Analisis Karakteristik Berbeban Motor Induksi Satu Phasa Kapasitor Start ( Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT – USU )

(1)

ANALISIS KARAKTERISTIK BERBEBAN

MOTOR INDUKSI SATU PHASA

KAPASITOR START

( Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT – USU )

oleh :

RIDWAN SINAGA 050402059

Tugas ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk Memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ANALISIS KARAKTERISTIK BERBEBAN MOTOR INDUKSI SATU PHASA

KAPASITOR START

(Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT - USU) Oleh :

RIDWAN SINAGA 050402059

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

Disetujui Oleh : Dosen Pembimbing

NIP: 196005141989031002 Ir.Satria Ginting

Diketahui Oleh :

Ketua Departemen Teknik Elektro FT – USU,

NIP: 1954053198611002 Ir.Surya Tarmizi Kasim,M.Si

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

(3)

KATA PENGANTAR

Pujian dan ucapan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasihnya yang menyertai penulis setiap saat selama perkuliahan., dalam pelaksanaan penelitian tugas akhir ini, dan saat penyusunan laporan tugas akhir.

Tugas akhir ini merupakan bagian kurikulum yang harus di selesaikan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, penulis berjudul :

ANALISIS KARAKTERISTIK BERBEBAN MOTOR INDUKSI SATU PHASA KAPASITOR START

( Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT – USU )

Penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada orang tua saya, Farel Fetrus Sinaga dan Ibunda Tercinta Mardiana Sitohang yang telah membesarkan, mendidik dan terus membimbing serta mendoakan saya. Juga rasa sayang kepada adek saya Rahmawaty Sinaga, Roberto Sinaga, Riany Sianga, Riana Sinaga dan juga kepada Keluarga Besar Sinaga.

Dalam kesempatan ini, penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Ir.Satria Ginting, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

2. Bapak Ir.Riswan Dinzi,MT, selaku dosen Wali penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan.

(4)

3. Bapak Ir.Surya Tarmizi Kasim,Msi selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Rahmat Fauzi, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.

4. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.

5. Teman-teman angkatan ’05 Teknik Elektro USU, Colin, Richard Purba, Jonson, Darwin Bolon, Wosvi, Erikson, Indra, Lisman, Dahlan Amd, Kardiman Malau.ST, John Poerba, Anne Amd, Aje dan lain-lain yang tak dapat penulis sebutkan satu persatu.

6. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya.

Medan, Mei 2011

Penulis

(5)

ABSTRAK

Motor kapasitor start adalah salah satu jenis dari motor induksi satu fasa, dimana motor ini beroperasi pada satu sumber tegangan bolak-balik satu phasa. Motor ini menggunakan kapasitor yang dihubungkan seri dengan belitan bantu dan paralel dengan belitan utama ditambah lagi dengan adanya saklar sentrifugal. Kapasitor pada motor ini hanya digunakan untuk tujuan pengasutan, dimana dengan adanya kapasitor dapat diperoleh torsi awal (start) yang tinggi. Bila motor telah berputar, maka saklar sentrifugal secara otomatis akan terbuka untuk memutuskan arus kumparan bantu dan kapasitor. Motor ini biasanya digunakan pada peralatan yang membutuhkan torsi start yang besar, misalnya : kompresor, konveyor, pompa dll.

Pada tugas akhir ini akan dibahas tentang karakteristik berbeban dari suatu motor yang merupakan salah satu hal yang sangat penting dan harus diketahui, yang nantinya akan berhubungan dengan performansi (unjuk kerja) dari sebuah motor. Dan kemudian dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan dalam pemilihan suatu motor listrik yang baik dalam arti memenuhi syarat teknis, ekonomis serta efisien.

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

ABSTRAK ... iii

DAFTAR ISI ... iv

DAFTAR GAMBAR ... viii

BAB I PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang... 1

I.2. Tujuan Penulisan ... 2

I.2. Manfaat Penulisan ... 2

I.3. Batasan Masalah ... 3

I.4. Metode Penulisan ... 3

I.5. Sistematika Penulisan ... 4

BAB II MOTOR INDUKSI SATU FASA II.1. Umum ... 6

II.2. Konstruksi Umum ... 6

II.3. Prinsip Kerja Motor Induksi Satu Fasa ... 8

II.3.1. Teori Medan Putar Silang ... 8

II.3.2. Teori Medan Putar Ganda ... 12

II.4. Jenis-jenis Motor Induksi Satu Fasa ... 16

II.4.1. Motor Fasa Terpisah ... 17

(7)

II.4.3.Motor Kapasitor Permanen ... 20

II.4.4. Motor Kapasitor Start – Kapasitor Run ... 21

II.4.5 Motor Kutub Terarsir (Shaded Pole) ... 22

II.5. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Fasa ... 22

II.5.1 Pada Keadaan Diam ... 23

II.5.2. Pada Saat Beroperasi ... 24

II.6. Kapasitor ... 27

II.6.1 Umum ... 27

II.6.2. Kapasitor Elektrolit ... 28

II.6. Saklar Sentrifugal ... 30

BAB III PARAMETER DAN KARAKTERISTIK BERBEBAN MOTOR KAPASITOR START III.1. Pengertian ... 32

III.2. Jenis-Jenis Karakteristik Motor Kapasitor Start ... 32

III.2.1. Karakteristik Torsi – Putaran ... 32

III.2.2. Karakteristik Torsi – Arus ... 36

III.2.3. Karakteristik Arus – Putaran... 36

III.3. Perhitungan Parameter Rangkaian Ekivalen ... 37

III.3.1. Pengujian Rotor Tertahan ... 37

(8)

BAB IV PENGUKURAN KARAKTERISTIK BERBEBAN DAN

PENENTUAN PARAMETER – PARAMETER MOTOR

KAPASITOR START

IV.1. Umum ... 42

IV.2. Peralatan Yang Digunakan ... 42

IV.3. Penentuan Parameter –Parameter Motor Kapasitor Start ... 43

IV.3.1. Pengujian Tahanan Belitan ... 43

(a) Pada Belitan Utama (r1m) a. Rangkaian Pengujian ... 43

b. Prosedur Pengujian ... 43

c. Hasil Pengujian... 43

d. Analisa Hasil Pengujian ... 44

(b) Pada Belitan Bantu (r1a) a. Rangkaian Pengujian ... 44

b. Prosedur Pengujian ... 44

c. Hasil Pengujian... 45

d. Analisa Hasil Pengujian ... 45

IV.3.2. Pengujian Rotor Tertahan (Blocked Rotor) ... 45

a. Rangkaian Pengujian ... 45

b. Prosedur Pengujian ... 46

c. Hasil Pengujian... 46

d. Analisa Hasil Pengujian ... 46

IV.3.3. Pengujian Beban Nol... 48

a. Rangkaian Pengujian ... 48

(9)

c. Hasil Pengujian... 48

d. Analisa Hasil Pengujian ... 49

IV.4. Pengujian Berbeban ... 50

a. Rangkaian Pengujian ... 50

b. Prosedur Pengujian ... 50

c. Hasil Pengujian ... 51

d. Analisa Hasil Pengujian ... 51

BAB V PENUTUP V.1. Kesimpulan ... 59

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Kontruksi Umum Motor Induksi Satu Fasa ... 7

Gambar 2.2. Medan Magnet Stator Berpulsa Sepanjang Garis AC... 8

Gambar 2.3. Motor Dalam Keadaan Berputar... 9

Gambar 2.4. Fluks Rotor Tertinggal Terhadap Fluks Stator Sebesar 900 ... 10

Gambar 2.5. Medan Silang Yang Dibangkitkan Arus Stator ... 11

Gambar 2.6. Phasor Medan Putar Yang Dihasilkan Belitan Stator Dan Rotor ... 12

Gambar 2.7. Konsep Medan Putar Ganda ... 13

Gambar 2.8. Kurva Fluks Resultan Terhadap θ ... 14

Gambar 2.9. Karakteristik Torsi – Kecepatan Motor Induksi Satu Fasa ... 15

Gambar 2.10. Motor Fasa Terpisah ... 18

Gambar 2.11. Motor Kapasitor Start ... 19

Gambar 2.12. Motor Kapasitor Permanen ... 20

Gambar 2.13. Motor Kapasitor Start – Kapasitor Run ... 21

Gambar 2.14. Motor Kutub Terarsir ... 22

Gambar 2.15. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Fasa ... 23

Gambar 2.16. Motor Induksi Satu Fasa Dalam Keadaan Diam ... 24

Gambar 2.17. Motor Induksi Satu Fasa Dalam Keadaan Beroperasi ... 25

Gambar 2.18. Kapasitor elektrolit yang dipakai pada motor kapasitor start ... 28

Gambar 2.19. Konstruksi dari kapasitor elektrolit dan kertas ... 29

Gambar 2.20. Saklar sentrifugal ... 30

Gambar 2.21. Posisi Saklar Sentrifugal Pada Motor ... 31

(11)

Gambar 3.2. Gambar Pendekatan Rangkaian

Ekivalen Beban Nol Dengan s≅0... 40

Gambar 4.1. Rangkaian Pengujian Tahanan Belitan Utama ... 43

Gambar 4.2. Rangkaian Pengujian Tahanan Belitan Bantu ... 44

Gambar 4.3. Pengujian Rotor Tertahan ... 45

Gambar 4.4. Rangkaian Pengujian Beban Nol ... 48

Gambar 4.5. Rangkaian Pengujian Berbeban ... 50

Gambar 4.6. Grafik Karakteristik Torsi – Putaran Dari Hasil Pengujian ... 55

Gambar 4.7. Grafik Karakteristik Torsi - Putaran Dari Hasil Perhitungan ... 56

Gambar 4.8. Grafik Karakteristik Torsi – Arus Dari Hasil Pengujian ... 56

Gambar 4.9. Grafik Karakteristik Torsi – Arus Dari Hasil Perhitungan ... 57

Gambar 4.10. Grafik Karakteristik Arus - Putaran Dari Hasil Pengujian ... 57

(12)

ABSTRAK

(13)

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 LATAR BELAKANG

Motor arus bolak-balik (Motor AC) adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah energi listrik arus bolak-balik menjadi energi gerak atau energi mekanik berupa putaran rotor. Salah satu jenis Motor AC adalah motor induksi satu fasa, dikatakan motor induksi satu fasa karena motor ini beroperasi pada sumber tegangan bolak-balik satu fasa. Motor induksi satu fasa umumnya banyak menggunakan rotor sangkar. Motor induksi satu fasa ini tidak mampu melakukan putaran awal (self starting), oleh karena itu motor induksi satu fasa membutuhkan peralatan bantu untuk menghasilkan torsi putar awal sehingga motor dapat berjalan secara kontinu.

Motor kapasitor start adalah salah satu jenis motor induksi satu fasa yang pemakaiannya cukup luas dimana mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan belitan bantu dan paralel terhadap belitan utama. Belitan bantu untuk pengasutan awal motor akan terlepas setelah motor start. Motor ini banyak digunakan pada peralatan yang membutuhkan torsi start yang besar misalnya : kompresor, konveyor, pompa, dan lain-lain.

Di dalam penggunaan motor kapasitor start ini, perlu diketahui karakteristik berbeban karena nantinya akan berhubungan dengan performansi (unjuk kerja) dari motor. Hal ini diperlukan untuk memilih motor yang sesuai dengan kebutuhan sehingga memenuhi syarat teknis dan ekonomis serta efisien.

(14)

Analisis karakteristik berbeban dapat berupa : analisis karakteristik torsi – putaran, analisis karakteristik torsi – arus, dan analisis karakteristik arus –

putaran. analisis karakteristik berbeban perlu diketahui dalam pemilihan suatu motor. Karena ada beberapa beban yang memerlukan torka variable (berubah-ubah) dan ada juga beban yang memerlukan torka yang konstan. Ada beberapa motor di dalam pelayanan bebannya distart dengan beban nol, dan ada juga yang distart dengan beban penuh. Akan tetapi di dalam teknis aplikasinya tentu saja harus diketahui semua karakteristik berbeban dari motor, sehingga kita dapat memilih motor yang memiliki karakteristik yang sesuai dengan kebutuhan beban.

I.2 TUJUAN PENULISAN

Tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik berbeban dari motor kapasitor start, berupa karakteristik torsi – putaran, torsi – arus, dan arus – putaran.

I.3 MANFAAT PENULISAN

Manfaat dari penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Menambah pengetahuan dan wawasan bagi penulis tentang motor induksi satu fasa kapasitor start dan hasil penelitian ini dapat digunakan sebagai referensi di dalam memilih sebuah motor kapasitor start yang sesuai dengan karakteristik beban yang ada.

2. Memberikan informasi secara umum kepada pembaca tentang motor kapasitor start.

(15)

I.4 BATASAN MASALAH

Untuk menjaga agar pembahasan materi dalam Tugas Akhir ini lebih terarah dan maksimal, maka penulis membuat suatu batasan masalah sebagai berikut :

1. Karakteristik motor kapasitor start yang akan dibahas adalah karakteristik

Torsi - putaran, karakteristik torsi - arus, karakteristik arus - putaran. 2. Analisa perhitungan berdasarkan peralatan yang tersedia di Laboratorium

Konversi Energi Listrik FT – USU.

3. Tidak membahas mengenai pengaturan kecepatan motor induksi satu fasa kapasitor start.

4. Tidak membahas jenis beban yang digunakan dalam percobaan. 5. Tidak membahas rugi-rugi motor induksi satu fasa.

I.5 METODE PENULISAN

Metode yang digunakan dalam penulisan tugas akhir ini adalah :

1. Studi literatur

Berupa studi kepustakaan dan kajian dari berbagai sumber pustaka yang relevan dan mendukung dalam penulisan Tugas Akhir ini.

2. Studi laboratorium

Melakukan percobaan di laboratorium untuk mendapatkan data-data yang diperlukan.

(16)

Dalam hal ini penulis melakukan diskusi tentang topik tugas akhir ini dengan dosen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak jurusan Teknik Elektro USU, dengan dosen-dosen bidang Konversi Energi Listrik, asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik dan teman-teman sesama mahasiswa.

I.6 SISTEMATIKA PENULISAN

Untuk memudahkan pemahaman terhadap Tugas Akhir ini, maka penulis menyusun sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I PENDAHULUAN

Bab ini merupakan pendahuluan yang berisi tentang latar belakang masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, batasan masalah, metode dan sistematika penulisan.

BAB II MOTOR INDUKSI SATU FASA

Bab ini membahas mengenai motor induksi satu fasa, konstruksi motor, prinsip kerja, jenis-jenis motor induksi satu fasa, rangkaian ekivalen motor induksi satu fasa, kapasitor elektrolit dan saklar sentrifugal. BAB III PARAMETER DAN KARAKTERISTIK BERBEBAN MOTOR

INDUKSI SATU FASA KAPASITOR START

Bab ini membahas tentang jenis-jenis karakteristik berbeban dari motor induksi satu fasa, penentuan parameter motor induksi satu fasa kapasitor start.

(17)

BAB IV HASIL PENGUKURAN DAN ANALISA

Bab ini berisikan tentang percobaan-percobaan yang dilakukan untuk mendapatkan parameter-parameter motor kapasitor start, dan mendapatkan grafik karakteristik berbeban dari eksperimen yang dilakukan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

Bab ini merupakan bab penutup yang berisi kesimpulan dari hasil analisa yang didapat dari eksperimen yang dilakukan.

(18)

BAB II

MOTOR INDUKSI SATU FASA II.1. Umum

Motor induksi adalah adalah motor listrik bolak-balik (ac) yang putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan stator, dengan kata lain putaran rotor dengan putaran medan stator terdapat selisih putaran yang disebut slip. Pada umumnya motor induksi dikenal ada dua macam berdasarkan jumlah fasa yang digunakan, yaitu: motor induksi satu fasa dan motor induksi tiga fasa. Sesuai dengan namanya motor induksi satu fasa dirancang untuk beroperasi menggunakan suplai tegangan satu fasa.

Motor induksi satu fasa sering digunakan sebagai penggerak pada peralatan yang memerlukan daya rendah dan kecepatan yang relatif konstan. Hal ini disebabkan karena motor induksi satu fasa memiliki beberapa kelebihan yaitu konstruksi yang cukup sederhana, kecepatan putar yang hampir konstan terhadap perubahan beban, dan umumnya digunakan pada sumber jala-jala satu fasa yang banyak terdapat pada peralatan domestik. Walaupun demikian motor ini juga memiliki beberapa kekurangan, yaitu kapasitas pembebanan yang relatif rendah, tidak dapat melakukan pengasutan sendiri tanpa pertolongan alat bantu dan efisiensi yang rendah.

II.2. Konstruksi Umum

Konstruksi motor induksi satu fasa hampir sama dengan konstruksi motor induksi tiga fasa, yaitu terdiri dari dua bagian utama yaitu stator dan rotor.

(19)

Keduanya merupakan rangkaian magnetik yang berbentuk silinder dan simetris. Di antara rotor dan stator ini terdapat celah udara yang sempit.

Gambar 2.1. Konstruksi Umum Motor Induksi Satu Fasa.

Stator merupakan bagian yang diam sebagai rangka tempat kumparan stator yang terpasang. Stator terdiri dari : inti stator, kumparan stator, dan alur stator. Motor induksi satu fasa dilengkapi dengan dua kumparan stator yang dipasang terpisah, yaitu kumparan utama (main winding) atau sering disebut dengan kumparan berputar dan kumparan bantu (auxiliary winding) atau sering disebut dengan kumparan start.

(20)

Rotor merupakan bagian yang berputar. Bagian ini terdiri dari : inti rotor, kumparan rotor dan alur rotor. Pada umumnya ada dua jenis rotor yang sering digunakan pada motor induksi, yaitu rotor belitan (wound rotor) dan rotor sangkar (squirrel cage rotor).

II.3. Prinsip Kerja Motor Induksi Satu Fasa

II.3.1. Teori Medan Putar Silang

Prinsip kerja motor induksi satu fasa dapat dijelaskan dengan menggunakan teori medan putar silang (cross-field theory). Jika motor induksi satu fasa diberikan tegangan bolak-balik satu fasa maka arus bolak-balik akan mengalir pada kumparan stator. Arus pada kumparan stator ini menghasilkan medan magnet seperti yang di tunjukkan oleh garis putus-putus pada Gambar 2.2.

C

A

Belitan rotor Belitan stator

Gambar 2.2. Medan Magnet Stator Berpulsa Sepanjang Garis AC.

Arus stator yang mengalir setengah periode pertama akan membentuk kutub utara di A dan kutub selatan di C pada permukaan stator. Pada setengah periode berikutnya, arah kutub-kutub stator menjadi terbalik. Meskipun kuat medan magnet stator berubah-ubah yaitu maksimum pada saat arus maksimum

(21)

dan nol pada saat arus nol serta polaritasnya terbalik secara periodik, aksi ini akan terjadi hanya sepanjang sumbu AC. Dengan demikian, medan magnet ini tidak berputar tetapi hanya merupakan sebuah medan magnet yang berpulsa pada posisi yang tetap (stationary).

Seperti halnya pada transformator, tegangan terinduksi pada belitan sekunder, dalam hal ini adalah kumparan rotor. Karena rotor dari motor induksi satu fasa pada umumnya adalah rotor sangkar dimana belitannya terhubung singkat, maka arus akan mengalir pada kumparan rotor tersebut. Sesuai dengan hukum Lenz, arah dari arus ini (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.2) adalah sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dihasilkan melawan medan magnet yang menghasilkannya. Arus rotor ini akan menghasilkan medan magnet rotor dan membentuk kutub-kutub pada permukaan rotor. Karena kutub-kutub ini juga berada pada sumbu AC dengan arah yang berlawanan terhadap kutub-kutub stator, maka tidak ada momen putar yang dihasilkan pada kedua arah sehingga rotor tetap diam. Dengan demikian, motor induksi satu fasa tidak dapat diasut sendiri dan membutuhkan rangkaian bantu untuk menjalankannya.

Arah putaran

B

D

C

A

(22)

Misalkan sekarang motor sedang berputar. Hal ini dapat dilakukan dengan memutar secara manual (dengan tangan) atau dengan rangkaian bantu. Konduktor-konduktor rotor akan memotong medan magnet stator sehingga timbul gaya gerak listrik pada konduktor-konduktor tersebut. Hal ini diperlihatkan pada Gambar 2.3 yang menunjukkan rotor sedang berputar searah jarum jam.

Jika fluks rotor seperti yang diperlihatkan pada Gambar 2.3 mengarah ke atas sesuai dengan kaidah tangan kanan Fleming, arah gaya gerak listrik (ggl) rotor akan mengarah keluar kertas pada setengah bagian atas rotor dan mengarah ke dalam kertas pada setengah bagian bawah rotor. Pada setengah periode berikutnya arah dari gaya gerak listrik yang dibangkitkan akan terbalik. Gaya gerak listrik yang diinduksikan ke rotor adalah berbeda dengan arus dan fluks stator. Karena konduktor-konduktor rotor terbuat dari bahan dengan tahanan rendah dan induktansi tinggi, maka arus rotor yang dihasilkan akan tertinggal terhadap gaya gerak listrik rotor mendekati 90o. Gambar 2.4 menunjukkan hubungan fasa dari arus dan fluks stator, gaya gerak listrik, arus dan fluks rotor.

Tegangan induksi rotor Fluks dan arus stator

Fluks dan arus rotor I, V,φ

ω

(23)

Sesuai dengan kaidah tangan kanan Fleming, arus rotor ini akan menghasilkan medan magnet, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.5 karena medan rotor ini terpisah sebesar 90o dari medan stator, maka disebut sebagai medan silang (cross-field). Nilai maksimum dari medan ini seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.5, terjadi pada saat seperempat periode setelah gaya gerak listrik rotor yang dibangkitkan adalah telah mencapai nilai maksimumnya. Karena arus rotor yang mengalir disebabkan oleh suatu gaya gerak listrik bolak-balik maka medan magnet yang dihasilkan oleh arus ini adalah juga bolak-bolak-balik dan aksi ini terjadi sepanjang sumbu DB (lihat Gambar 2.5).

Arah putaran

B

D

C

A

Gambar 2.5. Medan Silang yang Dibangkitkan Arus Stator

Karena medan silang beraksi pada sudut 90o terhadap medan magnet stator dengan sudut fasa yang juga tertinggal 90o terhadap medan stator, kedua medan bersatu untuk membentuk sebuah medan putar resultan yang berputar dengan kecepatan sinkron yang ditunjukkan pada Gambar 2.6.

(24)

a b c d e f g h i

φ

ω

φ φr

a b c d e

R r =Φ

R s=Φ

Φ s Φ s Φ s Φ s Φ R r =Φ

R r =Φ

Φ R Φ R Φ R Φ R Φ r Φ r Φ r Φ R s =Φ

f g h i

Gambar 2.6. Phasor Medan Putar yang Dihasilkan Oleh Belitan Stator dan Rotor.

II.3.2. Teori Medan Putar Ganda

Teori medan putar ganda (double revolving-field theory) adalah suatu metode lain untuk menganalisis prinsip perputaran motor induksi satu fasa disamping teori medan putar silang. Menurut teori ini, medan magnet yang berpulsa dalam waktu tetapi diam dalam ruangan dapat dibagi menjadi dua medan magnet, dimana besar kedua medan magnet ini sama dan berputar dalam arah yang berlawanan. Dengan kata lain, suatu fluks sinusoidal bolak-balik dapat diwakili oleh dua fluks yang berputar, yang masing-masing nilainya sama dengan setengah dari nilai fluks bolak-balik tersebut dan masing-masing berputar secara sinkron dengan arah yang berlawanan.

(25)

Pada Gambar 2.7.a menunjukkan suatu fluks bolak-balik yang mempunyai nilai maksimum φm. Komponen fluksnya A dan B mempunyai nilai yang sama

yaitu φ_m/2, berputar dengan arah yang berlawanan dan searah jarum jam, seperti ditunjukkan anak panah.

A= _m/2 B= _m/2

+ _m

y y y y A B

m sin -+ y y A B m/2 m/2

(a) (b) (c)

-m y y A B y y A B (d) (e)

Gambar 2.7. Konsep Medan Putar Ganda.

Pada beberapa saat ketika A dan B telah berputar dengan sudut +θ dan –θ seperti pada Gambar 2.7.b, maka besar fluks resultan adalah :

θ φ

φ φ

φ cos 2

2 . 2 2 4 2 2

2 m m m m

r −

= ...(2.1) θ

φ_r = _msin ( weber )

dimana : φ_r = fluks resultan ( weber )

φ = fluks maksimum ( weber ) θ = sudut ruang

(26)

Setelah seperempat periode putaran, fluks A dan B akan berlawanan arah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.c, sehingga resultan fluksnya sama dengan nol. Setelah setengah putaran, fluks A dan B akan mempunyai resultan sebesar -2 x φ_m/2 = -φ_m, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.d. Setelah tiga perempat putaran, resultan akan kembali nol seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.7.e dan demikianlah seterusnya. Jika nilai-nilai dari fluks resultan digambarkan terhadap θ diantara θ = 0o

sampai θ = 360o, maka akan didapat suatu kurva seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.8.

0

90

180

270

360

Gambar 2.8. Kurva Fluks Resultan Terhadapθ

Pada saat rotor berputar sesuai dengan arah momen putar medan maju dengan kecepatan tertentu, maka besar slip terhadap momen putar medan maju (sf) yang terjadi adalah :

s n

n n s

s r s

f =

−

(27)

dimana :

ns = kecepatan sinkron ( rpm )

nr = kecepatan putaran rotor (rpm)

Sedangkan slip terhadap momen mundur (sb) dengan rotor menentang arah

momen putar mundur adalah :

( )

(

)

s r s s s

r s

n n n n n

n n

s = − − = 2 − −

sb =2− ………...(2.3)

Masing-masing dari komponen fluks tersebut memotong konduktor rotor sehingga menginduksikan ggl dan pada akhirnya menghasilkan torsi sendiri. Kedua torsi mempunyai arah saling berlawanan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.9. pada keadaan diam kedua komponen torsi tersebut adalah sama besar, sehingga torsi asut adalah nol. Pada saat motor berputar, besar kedua komponen torsi tersebut tidaklah sama sehingga torsi resultan membuat motor tetap berputar pada putarannya.

Kecepatan Torsi

0 n_s

-n_s

Torsi arah maju

Torsi arah mundur

Torsi resultan

(28)

II.4. Jenis-Jenis Motor Induksi Satu Fasa

Cara paling mudah untuk menjalankan motor induksi satu fasa adalah dengan menambahkan sebuah kumparan bantu pada kumparan utama di bagian stator sehingga motor dapat dijalankan. Jika dua kumparan terpisah 90o listrik pada stator motor dan eksitasi dengan dua ggl bolak-balik yang berbeda fasa sebesar 90o listrik, dihasilkan medan magnet putar. Jika dua kumparan terpisah demikian dihubungkan paralel ke suatu sumber fasa, medan yang dihasilkan akan bolak-balik, tetapi tidak berputar Karena kedua kumparannya ekivalen dengan satu kumparan fasa. Akan tetapi, jika suatu impedansi dihubungkan seri dengan salah satu kumparan ini, arusnya akan berbeda fasa. Dengan pemilihan impedansi yang cocok, arus dapat dibuat agar berbeda fasa sampai 90o listrik, sehingga menghasilkan medan putar sama seperti medan dari motor dua fasa. Inilah prinsip dari pemisahan fasa (phase splitting).

Pada keadaan berputar, motor induksi satu fasa dapat menghasilkan momen putar hanya dengan satu kumparan. Sehingga dengan bertambahnya kecepatan motor kumparan bantu dapat dilepas dari rangkaian. Pada kebanyakan motor, hal ini dilakukan dengan menghubungkan sebuah saklar sentrifugal yang bekerja melepaskan hubungan kumparan bantu sistem.

Motor induksi satu fasa dikenal dengan beberapa nama. Penerapannya menjelaskan cara-cara yang dipakai untuk menghasilkan perbedaan fasa antara arus yang mengalir pada kumparan utama dan arus yang mengalir pada kumparan bantu.

(29)

II.4.1. Motor Fasa Terpisah

Gambar rangkaian motor induksi fasa terpisah ditunjukkan pada Gambar 2.10.a. Kumparan bantu memiliki perbandingan tahanan terhadap reaktansi yang lebih tinggi daripada kumparan utama, sehingga kedua arus akan berbeda fasa seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.10.b. Perbandingan tahanan terhadap reaktansi yang tinggi dapat dengan menggunakan kawat yang lebih murni pada kumparan bantu. Hal ini diizinkan karena kumparan bantu hanya dipakai pada saat start. Saklar sentrifugal akan memisahkan dari rangkaian segera setelah dicapai kecepatan sinkron sekitar 70 sampai 80 persen kecepatan sinkron.

Karakteristik momen putar vs kecepatan dari motor ini ditunjukkan pada Gambar 2.10.c. Gambar ini memperlihatkan nilai torsi masing-masing kecepatan motor, mulai dari posisi diam sampai kecepatan nominal, dan seterusnya sampai kecepatan sinkron. Torsi start adalah torsi yang tersedia bila motor mulai berputar dari posisi diam. Torsi beban penuh adalah torsi yang dihasilkan bila motor berputar pada keluaran nominal. Bila beban terus berangsur-angsur diperbesar dari keadaan dimana motor berputar pada keluaran nominal untuk melayani beban dan torsi maksimum dari poros motor yang dapat digunakan dapat dilampaui, maka motor menjadi tidak mampu melayani beban dan berhenti. Nilai maksimum dari torsi dalam hal ini disebut torsi maksimum Tmaks.

(30)

Rotor Kumparan Bantu Kumparan Utama I Ia Im V Im V Ia I α (a) (b) 100 200 300

25 50 75 100

Pe rs e n T o rs i

Persen Kecepatan Sinkron

Operasi Saklar Sentrifugal Kumparan Utama Kumparan Bantu dan Kumparan Utama 0 Torsi Start Titik Operasi Torsi Beban Penuh

Kecepatan Beban Penuh Torsi Maksimum Kecepatan Sinkron (c)

Gambar 2.10. Motor Fasa Terpisah

II.4.2. Motor Kapasitor Start

Konstruksi motor kapasitor start ditunjukkan pada Gambar 2.11a. Untuk mendapatkan torsi putar awal yang lebih besar, yaitu : dengan cara menghubungkan sebuah kapasitor yang dipasang secara seri dengan kumparan bantu seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11.b. Hal ini akan menaikkan sudut fasa antara arus kumparan seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.11.c. Karakteristik momen putar-kecepatan putar dari motor ini dapat ditunjukkan pada Gambar 2.11.d. Karena kapasitor dipakai hanya untuk pada saat start, jenis

(31)

kapasitor yang dipakai adalah kapasitor elektrolit. Motor ini menghasilkan momen putar start yang lebih tinggi.

Saklar Sentrifugal Kapasitor

Start Rotor

Kumparan Bantu

Kumparan Utama

I Ia

(a) (b)

V Ia

Persen Kecepatan Sinkron

25 50 75 100

Operasi Saklar Sentrifugal

Tstart Tmax

Kec. Beban Penuh T Beban Penuh

(c) (d)

(32)

II.4.3. Motor Kapasitor Permanen

Konstruksi dari motor kapasitor permanen ditunjukkan pada Gambar 2.12a. gambar rangkaian ekivalen motor ini seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.12.b. kapasitor dihubungkan seri dengan kumparan bantu dan tidak dilepas setelah pengasutan dilakukan dan tetap tinggal pada rangkaian. Hal ini menyederhanakan konstruksi dan mengurangi biaya serta memperbaiki ketahanan motor karena saklar sentrifugal tidak digunakan. Faktor daya, denyutan momen putar, dan efisiensi akan lebih baik karena motor berputar seperti motor dua fasa. Sudut fasa antar kumparan ditunjukkan pada Gambar 2.12.c. Jenis kapasitor yang digunakan adalah kapasitor kertas. Karakteristik momen putar – kecepatan motor ini ditunjukkan pada Gambar 2.12.d.

Rotor Kumparan

Bantu

Kumparan Utama

I Ia

(a) (b)

V Ia

I Im

100 200 300

Persen Kecepatan Sinkron 25 50 75 100

Tmax

T start

Kecepatan Beban Penuh

(c) (d)

(33)

II.4.4. Motor Kapasitor Start – Kapasitor Run

Motor ini mempunyai dua buah kapasitor, satu digunakan pada saat start dan satu lagi digunakan pada saat berputar, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.13.a. Secara praktis keadaan start dan berputar yang optimal dapat diperoleh dengan menggunakan dua buah kapasitor elektrolit. Kapasitor Run secara permanen dihubungkan seri dengan kumparan bantu dengan nilai yang lebih kecil dan dipakai kapasitor kertas. Sudut fasa antar kumparan sama seperti pada motor kapasitor permanen seperti pada Gambar 2.13.b. Karakteristik momen putar-kecepatan dari motor ini ditunjukkan pada Gambar 2.13.c.

Rotor Kumparan

Bantu

Kumparan Utama

I Ia

C Run

C Start

V S

V Ia

I Im

(a) (b)

Persen Kecepatan Sinkron

25 50 75 100

Operasi Saklar Sentrifugal

Tmax Tstart

T Beban Penuh

Kec. Beban Penuh

(c)

(34)

II.4.5. Motor Shaded Pole

Motor ini mempunyai kutub tonjol dan sebagian dari masing-masing kutub dikelilingi oleh lilitan rangkaian terhubung singkat yang terbuat dari tembaga yang disebut kumparan terarsir seperti pada Gambar 2.14.a. Arus imbas yang terdapat pada kumparan yang terarsir menyebabkan fluksi yang berada pada bagian lain. Hasilnya seperti medan putar yang bergerak dalam arah dari daerah kutub yang tidak terarsir ke bagian kutub yang terarsir dan menimbulkan momen putar saat dihidupkan yang kecil. Karakteristik motor shaded pole ditunjukkan pada Gambar 2.14.b.

Rotor

Kumparan Utama

Kutub Terarsir

T start 100 200

Persen Kecepatan Sinkron

25 50 75 100

Tmax T Beban Penuh

Kec. Beban Penuh

(a) (b)

Gambar 2.14. Motor Shaded Pole

II.5. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Fasa

Konsep medan putar ganda pada motor induksi satu fasa menjelaskan bahwa fluks yang dihasilkan ekivalen dengan dua buah fluks yang mempunyai besar yang sama dan berputar dalam arah yang berlawanan pada kecepatan sinkron. Masing-masing fluks ini akan mengimbaskan komponen arus rotor dan menghasilkan gerak motor induksi seperti pada motor induksi fasa banyak.

(35)

Hal yang sederhana dan penting bahwa motor induksi ini hanya beroperasi pada kumparan utama.

II.5.1. Pada Keadaan Diam

Pada saat keadaan diam, jika rangkaian stator dihubungkan dengan tegangan satu fasa, maka motor induksi dapat dinyatakan sebagai transformator dengan kumparan sekunder terhubung singkat. Rangkaian motor induksi satu fasa tersebut dapat dilihat pada Gambar 2.15.

I1 R1 X1 I2 X2

Rc _X

Gambar 2.15. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Fasa

Dengan menggunakan konsep medan putar fluks yang dihasilkan kumparan stator dapat dipecah menjadi dua bagian yaitu : medan putar maju dan medan putar mundur. Kedua medan putar ini akan mengimbaskan ggl pada kumparan rotor sehingga tahanan dan reaktansi pada kumparan rotor diekivalenkan masing-masing adalah setengah dari nilai tahanan dan reaktansi kumparan rotor sesungguhnya, yaitu R2/2 dan X2/2 seperti yang terlihat pada

(36)

I1 R1 X1 If 0,5 X2

0,5 R2

Rc _X

Imf

V _I_b _{0,5 X}₂

0,5 R2

Rc _X

Imb

Medan maju

Medan mundur 0,5 Zf

0,5 Zb

Gambar 2.16. Motor Induksi Satu Fasa Dalam Keadaan Diam

II.5.2. Pada Saat Beroperasi

Pada saat kecepatan motor induksi mulai bertambah dan bekerja hanya pada kumparan utama. Pada arah medan maju menggunakan slip s, arus rotor yang diimbaskan medan maju mempunyai frekuensi s.f, dimana f adalah frekuensi stator. Arus rotor ini akan menghasilkan fluks yang bergerak maju pada kecepatan slip. Fluks ini akan membangkitkan ggl dengan arah maju pada kumparan utama stator. Pangaruh pada rotor jika dilihat dari sisi stator dapat dinyatakan sebagai suatu impedansi sebesar 0,5 R2/s + j 0,5 X2 paralel dengan Xm dan Rc. Seperti

yang terlihat pada Gambar 2.17 dengan menggunakan simbol f.

Pada arah medan putar mundur, rotor tetap bergerak dengan slip s berpatokan pada medan maju dan besarnya kecepatan putar medan maju adalah

(37)

Kecepatan relatif dari rotor dengan berpatokan pada medan mundur adalah 1+ n,

Atau besarnya slip terhadap medan mundur adalah :

1 + n = 2 – s………...(2.5) Selanjutnya medan mundur mengimbaskan arus rotor dengan frekuensi (2 – s)f. Arus rotor ini akan menghasilkan fluks yang bergerak mundur. Fluks ini akan mengimbaskan ggl pada medan mundur kumparan stator. Pengaruh tersebut dapat diperlihatkan pada Gambar 2.17.

I1 R1 X1 If 0,5 X2

0,5 R2/s

Rc _X

m Imf

V _{0,5 X}

2 Ib

0,5 R2/sm =0,5 R2/(2-s)

Rc _X

m Imb

Medan maju

Medan mundur 0,5 Zf

0,5 Zb

Gambar 2.17. Motor Induksi Satu Fasa Dalam Keadaan Beroperasi

Dengan menggunakan rangkaian ekivalen di atas, kita dapat menghitung arus stator, arus rotor, daya masukan, dan faktor daya untuk sembarang harga slip apabila tegangan yang diberikan dan impedansi motor diketahui.

(38)

Dari rangkaian di atas, didapat :

Zm =

m c m c jX R jX R + .

( Ω )...(2.6)

Zf = Rf + jXf =

m m Z jX s R Z jX s R 5 , 0 ) / ( 5 , 0 ) / ( 2 2 2 2 +

++ ( Ω )...(2.7) Zb = Rb + jXb =

m m Z jX s R Z jX s R 5 , 0 ) ) 2 ( / ( 5 , 0 ) ) 2 ( / ( 2 2 2 2 + +

−− + ( Ω ).…...(2.8) Dan

I1 =

b f Z Z jX R V 5 , 0 5 , 0 1 1 1 + +

+ ( Ampere )...(2.9) Dimana :

R1 = Resistansi kumparan stator

R2 = Resistansi kumparan rotor

X1 = Reaktansi bocor kumparan stator

X2 = Reaktansi bocor kumparan rotor

Xm = Reaktansi pemagnetan

Rc = Tahanan inti tembaga

Zm = Impedansi pemagnetan

(39)

II.6 KAPASITOR II.6.1 Umum

Kapasitor adalah suatu alat untuk menyimpan muatan dan energi. Konstruksi kapasitor umumnya terdiri dari dua buah konduktor yang berdekatan namun dipisahkan oleh dielektrik.

Kapasitansi kapasitor adalah suatu kemampuan kapasitor untuk menyimpan muatan. Misalkan Q coulumb adalah besar muatan yang diberikan pada dua keping sejajar dan jika V adalah beda potensial antara kedua keping sejajar tersebut, maka kapasitansinya adalah :

C =

V Q

………...………….(2.10)

dimana : C = Kapasitansi Kapasitor ( Farad ) Q = Muatan ( Coulumb )

V = Beda Potensial ( Volt )

Kapasitansi bergantung semata-mata pada susunan geometris konduktor kapasitansi dari kapasitor keping sejajar adalah :

C =

V Q

s A

ε _{………...(2.11)} ε =ε0εr

Dimana : ε₀ =permitivitas ruang hampa ( 8,85 X 10 F/m )

= r

ε permitivitas bahan isolasi konduktor A = luas permukaan konduktor ( m2 ) s = jarak antar kedua konduktor ( m )

(40)

II.6.2 Kapasitor Elektrolit

Suatu kapasitor elektrolit digunakan dimana sejumlah besar kapasitansi diperlukan. Seperti dalam nama yang tersirat, suatu kapasitor elektrolit berisi suatu asam aki (elektrolit). Elektrolit ini dapat dalam wujud suatu cairan kapasitor elektrolit basah dan kering. Suatu kapasitor elektrolit kering berisi dua plat metal utama yang dipisahkan oleh elektrolit. Kapasitor ditempatkan di dalam suatu aluminium container silindris seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.18. Nilai kapasitansi (X) dan tegangan rating dari kapasitor biasanya dicetak dalam sisi aluminium.

Gambar 2.18 Kapasitor Elektrolit Yang Dipakai Pada Motor Kapasitor Start

Secara internal, kapasitor elektrolit dibangun dengan cara yang sama dengan kapasitor kertas/paper. Plat positif terdiri dari aluminium kertas perak yang ditutup dengan suatu lapisan oksida yang tipis. Film oksida yang tipis ini dibentuk oleh suatu proses electrochemical yang bertindak sebagai dielektrikum untuk kapasitor itu. Selanjutnya dalam hubungan dengan oksida adalah suatu potongan kain kasa/kabut tipis atau paper/kertas yang mana telah diliputi dengan suatu lekatan elektrolit. Elektrolit bertindak sebagai plat negatif dari kapasitor itu. Suatu potongan aluminium kedua melawan terhadap elektrolit untuk menyediakan

(41)

kontak listrik ke elektroda negatif (elektrolit). Ketika ketiga lapisan berada pada tempatnya, maka ketiga lapisan tersebut digulung ke dalam suatu silinder seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 2.19

Gambar 2.19 Konstruksi Dari Kapasitor Elektrolit Dan Kertas

Hal ini memberikan arti bahwa bentuk plat positif dapat secara kebetulan dihubungkan kepada terminal negatif ke sumber, dielektrikum oksida film yang tipis akan terpisah dan kapasitor akan menjadi suatu konduktor (terhubung singkat). Polaritas dari terminal secara normal dapat ditandai pada kapasitor itu. Karena suatu kapasitor elektrolit polaritasnya sensitif, penggunaanya biasanya terbatas untuk suatu sirkit dc atau untuk suatu sirkit dimana suatu tegangan arus bolak-balik kecil dilapiskan pada suatu tegangan dc. Khusus kapasitor elektrolit tersedia untuk aplikasi arus bolak-balik tertentu, seperti motor kapasitor starting. Kapasitor elektrolit kering berubah-ubah di dalam ukurannya dari sekitar 4 mikrofarad sampai ribuan mikrofarad dan mempunyai suatu kemampuan tegangan kerja kira-kira 500 volt.

(42)

II.7 SAKLAR SENTRIFUGAL

Saklar sentrifugal adalah sebuah saklar listrik yang beroperasi menggunakan kekuatan sentrifugal yang diperoleh dari sebuah batang poros yang berputar, yang umum digunakan dari suatu motor listrik. Saklar dirancang untuk mengaktifkan atau menonaktifkan sebagai fungsi yang menyangkut kecepatan pemutaran pada batang poros tersebut.

Gambar 2.20 Saklar Sentrifugal.

Penggunaan yang paling umum dari saklar sentrifugal adalah di dalam phasa tunggal, motor induksi phasa belah (split-phase induction motor) dan motor kapasitor start. di sini, saklar digunakan untuk memutuskan rangkaian belitan bantu (starting) dari motor ketika motor mendekati putaran nominalnya. Dalam hal ini saklar sentrifugal terdiri dari anak timbangan yang menjulang kepada batang poros dari motor dan memegang dekat batang dengan kekuatan lompatan (spring force). Pada posisi diam, pengungkit berkait dengan anak timbangan sehingga membuat suatu geseran rendah, lapisan non-konduktif melawan terhadap satu set kontak elektrik yang menjulang kepada badan motor, menutup kontak dan menghubungkan belitan bantu (starting) ke sumber. Ketika motor mencapai suatu

(43)

kecepatan mendekati kecepatan operasi yang normalnya sekitar 75 % dari kecepatan sinkron, gaya sentrifugal memaksa gaya spring dan anak timbangan mengayun ke luar, mengangkat plat lapisan menjauh dari kontak listrik. Sehingga menggerakkan kontak untuk membuka dan memutuskan belitan bantu dari sumber. Gambar dari saklar sentifugal ditunjukkan pada Gambar 2.20.

(44)

BAB III

PARAMETER DAN KARAKTERISTIK BERBEBAN MOTOR INDUKSI SATU FASA KAPASITOR START

III.1 PENGERTIAN

Karakteristik yang umum dari suatu motor induksi adalah : karakteristik torsi. Karakteristik dari suatu motor listrik layak untuk diketahui, karena karakteristik dari suatu motor listrik akan mencerminkan performansi (unjuk kerja ) dari motor listrik tersebut selama kondisi operasinya. Dalam tugas akhir ini akan dibahas karakteristik berbeban motor induksi satu fasa kapasitor start, yaitu berupa : karakteristik torsi – putaran, karakteristik torsi – arus, karakteristik arus – putaran. dimana untuk mengetahui karakteristik dari motor kapasitor start dengan cara melakukan pengujian pembebanan di Laboratorium.Dan data hasil pengujian yang didapat akan dianalisis untuk mengetahui karakteristik dari motor dan mendapatkan grafik karakteristik berbeban motor kapasitor start.

III.2 JENIS-JENIS KARAKTERISTIK MOTOR KAPASITOR START

III.2.1 Karakteristik Torsi – Putaran

Hubungan antara Torsi dan Putaran pada motor induksi satu fasa kapasitor start diperoleh dengan menganalisa rangkaian ekivalen motor induksi satu fasa. Hampir sama seperti pada motor induksi tiga fasa, karena mempunyai rangkaian ekivalen yang hampir sama.

(45)

Rugi-rugi celah udara pada medan maju dan medan mundur adalah

gf I R

P ₁2

2 1

= ( watt )...(3.1)

gb I R

P ₁2

2 1

= ( watt )...(3.2)

Maka, daya celah udara resultan adalah :

Pg = Pgf – Pgb = I12 ( Rf – Rb ) ( watt )...(3.3)

Dimana :

Pgf = Rugi-rugi celah udara medan maju (Watt)

Pgb = Rugi-rugi celah udara medan mundur (Watt)

Rf = Tahanan medan maju (bagian real dari bilangan kompleks Zf) ( Ω )

Rb = Tahanan medan maju (bagian real dari bilangan kompleks Zb) ( Ω )

Torsi yang dihasilkan oleh celah udara kedua medan adalah :

gf s

f P

T ω

= ( N.m )...(3.4)

gb s

b P

T ω

= ( N.m )...(3.5) Dimana :

(46)

Selama kedua medan putar ini berputar berlawanan arah, torsi yang dihasilkan keduanya adalah :

f T

T = − ( N.m )...(3.6)

atau :

(

)

(

f b

)

s gb

gf s

R R I P

T = − = −

ω 2

1 ₁

( N.m )...(3.7)

Daya mekanis diberikan oleh persamaan :

Pd = τd. ωm ( watt )...(3.8)

Karena ωm = ( 1 – s) ωsink , maka persamaan 3.8 menjadi :

Pd = τind ( 1 – s) ωsink ( watt )...(3.9)

Dari persamaan 3.7 , Pg = τind . ωsink , maka daya mekanis ( Pd ) dituliskan menjadi

Pd = ( 1 – s ) Pg ( watt )...(3.10)

Rugi-rugi tembaga rotor adalah rugi-rugi antara rotor dengan medan stator (slip) waktu dalam daya celah udara dari mesin satu fasa. Persamaan rugi-rugi tembaga rotor maju dari motor induksi satu fasa adalah :

P2f = s Pgf ( watt )...(3.11)

Persamaan rugi-rugi tembaga rotor mundur adalah :

P2b = s Pgb ( watt )...(3.12)

Maka, rugi-rugi tembaga rotor total adalah :

(47)

Daya yang dikeluakan dari motor ( Pout ) diberikan oleh persamaan :

Pout = Pd - Prot ( watt )...(3.14)

Dimana :

Pd = rugi-rugi mekanis ( watt )

Prot = rugi putaran adalah penjumlahan dari rugi inti,

rugi-rugi gesek dan angin dan rugi-rugi-rugi-rugi tambahan beban pada motor satu fasa ( watt )

Jadi, Torsi beban dari motor adalah :

τs =

m out P

ω ( N.m )...(3.15)

dimana : ωm = kecepatan putaran rotor =

50 . 2π nm

( rad/s)

nm = kecepatan putaran rotor ( rpm )

sehingga hubungan antara torsi beban motor dengan putaran dari rotor adalah :

τs =

50 .

2 m

out n P

π ...(3.16)

Berdasarkan persamaan 3.16 dapat dilihat bahwa torsi berbanding terbalik dengan putaran.

(48)

III.2.2 Karakteristik Torsi – Arus

Hubungan antara Torsi – Arus didapat dari persamaan : τs =

m out P

ω ( N.m )

τs. ωm = Pd - Prot ………...……….(3.17)

τs. ωm + Prot = ( 1 – s ) Pg ………...…...(3.18)

τs. ωm + Prot = ( 1 – s ) I12 ( Rf – Rb) ………...(3.19)

Dari persamaan 3.19 di atas terlihat jelas bahwa torsi berbanding lurus terhadap kuadrat arus.

III.2.3 Karakteristik Arus – Putaran

Hubungan antara arus – Putaran dapat diperoleh dari persamaan 3.16. dimana putaran berbanding lurus kuadrat terhadap arus.

τs =

50 .

2 m

out n P

τs. ωm + Prot = ( 1 – s ) I12 ( Rf – Rb)

dimana : ωm = kecepatan putaran rotor =

50 . 2π n_m

( rad/s)

nm = kecepatan putaran rotor ( rpm )

(49)

III.3. Perhitungan Parameter Rangkaian Ekivalen

Parameter induksi satu fasa dapat diperoleh melalui pendekatan parameter rangkaian ekivalen motor induksi satu fasa dari hasil pengujian beban nol dan pengujian rotor tertahan. Kedua pengujian ini hampir sama seperti yang dilakukan pada motor induksi fasa banyak. Pengujian ini dilakukan untuk memperoleh parameter dari kumparan utama dan kumparan bantu. Pengujian ini hanya dilakukan dengan hanya mensuplai tegangan satu fasa pada kumparan utama saja.

III.3.1. Pengujian Rotor Tertahan

Pada pengukuran hubung singkat, rotor dipaksa tidak berputar (n_m =0,

s= ). Pengujian dilakukan pada frekuensi kerja dengan tegangan kerja. Jika kita asumsikan bahwa reaktansi magnetik Xm adalah sangat besar dibandingkan

dengan impedansi rotor sehingga arus yang melalui Xm sangat kecil dan dapat

diabaikan, rangkaian ekivalen dapat diperlihatkan pada Gambar 3.1.

Dengan kondisi rotor tertahan, harga-harga yang diukur adalah tegangan rotor tertahan Vbr, arus rotor tertahan Ibr, dan rugi-rugi yang hilang Pbr. Sehingga

impedansi rotor tertahan dapat dihitung dengan :

br br br

I V

Z = (ohm)...(3.20)

Resistansi rotor tertahan adalah :

br br br

I P

(50)

Kemudian reaktansi rotor tertahan :

2 2

br br

br Z R

X = − (ohm)...(3.22)

Ibr R1 X1 If 0,5 X2

0,5 R2

0,5 X2

0,5 R2

Vbr

Gambar 3.1. Gambar Pendekatan Rangkaian Ekivalen dengan Rotor Tertahan Dari rangkaian ekivalen pada Gambar 3.1 diperlihatkan :

2 1 R

Rbr = + (ohm)...(3.23)

2 1 X

Xbr = + (ohm)...(3.24)

Untuk memperoleh harga R1 dilakukan dengan pengukuran DC yaitu

dengan menghubungkan sumber tegangan DC (Vdc) pada dua terminal input dan

diukur arus DC-nya (Idc). Di sini tidak mengalir arus rotor karena tidak ada

tegangan yang terinduksi. Harga R1 dapat dihitung sebagai berikut :

dc dc I V

R₁ = (ohm)...(3.25)

Harga r1 ini dinaikkan dengan faktor pengali 1,1 - 1,5 untuk operasi arus

(51)

karena distribusi arus yang tidak merata akibat efek kulit dan medan magnet yang melintasi alur. Dari harga r1 ini harga r2 dapat ditentukan :

1 2 R R

R = br − (ohm)...(3.26)

Untuk menentukan harga X1 dan X2 digunakan metode empiris

berdasarkan NEMA Standard 112. Hubungan X1 dan X2 terhadap Xbr dapat dilihat

pada Tabel 3.1.

Tabel 3.1 Distribusi empiris dari Xbr.

Desain Rotor X1 X2

A B C D Rotor Belitan

0,5 Xbr

0,4 Xbr

0,3 Xbr

0,5 Xbr

0,6 Xbr

0,7 Xbr

0,5 Xbr

Dikutip dari Buku Electric Machinery Fundamentals karangan Stephen J.Chapman

III.3.2 Pengujian Beban Nol

Pengujian beban nol, kedua kumparan utama dan kumparan bantu digunakan pada saat menjalankan motor, tetapi saat kondisi motor sudah berputar, kumparan bantu motor dilepas dari suplai. Sehingga data diambil ketika hanya kumparan utama saja yang beroperasi. Pada motor induksi tiga fasa yang bekerja pada beban nol, rugi-rugi tembaga beban nol dalam rangkaian rotor diasumsikan menjadi sangat kecil sehingga dapat diabaikan. Kenyataannya, kita anggap titik cabang rangkaian rotor sebagai rangkaian terbuka karena slip yang sangat kecil. Dalam motor induksi satu fasa, slip beban nol tidak kecil seperti pada motor tiga

(52)

percabangan arah maju dibawah kondisi beban nol, kesalahan yang dihasilkan dalam perhitungan parameter rangkaian motor akan menjadi lebih besar sedikit dibanding dengan pada motor induksi tiga fasa. Dan dengan rangkaian pendekatan, rangkaian akan menjadi lebih sederhana sehingga dapat digambarkan rangkaian ekivalennya seperti pada Gambar 3.2.

Inl R1 X1

0,5 X2

0,25 R2 Vnl

Gambar 3.2. Pendekatan Rangkaian Ekivalen pada Beban Nol Dengan s≅0

Diketahui V , _nL I_nL, dan P adalah harga – harga yang diukur dari _nL

tegangan kerja, arus, dan daya yang dipakai motor pada kondisi beban nol. Impedansi beban nol dapat dihitung sebagai berikut :

nL nL nL

I V

Z = (ohm)...(3.27)

Resistansi beban nol dapat dihitung dengan rumus :

nL nL nL

I P

(53)

Kemudian reaktansi beban nol adalah :

nL nL

nL Z R

X = 2 − 2 (ohm)...(3.29)

Karena X_nL = X₁+0.5X_m +0.5X₂

Maka :

2 1 2

2X X X

(54)

BAB IV

PENGUKURAN KARAKTERISTIK BERBEBAN DAN PENENTUAN PARAMETER – PARAMETER MOTOR KAPASITOR START IV.1 Umum

Percobaan pengukuran karakteristik berbeban motor kapasitor start dilakukan dengan menggunakan pengerem prony brake untuk mendapatkan beban yang diinginkan. Percobaan ini dilakukan untuk mendapatkan nilai torsi dari motor. Kemudian data hasil pengukuran dianalisis untuk mendapatkan grafik karakteristik berbeban dari motor kapasitor start.

Untuk mendapatkan parameter-parameter rangkaian motor kapasitor start dilakukan dengan melakukan percobaan rotor tertahan (block rotor test), percobaan beban nol dan percobaan pengukuran tahanan belitan. Pada percobaan rotor tertahan (block rotor test) harus dilakukan dengan waktu yang singkat karena akan dapat menimbulkan pemanasan yang berlebihan.

IV.2. Peralatan Yang Digunakan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Motor induksi satu fasa

Tipe : Capacitor-Start Motor

0,55 kW Vt = 220 Volt f = 50 Hz

p = 4 C = 16 µF/ 400 V I = 4,8 A

Kelas Motor = B n = 1380 rpm cos φ = 0,83 2. Multimeter LCR

3. Tachometer

4. Wattmeter 1Φ (EWG 604)

5. 1 unit power supply AC 6. 1 unit prony brake PB 184

(55)

IV.3. Penentuan Parameter-Parameter Motor Kapasitor Start

Untuk menentukan parameter-parameter motor induksi adalah dengan melakukan pengujian berikut:

IV.3.1 Pengujian Tahanan Belitan (a) Pada Belitan Utama

a. Rangkaian Pengujian

P

T

D

C

A

V

Gambar 4.1 Rangkaian Pengujian Tahanan Belitan b. Prosedur Pengujian

1) Susun dan rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 4.1 di atas. 2) Tutuplah sakelar PTDC, kemudian naikkanlah tegangan PTDC

perlahan-lahan.

3) Naikkanlah tegangan secara bertahap

4) Catatlah penunjukkan A, dan V setiap tahapannya. c. Hasil Pengujian

No. Vdc (Volt) Idc (Amp)

1 26 4,8

2 26 4,8

(56)

d. Analisa Hasil Pengujian

Rumus yang dipergunakan pada analisa pengujian pengukuran tahanan belitan utama adalah :

26 3

26 26 26

= + + = dcm

V Volt

r1m = 1.1

( )

(

Ampere

)

Volt V

dcm dcm

maka :

r1m = 1,1 A V

8 . 4

= 5.95 Ω

(b) Pada Belitan Bantu a. Rangkaian Pengujian

P T D C

Gambar 4.2 Rangkaian Pengujian Tahanan Belitan b. Prosedur Pengujian

1) Susun dan rangkailah peralatan sesuai dengan gambar 4.3 di atas.

2) Tutuplah sakelar PTDC, kemudian naikkanlah tegangan PTDC perlahan-lahan.

3) Naikkanlah tegangan secara bertahap

4) Catatlah penunjukkan A, dan V setiap tahapannya. 5) Pengujian Selesai.

(57)

c. Hasil Pengujian

No. Vdca (Volt) Idca (A)

1 9,81 4,70

2 9,80 4,68

3 9,82 4,72

d. Analisa Hasil Pengujian

Rumus yang dipergunakan pada analisa pengujian pengukuran tahanan belitan bantu adalah :

r1a = 1.1

( )

(

Ampere

)

I Volt V dca dca maka : 81 , 9 3 82 , 9 80 , 9 81 , 9 = + + = dca V Volt 7 , 4 3 72 , 4 68 , 4 70 , 4 = + + = Idca Volt

r1a = 1,1 A V 70 , 4 1 , 98

= 22,96 Ω

IV.3.2 Pengujian Rotor Tertahan (Blocked Rotor) a. Rangkaian Pengujian

P T A C S Line Netral V W A n Motor Kapasitor Starting Line 1 Line 2 T

(58)

b. Prosedur Pengujian

1) Susun dan rangkailah peralatan pengujian sesuai dengan gambar 4.3 di atas.

2) Tutuplah sakelar auto transformer, kemudian naikkanlah tegangan

auto transformer perlahan-lahan hingga Amperemeter

menunjukkan nilai nominal arus motor.

3) Usahakan menahan rotor motor agar tidak berputar .

4) Catatlah penunjukkan Voltmeter V, dan Wattmeter W setiap tahapannya.

5) Ulangi pengujian secara berulang-ulang dengan cara yang sama untuk mendapatkan ketelitian pengukuran.

c. Hasil pengujian

No Vbr

(Volt)

Ibr

(Amp)

Pbr

(Watt)

1 88 4,8 350

2 89 4,8 350

3 89 4,8 350

d. Analisa Hasil Pengujian

67 , 88 3 89 89 88 = + + = br V Volt 8 , 4 3 8 , 4 8 , 4 8 , 4 = + + = br I Volt 350 3 350 350 350 = + + = br

(59)

Impedansi rotor tertahan : 84 , 1 8 , 4 67 , 88 = = = br br br I V

Z Volt

Resistansi rotor tertahan :

2 br br br I P

R = = ₂

8 , 4

350

= 15,2 ohm

Reaktansi rotor tertahan :

2 2

br br

br Z R

X = − = 2 2

2 , 15 4 , 18 −

= 10,37 ohm

r2 = Rbr – r1m = 15,2 – 5,95 = 9,25 ohm

karena motor yang digunakan adalah motor kelas B, maka rumus untuk mendapatkan reaktansi belitan motor adalah :

X1 = 0,4 x Xbr = 0,4 x 10,37 = 4,148 ohm

X2 = 0,6 x Xbr = 0,6 x 10,37 = 6,222 ohm

dimana :

r2 adalah tahanan belitan kumparan rotor.

X1 adalah reaktansi dari belitan utama kumparan stator.

(60)

IV.3.3 Pengujian Beban Nol a. Rangkaian Pengujian

P T A C

S Line

Netral

W A

Motor Kapasitor Starting Line 1

Line 2

Gambar 4.4 Rangkaian Pengujian Beban Nol. b. Prosedur Pengujian

1) Susun dan rangkailah peralatan pengujian sesuai dengan gambar 4.4 di atas.

2) Tutuplah sakelar auto transformer, kemudian naikkanlah tegangan

auto transformer perlahan-lahan hingga Voltmeter V menunjukkan

nilai tegangan nominal motor.

3) Catatlah penunjukkan Amperemeter A dan Wattmeter W pada saat tersebut

4) Ulangi pengujian secara berulang-ulang dengan cara yang sama untuk mendapatkan ketelitian pengukuran.

5) Pengujian Selesai. c. Hasil Pengujian

No. Vnl

(Volt)

Inl

(Amp)

Pnl

(Watt) 1 200 2,95 230

2 200 2,95 230

(61)

d. Analisa Hasil Pengujian

Dari hasil pengujian di atas dapat ditentukan : Impedansi beban nol :

nl nl nl

I V Z = =

95 . 2

200

= 67,80 ohm

Resistansi beban nol :

nl nl nl

I P

R = =

A W

2 95 , 2

230

= 26,43 ohm Reaktansi beban nol :

2 2

nl nl

nl Z R

X = − = (67,80)2 −(26,43)2 = 62,44 ohm

Dengan menggunakan persamaan (3.30) didapat reaktansi pemagnetan motor induksi :

2 1 2

2X X X

X_m = _nL − − = 2 . 62,44 – 2 . 4,148 – 6,222 = 110,36 ohm

(62)

IV.4 Pengujian Berbeban

a. Rangkaian Pengujian

P T A C

S Line

Netral

W A

Motor Kapasitor Starting Line 1

Line 2

Gambar 4.5 Rangkaian Pengujian Berbeban b. Prosedur Pengujian

1) Susun dan rangkailah peralatan pengujian sesuai dengan gambar 4.5 di atas.

2) Semuanya switch terbuka, pengatur tegangan semuanya minimum. 3) Tutup S, lalu naikkan PTAC sampai dicapai putaran nominal

motor.

4) Naikkan beban secara bertahap, dan tetap pertahankan agar tegangan di V Konstan. Catatlah penunjukkan alat ukur A, W, T, dan kecepatan motor (nr) setiap tahapnya.

5) Pengujian dilakukan sampai arus motor tidak melebihi arus nominal untuk tegangan konstan.

(63)

c. Hasil Pengujian

Torsi ( N.m) Nr (rpm) Arus Masukan (A) Daya Input (Watt)

0,1 1400 3,9 350

0,3 1395 4,0 400

0,4 1385 4,16 440

0,6 1380 4,32 450

d. Analisa Hasil Pengujian

Dari data hasil pengujian dapat diperoleh : 1. Pengukuran tahanan belitan :

Dari data pengukuran tahanan belitan , dengan faktor pengali 1,1 maka :

• Belitan Utama : r1m = 1.1

( )

(

Ampere

)

Volt V

dcm

dcm _{= 1,1}

A V 8 . 4 26

= 5.95 Ω

• Belitan Bantu : r1a = 1.1

( )

(

Ampere

)

Volt V

dca

dca _{= 1,1}

A V 70 , 4 1 , 98

= 22,96 Ω

2. Percobaan rotor tertahan ( blocked rotor test ) :

Vbr = 88,67 Volt Ibr = 4,8 Amp Pbr = 350 Watt

4 , 18 8 , 4 67 , 88 = = = br br br I V

Z Volt

2 br br br I P

R = = ₂

8 , 4 350

= 15,2 ohm

2 2

br br

br Z R

(64)

Dengan desain motor kelas B, maka : X1 = 0,4 . Xbr = 0,4 x 10,37 = 4,148 ohm

X2 = 0,6 . Xbr = 0,6 x 10,37 = 6,222 ohm

3. Percobaan beban nol :

Vnl = 200 Volt Inl = 2.95 Amp Pnl = 230 Watt

nl nl nl

I V

Z = =

95 . 2

200

= 67,80 ohm

2 nl nl nl I P

R = =

A W 2 95 , 2 230

= 26,43 ohm

2 2

nl nl

nl Z R

X = − = (67,80)2 −(26,43)2 = 62,44 ohm 2

1 2

2X X X

X_m = _nL − − = 2 . 62,44 – 2 . 4,148 – 6,222 = 110,36 ohm

Dari data – data di atas dan data name plate, maka parameter – parameter motor kapasitor starting tersebut di atas adalah :

Vt = 220 V r1m = 5,95 ohm r1a = 22,96 ohm

f = 50 Hz r2 = 9,25 ohm Xm = 110,36 ohm

p = 4 X1 = 4,148 ohm X2 = 6,37 ohm

nm = 1380 rpm C = 16 µF

Xc =

π 2

= ₆

10 . 16 . 50 . 2 1 −

π = 199,04 ohm

(65)

Untuk data pengujian berbeban I dengan Nr = 1400, maka :

S = 0,066

1500 1400 1500

= −

Berdasarkan persamaan 2.7 :

) ( ) / ( ] ) / [( 5 . 0 ˆ 2 2 2 2 m m f f f X x j s r jx s r jX jX R Z + + + = + = Maka : ) 36 , 110 37 , 6 ( ) 066 , 0 / 25 , 9 ( ] 37 , 6 ) 066 , 0 / 25 , 9 [( 36 , 110 5 . 0 ˆ + + + = + = j j j jX R

Z_f _f _f

Ω + = Ω ° ∠

=42,4 52,8 25,63 33,77

ˆ _j

Z_f

Dan berdasarkan persamaan 2.8 :

) ( ) 2 /( ( ] ) 2 /( [( 5 . 0 ˆ 2 2 2 2 m m b b b X x j s r jx s r jX jX R Z + + − − + = + = ) 36 , 110 37 , 6 ( ) 066 , 0 2 /( 25 , 9 ( ] 37 , 6 ) 066 , 0 2 /( 25 , 9 [( 36 , 110 5 . 0 ˆ + + − − + = + = j j j jX R

Zb b b

Ω + = Ω ° ∠

=3,76 55,44 2,13 3,1

ˆ _j

Z_b

Dari persamaan 2.9 :

I1 =

b f

m jX Z Z

r V + + + 1 1 1 = 1 , 3 13 , 2 77 , 33 63 , 25 148 , 4 95 , 5 220 j j

j + + + +

(66)

= 4,1∠−50,580 A

Maka :

Pin = V1. I1 cosθ = 220 . 4,1 . cos (-50,58) = 572,77 Watt

Selanjutnya dari persamaan 3.1 dan 3.2 dapat diperoleh : Pgf = 0,5 I12 Rf = 0,5 (4,1)2 . 25,52 = 214,5 Watt

Pgb = 0,5 I12 Rb = 0,5 (4,1)2 . 2,16 = 18,2 Watt

Maka dari persamaan 3.3 daya celah udara resultan adalah : Pg = Pgf – Pgb = 214,5 – 18,2 = 196,3 Watt

Selanjutnya dari persamaan 3.10 dapat diperoleh daya mekanis adalah : Pd = ( 1 – s ) Pg = (1 – 0,066 ) 196,3 = 183,3 Watt

Prot = Po – Io2( r1 + 0,25 r2 ) = 230 – 2,952 ( 5,95 + 0,25 . 9,29 )

= 158,1 Watt

Maka, dari persamaan 3.14 diperoleh :

Pout = Pd – Prot = 183,3 – 158,1 = 25,2 Watt

Sehingga torsi beban yang dihasilkan motor berdasarkan persamaan 3.16 : τs =

2 m

out n P

π =

50 1400 . 14 , 3 . 2

2 , 25

= 0,14 N.m

Dengan cara perhitungan yang sama maka didapat nilai arus dan torsi berdasarkan nilai putaran adalah sebagai berikut :

Arus (ampere) Torsi (Nm) Nr (rpm)

(67)

4,34 0,28 1385

4,42 0,33 1380

Perbandingan hasil pengujian berbeban dan berdasarkan hasil perhitungan adalah sebagai berikut :

Nr (rpm) Berdasarkan Hasil Pengujian Berdasarkan Hasil Perhitungan Arus (ampere) Torsi ( N.m) Arus (ampere) Torsi (Nm)

1400 3,9 0,1 4,1 0,14

1395 4,0 0,3 4,22 0,22

1385 4,16 0,4 4,34 0,28

1380 4,32 0,6 4,42 0,33

Dari hasil analisis di atas diperoleh grafik yang didapat dari hasil pengujian dan hasil perhitungan :

Gambar 4.6 Grafik Torsi – Putaran Dari Hasil Pengujian

Karakteristik Torsi Vs Putaran

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

1375 1380 1385 1390 1395 1400 1405

Putaran (rpm)

(68)

Gambar 4.7 Grafik Torsi – Putaran Dari Hasil Perhitungan

Gambar 4.8 Grafik Torsi – Arus Dari Hasil Pengujian

Karakteristi Torsi Vs Putaran

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

1375 1380 1385 1390 1395 1400 1405

Putaran (rpm)

)

Karakteristik Torsi Vs Arus

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Arus (Amp)

(69)

Gambar 4.9 Grafik Torsi – Arus Dari Hasil Perhitungan

Gambar 4.10 Grafik Arus – Putaran Dari Hasil Pengujian

Karakteristik Torsi Vs Arus

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

4,05 4,1 4,15 4,2 4,25 4,3 4,35 4,4 4,45

Arus (Amp)

)

Karakteristik Arus Vs Putaran

3,8 3,9 4 4,1 4,2 4,3 4,4

1375 1380 1385 1390 1395 1400 1405

Putaran (rpm)

(

(70)

Gambar 4.11 Grafik Arus – Putaran Dari Hasil Perhitungan

Karakteristik Arus Vs Putaran

4,05 4,1 4,15 4,2 4,25 4,3 4,35 4,4 4,45

1375 1380 1385 1390 1395 1400 1405

Putaran (rpm)

(

(71)

BAB V PENUTUP V.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa dan uraian pada Bab-bab sebelumnya, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Dari hasil pengujian didapatkan parameter – parameter dari motor kapasitor start :

r1m = 5,95 ohm Zbr = 18,4 ohm Xbr = 10,37 ohm Znl = 67,80 ohm

r1a = 22,96 ohm Rbr = 15,2 ohm r2 = 9,25 ohm Rnl = 26,43 ohm

x1 = 4,148 ohm x2 = 6,37 ohm

2. Dari grafik karakteristik torsi terhadap putaran dapat dilihat bahwa dengan adanya kapasitor maka akan diperoleh torsi start yang tinggi. Sehingga dapat disimpulkan bahwa motor memerlukan peralatan bantu untuk menjalankannya.

3. Pada hasil pengujian didapatkan bahwa ketika motor dibebani maka putaran akan turun dan mengakibatkan Torsi naik, demikian sebaliknya. 4. Pada hasil pengujian didapatkan bahwa ketika motor dibebani Torsi naik

dan mengakibatkan Arus naik, dan berdasarkan persamaan Torsi tehadap Arus, maka nilai Torsi berbanding lurus dengan kuadrat Arus.

5. Pada hasil pengujian didapatkan bahwa ketika motor dibebani Putaran turun dan mengakibatkan Arus naik, dan berdasarkan persamaan Putaran tehadap Arus nilai Putaran berbanding lurus dengan nilai kuadrat Arus

(72)

DAFTAR PUSTAKA

1. Bhag S. Guru, Huseyin R. Hiziroglu, “Electric Machinery and

Transformers”, Harcourt Brace Javanovich, San Diego, 1988.

2. Chapman Stephen J, “Electric Machinery Fundamentals”,Third Edition Mc Graw Hill Companies, New York, 1999.

3. I. J. Nagrath, D. P. Kothari, “Electric Machines”, Tata Mc Graw-Hill Company, New Delhi,1985.

4. Mehta V.K And Mehta Rohit, “Principles of Electic Machines”, S. Chand & Company Ltd, Ram Nagar, New Delhi, 2002.

5. Sen P.C, “Principle of Electric Machines and Power System”, John Willey & Sons Inc, 1989.

6. Sumanto, “Motor Listrik Arus Bolak – Balik”, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, 1990.

7. Theraja B.L, “A Text Book of Electrical Technology”, Nurja Construction & Development, New Delhi, 1983.

(1)

4,34 0,28 1385

4,42 0,33 1380

Perbandingan hasil pengujian berbeban dan berdasarkan hasil perhitungan adalah sebagai berikut :

Nr (rpm) Berdasarkan Hasil Pengujian Berdasarkan Hasil Perhitungan Arus (ampere) Torsi ( N.m) Arus (ampere) Torsi (Nm)

1400 3,9 0,1 4,1 0,14

1395 4,0 0,3 4,22 0,22

1385 4,16 0,4 4,34 0,28

1380 4,32 0,6 4,42 0,33

Dari hasil analisis di atas diperoleh grafik yang didapat dari hasil pengujian dan hasil perhitungan :

Gambar 4.6 Grafik Torsi – Putaran Dari Hasil Pengujian

Karakteristik Torsi Vs Putaran

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

1375 1380 1385 1390 1395 1400 1405

Putaran (rpm)

(2)

Gambar 4.7 Grafik Torsi – Putaran Dari Hasil Perhitungan

Gambar 4.8 Grafik Torsi – Arus Dari Hasil Pengujian

Karakteristi Torsi Vs Putaran

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

1375 1380 1385 1390 1395 1400 1405

Putaran (rpm)

)

Karakteristik Torsi Vs Arus

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7

0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5

Arus (Amp)

(3)

Gambar 4.9 Grafik Torsi – Arus Dari Hasil Perhitungan

Gambar 4.10 Grafik Arus – Putaran Dari Hasil Pengujian

Karakteristik Torsi Vs Arus

0 0,05 0,1 0,15 0,2 0,25 0,3 0,35

4,05 4,1 4,15 4,2 4,25 4,3 4,35 4,4 4,45

Arus (Amp)

)

Karakteristik Arus Vs Putaran

3,8 3,9 4 4,1 4,2 4,3 4,4

1375 1380 1385 1390 1395 1400 1405

Putaran (rpm)

(

(4)

Gambar 4.11 Grafik Arus – Putaran Dari Hasil Perhitungan

Karakteristik Arus Vs Putaran

4,05 4,1 4,15 4,2 4,25 4,3 4,35 4,4 4,45

1375 1380 1385 1390 1395 1400 1405

Putaran (rpm)

(

(5)

BAB V PENUTUP

V.1 Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa dan uraian pada Bab-bab sebelumnya, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Dari hasil pengujian didapatkan parameter – parameter dari motor kapasitor start :

r1m = 5,95 ohm Zbr = 18,4 ohm Xbr = 10,37 ohm Znl = 67,80 ohm r1a = 22,96 ohm Rbr = 15,2 ohm r2 = 9,25 ohm Rnl = 26,43 ohm x1 = 4,148 ohm x2 = 6,37 ohm