TUGAS AKHIR ANALISIS TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP UNJUK KERJAMOTOR INDUKSI 3 FASA PADA BERBAGAI METODE STARTING

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR ANALISIS TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP UNJUK KERJAMOTOR INDUKSI 3 FASA PADA BERBAGAI METODE STARTING (Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik USU) Diajukan untuk memenuhi syarat dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik ElektroFakultas Teknik Oleh AFRISANTO PAKPAHAN DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

2

3 ABSTRAK Motor induksi 3 fasa merupakan motor AC yang paling sering digunakan dalam dunia industri dan rumah tangga, hal ini disebabkan konstruksinya yang sederhana dan kehandalannya yang tangguh. Motor induksi dapat dioperasikan dengan starting langsung, Y-, dan autotransformer. Motor induksi disuplai oleh tegangan 3 fasa yang seimbang agar dapat beroperasi dengan baik. Namun apabila suplai tegangannya tidak seimbang akan mempengaruhi unjuk kerja motor induksi 3 fasa. Pada Tugas Akhir ini, penulis menganalisis pengaruh tegangan tidak seimbang terhadap unjuk kerja motor induksi 3 fasa dengan menggunakan berbagai macam starting. Berdasarkan hasil pengujian dan perhitungan, terjadi peningkatan arus akibat suplai tegangan tidak seimbang dan terjadi penurunan torsi dan putaran motor akibat suplai tegangan yang tidak seimbang yang mengakibatkan efisiensi motor ikut menurun. Peningkatan arus terbesar tejadi pada starting langsung yaitu 5 A pada saat tegangan seimbang dan 6.3 A pada ketidakseimbangan 3%. Penurunan efisiensi terbesar terjadi pada starting autotransformer yaitu 60% pada saat tegangan seimbang dan menurun hingga 48% pada saat ketidakseimbangan 3%. Kata kunci: Motor induksi 3 fasa, starting motor, unjuk kerja motor, tegangan tidak seimbang. 2

4 KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas kasih dan berkat yang telah diberikan-nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul ANALISIS TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR INDUKSI 3 FASA PADA BERBAGAI METODE STARTING. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orangtua penulis yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu M. Pakpahan dan R. Nababan, saudara/saudari kandung penulis Lindra Pakpahan, Aris Pakpahan, Lenny Pakpahan, dan Anri Pakpahan atas seluruh perhatian dan dukungannya selama ini. Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih kepada: 1. Bapak Ir. Raja Harahap, MT, selaku dosen pembimbing Tugas Akhir dan dosen pembimbing akademik yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan ide dalam menyelesaikan Tugas Akhir penulis, dan senantiasa memberikan bimbingannya selama perkuliahan. 3

5 2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S, selaku dosen penguji Tugas Akhir dan kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah memberikan masukan dan arahan demi perbaikan Tugas Akhir penulis. 3. Bapak Ir. Syahrawardi, selaku dosen penguji Tugas Akhir yang telah memberikan masukan dan arahan demi perbaikan Tugas Akhir penulis. 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, Msi, selaku Ketua Departemen Elektro, Fakultas Teknik,. 5. Bapak dan Ibu dosen pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah memberi bekal ilmu dan bimbingan kepada penulis selama perkuliahan. 6. Bapak dan Ibu pegawai administrasi Departemen Teknik Elektro yang membantu dalam pengurusan administrasi selama perkuliahan sampai penyusunan Tugas Akhir. 7. Laboran dan asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik bapak Isroy Tanjung, ST, Aspar, dan Zein yang membantu dalam penyusunan Tugas Akhir penulis. 8. Keluarga kakakku M. Parhusip dan L. Pakpahan dan keponakanku Samuel Parhusip. 9. Teman-teman kos Bahagia, dan teman futsal: Henry cecep, Putra, Mangatur, Marluhut, Julu, Fernando, Roni dan Trendy. 4

6 10. Teman-teman elektro balak satu: Toncop, Longser, Harry, Winner, Yudha dan Bembeng, Canboy, Riswanta, Faisal, Anri Sihite dan teman -teman lainnya yang menemani penulis selama perkuliahan. 11. Teman-teman Com-Labs, yang menyediakan tempat bagi penulis dalam penyusunan tugas akhir: Frans, Mian, Albert, Yosua, Marco, Andreas dan Uci. 12. Para pemimpi Goes to Moscow 2018, Risjen, Christo, Fandry, Guntur, Andri, Samgar. 13. Seluruh mahasiswa Departemen Teknik Elektro yang telah berbagi pengalaman hidup dan memberikan kesan selama masa perkuliahan yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Akhir kata penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir penulis. Akhir kata, semoga Tulisan ini bermanfaat bagi penulis dan semua pihak yang membutuhkannya. Medan, Agustus 2016 Penulis, (Afrisanto Pakpahan)

7 DAFTAR ISI Halaman ABSTRAK...i KATA PENGANTAR...ii DAFTAR ISI...v DAFTAR GAMBAR...viii DAFTAR TABEL...ix BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Tujuan Penelitian Batasan Masalah Manfaat Penelitian...4 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA Umum Konstruksi Motor Induksi 3 fasa Stator Rotor Medan Putar Slip Prinsip Kerja Motor Induksi Rangkaian Ekivalen Motor induksi Rangkaian Stator Motor Induksi Rangkaian Rotor Motor Induksi

8 2.7 Efisiensi Motor Induksi Torsi Motor Induksi Metode-metode Starting Motor Induksi 3 fasa Starting Langsung Starting wye-delta Starting Autotransformator Tegangan Tidak Seimbang BAB III. METODE PENELITIAN Tempat dan Waktu Bahan dan Peralatan Pelaksanaan Penelitian Variabel yang Diamati Flowchart Penelitian Prosedur penelitian Rangkaian percobaan Prosedur percobaan...35 BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Umum Data Pecobaan Data pecobaan tegangan seimbang Data percobaan tegangan tidak seimbang Analisis Data Motor induksi 3 fasa dengan suplai tegangan tidak seimbang

9 4.3.2 Menghitung torsi motor induksi 3 fasa Menghitung putaran motor induksi 3 fasa Menghitung daya keluaran(pout) motor induksi 3 fasa Menghitung efisiensi(η) motor induksi 3 fasa...48 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan aran...57 DAFTAR PUSTAKA...58 LAMPIRAN 8

10 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Konstruksi umum motor induksi... 6 Gambar 2.2 Komponen stator motor induksi 3 fasa... 7 Gambar 2.3 Rotor sangkar tupai... 8 Gambar 2.4 Konstruksi rotor belitan... 8 Gambar 2.5 Medan putar motor induksi 3 fasa, dan arus 3 fasa seimbang... 9 Gambar 2.6Rangkaian ekivalen stator motor induksi Gambar 2.7Rangkaian ekivalen rotor motor induksi yang sudah dipengaruhi slip...15 Gambar 2.8Gambar rangkaian ekivalen rotor motor induksi Gambar 2.9Rangkaian ekivalen motor induksi Gambar 2.10Rangkaian Ekivalen Thevenin motor induksi Gambar 2.11(a) Diagram skematikstartinglangsung (b) Diagram kontrol starting langsung...22 Gambar 2.12 (a) Diagramdaya starting Y- (b) Diagram kontrol Y Gambar 2.13 (a) Diagram starting autotransformator (b) Rangkaian kontrol starting autotransformator

11 Gambar 2.14 Kurva penurunan rating motor induksi 3 fasa Gambar 3.1 Flowchart Penelitian...31 Gambar 3.2Diagram percobaan motor induksi 3 fasa tegangan seimbang...32 Gambar 3.3Diagram percobaan motor induksi 3 tegangan tidak seimbang...33 Gambar 3.4Diagram kontrol starting Y- pada motor induksi 3 fasa

12 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Data hasil pengukuran unjuk kerja motor induksi dengan starting langsung...38 Tabel 4.2 Data hasil pengukuran unjuk kerja motor induksi dengan starting Y Tabel 4.3 Data hasil pengukuran unjuk kerja motor induksi dengan starting autotransformer...38 Tabel 4.4 Data hasil pengukuran unjuk kerja motor induksi dengan starting langsung...39 Tabel 4.5 Data hasil pengukuran unjuk kerja motor induksi dengan starting Y Tabel 4.6 Data hasil pengukuran unjuk kerja motor induksi dengan starting autotransformer...39 Tabel 4.7 Data hasil pengukuran unjuk kerja motor induksi dengan starting langsung...40 Tabel 4.8 Data hasil pengukuran unjuk kerja motor induksidengan starting Y Tabel 4.9 Data hasil pengukuran unjuk kerja motor induksi dengan starting autotransformer

13 Tabel 4.10 Perbandingan arus (I) terhadap tingkat ketidakseimbang tegangan dengan starting langsung...50 Tabel 4.11 Perbandingan arus (I) terhadap tingkat ketidakseimbang tegangan dengan starting Y Tabel 4.12 Perbandingan arus (I) terhadap tingkat ketidakseimbang tegangan dengan starting autotransformer...51 Tabel 4.13 Perbandingan Torsi(T), dan Putaran(n) terhadap tingkat ketidakseimbangan tegangan starting langsung...51 Tabel 4.14 Perbandingan Torsi(T), dan Putaran(n) terhadap tingkat ketidakseimbangan tegangan starting Y Tabel 4.15 Perbandingan Torsi(T), dan Putaran(n) terhadap tingkat ketidakseimbangan tegangan starting autotransformer...52 Tabel 4.16 Perbandingan efisiensi terhadap ketidakseimbangan tegangan dengan starting langsung...54 Tabel 4.17 Perbandingan efisiensi terhadap ketidakseimbangan tegangan dengan starting Y Tabel 4.18 Perbandingan efisiensi terhadap ketidakseimbangan tegangan dengan starting autotransformer