Analisis Karakteristik Perubahan Beban Terhadap Kinerja Motor Induksi Dalam Berbagai Metode Starting

TUGAS AKHIR
ANALISIS KARAKTERISTIK PERUBAHAN BEBANTERHADAP
KINERJA MOTOR INDUKSI DALAM BERBAGAI METODE STARTING
(Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik Fakultas Teknik USU)
Diajukan untuk memenuhi syarat dalam
Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara
Oleh

HENRY C.P SITUMORANG
110402076

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

1
Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Motor induksi adalah merupakan motor arus bolak-balik (ac) yang paling
luas digunakan didunia industry ataupun dirumah tangga. Penamaanya berasal
dari kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu ,
tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relative
antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan
oleh arus stator.
Dalam penggunaanya motor induksi tersebut tidak lepas dari beban yang
akan dipikul sebagai upaya untuk mendapatkan atau penyaluran sumber energy
kepada beban tersebut. Oleh karena itu dilakukan percobaan dan analisa untuk
mengetahui seberapa besar kinerja kerja motor induksi akibat perubahan beban
yang akan dibandingkan dengan motor induksi tanpa beban. Dalam konsep
pengerjaanya penulis akan menggunakan beberapa metode starting motor yaitu
srating langsung (direct online), starting wye-delta, starting autotransformer
kemudian akan dilakukan penelitian terhadap pengaruh perubahan beban terhadap
beberapa factor antara lain torsi start, efesiensi, dan kecepatan.

i

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
kasih dan karunia-Nya yang diberikan kepada penulis, sehingga pada saat ini
penulis diberikan kemampuan untuk menyelesaikan tugas akhir sebagai syarat
dari kurikulum yang harus diselesaikan sebagai salah satu syarat untuk
menyelesaikan pendidikan strata satu (S1) departemen teknik elektro universitas
Sumatera Utara. Adapun judul dari tugas akhir ini adalah “ANALISIS
KARAKTERISTIK

PERUBAHAN

BEBAN

TERHADAP

KINERJA

MOTOR INDUKSI DALAM BERBAGAI METODE STARTING” .

Tugas akhir ini penulis persembahkan secara teristimewa kepada orangtua
yang membesarkan penulis yang tiada hentinya selalu memberikan kasih sayang,
support, bahkan dukungan secara rohani kepada penulis yaitu G. Situmorang dan
D.Simanjuntak beserta saudara penulis ,Goretti Situmorang dan Bornok
Situmorang yang selalu mendukunng penulis.
Selama masa perkuliahan dan pada masa menyeleseaikan tugas akhir ini
penulis mendapat banyak dukungan ,bimbingan dan bantuan dari berbagi pihak.
Untuk itu dengan setulus hati penulis ingin mengucapakan banyak terima kasih
yang mendalam kepada:
1. Bapak Ir. Raja Harahap,MT selaku dosen pembimbing dan dosen
wali dari penulis yang selalu memberikan arahan dan bimbingan
untuk menyelesaikan tugas akhir ini beserta dukungan dan nasehat
dalam menjalani masa perkuliahan kepada penulis.

ii
Universitas Sumatera Utara

2. Bapak

Ir.

Syamsul

Amien

M.S

dan

bapak

Ir.SuryaTarmiziKasim,M.Si selaku dosen penguji Tugas Akhir
penulis yang banyak memberikan masukan dan arahan dalam
pengerjaan Tugas Akhir penulis
3. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta
memberikan pengalaman hidup yang berharga selama masa
perkuliahan kepada penulis.
4. BapakIr.SuryaTarmiziKasim,M.Si.danBapakRahmadFauzi,S.T.,M.
T.
selakuKetuadanSekretarisDepartemenTeknikElektroFakultasTekni

k Universitas Sumatera Utara.
5. Seluruh

Pegawai

dan

Karyawan

departemen

atas

segala

dukungannya dalam proses administrasi Tugas Akhir penulis.
6. Kepada sahabat seperjuangan penulis Aspar Nasution selaku
Asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik yang selalu
memberikan bantuan dalam menyelsesaikan Tugas Akhir penilis
7. Sahabat penulis terlebihnya saudara Bahagia Army ,Afrisanto

Pakpahan the martabak face ,Mangatur Sihombing the Hobbit
,Putra Vince the Black One , Ricky Sitorus the Jomblo, Ronny
Arman Sihite The Good Manager . Beserta kawan-kawan Road To
Moskow 2018Risjen Sianturi the Old one, Cristo Surbakti
siganteng maut, Fandri Panggabean siraja mesin, Andri Simamora
the cute one, Trendy Harts, Fernando EP Manurung The playboy,
Samgar S jenaka, Guntur Andy yang selalu membantu penulis

iii
Universitas Sumatera Utara

dalam mengerjakan Tugas Akhir beserta Marluhut Sigiro My
brooo. Dan khususnya kepada sahabat penulis sub jurusan
Komputer yaitu Longser Tampubolon mein Besten freund yang
selalu banyak inpirasi, Harry Hasugian , Winner Roedly yeah the
amazing one about girl, Frans dan Mian yang selalu menyediakan
wi-finya Razornet dan SSID ,Erick Katioterima kasih saya
ucapkan. Dan masih banyak kawan-kawan ELECRTRICAL 2011
yang tak bisa saya ucapkan satu persatu banyak kenangan yang
sudah kita lewatkan bersama You are Wonderfull Friend. Dan

terimakasih juga dukungan dari KERAMAT KOS.
8. Kepada saudara-saudara di PARYASOP MEDAN terima kasih
atas dukungannya, terlebihnya kepada saudara YASOP’10 Medan
Riel, Dedi Sukro , Sa’ban , Hendri jor, Rani, Maria my xel,
Cennikon, Prana, dan Budi banyak kenangan yang sudah kita lalui
selama 8 tahun bersama. Dan tidak lupa juga kepada PARYASOP
TEAM adinda Lamhot, Bramento, Pingky, Joel, Lien , Arivin ,
Marluhut, Samuel, adinda Letare, Lien Jacky, Elias S ,
9. Dan masih banyak lagi rekan-rekan dari penulis yang tidak dapat
diucapkan satu persatu terima kasih atas dukungannya kepada
penulis.
Penulis menyadari bahwa dalam pengerjaan tugasa akhir masih jauh dari
kesempurnaan karena masih banyak terdapat kekurangan baik dari segi isi dan
susunan

bahasanya.

Saran

dan

kritik

dari

pembaca

dengan

tujuan

menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis

iv
Universitas Sumatera Utara

harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat
berguna bagi kita semua.
Medan, Mei 2016
Penulis

Henry C.P Situmorang
110402076

v
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

ABSTRAK……..…………………………………………………………i
KATA PENGANTAR…………………………………………………...ii
DAFTAR I.………………………………………………………………vi
DAFTAR GAMBAR……………………………………………………ix
DAFTAR TABEL…...…………………………………………………..xi
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang ........................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ................................................................... 2
1.3 Tujuan ........................................................................................ 3
1.4 Batasan Masalah ........................................................................ 3
1.5 Manfaat ...................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Umum ........................................................................................ 5
2.2 Konstruksi Motor Induksi .......................................................... 6
2.2.1 Stator ........................................................................... 7
2.2.2 Rotor ........................................................................... 8
2.3 Medan Putar ............................................................................... 9
2.4 Slip ........................................................................................... 12
2.5 Prinsip Kerja Motor Induksi .................................................... 14
2.6 Rangkaian Ekivalen motor Induksi .......................................... 16
2.6.1 Rangkaian Stator Motor Induksi ............................... 16
2.6.2 Rangkaian Rotor Motor Induksi ............................... 18
2.7 Efesiensi Motor Induksi ........................................................... 23
2.8 Torsi Motor Induksi ................................................................. 25

2.9 Metode-metode starting motor induks……………………….26
2.9.1Starting Langsung………………………………….27

vi
Universitas Sumatera Utara

2.9.2Starting wye-delta………………………………….28
2.9.2Starting autotransformer……………………………29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu ................................................................... 31
3.2 Peralatan dan Bahan ................................................................. 31
3.3 Metode Penelitian .................................................................... 32
3.4 Pelaksanaan Penelitian ............................................................. 32
3.5 Variabel yang diamati .............................................................. 33
3.6 Pelaksanaan Penelitian ............................................................. 34
3.7 Prosedur Penelitian .................................................................. 35

BAB IV HASIL DAN ANALISA DATA
4.1 Pengujian motor induksi tanpa beban………………………..38
4.1.1 Data Percobaan…………………………………….38
4.1.1a Starting Langsung………………………...38
4.1.1b Starting Wye-Delta………………………..39
4.1.1c Starting Autotransformer…………………39

4.1.2 Penyelesaian Data Percobaan……………………...40
4.1.2a Penyelesaian data starting langsung……...40
4.1.2b Penyelesaian data starting wye-delta…….40
4.1.2c Penyelesaian starting autotransformer……41

4.2 Pengujian motor induksi menggunakan beban……………....42
4.2.1 Data Percobaan…………………………………….42
4.2.1a Data percobaan beban 50% resistif……….42

vii
Universitas Sumatera Utara

4.2.1b Data percobaan beban 60% resistif……….44
4.2.1c Data percobaan beban 70% resistif……….45
4.2.2 Penyelesaian Data Percobaan……………………...46
4.2.2a Penyelesaian data beban 50% resistif…….46
4.2.2b Penyelesaian data beban 60% resistif…….49
4.2.2c Penyelesaian data beban 70% resistif…….51
4.2.3 Perbandingan hasil pengukuran perubahan beban
dengan menggunakan tiga metode starting……………...53

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan…………………………………………………..56
5.2 Saran…………………………………………………………57
Lampiran
Daftar Pustaka

viii
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1Konstruksi umum motor induksi tiga phasa ........................................ 6
Gambar 2. 2Komponen stator motor induksi tiga phasa.......................................... 7
Gambar 2. 3Rotor sangkar (squirrel-cage rotor) ..................................................... 8
Gambar 2. 4Konstruksi rotor belitan dan motor dengan rotor belitan ..................... 9
Gambar 2. 5Medan putar motor induksi tiga phasa ............................................... 10
Gambar 2. 6Diagram phasor fluksi tiga phasa seimbang....................................... 11
Gambar 2. 7 Medan putar motor induksi tiga phasa………..…………………………..11

Gambar 2. 8Rangkaian ekivalen stator motor induksi ........................................... 17
Gambar 2. 9Rangkaian ekivalen rotor motor induksi ............................................ 19
Gambar 2. 10Rangkaian ekivalen rotor motor induksi yang sudah dipengaruhi ... 19
Gambar 2. 11Gambar rangkaian ekivalen rotor motor induksi ............................. 22
Gambar 2. 12Rangkaian ekivalen motor induksi……………………………23
Gambar 2. 13 rangkaian ekivalen thevenin motor induksi…………………...25
Gambar 2.14 Rangkaian diagram starting langsung…………………………..27
Gambar 2.15 Rangkaian Starting wye-delta…………………………………..29
Gambar 2.16 Rangkaian Starting dengan autotransformator…………………30
Gambar 3.1Flowchart Penelitian……………………………………………33
Gambar 3.2 Rangkaian Percobaan Motor induksi Perubahan beban…………35
Gambar 3.3 Rangkaian control starting wye-delta…………………………...36
Gambar 4.1 Grafik Perbandingan kinerja motor induksi tanpa dibebani dan
dibebani dengan starting langsung……………………………………………53
Gambar 4.2 Grafik Perbandingan kinerja motor induksi tanpa dibebani dan
dibebani dengan wye-delta……………………………………………………54

ix
Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.3 Grafik Perbandingan kinerja motor induksi tanpa dibebani dan
dibebani
dengan
autotransformer…………………………………………………………………55

DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data motor induksi tanpa beban starting langsung…………………38
Tabel 4.2Data pengukuran kinerja motor induksi tanpa beban starting Y-Δ…39
Tabel 4.3 Data kinerja motor induksi tanpa beban starting autotransformer…39
Tabel 4.4Data kinerja motor induksi beban 50% starting langsung..................42
Tabel 4.5 Data kinerja motor induksi beban 50% starting wye-delta .................... 43
Tabel 4.6 Data kinerja motor induksi beban 50% starting autotransformer.. ....... 43
Tabel 4.7 Data kinerja motor induksi beban 60% starting langsung………...44
Tabel 4.8 Data kinerja motor induksi beban 60% starting wye-delta………44
Tabel 4.9 Data kinerja motor induksi beban 60% starting autotransformer…….45
Tabel 4.10 Data kinerja motor induksi beban 70% starting langsung……………..45
Tabel 4.11 Data kinerja motor induksi beban 70% starting wye-delta…………..46
Tabel 4.12Data kinerja motor induksi beban 70% starting autotransformer ........ 46
Tabel 4.13Perbandingan kinerja motor induksi starting langsung........................ 53
Tabel 4.14Perbandingan kinerja motor induksi starting wye-delta ...................... 54
Tabel 4.15Perbandingan kinerja motor induksi starting Autotransfor

x
Universitas Sumatera Utara