PENGARUH PERUBAHAN TEGANGAN TERHADAP EFISIENSI PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA. (Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU)

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR PENGARUH PERUBAHAN TEGANGAN TERHADAP EFISIENSI PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA (Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU) Oleh : NAMA : ANTONI FRANCISCUS SIBURIAN NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

2 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa dan Penuh Kasih atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik. Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda Parsaoran Siburian (Alm) dan ibunda Sorta Riani br. Sihotang, serta abang, Alberth Tulus Siburian beserta istrinya dan kakak,yolanda Sartika br. Siburian beserta suaminya yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Dan juga keponakan-keponakanku Kezia br. Siahaan, Andrew Gabriel Siburian dan Evan (Ucok) Siahaan, yang sudah banyak menghibur penulis. Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Eddy Warman, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Masykur Sjani, selaku dosen Pembimbing Akademik penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan. 3. Bapak Prof. Dr. Ir. Usman Baafai selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Rachmad Fauzi, S.T, M.T, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.

3 4. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU. 5. Terindah, Keluargaku yang lain, yang sudah banyak mendukung penulis baik suka maupun duka, dan selalu mengingatkan penulis supaya cepat tamat. Semoga Tuhan memberkati kita. 6. Teman-teman angkatan 05, Feri D. Hutagalung, Daniel Sembiring, Mikha Tobing, Wosvi, Herman, Su ib, Reza, Gifari, Erisa dan lain-lain yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu. 7. Asisten laboratorium konversi FT. USU, tempat penulis mengambil data bagian mesin Asinkron (Induksi), Muhammad Ikbal dan adik adik angkatan 06 lainnya. 8. Abang dan kakak angkatan di Elektro, Kak Hanna, Bang Agus, Bang Didi, dan abang kakakku yang lain yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu. 9. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya dan Tuhan memberkati kita semua. Terima kasih. Medan, November 2010 Penulis Antoni Franciscus Siburian NIM:

4 ABSTRAK Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut kuda kerja nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Dan pada saat ini daya dari sumber daya yaitu PLN ( Perusahaan Listrik Negara ) sering terjadi perubahan tegangan. Oleh karena itu perlu diketahui dengan cara perhitungan efisiensi yang dipengaruhi perubahan tegangan dari suatu motor induksi sebagai gambaran motor induksi di masyarakat yang pada umumnya menggunakan motor induksi satu fasa. Tetapi pada tugas akhir ini akan digunakan motor induksi 3 fasa yang ada pada laboratorium sebagai contoh motor induksi.

5 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... ix BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang Masalah... 1 I.2. Tujuan Penulisan... 1 I.3. Manfaat Penulisan Tugas Akhir... 2 I.4. Batasan Masalah... 2 I.5. Metode Penulisan... 3 I.6. Sistematika Penulisan... 4 BAB II MESIN INDUKSI TIGA FASA II.1. Umum... 6

6 II.1.1. Konstruksi Mesin Induksi ( Mesin Asinkron) Tiga Fasa... 6 II Motor Induksi 3 ( Tiga) Fasa... 6 II Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa... 7 II Generator Induksi Tiga Fasa II Prinsip Kerja Generator Induksi Tiga Fasa BAB III MOTOR INDUKSI TIGA FASA III.1. Umum III.2. Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa III.3. Jenis Motor Induksi Tiga Fasa III.3.1. Motor Induksi Tiga Fasa Sangkar Tupai III.3.2. Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan III.4. Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa III.5. Medan Putar III.5.1. Analisa Medan Putar secara Vektor dan Perhitungan III.6. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi III.6.1. Ditinjau Dari Sisi Rotor... 30

7 III.6.2. Ditinjau Dari Sisi Stator III.7. Aliran Daya dan Arus Motor Induksi Tiga Fasa III.8. Frekuensi Rotor III.9. Efisiensi III.10. Pengaruh Perubahan Tegangan Terhadap Efisiensi BAB IV PENGARUH PERUBAHAN TEGANGAN TERHADAP EFISIENSI PADA MOTOR INDUKSI 3 (TIGA) FASA IV.1. Umum IV.1.1. Peralatan Percobaan IV.1.2. Rangkaian dan Prosedur Percobaan IV Percobaan Beban Nol Percobaan Beban Nol IV Percobaan Hubung Singkat IV Percobaan Pengukuran Tahanan Motor Induksi IV Percobaan Pengukuran Perbandingan Belitan IV Percobaan Pengukuran Faktor Daya Motor Induksi Dengan Perubahan Tegangan IV.1.3.Data Percobaan IV.2. ANALISA PERUBAHAN TEGANGAN TERHADAP

8 EFISIENSI MOTOR INDUKSI 3 FASA IV.2.1 Parameter Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan IV Percobaan Beban Nol IV Percobaan Hubung Singkat IV Percobaan Pengukuran Tahanan IV Percobaan Perbandingan Belitan IV.2.2. Pengaturan Tegangan Motor Induksi Tiga Fasa IV Pengaturan tegangan motor induksi tiga fasa dengan beban yang bervariasi IV Kenaikan faktor daya untuk berbagai beban IV Besar Daya Aktif ( P in ), Daya Reaktif ( Q in ), dan Daya Semu ( Sin ) Masukan Motor Induksi Sebelum dan Setelah Pengaturan Tegangan IV Besar torsi dan slip motor sebelum dan setelah pengaturan tegangan masukan pada saat rotor dalam keadaan berputar V.1. Kesimpulan V.2. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

9 DAFTAR GAMBAR 2.1. Penampang rotor dan stator motor induksi Menggambarkan komponen stator motor induksi tiga phasa Rotor sangkar Motor induksi rotor belitan Prinsip kerja generator induksi penguatan sendiri Karakteristik torsi kecepatan mesin induksi (a) Konstruksi Motor Induksi Rotor Sangkar ukuran kecil (b) Konstruksi Motor Induksi Rotor Sangkar ukuran besar Rotor belitan dan Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa dengan Rotor Belitan Fluksi Tiga Fasa Analisis resultan fluksi Sudut Vektoris Tiga Phasa (α ) Rangkaian stator dan rotor belitan Medan Putar Pada Motor Induksi 3 (Tiga) Fasa Rangkaian Ekivalen Pendekatan Motor Induksi... 31

10 3.10. Rangkaian Ekivalen Pada Saat Motor Bergerak Dilihat Dari Rotor Diagram vektor Pada Saat Motor Berputar Dilihat Dari Rotor Rangkaian Ekivalen Pada Saat Motor Bergerak Dilihat Dari Stator Diagram vektor Pada Saat Motor Berputar Dilihat Dari Stator Rangkaian Pengganti Pada Saat Motor Berputar Dilihat Dari Stator Rangkaian Ekivalen Motor Induksi 3 Fasa Diagram Aliran Daya Pada Motor Induksi Tiga Fasa Rangkaian Percobaan Beban Nol Pengaruh Perubahan Tegangan Rangkaian Percobaan Hubung Singkat Pengaruh Perubahan Tegangan a. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tahanan ditinjau dari Stator b. Rangkaian Percobaan Pengukuran Tahanan ditinjau dari Rotor a. Percobaan Perbandingan Belitan Ditinjau Dari Stator b. Percobaan Perbandingan Belitan Ditinjau Dari Rotor Rangkaian Percobaan Pengukuran Faktor Daya dengan Perubahan Tegangan Grafik hubungan antara tegangan masukan terhadap besar beban Grafik hubungan antara torsi beban dengan faktor daya Grafik hubungan antara torsi beban dengan torsi motor Grafik hubungan antara efisiensi dengan tegangan yang tetap... 75

11 5.1. Diagram Fasor Motor Induksi dengan membandingkan Beban rendah dan Catu Tegangan nominal terhadap Beban rendah dan Catu Tegangan menurun... 78