TUGAS AKHIR ANALISIS PENGARUH JATUH TEGANGAN PADA SAAT PENGEREMAN TERHADAP TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA PHASA (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik) Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik OLEH: ASPAR NASUTION NIM: 110402028 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
ABSTRAK Motor induksi merupakan motor arus bolak balik yang paling sering digunakan dalam dunia industri maupun rumah tangga. Permasalahan pengaruh jatuh tegangan saat pengereman pada motor induksi tiga phasa merupakan salah satu masalah dalam pengoprasian motor induksi tiga phasa. Oleh karena itu perlu dilakukan suatu kajian baik berupa analisis maupun penelitian di labratorium untuk melihat bagaimana jatuh tegangan saat pengereman mempengaruhi kenaikan temperatur pada motor induksi, serta membandingkan temperature motor induksi hasil pengukuran yang didapat dengan menggunakan thermometer infrared dan dengan metode mengukur resistansi motor induksi tersebut. Pengereman yang di lakukan dengan metode plugging dengan cara membalikkan arah putaran motor sehingga motor dapat menghasilkan daya torsi penyeimbang dan membentuk daya perlambatan. Dalam hal ini, penulis mencari hasil pengereman dan membandingkan hasil yang di peroleh pada saat keadaan beban nol dan berbeban dengan menggunakan Thermometer Infrared.
KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah S.W.T, karena atas berkat rahmat dan ridho-nya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tidak lupa juga shalawat beriring salam penulis haturkan kepada junjungan Nabi Besar Muhammad S.A.W. Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu (S-1) di Departemen Teknik Elektro,. Adapun judul Tugas Akhir ini adalah : ANALISIS PENGARUH JATUH TEGANGAN PADA SAAT PENGEREMAN TERHADAP TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA PHASA Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu Ayahanda (M.Suleman Nst), Ibunda (Yusniati Hsb) serta saudara saya (Ahmad Alwi, Ade Candra, Devi Puspa, dan Anisyah) yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini. Selama masa kuliah hingga penyelesaian tugas akhir ini, penulis juga banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada : 1. Bapak Ir. Raja Harahap M.T selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu
memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini. 2. Bapak Ir. Syamsul Amin M.S selaku dosen Penguji Tugas Akhir serta selaku kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah banyak motivasi selama masa perkuliahan. 3. Bapak Ir. Eddy Warman M.T selaku Dosen Penguji Tugas Akhir dan telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan. 4. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada penulis. 5. Om Isroy Tanjung, ST (Om roy) selaku pegawai Lab. Koversi Energi Listrik FT-USU yang banyak membantu penulis selama proses pengambilan data maupun dalam keseharian di kampus. 6. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi saat perkuliahan serta selama penyusunan tugas akhir. 7. Pegawai dan rekan asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik Yaitu bang Djaka, bang Bambang, bang Diky, bang dhuha, dan Zein yang selalu membantu dan tidak bosan-bosannya membagikan pengalaman selama masa perkuliahan.
8. Rekan- rekan satu angkatan 2011 Teknik Elektro Endrawan, Zein, Angga, Yoga, Fikri, Rais, Hasan, Ikhyar, Putra, Rido, Fandi, Faisal, Syahlan, Dhani, Ferdi dll yang tidak bisa namanya disebutkan satu persatu yang selalu saling memberi semangat, bantuan, cerita, selama perkuliahan. 9. Rekan rekan We Can Do It brother Yusfil, Asnawir, Ray, Chai, Yusuf, Anas, Ammar, Ramlan, Roma, Alwi, Izal, Rozi, Zaid, Dwi, Liya, Tome, Ratih, Lita, Novita, Julek, Serta kawan kawan Fc Pioneer Bang Dai, bang Bagus, bang Aprial, Yudi, Fahmi, Irwan, Asrin, Yasir, Wildan, Bibi, Nadir, Yusnan, Batar, dan lainnya. 10. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu. Penulis menyadari bahwa dalam penulis Tugas Akhir ini masih belum sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun susunan bahasanya. Saran dan kritik dari pembaca dengan tujuan menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi kita semua. Medan, Februari 2016 Penulis Aspar Nasution NIM. 110402028
DAFTAR ISI ABSTRAK... KATA PENGANTAR... DAFTAR ISI... DAFTAR GAMBAR... DAFTAR TABEL... i ii v viii x BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang... 1 1.2. Rumusan Masalah... 2 1.3. Tujuan Penelitian... 2 1.4. Batasan Masalah... 2 1.5. Manfaat Penelitian... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Umum... 4 2.2. Konstruksi Motor Induksi... 4 2.3. Prinsip Kerja Medan Putar... 5 2.4. Prinsip Kerja Motor Induksi... 8 2.5. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi... 10 2.6 Desain Motor Induksi Tiga Phasa.... 13 2.7 Penentuan Parameter Motor Induksi... 15 2.7.1 Pengujian Tanpa Beban (No Load Test)... 16 2.7.2 Pengujian Tahanan Stator (DC Test)... 17 2.7.3 Pengujian Rotor Tertahan (Block Rotor Test)... 18
2.8 Metode Pengereman Plugging Motor Induksi... 21 2.9 Metode Pengukuran Temperatur... 27 2.10 Jatuh Tegangan (Voltage Drop)... 28 BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu... 31 3.2. Peralatan yang Digunakan... 31 3.3. Variabel yang Diamati... 32 3.4 Prosedur Penelitian... 32 3.5 Pelaksanakan Penelitian... 36 3.5.1 Proses Pengumpulan Data... 36 3.5.2 Melakukan Analisa Data... 37 BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Umum... 38 4.2. Data Percobaan... 38 4.2.1 Pengereman Motor Induksi Tiga Phasa dengan Suplai Tegangan Nominal... 39 4.2.2 Pengereman Motor Induksi Tiga Phasa saat Jatuh Tegangan.. 39 4.3 Analisa Data... 41 4.3.1 Motor Induksi Tiga Phasa saat Pengereman dengan Tegangan Nominal (Normal)... 42 4.3.2 Motor Induksi Tiga Phasa saat Pengereman dengan Jatuh Tegangan... 45
4.3.3 Perbandingan Hasil Pengukuran Suu Motor Induksi Tiga Phasa saat Pengereman dengan Tegangan Normal dan Jatuh Tegangan 54 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan... 57 5.2 Saran... 58 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Konstruksi motor induksi tiga phasa... 5 Gambar 2. 2 Proses terjadinya medan putar... 6 Gambar 2. 3 Arah gaya (F) yang ditimbulkan fluks... 7 Gambar 2. 4 Vektor resultan F pada keadaan t... 7 Gambar 2. 5 Prinsip kerja motor induksi 3 phasa... 8 Gambar 2. 6 Rangkaian ekivalen stator... 10 Gambar 2. 7 Rangkaian ekivalen motor induksi... 12 Gambar 2. 8 penyederhanaan rangkaian ekivalen motor induksi... 13 Gambar 2. 9 Karakteristik torsi kecepatan motor induksi pada berbagai desain... 13 Gambar 2. 10 Rangkaian ekivalen motor induksi pada percobaan beban nol... 17 Gambar 2. 11 Rangkaian pengukuran untuk DC test... 18 Gambar 2. 12 Rangkaian ekivalen motor induksi pada percobaan block rotor test... 19 Gambar 2. 13 Hubungan R (tahanan) dengan T (suhu)... 23 Gambar 2.14 Kurva kecepatan pengereman... 23 Gambar 2.15 Rangkaian membalik putaran.... 24 Gambar 2.16 Rangkaian forward dan reverse pada motor induksi tiga phasa.... 25 Gambar 2.17 Rangkaian kendali forward dan reverse motor induksi tiga phasa.. 26 Gambar 3. 1 Rangakaian percobaan pengereman motor induksi tiga phasa dengan rangkaian kontrol... 33 Gambar 3. 2 Rangakaian kontrol kendali pengereman motor induksi tiga phasa.. 33 Gambar 3. 3 Rangakaian kontrol kendali motor induksi tiga phasa... 34
Gambar 3. 4 Diagram alur proses pengambilan data... 36 Gambar 4. 1 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat pengereman dengan suplai tegangan nominal (normal) pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared..... 45 Gambar 4. 2 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat pengereman dengan suplai tegangan nominal (normal) pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi...... 45 Gambar 4. 3 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi suplai tegangan saat pengereman denga jatuh tegangan 4% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared... 52 Gambar 4. 4 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat pengereman dengan jatuh tegangan 9% pengukuran suhu thermometer infrared... 52 Gambar 4.5 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat pengereman dengan jatuh tegangan 4% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi... 51 Gambar 4. 6 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat pengereman dengan jatuh tegangan 9% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi... 51 Gambar 4. 7 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat pengereman dengan tegangan normal dan jatuh tegangan 4% dan 9% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared.... 55
Gambar 4. 8 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi saat pengereman dengan tegangan normal dan jatuh tegangan 4% dan 9% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi.... 56
DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Distribusi reaktansi X 1 dan X 2 pada berbagai desain motor induksi... 20 Tabel 4. 1 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared.... 39 Tabel 4. 2 Data hasil percobaan DC test pada motor induksi tiga phasa... 39 Tabel 4. 3 Data hasil pengukuran suhu saat pengereman dengan jatuh tegangan 4% menggunakan thermometer infrared... 40 Tabel 4. 4 Data hasil pengukuran suhu saat pengereman dengan jatuh tegangan 9% menggunakan thermometer infrared.... 40 Tabel 4. 5 Data hasil pengukuran DC test dengan jatuh tegangan 4%... 41 Tabel 4. 6 Data hasil pengukuran DC test dengan jatuh tegangan 9%.... 41 Tabel 4. 7 Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa saat pengereman dengan tegangan normal menggunakan metode pengukuran resistansi... 43 Tabel 4. 8 Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa saat pengereman dengan jatuh tegangan 4% menggunakan metode pengukuran resistansi... 50 Tabel 4. 9 Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa saat pengereman dengan jatuh tegangan 9% metode pengukuran resistansi.... 50 Tabel 4. 10 Perbandingan kenaikan suhu saat pengereman tegangan normal dan jatuh tegangan 4% dan 9% menggunakan thermometer infared.... 54 Tabel 4. 11 Perbandingan kenaikan suhu saat pengereman dengan tegangan normal dan jatuh tegangan 4% dan 9% menggunakan metode pengukuran resistansi.... 55