Analisa Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang Terhadap Temperatur Motor Induksi Lima Phasa

TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG
TERHADAP TEMPERATUR MOTOR INDUKSI LIMA PHASA
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Fernando E P
NIM : 110402113

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Motor induksi memiliki konstruksi yang sederhana dan kuat serta efisiensi

yang baik. Permasalahan kelistrikan yang sering terjadi pada motor induksi ialah
tidak seimbangnya tegangan phasa yang menyebabkan kinerja motor induksi yang
semakin berkurang. Ini ditandai

dengan adanya kenaikan temperature yang

menyebabkan umur motor induksi tersebut berkurang. Oleh karena itu penulis
mengangkat topik ini sebagai tugas akhir untuk mengetahui pengaruh tegangan
tidak seimbang terhadap temperature motor induksi lima phasa, analisis ini
diharapkan dapat digunakan sebagai acuan untuk isolasi dan proteksi pada motor
induksi itu sendiri. Motor induksi lima phasa pada keadaan tegangan

tidak

seimbang terjadi kenaikan temperatur yang lebih tinggi dari keadaan motor
induksi lima phasa di beri tegangan seimbang, yaitu 0.36 0C/m untuk tegangan
seimbang, 0.72 0C/m untuk tegangan tidak seimbang 1% dan 0.84 0C/m untuk
tegangan tidak seimbang 3% berdasarkan pengukuran thermometer infrared.
Sedangkan pengukuran menggunakan pengukuran resistansi yaitu 0.64 0C/m
untuk tegangan seimbang, 0.934 0C/m untuk tegangan tidak seimbang 1% dan

1.147 0C/m untuk tegangan tidak seimbang 3%
Kata Kunci : Motor Induksi Lima Phasa, Tegangan Tidak Seimbang,
Temperatur

i

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,
karena atas berkat dan rahmat-Nya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. 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 :
“ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP
TEMPERATUR MOTOR INDUKSI LIMA PHASA”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
Ayahanda (Aman) beserta Ibunda (Laura) yang selalu memberikan semangat dan
mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas 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. 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.

2.

Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S, selaku dosen Penguji Tugas Akhir serta
selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah banyak
memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah banyak
motivasi selama masa perkuliahan.

3.

Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, 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.

ii

Universitas Sumatera Utara

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 Sanni Tung yang selalu mendoakan kesuksesan penulis
dalam setiap kesempatan.

7.

Rekan- rekan satu angkatan 2011 Teknik Elektro , Aspar, Zein, Biondi,
Mangatur, Suranta, Boni, Henri C P, dll yang selalu saling memberi
semangat, bantuan, cerita, dan warna selama perkuliahan.

8.

Abang Asrianto 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. 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.

Medan, 29 Agustus 2016
Penulis

Fernando E P
NIM. 110402113

iii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK………………………………………………………………………... i
KATA PENGANTAR…………………………………………………………… ii
DAFTAR ISI…………………………………………………………………….. iv

DAFTAR GAMBAR.............................................................................................vi
DAFTAR TABEL……………………………………………………………....... x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.......................................................................................... 1
1.2 Perumusan 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 Prinsip Kerja Motor Induksi………………..………………………...... 10
2.4 Motor Induksi Lima Phasa...................................................................... 13
2.5 Aliran Daya Pada Motor Induksi Lima Phasa………………………..... 17
2.6 Penentuan Parameter Motor Induksi....................................................... 20
2.6.1

Pengujian Tanpa Beban ( No Load Test ).................................... 20

2.6.2


Pengujian Tahanan Stator ( DC Test ).......................................... 22

2.6.3

Pengujian Rotor Tertahan ( Block Rotor Test )............................ 23

2.7 Tegangan Tidak Seimbang...................................................................... 24
2.8 Metode Pengukuran Temperatur............................................................. 26
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu.................................................................................. 29
3.2 Bahan dan Peralatan................................................................................ 29
3.3 Variable yang Diamati............................................................................ 30

iv

Universitas Sumatera Utara

3.4 Prosedur Penelitian................................................................................. 30
3.5 Pelaksanaan Penelitian......... .................................................................. 34

3.5.1 Proses Pengumpulan Data…...………………………………….... 34
3.5.2 Melakukan Analisa Data................................................................. 34
BAB IV METODE PENELITIAN
4.1 Umum……………………………...………………………………...… 35
4.2 Data Percobaan………………………………………………...………. 35
4.2.1 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Seimbang…. 35
4.2.2 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Tidak
Seimbang………………………………………………………….. 36
4.3 Analisa Data……………………………………………………………. 39
4.3.1 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan
Seimbang………………………………………………………….. 39
4.3.2 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Tidak
Seimbang………………………………………………………..... 43
4.3.3 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Induksi
Lima Phasa Suplai Tegangan Seimbang dengan Suplai
Tegangan Tidak Seimbang…………………………………….…. 51
4.3.4 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Induksi
Lima Phasa Menggunakan Thermometer Infrared dan Hasil
Perhitungan Temperatur Menggunakan Metode Pengukuran
Resistansi…………………………………………………………. 54

4.3.5 Waktu yang Diperbolehkan Untuk Terjadi Ketidakseimbangan
Tegangan Pada Motor Induksi Lima Phasa………………….…… 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan…………………………………………………….………. 59
5.2 Saran…………………………………………………………….………59
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………….……..… 60

v

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Stator, rotor sangkar dan rotor belitan ........................................

6

Gambar 2.2 Gambar sederhana bentuk alur/slot motor induksi .....................

8

Gambar 2.3 Gambar sederhana motor induksi dengan satu kumparan
stator dan satu kumparan rotor ....................................................

9

Gambar 2.4 One line diagram suplai motor induksi lima phasa ....................

13

Gambar 2.5 Susunan belitan wye – wye transformasi 5 phasa ......................

14

Gambar 2.6 Diagram belitan motor induksi lima phasa .................................

15

Gambar 2.7 Fasor diagram tegangan phasa ke phasa system lima phasa.......

16

Gambar 2.8 Analisa tegangan line pada system lima phasa ...........................

16

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

23

Gambar 2.10 Kurva penurunan rating motor induksi (NEMA) .....................

26

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

31

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

31

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

32

Gambar 3.4 Diagram alur penelitian ..............................................................

34

vi

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.1 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan thermometer
infrared .......................................................................................

42

Gambar 4.2 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan metode
pengukuran resistansi ..................................................................

42

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

49

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

50

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

50

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

51

Gambar 4.7 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai

vii

Universitas Sumatera Utara

tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan
3% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared........

52

Gambar 4.8 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan
3% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi 53
Gambar 4.9 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode
pengukuran resistansi untuk suplai tegangan seimbang .............

55

Gambar 4.10 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode
pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak seimbang 1%

55

Gambar 4.11 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode
pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak seimbang
3% ............................................................................................

56

viii

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan motor induksi lima phasa dan tiga phasa menurut
besar daya .......................................................................................

19

Tabel 2.2 Kenaikan suhu untuk motor besar dengan factor servis 1.0...........

27

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

36

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

36

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

37

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

37

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

38

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

38

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

41

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

47

ix

Universitas Sumatera Utara

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

48

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

51

Tabel 4.11 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak
seimbang 1% dan 3% menggunakan metode pengukuran resistansi 53
Tabel 4.12 Perbandingan Hasil Pengukuran Thermometer Infrared dan Hasil
Perhitungan dengan Metode Pengukuran Resistansi…………….

54

x

Universitas Sumatera Utara