Analisis Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang Terhadap Temperatur Motor Induksi Tiga Phasa

TUGAS AKHIR
ANALISIS PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP
TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA PHASA
( Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT USU)
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Muhammad Zein
NIM : 110402010

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015

ABSTRAK
Motor induksi merupakan motor arus bolak balik yang paling sering
digunakan dalam dunia industri maupun rumah tangga. Permasalahan tegangan
tidak seimbang yang menyuplai motor induksi tiga phasa merupakan salah satu

masalah dalam pengoprasian motor induksi tiga phasa.
Oleh karena itu perlu dilakukan suatu kajian baik berupa analisis maupun
penelitian di labratorium untuk melihat bagaimana ketidakseimbangan tegangan
mempengaruhi kenaikan temperatur pada motor induksi, serta membandingkan
temperature motor induksi hasil pengukuran yang didapat dengan menggunakan
thermometer infrared dan dengan metode mengukur resistansi motor induksi
tersebut.
Motor induksi tiga phasa dalam keadaan suplai tegangan tidak seimbang
terjadi kenaikan temperatur yang lebih tinggi dibandingkan pada saat motor
induksi tiga phasa disuplai tegangan seimbang yaitu 0.1233 0C/menit untuk
tegangan seimbang, 0.47 0C/menit untuk unbalanced 1% dan 0.703 0C/menit
untuk unbalanced 3%

pengukuran menggunakan thermometer infrared.

Sedangkan pengukuran menggunakan pengukuran resistansi yaitu 0.19967
0

C/menit untuk tegangan seimbang, 0.567 0C/menit untuk unbalanced 1% dan


0.837 0C/menit untuk unbalanced 3%.

i

KATA PENGANTAR
Segala puji dn syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas
berkat rahmat dan ridho-Nya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tidak lupa juga
shalawat beriring salam penulis haturkan kepada junjungan Nabi Besar
Muhammad SAW.
Tugas akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan
untuk memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu
di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas
Akhir ini adalah :
“ANALISIS PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP
TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA PHASA”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
Ayahanda (Sukaswan) beserta Ibunda (Nurbaiti) dan kakak saya (Sri Rahayu)
yang selalu memberikan semangat dan mendoakan penulis selama masa studi
hingga menyelesaikan Tugasa Akhir ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian tugas akhir ini, penulis juga

banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu
penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada :
1.

Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S., selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir
serta Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah banyak
meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan,

ii

bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga
penyusunan Tugas Akhir ini.
2.

Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim M.Si., selaku dosen Penguji Tugas Akhir
serta selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah
banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah
banyak motivasi selama masa perkuliahan.

3.


Bapak Raja Harahap S.T., M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir dan
telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta
senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.

4.

Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan
pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada
penulis.

5.

Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah
membantu penulis dalam pengurusan administrasi saat perkuliahan serta
selama penyusunan tugas akhir.

6.

Sahabat setia Astri Irtanti yang selalu mendoakan kesuksesan penulis

dalam setiap kesempatan.

7.

Laboran dan rekan asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik om
Roy, bang Dhuha, bang Djaka, bang Diky, bang Bambang, dan Aspar
yang selalu

membantu

dan

tidak

bosan-bosannya membagikan

pengalaman selama masa perkuliahan.
8.

Rekan- rekan satu angkatan 2011 Teknik Elektro Endra, Aspar, Angga,

Yoga, Rais, Faisal, Fandi, Syahlan, Sakinah, Hajizah, Sepri, dll yang

iii

selalu saling member semangat, bantuan, cerita, dan warna selama
perkuliahan.
9.

Seluruh abang dan kakak senior bang Irsyad, bang Suwen, Bg Robby,
dan Bang Bere, serta adik-adik junior Alvi, Akbar, Totti, Ryan, dan
Salim yang memberikan dukungan dan bantuan.

10. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulis Tugas Akhir ini masih belum
sempurna karena masih terdapat banyak kekurangan baik dari segi isi maupun
susunan

bahasanya.

Saran


dan

kritik

dari

pembaca

dengan

tujuan

menyempurnakan dan mengembangkan kajian dalam bidang ini sangat penulis
harapkan. Akhir kata, penulis berharap semoga penulisan Tugas Akhir ini dapat
berguna bagi kita semua dan hanya kepada Allah SWT-lah penulis menyerahkan
diri.
Medan, Oktober 2015
Penulis


Muhammad Zein
NIM. 110402010

iv

DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ....................................................................................

i

ABSTRAK ......................................................................................................

iv

DAFTAR ISI ...................................................................................................

v

DAFTAR GAMBAR .....................................................................................


vii

DAFTAR TABEL ..........................................................................................

x

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang ........................................................................................

1

1.2. Rumusan Masalah...................................................................................

2

1.3. Tujuan Penelitian ....................................................................................


3

1.4. Batasan Masalah .....................................................................................

3

1.5. Manfaat Penelitian ..................................................................................

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Motor Induksi ........................................................................................

5

2.2. Konstruksi Motor Induksi .......................................................................


5

2.3. Medan Putar ............................................................................................

6

2.4. Prinsip Kerja Motor Induksi ..................................................................

8

2.5. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi ........................................................

10

v

2.6. Penentuan Parameter Motor Induksi ......................................................

14

2.6.1

Pengujian Tanpa Beban (No Load Test)....................................

14

2.6.2

Pengujian Tahanan Stator (DC Test) .........................................

16

2.6.3

Pengujian Rotor Tertahan (Block Rotor Test) ...........................

17

2.7

Tegangan Tidak Seimbang .....................................................................

19

2.8

Rating Temperatur dan Metode Pengukuran Temperatur Motor Induksi 23

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu .................................................................................

27

3.2. Peralatan yang Digunakan ......................................................................

27

3.3. Variabel yang Diamati ...........................................................................

28

3.4

Prosedur Penelitian ................................................................................

28

3.5

Pelaksanakan Penelitian .........................................................................

32

3.5.1

Proses Pengumpulan Data ........................................................

32

3.5.2

Melakukan Analisa Data ..........................................................

32

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Umum ..................................................................................................

33

4.2. Data Percobaan .......................................................................................

33

4.2.1

Motor Induksi Tiga Phasa dengan Suplai Tegangan Seimbang

vi

33

4.2.2

4.3

Motor Induksi Tiga Phasa dengan Suplai Tegangan Tidak
Seimbang ..................................................................................

34

Analisa Data............................................................................................

36

4.3.1

Motor Induksi Tiga Phasa dengan Suplai Tegangan Seimbang

36

4.3.2

Motor Induksi Tiga Phasa dengan Suplai Tegangan Tidak
Seimbang ..................................................................................

4.3.3

41

Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Induksi
Tiga Phasa Suplai Tegangan Seimbang dengan Suplai
Tegangan Tidak Seimbang .......................................................

4.3.4

49

Perbandingan Hasil Pengukuran temperatur Motor Induksi Tiga
Phasa Menggunakan Thermometer Infrared dan Hasil Perhitungan
Temperatur Menggunakan Metode Pengukuran Resistansi .....

4.3.5

Waktu yang Diperbolehkan Untuk Terjadi Ketidakseimbangan
Tegangan Pada Motor Induksi Tiga Phasa ...............................

BAB V

51

54

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1

Kesimpulan .............................................................................................

58

5.2

Saran

59

................................................................................................

DAFTAR PUSTAKA

vii

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Penampan inti stator dan stator motor induksi ...........................

6

Gambar 2.2 Arus tiga phasa peimbang...........................................................

7

Gambar 2.3 Diagram phasor fluksi tiga phasa seimbang ...............................

7

Gambar 2.4 Medan putar pada motor induksi tiga phasa ...............................

7

Gambar 2.5 Rangkaian ekivalen motor induksi sebagai model transfomator

11

Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen rotor motor induksi ....................................

12

Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen motor induksi jika rugi-ugi inti diabaikan .

13

Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen motor induksi pada percobaan beban nol ...

16

Gambar 2.9 Rangkaian pengukuran untuk DC test ........................................

17

Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor induksi percobaan block rotor test

17

Gambar 2.11 Diagram vector tegangan seimbang dan diagram vector tegangan
tidak seimbang ..........................................................................

20

Gambar 2.12 Diagram vector urutan positif, urutan negatif, dan urutan nol .

20

Gambar 2.13 Kurva penurunan rating motor induksi (NEMA) .....................

23

Gambar 3.1 Rangkaian percobaan pengukuran suhu motor induksi tiga phasa
dengan menggunakan thermometer infrared ..............................

28

Gambar 3.2 Rangkaian percobaan pengukuran suhu motor induksi tiga phasa
dengan menggunakan metode pengukuran resistansi .................

viii

28

Gambar 3.3 Rangkaian kontrol pengukuran resistansi dengan DC test .........

29

Gambar 4.1 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi tiga phasa suplai tegangan
seimbang pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared 39
Gambar 4.2 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi tiga phasa suplai
tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan metode
pengukuran resistansi ..................................................................

39

Gambar 4.3 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi tiga phasa suplai
tegangan tidak seimbang 1% pengukuran suhu menggunakan
thermometer infrared ..................................................................

46

Gambar 4.4 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi tiga phasa suplai tegangan
tidak seimbang 3% pengukuran suhu menggunakan thermometer
infrared .......................................................................................

46

Gambar 4.5 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi tiga phasa suplai
tegangan tidak seimbang 1% pengukuran suhu menggunakan metode
pengukuran resistansi ..................................................................

47

Gambar 4.6 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi tiga phasa suplai
tegangan tidak seimbang 3% pengukuran suhu menggunakan metode
pengukuran resistansi ..................................................................

47

Gambar 4.7 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi tiga phasa suplai tegangan
seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan 3%
pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared ..............

ix

49

Gambar 4.7 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi tiga phasa suplai tegangan
seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan 3%
pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi .
................................................................................................ 50
Gambar 4.8 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode
pengukuran resistansi untuk suplai tegangan seimbang .............

52

Gambar 4.9 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode
pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak seimbang 1%

53

Gambar 4.10 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode
pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak seimbang 3% 53

x

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Distribusi reaktansi X1 dan X2 pada berbagai desain motor
Induksi ............................................................................................

19

Tabel 2.2 Temperature rise for large motors with 1.0 sevice factor ..............

24

Tabel 4.1 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared ...........

33

Tabel 4.2 Data hasil percobaan DC test pada motor induksi tiga phasa ........

33

Tabel 4.3 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak seimbang
1% menggunakan thermometer infrared .......................................

34

Tabel 4.4 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak seimbang
3% menggunakan thermometer infrared .......................................

35

Tabel 4.5 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak seimbang
1% ..................................................................................................

36

Tabel 4.6 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak seimbang
3% ..................................................................................................

37

Tabel 4.7 Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa tegangan
seimbang menggunakan metode pengukuran resistansi ................

37

Tabel 4.8 Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa tegangan tidak
seimbang 1% menggunakan metode pengukuran resistansi ..........

44

Tabel 4.9 Data hasil perhitungan suhu motor induksi tiga phasa tegangan tidak
seimbang 3% menggunakan metode pengukuran resistansi ..........

xi

44

Tabel 4.10 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak
seimbang 1% dan 3% menggunakan thermometer infrared ..........

48

Tabel 4.11 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak
seimbang 1% dan 3% menggunakan metode pengukuran resistansi
........................................................................................................

49

Tabel 4.12 Perbandingan Hasil Pengukuran Thermometer Infrared dan Hasil
Perhitungan dengan Metode Pengukuran Resistansi ....................

51

Tabel 4.13 Waktu yang dibutuhkan sampai temperatur motor induksi dalam
keadaan jenuh ................................................................................

xii

56