Analisis Karakteristik Torsi Dan Putaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu Fasa Dengan Penambahan Kapasitor (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

ANALISIS KARAKTERISTIK TORSI DAN PUTARAN
MOTOR INDUKSI TIGA FASA PADA KONDISI OPERASI
SATU FASA DENGAN PENAMBAHAN KAPASITOR
(Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

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

Oleh :
ANTONIUS P. NAINGGOLAN
NIM : 060402069

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2013

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK


Pengoperasian motor induksi tiga fasa biasanya menggunakan sistem tiga
fasa, jika pengoperasian motor induksi tersebut dioperasikan pada kondisi satu
fasa maka akan ada perbedaan performansi yang terjadi pada motor tersebut.
Perbedaan ini dipengaruhi oleh bentuk rangkaian pengoperasiannya maupun
komponen tambahan yang digunakan untuk merubah bentuk rangkaian motor
induksi tiga fasa yaitu berupa kapasitor.
Pada Tugas Akhir ini, dibahas karakteristik torsi dan putaran motor
induksi tiga fasa pada kondisi operasi satu fasa dengan penambahan kapasitor.
Dari hasil pengujian motor induksi tiga fasa 1,5 KW rotor sangkar dengan
kapasitor 20 �F untuk beban 20%, 40% dan 60% dihasilkan torsi sebesar 2,75

Nm, 2,95 Nm dan 3,24 Nm. Sedangkan untuk putaran motor induksi tiga fasa
untuk beban 20%, 40% dan 60% sebesar 1400 rpm, 1380 rpm dan 1350 rpm.

i
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR


Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga penulis dapat menyelesaikan
Tugas Akhir ini, yang berjudul:
ANALISIS KARAKTERISTIK TORSI DAN PUTARAN MOTOR
INDUKSI TIGA FASA PADA KONDISI OPERASI SATU FASA DENGAN
PENAMBAHAN KAPASITOR
Adapun Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat untuk
menyelesaikan pendidikan dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen
Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Selama menjalani proses pendidikan dan menyelesaikan Tugas Akhir ini,
penulis menerima bantuan, bimbingan serta dukungan dari berbagai pihak. Untuk
itu dengan kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terimakasih yang tulus
kepada:
1. Kedua Orang tua saya yang tercinta, Bapak S. Nainggolan dan Ibu N. Br.
Rumahorbo, serta kepada abang dan kakak saya yang selalu memberi
dukungan, doa, dan kasih sayang kepada saya.
2. Bapak Ir. Eddy Warman, selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala
bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Hendra Zulkarnain selaku dosen wali penulis, atas bimbingan dan
arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan.

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

ii
Universitas Sumatera Utara

Departemen Teknik Elektro FT-USU yang telah membimbing dalam
menyelesaikan perkuliahan saya.
5. Seluruh Staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Elektro FT-USU.
6. Kepada teman – teman stambuk 2006 Teknik Elektro USU atas bantuan dan
juga motivasinya.
7. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih memiliki banyak
kekurangan. Kritik dan saran dari pembaca sangat penulis harapkan untuk
menyempurnakan Tugas Akhir ini.
Akhir kata semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi kita semua.

Medan, Desember 2012


Penulis

iii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
Halaman
ABSTRAK ........................................................................................................ i
KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii
DAFTAR ISI .................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... vii
DAFTAR TABEL ............................................................................................ viii
BAB I. PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang ...................................................................................... 1
1.2. Tujuan dan Manfaat Penulisan .............................................................. 1
1.3. Batasan Masalah .................................................................................. 2
1.4. Metode Penulisan. ................................................................................. 2
1.5. Sistematika Penulisan .......................................................................... 3
BAB II. MOTOR INDUKSI TIGA FASA
2.1. Umum.................................................................................................... 5

2.2. Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa .................................................... 6
2.3. Jenis Motor Induksi Tiga Fasa ............................................................. 7
2.3.1. Motor Induksi Tiga Fasa Sangkar Tupai...................................... 7
2.3.2. Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan ...................................... 8
2.4. Medan Putar .......................................................................................... 9
2.4.1. Analisis Secara Vektor ................................................................. 11

iv
Universitas Sumatera Utara

2.5. Slip ........................................................................................................ 12
2.6. Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa ................................................. 13
2.7. Frekuensi Rotor ..................................................................................... 15
2.8. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi ...................................................... 16
BAB III. PARAMETER MOTOR INDUKSI TIGA FASA DAN TORSI
MOTOR INDUKSI TIGA FASA PADA OPERASI SATU FASA
DENGAN PENAMBAHAN KAPASITOR
3.1. Parameter Motor Induksi Tiga Fasa ..................................................... 23
3.1.1. Percobaan DC ............................................................................. 23
3.1.2. Percobaan Beban Nol ................................................................. 26

3.1.3. Percobaan Rotor Tertahan .......................................................... 28
3.2. Komponen Simetris .............................................................................. 30
3.2.1. Operator Komponen Simetris ..................................................... 32
3.2.2. Mencari Nilai Komponen Simetris .............................................. 34
3.3. Pengoperasian Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu
Fasa Dengan Penambahan Kapasitor .................................................... 35
3.3.1. Analisis Rangkaian Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi
Operasi Satu Fasa Dengan Penambahan Kapasitor ................... 35
3.3.2. Rangkaian Urutan Positif Dan Rangkaian Urutan Negatif ......... 38
3.4. Torsi Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu Fasa
Dengan Penambahan Kapasitor ........................................................... 40

v
Universitas Sumatera Utara

BAB IV. PENGUJIAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA PADA KONDISI
OPERASI

SATU


FASA

DENGAN

PENAMBAHAN

KAPASITOR
4.1. Umum ................................................................................................... 41
4.2. Peralatan Yang Digunakan ................................................................... 41
4.3. Percobaan Untuk Mendapatkan Parameter – Parameter Motor
Induksi Tiga Fasa ................................................................................. 42
4.3.1. Percobaan Tahanan DC ............................................................... 42
4.3.2. Percobaan Rotor Tertahan ........................................................... 44
4.3.3. Percobaan Beban Nol .................................................................. 48
4.3.4. Percobaan Berbeban Motor Induksi ............................................. 51
4.4. Percobaan Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu
Fasa Dengan Penambahan Kapasitor ................................................... 56
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan .......................................................................................... 70
5.2. Saran ..................................................................................................... 70

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 71

vi
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa ............................................. 6
Gambar 2.2. Rotor Sangkar dan Bagian- bagiannya ........................................ 7
Gambar 2.3. Cincin Slip .................................................................................... 8
Gambar 2.4. Rotor Belitan Motor Induksi 3 Fasa ............................................. 9
Gambar 2.5.a. Kumparan a –a; b –b; c –c Dihubungkan 3 Fasa ....................... 10
Gambar 2.5.b. Arus Tiga Fasa Seimbang ......................................................... 10
Gambar 2.5.c. Medan Putar Pada Motor Induksi Tiga Fasa ............................. 10
Gambar 2.6. Arah Fluks Yang Ditimbulkan Oleh Arus Yang Mengalir Dalam
Suatu Lingkar .............................................................................. 11
Gambar 2.7. Diagram Vektor Untuk Fluks Total Pada Keadaan t1, t2, t3, t4 ..... 12
Gambar 2.8. Rangkaian Ekivalen Stator Motor Induksi ................................... 16
Gambar 2.9. Rangkaian Ekivalen Pada Rotor Motor Induksi ........................... 20
Gambar 2.10. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa ........................... 20

Gambar 2.11. Rangkaian Ekivalen Dilihat Dari Stator Motor Induksi ............. 21
Gambar 3.1. Rangkaian Fasa Stator Saat Pengukuran DC Hubungan Y .......... 24
Gambar 3.2. Rangkaian Fasa Stator Saat Pengukuran DC Hubungan ∆ .......... 24
Gambar 3.3. Rangkaian Fasa Stator Saat Pengukuran DC Hubungan ∆ .......... 25
Gambar 3.4. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi 3 Fasa ................................... 27
Gambar 3.5. Rangkaian Ekivalen Pada Saat Beban Nol ................................... 27
Gambar 3.6. Rangkaian Ekivalen Pada Saat Rotor Tertahan............................. 29
Gambar 3.7. Tiga Himpunan Fasor Seimbang Yang Merupakan Komponen
Simetris Dari Tiga Fasor Tidak Seimbang .................................. 32

vii
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.8. Belitan Stator Dengan Penambahan Kapasitor ............................ 36
Gambar 3.9 Rangkaian Urutan Motor Induksi.................................................. 38
Gambar 4.1. Rangkaian Percobaan Tahanan DC Pada Stator .......................... 42
Gambar 4.2. Gambar Rangkaian Percobaan Rotor Tertahan ............................ 45
Gambar 4.3. Rangkaian Percobaan Beban Nol ................................................. 48
Gambar 4.4. Rangkaian Percobaan Pembebanan Motor Induksi ...................... 51
Gambar 4.5. Rangkaian Percobaan Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi

Operasi Satu Fasa Dengan Penambahan Kapasitor ...................... 56
Gambar 4.6. Grafik Pengaruh Penambahan Beban Terhadap Torsi Motor
Induksi .......................................................................................... 68
Gambar 4.7 Grafik Pengaruh Penambahan Beban Terhadap Putaran
Motor Induksi .............................................................................. 69

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Distribusi Empiris Dari Xbr .............................................................. 30
Tabel 3.2 Fungsi Operator a.............................................................................. 33
Tabel 4.1. Data Hasil Percobaan Tahanan DC Pada Belitan Stator .................. 43
Tabel 4.2. Data Hasil Percobaan Rotor Tertahan .............................................. 46
Tabel 4.3. Data Hasil Percobaan Beban Nol ..................................................... 49
Tabel 4.4. Data Hasil Percobaan Berbeban Motor Induksi ............................... 52
Tabel 4.5. Data Hasil Pengujian Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi
Operasi satu fasa Dengan Penambahn Kapasitor ............................. 57
Tabel 4.6. Perbandingan analisis data antara percobaan pada kondisi

normal tiga fasa terhadap operasi pada sistem tenaga satu fasa........ 68

ix
Universitas Sumatera Utara

Dokumen yang terkait

Analisa Pengaruh Satu Fasa Stator Terbuka Terhadap Torsi Dan Kecepatan Motor Induksi Tiga Fasa ( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )

5 87 84

Studi Pemakaian Kapasitor Untuk Menjalankan Motor Induksi Tiga Fasa Pada Sistem Satu Fasa (Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

0 67 108

Pengaturan Kecepatan Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan Dengan Injeksi Tegangan Pada Rotor(Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

4 61 81

Analisis Karakteristik Torsi Dan Putaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu Fasa Dengan Penambahan Kapasitor (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

4 103 83

Analisis Pengaruh Jatuh Tegangan Terhadap Kinerja Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

3 25 69

Analisis Karakteristik Torsi Dan Putaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu Fasa Dengan Penambahan Kapasitor (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

4 14 83

Analisis Karakteristik Torsi Dan Putaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu Fasa Dengan Penambahan Kapasitor (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

0 0 1

Analisis Karakteristik Torsi Dan Putaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu Fasa Dengan Penambahan Kapasitor (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

0 0 4

Analisis Karakteristik Torsi Dan Putaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu Fasa Dengan Penambahan Kapasitor (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

0 0 18

Analisis Karakteristik Torsi Dan Putaran Motor Induksi Tiga Fasa Pada Kondisi Operasi Satu Fasa Dengan Penambahan Kapasitor (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

0 0 2