33
didapat dengan pengukuran langsung pada daya keluaran. Kebanyakan pabrik menggunakan pengukuran komponen rugi-rugi secara
individual, karena dalam teorinya metode ini tidak memerlukan pembebanan pada motor dan ini adalah suatu keuntungan pada suatu pabrikan. Keuntungan lainnya
yang sering dibicarakan adalah bahwa benar error pada komponen rugi-rugi tidak mempengaruhi keseluran efisiensi. Keuntungannya terutama adalah fakta ada
kemungkinan koreksi untuk temperatur lingkungan yang berbeda. Biasanya data efisiensi yang disediakan oleh pembuat diukur atau dihitung berdasarkan data
tertentu.
2.8 Torsi Motor Induksi
Suatu persamaan torsi dari motor induksi dapat dihasilkan dan dijelaskan dengan rangkaian Thevenin. Dalam bentuk umumnya, teori thevenin mengizinkan
pergantian sembarang yang terdiri dari unsur-unsur rangkaian linear dan sumber tegangan tetap [5].
Rangkaian thevenin diasumsikan dengan Gambar 2.10[5] berikut, dimana sumber tegangan V
1eq
terhubung seri dengan impedansi Z
1eq
= R
1eq
+ Jx
1eq
Gambar 2.10Rangkaian Ekivalen Thevenin motor induksi
Dari Gambar 2.10a besar tegangan Thevenin V
1eq
dan impedansi thevenin Z
1eq
[5] adalah:
Universitas Sumatera Utara
34
V
1eq
= V
1 jXm
R1+JX1+Xm
2.20 Z
1eq
= R
1eq
+ Jx
1eq
=
jXm R1+jX 1 R1+jX+Xm
2.21 Dari Gambar 2.10b nilai I
2
dapat dihitung dengan Persamaan 2.22 berikut: I
2
=
V1eq Z1eq +jX 2+R2s
2.22 Torsi mekanik pada motor induksi dapat dihitung dengan persamaan berikut:
2.23
Dimana: 2.24
Torsi motor juga dapat diperoleh dengan meggunakan timbangan torsi, yaitu dengan menggunakan Persamaan 2.25 berikut:
TNm =
m .g.l 1000
2.25 Dengan: m = massa gr
g = gravitasi 10 ms
-2
l = lengan torsi 0.5 m
2.9 Metode-metode starting motor induksi 3 fasa
Motor induksi tiga fasa tidak mengalami masalah pengasutanstarting seperti pada motor sinkron. Motor induksi dapat diasutlangsung dengan
menghubungkan langsung dengan sumber tegangan.Untuk motor induksi rotor belitan, pengasutan dapat dilakukan pada arus yang relatif kecil dengan
menambahkan tahanan pada belitan rotor melalui cincin slip. Penambahan tahanan ini tidak hanya menyebabkan torsi start meningkat tetapi juga
Universitas Sumatera Utara
35
memperkecil arus start. Untuk motor induksi tipe rotor sangkar, pengasutan motor induksi dapat dilakukan dengan banyak cara tergantung pada daya nominal
motor dan tahanan efektif rotor saat motor distart. Ada beberapa metode starting
motor induksi tiga fasa antara lain [1]: 1.
Starting langsung Direct online starting 2.
Starting wye-delta 3.
Starting dengan autotransformator
2.9.1 Starting Langsung Direct online starting
Starting langsung Direct Online Startingmerupakan cara paling sederhana, dimana stator langsung dihubungkan langsung dengan sumber
tegangan, artinya tidak perlu mengatur atau menurunkan tegangan pada saat starting. Penggunaan metode ini sering dilakukan untuk motor-motor AC yang
mempunyai kapasitas daya yang kecil[1]. Untuk memperjelas mengenai metode starting secara langsung perhatikan Gambar 2.11 berikut [8]:
Gambar 2.11a Diagram skematik startinglangsung b Diagram kontrol starting
langsung
Universitas Sumatera Utara
36
Keterangan: So = tombol OFF
F2 = Overload Relay S1 = tombol ON
F3 = Control circuit fuse K1 = Start Contactor
U,V,W = Motor winding F1 = Thermal Overload Relay
M = Motor
2.9.2. Starting wye-delta
Metode starting wye-delta dipergunakan untuk motor induksi rotor sangkar yang dirancang untuk memberikan keluaran nominal bila kumparan stator
dihubungkan delta dan biasanya dipakai pada motor yang mempunyai keluaran nominal sampai 25HP. Belitan stator dirancang beroperasi pada hubungan delta
dan pada saat starting belitan tersebut terhubung dengan hubungan bintangwye. Mula-mula motor distart pada hubungan bintang, ketika kecepatan motor
meningkat maka hubungan pada motor tersebut berganti dari hubungan bintang ke hubungan delta.
Pada starting hubungan delta [8]: Arus start per phasa, I
sc
=
V Zsc
Ampere 2.26 Arus starting =
√3I
sc
Ampere 2.27 Pada starting hubungan wye [8]:
Arus start per phasa, I
sc
=
� √3 ���
Ampere 2.28 Arus starting =
1 √3
Isc Ampere 2.29 Untuk memperjelas mengenai starting wye-delta, perhatikan diagram skematik
starting wye-delta ditunjukan Gambar 2.12 [8] berikut:
Universitas Sumatera Utara
37
Gambar 2.12 a Diagramdaya starting Y-
∆. b Diagram kontrol Y-∆.
2.9.3 Starting Autotransformator
Metode starting dengan autotransformator adalah suatu metode starting yang digunakan untuk mengurangi tegangan pada stator pada saat start, yang
akan membatasi arus start. Starting dengan autotransformator digunakan untuk mengurangi tegangan
pada saat start. Dengan berkurangnya tegangan pada saat start, maka arus start yang dihasilkan akan rendah juga. Setelah waktu tunda ditetapkan,
autotransformator dilepas dari rangkaian dan selanjutnya motor induksi rotor sangkar akan beroperasi pada tegangan penuh. Autotransformator dilengkapi
dengan tap yang terdiri dari 50, 65 atau 80 dari tegangan saluran sebagai tegangan start dengan pengurangan arus yang sesuai. Tap dapat dipilih agar
sesuai dengan kopel start yang diperlukan oleh motor untuk dapat mengatasi beban yang dipikul oleh motor. Pengasutan autotransformator dapat dioperasikan
secara manual maupun otomatis magnetik.
Universitas Sumatera Utara
38
Diagram skematik fasa dan diagram kontrol pada starting autotransformer ditunjukan oleh Gambar 2.13 [8] berikut:
Gambar 2.13 a Diagram startingautotransformator b Diagramkontrol
starting autotransformator
2.10 Tegangan tidak seimbang
Ketika sumber tegangan yang disuplai pada motor induksi 3 fasa tidak merata, maka akan dihasilkan arus tidak seimbang pada kumparan stator.
Tegangan tidak seimbang dalam persentase yang kecil akan menghasilkan arus tidak seimbang dalam jumlah besar. Jika sumber tegangan tidak seimbang, maka
nilai daya pada motor induksi 3 fasa rotor sangkar tupai harus dikali dengan faktor pengali seperti yang ditunjukan pada Gambar 2.14 untuk kemungkinan
pengurangan beban pada motor. Mengoperasikan motor dengan ketidakseimbangan tegangan diatas 5 tidak dianjurkan [7].
Universitas Sumatera Utara
39
Hubungan faktor derating motor induksi dengan tingkat ketidakseimbangan tegangan dalam persen ditunjukan oleh Gambar 2.14 [7] berikut:
Gambar 2.14 Kurva penurunan rating motor induksi 3 fasa.
Berdasarkan gambar kurva penurunan rating motor induksi 3 fasa terhadap suplai tegangan tidak seimbang, jika terjadi ketidakseimbangan tegangan sebesar
1 maka tidak ada masalah, jika ketidakseimbangan tegangan sebesar 2 maka terjadi penurunan rating motor sebesar 0,96. Demikian seterusnya tergantung pada
persentase ketidakseimbangan tegangan hingga mencapai penurunan rating sebesar 0,76 pada ketidakseimbangan tegangan 5 [9].
Ada banyak kondisi ketidakseimbangan tegangan yang terjadi dengan VUF Voltage Unbalanced Factor yang sama, salah satunya adalah Single Phase
Under Voltage Unbalance. Dimana pada kondisi tersebut salah satu fasa dari sistem tiga fasa bertegangan lebih rendah dibandingkan dengan tegangan
nominalnya [10]. Tegangan tidak seimbang dalam persen didefinisikan berdasarkan
Persamaan 2.30 berikut [7][9]: V
�� =
Selisih tegangan maksimum dari tegangan rata −rata
Tegangan rata −rata
� 100 2.30
Universitas Sumatera Utara
40
Sebagai contoh, jika tegangan tidak seimbang yang menyuplai motor induksi 3 fasa adalah V
ab
= 450 V, V
bc
= 363,6 V, V
ca
= 405 V [7][9]. Maka tegangan rata-rata yang masuk ke motor adalah 406,2 V dan selisih tegangan
maksimum dari tegangan rata-rata adalah 43,8 V. Berdasarkan Persamaan 2.30 akan diperoleh besar persentase ketidakseimbangan tegangan yang menyuplai
motor. Yaitu: ������� ��������� =
43.8 406.2
� 100 = 10.78 Penyebab tegangan tidak seimbang termasuk impedansi saluran transmisi
dan saluran distribusi yang tidak sama, distribusi beban-beban satu fasa yang tidak merata dalam jumlah besar, dan lain-lain. Ketika beban tiga fasa seimbang
dihubungkan dengan sistem suplai yang tidak seimbang, maka arus yang dialirkan ke beban juga tidak seimbang. Oleh karena itu sangat sulit atau tidak mungkin
untuk menyediakan suatu sistem suplai tegangan seimbang yang sempurna kepada konsumen, sehingga perlu dilakukan berbagai upaya untuk meminimalisasikan
pengaruh ketidakseimbangan tegangan dan mengurangi pengaruhnya pada beban– beban konsumen.
Universitas Sumatera Utara
13
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar belakang
