Pengaruh Variasi Ketidakseimbangan Tegangan Terhadap Kinerja Motor Induksi Tiga Fasa Dengan Nilai Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Yang Sama

PENGARUH VARIASI KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN NILAI

FAKTOR KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN YANG SAMA

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada

Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh:

AHMAD MUNTASHIR AULIA NIM : 090402057

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PENGARUH VARIASI KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN NILAI

FAKTOR KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN YANG SAMA Oleh:

AHMAD MUNTASHIR AULIA 090402057

Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

Sidang pada Tanggal 7 Bulan Mei Tahun 2014 di depan Penguji: 1. Ketua Penguji : Ir. Riswan Dinzi, M.T. ………. 2. Anggota Penguji : Yulianta Siregar, S.T., M.T. ……….

Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir

Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. NIP. 195707201983031001

Diketahui Oleh:

Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU

Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. NIP.195405311986011002

ABSTRAK

Tegangan suplai tiga fasa tidak seimbang merupakan fenomena yang terjadi ketika tegangan sistem yang seharusnya bernilai sama akan tetapi karena beberapa faktor terjadi adanya perbedaan yang cukup signifikan antara salah satu fasa dengan fasa yang lain. Hal ini tentunya berpengaruh terhadap kinerja beban listrik yang membutuhkan tegangan yang seimbang untuk dapat bekerja secara optimal, salah satunya adalah motor induksi tiga fasa.Tegangan suplai tiga fasa yang tidak seimbang tentu saja berpengaruh terhadap kinerja dari motor induksi tiga fasa pada saat beroperasi.

Pada Tugas Akhir ini, dilakukan simulasi dengan menggunakan perangkat lunak matlab / simulink untuk melihat pengaruh delapan kondisi ketidakseimbangan tegangan terhadap kinerja motor induksi tiga fasa dengan faktor ketidakseimbangan tegangan yang sama namun terlebih dahulu sudah dilakukan beberapa percobaan untuk mengetahui parameter motor.

Setelah dianalisis pada kondisi steady state (tunak) terlihat bahwa adanya perbedaan pengaruh dari tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan walaupun faktor ketidakseimbangan tegangannya bernilai sama. Pada faktor ketidakseimbangan tegangan 4%, kondisi 2∅ − � memiliki efisiensi paling rendah yaitu 78.97%, kondisi 2∅ − ��memiliki torsi terendah yaitu 8.247 Nm dan kondisi 3∅ − �� memiliki penurunan kecepatan terbesar yaitu hingga 1388 Rpm. Kata Kunci : Ketidakseimbangan tegangan, Motor induksi tiga fasa.

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah atas berkah dan rahmat-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan dengan baik Tugas Akhir yang berjudul:

“ PENGARUH VARIASI KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN NILAI

FAKTOR KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN YANG SAMA” Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan yang wajib dipenuhi sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana teknik pada departemen Teknik Elektro FT USU.

Tugas Akhir ini penulis persembahankan untuk kedua orangtua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak terhingga yaitu Ayahanda (M.Fairuz Abadi) dan Ibunda (Anna Arofah) yang memberi dukungan, semangat dan doanya.

Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan pertolongan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir. Zulkarnaen Pane, M.T. sebagai Dosen Pembimbing tugas akhir saya yang telah bersedia meluangkan waktu di sela-sela kesibukan beliau untuk membimbing penulis mulai dari awal sampai selesainya Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T. dan Bapak Yulianta Siregar, S.T., M.T. sebagai dosen penguji yang telah banyak memberikan masukan – masukan untuk perbaikan tugas akhir ini.

3. Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen wali penulis yang banyak memberikan masukan dan pengarahan selama penulis menempuh perkuliahan.

4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro.

5. Bapak Rachmad Fauzi, S.T., M.T., selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro.

6. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

7. Sahabat-sahabat terbaik, Agung, Rizky, Dimas, Rizal, Tondy, Arfan, Rizi, Nisa, Yuli, Lukman, Adly, Masykur, Afit, Adit, Faya, Asri, Leo, Doni, Wangto, Rudy, Kentrick, Fahrul, Teguh, Meta, Reza, Budi, Arif

dan seluruh teman-teman elektro stambuk 2009 lainnya yang tak bisa saya sebutkan satu persatu.

8. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu yang telah memberikan kontribusinya kepada penulis, baik secara langsung maupun tidak langsung, jasa kalian akan senantiasa penulis kenang dan sebagai acuan untuk menempuh hari-hari ke depan dengan penuh semangat dan lebih baik lagi.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi penyempurnaan Tugas Akhir ini. Akhirnya penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca, khususnya mahasiswa yang ingin lebih mengetahui dan mendalami Tugas Akhir Penulis.

Medan, Juni 2014 Penulis

Ahmad Muntashir Aulia NIM : 090402057

DAFTAR ISI

ABSTRAK ... i

KATA PENGANTAR ... ii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... vii

DAFTAR TABEL ... ix

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Perumusan Masalah ... 3

1.3. Tujuan ... 4

1.4. Batasan Masalah... 4

1.5. Manfaat ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Sistem Distribusi Tenaga Listrik ... 6

2.2. Sistem Tiga Fasa Empat Kawat ... 7

2.3. Komponen – Komponen Simetris ... 8

2.4. Ketidakseimbangan Tegangan ... 10

2.5. Motor Induksi Tiga Fasa ... 12

2.6. Analisis Steady State ... 14

2.7. Perangkat Lunak Matlab ... 18

BAB III METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu ... 19

3.3. Parameter Motor Induksi ... 20

3.3.1. Percobaan Beban Nol ... 21

3.3.1.1. Rangkaian Percobaan ... 21

3.3.1.2. Prosedur Percobaan ... 21

3.3.2. Percobaan Tahanan DC ... 22

3.3.2.1. Rangkaian Percobaan ... 22

3.3.2.2. Prosedur Percobaan ... 22

3.3.3. Percobaan Rotor Tertahan ... 23

3.3.3.1. Rangkaian Percobaan ... 23

3.3.3.2. Prosedur Percobaan ... 23

3.4. Simulasi ... 24

3.4.1. Rangkaian Simulasi ... 24

3.5. Teknik Pengolahan Data ... 25

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1. Parameter Motor Induksi ... 26

4.1.1. Percobaan Beban Nol ... 26

4.1.2. Percobaan Tahanan DC ... 27

4.1.3. Percobaan Rotor Tertahan ... 27

4.2. Simulasi ... 28

4.2.1. Kondisi Normal (Seimbang) ... 28

4.2.2. Kondisi Tidak Seimbang ... 29

4.3. Pengolahan Data dan Pembahasan ... 32

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan ... 45

5.2. Saran ... 46 DAFTAR PUSTAKA ... 47 LAMPIRAN ... 48

DAFTAR GAMBAR

No. Judul Halaman

1.1 Faktor Penurunan Kinerja Motor Terhadap Ketidakseimbangan

Tegangan NEMA ... 2

2.1 Sistem Tenaga Listrik ... 6

2.2 Sistem Tiga Fasa Empat Kawat ... 7

2.3 Diagram Fasor Komponen Urutan Positif ... 8

2.4 Diagram Fasor Komponen Urutan Negatif ... 9

2.5 Diagram Fasor Komponen Urutan Nol ... 9

2.6 Motor Induksi ... 13

2.7 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Urutan Positif ... 14

2.8 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Urutan Negatif ... 14

3.1 Rangkaian Percobaan Beban Nol ... 21

3.2 Rangkaian Percobaan Tahanan DC ... 22

3.3 Rangkaian Percobaan Rotor Tertahan ... 23

3.4 Rangkaian Simulasi Ketidakseimbangan Tegangan Pada Motor Induksi Tiga Fasa ... 24

3.5 Diagram Blok Simulasi ... 25

4.1 Grafik Efisiensi Dari Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan ... 41

4.2 Grafik Kecepatan Putar Rotor Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan ... 42

4.3 Grafik Daya Masukan Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan ... 42 4.4 Grafik Daya Keluaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada

Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan ... 43 4.4 Grafik Torsi Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa

DAFTAR TABEL

No. Judul Halaman

3.1 Parameter motor induksi yang dibutuhkan dan percobaan yang

harus dilakukan ... 20

4.1 Data percobaan beban nol ... 26

4.2 Data percobaan tahanan dc ... 27

4.3 Data percobaan rotor tertahan ... 27

4.4 Parameter motor induksi tiga fasa ... 28

4.5 Hasil simulasi pada kondisi tegangan seimbang ... 28

4.6 Data kecepatan putar motor hasil simulasi berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbangan sama ... 30

4.7 Hasil simulasi motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 1% ... 31

4.8 Hasil simulasi motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 2% ... 31

4.9 Hasil simulasi motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 3% ... 32

4.10 Hasil simulasi motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 4% ... 32

4.11 Kinerja motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 1% ... 37

4.12 Kinerja motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 2% ... 38 4.13 Kinerja motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan

tegangan dengan faktor ketidakseimbang tegangan sebesar 3% ... 39 4.14 Kinerja motor pada berbagai kondisi ketidakseimbangan

ABSTRAK

Tegangan suplai tiga fasa tidak seimbang merupakan fenomena yang terjadi ketika tegangan sistem yang seharusnya bernilai sama akan tetapi karena beberapa faktor terjadi adanya perbedaan yang cukup signifikan antara salah satu fasa dengan fasa yang lain. Hal ini tentunya berpengaruh terhadap kinerja beban listrik yang membutuhkan tegangan yang seimbang untuk dapat bekerja secara optimal, salah satunya adalah motor induksi tiga fasa.Tegangan suplai tiga fasa yang tidak seimbang tentu saja berpengaruh terhadap kinerja dari motor induksi tiga fasa pada saat beroperasi.

Pada Tugas Akhir ini, dilakukan simulasi dengan menggunakan perangkat lunak matlab / simulink untuk melihat pengaruh delapan kondisi ketidakseimbangan tegangan terhadap kinerja motor induksi tiga fasa dengan faktor ketidakseimbangan tegangan yang sama namun terlebih dahulu sudah dilakukan beberapa percobaan untuk mengetahui parameter motor.

Setelah dianalisis pada kondisi steady state (tunak) terlihat bahwa adanya perbedaan pengaruh dari tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan walaupun faktor ketidakseimbangan tegangannya bernilai sama. Pada faktor ketidakseimbangan tegangan 4%, kondisi 2∅ − � memiliki efisiensi paling rendah yaitu 78.97%, kondisi 2∅ − ��memiliki torsi terendah yaitu 8.247 Nm dan kondisi 3∅ − �� memiliki penurunan kecepatan terbesar yaitu hingga 1388 Rpm. Kata Kunci : Ketidakseimbangan tegangan, Motor induksi tiga fasa.

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Motor induksi tiga fasa merupakan motor listrik yang paling banyak digunakan di industri. Oleh karena itu kinerja dari motor induksi sangatlah berpengaruh terhadap produktivitas dari suatu industri.

Kinerja dari motor induksi erat kaitannya dengan kualitas tegangan yang disuplai. Apabila tegangan yang disuplai memiliki kualitas yang baik, maka motor induksi tersebut dapat bekerja secara optimal. Sebaliknya tegangan yang disuplai memiliki kualitas yang buruk, maka kinerja dari motor akan terganggu.

Salah satu yang mempengaruhi kualitas dari tegangan adalah keseimbangan dari tegangan suplai. Ketidakseimbangan tegangan dalam sistem tiga fasa dapat didefinisikan sebagai kondisi dimana salah satu atau ketiga dari fasanya memiliki besaran yang berbeda atau tidak memiliki perbedaan sudut fasa sebesar 120°. Tegangan suplai tiga fasa yang tidak seimbang akan menimbulkan tegangan urutan positif, negatif dan nol dimana pada keadaan normal (seimbang) yang ada hanya tegangan urutan positif saja.

Akibat yang ditimbulkan oleh tegangan urutan negatif adalah munculnya rotasi berlawanan arah dengan rotasi pada keadaan normal yang cenderung berujung terhadap kenaikan arus dan penurunan efisiensi [1].

Hal ini dapat menimbulkan masalah yang serius, diantaranya:

2. Arus pada kondisi operasi normal ketika tegangan tidak seimbang akan mendekati hingga enam sampai sepuluh kali nilai dari tegangan suplai yang tidak seimbang.

Ketidakseimbangan tegangan ini memiliki nilai yang bervariasi, tergantung kepada nilai tegangan tiap fasanya. Oleh karena itu ada faktor ketidakseimbangan tegangan yang disebut sebagai VUF (Voltage Unbalance

Factor) sebagai acuan menentukan seberapa besar ketidakseimbangan tegangan

yang terjadi pada suatu sistem.

Dapat dilihat dari Gambar 1.1, bahwa semakin tinggi tingkat ketidakseimbangan tegangan akan menghasilkan penurunan nilai rating pada motor induksi.

Gambar 1.1 Faktor Penurunan Nilai Rating Motor Terhadap Ketidakseimbangan Tegangan NEMA(National Electrical Manufacturers Association)

Namun, kebanyakan pembahasan tentang ketidakseimbangan tegangan hanya membahas tentang nilai faktor ketidakseimbangan (VUF) tanpa membahas kondisi dari ketidakseimbangan tersebut. Padahal ada banyak kondisi yang menyebabkan ketidakseimbangan tegangan [2].

Penelitian untuk mengetahui pengaruh ketidakseimbangan tegangan suplai terhadap kinerja motor induksi tiga fasa telah banyak dilakukan sebelumnya salah satunya oleh E.Quispe, G.Gonzales and J.Aguado [1] menggunakan simulasi komputer (perangkat lunak). Pada simulasi yang dilakukan oleh E.Quispe, G.Gonzales and J. Aguado dilakukan dengan simulasi dengan tidak membahas kondisi ketidakseimbangan tegangan. Kemudian penelitian lainnya seperti yang dilakukan oleh Ching-Yin Lee, Bin-Kwie Chen, Wei-jen Lee dan Yen-Feng Hsu [2] membahas tentang pengaruh ketidakseimbangan tegangan teerhadap kinerja motor induksi tiga fasa dengan memperhitungkan kondisi ketidakseimbangan tegangan yang terjadi.

Pada tugas akhir ini penulis menggunakan perangkat lunak Matlab / Simulink sebagai media untuk melalukan simulasi ketidakseimbangan tegangan dengan parameter motor induksi yang diperoleh melalui percobaan yang dilakukan di Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik USU Medan. Serta untuk pengolahan data dilakukan dengan menggunakan metode analisis komponen simetris yang diprogram menggunakan perangkat lunak Matlab.

1.2. Perumusan Masalah

Adapun rumusan masalah dari tugas akhir ini adalah sebagai berikut: 1. Adakah pengaruh dari tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan yang

terjadi terhadap kinerja dari motor induksi tiga fasa dengan faktor ketidakseimbangan tegangan yang sama.

2. Bagaimana pengaruh tiap – tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan terhadap motor induksi tiga fasa dengan faktor ketidakseimbangan tegangan yang sama.

1.3. Tujuan

Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh tegangan suplai tiga fasa yang tidak seimbang yang bervariasi namun dengan nilai VUF (Voltage Unbalance Factor) bernilai sama terhadap kinerja dari motor induksi tiga fasa.

1.4. Batasan Masalah

Pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

1. Analisis motor induksi tiga fasa dilakukan pada kondisi steady state (tunak).

2. Kinerja motor yang dimaksudkan dalam tugas akhir ini hanya mencakup putaran motor, torsi, daya masukan, daya keluaran dan efisiensi.

3. Perhitungan efisiensi dari motor hanya memperhatikan daya input dan daya output dari motor induksi tanpa memperhitungkan rugi-rugi inti dan mekanis.

4. Simulasi dan pemrograman yang dilakukan menggunakan perangkat lunak Matlab.

5. Data/ parameter motor induksi tiga fasa didapat dengan cara melakukan percobaan langsung di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU. 6. Perhitungan torsi keluaran dari motor induksi merupakan torsi pada

keadaan motor sedang berjalan.

7. Hanya membahas delapan variasi ketidakseimbangan suplai tegangan tiga fasa.

1.5. Manfaat

Manfaat dari penelitian ini adalah dengan diketahui pengaruh dari suplai tegangan tidak seimbang yang bervariasi dengan nilai faktor ketidakseimbangan tegangan / VUF (Voltage Unbalance Factor) yang tetap terhadap kinerja dari motor induksi tiga fasa maka dapat dipikirkan cara-cara yang tepat untuk menjaga agar motor induksi tiga fasa dapat bekerja secara optimal serta mengetahui karakteristik motor dengan variasi ketidakseimbangan tegangan supai tiga fasa dengan VUF bernilai sama.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Sistem Distribusi Tenaga Listrik

Sistem distribusi tenaga listrik merupakan sistem dimana listrik yang sudah dibangkitkan oleh pembangkit listrik akan disalurkan ke konsumen listrik. Bagian sistem ini biasanya terdiri dari dua bagian yaitu saluran distribusi primer (tegangan menengah) dimulai dari transformator step-down pada gardu induk saluran transmisi hingga ke transformator distribusi sedangkan bagian dari transformator distribusi hingga ke konsumen akhir disebut sebagai saluran distribusi sekunder (tegangan rendah) seperti yang terlihat pada Gambar 2.1. Distribusi tegangan rendah dapat berupa fasa tunggal, tiga fasa tiga kawat, tiga fasa empat kawat, atau satu fasa tiga kawat [3].

Sistem distribusi secara normal akan mencatu tegangan yang seimbang, namun pada kondisi - kondisi tertentu tegangan yang dicatu bisa saja terjadi ketidakseimbangan antara salah satu fasa dengan fasa yang lain.

Generator _{Gardu Induk} Gardu Induk Beban

Sistem Pembangkit

Sistem Transmisi Sistem Distribusi

2.2. Sistem Tiga Fasa Empat Kawat

Sistem tiga fasa empat kawat adalah seperti yang terlihat pada Gambar 2.2.

V

V

Ph Ph V

V

Ph Ph V

V

Ph Ph V

V

L L V

V

L L V

V

L L A

_A

B

B

C

C

N

N

Gambar 2.2 Sistem Tiga Fasa Empat Kawat

Sistem tiga fasa memiliki tiga terminal beserta terminal keempat, yaitu terminal netral. Sistem ini dapat direpresentasikan dengan tiga sumber tegangan ideal yang di hubungkan dalam suatu hubungan wye, seperti yang terlihat pada Gambar 2.2, Vl merupakan tegangan antar fasa (380 V) dan Vph merupakan tegangan antara fasa dengan netral (220 V).

Sistem distribusi tegangan rendah tiga fasa empat kawat dapat menyuplai beban 3 fasa maupun 1 fasa. Suplai 1 fasa diperoleh dengan mengambil hanya salah satu konduktor fasa (A, B, atau C) dan konduktor netral (N) sebagai jalur baliknya.

2.3. Komponen-Komponen Simetris

Pada tahun 1918, C.L. Fortescue menunjukkan bahwa tiga fasor yang tidak seimbang dari sistem tiga fasa dapat dipecahkan kedalam tiga sistem fasor seimbang yang disebut [4]:

1. Komponen urutan positif. Pada sistem tiga fasa, komponen urutan-positif terdiri dari tiga buah fasor yang sama besarnya, terpisah antara satu dengan yang lain sebesar 120°, dan mempunyai urutan fasor yang sama dengan fasor aslinya seperti yang terlihat pada Gambar 2.3.

Vbp Vcp

Vap URUTAN FASA POSITIF

Gambar 2.3. Diagram Fasor Komponen Urutan Positif

2. Komponen urutan negatif. Pada sistem tiga fasa, komponen urutan-negatif terdiri dari tiga buah fasor yang sama besarnya, terpisah antara satu dengan yang lain sebesar 120° dan mempunyai urutan fasor yang berlawanan dengan fasor aslinya seperti yang terlihat pada Gambar 2.4.

Vcn Vbn

Van URUTAN FASA NEGATIF

Gambar 2.4. Diagram Fasor Komponen Urutan Negatif

3. Komponen urutan nol. Pada sistem tiga fasa, komponen urutan nol terdiri dari tiga buah fasor yang sama besarnya dan dengan pergeseran fasa 0° antara fasor yang satu dengan yang lain seperti yang terlihat pada Gambar 2.5.

Va0, Vb0, Vc0 URUTAN FASA NOL

Gambar 2.5. Diagram Fasor Komponen Urutan Nol

Sehingga besar tegangan sebenarnya dari setiap fasa adalah penjumlahan dari masing-masing komponen simetris terbentuk Persamaan (2.1), (2.2) dan (2.3):

Va = Va0 +Vap + Van (2.1) Vb = Vbp + Vbn + Vb0 = a2 Vap + aVan + Va0 (2.2) Vc = Vcp + Vcn + Vc0 = a Vap + a2 Van + Va0 (2.3)

Dimana � = 1∠1200 yang digunakan untuk menunjukkan operator yang menyebabkan perputaran sebesar 120° dalam arah yang berlawanan dengan arah jarum jam.

2.4. Ketidakseimbangan Tegangan

Ketidakseimbangan tegangan menjadi fenomena yang diamati hampir diseluruh negara yang memiliki sistem tiga fasa. Meskipun tegangan yang dibangkitkan oleh generator bernilai seimbang akan tetapi pengaruh dari sistem transmisi, pembebanan yang tidak seimbang pada saat pendistribusian, transformator yang kurang baik, rusaknya pengaman lebur pada kapasitor bank tiga fasa dan lain sebagainya dapat menyebabkan tegangan yang sampai ke beban menjadi tidak seimbang.

Ketidakseimbangan tegangan adalah fenomena yang terjadi ketika nilai tegangan antara salah satu fasa dengan fasa lainnya berbeda. Ada perbedaan jenis dari ketidakseimbangan tegangan dengan kemungkinan variasi tegangan di bawah dan di atas nilai nominalnya. Sehingga ketidakseimbangan tegangan bisa diklasifikasikan menjadi OVU (Over Voltage Unbalanced) dan UVU (Under

Voltage Unbalanced) [2].

OVU adalah kondisi ketidakseimbangan tegangan dimana nilai dari komponen urutan positifnya lebih besar dari nilai nominalnya. Sedangkan UVU adalah kondisi ketidakseimbangan tegangan dimana nilai dari komponen urutan positifnya lebih kecil dari nilai nominalnya.

Ada banyak kondisi ketidakseimbangan tegangan terjadi dengan VUF (Voltage Unbalance Factor) yang sama [2] yaitu:

1. 1∅ − �� (Single Phase Under Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana salah satu fasa dari sistem tiga fasa bertegangan yang lebih rendah dibandingkan dengan tegangan nominalnya. Hal ini bisa saja terjadi akibat pembebanan berlebih yang menumpuk di salah satu fasa dan tidak memiliki kompensasi yang cukup.

2. 2∅ − �� (Two Phases Under Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana tegangan dua dari tiga fasa bernilai lebih rendah dari nilai tegangan nominalnya. Hal ini terjadi akibat kedua fasa ini dibebani lebih dan tidak memiliki kompensasi yang cukup.

3. 3∅ − �� (Three Phases Under Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana tegangan dari ketiga saluran dari sistem tiga fasa bernilai tidak seimbang dan bernilai lebih rendah dari nilai nominalnya. Hal ini terjadi akibat pembebanan yang berlebih dan pembagian bebannya yang tidak merata.

4. 1∅ −O� (Single Phase Over Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana tegangan salah satu dari ketiga fasa bernilai lebih tinggi dari nilai tegangan nominalnya. Hal ini bisa saja terjadi akibat kompensasi kapasitor yang berlebihan.

5. 2∅ −O� (Two Phases Over Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana tegangan dua dari tiga fasa bernilai lebih tinggi dari tegangan nominalnya. Hal ini terjadi akibat kedua fasa ini

terkompensasi berlebihan sehingga mengakibatkan naiknya tegangan pada kedua fasa ini dan mengakibatkan ketidakseimbangan terjadi. 6. 3∅ − �� (Three Phases Over Voltage Unbalance)

Adalah kondisi dimana ketiga fasa dari sistem tiga fasa mengalami ketidakseimbangan tegangan yang bernilai lebih tinggi dari tegangan nominalnya.

7. 1∅ − � (Unequal Single Phase Angle Displacement)

Jika tegangan tiga fasa seimbang,maka seharusnya perbedaan sudut fasanya sebesar 120°. Misalkan fasa A menjadi referensinya, maka jika ada salah satu sudut fasanya tidak berbeda 120° terhadap fasa yang lain ini disebut Unequal Single Phase Angle Displacement.

8. 2∅ − � (Unequal Two Phase Angles Displacement)

Sama seperti Unequal Single Phase Angle Displacement namun pada kondisi ini terdapat dua fasa yang berbeda terhadap fasa referensinya. VUF (Voltage Unbalanced Factor) didefinisikan oleh IEC (International

Electrotechnical Commission) sebagai perbandingan antara tegangan komponen

negatif dengan tegangan komponen positif seperti pada Persamaan (2.4).

���= ������������������������������� ������������������������������� =

|��|

|��| � 100% (2.4)

2.5. Motor Induksi Tiga Fasa

Secara umum, motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanis yang berupa tenaga putar. Pada tugas akhir ini penulis

menggunakan motor induksi tiga fasa oleh karena itu selanjutnya yang akan dibahas adalah tipe motor ini seperti pada Gambar 2.6.

Gambar 2.6 Motor Induksi

Motor induksi seperti yang terlihat pada Gambar 2.6, merupakan motor yang banyak digunakan dikalangan industri, tentu saja hal ini berkaitan dengan keunggulan dan kekurangan dari motor ini [5].

Keunggulan dari motor ini adalah:

1. Sangat sederhana dan daya tahan kuat 2. Harga relatif murah dan perawatan mudah 3. Efisiensi tinggi

4. Tidak memerlukan starting tambahan dan tidak harus sinkron Kekurangannya adalah:

1. Kecepatan tidak dapat berubah tanpa adanya pengorbanan efisiensi 2. Kecepatan menurun seiring pertambahan beban

Motor ini bekerja dengan prinsip induksi energi listrik dari bagian stator ke bagian rotornya [6]. Berputarnya rotor pada motor induksi disebabkan oleh adanya medan putar yang dihasilkan oleh arus yang melewati masing-masing

kumparan stator. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator pada motor induksi dihubungkan dengan sumber jala-jala tiga fasa. Pada tugas akhir ini akan di analisis torsi dan efisiensi dari motor induksi tiga fasa dengan variasi suplai tegangan tiga fasa yang tidak seimbang dengan VUF (Voltage Unbalance Factor) bernilai sama.

2.6. Analisis Steady State

Analisis steady state [7] dari sebuah operasi motor induksi tiga fasa dengan suplai tegangan tidak seimbang dilakukan dengan menggunakan pendekatan komponen simetris dengan rangkaian ekivalen seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7 dan 2.8.

Rs jXs jXm jXr Rr/(S) Ipm Ips Ipr Vp

Gambar 2.7. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Urutan Positif

Rs jXs jXm jXr Rr/(2-S) Inm Ins Inr Vn

Gambar 2.7 dan Gambar 2.8 adalah rangkaian ekivalen perfasanya, Dimana nilai perfasanya adalah:

Vp = Tegangan urutan positif Vn = Tegangan urutan negatif Rs = Tahanan stator

Xs = Reaktansi stator

Rr = Tahanan rotor terhadap stator Xr = Reaktansi rotor terhadap stator Xm = Reaktansi magnetisasi

Zp = Impendansi urutan positif dari motor Zn = Impedansi urutan negatif dari motor Ips = Arus fasa urutan positif stator Ipr = Arus fasa urutan positif rotor Ins = Arus fasa urutan negatif stator Inr = Arus fasa urutan negatif rotor S = Slip

Misalkan tegangan fasa dari motor adalah Va, Vb, Vc, maka dapat dibuat suatu matrik persamaan hubungan antara komponen urutan positif, negatif dan nol seperti pada Persamaan (2.5) :

����0 ��

�=1 3�

1 1 1

1 � �2

1 �2 �

� ����� ��

� (2.5)

Dimana a = - 0.5 + 0.86603i, dan �2= - 0.5 - 0.86603i.

Analisis dari rangkaian ekivalen pada Gambar 5 dan 6 didapat Persamaan (2.6) dan (2.7) :

�� = ��+���+

(jX_m)(Rr

s + jXr) Rr

s + j (Xm+ Xr)

(2.6)

�� = ��+���+

(jX_m)( Rr

2−s+ jXr) Rr

2−s+ j (Xm + Xr)

(2.7)

Karena motor dihubungkan dengan hubungan wye tiga kawat dan tidak ditanahkan maka urutan nol dari tegangan maupun arus tidak diperhitungkan. Oleh karena itu, arus urutan positif dan negatif yang mengalir di stator dan rotor adalah seperti yang diperlihatkan pada Persamaan 2.8 hingga 2.14:

��� = _���

� (2.8)

��� = ��� ×

(jX_m) Rr

s + j (Xm+ Xr)

(2.9)

��� = _���

� (2.10)

��� = ��� ×

(jX_m) Rr

2−s+ j (Xm+ Xr)

(2.11)

Persamaan (2.8) dan (2.9) merupakan persamaan arus stator dan rotor urutan positif dan Persamaan (2.10) dan (2.11) merupakan persamaan arus stator dan rotor urutan negatif. Sehingga didapat persamaan arus Ias, Ibs, Ics sebagai berikut:

��� = ��� +��� (2.12) ��� = �2��� +���� (2.13) ��� = ���� +�2��� (2.14)

Daya input dan faktor daya motor dapat dihitung dengan menggunakan komponen simetris arus dan tegangan dengan Persamaan (2.15) sampai dengan (2.17):

���������������� (�_��) =�� [3��_�.�_��∗ +�_��_��∗ �] (2.15) ������������������ (�_��) =�� [3��_�.�_��∗ +�_��_��∗ �] (2.16)

���������� (�.�.) =��� ����−1� ���

����� (2.17) Dimana (*) bermakna nilai konjugat.

Jika rugi-rugi inti dan mekanis diabaikan, daya keluaran dari motor ditunjukkan dengan Persamaan (2.18) sampai dengan (2.20) :

�� = 3���2 �

1− �

� � ��

(2.18)

�� = 3���2 �� − 1 2− �� ��

(2.19)

���� = �� +�� (2.20) Dimana Pn pada keadaan normal adalah bernilai negatif karena rotor berputar pada arah yang berlawanan dengan medan magnet yang dihasilkan oleh komponen urutan negatif.

Torsi yang dihasilkan oleh komponen urutan positif dan negatif ditunjukkan oleh Persamaan (2.21) hingga (2.22):

�� = _��� � =

3�_��2 �_� ���

(2.21)

�� = _��� � =−

3�_��2 �_�

(2− �)�_� (2.22)

Dimana �_� adalah kecepatan sudut rotor, dan �_� adalah kecepatan sinkron. Maka torsi keluaran dari motor ditentukan oleh Persamaan (2.23):

�= �_� +�_� =3�� �� �

���2 � −

���2

2− �� (2.23)

Maka efisiensi motor dapat dihitung menggunakan Persamaan (2.24) : � =����

��� × 100% (2.24)

2.7. Perangkat Lunak Matlab

Matlab adalah bahasa pemrograman level tingkat tinggi yang di khususkan untuk komputasi teknis. Bahasa ini mengintegrasikan kemampuan komputasi, visualisasi dan pemrograman dalam sebuah lingkungan yang tunggal dan mudah digunakan.

Matlab dikembangkan oleh MathWork Inc. Pada Tugas Akhir ini, Matlab digunakan sebagai alat simulasi untuk melihat pengaruh ketidakseimbangan tegangan terhadap kecepatan motor, selanjutnya dibuat dan digunakan suatu program untuk membantu mempersingkat waktu perhitungan.

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu

Penelitian dilakukan dengan eksperimen untuk pengambilan parameter motor lalu disimulasikan menggunakan perangkat lunak Matlab dilaksanakan pada bulan November 2013 dan bertempat di Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU Medan.

3.2. Bahan dan Peralatan

Adapun peralatan yang akan digunakan pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Sebuah motor induksi 3 fasa Tipe : Rotor Sangkar

Spesifikasi :

• AEG Typ AL 90LA – 4

• Δ/Y 220/380 V 6,5/3,6 A

• 1,5 KW,

• 1410 rpm, 50 Hz

• Isolasi B

2. Sebuah Laptop (lengkap dengan sistem operasi beserta perangkat lunaknya)

3. Power supply AC (PTAC) 4. Power supply DC (PTDC)

5. Voltmeter AC 6. Voltmeter DC 7. Ammeter AC

8. Dua unit ammeter DC 9. Wattmeter

3.3. Parameter Motor Induksi

Sebelum dilakukan simulasi, terlebih dahulu dilakukan beberapa percobaan untuk mendapatkan parameter motor induksi yang dibutuhkan pada saat ingin dilakukan simulasi dan perhitungan seperti yang diperlihatkan pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Parameter Motor Induksi Yang Dibutuhkan Dan Percobaan Yang Harus Dilakukan

Parameter Motor Induksi Percobaan Yang Dilakukan Tahanan stator (Rs) • Percobaan Tahanan DC

Tahanan rotor (Rr) • Percobaan Rotor Tertahan.

• Percobaan Tahanan DC Reaktansi stator (Xs) • Percobaan Rotor Tertahan

Reaktansi rotor (Xr) • Percobaan Rotor Tertahan Reaktansi magnetisasi (Xm) • Percobaan Beban Nol

3.3.1. Percobaan beban nol

Percobaan beban nol atau yang biasa dikenal dengan percobaan motor tanpa beban dilakukan dengan cara menghubungkan langsung motor dengan sumber tegangan tiga fasa seimbang. Dari percobaan ini didapat nilai tegangan dan arus pada kondisi motor tidak berbeban. Percobaan ini dibutuhkan untuk mendapatkan reaktansi magnetisasi (Xm) dari motor induksi.

3.3.1.1. Rangkaian percobaan

PTAC 3 FASA

A V

Motor Induksi tiga fasa

Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Beban Nol

3.3.1.2. Prosedur Percobaan

Adapun prosedur yang dilakukan adalah:

1. Hubungkan motor dengan PTAC, seperti pada Gambar 3.1. 2. Naikkan tegangan PTAC secara perlahan sampai tegangan 375 V. 3. Ketika tegangan 375 V, dicatat nilai yang diukur oleh amperemeter. 4. Turunkan tegangan PTAC hingga nol, percobaan selesai.

3.3.2.Percobaan Tahanan DC

Percobaan tahanan dc dilakukan dengan cara menghubungkan dua dari tiga terminal yang ada pada motor induksi tiga fasa ke sumber tegangan dc. Percobaan ini tidak membuat motor berjalan, melainkan hanya diam. Percobaan ini dilakukan untuk mendapatkan nilai tahanan stator (Rs) dan rotor (Rr) pada motor induksi tiga fasa.

3.3.2.1. Rangkaian percobaan

PTDC

A

V

Motor Induksi 3 fasa

Ru

Rv Rw

Gambar 3.2 Rangkaian Percobaan Tahanan DC

3.3.2.2. Prosedur percobaan

Adapun prosedur yang dilakukan adalah:

1. Hubungkan motor dengan PTDC, seperti pada Gambar 3.2. 2. Naikkan tegangan PTDC secara perlahan sampai tegangan 30 V. 3. Ketika tegangan 30 V, dicatat nilai yang diukur oleh amperemeter. 4. Turunkan tegangan PTDC hingga nol, percobaan selesai.

3.3.3. Percobaan Rotor Tertahan

Percobaan rotor tertahan adalah percobaan dimana rotor dari motor listrik dibuat tidak bergerak sama sekali walaupun motor disuplai tegangan yang semestinya. Percobaan rotor tertahan juga dikenal dengan percobaan hubung singkat dimana arus yang mengalir pada motor sangatlah besar. Percobaan ini biasanya hanya diberikan tegangan yang rendah sekitar 30% dari tegangan nominalnya untuk menghindari kenaikan arus terlalu besar yang dapat merusak motor. Percobaan ini diperlukan untuk mendapatkan nilai tahanan rotor (Rr), reaktansi rotor (Xr) dan stator (Xs).

3.3.3.1. Rangkaian percobaan

P T A C 3 fasa A V Motor Induksi 3 fasa Mesin DC A V P T D C Watt Meter 3 fasa

Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan Rotor Tertahan

3.3.3.2. Prosedur Percobaan

Adapun prosedur yang dilakukan adalah:

1. Hubungkan rangkaian motor, seperti pada Gambar 3.3.

2. Naikkan tegangan PTAC secara perlahan sampai tegangan 60 V.

3. Ketika tegangan 60 V,naikkan tegangan PTDC hingga rotor dari motor induksi berhenti berputar.

4. Catat nilai arus dan daya pada saat rotor terhenti.

5. Turunkan tegangan PTAC dan PTDC hingga nol, percobaan selesai.

3.4. Simulasi

Simulasi dilakukan dengan perangkat lunak komputer Matlab / Simulink pada kondisi ketidakseimbangan yang bervariasi. Simulasi dilakukan untuk mengetahui pengaruh ketidakseimbangan tegangan terhadap kecepatan putar dari motor induksi tiga fasa guna keperluan perhitungan untuk mengetahui kinerja dari motor induksi tiga fasa tersebut.

Motor induksi yang digunakan dalam simulasi ini adalah motor induksi tiga fasa rotor sangkar dengan spesifikasi sama dengan motor induksi pada percobaan sebelumnya.

3.4.1. Rangkaian simulasi

Rangkaian Simulasi ditunjukkan oleh Gambar 3.4. Rangkaian simulasi ini digunakan untuk berbagai kondisi ketidakseimbangan tegangan.

Gambar 3.4 Rangkaian Simulasi Ketidakseimbangan Tegangan Pada Motor Induksi Tiga Fasa

3.5. Teknik Pengolahan Data

Pengolahan data dilakukan dengan menggunakan Rumus (2.6) hingga (2.24) yang sudah dibuat dalam suatu program komputer menggunakan perangkat lunak Matlab guna mempersingkat waktu perhitungan dengan diagram blok seperti pada Gambar 3.5:

START

Input : Masukkan nilai

parameter motor (Rs,Rr,Xm,Xr,Xs,Ns,Nr,w s) dan Va,Vb,Vc.

Print : Vp,Vp, Vn, Ia, Ib, Ic, Te, Pf, Pin,

Pout, Eff.

END Proses Perhitungan sampai didapat Vp, Vn, Ia,

Ib, Ic, Te, Pf, Pin, Pout, Eff.

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Parameter Motor Induksi

Sebelum melihat pengaruh variasi ketidakseimbangan tegangan terhadap kinerja motor induksi tiga fasa diperlukan parameter-parameter pada motor yang didapat dengan cara melakukan percobaan beban nol, rotor tertahan, dan tahanan dc. Kemudian setelah semua parameter yang diperlukan telah didapat dilakukanlah simulasi dan perhitungan menggunakan perangkat lunak Matlab untuk melihat pengaruh variasi ketidakseimbangan tegangan terhadap kinerja motor induksi tiga fasa.

4.1.1. Percobaan beban nol

Pada percobaan beban nol, didapatkan informasi nilai reaktansi magnetisasi. Tes ini dilakukan dengan memberikan tegangan tiga fasa seimbang pada belitan stator pada rating frekuensinya bagian rotor pada kondisi pengetesan jangan terhubung dengan beban mekanis. Data hasil percobaan ditampilkan pada Tabel 4.1 :

Tabel 4.1 Data Percobaan Beban Nol Vnl (Volt) Inl (Ampere)

375 2,88

Dari data yang didapat dari hasil percobaan diperoleh: �� = ���

�� = 375 √3 .2,88 �� = 75,2 �

4.1.2. Percobaan tahanan dc

Percobaan ini dilakukan untuk mendapatkan nilai Rstator. Data hasil

percobaan ditampilkan pada Tabel 4.2 :

Tabel 4.2 Data Percobaan Tahanan DC Vdc (Volt) Idc (Ampere)

50 4,789

Dari data yang didapat dari hasil percobaan diperoleh: �� = _2.���_�

�� �� =

30 2. (4,789) �� = 5,22 �

4.1.3. Percobaan rotor tertahan

Pada percobaan ini didapatkan informasi impedansi dari motor. Data hasil percobaan ditampilkan pada Tabel 4.3 :

Tabel 4.3 Data Percobaan Rotor Tertahan Vhs(Volt) Ihs (Ampere) Phs (Watt)

Dari data yang didapat dari hasil percobaan diperoleh: �ℎ� = ₃ �_�ℎ�_�

ℎ�2 = 137.8

3 � 2,092= 10,42 � �ℎ� = �ℎ�

√3 .�_ℎ� =

50

√3 . (2,09) = 13,803 �

�ℎ� = ��ℎ�2 − �ℎ�2 = �13,8032−10,422 = 8,96 � �� = 0,6 .�ℎ� = 0,6 . (8,96) = 5,376 �

�� = 0,4 .�ℎ� = 0,4 . (8,96) = 3,584 � �� = �ℎ�− �� = 10,42−5,22 = 5,2 �

Sehingga didapatlah parameter motor induksi seperti yang ditampilkan pada Tabel 4.4 :

Tabel 4.4 Parameter Motor Induksi Tiga Fasa

Rs Xs Rr Xr Xm

5,22� 5,376� 5,2� 3,584� 75,2�

4.2. Simulasi

4.2.1. Kondisi normal (seimbang)

Simulasi dengan keadaan normal dibutuhkan untuk mengetahui karakteristik motor pada keadaan normal seperti yang ditunjukkan pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Hasil Simulasi Pada Kondisi Tegangan Seimbang Kondisi

Tegangan

VUF

(%) Vp Vn

I (A)

Te ( Nm )

Pin (watt)

Pout (watt)

Eff

(%) RPM �������� 0 219,99 0 3,49 8,341 1499,37 1221.57 81.5 1409

4.2.2. Kondisi tidak seimbang

Simulasi dengan kondisi tegangan suplai tidak seimbang dilakukan dengan memberikan nilai tegangan yang tidak seimbang pada simulasi yang telah dihitung sebelumnya dengan cara perhitungan yang terdapat dibawah ini dan selanjutnya dengan cara yang sama dilakukan untuk memperoleh data yang terdapat pada Lampiran1. Adapun cara perhitungan faktor ketidakseimbangan tegangan (VUF) pada kondisi 3∅ − �� adalah sebagai berikut:

Pertama sekali dihitung tegangan urutan positif dan negatifnya seperti berikut:

��=��+���+�

2_��

3

��= 211,165 + (1∠ 120)(212,289 ∠−120) + (1∠−120)(217,880 ∠ 120) 3

��= 211,165 + (212,289 ) + (217,880 ) 3

��= 213,778

��=��+�

2_{��+���}

3

��= 211,165 + (1∠−120)(212,289 ∠−120) + (1∠120)(217,880 ∠ 120) 3

��= 211,165 + (212,289 ∠−240) + (217,880 ∠ 240) 3

��= 2,0765 ∠−128,98

Kemudian dihitung nilai faktor ketidakseimbangan tegangannya sebagai berikut:

���=��

�� × 100% ���= 2,0765

213,778 × 100%

Ada delapan kondisi ketidakseimbangan yang akan dibandingkan seperti yang diperlihatkan pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Data Kecepatan Putar Motor Hasil Simulasi Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Sama.

Kondisi ketidakseimbangan

Kecepatan Putar Motor Pada Berbagai Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (RPM)

1% 2% 3% 4%

3∅ − �� 1403 1396 1392 1388

2∅ − �� 1405 1400 1396 1392

1∅ − �� 1407 1405 1403 1401

2∅ − � 1409 1409 1409 1409

1∅ − � 1409 1409 1409 1409

1∅ − �� 1411 1413 1415 1417

2∅ − �� 1413 1416 1420 1423

3∅ − �� 1414 1418 1422 1425

Dapat dilihat bahwa tiap kondisi ketidakseimbangan tegangan mengakibatkan perubahan kecepatan motor induksi tiga fasa namun dengan karakteristik yang berbeda–beda. Seperti pada kondisi UV (Under Voltage

unbalance) kecepatan motor mengalami penurunan selama terjadinya

ketidakseimbangan tegangan, hal ini sesuai dimana kecepatan motor akan menurun ketika tegangan suplai terjadi penurunan tetapi pada kondisi OV (Over

Voltage unbalance) kecepatan motor mengalami peningkatan selama terjadinya

ketidakseimbangan tegangan yang berada diatas nilai tegangan nominalnya. Hasil simulasi dapat dilihat potongan tampilan simulasinya pada Lampiran 2, namun untuk mempermudah pembacaan data dibuatlah tabel 4.7 hingga 4.10 yang berisikan data tentang arus hasil simulasi perfasa (Ia, Ib, dan Ic), daya masukan hasil simulasi (Pin),dan kecepatan sudut dari motor (Ws).

Tabel 4.7 Hasil Simulasi Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 1 % Kondisi Tegangan VUF (%) Ia (A) Ib (A) Ic (A) Pin (watt) Ws

(Rad/s) Rpm 3∅ − �� 1 3,375 3,435 3,669 1502 146,9 1403 2∅ − �� 1 3,367 3,431 3,685 1502 147,1 1405 1∅ − �� 1 3,303 3,596 3,591 1502 147,4 1407 2∅ − � 1 3,598 3,592 3,310 1503 147,6 1409 1∅ − � 1 3,331 3,669 3,501 1503 147,6 1409 1∅ − �� 1 3,690 3,412 3,410 1503 147,8 1411 2∅ − �� 1 3,653 3,530 3,339 1504 147,9 1413 3∅ − �� 1 3,667 3,517 3,350 1504 148,1 1414

Tabel 4.8 Hasil Simulasi Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 2 % Kondisi Tegangan VUF (%) Ia (A) Ib (A) Ic (A) Pin (watt) Ws

(Rad/s) Rpm 3∅ − �� 2 3,259 3,400 3,847 1504 146,2 1396 2∅ − �� 2 3,243 3,388 3,877 1505 146,6 1400 1∅ − �� 2 3,111 3,707 3,691 1505 147,1 1405 2∅ − � 2 3,706 3,693 3,125 1506 147,6 1409 1∅ − � 2 3,170 3,845 3,514 1506 147,6 1409 1∅ − �� 2 3,885 3,339 3,330 1507 148,0 1413 2∅ − �� 2 3,812 3,581 3,182 1508 148,3 1416 3∅ − �� 2 3,841 3,558 3,206 1509 148,5 1418

Tabel 4.9 Hasil Simulasi Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 3 % Kondisi Tegangan VUF (%) Ia (A) Ib (A) Ic (A) Pin (watt) Ws

(Rad/s) Rpm 3∅ − �� 3 3,156 3,387 4,014 1509 145,8 1392 2∅ − �� 3 3,149 3,368 4,035 1510 146,2 1396 1∅ − �� 3 2,935 3,818 3,788 1510 146,9 1403 2∅ − � 3 3,866 3,769 2,930 1512 147,5 1409 1∅ − � 3 3,019 4,019 3,535 1512 147,5 1409 1∅ − �� 3 4,105 3,272 3,249 1514 148,2 1415 2∅ − �� 3 4,017 3,673 2,984 1517 148,7 1420 3∅ − �� 3 4,050 3,657 3,005 1518 148,9 1422 Tabel 4.10 Hasil Simulasi Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan

Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 4 % Kondisi Tegangan VUF (%) Ia (A) Ib (A) Ic (A) Pin (watt) Ws

(Rad/s) Rpm 3∅ − �� 4 3,058 3,391 4,184 1516 145,3 1388 2∅ − �� 4 3,059 3,365 4,195 1516 145,7 1392 1∅ − �� 4 2,761 3,398 3,890 1517 146,7 1401 2∅ − � 4 3,951 3,932 2,736 1519 147,5 1409 1∅ − � 4 2,875 4,195 3,564 1520 147,5 1409 1∅ − �� 4 4,326 3,224 3,177 1524 148,4 1417 2∅ − �� 4 4,226 3,790 2,788 1529 149 1423 3∅ − �� 4 4,264 3,781 2,807 1531 149,3 1425 4.3. Pengolahan Data dan Pembahasan

Setelah semua parameter yang dibutuhkan sudah diperoleh, maka dimulailah pengolahan data. Pengolahan data hanya perlu memasukkan data yang diminta oleh program dengan source code seperti yang terlampir pada Lampiran 3 , setelah itu hasilnya akan langsung ditampilkan seperti yang terlihat pada Lampiran 4. Hasil dari pengolahan datanya diperlihatkan pada Tabel 4.11 hingga

4.14. Namun sebelumnya terlebih dahulu dilakukan perhitungan manual untuk menampilkan cara menghitung serta menganalisis datanya sebelum digunakan program untuk mempersingkat waktu perhitungan. Untuk kondisi 3∅ − �� dengan faktor ketidakseimbangan tegangan 1% dapat dihitung dengan cara sebagai berikut:

Pertama dihitung slip, tegangan urutan positif dan negatifnya:

�=�� − ��

�� =

1500−1403

1500 = 0.0647

��=��+���+�

2_��

3

��= 211,165 + (1∠ 120)(212,289 ∠−120) + (1∠−120)(217,880 ∠ 120) 3

��= 213,77

��=��+�

2_{��+���}

3

��= 211,165 + (1∠−120)(212,289 ∠−120) + (1∠120)(217,880 ∠ 120) 3

��= 2,0765 ∠−128,98

Setelah itu dihitung nilai impedansi urutan positif dan negatifnya seperti berikut:

�� = ��+���+

(jX_m)(Rr

s + jXr) Rr

s + j (Xm+ Xr)

�� = 5,22 +�5,376 +

(j75,2)( 5,2

0,0647+ j3,584)

5,2

0,0647+ j (75,2 + 3,584)

�� = 5,22 +�5,376 + 35,88 + j40,025

�� =��+���+

(jX_m)( Rr

2−s+ jXr) Rr

2−s+ j (Xm+ Xr)

�� = 5,22 +�5,376 +

(j75,2)(₂₋5,2_0,0647+ j3,584) 5,2

2−0,0647+ j (75,2 + 3,584)

�� = 5,22 +�5,376 +−_{2,687 + j78,784}269,52 + j202,06

�� = 5,22 +�5,376 + 2,44 + j3,504

�� = 7,665 +�8,88

Setelah itu dihitung arus urutan positif dan negatifnya untuk stator dan rotor sebagai berikut:

��� = _��� � =

213,77∠ 0

61,24 ∠47,8= 3,49 ∠−47,8

��� = ��� ×

(jX_m) Rr

s + j (Xm + Xr) ��� = 3,49 ∠−47,8 ×

j75,2 5,2

0,0647+ j (75,2 + 3,584)

��� = 3,49 ∠−47,8 ×

j75,2 80,37 + j 78,784 ��� = 2,33 ∠−2,23

��� = _��� � =

2,0765∠−128,98

11,73 ∠ 49,2 = 0,177 ∠−178,18

��� = ��� ×

(jX_m) Rr

2−s+ j (Xm + Xr) ��� = 0,177 ∠−178,18 ×

j75,2 5,2

2−0,0647+ j (75,2 + 3,584)

��� = 0,177 ∠−178,18 × 0,954 ∠ 1,95

Setelah didapat arus urutan positif dan negatifnya, dihitunglah arus perfasanya serta daya input dari motor yaitu:

��� = ��� +���

��� = 3,49∠−47,8 + 0,177∠−178,18

��� = 3,378 ∠−50,08

��� = �2��� +����

��� = (1∠−120)(3,49∠−47,8) + (1∠120)(0,177∠−178,18)

��� = 3,435∠−165,02

��� = ���� +�2���

��� = (1∠120)(3,49∠−47,8) + (1∠−120)(0,177∠−178,18)

��� = 3,658∠71,7

��� = [3���.���∗ +��.���∗ �]

��� = 3(213,77. 3,49∠47,8 + 2,0765∠−128,98. 0,17∠−178,18)

��� = [3(496,14 +�552,68 + 0,240 +�0,278)]

��� = [1497,406 + �1658,874]

��� = 1497,406 ����

Untuk mendapatkan daya keluaran dari motor induksi terlebih dahulu dilakukan perhitungan daya urutan positif dan urutan negatif sebagai berikut:

�� = 3���2 �

1− �

� � �� �� = 3(2,33∠−2,23)2 �

1−0,0647

0,0647 �5,2

�� = 3���2 �� − 1 2− �� ��

�� = 3(0,1688∠−176,23)2 �

0,0647−1

2−0,0647�5,2

�� = 3(0,0285∠ 7,54) (−0,483)5,2

�� = −0,213− �0,028

Setelah didapat daya urutan positif dan negatif maka dihitunglah daya keluaran dari motor induksi sebagai berikut:

���� = �� +��

���� = 1213,578− �95,2−0,213− �0,028

���� = 1213,365− �95,2

���� = 1213,365 ����

Setelah itu dihitung torsi dari motor serta efisiensi dari motor induksi sebagai berikut:

�= �_� +�_� =3�� �� �

���2 � −

���2

2− ��

�= 3(5,2)

157 �

(2,33∠−2,33)2

0,0647 −

(0,1688∠−176,23)2

2−0,0647 �

�= 0,099 (83,926∠−4,46−0,0147∠7,54)

�= 8,282 ��

� = ����

��� × 100%

� = 1213,365

1497,406 × 100%

Selanjutnya untuk mempersingkat waktu perhitungan digunakan program perhitungan menggunakan perangkat lunak matlab yang datanya sebagai berikut:

Tabel 4.11 Kinerja Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 1 %

Kondisi Tegangan

VUF

(%) Vp Vn

Te ( Nm) Pin (watt) Pout (watt) Eff

(%) Rpm 3∅ − �� 1 213,77 2,078 8,289 1497,40 1213,45 81,04 1403 2∅ − �� 1 215,54 2,257 8,274 1495,02 1213,36 81,16 1405 1∅ − �� 1 217,80 2,192 8,290 1498,50 1218,40 81,31 1407 2∅ − � 1 219,97 2,150 8,298 1499,80 1219,63 81,19 1409 1∅ − � 1 219,97 2,237 8,301 1499,89 1219,63 81,31 1409 1∅ − �� 1 222,16 2,167 8,301 1500,51 1223,58 81,54 1411 2∅ − �� 1 223,79 2,086 8,255 1492,85 1218,76 81,64 1413 3∅ − �� 1 225,36 2,098 8,285 1498,64 1224,26 81,96 1414

Dapat dilihat dari Tabel 4.11 bahwa terjadi penurunan torsi selama terjadi ketidakseimbangan tegangan yang bervariasi di setiap kondisi ketidakseimbangan tegangan mulai dari 0,47 % hingga 1,03 %. Hal ini sesuai dengan Persamaan (2.23) dimana kondisi ketidakseimbangan tegangan akan menghasilkan torsi urutan negatif yang akan berlawanan dengan torsi urutan positifnya. Untuk daya masukan dan keluaran dari motor juga beragam di setiap kondisinya. Kondisi 1∅ − �� membutuhkan daya input yang terbesar dibandingkan kondisi lainnya, hal ini bisa saja disebabkan oleh perbedaan kecepatan putaran motor yang berbeda di setiap kondisinya. Disini terlihat bahwa pada kondisi ketidakseimbangan tegangan yang berada diatas nilai nominalnya akan mengakibatkan kenaikan kecepatan putar dari motor sedangkan untuk kondisi ketidakseimbangan tegangan yang berada dibawah nilai nominalnya akan mengakibatkan penurunan kecepatan

dari motor induksi tiga fasa. Terlihat juga bahwa nilai tegangan urutan positif yang lebih besar akan menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi daripada kondisi lainnya seperti pada kondisi 3∅ − �� yang memiliki efisiensi sebesar 81,96%. Hal ini bukan berarti baik, jika dilihat dari efisiensi memang kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi tertinggi pada faktor ketidakseimbangan 1%, namun tegangan yang berada diatas tegangan nominal akan mengakibatkan kerusakan isolasi pada motor.

Tabel 4.12 Kinerja Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 2 %

Kondisi Tegangan

VUF

(%) Vp Vn

Te ( Nm) Pin (watt) Pout (watt) Eff

(%) Rpm 3∅ − �� 2 207,55 4,153 8,296 1501,85 1207,04 80,36 1396 2∅ − �� 2 211,09 4,511 8,290 1501,88 1210,96 80,63 1400 1∅ − �� 2 215,60 4,386 8,280 1498,32 1214,45 81,05 1405 2∅ − � 2 219,91 4,280 8,289 1501,25 1211,49 80,69 1409 1∅ − � 2 219,90 4,477 8,300 1501,47 1217,16 81,06 1409 1∅ − �� 2 224,33 4,330 8,290 1502,28 1224,76 81,53 1413 2∅ − �� 2 227,62 4,170 8,272 1499,90 1224,35 81,63 1416 3∅ − �� 2 230,73 4,198 8,319 1509,31 1233,38 81,72 1418

Dapat dilihat dari Tabel 4.12 bahwa terjadi penurunan torsi selama terjadi ketidakseimbangan tegangan yang bervariasi di setiap kondisi ketidakseimbangan tegangan mulai dari 0,26 % hingga 0,83 %. Sama halnya dengan penjelasan sebelumnya sesuai dengan Persamaan (2.23) dimana kondisi ketidakseimbangan tegangan akan menghasilkan torsi urutan negatif yang akan berlawanan dengan torsi urutan positifnya. Untuk efisiensi dari motor, kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi tertinggi dibandingkan dengan kondisi lainnya, sedangkan pada kondisi

3∅ − �� memiliki selisisih terbesar antara daya input dan daya output hingga 294.81 watt, hal ini disebabkan oleh perbedaan kecepatan putaran motor yang berbeda di setiap kondisinya. Terlihat juga bahwa nilai tegangan urutan positif yang lebih besar akan menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi daripada kondisi lainnya seperti pada kondisi 3∅ − �� yang memiliki efisiensi sebesar 81,72%. Ini belum tentu berarti baik, jika dilihat dari efisiensi memang kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi tertinggi pada faktor ketidakseimbangan 2%, namun tegangan yang berada diatas tegangan nominal akan mengakibatkan kerusakan isolasi pada motor.

Tabel 4.13 Kinerja Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 3 %

Kondisi Tegangan

VUF

(%) Vp Vn

Te ( Nm) Pin (watt) Pout (watt) Eff

(%) Rpm 3∅ − �� 3 204,14 6,079 8,285 1504,65 1200,91 79,81 1392 2∅ − �� 3 207,49 6,330 8,280 1504,73 1205,16 80,09 1396 1∅ − �� 3 213,59 6,408 8,276 1500,92 1211,69 80,73 1403 2∅ − � 3 219,79 6,541 8,273 1503,76 1202,26 79,95 1409 1∅ − � 3 219,79 6,650 8,299 1504,02 1214,27 80,74 1409 1∅ − �� 3 226,75 6,757 8,302 1508,66 1227,90 81,39 1415 2∅ − �� 3 232,53 6,842 8,255 1505,19 1225,73 81,43 1420 3∅ − �� 3 235,73 6,906 8,290 1513,36 1233,43 81,50 1422

Dapat dilihat dari Tabel 4.13 bahwa terjadi penurunan torsi selama terjadi ketidakseimbangan tegangan yang bervariasi di setiap kondisi ketidakseimbangan tegangan mulai dari 0,26 % hingga 0,827 %. Sama halnya dengan penjelasan sebelumnya sesuai dengan Persamaan (2.23) dimana kondisi ketidakseimbangan tegangan akan menghasilkan torsi urutan negatif yang akan berlawanan dengan

torsi urutan positifnya. Untuk daya masukan dan keluaran serta efisiensi dari motor juga beragam di setiap kondisinya, kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi terndah dibandingkan kondisi lainnya, hal ini bisa saja disebabkan oleh ketidakseimbangan tegangan yang berbeda di setiap kondisinya. Terlihat juga bahwa nilai tegangan urutan positif yang lebih besar akan menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi daripada kondisi lainnya seperti pada kondisi 3∅ − �� yang memiliki efisiensi sebesar 81,50%. Jika dilihat dari efisiensi memang kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi tertinggi pada faktor ketidakseimbangan 3%, namun tegangan yang berada diatas tegangan nominal akan mengakibatkan kerusakan isolasi pada motor. Nilai arus yang mengalir pada kondisi ini jugalah berada diatas nilai nominalnya dan tidak seimbang sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada saat motor beroperasi.

Tabel 4.14 Kinerja Motor Pada Berbagai Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan Sebesar 4 %

Kondisi Tegangan

VUF

(%) Vp Vn

Te (Nm) Pin (watt) Pout (watt) Eff

(%) Rpm 3∅ − �� 4 200,69 7,970 8,250 1505,29 1191,29 79,15 1388 2∅ − �� 4 203,79 8,137 8,247 1504,39 1195,29 79,45 1392 1∅ − �� 4 211,56 8,429 8,260 1504,06 1208,21 80,33 1401 2∅ − � 4 219,63 8,788 8,250 1507,27 1190,38 78,97 1409 1∅ − � 4 219,64 8,823 8,298 1507,55 1210,97 80,32 1409 1∅ − �� 4 229,18 9,182 8,303 1515,94 1230,11 81,15 1417 2∅ − �� 4 237,43 9,510 8,302 1525,35 1235,73 81,01 1423 3∅ − �� 4 240,72 9,620 8,334 1532,70 1242,40 81,06 1425

Dapat dilihat dari Tabel 4.14 bahwa terjadi penurunan torsi selama terjadi ketidakseimbangan tegangan yang bervariasi di setiap kondisi ketidakseimbangan tegangan mulai dari 0,08 % hingga 1,13 %. Untuk daya masukan dan keluaran

dari motor juga beragam di setiap kondisinya, hal ini bisa saja disebabkan oleh perbedaan kecepatan putaran motor yang berbeda di setiap kondisinya. Terlihat juga bahwa nilai tegangan urutan positif yang lebih besar akan menghasilkan efisiensi yang lebih tinggi daripada kondisi lainnya seperti pada kondisi 3∅ − �� yang memiliki efisiensi sebesar 81,06 %. Hal ini bukan berarti baik, jika dilihat dari efisiensi memang kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi tertinggi pada faktor ketidakseimbangan 4%, namun tegangan yang berada diatas tegangan nominal akan mengakibatkan kerusakan isolasi pada motor. Nilai arus yang mengalir pada kondisi tegangan tidak seimbang jugalah berada diatas nilai nominalnya dan tidak seimbang sehingga dapat menyebabkan kerusakan pada saat motor beroperasi.

Gambar 4.1 Grafik Efisiensi Dari Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan

Gambar 4.2 Grafik Kecepatan Putar Rotor Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan

Gambar 4.3 Grafik Daya Masukan Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan

Gambar 4.4 Grafik Daya Keluaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan

Gambar 4.5 Grafik Torsi Motor Induksi Tiga Fasa Pada Beberapa Kondisi Ketidakseimbangan Tegangan

Seperti yang terlihat pada Gambar 4.1 hingga 4.5 bahwa terdapat perbedaan antara kondisi yang satu dengan yang lain walaupun faktor ketidakseimbangan dinyatakan sama. Pada kondisi 1Φ–OV memiliki efisiensi yang lebih tinggi

sebaliknya kondisi 2Φ–A memiliki nilai efisiensi terendah, untuk kecepatan putar dari rotor sendiri terjadi penurunan ketika kondisi ketidakseimbangan tegangan yang bernilai di bawah tegangan nominalnya sedangkan untuk ketidakseimbangan tegangan yang bernilai di atas tegangan nominalnya mengalami peningkatan kecepatan. Untuk torsi mengalami penurunan dengan nilai yang bervariasi tergantung kondisi dan faktor ketidakseimbangan tegangannya.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan uraian dan penelitian yang telah dilakukan, maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

1. Dari hasil simulasi dan perhitungan didapatkan bahwa ketidakseimbangan tegangan dengan faktor ketidakseimbangan yang sama mengakibatkan perbedaan kecepatan putar motor, torsi elektris dan efisiensi pada tiap kondisi yang berbeda.

2. Tegangan urutan positif yang lebih besar akan menghasilkan efisiensi motor yang lebih besar. Kondisi 3∅ − �� memiliki efisiensi tertinggi dibandingkan kondisi yang lain.

3. Pada kondisi 3∅ − �� terjadi penurunan kecepatan terbesar yaitu sebanyak 1.5 % pada saat faktor ketidakseimbangan 4 %, sedangkan pada kondisi 3∅ − �� terjadi penigkatan kecepatan putar motor sebesar 1.1 %.

4. Penurunan torsi terbesar terjadi pada kondisi 2∅ − �� yaitu sebesar 1.1 % pada faktor ketidakseimbangan 4 % , sedangkan kondisi 3∅ − �� memiliki penurunan torsi terendah yaitu sebesar 0.1 %. 5. Ketidakseimbangan tegangan juga mengakibatkan ketidakseragaman

nilai arus dimana beberapa darinya berada diatas nilai nominalnya, hal ini dapat berakibat buruk bagi motor.

5.2. Saran

Adapun beberapa saran yang bisa diberikan dari hasil tugas akhir ini adalah;

1. Disarankan agar melakukan percobaan ketidakseimbangan tegangan secara langsung.

2. Disarankan agar dapat mencoba kondisi ketidakseimbangan yang berbeda dengan menggabungkan beberapa kondisi ketidakseimbangan tegangan.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Quispe, E., Gonzales, G., and Aguado, J., ” Influence of unbalanced and waveform voltage on the performance characteristics of three-phase induction motors”,

Universidad Autonoma de Occidente, Colombia.

[2] Ching, Y., Chen, B.K., Lee, W.J., Hsu,Y.F., "Effects of various unbalanced voltages on the operation performance of an induction motor under the same voltage

unbalance factor condition," Industrial and Commercial Power Systems Technical Conference, 1997. Conference Record, Papers Presented at the 1997 Annual Meeting., IEEE 1997 , vol., no., pp.51,59, 11-16 May 1997

[3] Pabla, A.S.,”Electric Power Distribution Systems,”Edisi Pertama. 1983. Penerbit Tata McGraw-Hill, New Delhi

[4] Stevenson, W.D., ” Analisis Sistem Tenaga Listrik,” Edisi Keempat. 1983. Penerbit Erlangga, Jakarta.

[5] Rijono,Y., ”Dasar Teknik Tenaga Listrik”,Edisi Revisi.1997. Penerbit Andi, Yogyakarta.

[6] Theraja, B.L., ”A Text Book Of Electrical Technology”, Edisi Kedelapan belas. 1981. Penerbit S.Chand & Company, New Delhi.

[7] Sandhu, K.S., Chaudhary, V.,”Simulation of Three-phase induction motor operating with voltage unbalance”, National Institute of Technology Kurukshetra,ISBN:978-960-474-026-0, India.

[8] Yandri.”Penetuan Parameter dan Arus Asut Motor Tiga Fasa”. Laboratorium Konversi Energi Universitas Tanjungpura.

LAMPIRAN 1

NILAI KETIDAKSEIMBANGAN TEGANGAN

Tabel L.1.1 Daftar Nilai Tegangan Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 1%

Kondisi ketidakseimbangan

VUF

(%) Va Vb Vc

3∅ − �� 1 211,165∠0 212,289∠-120 217,880∠ 120 2∅ − �� 1 212,699∠ 0 213,935∠-120 220,000∠ 120 1∅ − �� 1 213,418∠ 0 220,000∠-120 220,000∠120

2∅ − � 1 220,000∠ 0 220∠-121,950 220∠119,050 1∅ − � 1 220,000∠ 0 220,000∠-120 220∠118,250 1∅ − �� 1 226,495∠ 0 220,000∠-120 220,000∠120 2∅ − �� 1 227,190∠ 0 224,244∠-120 220,000∠120 3∅ − �� 1 229,004∠ 0 225,370∠-120 221,732∠120 Tabel L.1.2 Daftar Nilai Tegangan Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan

Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 2% Kondisi

ketidakseimbangan

VUF

(%) Va Vb Vc

3∅ − �� 2 202,330∠0 204,578∠-120 215,760∠120 2∅ − �� 2 205,390∠0 207,870∠-120 220,000∠120 1∅ − �� 2 206,840∠0 220,000∠-120 220,000∠120

2∅ − � 2 220,000∠0 220∠-123,900 220∠118,100 1∅ − � 2 220,000∠0 220,000∠-120 220∠116,500 1∅ − �� 2 232,990∠0 220,000∠-120 220,000∠120 2∅ − �� 2 234,380∠0 228,488∠-120 220,000∠120 3∅ − �� 2 238,010∠0 230,740∠-120 223,460∠120

Tabel L.1.3 Daftar Nilai Tegangan Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 3%

Kondisi ketidakseimbangan

VUF

(%) Va Vb Vc

3∅ − �� 3 196,440∠0 199,860∠-120 216,145∠120 2∅ − �� 3 199,530∠0 202,940∠-120 220,000∠120 1∅ − �� 3 200,770∠0 220,000∠-120 220,000∠120

2∅ − � 3 220,000∠0 220,000∠-126 220∠117,050 1∅ − � 3 220,000∠0 220,000∠-120 220∠114,800 1∅ − �� 3 240,260∠ 0 220,000∠-120 220,000∠120 2∅ − �� 3 243,560∠0 234,030∠-120 220,000∠120 3∅ − �� 3 247,360∠0 236,370∠-120 223,464∠120 Tabel L.1.4 Daftar Nilai Tegangan Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan

Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 4% Kondisi

ketidakseimbangan

VUF

(%) Va Vb Vc

3∅ − �� 4 190,550∠0 195,140∠-120 216,530∠120 2∅ − �� 4 193,670∠0 198,000∠-120 220,000∠120 1∅ − �� 4 194,710∠0 220,000∠-120 220,000∠120

2∅ − � 4 220,000∠0 220∠-128,100 220∠116,000 1∅ − � 4 220,000∠0 220,000∠-120 220∠113,100 1∅ − �� 4 247,540∠0 220,000∠-120 220,000∠120 2∅ − �� 4 252,740∠0 239,574∠-120 220,000∠120 3∅ − �� 4 256,720∠0 242,000∠-120 223,464∠120

Tabel L.1.5 Daftar Nilai Arus Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 1%

Kondisi ketidakseimbangan

VUF

(%) Ia Ib Ic Ip In

3∅ − �� 1 3,37∠-50,24 3,43∠-165,16 3,66∠71,66 3,48∠-47,94 0,18∠-178,08 2∅ − �� 1 3,36∠-50,90 3,42∠-165,40 3,67∠71,07 3,47∠-48,42 0,13∠177,79 1∅ − �� 1 3,30∠-48,90 3,59∠-166,30 3,59∠68,49 3,49∠-48,91 0,19∠130,89 2∅ − � 1 3,59∠-47,87 3,59∠-172,90 3,31∠69,65 3,49∠-50,4 0,18∠8,88 1∅ − � 1 3,33∠-48,36 3,66∠-168,50 3,49∠66,87 3,49∠-50,0 0,19∠99,9 1∅ − �� 1 3,68∠-49,90 3,41∠-172,65 3,41∠72,73 3,49∠-49,9 0,18∠-49,3 2∅ − �� 1 3,63∠-48,78 3,52∠-173,34 3,32∠70,72 3,49∠-50,5 0,18∠-13,5 3∅ − �� 1 3,65∠-49,27 3,51∠-173,65 3,34∠70,73 3,50∠-50,7 0,18∠72,84

Tabel L.1.6 Daftar Nilai Arus Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 2%

Kondisi ketidakseimbangan

VUF

(%) Ia Ib Ic Ip In

3∅ − �� 2 3,26∠-50,99 3,39∠-160,67 3,83∠72,57 3,49∠-46,35 0,35∠-178,09 2∅ − �� 2 3,25∠-52,37 3,38∠-161,07 3,86∠71,67 3,49∠-47,24 0,38∠-178,22 1∅ − �� 2 3,11∠-48,34 3,69∠-163,43 3,68∠66,49 3,48∠-48,42 0,37∠130,86

2∅ − � 2 3,96∠-46,48 3,68∠-176,30 3,13∠68,72 3,49∠-51,36 0,36∠7,95 1∅ − � 2 3,17∠-47,10 3,83∠-167,76 3,51∠63,17 3,49∠-50,59 0,38∠99,08 1∅ − �� 2 3,87∠-50,35 3,34∠-176,03 3,32∠74,98 3,49∠-50,47 0,37∠-49,23 2∅ − �� 2 3,79∠-47,98 3,57∠-176,00 3,18∠71,12 3,51∠-51,29 0,356∠-13,3 3∅ − �� 2 3,83∠-48,96 3,55∠-177,62 3,09∠71,09 3,52∠-51,85 0,357∠-19,24

Tabel L.1.7 Daftar Nilai Arus Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 3%

Kondisi ketidakseimbangan

VUF

(%) Ia Ib Ic Ip In

3∅ − �� 3 3,16∠-52,38 3,38∠-157,07 3,99∠72,84 3,49∠-45,50 0,52∠-178,45 2∅ − �� 3 3,15∠-53,69 3,36∠-157,58 4,02∠72,09 3,49∠-46,35 0,54∠-178,04 1∅ − �� 3 2,93∠-47,72 3,79∠-160,80 3,77∠64,77 3,48∠-47,94 0,55∠130,86

2∅ − � 3 3,80∠-45,10 3,79∠-179,74 2,93∠67,66 3,49∠-52,40 0,56∠7,23 1∅ − � 3 3,02∠-45,70 3,99∠-167,16 3,53∠59,60 3,49∠-51,16 0,57∠99,22 1∅ − �� 3 4,08∠-50,76 3,27∠-179,90 3,24∠77,68 3,51∠-51,01 0,57∠-49,23 2∅ − �� 3 3,98∠-47,09 3,66∠178,53 2,98∠71,51 3,52∠-52,42 0,58∠-12,95 3∅ − �� 3 4,03∠-48,03 3,65∠177,76 3,01∠71,48 3,54∠-53,01 0,59∠-16,60

Tabel L.1.8 Daftar Nilai Arus Tiap Kondisi Ketidakseimbangan Dengan Faktor Ketidakseimbangan Tegangan (VUF) 4%

Kondisi ketidakseimbangan

VUF

(%) Ia Ib Ic Ip In

3∅ − �� 4 3,05∠-53,83 3,38∠-153,50 4,15∠72,94 3,49∠-44,69 0,68∠-178,63 2∅ − �� 4 3,07∠-55,23 3,33∠-154,13 4,17∠75,56 3,49∠-45,5 0,69∠-177,94 1∅ − �� 4 2,76∠-47,04 3,90∠-158,50 3,87∠63,13 3,48∠-47,48 0,718∠130,86 2∅ − � 4 3,92∠-43,90 3,91∠-176,98 2,74∠66,60 3,49∠-53,46 0,75∠6,32 1∅ − � 4 2,87∠-43,98 4,16∠-166,68 3,55∠56,01 3,49∠-51,72 0,75∠97,37 1∅ − �� 4 4,29∠-51,14 3,28∠176,02 3,24∠80,49 3,51∠-51,57 0,78∠-49,23 2∅ − �� 4 4,19∠-46,10 3,78∠174,52 2,79∠72,24 3,55∠-53,31 0,811∠-12,79 3∅ − �� 4 4,24∠-47,03 3,78∠173,67 2,82∠72,21 3,57∠-53,92 0,82∠-15,46

LAMPIRAN 2

HASIL SIMULASI

Gambar L.3.1. Hasil Simulasi Kondisi Seimbang

Gambar L.3.3. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 1% .

Gambar L.3.5. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 1% .

Gambar L.3.7. Hasil Simulasi Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 1% .

Gambar L.3.9. Hasil Simulasi Kondisi 3∅ − �� Dengan VUF 1% .

Gambar L.3.11. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 2% .

Gambar L.3.13. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 2% .

Gambar L.3.15. Hasil Simulasi Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 2% .

Gambar L.3.17. Hasil Simulasi Kondisi 3∅ − �� Dengan VUF 2% .

Gambar L.3.19. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 3% .

Gambar L.3.21. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 3% .

Gambar L.3.23. Hasil Simulasi Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 3% .

Gambar L.3.25. Hasil Simulasi Kondisi 3∅ − �� Dengan VUF 3% .

Gambar L.3.27. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 4% .

Gambar L.3.28. Hasil Simulasi Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 4% .

Gambar L.3.30. Hasil Simulasi Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 4% .

LAMPIRAN 3

SOURCE CODE Program_tugas_akhir.m

% ---% PROGRAM PERHITUNGAN TORSI, EFISIENSI DAN RUGI-RUGI % PADA MOTOR INDUKSI 3FASA

% OLEH : AHMAD MUNTASHIR AULIA (09 0402 057)

%

---clear all; clc;

disp('---');

disp('program Perhitungan Kinerja Motor Induksi Tiga Fasa');

disp('---');

va = input('Va =');

vb = input('Vb =');

vc = input('Vc =');

rs = input('Rs =');

xs = input('Xs =');

rr = input('Rr =');

xr = input('Xr =');

xm = input('Xm =');

ns = input('Ns =');

nr = input('Nr =');

ws = input('Ws =');

s = (ns-nr)/ns; a = -0.5+0.866i;

Vp = (va+((a)*vb)+((a^2)*vc))/3; Vn = (va+((a^2)*vb)+((a)*vc))/3; Zp =

(rs+(1i*xs)+(((1i*xm)*((rs/s)+(1i*xr)))/((rs/s)+(1i*(xm+xr))))); Zn =

(rs+(1i*xs)+(((1i*xm)*((rs/(2-s))+(1i*xr)))/((rs/(2-s))+(1i*(xm+xr))))); ips= Vp/Zp;

ipr= ips * ((1i*xm)/((rs/s)+(1i*(xm+xr)))); ins= Vn/Zn;

inr= ins * ((1i*xm)/((rs/(2-s))+(1i*(xm+xr)))); ias = ips+ins;

ibs = ((a^2)*ips)+((a)*ins); ics = ((a)*ips)+((a^2)*ins); pp = 3*(ipr^2)*((1-s)/s)*rr; pn = 3*(inr^2)*((s-1)/(2-s))*rr;

Pin = real(3*(Vp*conj(ips) + Vn*conj(ins))); Qin = imag(3*(Vp*conj(ips) + Vn*conj(ins))); Pf = cos(atan(Qin/Pin));

pout = real(pp+pn); eff = (pout/Pin)*100;

t = ((3*rr)/ws)*(((ipr^2)/s)-((inr^2)/(2-s)));

fprintf('Vp = %f %f \n', [abs(Vp);angle(Vp)*(180/pi)])

fprintf('Vn = %f %f \n', [abs(Vn);angle(Vn)*(180/pi)])

fprintf('Ibs = %f %f \n', [abs(ibs);angle(ibs)*(180/pi)])

fprintf('Ics = %f %f \n', [abs(ics);angle(ics)*(180/pi)])

fprintf('Pout = %f %f \n', [abs(pout);angle(pout)*(180/pi)])

fprintf('T = %f %f \n', [abs(t);angle(t)*(180/pi)])

fprintf('Pin = %f %f \n', [abs(Pin);angle(Pin)*(180/pi)])

fprintf('Qin = %f %f \n', [abs(Qin);angle(Qin)*(180/pi)])

fprintf('Pf = %f %f \n', [abs(Pf);angle(Pf)*(180/pi)])

LAMPIRAN 4

TAMPILAN HASIL PERHITUNGAN PROGRAM

Gambar L.4.1. Hasil Perhitungan Kondisi Seimbang

Gambar L.4.3. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 1%

Gambar L.4.5. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 1%

Gambar L.4.7. Hasil Perhitungan Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 1%

Gambar L.4.9. Hasil Perhitungan Kondisi 3∅ − �� Dengan VUF 1%

Gambar L.4.11. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 2%

Gambar L.4.13. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 2%

Gambar L.4.15. Hasil Perhitungan Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 2%

Gambar L.4.17. Hasil Perhitungan Kondisi 3∅ − �� Dengan VUF 2%.

Gambar L.4.19. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 3%.

Gambar L.4.21. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 3%.

Gambar L.4.23. Hasil Perhitungan Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 3%.

Gambar L.4.25. Hasil Perhitungan Kondisi 3∅ − �� Dengan VUF 3%.

Gambar L.4.27. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 4%.

Gambar L.4.29. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 4%.

Gambar L.4.31. Hasil Perhitungan Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 4%.

Gambar L.4.23. Hasil Perhitungan Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 3%.

Gambar L.4.25. Hasil Perhitungan Kondisi 3∅ − �� Dengan VUF 3%.

Gambar L.4.27. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − �� Dengan VUF 4%.

Gambar L.4.29. Hasil Perhitungan Kondisi 2∅ − � Dengan VUF 4%.

Gambar L.4.31. Hasil Perhitungan Kondisi 1∅ − �� Dengan VUF 4%.