PERFORMANSI PARAMETER MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN SUMBER TEGANGAN DAN FREKUENSI VARIABEL

dokumen-dokumen yang mirip
PENGEREMAN DINAMIK PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA

PENGATURAN KECEPATAN DAN POSISI MOTOR AC 3 PHASA MENGGUNAKAN DT AVR LOW COST MICRO SYSTEM

ANALISIS HARMONISA YANG DIHASILKAN CYCLOCONVERTER DENGAN BERBAGAI PARAMETER

Analisis Pengaruh Harmonisa terhadap Pengukuran KWh Meter Tiga Fasa

BAB II HARMONISA PADA GENERATOR. Generator sinkron disebut juga alternator dan merupakan mesin sinkron yang

PENGARUH ARUS HARMONISA PADA UNJUK KERJA SISTEM OPEN- LOOP VARIABLE SPEED DRIVE MOTOR INDUKSI MENGGUNAKAN INVERTER

PENGARUH BENTUK GELOMBANG SINUS TERMODIFIKASI (MODIFIED SINE WAVE) TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR INDUKSI SATU FASA

SISTEM PENGENDALIAN MOTOR SINKRON SATU FASA BERBASIS MIKROKONTROLER

KENDALI FASA THYRISTOR SEBAGAI SISTEM PENYEARAH TIGA FASA DENGAN PENYINKRON DISKRIT UNTUK PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. relevan dengan perangkat yang akan dirancang bangun yaitu trainer Variable Speed

BAHAN PERKULIAHAN. Disusun Oleh : Istanto W. Djatmiko

A. KOMPETENSI YANG DIHARAPKAN

Nama Praktikan :... NIM :... Program Studi :... Kelas :... Dosen Pengampu :...

BAB III PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA. Dalam system tenaga listrik, daya merupakan jumlah energy listrik yang

Tim PPM: Dr. Istanto Wahyu Djatmiko Muhammad Ali, ST., MT. Drs. S u n o m o, MT. Yuwono Indro Hatmojo, S.Pd., M.Eng. Nopa Widiyanto, A.Md.

Dampak Perubahan Putaran Terhadap Unjuk Kerja Motor Induksi 3 Phasa Jenis Rotor Sangkar

BAB I SEMIKONDUKTOR DAYA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Pemodelan Dinamik dan Simulasi dari Motor Induksi Tiga Fasa Berdaya Kecil

PERBANDINGAN PENGARUH TAHANAN ROTOR TIDAK SEIMBANG DAN SATU FASA ROTOR TERBUKA : SUATU ANALISIS TERHADAP EFISIENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA

PENGUJIAN PERFORMANCE MOTOR LISTRIK AC 3 FASA DENGAN DAYA 3 HP MENGGUNAKAN PEMBEBANAN GENERATOR LISTRIK

PENDIDIKAN PROFESI GURU PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

meningkatkan faktor daya masukan. Teknik komutasi

Desain Inverter Tiga Fasa dengan Minimum Total Harmonic Distortion Menggunakan Metode SPWM

PENGARUH DISTORSI TEGANGAN CATU PADA EFISIENSI MOTOR INDUKSI 1,5 KW

UNINTERRUPTIBLE POWER SUPPLY MENGGUNAKAN INVERTER PWM 3 LEVEL. oleh Roy Kristanto NIM :

BAB I PENDAHULUAN. Tenaga listrik memegang peranan yang penting dalam industri. Pada aplikasi

APLIKASI ELEKTRONIKA DAYA UNTUK PENGATURAN MOTOR INDUKSI BAGI PARA GURU SMK DI DAERAH ISTIMEWA YOGYAKARTA

BAB I SEMIKONDUKTOR DAYA

ANALISIS PENGGUNAAN ENERGI LISTRIK PADA MOTOR INDUKSI SATU PHASA DENGAN MENGGUNAKAN INVERTER

STUDI PROFIL TEGANGAN KELUARAN GENERATOR SINKRON 1 FASA PADA DISSECTIBLE MACHINE MODEL BUATAN FEEDCACK

PENGARUH HARMONIK TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA

BAB III PERANCANGAN ALAT

PENGUJIAN UNJUK KERJA VARIABEL SPEED DRIVE VF-S9 DENGAN BEBAN MOTOR INDUKSI 3 FASA 1 HP

Pembuatan Modul Inverter sebagai Kendali Kecepatan Putaran Motor Induksi

PERBANDINGAN PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI SATU FASA MENGGUNAKAN VARIAC DAN KONVERTER AC AC KONTROL SUDUT FASA BERBASIS IC TCA 785

SOFT STARTING DAN DYNAMIC BRAKING PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51

Penggunaan Filter Daya Aktif Paralel untuk Kompensasi Harmonisa Akibat Beban Non Linier Menggunakan Metode Cascaded Multilevel Inverter

Sistem Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Rotor Belitan Menggunakan DC Chopper

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Rancang Bangun Rangkaian AC to DC Full Converter Tiga Fasa dengan Harmonisa Rendah

ek SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO

PRAKTIKAN : NIM.. PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

Mesin Arus Bolak Balik

Reduksi Harmonisa Arus Sumber Tiga-Fasa Dengan Transformator Penggeser Fasa

Rancang Bangun Pengatur Tegangan Otomatis pada Generator Ac 1 Fasa Menggunakan Kendali PID (Proportional Integral Derivative)

BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS

RANCANG BANGUN INVERTER PENGENDALI KECEPATAN MOTOR AC PADA KONVEYOR MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER AT89S51

RANCANG BANGUN PENYEARAH AC TO DC RESONANSI SERI DENGAN ISOLASI TERHADAP FREKUENSI TINGGI

BAB I PENDAHULUAN. efesiensi, torsi, kecepatan tinggi dan dapat divariasikan, serta biaya perawatan

UNIT I MOTOR ARUS SEARAH MEDAN TERPISAH. I-1. JUDUL PERCOBAAN : Pengujian Berbeban Motor Searah Medan Terpisah a. N = N (Ia) Pada U = k If = k

EFEK PENGGUNAAN SCR MOTOR CONTROLLER UNTUK PENINGKATAN EFISIENSI PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA

BAB 2 TEORI DASAR Jaringan Listrik Mikro

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

UNJUK KERJA MOTOR INDUKSI ROTOR LILIT SEBAGAI VARIABEL-TRANSFORMATOR (The Performance of a Wound Rotor Induction Motor used as a Variable Transformer)

MOTOR LISTRIK 1 & 3 FASA

WATAK HARMONIK PADA INVERTER TIGA FASA TAK BERBEBAN

APLIKASI PEMBANGKIT PWM SINUSOIDA 1 FASA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535 SEBAGAI PENGGERAK MOTOR INDUKSI

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

Sistem Perbaikan Faktor Daya Pada Penyearah Diode Tiga Phasa Menggunakan Hysteresis Current Control

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar belakang

Modul Laboratorium Sistem Kendali. Penyusun: Isdawimah,ST.,MT dan Ismujianto,ST.,MT

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

Protech Vol. 6 No. 1 April Tahun

BAB I PENDAHULUAN. maupun perindustrian yang kecil. Sejalan dengan perkembangan tersebut,

ANALISIS FILTER HARMONISA PASIF UNTUK MENGURANGI HARMONISA PADA PENYEARAH TERKENDALI SATU FASA

ARTIKEL MODUL PRAKTIK ELEKTRONIKA DAYA DENGAN BANTUAN SOFTWARE PSIM UNTUK MENINGKATKAN KOMPETENSI MAHASISWA. Oleh :

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA Pembangkit Harmonisa Beban Listrik Rumah Tangga. Secara umum jenis beban non linear fasa-tunggal untuk peralatan rumah

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Flow Chart Perancangan dan Pembuatan Alat. Mulai. Tinjauan pustaka

BAB III 3 METODE PENELITIAN. Peralatan yang digunakan selama penelitian sebagai berikut : 1. Generator Sinkron tiga fasa Tipe 72SA

DASAR-DASAR LISTRIK ARUS AC

BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA

ABSTRAK PENDAHULUAN TINJAUAN PUSTAKA

BAB IV PENGUJIAN, ANALISA DAN PEMBAHASAN

Studi Pengaturan Arus Eksitasi untuk Mengatur Tegangan Keluaran Generator di PT Indonesia Power UBP Kamojang Unit 2

ek SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO

Analisis Pengaruh Perubahan Tegangan Terhadap Torsi Motor Induksi Tiga Fasa Menggunakan Simulasi Matlab

Perbaikan Faktor Daya Motor Induksi 3 fase menggunakan Mikrokontroler 68HC11

KAJIAN PENGHEMATAN ENERGI LISTRIK DENGAN PEMASANGAN INVERTER PADA MOTOR FAN MENARA PENDINGIN RSG - GAS

STUDI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC SHUNT DENGAN METODE WARD LEONARD (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

BAB II DASAR TEORI 2.1. Teori Catu Daya Tak Terputus

Dielektrika, [P-ISSN ] [E-ISSN X] 127 Vol. 4, No. 2 : , Agustus 2017

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT

ANALISIS PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA ROTOR BELITAN (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

Hamzah Ahlul Fikri Jurusan Tehnik Elektro, FT, Unesa,

BAB II MOTOR INDUKSI 3 Ø

KONVERTER AC-AC TIGA FASE METODE KONTROL SUDUT FASE MENGGUNAKAN TRIAC DAN IC TCA 785 SEBAGAI PENGATUR TEGANGAN PADA SOFT-STARTING

Simulasi Pengukuran Daya Listrik Sistem 1 Fasa menggunakan LabVIEW

STUDI PENGARUH HARMONISA PADA GARDU TRAFO TIANG DAYA 200 KVA DI PT PLN (Persero) APJ SURABAYA UTARA

Perancangan Soft Starter Motor Induksi Satu Fasa dengan Metode Closed Loop Menggunakan Mikrokontroler Arduino

DESAIN SENSORLESS (MINIMUM SENSOR) KONTROL MOTOR INDUKSI 1 FASA PADA MESIN PERONTOK PADI. Toni Putra Agus Setiawan, Hari Putranto

PENGARUH ARUS NETRAL TERHADAP RUGI-RUGI BEBAN PADA TRANSFORMATOR DISTRIBUSI PLN RAYON JOHOR MEDAN

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

RANCANGAN BANGUN PENGUBAH SATU FASA KE TIGA FASA DENGAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Elektronika daya. Dasar elektronika daya

PENGATURAN TEGANGAN DAN FREKUENSI GENERATOR INDUKSI MENGGUNAKAN VSI UNTUK SISTEM TIGA FASA EMPAT KAWAT

BAB I PENDAHULUAN. inverter, sementara daya keluaran mekanik motor dipertahankan konstan.

Watak Harmonik pada Inverter Berbeban

SATUAN ACARA PERKULIAHAN

² Dosen Jurusan Teknik Elektro Industri 3 Dosen Jurusan Teknik Elektro Industri

Transkripsi:

PERFORMANSI PARAMETER MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN SUMBER TEGANGAN DAN FREKUENSI VARIABEL Istanto W. Djatmiko, dan Kustono istanto_wj@uny.ac.id, Dosen Universitas Negeri Yogyakarta Abstract: This research is aimed to know the parameters quality of induction motor that dominantly influenced to its performance due to several treatments, i.e. (1) the three phase variac and the bidirectional three phase ac regulator were supplied to variable input voltages, and (2) inverter (Altivar) was applied to variable input frequencies. This research was designed experimental research that applied directly to the induction motor that is used as research object. The observed induction motor parameters were input voltages, input currents, real powers, reactive powers, apparent powers, power factors, total harmonic distortion of voltages, total harmonic distortion of currents, motor speed, and torques. By controlling voltages of variac and load currents relatively constant could be found that the voltage harmonics decreased and the currents harmonics increased (5 th harmonic only) along with increment of input voltages. When similar treatments were applied by ac regulator to input voltages, the voltage harmonic factors (3 rd, 5 th, 7 th, 9 th, 11 th, and 15 th respectively) and current harmonic factors (3 rd, 5 th, 7 th, and 9 th respectively declined. Furthermore, when inverter supplied to input voltages, voltage harmonics ascended and current harmonics descended (3 rd harmonic only) along with increment of input frequencies. The optimal efficiency of induction motor that applied by variac, ac regulator, and inverter were repectively 87.4%, 66.5%, and 64.6%. Key words : induktion motor, harmonic Motor listrik tiga fasa, yang dikenal dengan motor induksi, banyak digunakan di industri untuk mengendalikan kecepatan putaran pada mesin-mesin produksi. Motor induksi ini lebih banyak dipakai dibandingkan motor listrik arus searah, karena motor induksi lebih ekonomis dan handal dalam pengoperasiannya meskipun ditinjau dari aspek pengendaliannya relatif lebih kompleks. Di samping itu, pemeliharaan motor induksi juga relatif lebih mudah dibanding motor arus searah. Pengendalian motor induksi dapat dilakukan secara konvensional dengan menggunakan piranti utama magnetik kontaktor. Pengendalian secara konvensional ini dihasilkan unjuk kerja yang sangat terbatas, yaitu sumber 19

20 Jurnal Edukasi@Elektro Vol. 5, No. 1, Maret 2009, hlm. 19-28 tegangan dan kecepatan putaran motor harus sesuai dengan kapasitasnya (ratingnya). Perkembangan piranti semikonduktor yang semakin pesat, memungkinkan pengendalian motor induksi dilakukan secara elektronis. Pengendalian motor induksi secara elektronis dihasilkan unjuk kerja motor yang bervariasi. Untuk pengendalian motor induksi umumnya dilakukan dengan menggunakan prinsip pengubahan frekuensi (inverter) dan pengubahan sumber tegangan catu (ac regulator). Inverter mengubah frekuensi sumber untuk menghasilkan perubahan kecepatan putaran motor induksi, sedangkan ac regulator mengubah besarnya tegangan sumber melalui rekayasa bentuk gelombang agar diperoleh perubahan kecepatan putaran motor. Inverter mempunyai metode pengendalian yang lebih kompleks dibanding dengan ac regulator. Tingkat distorsi harmonik yang dihasilkan akibat perlakuan sumber dengan inverter atau ac regulator ini mempunyai karakteristik yang berbeda, demikian juga karakteristik faktor daya dan rugi daya (losses) yang diakibatkannya juga berbeda. Uraian di atas menunjukkan bahwa unjuk kerja motor induksi sangat dipengaruhi oleh karakteristik sumber masukan yang digunakan. Pengaturan kecepatan putaran motor di industri umumnya menggunakan pengaturan frekuensi sumber, walaupun mungkin mereka tidak memvariasi kecepatan dengan rentang yang lebar. Pilihan lain, pengaturan dapat dilakukan dengan menggunakan ac regulator. Perubahan parameter sumber masukan yang berbeda dengan kapasitas motor yang sebenarnya tentunya mempengaruhi parameter yang lain dari motor tersebut. Dalam penelitian ini dikaji daerah effisien kerja optimal yang diakibatkan perubahan perlakuan sumber tegangan dan frekuensi masukan yang variabel dengan piranti elektronik, terutama perubahan karakteristik parameterparameter motor induksi yang diakibatkan pengendalian secara elektronis tersebut. Sumber masukan dalam penelitian ini menggunakan rangkaian ac regulator dan inverter, dengan fokus penelitian adalah: (1) bagaimana kualitas parameter motor induksi yang diakibatkan perlakuan tegangan sumber masukan yang bervariasi, (2) bagaimana kualitas parameter motor induksi yang diakibatkan perlakuan tegangan dan frekuensi sumber masukan yang bervariasi, dan (3) bagaimana efisiensi motor induksi akibat perlakuan tegangan masukan yang bervariasi maupun frekuensi sumber masukan yang bervariasi. Hasil penelitian diharapkan memberikan informasi yang bermanfaat untuk pengembangan materi kuliah mesin listrik, praktikum kendali mesin listrik, maupun mata kuliah lain yang berhubungan dengan aplikasi motor induksi. Motor Induksi Tiga Fasa Ditinjau dari kontruksi motor induksi tiga fasa, atau lebih dikenal dengan motor induksi, memiliki dua jenis rotor, yaitu : rotor lilit dan rotor jangkar hubung singkat (rotor sangkar tupai). Rotor lilit banyak dipakai pada mesinmesin kapasitas kecil, sedang untuk motor induksi dengan kapasitas besar banyak yang menggunakan jenis sangkar tupai. Menurut Wildi (2002), motor induksi dapat beroperasi karena adanya medan magnet pada stator. Medan magnet stator

IstantoW.Djatmiko, Performansi Parameter Motor. 21 dibangkitkan dari tiga set kumparan yang secara ruang diletakkan dengan selisih sudut 2π/3 atau 120 0 derajat listrik, kemudian dicatu dengan tegangan tiga fasa simetris sehingga terjadi arus putar dan membangkitkan medan magnet yang disebut medan mgnet putar. Kecepetan medan magnet putar tergantung dari jumlah kutub stator dan frekuensi sumber yang diberikan. Akibat perbedaan putaran antara putaran medan putar stator dengan putaran rotor, maka dalam rotor akan dibangkitkan gaya-gaya gerak listrik yang mengakibatkan dalam rotor timbul arus listrik. Arus listrik ini menyebabkan timbulnya suatu medan magnet, yakni medan magnet rotor. Karena medan magnet stator merupakan suatu sistem tiga fasa simetris, maka gaya gerak yang diinduksikan oleh stator juga tiga fasa simetris sehingga arus listrik dalam rotor juga terbentuk arus induksi tiga fasa simetris, begitu pula dengan medan magnet rotor. Adanya medan magnet pada rotor ini mengakibatkan rotor berputar mengikuti medan putar stator. AC Regulator Prinsip dari ac regulator ini adalah merekayasan gelombang tegangan bolak balik tiap fasa baik pada siklus positif maupuun negatif dengan menggunakan piranti semikonduktor berupa SCR (silicon controlled rectifier), (Rashid, 1998). Nilai tegangan rata-rata merupakan besarnya luasan gelombang yang muncul dibagi dengan periodenya. Semakin besar sudut penyulutan (α) maka tegangan rata rata juga berkurang. Inverter Inverter merupakan suatu rangkaian yang dapat mengubah sumber tegangan dc menjadi tegangan arus bolak-balik (alternating current-ac) yang frekuensinya dapat diubah-ubah (Singh, 2002). Inverter disusun dari perangkat elektronik (thyristor atau SCR) yang mengatur daya DC, ON dan OFF sehingga dapat menghasilkan daya luaran AC yang dapat dikontrol frekuensi maupun tegangannya. Inverter ini selnjutnya digunakan untuk mencatu motor induksi. Dengan adanya perubahan frekuensi ini akan menghasilkan perubahan kecepatan putar dari motor induksi sesuai dengan persamaan : 120 f. n = p Menurut Rashid (1998), terdapat tiga jenis inverter, yaitu : (1) inverter sumber arus (Current Source Inverter-CSI), (2) inverter tegangan variabel (Variable Voltage Inverter-VVI), dan (3) inverter lebar pulsa termodulasi (Pulse Width Modulation-PWM). Jika digunakan untuk sumber motor induksi, CSI digunakan untuk pengendali arus pada motor, VVI untuk mengontrol tegangan dan frekuensi pada motor untuk menghasilkan operasi kecepatan variabel, dan Inverter PWM merupakan inverter penyempurnaan dari inverter VVI, baik pada bagian input tegangan dan output penggerak frekuensi variabel. Inverter PWM merupakan inverter yang paling rumit dan paling mahal jika dibandingkan dengan kedua jenis inverter yang lain.

22 Jurnal Edukasi@Elektro Vol. 5, No. 1, Maret 2009, hlm. 19-28 Sumber catu ideal yang diinginkan pada keluaran inverter sebenarnya adalah gelombang sinus murni. Gelombang yang tidak sinus murni ini menyebabkan berbagai kerugian seperti overheat, penurunan faktor daya, penurunan efisiensi dan lain-lain. Menurut Heydt (1991), jika gelombang output inverter berupa gelombang kotak bolak-balik, jika diuraikan atas unsur-unsur fundamental dan harmoniknya dapat dinyatakan dengan deret Fourier sebagai berikut: I 2 3 1 1 1 = cosθ cos 5θ + cos 7θ cos11θ +... π 5 7 11 ac I d dimana θ = 2πf 1 t. f 1 = frekuensi dasar Harmonik mempunyai urutan polaritas, harmonik pertama berpolaritas positif, harmonik kedua berpolaritas negatif dan harmonik ketiga berpolaritas nol, harmonik keempat berpolaritas positif demikian seterusnya. Kuantitas harmonik biasanya dinyatakan dengan istilah THD (Total Harmonik Distortion) untuk arus maupun tegangan. THD tegangan dinyatakan dengan rumus: i= 2 i ( V ) 2 THD = 1 V dimana i = orde harmonik, V i = tegangan pada harmonisa ke-i METODE PENELITIAN Penelitian ini merupakan jenis penelitian eksperimen dengan pengamatan/ pengukuran langsung pada obyek penelitian. Obyek penelitian yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebuah motor induksi tiga fasa yang ada di Laboratorum Mesin Listrik dan Laboratorium Elektronika Daya, Jurusan Pendidikan Teknik Elektro FT UNY, dengan spesifikas : daya: 1 HP, tegangan: 220 V/ 380 V, arus: 3,0 A/ 1,7 A, frekuensi: 50 Hz, kecepatan putaran : 1420 rpm, jumlah kutub: 4. Sumber listrik tiga fasa yang digunakan dalam penelitian ini adalah menggunakan auto-transformer (variac), rangkaian sumber AC regulator tiga fasa yang dibuat oleh Tim Peneliti, dan inverter buatan Telemecanique dengan nama Altivar 18. Untuk mengetahui parameter motor induksi dalam penelitian ini, instrumen (alat ukur) yang digunakan, antara lain: 1. Voltmeter (multimeter) merk SANWA YX 360 TRF, dengan tegangan AC: 10 V, 50 V, 250 V, 750 V, dan Kelas 0,4 (4 %), tegangan DC : 0,25 V, 2,5 V, 10 V, 50 V, 250 V, 1000 V dan Kelas 0,3 (3 %). Alat ini digunakan untuk mengukur tegangan fasa dan antar fasa. 2. Rpm-meter merk SANWA SE-100 (digital), dengan rating 60 sampai dengan 9.999 rpm (range x 1) dan 60 sampai dengan 50.000 rpm (range x 10), akurasi

IstantoW.Djatmiko, Performansi Parameter Motor. 23 ± 1 digit untuk range x 1 dan ± 2 digit untuk range x 10. Alat ini digunakan untuk mengukur kecepatan putaran poros motor induksi secara digital. 3. Power Quality Analyser ANALYST 3Q merk LEM (digital dan display), dengan spesifikasi sebagai berikut: Prosedur penelitian dilakukan dengan blok diagram seperti ditunjukkan pada Gambar 1. Blok I merupakan sumber masukan yang digunakan untuk perlakuan dalam penelitian ini, yakni berupa (1) sumber tegangan tiga fasa dari PLN dengan variac, (2) sumber tiga fasa dari AC regulator, dan (3) sumber tiga fasa dari inverter (Altivar). Sumber tegangan tiga fasa dari PLN dengan variac dan AC regulator digunakan untuk memperoleh sumber tiga fasa dengan tegangan yang dapat diatur dengan frekuensi yang tetap, sedangkan sumber tiga fasa dari inverter (Altivar) digunakan untuk memperoleh sumber tiga fasa dengan tegangan tetap dengan frekuensi yang dapat diatur. Blok II merupakan motor induksi tiga fasa yang menjadi obyek dalam penelitian ini. Blok III merupakan unit generator arus searah (generator DC) yang dikopel dengan motor obyek penelitian ini. Generator DC ini berfungsi sebagai beban motor dan untuk mengetahui torsi motor. BLOK I SUMBER MASUKAN TIGA FASA (Perlakuan) BLOK II MOTOR INDUKDSI TIGA FASA (Obyek Penelitian) BLOK III BEBAN MOTOR / GENERTOR DC Gambar 3 Blok Diagram Rangkaian Percobaan Adapun prosedur yang dilakukan dalam penelitian ini sebagai berikut : 1. Menyiapkan sumber masukan : (a) sumber tegangan tiga fasa dari PLN, (b) sumber tiga fasa dari AC regulator, dan (c) sumber tiga fasa dari inverter (Altivar) serta kelengkapan peralatan pengamannya, yaitu : MCB 3 Fasa 10 A, trafo variac isolasi tiga fasa, dan sakelar utama tiga fasa. 2. Menyiapkan dan mengkalibrasi instrumen yang digunakan dalam penelitian ini. 3. Melakukan pengepasan (centering) poros motor induksi tiga fasa dengan generator DC dan kelengkapan koplingnya. 4. Mempersiapkan unit generator DC sebagai beban motor induksi tiga fasa. 5. Melaksanakan percobaan I, II, dan III sesuai dengan dengan sumber tiga fasa yang telah direncanakan. 6. Mencatat/merekam data yang ditunjukkan oleh instrumen, yaitu : tegangan, arus, daya, THD arus dan tegangan untuk setiap step percobaan. Data yang dihasilkan berupa data numerik (digital) dan grafik.

24 Jurnal Edukasi@Elektro Vol. 5, No. 1, Maret 2009, hlm. 19-28 HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN Motor Induksi dengan Sumber Tegangan Bervariasi Pengambilan data motor induksi dengan perlakukan sumber tegangan bervariasi dilakukan dengan dua jenis sumber tegangan tiga fasa yang dapat diatur tegangan luarannya, yaitu menggunakan variac (pengatur tegangan dengan autotransformator tiga fasa) dan AC regulator tiga fasa bidirectional. Pengambilan data dilakukan sebanyak 10 tahap dengan interval per tahap kurang lebih sebesar 10 volt. Arus fasa motor setiap tahapan percobaan diusahakan relatif konstan sebesar 50 % dari rating motor, yaitu kurang lebih sebesar 0,85 A. Tegangan awal per fasa yang mampu untuk mencatu arus motor sebesar 0,85 A dapat dilakukan sumber tegangan tiga fasa dengan variac sebesar 81,0 volt, sedangkan dengan sumber tegangan tiga fasa AC regulator sebesar 81,5 volt. Tegangan maksimum AC regulator yang dapat dihasilkan per fasa kurang lebih sebesar 170,0 volt pada tahap ke-10, sehingga untuk tegangan tiga fasa dengan variac pada tahap ke-10 disesuaikan sebesar 169,6 volt. Kualitas bentuk tegangan tiga fasa dengan variac yang diatur dari 80 volt sampai dengan 170 volt per fasa (fasa L1, L2, dan L3) masih tetap berbentuk sinusoida meskipun dilakukan perubahan sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2. Gambar 2 Bentuk Gelombang Tegangan Masukan dengan Variac Pengaruh perubahan atau variasi tegangan dengan kualitas gelombang seperti di atas menyebabkan harmonik arus mengalami kenaikan dengan perubahan kenaikan tegangan masukan, yaitu 6,5 % pada tegangan fasa sekitar 81,0 volt menjadi 10,2 % pada tegangan fasa sekitar 170 volt. Sebaliknya, harmonik tegangan mengalami penurunan yang relatif kecil dengan perubahan kenaikan tegangan masukan, yaitu 4,0 % pada tegangan fasa sekitar 81,0 volt menjadi 3,7 % pada tegangan fasa sekitar 170. Harmonik arus dan tegangan yang dominan muncul adalah harmonik ke-5 saja. Perubahan harmonik arus dan tegangan yang relatif kecil ini disebabkan tegangan masukan pada motor induksi tidak dilakukan rekayasa secara elektronis (hanya menggunakan transformator) sehingga bentuk gelombang tegangan masih tetap berbentuk sinusoida. Pada perlakuan dengan tegangan ini, efisiensi motor optimum terjadi pada tegangan masukan per fasa sekitar 150 volt, yaitu sebesar 87,4 %.

IstantoW.Djatmiko, Performansi Parameter Motor. 25 Kualitas bentuk tegangan tiga fasa dengan AC regulator yang diatur dari 80 volt sampai dengan 170 volt per fasa (fasa L1, L2, dan L3) mengalami distorsi (berbentuk non-sinusoida). Distorsi pada tegangan rendah lebih buruk dibanding distorsi pada tegangan yang lebih tinggi sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 3. Gambar 3 Bentuk Gelombang Tegangan Masukan dengan AC Regulator Pengaruh variasi tegangan dengan kualitas gelombang seperti di atas menyebabkan harmonik arus sangat tinggi pada saat tegangan rendah dan mengalami penurunan ketika kenaikan tegangan masukan, yaitu 95,2 % pada tegangan fasa sekitar 81,0 volt menjadi 47,6 % pada tegangan fasa sekitar 170 volt. Demikian juga, harmonik tegangan yang sangat tinggi (72,5 %) pada saat tegangan sumber terendah, dan tegangan harmonik tegangan ini mengalami penurunan seiring dengan kenaikan tegangan sumber, yaitu sebesar 15,8 % saat tegangan sumber mencapai sekitar 170 volt. Pada tegangan sumber AC regulator rendah, harmonik tegangan yang terjadi cukup besar dengan harmonik yang dominan muncul dengan sumber tegangan dari adalah harmonik ke-3, 5, 7, 9, 11, dan ke-15, sedangkan harmonik arus cukup besar pula dengan harmonik yang dominan adalah harmonik ke-3, 5, 7, dan ke-9. Tetapi, jika sumber tegangan dinaikkan, harmonik tegangan mengalami penurunan menjadi kecil dengan harmonik tegangan yang dominan muncul adalah harmonik ke-3 saja, sedangkan harmonik arus menjadi kecil dengan harmonik yang dominan muncul adalah harmonik ke-3 dan ke-5. Perubahan harmonik arus dan tegangan yang sangat tinggi ini disebabkan tegangan masukan AC regulator merupakan sumber tegangan yang dilakukan rekayasa secara elektronis dengan menggunakan komponen SCR (silicon controlled rectifier). Tegangan luaran dengan penggunaan komponen SCR ini menghasilkan bentuk tegangan distorsi yang disebabkan proses pensakelaran (switching) dari SCR tersebut. Harmonik tegangan dan arus yang sangat tinggi ini menyebabkan motor induksi menjadi panas. Dengan perlakuan tegangan AC

26 Jurnal Edukasi@Elektro Vol. 5, No. 1, Maret 2009, hlm. 19-28 regulator pada motor induksi ini, efisiensi motor mencapai optimum (66,5 %) pada tegangan per fasa yang tertinggi sekitar 170 volt. Motor Induksi dengan Sumber Frekuensi Bervariasi Pengambilan data motor induksi dengan perlakukan sumber frekuensi bervariasi dilakukan menggunakan interver (Altivar). Untuk dapat mengangkat arus motor sebesar 50 % dari ratingnya diperlukan frekuensi terendah sebesar 46 Hz. Dengan demikian, interval per tahap percobaan dilakukan sebesar 2 Hz per tahapan dengan frekuensi maksimum sumber sebesar 54 Hz. Kualitas bentuk sumber tegangan yang relatif konstan dengan frekuensi yang bervariasi sekitar 50 Hz dan 54 Hz pada fasa L1, L2, dan L3 digunakan untuk mencatu motor induksi ditunjukkan pada Gambar 4. Gambar 4 Bentuk Gelombang Tegangan Masukan dengan Inverter (Altivar) Pengaruh variasi frekuensi dengan kualitas gelombang seperti di atas, jika frekuensi sumber dinaikkan menyebabkan harmonik tegangan mengalami kenaikan yang relatif kecil, sedangkan harmonik arus mengalami penurunan yang relatif kecil pula. Kondisi harmonik tegangan dan arus yang lebih kecil pada Altivar ini dapat dipahami karena Altivar dibuat secara fabrikan sehingga dijamin kualitasnya. Hasil pengamatan menunjukkan ketika frekuensi sumber pada fasa L2 sebesar 50 Hz diketahui harmonik tegangan sebesar 1,4 % dengan harmonik yang dominan muncul adalah harmonik ke-3, sedangkan harmonik arusnya sebesar 4,9 % dengan harmonik yang dominan muncul adalah harmonik ke-3 pula (lihat Lampiran 4 butir h). Kondisi yang hampir sama terjadi ketika frekuensi sumber dinaikkan menjadi 54 Hz. Efisien motor mencapai nilai optimum ketika frekuensi sumber antara 50 Hz sampai dengan 52 Hz, yang berarti sesuai dengan rating motor.

IstantoW.Djatmiko, Performansi Parameter Motor. 27 KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Berdasarkan paparan data dan pembahasan sebagaimana diuraikan di atas, penelitian dapat disimpulkan : 1. Sumber tegangan tiga fasa dengan variac jika digunakan untuk mencatu motor induksi dengan arus beban yang relatif konstan menyebabkan total harmonik tegangan semakin turun dan harmonik arus semakin naik seiring dengan kenaikan tegangan sumbernya. Harmonik arus dan tegangan yang dominan muncul dengan sumber tegangan ini adalah harmonik ke-5 saja. Tetapi, jika sumber tegangan tiga fasa menggunakan AC regulator digunakan untuk mencatu motor induksi dengan arus beban yang relatif konstan menyebabkan total harmonik tegangan dan arus semakin turun seiring dengan kenaikan tegangan sumbernya. Harmonik tegangan yang dominan muncul dengan sumber tegangan dari AC regulator adalah harmonik ke-3, 5, 7, 9, 11, dan ke- 15, sedangkan harmonik arus yang dominan adalah harmonik ke-3, 5, 7, dan ke-9. 2. Pengaturan motor induksi dengan Altivar memiliki kualitas harmonik yang lebih baik dibandingkan menggunakan sumber AC regulator karena nilai harmonik arus dan tegangan yeng terjadi lebih kecil. Harmonik tegangan yang dominan muncul dengan sumber inverter (Altivar) adalah harmonik ke-3, sedangkan harmonik arus yang dominan muncul adalah harmonik ke-3 juga. Jadi, jika sumber tegangan yang relatif konstan dengan frekuensi yang dapat diatur digunakan untuk mencatu motor induksi dengan arus beban yang relatif konstan menyebabkan total harmonik tegangan semakin naik dan harmonik arus semakin turun yang masing-masing nilainya kecil seiring dengan kenaikan frekuensi sumbernya. 3. Efisiensi motor dengan menggunakan sumber tiga fasa dengan variac mencapai optimum ketika tegangan masukan per fasa sekitar 150 volt, yaitu sebesar 87,4 %. Dengan perlakuan tegangan AC regulator pada motor induksi, efisiensi motor mencapai optimum (66,5 %) ketika tegangan per fasa mencapai nilai tertinggi sekitar 170 volt. Jika menggunakan sumber tiga fasa dengan Altivar, efisien motor mencapai nilai optimum ketika frekuensi sumber antara 50 Hz sampai dengan 52 Hz sebesar 64,6 %. Saran Saran yang perlu ditindaklanjuti untuk pengembangan kualitas penelitian ini, yaitu: Sumber tegangan tiga fasa dari PLN per fasa yang digunakan dalam penelitian diusahakan benar-benar seimbang. Ketidakseimbangan tegangan per fasa in menyebabkan pengambilan data parameter motor induksi dengan alat ukur Power Quality Analyser cukup sulit dilakukan. Karena kesulitan menjaga keseimbangan tegangan per fasa dari sumber PLN selama proses penelitian ini, hubungan motor induksi yang digunakan dalam penelitian masih menggunakan hubungan bintang agar pengaturan arus beban motor per fasa mudah dilakukan.

28 Jurnal Edukasi@Elektro Vol. 5, No. 1, Maret 2009, hlm. 19-28 Penggunaan rangkaian pemicu TCA 785 pada rangkaian AC regulator bidirectional dengan SCR sulit dilakukan pemicuan secara serempak untuk setiap fasa sehingga diperlukan rangkaian pemicu lain yang mampu secara serempak untuk pemicuan. DAFTAR PUSTAKA Heydt, G.T. 1991. Electric Power Quality. New York : Stars in A Circle Publications. Rashid, MH. 1998. Power Electronics: Circuits, Devices, and Applications. New Jersey : Prentice-Hall International, Inc. Singh, MD. 2002. Power Electronics. New Delhi : Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited. Wildi, T. 2002. Electrical Machines, Drives, and Power Systems, Fifth Edition. New Jersey : Upper Saddle River.