 2.8 keadaan o 60 1 ... 12
Gambar 2.9 keadaan o 120 2 ... 12
Gambar 2.10 Motor Induksi Rotor Belitan dengan Tahanan Luar Hubungan Wye... 14
Gambar 2.11 Diagram akibat relatif pada faktor daya motor induksi tiga fasa dalam keadaan berbeban... 17
Gambar 2.12 (a) beban nominal ... 18
(b) beban rendah ... 18
Gambar 2.13 Diagram vektor segitiga daya dengan perubahan faktor daya akibat perubahan beban ... 19
Gambar 2.14 Kurva Karakteristik Torsi-Kecepatan Mesin Induksi Pada Berbagai Daerah Operasi ... 23
Gambar 2.15 Generator Induksi Terhubung ke Sistem Jaringan 3-Fasa ... 25
x
Gambar 2.17 Kurva Magnetisasi Motor Induksi pada Keadaan Tanpa Beban
... 26
Gambar 2.18 Kurva Karakteristik Tegangan-Arus Kapasitor ... 26
Gambar 2.19 Kurva Karakteristik Tegangan Terminal Generator Induksi pada Keadaan Tanpa Beban ... 27
Gambar 2.20 Hubungan Bintang (Y) dan Segitiga (Δ) pada Kapasitor Eksitasi ... 29
Gambar 2.21 Skema Umum Prinsip Kerja Generator Induksi Penguatan Sendiri... 33
Gambar 2.22 (a) Rangkaian Ekivalen per-Fasa Generator Induksi... 34
(b) Rangkaian Penyederhanaan Rangkaian Ekivalen 3.9 (a).. 34
Gambar 2.23 Proses Pembangkitan Tegangan ... 35
Gambar 2.24 Rangkaian Generator Induksi Tiga Fasa dengan Keluaran Satu Fasa ... 39
Gambar 2.25 Diagram Fasor untuk Hubungan Satu Fasa ... 40
Gambar 2.26 Hubungan yang Salah pada Kapasitor Eksitasi ... 41
Gambar 2.27 Diagram Fasor dari Hubungan Kapasitor Eksitasi yang Salah... ... 42
Gambar 2.28 Diagram Aliran Daya Aktif ... 43
Gambar 2.29 Kapasitor Dihubung Wye ... 46
Gambar 2.30 Kapasitor Dihubung Delta ... 46
Gambar 2.31 Diagram Vektor Pada Kapasitor ... 47
Gambar 3.1 Blok Diagram Sistem... 50
Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan Berbeban Motor Induksi Tiga Fasa
Sebagai Generator Induksi dengan Keluaran Satu Fasa ... 55
Gambar 3.4 Diagram Blok Prosedur Percobaan... 58
Gambar 4.1 Kurva Perbandingan Cos θ dengan Efisiensi Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga Fasa Keluaran Satu Fasa ... 70
Gambar 4.2 Kurva Perbandingan Cos θ dengan Regulasi Tegangan Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga Fasa Keluaran Satu Fasa. ... 70
Gambar 4.3 Kurva Perbandingan Efisiensi dengan Beban... 71
Gambar 4.4 Kurva Perbandingan Regulasi dengan Beban... 71
xii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data Hasil Pengujian Tahanan Stator DC ... 61
Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Berbeban Motor Induksi Tiga Fasa
Sebagai Generator Induksi dengan Keluaran Satu Fasa ... 62
Tabel 4.3 Tabel Hasil Analisa Data Perbandingan Perbaikan Faktor Daya
dengan Efisiensi Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga
Fasa Keluaran Satu Fasa. ... 69
Tabel 4.4 Tabel Hasil Analisa Data Perbandingan Perbaikan Faktor Daya
dengan Regulasi Motor Induksi Sebagai Generator Induksi Tiga
