STUDI PENGARUH TEGANGAN SUPLAI TERDISTORSI PADA KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Transkripsi

1 STUD PENGARUH TEGANGAN SUPLA TERDSTORS PADA KNERJA MOTOR NDUKS TGA FASA John Weley,. Syamul Amien, M.S. Konentai Teknik Enegi Litik, Depatemen Teknik Elekto Fakulta Teknik Univeita Sumatea Utaa (USU) Jl. Almamate, Kampu USU Medan 0 NDONESA jw9333@gmail.com Abtak Kineja moto induki tiga faa dengan catu tegangan tidak inuoidal (teditoi) ditudikan dalam tulian ini. Teoi moto induki, petama kali dibeikan untuk tegangan inuoidal. Akan dijabakan peamaan-peamaan untuk toka, ugi-ugi, au, dan efiieni.tulian ini membaha tentang bebeapa pebedaan pada bebagai tingkat ditoi tegangan uplai, toka moto, ugi-ugi, au dan efiieni yang dialami moto induki. Pebedaan ini didaakan pada hamonia yang dominan dalam item yaitu ode lima ebagai uutan negatif dan ode tujuh ebagai uutan poitif yang mauk kedalam moto dan memiliki pengauh bea pada kineja moto induki. Toka yang dihailkan komponen hamonia ke dan ke angat kecil ehingga hampi tidak mempengauhi bea toka moto. THD au tato dan au oto akan lebih bea dai THD tegangan. Dengan bea toka beban tetentu, THD au oto lebih bea dai THD au tato. THD au tato dan oto akan emakin bea dengan haga toka beban emakin kecil. Sebagian bea ugi-ugi hamonia tejadi dalam angkaian tato teutama yang diebabkan hamonia ode ke. Sedangkan efiieni moto hampi tidak beubah untuk bebagai tingkat ditoi tegangan mauk. Kata kunci: Toka, THD, Rugi-ugi. Pendahuluan dealnya, penyalu/penyedia tenaga litik membei konumennya tenaga litik dengan kualita daya yang baik. Hal ini bekaitan dengan bea dan fekueni tegangan inuoidal kontan. Kondii ini meupakan uatu tuga yang beat untuk menjaga kualita daya dengan bea dan fekueni tegangan inuoidal kontan. Dalam kenyataan, bentuk gelombang catu daya bolak-balik elalu mengalami penyimpangan (ditoi) akibat beban-beban tidak linie. Beban-beban tidak linie yang umum ditemukan dewaa ini adalah penggeak litik kecepatan vaiabel, konvete tati, catu daya tidak teputu (UPS), kompute pibadi (PC), kompenato daya eaktip tatik (SC), mein fakimil, televii, dan lainnya. Bebanbeban tidak linie ini menaik au yang tidak mengikuti bentuk gelombang dai umbenya ehingga tejadi penyimpangan. Penyimpangan bentuk gelombang akan mempengauhi beban lain dalam jaingan yang ama, mial moto induki tiga faa. Banyak tudi udah dilakukan pada moto induki. Namun, kebanyakan tudi yang dilakukan dengan aumi tegangan uplai (catu daya) moto inuodal. Moto induki diancang bekeja efiien dengan tegangan inuoidal. Suatu penyimpangan bentuk gelombang dai inuoidal akan mempengauhi kineja moto. Bahkan mungkin mengakibatkan keadaan yang fatal bagi moto. Oleh ebab itu dipelukan tudi bagaimana penyimpangan bentuk gelombang mempengauhi kineja moto induki.. Repeentai Matematik Beaan Teditoi. Beaan-beaan peiodik teditoi dapat dipandang ebagai upepoii hamoniahamonia ode lebih tinggi pada komponen daa. Gamba mempelihatkan beaan teiditoi, dimana komponen daa beupepoii dengan hamonia ode ke. Gamba. Repeentai Beaan Teditoi Sebagai Jumlah Dua Beaan Sinuodal. Dai Gamba dapat dilihat bahwa komponen daa adalah komponen yang paling dominan -80- DTE FT USU

2 SNGUDA ENSKOM OL. 9 NO. /Novembe 04 dan mempunyai fekueni ama dengan beaan teditoi. Komponen hamonia ke mempunyai fekueni tujuh kali fekueni daa. Beaan inuoidal teditoi dapat dinyatakan dalam bentuk deet Fouie ebagai beikut (beaan tegangan) : v(=a 0 + a n con in n t b n n n t () Dalam bentuk komplek, deet Fouie dinyatakan dengan : v(= 0 + jn Re t n e () n T dengan : 0 = a 0 = v( dt, T 0 n = T jn t v( e d( T 0 Koefiien komplek dinyatakan dengan : j T jn t n n e n v( e dt (3) T 0 Dalam peamaan (3), fekuenifekueni udut ω, ω 3,., ω n yang meupakan pekalian bilangan bulat dai ω digantikan dengan nω. Untuk komponen hamonia tetentu dai v(, n adalah haga efektif, α n adalah udut faa, dan nω adalah fekueni jn t udut. Bentuk Re e menyatakan komponen daa dai v( dan 0 adalah komponen dc dai v(. Peamaan (3) menyatakan beaan atu faa. Beaan tiga faa dapat dinyatakan dalam caa yang ama. Aumikan bahwa tegangan tiga faa v R, v S, dan v T adalah beaan peiodik imeti. Kita dapat tuli : T v S ( v R t ; T v 3 T v R t (4) 3 Haga efektif komplek v S dai hamonia ke n dapat dituli ebagai () Kaena : T jn jn e 3 0 Sn Rn e Rn () Caa yang ama digunakan pula untuk mencai bea T.. Ukuan Ditoi Tegangan Dan Au Ditoi tegangan atau au biaanya dinyatakan dalam Total Hamonic Ditotion (THD). THD dihitung dengan membandingkan haga efekttif kandungan hamonia dengan haga efektif komponen daa. Dalam bentuk peamaan : (THD) = n n ;(THD) = n n (8). Rangkaian Ekivalen Pada Kondii Tegangan Suplai Teditoi. Pada kondii tegangan uplai teditoi, angkaian ekivalen moto akan dibentuk dai angkaian ekivalen komponen daa dan komponen-komponenhamonia. Hamoniahamonia dalam item dapat beupa uutan poitif, negatif, dan nol. Dalam analii, moto diaumikan dicatu dai item tiga kawat. Oleh ebab itu komponen uutan nol tidak muncul. Oleh ebab itu tidak pelu mempetimbangkan hamonia ode pekalian 3 (3k). Kontibui hamonia-hamonia ode genap jauh lebih kecil dibanding hamonia-hamonia ode ganjil. Dalam petimbangan pakti, hamonia-hamonia ode genap diabaikan. Hamonia-hamonia yang dominan dalam item adalah ode (uutan negatif) dan ode (uutan poitif). Hanya hamonia-hamonia ode dan yang akan dinalii pengauhnya. Rangkaian ekivalen komponen daa, hamonia ode, dan ode dipelihatkan dalam Gamba. (6) Maka peamaan () dapat dituli menjadi : (a) Komponen Daa -8- DTE FT USU

3 SNGUDA ENSKOM OL. 9 NO. /Novembe 04 Daya celah udaa total meupakan penjumlahan daya celah udaa komponen daa dan komponen-komponen hamonia. Toka dinyatakan dengan: (b) Ode (c) Ode Gamba. Rangkaian Ekivalen Pe Faa Moto nduki... Analii Kineja Moto Analii hanya dilakukan untuk hamonia ode dan ebagai tambahan tehadap komponen daa. Hamonia ode menghailkan medan puta dengan kecepatan kali kecepatan oto tetapi dalam aah belawanan. Sedangkan hamonia ode menghailkan medan puta dengan kecepatan kali kecepatan oto tetapi dalam aah ama. Slip komponen daa adalah : = = (9) Slip untuk komponen hamonia ode adalah : = (0) Slip untuk komponen hamonia ode adalah : = () Andaikan h K () Peamaan-peamaan (9), (0), dan () dapat dituli menjadi K h ; K h ; K h (3).. Toi Daya celah udaa total dinyatakan dengan : P P P P (4) g g g g P g T () Toka begantung daya celah udaa dan kecepatan inkon. Setiap komponen daya celah udaa akan menghailkan toka. Toka total yang dihailkan moto dipeoleh dengan menjumlahkan toka yang dihailkan etiap komponen daya celah udaa. T T T T (6)...3 Au Roto Dai Gamba (a), kuadat haga efektif au oto fekueni daa dapat didekati dengan peamaan () R X Kuadat haga efektif au hamonia ode dan maing-maing dinyatakan dengan (8) R X (9) R X Au oto fekueni daa dan au hamonia ode dan ode begantung tegangan tato dan impedani oto. THD au dihitung dai peamaan : (THD) = R = X X R R X (0)..4 Rugi-Rugi Jika ugi-ugi dalam angkaian tato diabaikan, ugi kaena au komponen daa adalah -8- DTE FT USU

4 SNGUDA ENSKOM OL. 9 NO. /Novembe 04 3R ΔP = P g = () R X Rugi-ugi yang tejadi kaena au hamonia ode dan ode, maing-maing dinyatakan dengan : 3R ΔP = P g = () R X ΔP = P g = R 3R X (3) Rugi-ugi total adalah : ΔP=ΔP +ΔP +ΔP (4) Hamonia ode adalah komponen uutan negatif. Seluuh enegi yang dipindahkan melalui celah udaa oleh komponen ini akan menjadi ugi-ugi. Rugi-ugi dapat dihitung bila haga lip pada bea toka tetentu diketahui... Efiieni Efiieni moto dapat dihitung ebagai beikut : P Pg P o g () P P P P in g g 3. Metodologi Penelitian g Metodologi penelitian yang digunakan dalam tulian ini adalah imulai pehitungan. Langkah awal untuk imulai pehitungan adalah membentuk model/peamaan-peamaan matematik untuk toka, au, ugi-ugi, dan efiieni yang udah dilakukan ebelumnya.simulai dilakukan untuk bebagai tingkat ditoi tegangan. THD tegangan mauk ke moto akan diatu beanya dai 0% ampai 0% dalam elang %. Data-data moto akan diambil dai dafta putaka yang digunakan. Hail imulai pehitungan akan dianalii ehingga dipeoleh infomai ebeapa bea pengauh ketidak eimbangan tegangan pada kineja moto induki. Diagam ali poe pehitungan dipelihatkan dalam Gamba 3. MULA BACA PARAMETER : f, p,, N, P, R, X, R c, X m, R, X HTUNG HARGA NOMNAL : SLP, KECEPATAN SNKRON, TORKA TENTUKAN : THD TEGANGAN, N, T L HTUNG : SLP DAN MPEDANS HARMONSA HTUNG : TORKA TOTAL, ARUS, RUG-RUG, EFSENS Gamba 3. Diagam Ali Poe Pehitungan. 4. Hail Dai Simulai Pehitungan Data-Data Moto Data-data moto yang digunakan dalam imulai pehitungan ditunjukkan oleh Tabel : Tabel Data Moto Dai data-data moto, lip nominal dan toi nominal moto dihitung ebagai beikut dan kuva toi ditunjukan oleh Gamba 4 : N N n 0,033 N 00 T Pn x 9,,3x46x9, 34,4 N m N 40 n. Gamba 4. Kuva Toi-Kecepatan Moto,3 HP -83- DTE FT USU

5 SNGUDA ENSKOM OL. 9 NO. /Novembe 04 Tabel. Toi Moto Pada Bebagai Haga THD Tegangan Tabel mempelihatkan toi moto pada bebagai haga THD tegangan. Toi moto meupakan fungi tegangan (bebanding luu) dan impedani ekivalen moto (bebanding tebalik). Bea tegangan hamonia paling tinggi hanya 0% dai tegangan nominal ( vol dan impedani ekivalen moto untuk hamonia ke dan ke akan lebih bea dai impedani fekueni daa. Dengan tegangan hamonia lebih kecil dan impedani lebih bea, toi moto hamonia ke dan ke akan angat kecil. Gamba THD Au Fungi THD Tegangan Tabel 4. Rugi-Rugi Moto Untuk Bebagai Haga THD Tegangan Tabel 3. Au Moto Pada Bebagai Haga THD Tegangan Tabel 3 mempelihatkan bea au tato dan au oto untuk bebagai haga THD tegangan dan hail beupa kuva ditunjukan Gamba. Untuk bea toi kontan tetentu, au komponen daa, au hamonia ke, dan au hamonia ke kontan. Sebagai contoh, dengan T L = 3 N.m, au tato fekueni daa kontan ebea 9,69 ampee dan au oto fekueni daa kontan ebea 8,0 ampee. ni dimungkinkan kaena toi yang dihailkan oleh komponen-komponen hamonia dapat diabaikan. Tabel 4 mempelihatkan bahwa ugi-ugi kaena fekueni daa dalam angkaian tato (ΔP f ) dan angkaian oto (ΔP f ) untuk bea toi beban tetentu beanya kontan. Sebagian bea ugi-ugi hamonia tejadi dalam angkaian tato teutama yang diebabkan hamonia ode ke (ΔP h ). Tabel. Kenaikan Rugi-Rugi Untuk Bebagai Haga THD Tegangan -84- DTE FT USU

6 SNGUDA ENSKOM OL. 9 NO. /Novembe 04 Tabel mempelihatkan kenaikan ugi-ugi yang diebabkan oleh hamonia. Dai Tabel dapat dilihat bahwa kenaikan ugi-ugi akan lebih bea pada haga toi beban lebih endah. Pada THD tegangan ebea 0% dan toi beban ebea N.m, kenaikan ugi-ugi ebea,8% Tabel 6. Hubungan Daya Dalam Moto Pada Bebagai Haga THD Tegangan Hubungan daya mauk, ugi-ugi tato, daya celah udaa, dan daya keluaan hail imulai pehitungan dipelihakan dalam Tabel 6. Dai Tabel 6 dapat dilihat bahwa daya mauk fekueni daa (P inf ), ugi-ugi tato fekueni daa (ΔP f ), dan daya celah udaa fekueni daa (P gf ) behaga kontan. Daya mauk kaena komponen hamonia (P inh ) emakin bea dengan kenaikan THD tegangan. Tetapi beanya kecil dibanding dibandingkan daya mauk fekueni daa. Sebagian bea daya mauk kaena komponen hamonia hilang ebagai ugi-ugi dalam tato (ΔP ht ) dan hanya ebagian kecil melalui celah udaa (P gh Tabel. Hubungan Daya Celah Udaa Pada Bebagai Haga THD Tegangan Tabel mempelihatkan hail imulai pehitungan daya dalam celah udaa, daya mekanik, dan daya poo untuk bebagai haga THD tegangan. Dai Tabel dapat dilihat bahwa daya mekanik kaena komponen hamonia betanda negatif. ni atinya daya mekanik komponen hamonia ke (uutan negatif) lebih dominan dibandingkan daya mekanik komponen hamonia ke (uutan poitif).. Keimpulan Dai analii hail imulai dapat diimpulkan ebagai beikut:.toka yang dihailkan komponen hamonia ke dan ke angat kecil ehingga hampi tidak mempengauhi bea toka moto.. Bea au hamonia ke dan ke kecil dibandingkan au fekueni daa baik di tato maupun di oto. Tetapi dengan toka beban lebih kecil, bea au hamonia tidak dapat diabaikan. 3. THD au tato dan au oto akan lebih bea dai THD tegangan. Dengan bea toka beban tetentu, THD au oto lebih bea dai THD au tato. THD au tato dan oto akan emakin bea dengan haga toka beban emakin kecil. 4. Rugi-ugi kaena fekueni daa dalam angkaian tato dan angkaian oto untuk bea toka beban tetentu, beanya kontan. Sebagian bea ugi-ugi hamonia tejadi dalam angkaian tato teutama yang diebabkan hamonia ode ke..efiieni moto hampi tidak beubah untuk bebagai tingkat ditoi tegangan mauk. 6. Dafta Putaka. William Hayt. 00. Rangkaian Litik Jilid & Edii.Elangga. Enique Quipe. nfluence Of Unbalance And Wavefom oltage On Pefomance Chaacteitic Of Thee Phae nduction Moto. Univeidad Autonoma de Accidente, Cali. 3. Mochta Wijaya.000. Daa-Daa Mein Litik.Elangga.Jakata 4. MathWok. 03. Getting Stated Guide MATLAB&SMULNK R03a. The MathWok, nc.. S.J. Chapman Electic Machiney Fundamental. McGaw-Hill. 6. Widiaono T, M.T. 00. Tutoial Pakti BELAJAR MATLAB. -8- DTE FT USU