25
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu
Penelitian akan dilaksanakan di Laboratorium Motor Listrik Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang
Bangun dan Listrik P4TK. Penelitian akan dilaksanakan setelah selesai seminar proposal telah disetujui. Lama penelitian direncanakan selama 2 dua bulan.
3.2. Bahan dan Peralatan
Bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah: 1.
Motor induksi tiga fasa Spesifikasi:
- Rotor sangkar
- 1 kW
- ∆ Y 220380 V, 4.72.7 A
- 2830 min
-1
, 50 Hz -
Cos θ 0.76
2. Inverter Variable Speed Drive VSDtiga fasa.
Spesifikasi: -
Altivar 71 -
200 240 V, 5.5 kW 3.
Power Supply Electric Machine 4.
Power Switch 5.
Servo Machine Test System
Universitas Sumatera Utara
26
6. Servo
7. Thermometer infrared
8. Stopwatch
9. Kabel Penghubung
3.3. Variabel yang diamati
Variabel yang diamati dalam penelitian adalah: a
Tegangan b
Arus c
Factor daya d
Kecepataan motor e
Suhu motor f
Waktu operasi motor
3.4. Prosedur Penelitian
Penelitian akan dilakukan untuk mendapatkan nilai tegangan, arus, putaran dan faktor daya pada motor induksi yang disuplai dengan inverter variable speed
drive. Percoban akan dilakukan di Laboratorium Motor Listrik Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang
Bangun dan Listrik P4TK. Pada penelitian ini, ada beberapa percobaan yang akan dilakukan, adapun prosedur pengambilan data dalam setiap percobaan adalah
sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
27
3.4.1. Percobaan Parameter – Parameter Motor Induksi Tiga Fasa
Untuk menghitung efisiensi dan rugi – rugi pada motor induksi dibutuhkan beberapa parameter motor induksi untuk diketahui. Percobaan yang dilakukan
untuk mendapatkan parameter mesin induksi yang dibutuhkan ada 3 percobaan, yaitu: Percobaan Pengukuran Tahanan Stator test DC, Percobaan Beban Nol,
dan Percobaan Hubung Singkat Rotor Tertahan. 1.1. Percobaan Pengukuran Tahanan Stator Test DC
- Rangkaian Percobaan
V A
PT DC U
W V
Gambar 3.1 Rangkaian percobaan tahanan stator test DC
- Prosedur Percobaan
1. Hubungan belitan stator dihubungankan Y.
2. Rangkaian belitan stator dihubungkan dengan suplai tegangan DC.
3. PTDC dinaikan sampai terukur arus nominal mesin induksi pada
amperemeter. 4.
Ketika arus sudah menunjukkan pada nilai nominalnya, dicatat nilai tegangan yang terukur pada voltmeter.
5. Percobaan selesai.
Universitas Sumatera Utara
28
1.2. Percobaan Beban Nol -
Rangkaian Percobaan
R S
T
A1 V1
A2 V2
A3
Saklar 1
Saklar 3 Saklar 2
P T
A C
1 P
T D
C 2
PT DC1
M Ind
M DC
Gambar 3.2 Rangkaian percobaan beban nol
- Prosedur Percobaan
1. Motor induksi dikopel dengan mesin DC, kemudian rangkaian
percobaan dirangkai seperti gambar 3.2. 2.
Saklar 1 ditutup, dicatat tegangan yang terbaca pada alat ukur V1. 3.
Saklar 2 ditutup, diatur tegangan motor DC hingga Motor berputar mendekati 3000 Rpm.
4. Pada saat putaran kedua motor mendekati 3000, dicatat arus yang
ditunjukan amperemeter A1 5.
Percobaan selesai.
Universitas Sumatera Utara
29
1.3. Percobaan Rotor Tertahan Hubung singkat -
Rangkaian Percobaan
R S
T
A1 V1
A2 V2
A3
L Saklar 1
Saklar 3 Saklar 2
W 3 phasa
P T
A C
1 P
T D
C 2
PT DC1
M Ind
M DC
K M N T
Gambar 3.3Rangkaian percobaan rotor tertahan hubung singkat
- Prosedur Percobaan
1. Motor induksi dikopel dengan mesin DC, kemudian rangkaian
percobaan dirangkai seperti gambar 3.3 2.
Saklar 1 ditutup, PT AC dinaikkan hingga motor berputar perlahan. 3.
PT AC dinaikan hingga voltmeter A1 menunjukkan 80 volt. 4.
Saklar 2 ditutup, PT DC dinaikkan hingga mesin arus searah memblok putaran motor induksi.
5. Dicatat penunjukan alat ukur amperemeter A1 dan wattmeter.
6. Percobaan selesai.
Universitas Sumatera Utara
30
3.4.2. Percobaan Motor Induksi 3 Fasa disuplai dari Jala-jala
- Rangkaian Percobaan
POWER SUPPLY ELECTRIC MACHINE
POWER SWITCH THREE PHASE
METER
SERVO MACHINE TEST SYSTEM
1 ON
OFF Nm
MODE TORQUE
CONTROL Rpm
RUN OFF
MOTOR INDUKSI 3 FASA
SERVO
M
R S
LINE
Gambar 3.4 Rangkaian percobaan motor induksi tiga fasa disupplai dari jala-jala
- Prosedur Percobaan
1. Motor induksi tiga fasa dikopel dengan Servo, kemudian rangkaian
percobaan dirangkai seperti gambar 3.4. 2.
Seluruh switch dalam keadaan terbuka. 3.
Saklar pada Power Supply Electric Machine ditutup, kemudian motor dijalankan dengan menekan tombol ON pada Power Switch.
Penunjuk waktu stopwatch dimulai untuk mengetahui waktu operasi motor.
4. Motor dijalankan dengan beban torsi bervariasi. Dalam
percobaan ini beban yang dipilih adalah 0 Nm, 0.5 Nm, 1 Nm, 1.5 Nm, 2 Nm, 2.5 Nm, 3 Nm.
Universitas Sumatera Utara
31
5. Untuk mengatur beban, tombol RUNditekan danselector pada
Servo Machine Test System diputar hingga alat ukur torsi menunjukkan beban yang diinginkan 0-3Nm.
6. Dicatat data hasil percobaan tegangan, arus, faktor daya yang
ditampilkan pada Three Phase Meter untuk masing-masing beban yang dipilih 0-3Nm.
7. Dicatat putaran motor yang ditampilkan pada Servo Machine Test
System untuk masing-masing beban yang dipilih 0-3Nm. 8.
Setelah semua pembebanan 0-3Nm selesai dilakukan, biarkan motor beroperasi pada beban 3 Nm hingga stopwatch menunjuk
angka 6 menit. 9.
Setelah motor beroperasi selama 6 menit, diukur suhu motor dengan menggunakan termometer infrared.
10. Percobaan selesai,ditekan tombol STOP pada Servo Machine Test
System dan semua saklar dibuka.
Universitas Sumatera Utara
32
3.4.3. Percobaan motor induksi 3-fasa disuplai melalui inverter variable speed drive 3-fasa
- Rangkaian Percobaan
POWER SUPPLY ELECTRIC MACHINE
POWER SWITCH THREE PHASE
METER
SERVO MACHINE TEST SYSTEM
ON OFF
Nm
MODE TORQUE
CONTROL Rpm
RUN OFF
MOTOR INDUKSI 3 FASA
SERVO
M
1 RUN
INVERTER VSD 3 FASA
S T
LINE
Gambar 3.5 Rangkaian percobaan motor induksi tiga fasa disuplai dari inverter
variable speed drive tiga fasa -
Prosedur Percobaan 1.
Motor induksi tiga fasa dikopel dengan Servo, stator motor dihubungkan
dengan hubungan DELTA Δ. kemudian rangkaian percobaan dirangkai seperti gambar 3.5.
2. Seluruh switch dalam keadaan terbuka.
3. Saklar pada Power Supply Electric Machine ditutup, kemudian
ditekan ON pada Power Switch. 4.
Diatur frekuensi keluaran inverter variable speed drive dengan memutar selector pada Inverter variable speed drive. Dalam
percobaan ini frekuensi yang dipilih adalah 30, 35, 40, 45, 50 Hz. 5.
Diatur frekuensi inverter variable speed drivepada frekuensi 30 Hz, ditekan tombol RUN pada inverter variable speed driveuntuk
Universitas Sumatera Utara
33
menjalankan motor. Stopwatch dihidupkan untuk mengetahui waktu operasi motor.
6. Motor dijalankan dengan beban beban bervariasi. Dalam
percobaan ini beban yang dipilih adalah 0 Nm, 0.5 Nm, 1 Nm, 1.5 Nm, 2 Nm, 2.5 Nm, 3 Nm.
7. Untuk mengatur beban,ditekan tombol RUN dan diputar selector
pada Servo Machine Test System hingga alat ukur torsi menunjukkan beban yang diinginkan 0 - 3Nm.
8. Dicatat data hasil percobaan tegangan, arus, faktor daya yang
ditampilkan pada Three Phase Meter untuk masing-masing beban yang dipilih 0 – 3 Nm.
9. Dicatat putaran motor yang ditampilkan pada Servo Machine Test
System untuk masing-masing beban yang dipilih 0-3Nm. 10.
Setelah semua pembebanan 0-3Nm selesai dilakukan, biarkan motor beroperasi pada beban 3 Nm hingga stopwatch menunjuk
angka 6 menit. 11.
Setelah motor beroperasi selama 6 menit, diukur suhu motor dengan menggunakan termometer infrared.
12. langkah 4 sampai langkah 11 diulangi dengan dengan mengubah
nilai frekuensi keluaran inverter variable speed drive. Diatur frekuensi sesuai dengan nilai frekuensi yang telah dipilih pada
langkah 4. 13.
Percobaan selesai, ditekan tombol STOP pada Servo Machine Test System dan buka semua saklar.
Universitas Sumatera Utara
34
3.5. Pelaksanaan Penelitian 3.5.1 Proses Pengumpulan Data
Adapun proses pengambilan data ditunjukkan oleh diagram alur pada gambar 3.6
Mulai
Merangkai rangkaian percobaan
Merangkai rangkaian percobaan motor disuplai inverter VSD
Atur nilai frekuensi inverter
Apakah frekuensi tepat?
Menjalankan percobaan Mencatat data hasil
percobaan Melakukan analisa data
Selesai Ya
Merangkai rangkaian percobaan motor disuplai jala-jala
Atur nilai torsi beban
Apakah torsi beban sesuai?
Ya Tidak
Tidak
Gambar 3.6 Diagram alur proses pengambilan data
Universitas Sumatera Utara
35
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum
Motor induksi merupakan jenis motor yang paling banyak digunakan pada industri. Total energi yang dikonsumsi motor mendekati 70 dari total energi
yang dihasilkan pembangkit. Motor induksi banyak digunakan sebagai pompa, kompresor, kipas, konveyor, dan penunjang alat penggerak produksi lainnya.
Banyaknya penggunaan motor ini didasari karena motor induksi lebih menguntungkan dari motor sinkron maupun motor DC. Hal ini disebabkan motor
induksi mempunyai konstruksi sederhana, tahan lama, perawatan mudah, dan memiliki efisiensi yang tinggi.
Dalam penggunaannya motor induksi harus dapat diatur sesuai dengan kebutuhan. Untuk kebutuhan tertentu adakalanya dibutuhkan kecepatan motor
yang berubah-ubah. Untuk mengubah kecepatan motor ada beberapa cara yang dapat dilakukan, diantaranya adalah: pengaturan tegangan stator, penggunaan
gear box, dan pengaturan frekuensi. Pengaturan kecepatan dengan mengubah tegangan stator kurang efektif sebab pengaturan hanya dapat dilakukan hingga
batas tegangan nominal motor dan hanya efisien pada motor-motor berukuran kecil. Pengaturan dengan menggunakan gearbox dapat dilakukan, tetapi
jangkauan pengaturan yang dihasilkan sempit serta dapat meningkatkan rugi-rugi mekanis pada motor. Dengan mempertimbangkan dua jenis pengaturan diatas,
maka pengaturan motor yang paling umum dilakukan adalah dengan mengubah frekuensi. Selain jangkauan pengaturan yang luas, teknik ini juga mudah untuk
Universitas Sumatera Utara
36
dilakukan dengan penggunaan variable frequency drive VFD atau dikenal juga sebagai variable speed drive VSD. Bentuk gelombang tegangan yang dihasilkan
inverter variable speed drive tidak berbentuk gelombang sinusoidal murni, melainkan sebuah rangkaian dari gelombang persegikotak yang menghasilkan
gelombang arus yang mendekati sinus. Dalam bab ini akan dibahas pengaruh penggunaan inverter variable speed
drive VSD terhadap kinerja motor induksi tiga fasa. Kinerja motor induksi yang menggunakan inverter variable speed drive akan dibandingkan dengan kinerja
motor yang disuplai langsung dari jala-jala PLN.
4.2. Data Percobaan
Kategori