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

  TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH SATU FASA STATOR TERBUKA TERHADAP TORSI DAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA ( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU ) Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro O l e h : FAUZI NIM. 060402012 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

ABSTRAK

  Motor induksi tiga fasa semakin banyak digunakan di perindustrian, hal ini dikarenakan Penggunaan dan perawatan motor induksi tiga fasa lebih sederhana, pemasangannya tidak sulit, dan biayanya lebih murah dari pada motor sinkron. Untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi pada motor induksi tiga fasa, maka dirancanglah motor tersebut dengan memiliki tahanan rotor yang kecil. Tahanan yang kecil ini mengakibatkan torsi awal yang dihasilkan kecil dan arus awal yang besar pada faktor daya tertentu.

  Pada motor induksi tiga fasa terkadang karena pengaruh kurang perawatan atau keadaan mesin yang sudah tua dapat menyebabkan salah satu fasa statornya menjadi rusak dan tidak berfungsi, atau tegangan sumber dari panel hilang satu fasanya. Hal ini memberikan pengaruh terhadap torsi dan putaran motor tersebut.

  Dalam tugas akhir ini penulis akan melakukan analisa pengaruh satu fasa stator terbuka terhadap torsi dan kecepatan motor induksi tiga fasa.

  Dari hasil percobaan yang dilakukan, diperoleh hasil yang menunjukan bahwa dengan keadaan satu fasa stator terbuka motor induksi mengalami penurunan kinerja, ditandai dengan meningkatnya nilai torsi dan menurunnya kecepatan motor induksi. Hasil yang diperoleh berupa torsi motor induksi, yaitu untuk beban tertinggi dalam percobaan diperoleh nilai torsi sebesar 0,25 N.m untuk keadaan normal dan 0,29 N.m untuk keadaan satu fasa stator terbuka. Nilai kecepatan yang diperoleh adalah 1400 Rpm untuk keadaan normal dan 1350 Rpm untuk keadaan satu fasa stator terbuka.

  Key words: Motor induksi tiga fasa, satu fasa stator terbuka, torsi, kecepatan

  motor induksi Dengan Nama Allah Yang Maha Pengasih Lagi Maha Penyayang Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kehadirat Allah SWT dimana atas berkah, karunia dan rahmat-NYA lah penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini, dengan judul “ANALISA PENGARUH SATU FASA STATOR TERBUKA TERHADAP TORSI DAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA”.

  Tugas akhir ini merupakan syarat bagi penulis untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik dari Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  Dengan selesainya Tugas Akhir ini, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar

• – besarnya kepada semua pihak yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini, antara lain kepada: 1.

  Ayahanda Fahmi dan Ibunda Rosmawati, ananda hanturkan terima kasih atas do’a yang tak pernah putus, kasih sayang yang tulus tanpa pernah pupus dalam mengasuh, mendidik, dan membimbing penulis.

  2. Saudara – saudariku kakanda Adi Romi Saputra, Afriansyah dan adinda Yuni Rosalina yang menjadikan penulis terinspirasi dan termotivasi.

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

  4. Bapak Ir. A Rachman Hasibuan , selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.

  5. Almarhum Bapak Ir. Zahiful Bahri, Msc, selaku dosen Wali penulis, atas bimbingan dan arahannya dalam menyelesaikan perkuliahan.

  6. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU 7. Sahabat – sahabat terbaikku Azhari, Khalid, Supenson, Rudy, Faisal, dan semua teman

• – teman 06 tidak dapat penulis sebutkan satu – persatu.

  8. Asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik, dan Bang Roy yang telah banyak membantu penulis dalam proses pengambilan data .

  Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya.

  Medan, Januari 2013 Penulis Fauzi

  Nim : 060402012

  DAFTAR ISI ABSTRAK .............................................................................................................. i KATA PENGANTAR ........................................................................................... ii DAFTAR ISI ......................................................................................................... iv DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... vii DAFTAR TABEL ................................................................................................ ix

  BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1

  1.1 Latar Belakang ................................................................................ 1

  1.2 Tujuan dan mamfaat Penulisan ....................................................... 1

  1.3 Batasan Masalah.............................................................................. 2

  1.4 Metode Penulisan ............................................................................ 2

  1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................... 3

  BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA ..................................................... 5

  2.1 Umum .............................................................................................. 5

  2.2 Konstruksi Motor Induksi ............................................................... 5

  2.3 Jenis Motor Induksi Tiga Fasa ........................................................ 8

  2.3.1 Motor Induksi Tiga Fasa Sangkar Tupai ................................ 9

  2.3.2 Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan ............................... 10

  2.4 Medan Putar ................................................................................. 11

  2.5 Slip ............................................................................................... 14

  2.6 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa ......................................... 16

  2.7 Frekuensi Rotor ............................................................................ 17

  2.8 Rangkaian Ekivalen ...................................................................... 19

  2.9 Desain Motor Induksi .................................................................... 24

  2.10 Aliran Daya Motor Induksi ........................................................... 26

BAB III MOTOR INDUKSI DENGAN KEADAAN SATU FASA STATOR TERBUKA .................................................................... 30 3.1. Umum ............................................................................................ 30 3.2. Parameter Mesin Induksi ............................................................... 30

  3.2.1 Pengujian DC ..................................................................... 30

  3.2.2 Pengujian Rotor Tertahan .................................................. 32

  3.2.3 Percobaan Beban Nol ........................................................ 34 3.3. Komponen Simetris ....................................................................... 37 3.4.

  Motor Induksi Dengan Keaadaan Satu Fasa Stator Terbuka ......... 44

  BAB IV PENGUJIAN MOTOR INDUKSI DENGAN SATU FASA STATOR TERBUKA .................................................................... 50

  4.1 Umum ............................................................................................ 50

  4.2 Peralatan Yang Digunakan ............................................................ 50

  4.3 Percobaan Untuk Mendapatkan Parameter – Parameter Motor Induksi Tiga Fasa .......................................................................... 51 4.3.1.

  Percobaan Tahanan DC ..................................................... 51 4.3.2. Percobaan Rotor Tertahan (Block Rotor) ......................... 55

  4.3.3. Percobaan Beban Nol ........................................................ 57

  4.4 Percobaan Berbeban Motor Induksi Tiga Fasa Dalam Keadaan Normal Dan Dengan Satu Fasa Stator Terbuka ............................ 59

  BAB V PENUTUP ............................................................................................... 71 5.1. Kesimpulan .................................................................................... 71 5.2. Saran .............................................................................................. 72 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 73

  

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 (a) Stator ............................................................................................ 6Gambar 2.1 (b) Rotor ............................................................................................. 6Gambar 2.1 (c) Motor Induksi .............................................................................. 6Gambar 2.2 (a) Lempengan Inti ........................................................................... 7Gambar 2.2 (b) Tumpukan Inti dengan Kertas Isolasi pada Beberapa Alur ......... 7Gambar 2.2 (c) Tumpukan inti dan kumparan dalam cangkang stator ................ 7Gambar 2.3 Pembagian Motor induksi Tiga Fasa berdasarkan rotornya ......... 8Gambar 2.4 (a) Tipikal Rotor Sangkar .................................................................. 9Gambar 2.4 (b) Bagian

• – bagian Rotor Sangkar.................................................... 9

Gambar 2.5 Cincin Slip .................................................................................. 10Gambar 2.6 Rotor Belitan .............................................................................. 11Gambar 2.7 Medan putar ............................................................................... 12Gambar 2.8 Rangkaian ekivalen stator motor induksi ................................... 19Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen pada rotor motor induksi ........................... 22Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa .............................. 23Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi. ......... 23Gambar 2.12 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi .......... 23Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen dari motor induksi...................................... 24Gambar 2.14 Karakteristik torsi dan kecepatan motor induksi pada berbagai disain .......................................................................................... 25Gambar 2.15 Diagram aliran daya motor induksi ............................................ 27Gambar 2.16 Efisiensi pada motor induksi ...................................................... 28

• – komponen pada gambar 3.5 untuk mendapatkan tiga fasor tak seimbang ....................... 39

Gambar 3.10 Kurva T e vs n Ketika Satu Fasa Stator Terbuka ......................... 49Gambar 4.6 Kurva Beban Versus Torsi ......................................................... 69Gambar 4.5 (b) Rangkaian percobaan berbeban motor induksi tiga fasa dengan satu fasa stator terbuka ............................................................... 59Gambar 4.5 (a) Rangkaian percobaan berbeban motor induksi tiga fasa dalam keadaan normal .......................................................................... 59Gambar 4.4 Rangkaian percobaan beban nol................................................. 57Gambar 4.3 Gambar rangkaian percobaan rotor tertahan .............................. 55Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan Tahanan DC Pada rotor .......................... 53Gambar 4.1 Rangkaian Percobaan Tahanan DC Pada Stator ........................ 51Gambar 3.9 Rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa pada keadaan satu fasa stator terbuka ...................................................................... 46Gambar 3.1 Rangkaian pengujian tahanan stator arus searah motor induksi 31Gambar 3.8 Gambar satu fasa stator terbuka pada motor induksi tiga fasa ... 44Gambar 3.7 Diagram fasor berbagai pangkat dari operator a ........................ 41Gambar 3.6 Penjumlahan secara grafis komponenGambar 3.5 Tiga himpunan fasor seimbang yang merupakan komponen simetris dari tiga fasor tak seimbang .......................................... 39Gambar 3.4 Rangkaian ekivalen pada saat Beban Nol .................................. 35Gambar 3.3 Rangkaian pada saat Beban Nol ................................................. 35Gambar 3.2 Rangkaian rotor ditahan motor induksi ...................................... 32Gambar 4.8 Kurva Beban Versus Kecepatan................................................. 70

  

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Standar besarnya reaktansi berbagai jenis desain rotor ............. 34Tabel 4.1 Data Hasil Percobaan Tahanan DC Pada Belitan Stator ............ 52Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Tahanan DC Pada Belitan Rotor ............ 54Tabel 4.3 Data Hasil Percobaan Block Rotor ............................................ 56Tabel 4.4 Data Hasil Percobaan Beban Nol ............................................... 58Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Motor Induksi Dalam Normal ................. 61Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian Motor Induksi Dengan Satu Fasa Stator

  Terbuka ...................................................................................... 61

Tabel 4.7 Tabel Hasil Analisa Data Torsi Motor Induksi Dengan Keadaan

  Normal dan Satu fasa Stator Terbuka ........................................ 68

Tabel 4.8 Tabel Hasil Data Kecepatan Motor Induksi Dengan Keadaan

  Normal dan Satu fasa Stator Terbuka ........................................ 69