Pengaruh Tegangant Tidak Seimbang Terhadap Torsi dan Efisiensi Motor Induksi Lima Phasa
TUGAS AKHIR
PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP TORSI DAN
EFISIENSI MOTOR INDUKSI LIMA PHASA
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Mangatur Sihombing
NIM : 110402083
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Motor induksi (Asinkron)merupakan motor listrik yang paling sering
dijumpai didunia kelistrikan dan perindustrian. Motor induksi memiliki banyak
kelebihan, namun tidak terhindar dari beberapa kekurangan. Oleh karena itu perlu
adanya penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan potensi motor induksi agar
dapat digunakan secara maksimal, sehingga akhir-akhir ini para peneliti
mengembangkan motor induksi lima phasa.
Tegangan yang menyupplai motor induksi lima phasa dapat ditemukan
keadaan yang tidak seimbang. Penyebab dari ketidakseimbangan tegangan lima
phasa ini dapat disebabkan oleh gangguan-gangguan pada sistem tenaga,
distribusi beban satu phasa yang tidak merata pada sistem tenaga yang sama,
dimana Tegangan tidak seimbang pada motor induksi lima phasa akan
menyebabbkan penurunan pada putaran motor sehingga berdampak terhadap torsi
dan efisiensi baik berbeban ringan maupun efisiensi maksimumnya dapat dilihat
bahwa efisiensi maksimum motor induksi berkurang dari
11,84% menjadi
9.767% .
Kata kunci: Motor induksi lima phasa, Tegangan tidak seimbang, Torsi,
Efisiensi.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa
karena berkat dan perlindungan yang diberikannya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “PENGARUH TEGANGAN TIDAK
SEIMBANG TERHADAP TORSI DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI LIMA
PHASA”. Penulisan Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk
menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama masa perkuliahan sampai menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu,
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Kedua Orang tua saya (T. Sihombing dan A. Silaen), kakakku dan adik –
adikku (Wanti, Karnol, Ervina, Petra R, Hibbon M ), yang menjadi
inspirasi saya dan yang selalu memperhatikanku dan memberiku
motivasi, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan.
2.
Bapak Ir. Raja Harahap, M.T., selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu
memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama
perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
3.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmat Fauzi ST, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
USU.
4.
Bapak Ir. Syamsul Amien M.S. selaku dosen Penguji Tugas Akhir serta
selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah banyak
ii
Universitas Sumatera Utara
memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah banyak
motivasi selama masa perkuliahan.
5.
Drs. Hasdari Helmi, M.T selaku Dosen Penguji Tugas Akhir dan telah
banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta
senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.
6.
Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan
pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada
penulis.
7.
Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah
membantu penulis dalam pengurusan administrasi saat perkuliahan serta
selama penyusunan Tugas Akhir.
8.
Abang Asrianto, bang Fajar dan bang Citra yang memberikan dukungan
dan bantuan.
9.
Pak Eprin, Pak Simatupang, Pak Aritonang dan seluruh staf Pusat
Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan
Bidang Bangunan dan Listrik yang membantu pengujian motor dan
memberi arahan.
10. Seluruh teman saya
stambuk 2011 yang tak dapat disebutkan satu
persatu yang tergabung dalam balak 1
yang telah banyak memberi
dorongan semangat kepada penulis selama pengerjaan tugas akhir ini.
11. Teman-teman saya yang tergabung dalam group 5 phasa
Fernando,
biondi, suranta,boni yang telah berpikir keras dalam penyelesaian tugas
akhir ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
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.
Medan, 29 Agustus 2016
Penulis,
Mangatur Sihombing
NIM. 110402083
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK…………………………………………………………………….......i
KATA PENGANTAR……………………………………………...………….. ...ii
DAFTAR ISI………………………………...……………………………….... ...v
DAFTAR GAMBAR...........................................................................................viii
DAFTAR TABEL………………………………………...………………............x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.......................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah...............................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian...................................................................................2
1.4 Batasan Masalah....................................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian.................................................................................3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor Induksi......................................................................................4
2.2 Konstruksi Motor Induksi....................................................................4
2.3 Prinsip Kerja Motor Induksi................................................................8
2.4 Motor Induksi Lima Phasa.................................................................11
2.5 Aliran Daya pada Motor Induksi Lima Phasa....................................15
2.6 Torsi Motor Induksi............................................................................17
2.7 Effisiensi Motor Induksi Lima Phasa.................................................19
2.8 Tegangan tidak seimbang...................................................................20
2.9 Penentuan Parameter Motor Induksi...................................................22
2.9.1 Pengujian Tanpa Beban.........................................................22
v
Universitas Sumatera Utara
2.9.2 Pengujian Tahanan Stator...................................................24
2.9.3 Pengujian Rotor Tertahan...................................................25
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu..................................................................................27
3.2 Bahan dan Peralatan...............................................................................27
3.3 Pelaksanaa Penelitian..................................................................................28
3.4 Variable yang Diamati...........................................................................28
3.5 Prosedur Penelitian..............................................................................29
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum..............................................................................................................31
4.2Percobaan Beban Nol (No Load Test)………………………...............31
4.2.1 Rangkaian percobaan………………........................................31
4.2.2 Prosedur Percobaan……………………………………….…......32
4.2.3 Data Hasil Percobaan……………………………………….........32
4.2.4 Analisa Data Hasil Percobaan……………………….……….......32
4.3 Percobaan Berbeban Tegangan Seimbang…………….………………………...….34
4.3.1 Rangkaian Percobaan………………………………………….....34
4.3.2 Prosedur Percobaan……………………………………………....34
4.3.3 Data Hasil Percobaan……………………………………..............35
4.3.4 Analisa Data Hasil Percobaan………………………………........35
4.4 Analisis Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang Terhadap Torsi dan Efisiensi
Motor Induksi Lima Phasa…………………………………………………………..39
4.4.1 Rangkaian Percobaan……………………………………………..39
4.4.2 Prosedur Percobaan…………………………………………….....39
4.4.3 Data Hasil Percobaan……………………………………………..40
4.4.4 Analisa Data Hasil Percobaan……………………………….........41
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan....................................................................................................45
5.2 Saran..............................................................................................................45
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar2.1Stator dan Rotor Sangkar dan Rotor Belitan…………….……........5
Gambar2.2Gambaran Sederhana Bentuk Alur/ Slot Motor Induksi …..............7
Gambar2.3 Motor Induksi dengan 1 Kumparan Stator …………...…...............7
Gambar 2.4 Penampang inti stator…………………..….....................................8
Gambar 2.5 One line diagram suplai motor induksi lima phasa ………......…..11
Gambar 2.6 Susunan belitan wye – wye transformasi 5 phasa………..............12
Gambar2.7 Diagram fasor motor lima phasa…………… ……..……..............13
Gambar 2.8 Analisis tegangan line motor induksi lima phasa............................16
Gambar 2.9Diagram belitan motor induksi lima phasa……..............................14
Gambar2.10Diagram aliran daya pada motor induksi lima phasa ......................16
Gambar 2.11 Karateristik torsi – slip pada motor induksi……………….…........18
Gambar 2.12Kurva penurunan rating motor induksi ……………………….......21
Gambar 2.13Rangkaian ekivalen motor induksi pada percobaan beban nol........24
Gambar 2.14Rangkaian Pengukuran DC Test………...……………..................25
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian………….……………………..................29
Gambar 4.1Rangkaian Percobaan Beban Nol Motor
Induksi Lima Phasa.........................................................................31
Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan berbeban tegangan seimbang……………...34
Gambar 4.3 Kurva karakteristik kecepatan putaran
rotor – torsi motor induksi…………………………...…................38
Gambar 4.4 Kurva karakteristik daya ouput – effisiensi ………........................38
Gambar 4.5 Rangkaian Percobaan Motor Induksi
Tegangan tidak seimbang ….........................................................39
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 Kurva karakteristik kecepatan putaran
rotor – torsi motor induksi…………………...………………….....44
Gambar 4.7 Kurva karakteristik daya ouput – effisiensi
keadaan tegangan tidak seimbang…………………...…..................44
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Data Hasil Percobaan Uji Beban Nol ................................................32
Tabel 4.2
Hasil Analisa Data Percobaan Uji Beban Nol .................................34
Tabel 4.3
Data Hasil PercobaanBerbeban Tegangan Seimban…………….35
Tabel 4.4
Hasil Analisa Data Percobaan Berbeban Tegangan Seimbang….37
Tabel 4.5
Data Hasil Percobaan Uji Beban Nol tegangan tidak seimbang....40
Tabel 4.6
Data Hasil Percobaan berbeban tegangan tidak seimbang………..…..41
Tabel 4.7
Hasil Analisa Data Percobaan Berbeban
tegangan tidak seimbang......................................................................43
x
Universitas Sumatera Utara
PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP TORSI DAN
EFISIENSI MOTOR INDUKSI LIMA PHASA
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Mangatur Sihombing
NIM : 110402083
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Motor induksi (Asinkron)merupakan motor listrik yang paling sering
dijumpai didunia kelistrikan dan perindustrian. Motor induksi memiliki banyak
kelebihan, namun tidak terhindar dari beberapa kekurangan. Oleh karena itu perlu
adanya penelitian lebih lanjut untuk mengembangkan potensi motor induksi agar
dapat digunakan secara maksimal, sehingga akhir-akhir ini para peneliti
mengembangkan motor induksi lima phasa.
Tegangan yang menyupplai motor induksi lima phasa dapat ditemukan
keadaan yang tidak seimbang. Penyebab dari ketidakseimbangan tegangan lima
phasa ini dapat disebabkan oleh gangguan-gangguan pada sistem tenaga,
distribusi beban satu phasa yang tidak merata pada sistem tenaga yang sama,
dimana Tegangan tidak seimbang pada motor induksi lima phasa akan
menyebabbkan penurunan pada putaran motor sehingga berdampak terhadap torsi
dan efisiensi baik berbeban ringan maupun efisiensi maksimumnya dapat dilihat
bahwa efisiensi maksimum motor induksi berkurang dari
11,84% menjadi
9.767% .
Kata kunci: Motor induksi lima phasa, Tegangan tidak seimbang, Torsi,
Efisiensi.
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa
karena berkat dan perlindungan yang diberikannya sehingga penulis dapat
menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “PENGARUH TEGANGAN TIDAK
SEIMBANG TERHADAP TORSI DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI LIMA
PHASA”. Penulisan Tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk
menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Selama masa perkuliahan sampai menyelesaikan Tugas Akhir ini, penulis
banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu,
penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1.
Kedua Orang tua saya (T. Sihombing dan A. Silaen), kakakku dan adik –
adikku (Wanti, Karnol, Ervina, Petra R, Hibbon M ), yang menjadi
inspirasi saya dan yang selalu memperhatikanku dan memberiku
motivasi, sehingga tugas akhir ini dapat diselesaikan.
2.
Bapak Ir. Raja Harahap, M.T., selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu
memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama
perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
3.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si dan Bapak Rahmat Fauzi ST, MT
selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik
USU.
4.
Bapak Ir. Syamsul Amien M.S. selaku dosen Penguji Tugas Akhir serta
selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah banyak
ii
Universitas Sumatera Utara
memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah banyak
motivasi selama masa perkuliahan.
5.
Drs. Hasdari Helmi, M.T selaku Dosen Penguji Tugas Akhir dan telah
banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini serta
senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.
6.
Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan
pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada
penulis.
7.
Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah
membantu penulis dalam pengurusan administrasi saat perkuliahan serta
selama penyusunan Tugas Akhir.
8.
Abang Asrianto, bang Fajar dan bang Citra yang memberikan dukungan
dan bantuan.
9.
Pak Eprin, Pak Simatupang, Pak Aritonang dan seluruh staf Pusat
Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan
Bidang Bangunan dan Listrik yang membantu pengujian motor dan
memberi arahan.
10. Seluruh teman saya
stambuk 2011 yang tak dapat disebutkan satu
persatu yang tergabung dalam balak 1
yang telah banyak memberi
dorongan semangat kepada penulis selama pengerjaan tugas akhir ini.
11. Teman-teman saya yang tergabung dalam group 5 phasa
Fernando,
biondi, suranta,boni yang telah berpikir keras dalam penyelesaian tugas
akhir ini.
iii
Universitas Sumatera Utara
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.
Medan, 29 Agustus 2016
Penulis,
Mangatur Sihombing
NIM. 110402083
iv
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK…………………………………………………………………….......i
KATA PENGANTAR……………………………………………...………….. ...ii
DAFTAR ISI………………………………...……………………………….... ...v
DAFTAR GAMBAR...........................................................................................viii
DAFTAR TABEL………………………………………...………………............x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.......................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah...............................................................................2
1.3 Tujuan Penelitian...................................................................................2
1.4 Batasan Masalah....................................................................................3
1.5 Manfaat Penelitian.................................................................................3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor Induksi......................................................................................4
2.2 Konstruksi Motor Induksi....................................................................4
2.3 Prinsip Kerja Motor Induksi................................................................8
2.4 Motor Induksi Lima Phasa.................................................................11
2.5 Aliran Daya pada Motor Induksi Lima Phasa....................................15
2.6 Torsi Motor Induksi............................................................................17
2.7 Effisiensi Motor Induksi Lima Phasa.................................................19
2.8 Tegangan tidak seimbang...................................................................20
2.9 Penentuan Parameter Motor Induksi...................................................22
2.9.1 Pengujian Tanpa Beban.........................................................22
v
Universitas Sumatera Utara
2.9.2 Pengujian Tahanan Stator...................................................24
2.9.3 Pengujian Rotor Tertahan...................................................25
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu..................................................................................27
3.2 Bahan dan Peralatan...............................................................................27
3.3 Pelaksanaa Penelitian..................................................................................28
3.4 Variable yang Diamati...........................................................................28
3.5 Prosedur Penelitian..............................................................................29
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum..............................................................................................................31
4.2Percobaan Beban Nol (No Load Test)………………………...............31
4.2.1 Rangkaian percobaan………………........................................31
4.2.2 Prosedur Percobaan……………………………………….…......32
4.2.3 Data Hasil Percobaan……………………………………….........32
4.2.4 Analisa Data Hasil Percobaan……………………….……….......32
4.3 Percobaan Berbeban Tegangan Seimbang…………….………………………...….34
4.3.1 Rangkaian Percobaan………………………………………….....34
4.3.2 Prosedur Percobaan……………………………………………....34
4.3.3 Data Hasil Percobaan……………………………………..............35
4.3.4 Analisa Data Hasil Percobaan………………………………........35
4.4 Analisis Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang Terhadap Torsi dan Efisiensi
Motor Induksi Lima Phasa…………………………………………………………..39
4.4.1 Rangkaian Percobaan……………………………………………..39
4.4.2 Prosedur Percobaan…………………………………………….....39
4.4.3 Data Hasil Percobaan……………………………………………..40
4.4.4 Analisa Data Hasil Percobaan……………………………….........41
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan....................................................................................................45
5.2 Saran..............................................................................................................45
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar2.1Stator dan Rotor Sangkar dan Rotor Belitan…………….……........5
Gambar2.2Gambaran Sederhana Bentuk Alur/ Slot Motor Induksi …..............7
Gambar2.3 Motor Induksi dengan 1 Kumparan Stator …………...…...............7
Gambar 2.4 Penampang inti stator…………………..….....................................8
Gambar 2.5 One line diagram suplai motor induksi lima phasa ………......…..11
Gambar 2.6 Susunan belitan wye – wye transformasi 5 phasa………..............12
Gambar2.7 Diagram fasor motor lima phasa…………… ……..……..............13
Gambar 2.8 Analisis tegangan line motor induksi lima phasa............................16
Gambar 2.9Diagram belitan motor induksi lima phasa……..............................14
Gambar2.10Diagram aliran daya pada motor induksi lima phasa ......................16
Gambar 2.11 Karateristik torsi – slip pada motor induksi……………….…........18
Gambar 2.12Kurva penurunan rating motor induksi ……………………….......21
Gambar 2.13Rangkaian ekivalen motor induksi pada percobaan beban nol........24
Gambar 2.14Rangkaian Pengukuran DC Test………...……………..................25
Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian………….……………………..................29
Gambar 4.1Rangkaian Percobaan Beban Nol Motor
Induksi Lima Phasa.........................................................................31
Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan berbeban tegangan seimbang……………...34
Gambar 4.3 Kurva karakteristik kecepatan putaran
rotor – torsi motor induksi…………………………...…................38
Gambar 4.4 Kurva karakteristik daya ouput – effisiensi ………........................38
Gambar 4.5 Rangkaian Percobaan Motor Induksi
Tegangan tidak seimbang ….........................................................39
viii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.6 Kurva karakteristik kecepatan putaran
rotor – torsi motor induksi…………………...………………….....44
Gambar 4.7 Kurva karakteristik daya ouput – effisiensi
keadaan tegangan tidak seimbang…………………...…..................44
ix
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Data Hasil Percobaan Uji Beban Nol ................................................32
Tabel 4.2
Hasil Analisa Data Percobaan Uji Beban Nol .................................34
Tabel 4.3
Data Hasil PercobaanBerbeban Tegangan Seimban…………….35
Tabel 4.4
Hasil Analisa Data Percobaan Berbeban Tegangan Seimbang….37
Tabel 4.5
Data Hasil Percobaan Uji Beban Nol tegangan tidak seimbang....40
Tabel 4.6
Data Hasil Percobaan berbeban tegangan tidak seimbang………..…..41
Tabel 4.7
Hasil Analisa Data Percobaan Berbeban
tegangan tidak seimbang......................................................................43
x
Universitas Sumatera Utara