Analisis Perbandingan Sistem Pengasutan Motor Induksi 3 Fasa Sebagai Penggerak Pompa Pada Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Wendit Malang

Transkripsi

1 Junal Elekto ELTEK Vol. 3, No. 1, Apil 01 ISSN: Analii Pebandingan Sitem Pengautan Moto Induki 3 Faa Sebagai Penggeak Pada Peuahaan Daeah Ai Minum (PDAM) Wendit Malang Andyk Pobo Paetya, Abdul Hamid dan Yuuf Imail Nakhoda Juuan Teknik Elekto, Intitut Teknologi Naional Malang pobo_ip@yahoo.co.id Abtak Tulian ini menjelakan maalah pengautan moto induki 3 faa pada PDAM Wendit Malang. Peoalan yang paling utama adalah beanya au pengautan yang tinggi antaa 4 ampai 7 kali au nominal. Au pengautan yang bea ini mengakibatkan penuunan tegangan eaat (ag) pada item jaingan. Untuk menguangi au aut yang bea teebut, maka pelu dipaang pealatan pengautan. Pealatan pengautan teebut beupa ototafo, eito dan eakto. Pengujian dilakukan pada alah atu unit moto induki 3 faa, 380 V, 354 A, 00 kw dengan co θ ebea 0,86 ebagai penggeak pompa dengan dengan bantuan Softwae ETAP. Dai pengujian yang dilakukan, telihat bahwa dengan menggunakan ototafo tejadi penuunan au pengautan yang cukup ignifikan dai ebea 016,73 A tanpa bantuan alat pengautan menjadi ebea 578,3 A dengan bantuan alat pengautan atau ama dengan penuunan au aut ebea 71.3%. Kata kunci Moto induki, pengautan moto, dan au pengautan. I. PENDAHULUAN Dalam pengopeaian moto induki adalah angatlah penting untuk mempehatikan au awal pada aat moto dijalankan. Pengautan tegangan penuh yang dilakukan dengan beban yang tinggi moto akan menaik au yang angat bea, dimana hal ini akan mengakibatkan voltage dip pada beban-beban yang lain. Seta dapat meuak moto itu endii. Pada Peuahaan Daeah Ai Minum (PDAM) Wendit Malang dipelukan pengopeaian moto yang tepat, guna kelancaan dalam penditibuian ai beih. Dalam penelitian ini dilakukan pengujian pada alah atu unit moto 3 faa ebagai penggeak pompa dengan kapaita ebea 00 kw ebelum dan eudah pemaangan alat bantu pengautan. Pengujian ini dilakukan dengan bantuan oftwae ETAP Powe Station. II. TEORI DASAR A. Moto Induki [1] Moto au bolak-balik (moto induki) adalah uatu mein yang befungi untuk mengubah tenaga litik menjadi tenaga mekanik atau tenaga geak, dimana tenaga geak ini beupa peputaan pada poo moto. Salah atu jeni moto AC ini adalah moto induki atau moto tak eempak. Dinamakan moto tak eempak (aynchone) kaena putaan poo moto tidak ama dengan putaan medan fluk magnet tato. Dengan kata lain, bahwa antaa putaan oto dan putaan fluk magnet tedapat eliih putaan yang diebut lip. Moto induki polyphae banyak dipakai dikalangan induti. Ini bekaitan dengan bebeapa keuntungannya, antaa lain: 1. Sangat edehana dan daya tahan kuat (kontuki hampi tak penah mengalami keuakan, khuunya tipe oto angka bajing).. Haga elatif muah dan peawatan mudah. 3. Efiieni tinggi. Pada kondii beputa nomal, tidak dibutuhkan ikat dan kaenanya ugi daya yang ditimbulkan dapat dikuangi (khuunya moto induki oto belitan). B. Pinip Keja Moto Induki [1] Beputanya oto pada moto induki ditimbulkan oleh adanya medan puta yang dihailkan dalam kumpaan tatonya. Medan puta ini akan tejadi apabila kumpaan tato dihubungkan dengan uatu umbe tegangan tiga faa. Pinip kejanya diuaikan ebagai beikut. 1. Apabila umbe tegangan 3 phaa dipaang pada kumpaan tato akan timbul medan puta dengan kecepatan, 10 f n = pm (1) p. Medan puta tato teebut akan memotong batang kondukto pada oto ehingga pada kumpaan oto timbul tegangan induki (GGL Induki). 3. Kaena kumpaan oto meupakan angkaian tetutup, maka akan mengali au (I). Kawat penghanta (kumpaan oto) yang dialii au yang beada dalam medan magnet akan menimbulkan gaya (F) pada oto. 4. Bila kopel mula yang dihailkan oleh gaya (F) pada oto cukup bea untuk memikul kopel beban, maka oto akan beputa eaah dengan medan puta tato. 5. Sepeti halnya telah dijelakan bahwa tegangan induki akan timbul kaena adanya tepotongnya batang kondukto (oto) oleh medan puta tato. Atinya aga tegangan teinduki dipelukan adanya pebedaan elatif antaa kecepatan medan puta tato (n ) dan kecepatan medan puta oto (n ). 3

2 Junal Elekto ELTEK Vol. 3, No. 1, Apil 01 ISSN: Pebedaan kecepatan antaa n dan n diebut lip (S) dinyatakan dengan: n n S = x % n 100 () 7. bila n = n tegangan tidak akan teinduki dan au tidak mengali pada kumpaan jangka oto, dengan demikian tidak dihailkan kopel. Kopel moto ditimbulkan apabila n lebih kecil dai n. 8. Dilihat dai caa kejanya moto induki diebut juga moto tak eempak atau ainkon. C. Rangkaian Ekivalen Moto Induki [7] Keja moto induki epeti juga keja pada tanfomato adalah bedaakan pinip induki elektomagnetik. Oleh kaena itu moto induki dipandang ebagai tanfomato yang mempunyai cii-cii khuu, yaitu: 1. Stato ebagai ii pime.. Roto ebagai ii ekunde yang penghantapenghantanya dihubung-ingkat dan beputa. 3. Kopling antaa ii pime dan ii ekunde dipiahkan oleh celah udaa ( ai gap ). Gamba 1. Rangkaian ekivalen moto induki. Rangkaian ekivalen Gamba 1 mempelihatkan bahwa daya keeluuhan yang dialihkan pada celah udaa dai tato (maukan daya ke oto) adalah: P = 3I (3) Rugi tembaga oto, P = 3I (4) Dai pe. (3) dan (4), daya mekani yang dibangkitkan oleh moto induki, ( 1 ) Pm = P Pcu = 3I 3I = 3I (5) Pm = Tω = Tω( 1 ) (6) dimana: T = Toi Moto dalam N-m ω = Kecepatan Roto dalam Rad/detik ω = Kecepatan Stato dalam Rad/detik Sedangkan beanya toi dan au oto dapat dihitung dengan penggunakan peamaan (7) dan (8), 3 T = I (7) ω V I = (8) ( R + ) + ( X + X ) Dalam analia angkaian ekivalen eing diedehanakan dengan menghilangkan eitani (R c ) 3 V R I = (9) ω R ( R + ) + ( X + X ) Toi pengautan (T t ) dapat dihitung pada aat lip =1, 3 V Tt = (10) ω ( R + R ) + ( X + X ) D. Pengautan Moto [1] Au yang ditaik pada aat pengautan mencapai 4 ampai 7 kali au nominal. Pada moto induki bekapaita bea hal ini akan mengakibatkan voltage dip pada item jaingan dan dapat meuak moto induki itu endii. Caa yang paling mudah adalah dengan menuunkan tegangan teminal moto. Pengautan Auto-Tafo [4] Pada waktu pengautan, tegangan teminal dai moto dikuangai 50%-80% dai tegangan penuh dengan Auto- Tafo, untuk membuat au aut menjadi kecil. V.(%Tap ) It = (11) R ( ) + + X + X 3 V.(%Tap ). Tt =. (1) ω R + R + X + X ( ) ( ) Pengautan Reito [4] Au pengautan dapat dikuangi dengan menggunakan eito dalam angkaian tato yang dihubungkan ei dengan akla hubung ingkat pada jaingan 3 phaa. Pada aat aut au menjadi tuun etelah moto beputa, maka eito dilepa, I t = R. I t (13) T = R (14) t T c Pengautan Reacto [4] Caa lain untuk menuunkan au awal adalah dengan menghubungkan Reacto yang dipaang ei dengan tato. Dengan akla hubung ingkat yang teambung dengan jaingan 3 phaa. Setelah moto beputa maka Reacto dilepa, I t = X. I t (15) T = X (16) t T c E. Etap Powe Station ETAP Powe Station meupakan pogam untuk menganalia kondii tanient uatu ytem kelitikan. ETAP Powe Station memungkinkan anta muka ecaa gafi dan komputai yang empuna dan ecaa langung kita dapat menggamba ingle line diagam. 5

3 Bu4 CB10 Bu1 0 kv CB5 Bu 0 kv Bu5 CB11 CB CB16 CB17 CB1 Penyulang Seka Puo 416 MVAc CB1 CB4 Cable1 CB7 CB8 Cable4 CB13 CB3 Cable Cable3 CB6 Tafo Wendit I 150 kva CB18 CB9 CB14 Peneangan(1) 0. kva CB15 Wendit I () Wendit I (4) Chlo Room 00 kw 00 kw 0. kva Wendit I (1) Wendit I (3) Wendit I Cadangan 00 kw 00 kw 90 kw Bu6 0 kv Bu7 0 kv CB0 CB3 CB19 Bu8 CB6 Penyulang Bunul 416 MVAc CB1 Cable7 CB5 CB Cable6 CB4 Cable5 Tafo Wendit III 150 kva CB8 CB7 Cable8 CB9 Bu9 CB30 CB31 CB3 CB33 CB34 Wendit III () Wendit III (4) Wendit III (1) Wendit III (3) Peneangan() 0. kva CB35 Bu10 0 kv Bu1 CB37 Bu11 CB38 CB36 Tafo Wendit II 150 kva CB40 CB41 Cable9 Wendit II () Wendit II (4) 00 kw 00 kw Wendit II (1) Wendit II (3) 00 kw 00 kw Bu13 CB48 Geneato Cummin Geneato Pekin 0.85 MW 0.85 MW CB46 Cable10 CB49 CB47 Cable11 CB50 Cable1 Junal Elekto ELTEK Vol. 3, No. 1, Apil 01 ISSN: Pefoma Steady State. Kondii moto dalam keadaan Steady State adalah kondii dimana moto dalam keadaan mantap. Dimana hampi tidak ada peubahan au, tegangan, toi, eta kecepatan. Keadaan Steady State ini meupakan gambaan ecaa keeluuhan dai moto teebut yang dapat dijadikan acuan untuk penggunaanya. CB39 Pefoma Tanient. Keadaan tanient atau peubahan meupakan kondii moto eaat dimana keadaan beubahubah dan dapat menentukan bebeapa fakto penting dalam pengendalian moto, edangkan keadaan Steady State kondii dimana moto dalam keadaan mantap. Gamba mempelihatkan diagam ali pengautan moto induki 3 faa. Stat CB4 CB43 CB44 CB45 Gamba 3. Pemodelan One-Line Diagam Simulai PDAM Wendit Malang. Gamba 4 mempelihatkan pemodelan moto induki penggeak pompa unit 1 di PDAM Wendit. Pemodelan One Line Diagam Speifikai Moto P = V = I = Co θ = F = Putaan = p = Stating Moto Tanpa Pengautan Running Gamba 4. Pemodelan Moto Wendit Unit I di PDAM Wendit Malang. Stating Moto Dengan Pengautan(Auto-Tafo, Reito, Reakto) Y Apakah It = 4 7 x Ifl? T Cetak Hail A. Hail Simulai Pengautan Moto Moto dengan kapaita 00 kw di aut tanpa alat bantu pengautan dengan etingan waktu t = 0. Dengan au beban penuh (I fl ) ebea 354 A, moto menaik au 016,73 A yang mengakibatkan tejadi penuunan tegangan eaat pada bu hingga 358,49 V dengan au kadaan ajek ebea 333,39 A. Stop Gamba. Flowchat analia pengautan moto induki 3 faa. III. HASIL ANALISIS PENGASUTAN MOTOR Dengan menggunakan Softwae ETAP Powe Station imulai One-Line Diagam yang telihat dalam Gamba 3. Dengan memaukkan data pada Name Plate moto didalam Menu Induction Machine Edito pogam ETAP Powe Station. Kemudian memilih pealatan pengautan moto yang akan digunakan untuk menganalia. Dengan menetting waktu aut dan total imulai pada menu moto Stating Study Cae, kemudian menjalankan pogam Run Dinamic Moto Stating yang teletak dipojok kanan ata dalam tampilan menu pogam. Gamba 5. Pofil tegangan Bu tanpa pealatan pengautan moto. Gamba 6. Pofil tegangan Bu tanpa pealatan pengautan moto. Gamba 7, 8, dan 9, maing-maing mempelihatkan pofil au aut ebagai fungi poentae eting tap tafo pada pengautan moto induki. 6

4 Junal Elekto ELTEK Vol. 3, No. 1, Apil 01 ISSN: Gamba 11. Pofil au pengautan menggunakan auto-tafo. Gamba 7. Pofil au aut (A) tehadap eting tap (%). C. Pengautan menggunakan Reito Dengan menggunakan pealatan pengautan eito dengan tap 50% dan witch off t = detik, au naik ebea 1149,79 A dan tuun lagi ampai kondii mantap yaitu 333,39ª epeti dipelihatkan Gamba 1. Tegangan pada bu mengalami penuunan pada aat pengautan ebea 191,67 V epeti dipelihatkan Gamba 13. Gamba 8. Pofil tegangan teminal moto (V) tehadap eting tap (%). Gamba 1. Pofil tegangan Bu aat pengautan dengan eito. Gamba 13. Pofil au aat pengautan menggunakan eito Gamba 9. Pofil toi aut (N-m ) tehadap eting tap (%). B. Pengautan menggunakan Autotafo Dengan menggunakan pealatan pengautan Auto-tafo dengan tap 50% dan witch off t = detik, au awal mengalami penuunan menjadi 1,63 kali au beban penuh atau ama dengan 578,3 A. D. Hail Simulai Pengautan Reakto Pofil au pengautan moto induki 3 faa menggunakan eakto dipelihatkan Gamba 14. Gamba 10. Pofil tegangan Bu aat pengautan menggunakan autotafo. Sehingga tegangan pada bu tuun menjadi 194,0 V epeti dipelihatkan Gamba 10. Namun penuunan tegangan teminal moto bedampak pada penuunan toi awal ebea 54,90 N-m. Au kondii mantap yaitu 333,39 A epeti dipelihatkan Gamba 11. Gamba 14. Pofil tegangan Bu aat pengautan dengan eakto. Pada pengautan menggunakan eakto dengan tap 50% dan witch off t = detik mempelihatkan au naik menjadi 1130,56 A dan tuun lagi ampai kondii mantap menjadi 333,39 A. Sedangkan tegangan pada bu mengalami penuunan hingga 188,51 V epeti dipelihatkan Gamba 15. 7

5 Junal Elekto ELTEK Vol. 3, No. 1, Apil 01 ISSN: TABEL I PERHITUNGAN DAYA AWAL START DAN ENERGI YANG TERPAKAI Gamba 15. Pofil au pengautan menggunakan eakto. E. Pehitungan Beban Pemakaian Moto Induki 00 kw pada PDAM Wendit. Penjadwalan pengopeaian moto pompa dieuaikan dengan kondii beban puncak pada PLN ebagai penyuplai enegi litik dan juga kebutuhan paokan ai beih yang diditibuikan oleh PDAM itu endii dan yang teutama taif litik ata pemakaian enegi litik. Gamba 16. Jadwal pengopeaian moto pompa. Dengan data peifikai moto induki dan jadwal pengopeaiannya, maka dapat dipeoleh pebandingan daya waktu pengautan dan bea enegi yang tepakai elama 1 bulan ebagai beikut. Analia Pehitungan Daya dan Enegi Pengautan Moto Tanpa Pengautan. Dengan adanya penjadwalan pengopeaian dalam atu hai tedapat 1 kali pengautan moto pompa dengan kapaita daya 00 kw, dengan t = 1,780 detik, daya awal yang dibutuhkan moto ebea 1141,538 kw dan pemakaian eneginya ebea 16,93 kwh elama 30 hai. Analia Pehitungan Daya dan Enegi Stating Moto dengan Pengautan Autotafo. Pengautan menggunakan autotafo, untuk t = 3,540 detik, daya awal yang dibutuhkan ebea 167,197 kw edangkan pemakaian eneginya ebea 4,93 kwh. Analia Pehitungan Daya dan Enegi Stating Moto dengan Pengautan Reito. Untuk pengautan moto dengan menggunakan eito dengan waktu t = 3,560 detik, daya awal yang dibutuhkan ebea 36,88 kw edangkan pemakaian eneginya ebea 9,695 kwh. Analia Pehitungan Daya dan Enegi Stating Moto dengan Pengautan Reakto. Pengautan menggunakan eakto, dengan waktu t = 3,580 detik, membutuhkan daya awal ebea 317,458 kw edangkan pemakaian eneginya ebea 9,470 kwh. Untuk melihat ecaa detail pehitungan daya dan enegi yang tepakai epeti yang dipelihatkan Tabel I. Sedangkan pehitungan pemakaian enegi moto elama 30 hai tanpa dan dengan 3 jeni pealatan pengautan autotafo, eito dan eakto maing-maing dapat dilihat pada Tabel II, III, IV dan V. TABEL II PEMAKAIAN ENERGI TANPA PENGASUTAN Moto W aut W nomal (opeai) Moto I , ,79 4 jam Moto II , ,79 4 jam Moto III 16, , ,5 off 0.30; on.15 Moto IV Cadangan Total pemakain enegi elama 1 bln ,03 TABEL III PEMAKAIAN ENERGI MENGGUNAKAN PENGASUTAN AUTOTRAFO Moto W aut W nomal (opeai) Moto I , ,79 4 jam Moto II , ,79 4 jam Moto III 4, , ,5 off 0.30; on.15 Moto IV Cadangan Total pemakain enegi elama 1 bln ,03 TABEL IV PEMAKAIAN ENERGI MENGGUNAKAN PENGASUTAN RESISTOR Moto W aut W nomal (opeai) Moto I , ,79 4 jam Moto II , ,79 4 jam Moto III 9, , , off 0.30; on.15 Moto IV Cadangan Total pemakain enegi elama 1 bln ,70 TABEL V PEMAKAIAN ENERGI MENGGUNAKAN PENGASUTAN REAKTOR Moto W aut W nomal (opeai) Moto I , ,79 4 jam Moto II , ,79 4 jam Moto III 9, , ,99 off 0.30; on.15 Moto IV Cadangan Total pemakain enegi elama 1 bln ,57 8

6 Junal Elekto ELTEK Vol. 3, No. 1, Apil 01 ISSN: Gamba 17. Pofil au dai maing-maing pealatan pengautan. IV. KESIMPULAN Dai pengujian dan analii yang dilakukan tehadap model pealatan pengautan moto induki 3 faa 0 kw diata, maka dapat diambil bebeapa keimpulan, antaa lain: 1. Pengautan moto induki tanpa menggunakan pealatan pengautan mengakibatkan jatuh tegangan pada bu, kaena au yang ditaik moto angat tinggi 5,6 kali dai au nominal atau ama dengan 016,73 A, dan toi pengautan ebea 543,43 N.m dengan enegi awal tat yang tepakai ebea 16,93 kwh.. Pengopeaian moto dengan pealatan pengautan dapat menuunkan au awal, tetapi penuunan au awal juga bedampak pada penuunan toi dimana jika tegangan dituunkan menggunakan pengautan Autotafo dengan tap 50%, didapat au awal ebea 1,63 kali au nominal atau ama dengan 578,3 A. Toi pengautan juga mengalami penuunan 54,90 N.m, edangkan pemakaian enegi awal tat litik ebea 4,93 kwh dengan eliih 1 kw. dai pemakaian enegi awal tat tanpa pengautan. 3. Pengautan moto dengan menggunakan eito dengan tap 50% untuk enegi awal yang tepakai ebea 9, 695 kwh dengan eliih 7,37 kwh dai pemakaian enegi awal tanpa pengautan, dipeoleh au awal ebea 3, kali au nominal atau ama dengan 1144,79 A, dan toi pengautan juga mengalami penuunan 44,0 N.m. 4. Pengautan moto dengan menggunakan pealatan eacto dengan tap 50 % dipeoleh au awal yang hampi ama dengan pengautan menggunakan eito yaitu ebea 3,1 kali au nominal atau ama dengan 1130,56 A dengan enegi awal tat yang tepakai ebea 9,470 kwh dengan eliih 7,46 kwh dai pemakaian enegi awal tanpa pengautan. Sedangkan toi pengautan juga mengalami penuunan 4,9 N.m. 5. Pemakaian enegi dalam 30 hai dengan pengautan autotafo dengan nilai tekecil yaitu ebea 4599,03 kwh dibandingkan dengan pengautan Reito ebea 45303,795 kwh dan pengautan Reakto 45303,57 kwh. Sedangkan tanpa pengautan ebea 45311,03 kwh. 6. Dai hail emua pengautan dengan menggunakan oftwae ETAP Powe Station didapat pengautan dengan hail au yang paling kecil yaitu dengan menggunakan pengautan autotafo 7. Pengautan menggunakan pealatan autotafo lebih baik dikaenakan di pengautan teebut tedapat failita untuk mengatu tegangan, dimana tegangan teebut bia diatu ecaa betahap (pengatuan ecaa halu / mooth). DAFTAR PUSTAKA [1] Kadi, Abdul Mein Induki Penebit Djambatan. [] Zuhal Daa Tenaga Litik Bandung, Penebit ITB. [3] I. Punomo, Hei Mein Litik II Malang, Juuan Teknik Elekto ITN Malang. [4] Dubey, G K Fundamental of Electical Dive Toppan Company (S) Pte Ltd.Singapoe [5] Paul, C R. Naa, S A. Unneweh, L E Intoduction to Electical Engineeing Mcgaw-Hill. [6] Jimenez, Pedo. and Vea, Luiz Moto Stating Study fo Lage Moto. Cae: VALCOR PDVSA Poject, Venezuela: IEEE PES Tanmiion and Ditibution Confeence and Expoition Latin Ameika. [7] Achyanto, Djoko Mein-Mein Litik. Edii Keempat Penebit Elangga. [8] Theaja, B. L. Electical Technology. Ram Naga, New Delhi : Publycation Diviion of Nija Contuction and Development Co.(P) LTD. [9] Petuzella, Fank D Elektonik Induti. Yogyakata: Edii Bahaa Indoneia Penebit Andi. [10] Gupta, B. R Pinciple of Electical Engineeing. Ram Naga, New Delhi : S. Chand and Company LTD. [11] Lapoan Penelitian Imujianto; Au tating moto induki metoda Extapolai; Politeknik Negei Jakata 00 [1] Imujianto,Idawimah;Buku aja Mein Litik 1&;Politeknik Negei Jakata 007. [13] Bill Duy; The Contol Technicque Dive and Contol Handbook;IEE 001 9