PERBAIKAN FAKTOR DAYA
(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)
Disusun Oleh : RIAN DEVIANTO
NIM. 13250223
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK ELEKTRO
TUGAS AKHIR
ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK
PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN
PERBAIKAN FAKTOR DAYA
(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)
Diajukan untuk memenuhi syarat-syarat menempuh Tugas Akhir Program Strata Satu jurusan Teknik Elektro
Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu
Disusun Oleh : RIAN DEVIANTO
NIM. 13250223
PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK ELEKTRO
SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI RONGGOLAWE CEPU 2017
ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK
PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN
PERBAIKAN FAKTOR DAYA
(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)
Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi S1 Teknik Elektro
Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu
Disusun Oleh : RIAN DEVIANTO
NIM. 13250223
LEMBAR PENGESAHAN
TUGAS AKHIR
ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK
PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN
PERBAIKAN FAKTOR DAYA
(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)
Disusun dan dipersiapkan oleh:
Nama : RIAN DEVIANTO
NIM : 13250223
Telah diuji dan dipertahankan di depan Tim Dewan Penguji Hari & Tanggal: Jumat, 6 Oktober2017
tak lupa kepada Nabi Muhammad SAW, sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang berjudul : “ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA (Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)”.
Tugas Akhir ini disusun guna memenuhi syarat akhir untuk menyelesaikan pendidikan Program Strata 1 pada Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu. Tak lupa juga rasa terima kasih penulis ucapkan kepada semua pihak–pihak yang telah membantu selama penyelesaian penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin berterima kasih sebesar-sebarnya kepada :
1. Bapak Ir. Agus Darwanto, M.T. Selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu
2. Bapak Teguh Yuwono, S.T., M.T. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu sekaligus Dosen
3. Bapak Joko Handoyo, S.Kom., M.Kom. Selaku Dosen Wali Jurusan Teknik Elektro Program Studi S1 Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu 4. Bapak Ir. Bambang Harjoko, M.T dan Ibu Puput Eka Suryani, S.T., M.T.
Selaku pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga dan pikiran untuk mengarahkan Penulis dalam penyusunan proposal Tugas Akhir ini.
5. Segenap Dosen Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu. 6. Bapak, Ibu yang selalu memberikan doa dan kasih sayang yang tiada henti
serta memberikan semangat dan dukungan baik material maupun spiritual. 7. Semua teman-teman dan semua pihak yang namanya tidak dapat penulis
sebutkan satu-persatu yang telah begitu banyak membantu dan memberikan masukkan–masukkan kepada penulis.
Untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan dari semua pihak. Semoga Laporan ini dapat memberikan ilmu pengetahuan yang bermanfaat.
Cepu, 6 Oktober 2017 Penulis
INTISARI
dengan perawatan dan kurang memperhatikan kondisi motor listriknya. Sering kali motor induksi dioperasikan secara terus menerus sehingga efisiensi motor akan terus menurun seiring berjalannya waktu dan mengakibatkan besarnya konsumsi energi yang dipakai motor. Karena tarif dasar listrik yang terus meningkat memaksa berbagai pihak berpacu untuk melakukan program penghematan.
Untuk mengaplikasikan penghematan energi, dibutuhkan suatu analisa efisiensi energi listrik pada motor induksi yang ada di PDAM Padangan. Di mulai dengan membaca nameplate motor kemudian pengecekkan putaran motor, tegangan dan arus yang mengalir pada motor. Sehingga diperoleh data untuk analisa efisiensi energi listrik yang kemudian digunakan untuk mengevaluasi perencanaan pemasangan kapasitor guna memperbaiki faktor daya. Kapasitor merupakan salah satu peluang penghematan energi listrik dengan memperbaiki faktor daya.
Berdasarkan hasil analasis efisensi energi listrik ini, diperoleh nilai daya, efisiensi motor dan ukuran kapasitor sebagai perbaikan faktor daya. Pemasangan kapasitor daya dapat meningkatkan nilai efisiensi dan menghemat biaya sebesar 13.8% atau Rp. 2.899.713.
Kata kunci: energi listrik, motor induksi, penghematan energi, perbaikan faktor daya
ABSTRACT
Electrical energy is one of the basic necessities in a society, whether used for domestic use or industrial. One of these industry clean water managed by PDAM. On this Industry induction motor is used as the driving force of the pump to supply water. However often times wearing the pump motor is not comparable to care and less attentive to the conditions of the electric motor. Often the induction motor is operated continuously so that the efficiency of the motor will continue to decline over time and result in the magnitude of the energy consumption used motor. Because the electric base rate rising steadily forced the various parties fighting against the austerity program to do.
To apply energy saving, it requisites an analalysis of the electric energy efficiency in the induction motor in PDAM Padangan. to begin with reading nameplate of motor then checking motor rotation, voltage and flowing current the motor. So that all the data are able to acquire for the analysis of electrical energy efficiency, wich is used to evaluate the planning of installation capacitor to improve upon the factor.
Based on the results of this analysis of electrical energy efficiency, there is a obtaining value power, motor efficiency and capacitor size as power factor improvements. Power capacitor inclusion can increase efficiency and save cost amount to 13.8% or Rp. 2.899.713.
Keywords: electrical energy, induction motor, energy saving, power factor improvement
NIM : 13250223 Program Studi : Teknik Elektro
Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir yang berjudul :
ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK
PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA
(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)
adalah hasil karya saya sendiri dan bukan karya pihak lain yang saya akui. Semua referensi yang dikutip maupun dirujuk telah ditulis secara lengkap dalam daftar pustaka. Apabila ternyata pernyataan ini tidak benar, saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku.
Cepu, 6 Oktober 2017 Yang Membuat Pernyataan
Rian Devianto NIM. 13250223
8
DAFTAR ISI
2.2.2 Manfaat Motor Listrik... 12
2.2.3 Daya Input...13
2.2.4 Efisiensi Motor Induksi...14
2.2.5 Pengertian Faktor Daya...17
2.2.6 Kapasitor...19
2.2.7 Analisis Peluang Penghematan Energi... 22
2.2.8 App Inventor ...23
3.2.2 Alat...28
3.3 Prosedur Penelitian...28
3.4 Prosedur Penggunaan Aplikasi App Inventor ...30
BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN ... 35
4.1 Hasil Penelitian ...35
4.1.1 Perhitungan Menggunakan GUI App Inventor...36
4.2 Analisis dan Pembahasan ...38
4.2.1 Efisiensi Motor ...38
4.2.2 Perbaikam Efisiensi Motor...39
4.2.2.1 Perhitungan Ukuran Kapasitor...39
4.2.2.2 Efisiensi Motor Setelah di Pasang Kapasitor...40
4.2.2.3 Perbandingan Efisiensi Motor Sebelum dan Sesudah Dipasang Kapasitor...40
4.2.3 Analisis Penghematan Energi Listrik ...43
BAB V PENUTUP ...46
5.1 Kesimpulan ...46
5.2 Saran ...47 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Efisiensi pembebanan motor sebagai fungsi dari % efisiensi
beban penuh... 8
Gambar 2.2 Rangkaian perbaikan faktor daya motor induksi tiga fase... 8
Gambar 2.3 Motor DC...10
Gambar 2.4 Motor AC...11
Gambar 2.5 Daya Input Motor Pompa...13
Gambar 2.6 Blok Diagram Daya dan Rugi Motor Induksi ... 14
Gambar 2.7 Diagram Segitiga Daya ... 18
Gambar 2.8 Kapasitor Daya ...19
Gambar 2.9 Perbaikan Faktor Daya... 20
Gambar 2.10 Tampilan Hamalam App Inventor... 24
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian ...25
Gambar 3.2 Katalog Kapasitor Schneide Electric ...27
Gambar 3.3 Instal Java SDK ...30
Gambar 3.4 Instal App Inventor... 30
Gambar 3.5 URL Pada Browser ...31
Gambar 3.6 Tampilan awal login App Inventor...31
Tampilan lembar kerja App Inventor...32
Desain Pembuatan GUI...32
Tampilan Halaman Visual Block Script...33
Simulasi Atau Ekspor File Aplikasi Yang Sudah Dibuat...34
Tampilan GUI Pada Smartphone...37
Grafik Efisiensi Motor Sebelum Perbaikan Faktor Daya...38
Grafik Efisiensi Motor Setelah Perbaikan Faktor Daya...41
Perbandingan Nilai Efisiensi Motor Sebelum dan Sesudah di Pasang Kapasitor...42 44
Tabel 2.2 Keuntungan dan Kelemahan Penempatan Lokasi
Intalasi Kapasitor Daya... 21
Tabel 2.2 Keuntungan dan Kelemahan Penempatan Lokasi Intalasi Kapasitor Daya... 22
Tabel 3.1 Data Motor Yang Tertera Pada Nameplate...27
Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Waktu Lewat Beban Puncak Pukul 14.00...35
Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Waktu Beban Puncak Pukul 18.30...36
Tabel 4.3 Hasil GUI...37
Tabel 4.4 Ukuran Kapasitor Sebagai Perbaikan Faktor Daya...39
Tabel 4.5 Ukuran Kapasitor Yang Terpasang...40
Tabel 4.6 Perubahan Nilai Daya, Arus dan Efisiensi Setelah di Pasang Kapasitor...41
1.1 Latar Belakang
Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting dan tidak dapat dilepaskan dari keperluan sehari-hari. Manusia hampir tidak dapat melakukan pekerjaan yang ada dengan baik ataupun memenuhi kebutuhannya. Kekurangan energi listrik dapat mengganggu aktivitas manusia. Oleh sebab itu kesinambungan dan ketersediaan energi listrik harus dipertahankan. Saat ini kebutuhan energi listrik semakin meningkat seiring dengan pertambahan jumlah penduduk dan semakin banyaknya industri. Dilihat dari data statistik ketenagalistrikan tahun 2015, jumlah pelanggan dan kebutuhan listrik mengalami kenaikan. Dari tahun 2011 hingga tahun 2015 jumlah pelanggan naik sekitar 2000 sampai dengan 5000 pelanggan tiap tahunnya pada bidang industri (Statistik Ketenagalistrikan, 2015). Sehingga kebutuhan listrik tiap tahun terus bertambah dan mengaktibatkan pemborosan energi. Salah satu industri yang bergerak di bidang pengolahan air bersih adalah PDAM.
PDAM Padangan Kabupaten Bojonegoro, merupakan salah satu PDAM di wilayah provinsi Jawa Timur yang berlokasi di dekat sungai Bengawan Solo. PDAM Padangan sudah mampu menyediakan kebutuhan air bersih untuk masyarakat Padangan dan sekitarnya. Selama beroperasi, PDAM Padangan kurang memperhatikan pasokan energi listrik yang digunakan untuk menggerakkan motor pompa. Motor pompa yang dioperasikan secara terus menerus dapat mengakibatkan adanya resiko kebakaran pada lilitan motor. Hal ini disebabkan panas yang berlebih pada saat pengoperasian secara terus-menerus. Efisiensi motor mengalami penurunan efisiensi seiring dengan pemakaian secara terus menerus. Pada PDAM Padangan motor listrik dioperasikan biasanya dari pukul 05.00 WIB hingga pukul 20.00 WIB.
2
Tarif dasar listrik mengalami kenaikan setiap tahunnya. Hal ini dapat dilihat dari website PLN. Kenaikan tarif dasar listrik dari tahun 2010 cukup signifikan. Rata-rata total kenaikan dari tahun 2010 hingga Desember 2015 sekitar 41% (PLN, 2015). Sebagian besar konsumsi listrik di PDAM digunakan untuk menggerakan motor listrik, sedangkan pasokan 10% yang lain digunakan untuk penerangan dan keperluan lain. Jika efisiensi motor listrik pada PDAM Padangan dapat dioptimalkan, maka hal ini akan sangat menghemat penggunaan lisrik. Optimalisasi pada motor listrik dapat dilakukan dengan mengevaluasi kondisi motor secara berkala, minimal satu kali dalam satu bulan. Evaluasi motor listrik difokuskan pada perhitungan besaran efisiensi dan daya yang dibutuhkan. Selain itu, motor penggerak pompa yang sudah tidak efisien. Efisiensi motor dapat didefinisikan sebagai perbandingan keluaran daya motor yang digunakan terhadap keluaran daya totalnya. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah usia, kapasitas, kecepatan, jenis, dan suhu. Beberapa motor listrik didesain untuk beroperasi pada 50% hingga 100% beban nominal. Efisiensi maksimum adalah yang mendekati 75% pada beban nominal.
Berdasarkan analisis energi listrik pada motor induksi di PDAM diharapkan dapat memberi masukan kepada PDAM agar memperhatikan kondisi motor induksi sebagai penggerak pompa agar bisa menekan biaya kebutuhan daya listrik. Analisis yang akan dilakukan antara lain mengganti motor induksi dengan efisiensi yang lebih baik atau memasang kapasitor untuk memperbaiki faktor daya listrik dari PLN yang bisa menghemat biaya pemakaian listrik 9 sampai 35 %.
1.2 Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang dan masalah yang telah dikemukakan dapat diidentifikasikan beberapa permasalahan antara lain:
a. Bagaimana intensitas konsumsi energi listrik terutama pada motor induksi di PDAM Padangan?
b. Berapa nilai besaran daya, efisiensi motor, dan kebutuhan kapasitor daya yang dihitung dengan menggunakan graphical user interface berbasis android?
c. Bagaimana efisiensi motor listrik berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan jika dibandingkan dengan standar International Efficiency yang dikeluarkan oleh IEC 60034-30, 2008?
d. Berapa besar kapasitor yang harus dipasang untuk mengoptimasi peluang penghematan konsumsi energi listrik di PDAM Padangan?
1.3 Tujuan
Dengan adanya penulisan Tugas Akhir ini adapun maksud dan tujuan Tugas Akhir ini adalah :
a. Mengetahui intensitas konsumsi energi listrik terutama pada motor induksi di PDAM Padangan.
b. Mengetahui nilai besaran daya, efisiensi motor, dan kebutuhan kapasitor daya pada motor yang dihitung dengan menggunakan graphical user interface
berbasis android untuk mempermudah perhitungan.
4
c. Mengetahui besar kapasitor yang harus dipasang untuk mengoptimasi peluang penghematan konsumsi energi listrik di PDAM Padangan.
1.4 Manfaat
Dalam penulisan Tugas Akhir ini dapat memberikan beberapa manfaat penelitian, yaitu :
a. Menambah wawasan keilmuan tentang efisiensi energi listrik pada motor induksi di PDAM Padangan.
b. Sebagai dasar rujukan untuk mengetahui tingkat efisiensi pemakaian energi pada motor induksi di PDAM sudah efisien atau belum.
c. Menambah wawasan tentang cara menentukan penghematan energi listrik dengan penambahan kapasitor sebagai perbaikan faktor daya.
d. Mempermudah pihak PDAM untuk perhitungan efiseinsi energi motor listrik menggunakan graphical user interface berbasis android.
1.5 Batasan Masalah
Agar penyelesaian masalah yang dilakukan tidak meyimpang dari ruang lingkup yang ditentukan, maka akan dilakukan pembatasan masalah, meliputi:
a. Data daya motor yang digunakan adalah data motor yang beroperasi di PDAM Padangan.
b. Dalam analisis perhitungan ini, motor yang dipakai adalah motor induksi 3 fase sebanyak 8 unit.
c. Menitikberatkan pada pembahasan efisiensi energi listrik dan perencanaan perbaikan faktor daya sebagi salah satu langkah peluang penghematan kebutuhan energi listrik di PDAM Padangan.
1.6 Kebaruan
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kajian Pustaka
Motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang berupa tenaga putar. Motor listrik terdiri dari dua bagian yang sangat penting yaitu stator atau bagian yang diam dan Rotor atau bagian berputar. Pada motor listrik 3 fase membutuhkan daya yang tidaklah kecil. Maka dari itu dibutuhkan analisis perhitungan daya motor untuk proses produksi. Sehingga dapat memilih motor yang bisa sesuai kapasitas kebutuhan. Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai perlalatan industri karena rancangannya yang sederhana, murah, kokoh, mudah didapat, dan dapat langsung dihubungkan ke sumber AC.
Pemborosan energi pada stasiun pompa dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah ketidak sesuaian antara spesifikasi pompa dengan kurva beroperasi mendekati beban penuh, sehingga apabila beban turun dibawah beban tertentu maka efisiensi motor turun dengan cepat. Pengoperasian motor induksi dengan beban di bawah beban tertentu tersebut memiliki dampak terhadap faktor dayanya. Faktor daya yang tinggi sangat baik agar motor induksi beroperasi lebih efisien serta menjaga agar biaya lebih rendah untuk seluruh sistem. Pada umumnya dalam praktek di lapangan, pemilihan motor yang dilakukan adalah berdasarkan perkiraan beban tertinggi. Namun demikian hal ini membuat harga motor lebih mahal, padahal motor induksi akan dioperasikan pada kapasitas penuh
hanya untuk jangka waktu yang pendek. Untuk mengatasi rendahnya faktor daya, biasanya yang dilakukan adalah memasang kapasitor paralel dengan beban. Pemasangan kapasitor yang terlalu kecil tidak akan memberikan pengaruh yang berarti, sedangkan kapasitor yang terlalu besar akan berdampak naiknya tegangan kerja motor. Apabila kenaikan tegangan kerja pada motor induksi berlangsung lama, maka temperatur motor akan menjadi tinggi dan hal ini dapat mengakibatkan motor terbakar. Pemasangan kapasitor yang sesuai diharapkan dapat memperbaiki faktor daya (Zondra dan Arlenny, 2015).
8
Tabel 2.1 Perbandingan Penelitian
Peneliti Judul Metode Hasil
Gambar 2.1 Efisiensi Pembebanan Motor Sebagai Fungsi Dari % Efisiensi Beban Penuh
(Sumber: Ghazali, 2011)
Kapasitor yang akan digunakan untuk memperbesar faktor daya dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya, dengan demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal, maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. ( Elvira Zondra, Arlenny, 2015).
3 Fase3Fase
10
2.2 Dasar Teori 2.2.1 Motor Listrik
Motor listrik merupakan daya penggerak yang besar dan masih bagian dari ekonomi industri modern. Prinsip kerja sederhana motor listrik adalah melakukan konversi energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk menggerakan peralatan industri. Motor induksi adalah jenis motor listrik yang paling banyak digunakan, karena menggabungkan semua keunggulan yang ditawarkan oleh energi listrik seperti biaya rendah, mudah perawatan, pasokan dan distribusi banyak, penanganan yang mudah, kontrol yang sederhana dan bersama dengan konstruksi sederhana serta fleksibilitas yang besar untuk disesuaikan dengan rentang beban yang luas dan peningkatan efisiensi. Jenis motor listrik yang paling umum yaitu: (WEG, 2016)
a. Motor DC
Motor ini membutuhkan sumber arus searah atau perangkat konversi untuk mengubah arus bolak-balik ke arus searah. Motor DC mampu beroperasi dengan kecepatan yang dapat disesuaikan menggunakan kontrol kecepatan yang akurat. Akan tetapi motor DC memiliki harga yan cukup mahal. Oleh karena itu, penggunaannya sangat terbatas pada peralatan khusus. Selain harga yang cukup mahal, motor DC memerlukan perawatan yang cukup mahal daripada motor AC.
b. Motor AC
Motor ini merupakan motor yang paling sering digunakan karena sumber daya listrik menggunakan arus bolak-balik. Motor AC terdiri dari dua komponen utama yaitu stator dan rotor. Tidak seperti motor DC, motor ini sulit dikendalikan putarannya. Kebanyakan industri menggunakan motor jenis ini, dikarenakan harga yang relatif murah, serta perawatan yang mudah. Di sisi kehandalan, motor ini mampu menopang beban yang besar untuk menggerakkan peralatan industri.
Gambar 2.4 Motor AC (Sumber: WEG, 2016)
Jenis-jenis motor AC ada dua, yaitu:
a. Motor Sinkron
motor sinkron merupakan motor AC yang berjalan pada kecepatan tetap, tanpa slip, dan umumnya diterapkan untuk output beban yang besar. Motor ini mememiliki harga yang relatif tinggi
b. Motor Induksi
12
peralatan pengubah frekuensi motor listrik atau yang disebut Variable Speed Drive.
RPM = 120 x
Frekuensi
Jumlah Kutub ……….………...……….(2.1)
Keterangan:
Frekuensi = 50 Hz dan jumlah kutub beragam, 2, 4 dan 6.
Dan untuk rumus slip pada motor induksi
% Slip = 100
%Slip = Persentase slip motor N = Kecepatan motor ( rpm ) Ns = Kecepatan sinkron motor (rpm)
2.2.2 Manfaat Motor Listrik
Motor listrik memiliki banyak manfaat dalam membantu bebagai macam kegiatan sehari-hari. Mulai dari rumah tangga sampai industri besar. Pada rumah tangga motor listrik digunakan pada alat kipas angin, blender, mixer, bor listrik, kulkas, mesin cuci dan masih banyak lagi. Motor listrik juga dipakai pada bangunan-bangunan bertingkat, misalnya digunakan untuk menggerakan
mendatang motor listrik akan memiliki manfaat yang sangat besar dalam meminimalisir emisi gas buang.
2.2.3 Daya Input
Daya Input (P) atau daya masukan yaitu daya listrik yang dimasukkan kedalam motor pompa dalam besaran kW. Daya input dapat dihitung dari data hasil pengukuran rata-rata arus (Ampere) dari tegangan antar fase (volt) dari ketiga fase, dan faktor daya (cos φ). Rumus yang dipakai untuk motor tiga fase seperti (Natsir, 2014):
Pi = 3
1000 x V x I x cos
………...(2.3) Keterangan :
Pi = Daya tiga fase (kW)
V = Nilai tegangan terukur (volt) I = Nilai arus terukur (ampere) cos φ = Faktor daya pada name plate
Gambar 2.5 Daya Input Motor Pompa (Sumber: Natsir, 2014)
14
Efisiensi sebuah mesin adalah suatu ukuran seberapa baik mesin dapat mengubah energi masukan listrik ke energi keluaran mekanik. Efisiensi berhubungan langsung dengan rugi-rugi motor induksi terlepas dari mesin itu sendiri (Ghazali, 2011)
Gambar 2.6 Blok Diagram Daya dan Rugi Motor Induksi (Sumber: Ghazali, 2011)
Dari gambar di atas efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan antar daya keluaran dengan daya masukannya. Daya keluaran sama dengan daya masukan dikurangi dengan semua rugi-rugi yang ada. Oleh karena itu jika dua dari tiga variabel (keluaran, masukan, atau rugi-rugi) telah didapatkan nilainya, nilai efisiensi dapat ditentukan.
Ada beberapa metode cara perhitungan efisiensi motor, tergantung dari kondisi motor dan peralatan ukur yang tersedia, misalnya metode slip dapat dipakai, jika tersedia selain power meter juga rpm meter (stroboscope) dan motor belum pernah digulung ulang. Sedangkan metode yang akan dibahas dibawah ini hanya memerlukan data ampere, tegangan dan faktor daya dari motor.
Pada dasarnya efisiensi motor dapat dihitung dengan cara menghitung dulu besaran faktor beban dari motor itu (load factor). Salah satu cara yang mudah tanpa menghentikan operasional pompa dan akurasinya cukup acceptable
(akurasi sekitar kurang lebih 10% ) serta data ukur yang diperlukan sudah tersedia dari data hasil pengukuran kelistrikan, yaitu besaran arus (ampere), volt antar fase, dan faktor daya. dari data name plate.
Adapun cara yang dipakai sesuai dengan apa yang disebut dengan teknik
Faktor Beban ( LF ) =
I uk x V uk
Ir x Vr ………(2.4)
Keterangan:
LF = Faktor beban dalam desimal
Iuk = Ampere terukur rata-rata dari ketiga fase Vuk = Voltase terukur rata-rata antar fase Ir = Arus sesuai name plate
Vr = Tegangan antar fase sesuai name plate
Setelah faktor beban motor diketahui, maka efisiensi motor dapat dihitung memakai rumus seperti berikut (Natsir, 2014):
Efisiensi motor ( ηm ) = 100%
Pn x Faktor Beban x
Pi ………(2.5)
Keterangan:
ηm = Efisiensi motor dalam %
Pn = Daya nominal motor sesuai name plate
Pi = Daya terukur (daya aktual) dalam kW
Faktor Beban = Hasil perhitungan dengan metode seperti diuraikan diatas dalam desimal.
Efisiensi motor dapat didefinisikan sebagai perbandingan keluaran daya motor yang digunakan terhadap keluaran daya totalnya. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah usia, kapasitas, kecepatan, jenis, dan suhu. Beberapa motor listrik didesain untuk beroperasi pada 50% hingga 100% beban nominal. Efisiensi maksimum adalah yang mendekati 75% pada beban nominal. Untuk menghitung beban pada motor dapat dilakukan secara langsung atau dengan menggunakan metode pengukuran daya masuk.
Kemudian menentukan nilai daya masuk dengan mengambil nilai pada
16
Pr = Daya masuk beban penuh (kW) P = Nilai daya pada name plate (kW) ηr = Efisiensi pada beban penuh
Pada umumnya motor penggerak pompa di PDAM menggunakan motor listrik tiga fase dari jenis motor induksi. Pada motor lama data efisiensi motor tidak tertera pada name plate dan kadang-kadang juga agak sulit untuk mendapatkannya dari suplier motor.
Penurunan efisiensi motor listrik sering terjadi pada motor penggeraknya itu sendiri. Karena itu perlu diperiksa dan diketahui efisiensi motor. Kinerja motor sangat tergantung dari kualitas suplai listriknya. Oleh karena itu pengukuran kualitas kelistrikan perlu dilakukan misalnya dengan alat power analyzer atau dengan perhitungan (Natsir, 2014).
1. Tegangan yang tidak stabil pada motor (V-Unbalance) akan menurunkan kinerja dan usia motor 3 fase dari umur teknis.
2. Tegangan yang tidak stabil pada terminal stator motor menyebabkan fase ketidak stabilan arus (I-Unbalance)
3. Ketidakstabilan arus mengakibatkan ketidak stabilan torsi, yang mengakibatkan terjadinya getaran dan stres mesin, meningkatkan energi
losses dan motor menjadi lebih panas, yang pada ahirnya akan menyebabkan usia insulasi gulungan motor menjadi pendek.
4. Motor listrik akan menjadi lebih panas ketika beroperasi pada pasokan daya dengan tegangan yang tidak stabil.
2.2.5 Pengertian Faktor Daya
sebagai segitiga siku-siku seperti tertera pada Gambar 2.7 yang dimaksud dengan faktor daya = cos φ adalah perbandingan antara nilai daya nyata (P) dengan daya semu (S). Jadi cos φ = P/S. Semua nilai besaran tersebut terdapat pada tabel trigonometri, sehingga jika besaran sudut diketahui, maka nilai cos φ dapat diketahui, dan sebaliknya. Dari daftar tabel trigonometri dapat disimpulkan jika sudut φ ini makin kecil, maka nilai cos φ makin besar. Dengan kata lain, untuk mendapatkan nilai faktor daya yaitu cos φ yang lebih besar, maka sudut φ harus diperkecil. Ini berarti nilai Q (daya reaktif) dalam hal ini nilai kVAr harus diperkecil. Dalam prakteknya, salah satu cara untuk melakukan penurunan daya reaktif adalah dengan memasang kapasitor daya. kapasitor ini akan menentang daya reaktif. Dalam kaitan dengan faktor daya ini, PLN telah memberikan batasan minimum nilai faktor daya (cos φ) adalah 0,85. Jika faktor daya lebih kecil dari 0,85, maka pelanggan akan terkena denda. Untuk menghindarinya, disarankan untuk memasang instalasi kapasitor daya pada sistem kelistrikannya. Beberapa keuntungan meningkatkan faktor daya (Natsir, 2014):
1. Tagihan listrik akan menjadi kecil (PLN akan memberikan denda jika faktor daya lebih kecil dari 0,85)
2. Kapasitas distribusi sistem tenaga listrik akan meningkat 3. Mengurangi rugi–rugi daya pada sistem
4. Adanya peningkatan tegangan karena daya menurun 5. Mengurangi besarnya tegangan jatuh
Dari Gambar 2.7 dapat dilihat: sin φ = Q/S
18
Gambar 2.7 Diagram Segitiga Daya (Sumber: Zondra dan Arlenny, 2016)
Perhitungan dasar kelistrikan yang digunakan adalah (Natsir, 2014)
a) Fase Tunggal: ………..(2.7) P = V x I x cos φ
Q = V x I x sin φ S = V x I
cos φ = P/S
b) Tiga Fase: ………(2.8) P = 1,73 x Vp x I x cos φ
Q = 1,73 x Vp x I x sin φ S = 1,73 x Vp x I
cos φ = P/S tan φ = Q/S Keterangan:
V = Tegangan(volt)
Vp = Tegangan antar fase (volt) P = Daya efektif/aktif (kW)
S = Daya semu (kVA)
Q = Daya reaktif (kVAr) φ = Sudut (derajat)
2.2.6 Kapasitor
Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C" adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 1011 cm² yang artinya luas
permukaan kepingan tersebut. Kapasitansi sebesar 1 Farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulomb atau setara dengan 6,25 x 1018 elektron. Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar faktor daya
dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya, dengan demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal, maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron.
20
Memperbaiki faktor daya adalah memperbaiki perbedaan besar sudut daya aktif dengan daya semu yang digunakan dalam rangkaian AC atau perbedaan sudut fase antara tegangan (V) dan arus (I) yang biasa dinyatakan dalam cos φ. Semakin besar sudut φ, maka semakin besar daya yang harus disuplai oleh sumber energi listrik, sehingga biaya yang harus ditanggung oleh pengguna juga semakin besar. Untuk memperbaiki besarnya faktor daya listrik ini dapat dilakukan dengan memasang kapasitor daya secara paralel terhadap beban listrik tersebut. Hal ini dikarenakan pada faktor daya listrik yang rendah, peralatan listrik banyak menarik daya reaktif induktif sehingga perlu dikompensir dengan daya reaktif kapasitif agar faktor daya listrik dari peralatan tersebut menjadi lebih besar.
Besarnya rating kapasitor daya dapat ditentukan setelah didapat data-data dari peralatan listrik, kemudian dilakukan perhitungan untuk mendapatkan rating kapasitor daya tersebut.
Rating kapasitor daya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : (Zondra dan Aerlenny, 2015)
Qc = P (tan φ1 - tan φ2) ………..(2.9)
Keterangan:
Qc = Besarnya rating kapasitor daya ( kVAr ) P = Daya aktif atau beban listrik ( kW )
tan φ1 = Diperoleh dari faktor daya listrik / cos φ awal
tan φ2 = Diperoleh dari faktor daya listrik / cos φ yang
diinginkan.
Setelah terhitung besaran ukuran kapasitor untuk menghilangkan rugi daya reaktif, perlu dilihat berapa ukuran kapasitor yang dijual di pasaran. Dan kemudian dihitung lagi menggunakan persamaan (2.9) sehingga didapat hasil akhir besaran perbaikan faktor daya sesuai ukuran kapasitor yang dipasang pada motor penggerak pompa.
Dalam prakteknya ada beberapa cara pemasangan kapasitor, yaitu (Natsir, 2014):
a. Langsung pada obyek (motor pompa) yang memerlukan b. Dengan pengelompokan beberapa objek
c. Langsung dihubungkan dengan panel induk (main panel)
Secara teknis perbandingan keuntungan dan kelemahan dari tiap alternatif pemasangan kapasitor dapat dilihat pada Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Keuntungan dan Kelemahan Penempatan Lokasi Intalasi Kapasitor Daya
(Sumber: Natsir, 2014)
Penempatan
Kapasitor Keuntungan Kerugian
Secara Individual a. Tidak memerlukan tambahan breaker, karena sudah terintegrasi dengan obyek
22
Tabel 2.2. Keuntungan dan Kelemahan Penempatan Lokasi Intalasi Kapasitor Daya
(Sumber: Natsir, 2014)
b. Biaya pemasangan akan berkurang dari pada pemasangan individual
Kemungkinan memerlukan sistem
switching yang otomatis untuk mengikuti
kebutuhan daya kapasitif
Di Panel induk a. Biaya instalasi dan material per kVAr jadi lebih murah
b. Bekerja lebih akurat untuk kompensasi kVAr secara keseluruhan, dengan automatic switching
Biaya total akan lebih mahal, jika instalasi bekerja secara otomatis mengikuti kebutuhan
2.2.7 Analisis Peluang Penghematan Energi
Pada umumnya beban pada jaringan listrik adalah beban induktif seperti motor listrik adalah beban induktif yang membutuhkan daya reaktif. Dengan memasang kapasitor daya sebagai perbaikan faktor daya, peluang penghematan energi bisa tercapai. Analisis peluang penghematan energi ini dapat meggunakan data berupa penggunaan daya nyata, semu dan reaktif. Kemudian dapat dihitung menggunakan persamaan setelah peningkatan faktor daya dengan pemasangan kapasitor target PF 0,95. (Noor S, 2014) ...(2.10)
S = P/ cos φ I = S/√3 x V Q = S sin φ
Perhitungan Penghematan:
Penghematan daya semu = S x faktor daya awal – S x faktor daya 0,95
Persentase penghematan daya semu =
Daya Semu Penghematan
Daya Semu Awal x 100 %
Penghematan pemakaian energi listrik digunakan untuk perhitungan penghematan energi listrik per bulan dengan asumsi sehari proses pemakaian 15 jam dan hari kerja 30 hari. Jadi persamaan yang digunakan adalah total daya aktif x 15 jam x 30 hari. Kemudian dikalikan dengan tariff dasar listrik yang di tetapkan oleh PLN.
2.2.8 App Inventor
App Inventor adalah sebuah tool untuk membuat aplikasi android yang berbasis visual block programming menggunakan webbased graphical user interface (GUI) builder. Visual block programming maksudnya adalah dalam penggunaannya user akan melihat, menggunakan, menyusun dan drag-drops
“blok” yang merupakan simbol-simbol perintah dan fungsi event handler tertentu dalam membuat aplikasi secara sederhana. Pengguna tidak harus memiliki basic programmer, mengerti kode-kode atau berkecimpung dalam dunia teknologi informasi untuk membuat aplikasi dengan App Inventor. Bahkan App Inventor tidak hanya untuk membuat aplikasi, karena bisa digunakan untuk mengasah logika anda, seperti halnya menyusun sebuah puzzle. Untuk programmer tentu ada opsi-opsi advance untuk membuatnya sesuai dengan level kita. Aplikasi App Inventor ini pada dasarnya adalah aplikasi yang disediakan oleh Google dan sekarang di maintenance oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT).
24
Gambar 2.10 Tampilan Halaman App Inventor (Sumber: Mubarok, 2015)
Untuk menggunakan aplikasi App Inventor ini, ada beberapa langkah-langkah yang perlu diperhatikan, yaitu:
a. Unduh & Instal Java SDK terbaru b. Unduh & Instal aplikasi App Inventor
c. Instal & atur driver HP Android apabila diperlukan
3.1 Diagram Alir Penelitian
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian
26
3.2 Desain Penelitian
a. Studi Literatur
Metode ini digunakan untuk mencari literature atau sumber pustaka yang berkaitan dengan efisiensi motor induksi dan perbaikan faktor daya dengan menggunakan kapsitor dan mencari teori dengan sumber referensi yang ada serta memperoleh data yang sesungguhnya.
b. Observasi (Pengamatan)
Observasi yang dilakukan peneliti dengan melakukan pengamatan secara langsung bagaimana keadaan di PDAM sebagai langkah pertama untuk pengambilan data awal, seperti name plate motor dan jumlah motor induksi yang berjalan.
c. Wawancara
Teknik wawancara dilakukan peneliti dengan tanya jawab secara langsung kepada operator di PDAM Padangan dalam mengetahui tentang informasi yang ada di PDAM tersebut.
3.2.1 Sumber Data
Tabel 3.1. Data Motor Yang Tertera Pada Name plate
(Sumber: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan,2017)
No PompaMotor
Name plate
V P I Rpm Freq
(Hz) Cosφ fase
1 Intake 1 380 11kW 23A 1455 50 0,83 3
2 Intake 2 380 11kW 22,5A 1450 50 0,83 3
3 Praset 1 380-415 5.5kW 11A 2910 50-60 0,85 3
4 Praset 2 380-415 5.5kW 11A 2910 50-60 0,85 3
5 Filter 1 380-460 11kW 23A 1440 50 0,83 3
6 Filter 2 380 7.5kW 15.5A 2955 50 0,84 3
7 Submersible 1 380-460 11kW 23.5A 2860 50-60 0,83 3
8 Submersible 2 380-460 11kW 23.5A 2860 50-60 0,83 3
Selain data name plate motor induksi, data awal selanjutnya adalah katalog ukuran kapasitor yang dijual dipasaran. Data yang dipakai milik
Schneider Electric.
28
3.2.2 Alat
1. Hardware Yang Digunakan
Adapun perangkat keras yang digunakan dalam analisis ini diantaranya: a. Laptop ACER AO756
Dengan Spesifikasi :
1. Processor intel Celeron 877 2. Ram 2 GB
3. Harddisk Drive 320 GB b. Peralatan ukur
a. Sistem Operasi Windows 7 32bit b. Microsoft Office 2010 perbaikan faktor daya ini dimulai dengan :
a. Pengumpulan data
didapat dari PDAM Bojonegoro cabang Padangan. Data berupa name plate
motor induksi dan mengukur tegangan dan arus yang masuk ke motor. b. Mencatat data name plate motor.
Proses ini merupakan tahap awal untuk mengolah data yang akan digunakan sebagai analisis efisiensi energi listrik pada motor induksi untuk perencanaan perbaikan faktor daya.
c. Menggunakan App Inventor
Pada tahap ini App Inventor digunakan untuk membuat graphical user interface (GUI). Semua persamaan pada Bab II dimasukkan ke perintah
visual blocks programing.
d. Menghitung ukuran kapasitor
Hasil perhitungan daya reaktif digunakan untuk mencari kebuthan kapasitor sebagai perbaikan faktor daya. Kapasitor yang dijual di pasaran dihitung lagi menggunakan persamaan 2.9 dan didapat hasil ukuran kapasitor yang sesuai. Sehingga perbaikan faktor daya bisa optimal.
e. Analisis peluang penghematan energi
Dari data-data yang sudah didapat, maka perlu dilakukan analisis peluang penghematan energi yang bisa diperoleh dengan menaikan faktor daya f. Penulisan Laporan
30
3.4 Prosedur Penggunaan Aplikasi App Inventor
a. Install aplikasi Java SDK yang terbaru karena App Inventor membutuhkan program Java untuk bisa dijalankan.
Gambar 3.3 Instal Java SDK
b. Selanjutnya instal App Inventor yang digunakan untuk membuat aplikasi
GUI pada Smartphone Android. Disini penulis menggunakan App Inventor versi 64bit.
Gambar 3.4 Instal App Inventor
c. Setelah proses instalasi selesai, muncul shortcut App Inventor di desktop.
Kemudian kilik dua kali dan biarkan running aplikasinya. Selanjutnya buka
Gambar 3.5 URL Pada Browser
d. Kemudian muncul tampilan login untuk memulai akses ke halaman kerja App Inventor. Disini penulis menggunakan akun Gmail.
Gambar 3.6 Tampilan Awal Login App Inventor
32
Gambar 3.7 Tampilan Lembar Kerja App Inventor
f. Selanjutnya buat graphical user interface pada lembar kosong yang sudah disediakan. Dengan memanfaatkan tool-tool yang sudah disediakan pada kolom Palete sebelah kiri. Buat kolom-kolom blok perhitungan dan tombol GUI pada lembar kerja. Disini bisa didesain sesuai selera mulai dari warna dan menyisisipkan gambar atau logo yang diinginkan.
g. Setelah selesai mendesain tampilan aplikasi GUI, selanjutnya memasukkan perintah-perintah yang akan digunakan. Dengan memilih parameter Blocks
yang terletak pada pojok kanan atas. Di halaman kerja ini berisi perintah yang bisa digunakan untuk membuat program yang diinginkan. Dengan memanfaatkan Visual block programming yang terletak pada kolom Blocks
sebelah kiri. Pada kolom ini banyak tersedia perintah yang bisa dimanfaatkan dengan menyusun dan drag-drops “blok” yang merupakan simbol-simbol perintah dan fungsi event handler tertentu dalam membuat aplikasi. Semua Persamaan di masukan kedalam Visual block Programing
untuk membuat graphical user interface (GUI). Data ini berupa name plate
dan pengukuran tegangan dan arus yang masuk pada motor.
34
h. Setelah selesai memberikan perintah pada block-block bisa langsung dijalankan dengan menggunakan emulator yang disediakan. Atau bisa langsung mengekspor dalam bentuk eksetensi .apk dan dijalankan pada
Smartphone Android.
4.1 Hasil Penelitian
Setelah melakukan survei ke lapangan dan meengukur arus dan tegangan pada semua motor induksi 3 fase yang beroperasi di PDAM Padangan, didapatkan sekumpulan data berupa name plate motor, arus dan tegangan terukur yang berbeda-beda. Faktor daya yang terukur pada cos phi meter yaitu 0,81. Pada tahap pengukuran ini dilakukan dua kali proses pengukuran, yaitu pada waktu beban puncak dan lewat beban puncak. Hal ini dilakukan agar didapatkan hasil yang lebih optimal sehingga tingkat akurasinya dapat dipercaya.
Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Lewat Waktu Beban Puncak Pukul 14.00
No Motor
Pompa
Hasil Pengukuran
Tegangan (V) Arus
(Ampere)
R-S S-T T-R Vp R S T Ir
1 Intake 1 408 400 394 400 10,2 11 10,9 10,7
2 Intake 2 400 401 404 401 11,2 11,4 11,1 11,2
3 Praset 1 403 397 422 407 7 7,1 7,5 7,2
4 Praset 2 401 408 410 406 6,8 7 7,1 7
5 Filter 1 405 401 398 401 11,4 10,9 11,1 11,1
6 Filter 2 410 402 408 406 7,4 7,1 7,2 7,2
7 Submersible 1 415 406 401 407 11,4 12,6 11,1 11,7
8 Submersible 2 406 409 400 405 10,9 11,9 11,2 11,3
36
Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Waktu Beban Puncak Pukul 18.30
No Motor
7 Submersible 1 406 403 398 402 12 11.2 10,9 11,3
8 Submersible 2 401 402 397 400 10,2 11 9,5 10,2
Hasil pengukuran yang sudah didapat ternyata tidak begitu berperngaruh dengan tegangan dan arusnya. Ini dikarenakan PDAM Padangan memasang transformator sendiri dan tidak terhubung listrik rumahan yang bisa mengakibatkan tegangan turun pada beban puncak.
4.1.1 Perhitungan menggunakan GUI App Inventor
Data hasil pengukuran yang diperoleh di masukkan ke kolom-kolom GUI
Gambar 4.1 Tampilan GUI Pada Smartphone
Data name plate, perngukuran arus dan tegangan di inputkan ke kolom-kolom GUI pada Smartphone. Maka di dapat hasil sebagai berikut:
Tabel 4.3. Hasil GUI
1 Intake 1 6,145 7,404 4,129 0,489 87,6 2,101
2 Intake 2 6,448 7,769 4,333 0,525 89,5 2,205
3 Praset 1 4,309 5,069 2,670 0,701 89,4 1,248
4 Praset 2 4,179 4,916 2,424 0,679 89,4 1,210
5 Filter 1 6,391 7,700 4,295 0,509 87,6 2,185
6 Filter 2 4,247 5,057 2,743 0,496 87,6 1,342
7 Submersible 1 6,837 8,238 4,594 0,533 85,7 2,338
8 Submersible 2 6,571 7,917 4,416 0,512 85,7 2,247
38
4.2 Analisis dan Pembahasan 4.2.1 Efisiensi Motor
Setelah di dapat hasil perhitungan melalui GUI, maka di dapat tingkat efisiensi motor berbeda-beda. Di lihat dari Tabel International Efficiency Motor (IE 1-3), maka dapat dilihat ada beberapa motor yang sudah mengalami penurunan efisiensi. Hal ini disebabkan tegangan listrik yang sering mengalami ketidakseimbangan (Unballance). Menurut syarat yang dikeluarkan oleh produsen motor listrik di Amerika (NEMA), yang sering dipakai acuan untuk tegangan tidak seimbang (Unballance) sekitar 1 %.
Inta
Gambar 4.2 Grafik Efisiensi Motor Sebelum Perbaikan Faktor Daya
Dilihat hasil dari grafik penurunan efisensi motor ada beberapa motor yang masih dalam kategori standard efficiency. Yaitu pada intake 1 dan 2, praset
1 dan 2, filter 1 dan 2. Pada motor submersible yang digunakan sebagai pompa
Nilai Efisiensi
distribusi ke konsumen sudah mengalami penurunan efisiensi yang cukup signifikan. Hal ini dikarenakan motor submersible bekerja dengan keras untuk menyalurkan tekanan air ke konsumen. Meskipun masih bisa digunakan, akan tetapi jika terus dioperasikan akan mengkonsumsi suplai listrik yang berlebih
4.2.2 Perbaikan Efisiensi Motor 4.2.2.1 Perhitungan Ukuran Kapasitor
Di lihat dari tabel hasil perhitungan GUI (Tabel 4.3) juga dapat dilihat ukuran kapasitor yang terhitung untuk perbaikan faktor daya. Untuk motor 11 kW rata-rata membutuhkan kapasitor sekitar 2 kVAr dan motor lainnya sekitar 1 kVAr agar faktor daya bisa menjadi 0,95 untuk mengurangi rugi daya reaktif. Di lihat dari tabel katalog kapasitor maka dapat dihitung berapa faktor daya yang dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor yang tersedia menggunakan persamaan (2.9).
Tabel 4.4. Ukuran Kapasitor Sebagai Perbaikan Faktor Daya
No PompaMotor
Ukuran Kapasitor
terhitung
Perbaikan faktor faya yang diperoleh setelah pemasangan kapasitor daya
8 Submersible 2 2,247 - - 0,939 0,960 0,977
40
Tabel 4.5. Ukuran Kapasitor Yang Terpasang
No
7 Submersible 1 2,5 kVAr 8 Submersible 2 2,5 kVAr
Total 16 kVAr
Total ukuran kapasitor yang harus dipasang untuk memperbaiki faktor daya menjadi 0,95 adalah 16 kVAr. Akan tetapi ukuran kapasitor tersebut tidak ada yang dijual di pasaran. Ukuran kapasitor yang dipasang tidak boleh dibawah ukuran yang telah dihitung, sehingga dibulatkan menjadi 20 kVAr dengan harga Rp. 1.843.000.
4.2.2.2 Efisiensi Motor Setelah Dipasang Kapasitor
Tabel 4.6. Perbuahan Nilai Daya, Arus Dan Efisensi Setelah Dipasang Kapasitor
1 Intake 1 5,255 6,468 2,005 9,34 89,48
2 Intake 2 5,518 6,787 1,998 9,8 91,63
3 Praset 1 3,629 4,535 1,335 6,4 94,44
4 Praset 2 3,687 4,398 2,424 6,26 90,70
5 Filter 1 5,467 6,727 2,085 9,7 89,55
6 Filter 2 3,690 4,470 1,385 6,36 89,11
7 Submersible 1 5,584 7,196 2,230 10,2 91,58
8 Submersible 2 5,621 6,916 2,143 9,8 86,98
Total 38,451 47,497 15,05 67.,6
Berdasarkan uraian Tabel 4.6 maka perubahan efisiensi motor dapat ditampilkan pada gambar berikut:
Gambar 4.3 Grafik Efisiensi Motor Setelah Perbaikan Faktor Daya
Nilai Efisiensi
42
4.2.2.3 Perbandingan Efisiensi Motor Sebelum dan Sesudah Dipasang Kapasitor
Berdasarkan Tabel 4.3 dan 4.5 perbandingan nilai efisiensi motor sebelum dan sesudah dipasang kapasitor dapat ditampilkan pada Gambar 4.4 berikut:
80
Gambar 4.4 Perbandingan Nilai Efisiensi Motor Sebelum dan Sesudah Dipasang Kapasitor
Dari Gambar 4.4 rata-rata nilai perbaikan nilai efisiensi motor setelah dipasang kapasitor adalah 1% sampai dengan 6%. Dengan naiknya efisiensi motor, maka kinerja motor akan bisa lebih optimal.
Nama Motor Nilai
4.2.3 Analisis Penghematan Energi Listrik
Dalam analisis penghematan pemakaian energi listrik diambil beberapa data penelitian. Data tersebut diantaranya adalah total daya nyata, daya semu, daya reaktif, tegangan terukur rata-rata, dan total arus terukur. Dengan analisis penghematan energy listrik, diharapkan akan diperoleh hasil penghematan pemakaian energi listrik setelah melakukan perbaikan faktor daya dengan memasang kapasitor daya. Berdasarkan hasil dari Tabel 4.1 dan 4.3 maka diperoleh data sebagai berikut:
Tegangan terukur rata-rata (V) : 404 V
Arus total terukur (I) : 71,5 A
Total daya sebelum peningkatan faktor daya: Daya nyata (P) : 45,127 kW Daya Semu (S) : 54,07 kVA Daya Reaktif (Q) : 29,5 kVAr
Setelah peningkatan faktor daya dengan pemasangan kapasitor daya menjadi 0,95 Daya Nyata (P) : 38,451 kW
Daya Semu (S) : 47,497 kVA Daya Reaktif (Q) : 15,605 kVAr
Arus (I) : 67,86 A
Maka penghematan daya setelah perbaikan faktor daya
(S) = S faktor daya 0,81 – S faktor daya 0,96
= 54,07 – 47,497 = 6,573 kVA
Sehingga persentase penghematan daya semunya
=
44
=
6,573
100% 45,127x = 14.5%
Untuk menghitung penghematan energi listrik, maka dibutuhkan data pembayaran tagihan listrik pihak PDAM Padangan setiap bulan yang dapat ditampilkan pada Gambar 4.5 berikut:
Gambar 4.5 Rekening Listrik PDAM Padangan
Dari Gambar 4.5 dapat dilihat bahwa pihak PDAM Padangan mengeluarakan uang sebesar Rp. 20.972.137 pada bulan mei 2017. Tarif per KWH yang ditetapkan belum diketahui. Maka di asumsikan jumlah biaya bulanan dibagi total daya nyata yang terpakai dikalikan jam kerja perhari dan dikalikan 30 hari. Sehingga diperoleh:
= P total x 15 x 30 = 45,127 x 15 x 30 = 20 307 kWh
Tarif per kWh-nya =
Maka penghematan energi listrik yang tercapai dengan asumsi tarif listik per kWh adalah Rp. 1.028 dengan jam kerja 15 jam selama 30 hari:
= 6,244 x 15 x 30 = 2 809,8 kWh Penghematan yang didapat :
= 2 809,8 x Rp. 1.032 = Rp. 2.899.713
Sehingga persentase pengehematan yang diperoleh adalah:
=
Rp. 2.899.713
x100% Rp. 20.972.137
= 13,8%
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang didapat dari hasil analisis efisiensi energi listrik pada motor induksi untuk perencanaan perbaikan faktor daya di PDAM Padangan adalah:
1. Intensitas konsumsi energi listrik pada motor induksi di PDAM Padangan bervariatif. Hal ini dikarenakan motor yang dipakai tidak sama spesifikasinya
2. Nilai besaran daya, efisiensi motor, dan kebutuhan kapasitor daya yang dihitung dengan menggunakan graphical user interface berbasis android: a. Total daya nyata sebesar 45,127 kW, daya semu sebesar 54,07 kVA, dan
daya Reaktif sebesar 29,433 kVAr.
b. Efisiensi motor yang terhitung berdasarkan pengukuran bervariatif. c. Total kebutuhan kapasitor daya yang dibutuhkan untuk meningkatakan
faktor daya sebesar 14,876 kVAr
3. Efisiensi motor listrik berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan jika dibandingkan dengan standar International Efficiency mengalami peningkatan nilai efisiensi dengan pemasangan kapasitor daya. Peningkatan berisar 1% sampai dengan 6%.
4. Total ukuran kapasitor yang harus dipasang untuk mengoptimasi peluang penghematan konsumsi energi listrik di PDAM Padangan dengan menaikkan faktor daya sebesar 16 kVAr.
Sehingga penghematan pemakaian tenaga listrik setelah faktor daya menjadi 0,95 sebesar 13,8%. Dengan asumsi lama jam kerja pengoperasian 15 jam x 30 hari. Dengan melihat tagihan rekening listrik milik PDAM Padangan yang jumlahnya sebesar Rp. 20.972.137 maka biaya yang bisa dihemat sebesar Rp. 2.899.713 dan biaya yang dikeluarkan PDAM Padangan untuk membeli kapasitor adalah Rp. 1.843.000 maka dalam jangka waktu 1 bulan biaya tersebut sudah dapat dikembalikan.
5.2 Saran
Saran yang diperoleh dari hasil analisis efisiensi energi listrik pada motor induksi untuk perencanaan perbaikan faktor daya adalah:
1. Dengan diketahuinya kebutuhan daya dan efisiensi motor listrik pada PDAM Padangan, maka perlu dilakukan pendataan berkala minimal satu kali dalam satu bulan.
2. Dengan mengetahui hasil efisiensi motor listrik di PDAM Padangan perlu diwaspadai penurunan efisiensi motor terutama pada motor submersible. 3. Penentuan lokasi pemasangan kapasitor sebaiknya dilakukan secara
48
DAFTAR PUSTAKA
Anindita, G., Setiawan, E., Syahid, A., 2016. Optimasi Energi pada Motor Induksi 3 Fasa dalam Memproduksi Kebutuhan Air (Studi Kasus di PDAM Karang Pilang Surabaya. Seminar Nasional Maritim, Sains, dan Teknologi Terapan 2016, Vol 1. ISSN: 2548-1509.
Ghazali, A., 2011. Metode Perhitungan Efisiensi Motor Induksi Yang. Sedang Beroperasi. Skripsi Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Elektro, Universitas Indonesia.
Mubarok, F., 2015. Pengembangan Media Pembelajaran Berbasis Mobile Application Menggunakan App Inventor Pada Mata Pelajaran Mekanika Teknik Untuk Siswa Kelas X Studi Keahlian TGB Smk Negeri 3 Yogyakarta. Skripsi Fakultas Teknik, Pendidikan Teknik Sipil Dan Perencanaan, Universitas Negeri Yogyakarta.
Natsir., 2014. Pedoman Pelaksanaan Efisiensi Energi Di PDAM. Kementerian Pekerjaan Umum Dan Perumahan Rakyat Direktorat Jenderal Cipta Karya Direktorat Pengembangan Air Minum.
Noor S., 2014. Efisiensi Pemakaian Daya Listrik Menggunakan Kapasitor Bank.
Jurnal POROS TEKNIK, Volume 6, No. 2, Desember 2014.
PLN., 2015. Tarif Adjustment Listrik.
http://www.pln.co.id/wp-content/uploads/2015/11/TA-Desember-2015.pdf. Diakses tanggal 30 Mei 2017.
Power Electronic Capacitors., 2015. Ducati Energia. Italy.
Power Quality., 2013. Reactive Energy Management Low Voltage Components.
Schneider Electric. France.
Supardi, A dan Budiman, A., 2013. Perancangan Alat Perbaikan Faktor Daya Listrik Pada Instalasi Listrik Rumah Tinggal Dan Evaluasi Dampak Pemasangannya. Simposium Nasional RAPI XII, ISSN 1412-9612.
Triboesono, A., 2016. Statistik Ketenagalistrikan 2015. Direktorat Jendral Ketenagalistrikan Kementerian Energi dan Sumber Daya Mineral.
WEG., 2016. Specification of Electric Motors. Brazil.
50
52
Motor induksi 3 fase PDAM Padangan
No
Motor
Pompa Nameplate
1 Intake 1 P : 11 kW
I : 23 A
V : 380
Rpm : 1455
Hertz : 50
Cos φ : 0.83
2 Intake 2
P : 11 kW
I : 23 A
V : 380
Rpm : 1455
Hertz : 50
3 Praset 1
P : 5,5 kW
I : 1 A
V : 380
Rpm : 2910
Hertz : 50-60
Cos φ : 0.85
4 Praset 2
P : 5,5 kW
I : 1 A
V : 380
Rpm : 2910
Hertz : 50-60
54
5 Filter 1
P : 11 kW
I : 23 A
V : 380
Rpm : 1440
Hertz : 50
Cos φ : 0.83
6 Filter 2
P : 7,5 kW
I : 15,5 A
V : 380
Rpm : 2955
Hertz : 50
7 Submersible 1
P : 11 kW
I : 23,5 A
V : 380
Rpm : 2860
Hertz : 50-60
56
8 Submersible 2
P : 11 kW
I : 23,5 A
V : 380
Rpm : 2860
Hertz : 50-60
