ANALISA PENGGUNAAN MOTOR LISTRIK YANG DIAPLIKASIKAN PADA SISTEM TROLLEY PADA CONTAINER CRANE DI PT PELINDO I (PERSERO) UNIT TERMINAL PETI KEMAS DOMESTIK BELAWAN LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma 3 PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI Oleh : ROHDEARNI SILALAHI 1305051045 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2016 i
ii
iii
iv
v
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat dan bimbingan-nya yang selalu menyertai penulis sehingga dapat menyelesaikan penulisan Laporan Tugas Akhir ini. Adapun Laporan Tugas Akhir yang berjudul Analisa Penggunaan Motor Listrik pada Sistem Trolley pada Container Crane di PT Pelindo I (Persero) Unit Terminal Peti Kemas Domestik Belawan. Ini dimaksudkan sebagai salah satu syarat bagi penulis untuk menyelesaikan Pendidikan Program Diploma 3, Jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. Banyak kendala dan masalah yang dihadapi penulis dalam menyelesaikan laporan ini, namun atas bantuan dan pertolongan dari berbagai pihak, maka laporan ini dapat diselesaikan. Sudah selayaknya penulis mengucapkan terimakasih kepada : 1. M. Syahruddin, S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan; 2. Idham Kamil, S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin; 3. Ir. Abdul Razak, M.T., Kepala Program Studi Teknik Konversi Energi; 4. Aulia Salman, S.T., M.T., Dosen pembimbing penulis yang telah membantu penulis dengan memberikan bimbingan dan pengarahan dalam penyusunan laporan ini; 5. Marlon Tua Sibarani S.T., M.T., Dosen wali EN-6A; 6. Seluruh staff pengajar Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan; 7. Seluruh staff Administrasi Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan; 8. Para staff dan pegawai di PT Pelindo I (Persero) Unit Terminal Peti Kemas Domestik Belawan (TPKDB) dan staff di Divisi Teknik atas kerjasamanya; vi
9. Seluruh teman-teman di Politeknik Negeri Medan khususnya kelas EN- 6A yang banyak memberikan dukungan moral untuk terselesaikannya Tugas Akhir ini; 10. Untuk seluruh keluarga, penulis mengucapkan terimakasih atas dukungan dan doanya, secara khusus dengan tulus hati dan dengan rasa penuh hormat penulis menyampaikan rasa terimakasih kepada Ayah dan Ibu Hotman Silalahi / Tinur Sidabutar yang telah memberikan semangat kepada penulis selama mengerjakan Tugas Akhir ini, dan untuk kakak penulis Finky Silalahi A.Md, Daniel Silalahi S.E serta adik penulis Rado Silalahi dan Tongam Silalahi. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Laporan Tugas Akhir ini masih banyak kekurangan yang perlu diperbaiki dari segi penyajian, bentuk maupun isinya. Oleh karena itu, penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun untuk kesempurnaan laporan ini. Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih, semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi kita semua yang membacanya. Medan, 09 Agustus 2016 Penulis, Rohdearni Silalahi NIM. 1305051045 vii
DAFTAR ISI LEMBAR JUDUL... i LEMBAR SPESIFIKASI... ii LEMBAR PERSETUJUAN... iii LEMBAR PENGESAHAN... iv PERNYATAAN KEASLIAN ISI TUGAS AKHIR... v KATA PENGANTAR... vi DAFTAR ISI...viii DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR TABEL...xiii INTISARI...xiv ABSTRACT... xv BAB I PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Batasan Masalah... 3 C. Tujuan... 3 D. Manfaat... 3 E. Teknik Pengerjaan... 4 F. Sistematika Penulisan... 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 6 A. Umum... 6 B. Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa... 8 C. Jenis Motor Induksi Tiga Phasa dari Segi Rotor... 10 1. Motor Induksi Tiga Phasa Rotor Sangkar Tupai... 11 viii
2. Motor induksi Tiga Phasa Rotor Belitan... 11 D. Konstruksi Motor Arus Searah (Motor DC)... 11 1. Prinsip Dasar Cara Kerja Motor Arus Searah... 12 2. Prinsip Arah Putaran Motor... 17 3. Electromotive Force (EMF) / Gaya Gerak Listrik... 21 4. Mengatur Kecepatan pada Armatur... 22 E. Jenis Motor Arus Searah (DC)... 23 1. Motor DC Sumber Daya Terpisah... 23 2. Motor DC Sumber Daya Sendiri... 23 3. Motor DC Daya Sendiri: Motor Seri... 24 4. Motor DC Kompon / Gabungan... 27 BAB III SISTEM TROLLEY PADA CONTAINER CRANE... 28 A. Container Crane Sebagai Alat Bongkar Muat... 28 1. Bagian-Bagian Container Crane... 29 2. Sistem Operasi Container Crane... 30 B. Pengertian Gerakan Trolley pada Container Crane... 31 C. Komponen-Komponen pada Sistem Trolley... 32 1. Roda Trolley... 32 2. Tali Baja (Wire Rope)... 32 3. Puli dan Sistem Puli... 33 4. Drum... 34 5. Rem (Brake)... 35 6. Transmisi... 36 7. Elektromotor... 37 D. Sistem Kerja Motor DC Seri Penggerak Trolley pada Container Crane... 39 E. Perawatan yang Dilakukan pada Sistem Trolley di Container Crane... 40 1. Preventive Maintanance... 41 2. Daily Check (Cek Harian)... 41 BAB IV PEMBAHASAN... 43 A. Data Arus Armatur (Ia) dan Tegangan Armatur (Vt) Motor Trolley pada Container Crane... 43 B. Perhitungan Daya Motor (Pdev) Tanpa Beban ix
Pada Motor Trolley... 43 C. Perhitungan Daya Motor Berbeban pada Motor Trolley... 45 D. Perhitungan Daya Listrik dan Waktu pada Motor Trolley Container Crane... 47 E. Perawatan Trolley 50 Hoursmeter... 47 BAB V PENUTUP... 49 A. Kesimpulan... 49 B. Saran... 49 DAFTAR PUSTAKA... 51 LAMPIRAN x
DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Klasifikasi Motor Listrik... 6 Gambar 2. Gambar Konstruksi Motor Induksi... 8 Gambar 3. Gambar Komponen Stator Motor Induksi Tiga Phasa... 9 Gambar 4. Konstruksi Motor DC Sederhana... 12 Gambar 5. Medan Magnet yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor... 14 Gambar 6. Medan Magnet yang Membawa Arus Mengelilingi Konduktor U... 14 Gambar 7. Medan Magnet Mengelilingi Konduktor dan Diantara Kutub... 15 Gambar 8. Reaksi Garis Fluks... 15 Gambar 9. Prinsip Kerja Motor DC... 16 Gambar 10. Gaya pada Kawat dalam Medan Magnet... 18 Gambar 11. Prinsip Kerja Arus Searah... 18 Gambar 12. Motor DC Konvensional... 19 Gambar 13. Armatur Motor DC... 20 Gambar 14. Electromotive Force Kembali... 21 Gambar 15. Metode Speed Control Sistem Ward-Leonard... 22 Gambar 16. Krakteristik Motor Shunt... 24 Gambar 17. Motor DC dengan Kumparan Seri... 25 Gambar 18. Karaktristik Motor DC Daya Seri... 27 Gambar 19. Karakteristik Motor DC Kompon... 27 Gambar 20. Container Crane... 28 Gambar 21. Sistem Trolley pada Container Crane... 31 Gambar 22. Roda Trolley pada Container Crane... 32 xi
Gambar 23. Puli dan Sistem Puli... 33 Gambar 24. Drum Wire Rope pada Trolley... 34 Gambar 25. Sistem Transmisi... 36 Gambar 26. Elektromotor pada Sistem Trolley... 37 Gambar 27. Grafik Hubungan Daya Tanpa Beban Motor Trolley dengan Waktu... 47 xii
DAFTAR TABEL Tabel 1. Data Ia dan Vt Motor DC pada Sistem Trolley... 43 Tabel 2. Waktu yang Diperlukan dan Daya yang Dihasilkan Oleh Motor Trolley... 47 Tabel 3. Perawatan 50 Hoursmeter pada Trolley... 48 xiii
INTISARI Setiap pelabuhan yang menangani bongkar muat petikemas memiliki container crane.container crane adalah alat yang berfungi untuk mengangkat atau mengangkut petikemas dari kapal ke pelabuhan atau sebaliknya. Salah satu sistem yang terdapat pada container crane adalah sistem trolley. Gerakan transversal atau gerakan trolley ini adalah gerakan yang dilakukan oleh trolley saat membawa petikemas dengan arah dan pergerakannya sejajar dengan boom dan girder. Penggerak mula sistem ini adalah motor dc tipe seri. Untuk menggerakkan sistem ini, diperlukan daya masukan rata-rata sebesar 74 kw. Gerakan trolley ini dilakukan oleh dua unit motor penggerak, dengan daya output yang diperlukan masing-masing motor untuk beban maksimum adalah sebesar 24 kw. Kata kunci : Container Crane, Gerakan Trolley, Motor DC xiv
ABSTRACT Every port that handles loading and unloading of containers has container cranes. Container crane is a tool that serves to lift or transport the containers from the ship to the port and vice versa. One of the systems is contained in container crane is trolley system. Transverse movement or trolley movement is movement by trolley while carrying the container with the direction and movement parallel to the boom and girder. Prime movers of this system is a dc motor the type of series. To drive this system, the required average input power of 74 kw. Trolley movements is carried out by two units of the motor, the output power is required each motor s maximum load is equal 24 kw. Keywords : Container Crane, Trolley Movement, DC Motor xv
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah Menarik dan mengangkut muatan telah dilakukan oleh manusia sejak zaman dahulu hingga ditemukannya roda. Orang-orang dahulu bekerjasama untuk memindahkan beban atau muatan yang berat. Kuda, gajah dan binatang besar lainnya juga digunakan untuk membantu manusia untuk memindahkan muatan yang berat. Transportasi jarak jauh merupakan faktor yang sangat penting saat ini sebagai sarana untuk pengangkutan barang-barang yang dibutuhkan manusia. Pada saat sekarang ini manusia melakukan pengangkutan barang dalam jumlah yang besar dan jarak yang cukup jauh. Untuk memindahkan barang yang banyak dengan rentang jarak yang cukup jauh dibutuhkan sebuah wadah atau tempat untuk menjaga agar kualitas, kuantitas, dan keamanan barang tetap terjaga. Wadah atau tempat tersebut diberi nama petikemas (container). Petikemas (container) adalah peti atau kotak yang memenuhi persyaratan teknis sesuai dengan International for Standardization (ISO) sebagai wadah pengangkutan barang yang bisa digunakan pada berbagai moda transportasi. Peti kemas pada awalnya sudah digunakan dalam perdagangan sejak akhir tahun 1780. Tetapi standarisasi global dari petikemas dan alat pemindahnya seperti crane, dimulai pada abad ke-20. Ada tiga jenis ukuran petikemas yang digunakan dalam kargo internasional. yaitu petikemas 20 feet, 40 feet, dan 45 feet. Yang paling banyak digunakan adalah petikemas 20 feet dan 40 feet. Seiring dengan pertumbuhan ekonomi, penggunaan petikemas pada saat sekarang ini sudah sangat tinggi. Ini dilihat dari semakin ramainya tingkat ekspor dan impor yang menggunakan wadah petikemas. Pada saat ini hampir 90 % borongan kargo di dunia dilakukan dengan 16
menggunakan petikemas dan ditransportasikan dengan menggunakan kapal laut, ini dikarenakan petikemas dapat dengan mudah ditransportasikan dengan menggunakan kapal laut. Ini dikarenakan petikemas dapat dengan mudah untuk dipindahkan, ditumpuk, dan disimpan di lapangan terbuka. Untuk memindahkan petikemas dari kapal (seaside) ke darat (landside) dibutuhkan mesin pengangkat yang memiliki mobilitas yang baik dan aman. Salah satu mesin pengangkat. Yang memiliki mobilitas yang baik dan banyak digunakan di pelabuhan adalah Container Crane (cc). Container crane adalah mesin pengangkat yang berfungsi untuk mengangkat atau mengangkut petikemas dari kapal ke darat atau sebaliknya. Sebuah container crane memiliki beberapa komponen utama, yaitu spreader, trolley, boom dan gantry. Setiap pelabuhan yang menangani bongkar muat kontainer, memiliki container crane. Belawan merupakan salah satu pelabuhan yang menanganipelayanan bongkar muat kontainer. Bongkar muatkontainer dikelola oleh Terminal Peti Kemas Domestik Belawan (TPKDB). Salah satu komponen utama dari container crane adalah trolley. Trolley berfungsi sebagai tempat bergantungnya spreader dan kabin operator. Trolley adalah bagian dari container crane yang terdiri dari roda yang bergerak pada rel. Spreader berfungsi untuk menjepit petikemas pada saat pengangkatan atau penurunan dari kapal ke darat atau sebaliknya.. Trolley dilengkapi oleh motor listrik yang dapat membuatnya bergerak ke arah kiri maupun kanan sesuai dengan pergerakan roda. Mekanismenya geraknya dengan menggunakan motor penggerak. Dimana motor menggerakkan drum yang dikaitkan dengan tali dan tali tersebut dibentangkan sepanjang rel dan dipasang pada ujung-ujung rangka trolley dan ditahan pada rol pada ujung rangka trolley. Pada saat drum bergerak 17
maka tali ikut tertarik atau bergerak sehingga menggerakkan trolley bergerak ke kanan dan ke kiri. Dalam sebuah perusahaan atau yang bergerak dalam dunia industri/pabrik, perkembangan motor listrik kini luas digunakan dalam banyak penerapan komersial yang membutuhkan kesetimbangan beban dalam suatu sistem untukmengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Proses perubahan energi ini di kenal dengan 2 sistem yaitu : sistem tenaga listrik arus searah (direct current/dc), sistem tenaga listrik arus bolak-balik (alternating current/ac). B. Batasan Masalah Pembahasan mengenai motor sinkron sangatlah luas. Maka untuk mendapatkan pembahasan yang optimal, penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini. Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini, adalah sebagai berikut: 1. Pembahasan tentang motor DC (motor sinkron); 2. Pembahasan tentang daya yang diterima motor trolley; 3. Pembahasan tentang daya keluaran sistem trolley. C. Tujuan Tujuan dari analisa penggunaan motor listrik pada sistem trolley ini antara lain adalah untuk : 1. Mengetahui jenis motor yang digunakan pada sistem trolley; 2. Mengetahui besaran daya yang dibutuhkan motor untuk menggerakkan sistem trolley; 3. Mengetahui batasan beban maksimum yang dapat diangkat oleh trolley. D. Manfaat Manfaat yang diharapkan adalah dapat mengetahui hasil tulisan ini untuk mengetahui jumlah putaran motor yang dihasilkan untuk menggerakkan 18
trolley, mengetahui besaran daya yang dibutuhkan motor untuk menggerakkan sistem trolley, dan mengetahui batasan beban maksimum yang dapat diangkat trolley pada container crane. E. Teknik Pengerjaan Dalam menganalisa elektromotor sebagai gerakan trolley pada container crane, penulis melakukan berbagai metode pembahasan, antara lain: 1. Persiapan dan Orientasi Mempersiapkan hal-hal yang perlu untuk kegiatan-kegiatan tugas akhir, membuat surat permohonan tugas akhir, dan konsultasi kepada dosen pembimbing. 2. Studi Kepustakaan Melakukan studi kepustakaan (literatur) mengenai karya akhir pada mesin-mesin listrik, khususnya motor sinkron. 3. Peninjauan di Lapangan Meninjau langsung ke lapangan dan mencari informasi dari teknisi container crane di Terminal Petikemas Domestik Belawan (TPKDB) Pelindo I (Persero). 4. Pengumpulan Data Pengumpulan data yang akan digunakan untuk penyusunan laporan Tugas Akhir dengan cara : a. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing; b. Meminjam buku-buku dari perpustakaan mengenai masalah tugas akhir; c. Mengumpulkan beberapa informasi mengenai objek terkait yang berhubungan dengan tugas akhir pada media yang dianggap relevan. 5. Analisa dan Evaluasi Data Data-data yang diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama-sama dosen pembimbing. 19
6. Asistensi Melaporkan hasil penulisan Tugas Akhir kepada dosen pembimbing untuk melakukan bimbingan. F. Sistematika Penulisan Penulis membagi isi penulisan ini menjadi 5 (lima) bab dan disertakan pula permasalahannya dan penyelesaiannya dalam lampiran bab-bab tersebut yaitu: Bab I: Pendahuluan Menguraikan tentang latar belakang masalah dan alasan penulisan, masalah-masalah yang dibahas dan batasan-batasannya, maksud dan tujuan penulis, teknik pengerjaan yang digunakan serta sistematika penulisan. Bab II: Tinjauan Pustaka Membahas tentang pengertian, konstruksi, prinsip kerja, medan putar, frekuensi, aliran daya, dan pembalikan putaran motor. Bab III: Sistem Gerakan Trolley Menganalisa sistem gerakan motor trolley serta mengumpulkan data motor yang digunakan sebagai penggerak gerakan trolley pada container crane. Bab IV: Pembahasan Masalah Membahas dan menganalisa data dari motor trolley pada container crane. Bab V: Penutup Merupakan kesimpulan dan saran. 20