TUGAS AKHIR ANALISIS PENGARUH TEGANGAN KERJA TERHADAP KINERJA DAN TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA FASA ROTOR BELITAN

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS PENGARUH TEGANGAN KERJA TERHADAP KINERJA DAN TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA FASA ROTOR BELITAN Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh BEGIN RAJA SEMBIRING NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2 ABSTRAK Motor induksi merupakan motor AC yang sering menjadi pilihan dalam dunia industri. Dikarenakan motor induksi sangat mudah dalam pengoperasian dan perawatannya. Nilai tegangan kerja yang dipikul motor saat operasi, sering tidak sesuai lagi dengan tegangan nominalnya. Terjadi kenaikan dan penurunan tegangan suplai. Menurut SPLN 1 tahun 1995, ada batasan-batasan variasi tegangan yang masih dapat ditolerir yaitu +5; -10 dari V nom. Pada penelitian ini dilakukan analisis terhadap kinerja (putaran-torsi) dan temperatur, saat motor diberi suplai variasi tegangan kerja sesuai batasan variasi tegangan berdasarkan SPLN 1 tahun Dari hasil penelitian didapat bahwa semakin besar tegangan kerja yang disuplai pada motor saat beban konstan, maka semakin besar kecepatan putaran, torsi, dan kenaikan temperatur motor. Pada saat tegangan kerja sebesar 342 V (-10 % V nom ) didapat n r = 1460 rpm, Torsi = 1,28 N m, kenaikan temperatur = 0,293 0 C/menit. Saat tegangan kerja sebesar 380 V (V nom ) didapat n r = 1480 rpm, Torsi = 3,46 N m, kenaikan temperatur = 0,49 0 C/menit. Saat tegangan kerja 398 V (+5 % V nom ) didapat n r =1486 rpm, Torsi = 5,64 N m, kenaikan temperatur = 0,63 0 C/menit. Kata Kunci : Motor Induksi Rotor Belitan, Tegangan Kerja, Putaran, Torsi, Temperatur. i

3 KATA PENGANTAR Segala Pujian dan Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, karena atas Anugerah-Nya lah, penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik dan pada waktu yang tepat. Adapun Judul Tugas Akhir ini adalah ANALISIS PENGARUH TEGANGAN KERJA TERHADAP KINERJA DAN TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA FASA ROTOR BELITAN. Pengerjaan Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan dalam menyelesaikan studi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik,. Adapun Tugas Akhir ini penulis dedikasikan kepada kedua orang tua terkasih dan terspesial dari semua, dan yang telah membesarkan penulis dengan penuh cinta kasih sayang, Ayah penulis Almarhum B.Sembiring dan Ibunda tercinta Herawati Sinuhaji, serta saudara kandung penulis, Kakak dr. Christin Li Idilona Sembiring, Abangda Tabah Raja Sembiring S.T, dan Hendro Sembiring yang selalu mendoakan dan mensupport penulis, hingga terselesaikannya Tugas Akhir ini dengan baik. Dari mulai awal perkuliahan, di tahun 2012 di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, sampai dengan penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis banyak mendapat dukungan, bimbingan, bantuan, serta Doa dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan penuh kerendahan dan ketulusan hati, penulis menyampaikan ucapan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang dengan ikhlas mau meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan ii

4 bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini. Terimakasih yang sebesar-besarnya penulis ucapkan untuk beliau. 2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S, selaku dosen pembanding Tugas Akhir, sekaligus Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro, FT-USU. 3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku dosen pembanding Tugas Akhir sekaligus Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU. 4. Bapak Rachmad Fauzi, S.T, M.T, selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU. 5. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T, selaku dosen wali penulis. 6. Seluruh staf pengajar Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Bapak dan Ibu Dosen yang penulis hormati dan banggakan. 7. Seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. 8. Bapak Isroy Tanjung, ST selaku Pegawai di Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik Elektro USU yang membantu penulis dalam pengurusan izin penelitian. 9. Teman-teman asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah membantu penulis dalam pengambilan data (Ibas, Windi, Gading, Syahrul.L). 10. Teman-teman stambuk 2012: Gomgom, Valen, Ray Calvin, Ricart, Arivin, Rey Pantun, Daniel Purba, Riovan, Andika Pal, Elius, Alexander, dan temanteman stambuk 12 lainnya, yang tidak penulis sebutkan satu-persatu. iii

5 Akhir kata Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna, namun penulis berharap semoga Tugas Akhir ini bermanfaat dan dapat dijadikan satu dari jutaan sumber inspirasi lainnya bagi pembaca. Medan, November 2016 Penulis Begin Raja Sembiring iv

6 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... x BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Umum Konstruksi Motor Induksi Prinsip Kerja Medan Putar Prinsip Kerja Motor Induksi Rangkaian Ekivalen Motor Induksi 3 Fasa v

7 2.6 Desain Motor Induksi Tiga Fasa Torsi dan Putaran Motor Induksi Penentuan Parameter Motor Induksi Pengujian tanpa beban Pengujian Tahanan Stator (DC Test) Pengujian Rotor Tertahan (Block Rotor Test) Rating Temperatur dan Metode Pengukuran Temperatur Motor Tegangan Kerja Tegangan nominal sistem BAB III METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Langkah langkah Penelitian Bahan dan Peralatan yang Digunakan Variabel yang Diamati Percobaan untuk mendapatkan parameter-parameter Percobaan Tahanan DC Percobaan Tegangan Kerja terhadap kinerja dan temperatur Pelaksanakan Penelitian Proses Pengumpulan Data vi

8 3.7.2 Melakukan Analisa Data BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Umum Hasil Penelitian Percobaan untuk mendapatkan parameter-parameter Percobaan tegangan kerja terhadap kinerja motor Percobaan tegangan kerja terhadap temperatur motor...46 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN vii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan... 7 Gambar 2.2 Komponen Stator motor induksi tiga fasa... 8 Gambar 2.2(a) Lempengan Inti... 8 Gambar 2.2(b) Tumpukan Inti dengan Kertas Isolasi pada Beberapa Alurnya... 8 Gambar 2.2(c) Tumpukan Inti dan Kumparan Dalam Cangkang Stator... 8 Gambar 2.3 Konstruksi Rotor Belitan... 9 Gambar 2.4 Proses terjadinya medan putar...10 Gambar 2.5 Arah gaya (F) yang ditimbulkan fluks Gambar 2.6 Vektor resultan F pada keadaan t Gambar 2.7 Prinsip kerja motor induksi 3 fasa...11 Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor induksi model transformator Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen rotor motor induksi Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor induksi rugi-rugi inti diabaikan Gambar 2.11 Karakteristik torsi kecepatan motor induksi pada berbagai desain Gambar 2.12 Diagram Aliran Daya Gambar 2.13 Rangkaian pengujian tanpa beban motor induksi Gambar 2.14 Rangkaian pengujian tahanan Stator Arus DC Motor induksi...22 Gambar 2.15 Rangkaian pengukuran untuk DC test Gambar 2.16 Rangkaian ekivalen motor induksi pada percobaan block rotor test Gambar 2.17 Gambar nameplate motor viii

10 Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Tahanan DC Belitan Stator Gambar 3.2 Rangkaian Percobaan Tahanan DC Belitan Rotor Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan Tegangan Kerja terhadap kinerja dan Temperatur Gambar 3.4 Diagram Alur pengambilan data Gambar 4.1 Grafik Tegangan kerja vs Kecepatan Motor Induksi Gambar 4.2 Grafik Tegangan kerja vs Torsi Motor Induksi Gambar 4.3 kerja 342 Volt Gambar 4.4 kerja 350 Volt Gambar 4.5 kerja 360 Volt Gambar 4.6 kerja 370 Volt Gambar 4.7 kerja 380 Volt Gambar 4.8 kerja 390 Volt Gambar 4.9 kerja 398 Volt ix

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kenaikan suhu untuk motor besar dengan faktor 1, Tabel 4.1 Percobaan tahanan DC pada belitan stator Tabel 4.2 Percobaan tahanan DC pada belitan rotor Tabel 4.3 Data pengujian pengaruh variasi tegangan kerja saat kondisi berbeban konstan Tabel 4.4 Data Hasil analisis data pengaruh variasi tegangan kerja pada kondisi berbeban konstan...44 Tabel 4.5 infrared saat V kerja = 342 volt Tabel 4.6 infrared saat V kerja = 350 volt Tabel 4.7 infrared saat V kerja = 360 volt Tabel 4.8 infrared saat V kerja = 370 volt Tabel 4.9 infrared saat V kerja = 380 volt Tabel 4.10 infrared saat V kerja = 390 volt...53 Tabel 4.11 infrared saat V kerja = 398 volt...5 x