Analisis Perbandingan Pengasutan Pada Arus Start Dengan Menggunakan Softstarter dan Inverter Pada Motor Induksi 3 Fasa

(1)

DAFTAR PUSTAKA

[1] Zuhal, Dasar Teknik Tenaga Listrik Dan Elektronika Daya, Edisi ke-4, Penerbit Gramedia Pustaka Utama, Jakarta, 1988.

[2] Arindya, Radita, S.T.,M.T, Penggunaan dan Pengaturan Motor Listrik,

Edisi Pertama, Graha Ilmu, Yogyakarta, 2013.

[3] Wijaya, Mochtar, Dasar-Dasar Mesin Listrik, Penerbit Djambatan, Jakarta, 2001.

[4] Lister, Eugene, Rangkaian dan Mesin Listrik, PenerbitErlangga, Jakarta, 1993.

[5] Ramdhani, Mohamad, S.T., M.T, Rangkaian Listrik, Penerbit Erlangga, Bandung, 2008.

[6] Riyadi, Dwi, Soft Starting Pada Motor Induksi 3 Fasa, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang, 2001.

[7] Priahutama, Aditya Bakti, Perancangan Modul Soft Starting Motor Induksi 3 Fasa dengan Atmega 8535, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro, Semarang, 2010.

[8] Primatama, Ardhito, Perancangan Soft Starter Motor Induksi Satu Fasa dengan Metode Closed Loop Menggunakan Mikrokontroler Arduino,

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Jurnal Universitas Brawijaya, Malang, 2013.

(2)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Jenis Penelitian

Jenis penelitian yang diterapkan adalah penelitian dasar (basic research)

dan akan membandingkan antara kedua metode yang diteliti.

3.2 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di PT. Charoen Pokphand Indonesia, Tbk Jalan P. Sumbawa Kawasan Industri Medan, Medan Deli, Sumatera Utara. Penelitian akan dimulai 2 minggu setelah seminar proposal disetujui (minggu ketiga Bulan Agustus) dan akan dilaksanakan selama 2 minggu.

3.3 Bahan dan Peralatan Penelitian

Adapun bahan dan peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :

1. Data spesifikasi motor induksi tiga fasa

2. Data spesifikasi Softstarter Schneider Altistart48 3. Data spesifikasi Inverter Danfoss VLT.

Sedangkan peralatan yang digunakan dalam penelitian berupa Softstarter Schneider Altistart48 dan Inverter Danfoss VLT.

(3)

3.4 Variabel yang diamati

Variabel-variabel yang diamati pada penelitian ini adalah:

• Arus (I)

• Frekuensi (f)

• Daya (P)

• Torsi (T)

3.5 Prosedur Penelitian

- Berikut prosedur untuk pengambilan data pada penelitian sebagai berikut : 1. Rangkaian motor induksi 3 fasa terhadap softstarter sebelumnya sudah

tersedia pada tempat pengambilan data penelitian sehingga dijelaskan kembali oleh pembimbing lapangan untuk memahami alur dari rangkaian penelitian dari sumber sampai motor induksi 3 fasa tersebut.

2. Menjalankan motor induksi 3 fasa sesuai dengan pengasutan yang dikehendaki.

3. Mencatat hasil pengukuran arus start yang dilakukan dengan softstarter

Schneider Altistart 48.

4. Mensetting atau menampilkan besar putaran (rpm) pada softstarter.

5. Selanjutnya lakukan pengukuran arus start dengan metode yang berbeda yaitu dengan metode inverter.

(4)

7. Setelah mendapatkan kedua hasil pengukuran dengan metode pengasutan berbeda. Bandingkan hasil dari kedua metode pengasutan tersebut.

- Adapun diagram alir dalam penelitian ini dapat dilihat pada gambar 3.1

(5)

Berdasarkan flowchart penelitian pada gambar 3.1, langkah-langkah

penelitian adalah sebagai berikut:

1. Membuat skema diagram / rangkaian kontrol motor induksi 3 fasa. 2. Mengumpulkan data

Data-data yang dibutuhkan untuk mendapatkan kurva karakteristik dan membandingkan antara kedua arus start dengan metode berbeda. Data yang

diperlukan antara lain :

a) Data spesifikasi motor induksi 3 fasa

b) Arus start dengan metode softstarting dan inverter

3. Menganalisa data

Setelah mendapatkan data-data yang diperlukan untuk dianalisis, maka memasukkan data kedalam perhitungan untuk menampilkan torsi, arus, dan daya.

4. Menampilkan hasil.

Dalam penelitian ini penulis ingin melihat adanya perbandingan antara kedua metode pengasutan pada motor induksi 3 fasa dengan melakukan perhitungan torsi dan effisiensi.

(6)

3.6 Rangkaian Penelitian

Berikut gambar rangkaian Penelitian pada metode softstarting dan inverter :

Gambar 3.2 Rangkaian Penelitian dengan Softstarter

Gambar 3.3 Rangkaian Penelitian dengan pengasutan frequency drives

(Inverter) M

(7)

BAB IV

HASIL DAN ANALISIS

4.1 Umum

Untuk mendapatkan perbandingan arus start yang dihasilkan oleh motor

induksi tiga fasa maka perlu ditentukan dahulu tegangan . Dengan demikian, bentuk gelombang arus masing-masing fasa, kecepatan dan torsi dapat diperoleh dengan menghitung nilai setiap parameter dan tegangan yang didapat.

4.2 Hasil Penelitian

Hasil penelitian pengasutan dengan softstarter Altistart48 :

Spesifikasi motor induksi yang digunakan :

V : 380 volt Hub. Delta

f (frekuensi) : 50 Hz

Daya : 75 kW

Putaran : 1475 r/min

I : 138 A

(8)

- Tabel 4.1 Hasil data penelitian arus start pada softstarter :

t (sekon) Is(Ampere)

Kecepatan Putaran (rpm)

1 410 551

3 467 770

5 503 855

7 559 993

9 693 1040

11 789 1469

13 601 1470

15 400 1465

17 140 1468

- Hasil perhitungan untuk mendapatkan besar torsi :

P = (n x T) / 9,55 kW

T=(9,55 x P) / n

Dimana : T = Besar torsi motor (Nm)

(9)

n = kecepatan putar motor (rpm)

sehingga diperoleh :

T1 = (9,55 x 75) / 551 = 1,30 Nm

T2 = (9,55 x 75) / 770 = 0,93 Nm

T3 = (9,55 x 75) / 855 = 0,84 Nm

T4 = (9,55 x 75) / 993 = 0,72 Nm

T5 = (9,55 x 75) / 1040 = 0,69 Nm

T6 = (9,55 x 75) / 1469 = 0,48 Nm

T7 = (9,55 x 75) / 1470 = 0,47 Nm

T8 = (9,55 x 75) / 1465 = 0,48 Nm

T9 = (9,55 x 75) / 1468 = 0,48 Nm

- Hasil perhitungan untuk mendapatkan besar efisiensi dengan metode softstarting : η = (Pout / P) x 100%

Dimana : η = Effisiensi motor (%)

Pout = Daya keluar motor (kW)

(10)

Pout = 75 kW

P = √3_{x V x I x cos}ɸ

Dimana : V = Tegangan (V)

I = Arus (A)

sehingga diperoleh :

P1 = 1,73 x 380 x 410 x 0,88 = 237,18 kW

P2 = 1,73 x 380 x 467 x 0,88 = 270,16 kW

P3 = 1,73 x 380 x 503 x 0,88 = 290,99 kW

P4 = 1,73 x 380 x 559 x 0,88 = 323,38 kW

P5 = 1,73 x 380 x 693 x 0,88 = 400,90 kW

P6 = 1,73 x 380 x 789 x 0,88 = 456,44 kW

P7 = 1,73 x 380 x 601 x 0,88 = 347,68 kW

P8 = 1,73 x 380 x 400 x 0,88 = 231,40 kW

P9 = 1,73 x 380 x 140 x 0,88 = 80,99 kW

η = (P out / P rata-rata) x 100% = (75/ 293,21 ) x 100 %

(11)

= 25,50%

- Tabel 4.2 Hasil data penelitian arus start dengan Inverter Danfoss VLT :

t(sekon) Is(Ampere)

Kecepatan Putaran (rpm)

1 205 465

3 169 536

5 104 624

7 293 715

9 350 743

11 357 819

13 449 904

15 570 942

17 592 1002

19 776 1471

21 334 1466

(12)

- Hasil perhitungan untuk mendapatkan besar torsi : P = (n x T) / 9,55 kW

T = (9,55 x P) / n

Dimana : T = Besar torsi motor (Nm)

P = Daya motor (kW)

n = kecepatan putar motor (rpm)

sehingga diperoleh :

T1 = (9,55 x 75) / 465 = 1,54 Nm

T2 = (9,55 x 75) / 536 = 1,33 Nm

T3 = (9,55 x 75) / 624 = 1,15 Nm

T4 = (9,55 x 75) / 715 = 1,00 Nm

T5 = (9,55 x 75) / 743 = 0,96 Nm

T6 = (9,55 x 75) / 819 = 0,87 Nm

T7 = (9,55 x 75) / 904 = 0,79 Nm

T8 = (9,55 x 75) / 942 = 0,76 Nm

(13)

T10 = (9,55 x 75) / 1471 = 0,48 Nm

T11 = (9,55 x 75) / 1466 = 0,49 Nm

T12 = (9,55 x 75) / 1474 = 0,48 Nm

- Hasil perhitungan untuk mendapatkan besar efisiensi dengan metode inverter : η = (Pout / P) x 100%

Dimana : η = Effisiensi motor (%)

Pout = Daya keluar motor (kW)

P = Daya masuk motor (kW)

Pout = 75 kW

P = √3_{x V x I x cos}ɸ

Dimana : V = Tegangan (V)

I = Arus (A)

sehingga diperoleh :

P1 = 1,73 x 380 x 205 x 0,88 = 118,59 kW

P2 = 1,73 x 380 x 169 x 0,88 = 97,76 kW

(14)

P4 = 1,73 x 380 x 293 x 0,88 = 111,10 kW

P5 = 1,73 x 380 x 350 x 0,88 = 202,47 kW

P6 = 1,73 x 380 x 357 x 0,88 = 206,52 kW

P7 = 1,73 x 380 x 449 x 0,88 = 259,75 kW

P8 = 1,73 x 380 x 570 x 0,88 = 329,75 kW

P9 = 1,73 x 380 x 592 x 0,88 = 342,47 kW

P10 = 1,73 x 380 x 776 x 0,88 = 448,92 kW

P11 = 1,73 x 380 x 334 x 0,88 = 193,22 kW

P12 = 1,73 x 380 x 140 x 0,88 = 80,99 kW

η = (P out / P rata-rata) x 100% = (75 / 204,31) x 100 % = 36,71%

(15)

4.3 Hasil Analisis

4.3.1 Karakteristik Softstarter

Gambar 4.1 Karakteristik Arus start pada Softstarter 0

100 200 300 400 500 600 700 800 900

1 3 5 7 9 11 13 15 17

s St

(

)

Waktu (s)

(16)

4.3.2 Karakteristik Inverter

Gambar 4.2 Karakteristik Arus start pada Inverter Danfoss VLT 0

100 200 300 400 500 600 700 800 900

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

s St

(

)

Waktu (s)

(17)

4.4 Perbandingan Pengasutan Softstarter dan Inverter

Dalam membandingkan pengasutan Softstarter dan Inverter. Penulis

membandingkan antara torsi maksimum dan arus start terhadap waktu yang dihasilkan masing-masing metode pengasutan :

Gambar 4.3 Perbandingan Arus Start antara kedua pengasutan 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

A ru s St a rt ( A ) Waktu (s)

Perbandingan Arus Start antara Softstarter

dengan Inverter

Softstarter Inverter

(18)

(b)

Gambar 4.4 Perbandingan torsi antara kedua pengasutan 0

0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8

1 3 5 7

rsi

(

)

Waktu (s)

Perbandingan torsi antara Softstarter dan

Inverter

Softstarter Inverter

(19)

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan

Dari hasil analisis data yang telah dilakukan, diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

4. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa besar arus start terhadap waktu yang dibutuhkan untuk mencapai arus nominal yaitu 789 A dimana dengan waktu 11s pada metode softstarting sedangkan metode

Inverter sebesar 776 A dengan waktu 19s.

5. Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa besar torsi maksimal terhadap waktu yang dibutuhkan yaitu sebesar 1,30 Nm dengan metode

softstarting sedangkan pada metode inverter untuk mencapai torsi

maksimal yaitu sebesar 1,54 Nm.

6. Karakteristik metode softstarting dimana arus start yang dihasilkan stabil. Hal ini membuktikan bahwa metode softstarter ini sangat

mempermudah suatu motor induksi untuk mencapai arus nominalnya diperlukan waktu hanya 11s. Sedangkan pada torsi maksimal membuktikan bahwa semakin besar suatu arus start pada motor

induksi, maka torsi pada motor tersebut juga akan semakin kecil. Karakteristik metode pengasutan inverter dimana arus start yang

(20)

dihasilkan kurang stabil.. selain itu efisiensi pada metode inverter lebih

besar dibandingkan metode softstarting. Hal ini membuktikan kedua

metode memiliki keuntungan dan kerugian yang berbeda.

5.2 Saran

1. Bagi para pembaca yang ingin melanjutkan penelitian ini disarankan untuk melakukan perhitungan beban motor induksi tiga fasa dengan pengasutan softstarter dan inverter.

2. Bagi para pembaca dapat melanjutkannya penelitian dengan memakai motor multifasa dengan pengasutan yang sama pula.

3. Bagi para pembaca dapat melanjutkan penelitian ini dengan membuat perbandingan dengan cara – cara pengasutan yang lainnya.

(21)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Motor Induksi Tiga Fasa

Motor induksi 3 fasa merupakan salah satu cabang dari jenis motor listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak berupa putaran yang mempunyai slip antara medan stator dan rotor dengan sumber tegangan 3 fasa. Motor induksi ini merupakan motor arus bolak balik (ac) yang paling luas digunakan. Penamaanya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang

dihasilkan oleh arus stator.

Belitan stator yang dihubungkan dengan suatu sumber tegangan tiga fasa akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan kecepatan sinkron (ns = 120f/2p). Medan putar pada stator tersebut akan memotong konduktor-konduktor pada rotor, sehingga terinduksi arus, dan sesuai dengan Hukum Lentz, rotor pun akan turut berputar mengikuti medan

putar stator. Perbedaan putaran relatif antara stator dan rotor disebut slip. Bertambahnya beban, akan memperbesar pula arus induksi pada rotor yang oleh karenanya akan memperbesar pula arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan putar stator dan putaran rotor pun akan bertambah besar.

(22)

Jadi, bila beban motor bertambah, putaran rotor cenderung menurun. Dikenal dua tipe motor induksi (Gambar 2.1)

(a)

(b)

Gambar 2.1 (a) Rotor belitan ; (b) Rotor sangkar

Motor induksi 3 fasa berputar pada kecepatan yang pada dasarnya adalah konstan. Kecepatan putaran motor ini dipengaruhi oleh frekuensi, dengan demikian pengaturan kecepatan tidak dapat dengan mudah dilakukan terhadap motor ini, namun motor induksi 3 fasa merupakan jenis motor listrik yang paling banyak digunakan pada dunia industri karena sesuai kebutuhan dan memiliki banyak keuntungan.[1]

Berdasarkan kumparannya, rotor dibagi menjadi rotor sangkar (squarrel-cage rotor) dan rotor kumparan (wound rotor).

(23)

2.2 Konstruksi Motor Induksi 3 Fasa

Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm sampai 4 mm. Tipe dari

motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor induksi yang

memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya dan rotor sangkar tupai (Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana

konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam terhubung singkat dengan batangan logam yang lain.

Gambar 2.2. Konstruksi Motor Listrik 3 Fasa

Secara umum mesin listrik induksi memiliki konstruksi yang terbagi atas dua bagian yaitu bagian yang bergerak yaitu rotor dan bagian yang diam atau stator. Bagian – bagian mesin dan kegunaanya :

(24)

- Penyangga mekanis dari kutub dan melindungi bagian dalam mesin. - Membawa fluks magnetik yang dihasilkan kutub.

2. End Bracket (Bearing Housing)

Sebagai tempat untuk meletakkan bearing dan sebagai rumah untuk

bearing.

3. Bearing

Untuk mengurangi terjadinya gesekan antara housing dengan as dari motor tersebut.

4. Cooling fan

Sebagai pendingin pada motor induksi sehingga motor tidak mengalami over heating (panas lebih).

5. Stator

Bagian yang diam (kumparan/lilitan jangkar) 6. Rotor

Bagian yang bergerak (kumparan/lilitan medan)

2.3. Prinsip kerja Motor Induksi Tiga Fasa

Ada beberapa prinsip kerja motor induksi :

(1) Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan putar dengan kecepatan

Ns = 120 f/p dimana:

Ns = Kecepatan Putar f = Frekuensi Sumber

(25)

p = Jumlah kutub motor

(2) Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. (3) Akibatnya pada kumparan rotor timbul GGL induksi.

(4) Karena batang konduktor merupakan rangkaian yang tertutup maka GGL akan menghasilkan arus (I).

(5) Adanya arus (I) di d alam medan magnet akan menimbulkan gaya (F) pada rotor.

(6) Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator.

(7) GGL induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar GGL induksi tersebut timbul, diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr).

(8) Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (s), dinyatakan dengan : S= (ns- nr)/ ns x 100%

(9) Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak mengalir pada batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel.

(10) Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.

Prinsip kerja motor induksi tiga fasa didasarkan pada hukum Faraday

(26)

suatu lilitan) dan hukum Lorentz (perubahan magnetik akan menimbulkan

gaya). Prinsip dasar dapat dijelaskan sebagai berikut :

1. Tegangan induksi akan timbul pada setiap konduktor diakibatkan oleh medan magnet yang memotong konduktor (hukum Faraday).

2. Karena konduktor dihubungkan menjadi satu, membuat tegangan induksi menghasilkan arus yang mengalir dari konduktor ke konduktor lain.

3. Karena terjadi arus diantara medan magnet maka akan timbulah gaya (hukum Lorentz).

4. Gaya akan selalu menarik konduktor untuk bergerak sepanjang medan magnetik.

Gambar 2.3. Prinsip Kerja Motor Induksi

2.4. Kelebihan dan Kelemahan Motor Induksi 3 Fasa

- Keuntungan Motor induksi:

(27)

2. Menghasilkan putaran yang konstan

3. Untuk pengasutan tidak memerlukan motor lain sebagai penggerak mula. 4. Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi.

5. Efisiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil.

6. Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan.

- Kelemahan Penggunaan Motor Induksi: 1. Kecepatan tidak mudah dikontrol.

2. Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus nominal.

2.5. Hubungan antara beban, kecepatan dan torsi (torque)

Gambar di bawah ini menunjukkan grafik hubungan antara torsi - kecepatan dengan arus pada motor induksi 3 fasa:

• Motor mulai menyala ternyata terdapat arus start yang tinggi akan tetapi torsinya

rendah.

• Saat motor mencapai 80% dari kecepatan penuh, torsinya mencapai titik tertinggi dan arusnya mulai menurun.

• Pada saat motor sudah mencapai kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torsi dan stator turun ke nol.

(28)

Gambar 2.4. Grafik Torque-Kecepatan Motor Induksi 3 fasa

2.6. Pengasutan Motor Induksi (Starting Motor)

Kontaktor dan overload relays merupakan komponen kontrol yang

terpisah. Ketika sebuah kontaktor dihubungkan dengan overload relays, maka

dapat disebut sebagai sebuah pengasut motor (motor starter) yang sederhana.

Gabungan kedua komponen tersebut dapat digabungkan menajadi sebuah komponen dan seperti telah diterangkan pada pengenalan komponen sebelumnya, dinamakan kontaktor-circuit breaker. Komponen tersebut juga merupakan sebuah motor starter yang sederhana. Jenis ini menyediakan perlindungan beban lebih,

tapi tidak dapat digunakan jika perlindungan tegangan rendah diperlukan atau untuk operasi otomatis jarak jauh.

Ketika relai beban lebih putus, mekanisme pengasut tidak menutup / tidak mengancing, yang membuka kontak untuk menghentikan motor. Kontak tidak dapat ditutup lagi sampai mekanisme pengasut telah direset dengan menghentikan

(29)

motor. Secara sederhana, sebuah pengasut motor akan terdiri dari sebuha kontaktor beserta alat proteksi terhadap kelebihan arus (overload). Kontaktor

tersebut akan menjadikan tegangan rendah bisa mengontrol tegangan tinggi dan arus tinggi. Kegunaan pengasut motor adalah sebagai berikut :

1. Untuk melakukan start dan stop terhadap motor

2. Untuk melindungi motor dari overload (kelebihan arus) dan

overheating (kelebihan panas).

3. Untuk memisahkan motor pada saat rusak dan pada saat dilakukan kegiatan perawatan.

4. Untuk mengunci (interlooking) operasi motor sehingga bisa selaras dengan operasi lain dari motor tersebut dan dengan operasi dari motor-motor lainnya.

5. Untuk membalikan arah gerak motor.

6. Untuk mengkontrol kecepatan secara manual dan otomatis. 7. Untuk mengkontrol torsi asut dan torsi akselerasi.

8. Sebagai alat pengereman motor.

9. Untuk membatasi arus asut sehingga bisa memperkecil gangguan-gangguan terhadap pemakai arus lain dari tegangan tersebut.

Terdapat berbagai solusi untuk perubahan kecepatan motor yaitu diantaranya dengan cara start tradisional (elektromekanikal). Untuk

menjalankan motor telah dikenal berbagai cara : 1. Pengasut langsung / Direct on line (DOL) 2. Start Delta (Wye – Delta)

(30)

3. Auto-transformator

4. Resistansi Primer (Primary Resistance) 5. Resistansi Skunder (Scunder Resistance)

6. Variable Speed Drive (VSD) dan Softstarter (SS)

2.7. Pengasutan Softstarter (SS)

Pada motor induksi yang diam apabila tegangan normal diberikan ke stator makan akan ditarik arus yang besar oleh belitan primernya. Motor induksi saat dihidupkan secara langsung akan menarik arus 5 sampai 7 kali dari arus beban penuh dan hanya menghasilkan torsi 1,5 sampai 2,5 kali torsi beban penuh. Arus mula yang besar ini dapat mengakibatkan drop

tegangan pada saluran sehingga akan menggangu peralatan lain yang dihubungkan pada saluran yang sama. Untuk motor yang berdaya diatas 30 hp tidak dianjurkan menghidupkan motor secara langsung.

Cara lain untuk mengasut motor adalah dengan menggunakan Soft

(31)

Gambar 2.5. Bentuk Soft Starter untuk Motor Induksi 3 Fasa

Soft starting adalah suatu cara penurunan tegangan starting dari

motor induksi AC. Dengan demik metode pengasutan yang bekerja dengan cara mengurangi tegangan pengasutan motor induksi dan kemudian menaikkan tegangan secara bertahap sampai tegangan penuh. Metode soft

starting ini menjadi solusi atas tingginya nilai arus saat pengasutan motor

induksi dan merupakan metode yang nilai arus pengasutannya rendah. Soft

Starter bertujuan untuk mendapatkan start dan stop yang terkendali dan

terproteksi secara sehalus mungkin dan lalu mencapai kecepatan nominal yang konstan pada aplikasi dengan torsi awal atau start rendah.

(32)

2.7.1. Rangkaian Soft Starter (SS)

Rangkaian dasar soft starting terdiri dari komponen thyristor untuk

mengontrol aliran arus yang masuk ke motor sehingga tegangan akan masuk secara bertahap dan akhirnya penuh. Komponen utama softstarter

adalah thyristor dan rangkaian yang mengatur trigger thyristor. Seperti

diketahui, output thyristor dapat di atur via pin gate nya. Rangkaian

tersebut akan mengontrol level tegangan yang akan dikeluarkan oleh

thyristor.Thyristor yang terpasang bisa pada 2 fasa atau 3 fasa.

Gambar 2.6. Rangkaian Dasar Soft Starting

2.7.2. Prinsip Kerja Softstarter

Prinsip dasar pengasut soft starting adalah merubah bentuk

gelombang input dan kemudian merubah ukuran rms untuk motor. Hal ini dilakukan dengan cara merubah suplai arus bolak balik menjadi arus searah. Arus searah tersebut selanjutnya dirubah kembali menjadi arus bolak balik dengan inverter (alat pembalik

(33)

arah) pada kecepatan yang tinggi. Soft Starter mengatur tegangan

yang masuk ke motor. Cara kerja dari Soft Starter yaitu

pertama-tama motor hanya diberikan tegangan yang rendah sehingga arus dan torsi pun juga rendah. Pada level ini motor hanya sekedar

bergerak perlahan dan tidak menimbulkan kejutan. Selanjutnya tegangan akan dinaikan secara bertahap sampai ke nominal tegangannya dan motor akan berputar dengan dengan kondisi RPM yang nominal.

Gambar 2.7. Kurva Arus Start dengan SoftStarter pada Motor Induksi 3 fasa

Selain untuk starting motor, Softstarter juga dilengkapi fitur

soft stop. Sehingga pada saat motor induksi dihentikan maka

tegangan juga dikurangi secara perlahan atau tidak dilepaskan begitu saja seperti pada starter yang menggunakan fakturator.

(34)

Gambar 2.8. Rangkaian utama motor induksi 3 fasa dengan pengasutan

softstarter

2.7.3. Pengunaan Softstarter

Pengasut Soft Starting digunakan bila adanya keharusan

akan akselerasi dan dekselerasi yang mulus pada motor yang berdaya diatas 30 HP. Karaktersitik Softstarter memiliki

kemampuan mengubah besaran tegangan dan frekuensi sesuai kebutuhan . Karaktersitik arus fungsi putaran motor, akan menarik 600% arus nominal tanpa adanya pengasutan, dengan pengasutan

softstarter mampu ditekan sampai hanya 200% arus nominalnya.

Karakteristik momen dengan softstarter lainnya adalah mampu M

(35)

mengubah frekuensi jala-jala 50 Hz menjadi frekuensi lebih kecil dari 25%, 50%, 75% dari frekuensi nominalnya.

2.8 Pengasutan Frequency drive (Inverter)

Frequency Drive sering disebut juga dengan VSD (Variable Speed Drive),

VFD (Variable frequency Drive) atau Inverter. VSD terdiri dari 2 bagian utama

yaitu penyearah tegangan AC (50 atau 60 HZ) ke DC dan bagian kedua adalah membalikan dari DC ke tegangan AC dengan frekuensi yang diinginkan. Fungsi

Inverter adalah untuk merubah kecepatan motor AC dengan cara merubah

Frekuensi outputnya.

Jika sebelumnya banyak menggunakan sistem mekanik, kemudian beralih ke motor slip maka saat ini banyak menggunakan semikonduktor. Tidak seperti softstarter yang mengolah level tegangan, inverter menggunakan

frekuensi tegangan keluaran untuk mengatur kecepatan motor pada kondisi ideal (tanpa slip).

Dengan demikian jika frekuensi motor ditingkatkan maka akan meningkatkan kecepatan motor, sebaliknya dengan memperkecil frekuensi akan memperlambat kecepatan motor.

2.8.1. Rangkaian Frequency drive (Inverter)

Secara sederhana prinsip dasar inverter untuk dapat mengubah frekuensi menjadi lebih kecil atau lebih besar yaitu dengan mengubah tegangan AC menjadi tegangan DC kemudian

(36)

dijadikan tegangan AC lagi dengan frekuensi yang berbeda atau dapat diatur.

Gambar 2.9. Rangkaian Utama motor induksi dengan pengasutan

frequency drives (Inverter)

Untuk mengubah tegangan AC menjadi DC dibutuhkan penyearah (converter AC-DC) dan biasanya menggunakan penyearah tidak terkendali (rectifier dioda) namun juga ada yang menggunakan penyearah terkendali (thyristor rectifier). Setelah tegangan sudah diubah menjadi DC maka diperlukan perbaikan kualitas tegangan DC dengan menggunakan tandon kapasitor sebagai perata tegangan. Kemudian tegangan DC diubah menjadi tegangan AC kembali oleh inverter dengan teknik PWM (Pulse

Width Modulation). Dengan teknik PWM ini bisa didapatkan

(37)

2.8.2. Prinsip kerja Frequency drive

Prinsip kerja inverter yang sederhana adalah :

- Tegangan yang masuk dari jala jala 50 Hz dialirkan ke board Rectifier/ penyearah DC, dan ditampung ke bank kapasitor. Jadi dari AC di jadikan DC.

- Tegangan DC kemudian diumpankan ke board inverter untuk dijadikan AC kembali dengan frekuensi sesuai kebutuhan. Jadi dari DC ke AC yang komponen utamanya adalah Semiconduktor aktif seperti IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor). Dengan menggunakan frekuensi carrier (bisa sampai 20 kHz), tegangan DC dicacah dan dimodulasi sehingga keluar tegangan dan frekuensi yang diinginkan.

Pengontrolan start dan stop bisa dilakukan dengan dua cara

yaitu via local dan remote. Local maksudnya adalah dengan

menekan tombol pada keypad di inverternya. Sedangkan remote

dengan menghubungkan terminal di board kontrol dengan tombol external seperti push button atau nutton witch. Masing masing opsi tersebut mempunyai kelemahan dan keunggulan sendiri sendiri. Frekuensi dikontrol dengan berbagai macam cara yaitu : melalui keypad (local), dengan external potensiometer, Input 0 ~ 10 VDC , 4 ~ 20 mA atau dengan preset memori. Semua itu bisa dilakukan dengan mengisi parameter program yang sesuai.

(38)

2.8.3. Penggunaan pada Frequency drive

Banyak cara untuk mengatur/mengurangi kecepatan motor seperti dengan gear box / reducer. Namun mengatur kecepatan

motor dengan inverter akan memperoleh banyak keuntungan yang lebih bila dibandingkan dengan cara-cara yang lain. Seperti : jangkauan yang luas untuk pengaturan kecepatan dan torsi motor, mempunyai akselerasi dan deselerasi yang dapat diatur, mempermudah proses monitoring atau pengecekan, sistem proteksi motor yang baik, mengurangi arus starting motor dan menghemat pemakaian energi listrik, memperhalus start awal motor dsb.

Gambar 2.10. Jenis – jenis Inverter pada Penggunaan Untuk Motor Induksi

Pemilihan inverter yang benar tentunya dengan memperhatikan spesifikasi dari motor serta keperluan dalam pemakaian inverter itu sendiri seperti dengan memperhatikan daya motor, tegangan motor, frekuensi motor Contohnya Jika memiliki motor 3 fasa 3 kW, maka kita perlu

(39)

menggunakan inverter dengan spesifikasi daya diatas 3 kW seperti 3,2 kW

atau 3,3 kW dan tentunya tegangan keluaran dari inverter harus sama

dengan tegangan motor. Sebenarnya kita juga bisa menggunakan inverter

dengan daya 3 kW untuk motor 3 kW tapi dengan syarat kita juga harus menggunakan motor tersebut dengan beban yang kecil atau dengan kata lain motor tidak digunakan dengan daya maksimal. Jadi penting untuk mengetahui arus pada motor saat dijalankan dengan beban, untuk settingan ampere pada inverter sebagai proteksi motor, serta untuk menghitung daya beban yang berguna dalam pemilihan inverter.

(40)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Motor induksi (asinkron) adalah motor yang bekerja dengan memanfaatkan perbedaan fasa pada sumber untuk menimbulkan gaya putar pada bagian rotornya. Salah satu jenis motor yang paling sering di gunakan pada berbagai tempat mulai dari lingkungan rumah tangga sampai pada perindustrian yaitu motor induksi. Motor jenis induksi ini sangat luas penggunaannya dan mudah ditemui dimanapun. Hal ini dikarenanakan konstruksinya yang sederhana, ketahanannya, performanya, dan harganya yang relatif murah. Motor induksi secara umum dapat distartingdengan menghubungkan motor secara langsung ke jala-jala ataupun dengan mengatur tegangan input pada motor tersebut ataupun dengan menggunakan berbagai metode untuk pengasutannya. Hal ini dikarenakan arus start dimana arus start yaitu arus yang diperlukan oleh suatu motor induksi untuk dapat mencapai arus beban penuhnya biasanya 4 sampai 7 dari arus beban penuhnya sehingga menyebabkan adanya berbagai macam metode-metode pengasutan. Macam-macampengasutanpada motor induksi diantaranya yaitu Metode Direct On line (DOL), Metode Star-Delta, Metode Autotransformer,

(41)

Metode soft starting (pengasutan lembut) yaitu pengaturan untuk

motor induksi agar sewaktu motor dijalankan tidak mengakibatkan arus start yang besar dan memperhalus start dari motor tersebut. Sedangkan

inverter yaitu pengaturan pada frekuensi untuk mencegah arus start yang

besar. Maka jika frekuensi motor ditingkatkan maka akan meningkatkan kecepatan motor, sebaliknya dengan memperkecil frekuensi akan memperlambat kecepatan motor.

Beberapa keuntungan pada metode softstarting yaitu efisiensi arus

sewaktu starting dan cost yang lebih murah. Kerugian metode softstarting

yaitu frekuensi yang tidak dapat diubah-ubah. Pada metode inverter ini

memiliki berbagai keuntungan yaitu adanya pengaturan frekuensi pada

inverter sedangkan kerugiannya yaitu harga inverter yang tinggi.

Pada tugas akhir ini,penulis akan menganalisis perbandingan arus

start motor induksi 3 fasa dengan menggunakan softstarter dan inverter.

Penulis mengambil judul ini dikarenakan untuk mengetahui diantara kedua metode tersebut mana yang paling bagus digunakan.

1.2 PERUMUSAN MASALAH

Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah :

1. Berapa arus start dan torsi yang dihasilkan motor induksi 3 fasa dengan menggunakan softstarter?

2. Berapa arus start dan torsi yang dihasilkan motor induksi 3 fasa dengan menggunakan inverter ?

(42)

3. Bagaimana karakteristik masing-masing metode pengasutan antara

softstarter dengan inverter ?

1.3 TUJUAN

Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini adalah :

1. Untuk mengetahui besar arus start terhadap waktu untuk mencapai arus nominal yang dihasilkan motor induksi 3 fasa dengan menggunakan metode softstarting dan inverter.

2. Untuk mengetahui besar torsi maksimal terhadap waktu untuk mencapai arus nominal yang dihasilkan motor induksi 3 fasa dengan menggunakan metode softstarting dan inverter.

3. Untuk menganalisa karakteristik masing- masing metode pengasutan antara softstarting dengan inverter dari hasil penelitian.

1.4 BATASAN MASALAH

Adapun batasan masalah dalam penulisan Tugas Akhir ini adalah:

1. Membahas tentang karakteristik arus start pada pengasutan motor induksi menggunakan metode softstarting dan inverter.

2. Tidak membahas tentang soft stop dari motor induksi tersebut dan beban pada motor induksi.

(43)

1.5 MANFAAT

Manfaat yang diharapkan dari tugas akhir ini adalah:

1. Dapat mengetahui kegunaan dan fungsi metode softstarting dan metode

inverter pada pengasutan motor induksi 3 fasa.

2. Memberikan perbandingan arus start dalam penggunaanya dengan menggunakan metode softstarting dan inverter.

(44)

Abstrak

Motor induksi yang langsung dihidupkan tanpa menggunakan metode-metode pengasutan akan menarik arus 5 sampai 7 kali dari arus beban penuh dan hanya akan menghasilkan torsi 1,5 sampai 2,5 kali torsi beban penuh. Arus yang besar akan mengakibatkan drop tegangan pada saluran sehingga dapat mengganggu peralatan lain yang dihubungkan pada saluran tersebut. Untuk motor yang berdaya besar khususnya motor induksi 3 fasa akan membutuhkan arus starting yang besar seiring dengan motor yang berdaya besar, sehingga dengan daya motor diatas 30 HP keatas tidak dianjurkan untuk menghidupkan motor secara langsung tanpa menggunakan metode-metode pengasutan. Beberapa metode pengasutan yang paling umum digunakan yaitu Direct on line (DOL),

Star-Delta, Auto-transformer, Resistansi Primer, Resistansi Sekunder, Inverter,

dan SoftStarter. Dimana yang paling banyak digunakan pada lapangan yaitu

metode DOL tetapi metode ini masih juga menghasilkan arus start yang besar.

Jika terus dilakukan, maka akan menyebabkan memperpendek umur dari motor itu sendiri. Tulisan ini membahas tentang perbandingan antara pengasutan pada

softstarter dan inverter pada arus start. Hasil analisis arus start pada pengasutan

softstarter yaitu sebesar 789A yang dicapai dalam waktu 11s dan torsi maksimum

yang dihasilkan oleh motor induksi 3 fasa yaitu sebesar 1,30 Nm. Sedangkan arus

start pada pengasutan inverter yaitu sebesar 776A yang dicapai dalam waktu 19s.

(45)

ANALISIS PERBANDINGAN PENGASUTAN PADA ARUS

START DENGAN MENGGUNAKAN

SOFTSTARTER

DAN

INVERTER

PADA MOTOR INDUKSI 3 FASA

Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan dalam Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh:

NIM: 120402040 WIRATMAN

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(46)

(47)