Analisa Pengaruh Tegangan Jatuh Terhadap Kinerja Motor Induksi Lima Fasa Rotor Sangkar
.
TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH TEGANGAN JATUH TERHADAP KINERJA
MOTOR INDUKSI LIMA FASA ROTOR SANGKAR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
OLEH:
BONY ADAM MANURUNG
NIM: 110402075
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
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 :
“ANALISA PENGARUH TEGANGAN JATUH TERHADAP KINERJA
MOTOR INDUKSI LIMA FASA ROTOR SANGKAR”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
Ayahanda (H. Jonggi.M.Manurung) beserta Ibunda (Hj. Nurlaila) dan kakak saya
(Vivid Rizqy Manurung) serta adik saya (Tioni Rohana Manurung) yang selalu
memberikan semangat dan mendoakan penulis selama masa studi hingga
menyelesaikan TugasAkhir 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.
iii
Universitas Sumatera Utara
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 Ir. Syamsul Amien, M.S, 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 dan teman-teman jurusan Teknik Elektro angkatan 2011 yang
selalu mendoakan kesuksesan penulis dalam setiap kesempatan.
7.
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 penulis menyerahkan diri.
Medan, 02 Februari 2017
Penulis
Bony Adam Manurung
NIM : 110402075
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Motor induksi lima fasa adalah motor yang bekerja memanfaatkan
perbedaan fasa pada sumber untuk menghasilkan gaya putar pada bagian rotornya.
Perbedaan fasa pada motor diperoleh dengan mengubah sumber tegangan tiga
fasa menjadi sumber tegangan lima fasa dengan menggunakan transformator lima
fasa. Adanya beda potensial pada sumber digunakan untuk membangkitkan
tegangan pada motor. Pada jaringan listrik tegangan jala-jala yang terhubung ke
konsumen tidak selalu sama dengan tegangan yang dikirim. Besarnya bisa lebih
kecil dari tegangan yang dikirim pada ujung penyulang. Hal ini dikenal dengan
tegangan jatuh. Tegangan jatuh mengakibatkan kerugian pada penghantar serta
dapat menurunkan tegangan pada beban. Akibatnya tegangan pada beban akan
berada dibawah nominal. Pada penelitian ini beban yang digunakan berupa motor
induksi lima fasa jenis rotor sangkar yang diparalelkan ke servomotor dengan
tahanan torsi sebesar 10 Nm dan 12 Nm. Dari hasil penelitian besar tegangan
sumber semakin menurun mengakibatkan arus masuk semakin besar. Arus yang
besar mengakibatkan nilai faktor daya menurun dan daya input pada motor
semakin kecil. Akibatnya tegangan jatuh juga semakin besar. Hal ini berpengaruh
terhadap kinerja motor induksi lima fasa dimana kecepatan putar rotor semakin
kecil dan efisiensi motor semakin berkurang.
Kata kunci : Motor induksi lima fasa rotor sangkar, Tegangan jatuh, Arus masuk,
Efisiensi.
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ....................................................................................
i
ABSTRAK .......................................................................................................
iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
viii
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
x
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LatarBelakang .........................................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah ...................................................................................
2
1.3. Tujuan Penelitian ....................................................................................
2
1.4. Batasan Masalah .....................................................................................
2
1.5. Manfaat Penelitian ..................................................................................
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum………………………………………………………………….
4
2.2. Konstruksi Motor Induksi .......................................................................
4
2.3. Prinsip Kerja Motor Induksi ...................................................................
8
2.4. Motor Induksi Lima Fasa ........................................................................
11
vi
Universitas Sumatera Utara
2.5. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi ........................................................
15
2.6
Aliran Daya pada Motor Induksi Lima Fasa...........................................
18
2.7
Torsi Motor Induksi ................................................................................
21
2.8
Efisiensi Motor Induksi Lima Fasa .........................................................
23
2.9
Tegangan Jatuh (Voltage Regulation). ...................................................
24
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu .................................................................................
26
3.2. Peralatan yang Digunakan ......................................................................
26
3.3. Variabel yang Diamati ............................................................................
27
3.4
Prosedur Penelitian .................................................................................
29
3.5
Pelaksanakan Penelitian ..........................................................................
31
3.5.1
Proses Pengumpulan Data ........................................................
31
3.5.2
Melakukan Analisa Data ...........................................................
31
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Umum ..................................................................................................
32
4.2. Data Percobaan .......................................................................................
33
4.3
34
Analisa Data ............................................................................................
vii
Universitas Sumatera Utara
4.4
Analisa Pengukuran dan Perhitungan ....................................................
41
4.5
Analisa Hasil Pengukuran dan Perhitungan ...........................................
43
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan .............................................................................................
47
5.2
Saran
48
................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 (a) Stator dan Rotor Sangkar dan (b) Rotor Belitan ....................
5
Gambar 2.2 Gambar Motor Induksi dengan 1 Kumparan Stator dan
1 Kumparan Rotor ......................................................................
7
Gambar 2.3 Penampang inti stator dan rotor motor induksi ............................
7
Gambar 2.4 One line diagram suplai motor induksi lima fasa .........................
11
Gambar 2.5 Susunan belitan wye – wye transformasi lima fasa ......................
12
Gambar 2.6 Diagram tegangan fasa ke fasa sistem lima fasa ..........................
12
Gambar 2.7 Analisis tegangan line pada sistem lima fasa ...............................
12
Gambar 2.8 Diagram belitan stator motor induksi lima fasa ..........................
12
Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen stator.............................................................
12
Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor induksi .............................................
17
Gambar 2.11 Penyederhanaan rangkaian ekivalen motor induksi ...................
18
Gambar 2.11 Penyederhanaan rangkaian ekivalen motor induksi ...................
18
Gambar 2.12 Diagram aliran daya pada motor induksi lima fasa ....................
20
Gambar 2.13 Karateristik torsi – slip pada motor induksi ...............................
21
Gambar
3.1 Rangkaian Percobaan Jatuh Tegangan Motor Induksi
Lima Fasa .................................................................................... 29
Gambar 3.2 Diagram alur proses pengambilan data ........................................
30
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap arus input motor ...
37
Gambar 4.2 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap putaran rotor .........
38
Gambar 4.3 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap faktor daya (cos φ)
38
Gambar 4. 4
Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap daya input
motor……. ..................................................................................
39
Gambar 4.5 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap daya output motor
40
Gambar 4.6 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap rugi daya motor ...
40
Gambar 4.7 Hubungan tegangan jala-jala terhadap efisiensi motor ................
41
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data pengukuran motor induksi lima fasa dengan
tahanan torsi
10 Nm ..........................................................................................
33
Tabel 4.2 Data pengukuran motor induksi lima fasa dengan tahanan torsi
12 Nm ..........................................................................................
33
Tabel 4.3 Analisa hasil pengukuran dengan tahanan torsi 10 Nm ...................
38
Tabel 4.4 Analisa hasil pengukuran dengan tahanan torsi 12 Nm ...................
38
Tabel 4.5 Perhitungan dengan tahanan torsi 10 Nm ........................................
43
Tabel 4.6 Perhitungan dengan tahanan torsi 12 Nm ........................................
4
x
Universitas Sumatera Utara
TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH TEGANGAN JATUH TERHADAP KINERJA
MOTOR INDUKSI LIMA FASA ROTOR SANGKAR
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Menyelesaikan Pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
OLEH:
BONY ADAM MANURUNG
NIM: 110402075
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017
Universitas Sumatera Utara
i
Universitas Sumatera Utara
ii
Universitas Sumatera Utara
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 :
“ANALISA PENGARUH TEGANGAN JATUH TERHADAP KINERJA
MOTOR INDUKSI LIMA FASA ROTOR SANGKAR”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
Ayahanda (H. Jonggi.M.Manurung) beserta Ibunda (Hj. Nurlaila) dan kakak saya
(Vivid Rizqy Manurung) serta adik saya (Tioni Rohana Manurung) yang selalu
memberikan semangat dan mendoakan penulis selama masa studi hingga
menyelesaikan TugasAkhir 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.
iii
Universitas Sumatera Utara
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 Ir. Syamsul Amien, M.S, 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 dan teman-teman jurusan Teknik Elektro angkatan 2011 yang
selalu mendoakan kesuksesan penulis dalam setiap kesempatan.
7.
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 penulis menyerahkan diri.
Medan, 02 Februari 2017
Penulis
Bony Adam Manurung
NIM : 110402075
iv
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Motor induksi lima fasa adalah motor yang bekerja memanfaatkan
perbedaan fasa pada sumber untuk menghasilkan gaya putar pada bagian rotornya.
Perbedaan fasa pada motor diperoleh dengan mengubah sumber tegangan tiga
fasa menjadi sumber tegangan lima fasa dengan menggunakan transformator lima
fasa. Adanya beda potensial pada sumber digunakan untuk membangkitkan
tegangan pada motor. Pada jaringan listrik tegangan jala-jala yang terhubung ke
konsumen tidak selalu sama dengan tegangan yang dikirim. Besarnya bisa lebih
kecil dari tegangan yang dikirim pada ujung penyulang. Hal ini dikenal dengan
tegangan jatuh. Tegangan jatuh mengakibatkan kerugian pada penghantar serta
dapat menurunkan tegangan pada beban. Akibatnya tegangan pada beban akan
berada dibawah nominal. Pada penelitian ini beban yang digunakan berupa motor
induksi lima fasa jenis rotor sangkar yang diparalelkan ke servomotor dengan
tahanan torsi sebesar 10 Nm dan 12 Nm. Dari hasil penelitian besar tegangan
sumber semakin menurun mengakibatkan arus masuk semakin besar. Arus yang
besar mengakibatkan nilai faktor daya menurun dan daya input pada motor
semakin kecil. Akibatnya tegangan jatuh juga semakin besar. Hal ini berpengaruh
terhadap kinerja motor induksi lima fasa dimana kecepatan putar rotor semakin
kecil dan efisiensi motor semakin berkurang.
Kata kunci : Motor induksi lima fasa rotor sangkar, Tegangan jatuh, Arus masuk,
Efisiensi.
v
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ....................................................................................
i
ABSTRAK .......................................................................................................
iv
DAFTAR ISI ...................................................................................................
v
DAFTAR GAMBAR .....................................................................................
viii
DAFTAR TABEL ...........................................................................................
x
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LatarBelakang .........................................................................................
1
1.2. Rumusan Masalah ...................................................................................
2
1.3. Tujuan Penelitian ....................................................................................
2
1.4. Batasan Masalah .....................................................................................
2
1.5. Manfaat Penelitian ..................................................................................
3
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Umum………………………………………………………………….
4
2.2. Konstruksi Motor Induksi .......................................................................
4
2.3. Prinsip Kerja Motor Induksi ...................................................................
8
2.4. Motor Induksi Lima Fasa ........................................................................
11
vi
Universitas Sumatera Utara
2.5. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi ........................................................
15
2.6
Aliran Daya pada Motor Induksi Lima Fasa...........................................
18
2.7
Torsi Motor Induksi ................................................................................
21
2.8
Efisiensi Motor Induksi Lima Fasa .........................................................
23
2.9
Tegangan Jatuh (Voltage Regulation). ...................................................
24
BAB III METODE PENELITIAN
3.1. Tempat dan Waktu .................................................................................
26
3.2. Peralatan yang Digunakan ......................................................................
26
3.3. Variabel yang Diamati ............................................................................
27
3.4
Prosedur Penelitian .................................................................................
29
3.5
Pelaksanakan Penelitian ..........................................................................
31
3.5.1
Proses Pengumpulan Data ........................................................
31
3.5.2
Melakukan Analisa Data ...........................................................
31
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1. Umum ..................................................................................................
32
4.2. Data Percobaan .......................................................................................
33
4.3
34
Analisa Data ............................................................................................
vii
Universitas Sumatera Utara
4.4
Analisa Pengukuran dan Perhitungan ....................................................
41
4.5
Analisa Hasil Pengukuran dan Perhitungan ...........................................
43
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
Kesimpulan .............................................................................................
47
5.2
Saran
48
................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 (a) Stator dan Rotor Sangkar dan (b) Rotor Belitan ....................
5
Gambar 2.2 Gambar Motor Induksi dengan 1 Kumparan Stator dan
1 Kumparan Rotor ......................................................................
7
Gambar 2.3 Penampang inti stator dan rotor motor induksi ............................
7
Gambar 2.4 One line diagram suplai motor induksi lima fasa .........................
11
Gambar 2.5 Susunan belitan wye – wye transformasi lima fasa ......................
12
Gambar 2.6 Diagram tegangan fasa ke fasa sistem lima fasa ..........................
12
Gambar 2.7 Analisis tegangan line pada sistem lima fasa ...............................
12
Gambar 2.8 Diagram belitan stator motor induksi lima fasa ..........................
12
Gambar 2.9 Rangkaian ekivalen stator.............................................................
12
Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen motor induksi .............................................
17
Gambar 2.11 Penyederhanaan rangkaian ekivalen motor induksi ...................
18
Gambar 2.11 Penyederhanaan rangkaian ekivalen motor induksi ...................
18
Gambar 2.12 Diagram aliran daya pada motor induksi lima fasa ....................
20
Gambar 2.13 Karateristik torsi – slip pada motor induksi ...............................
21
Gambar
3.1 Rangkaian Percobaan Jatuh Tegangan Motor Induksi
Lima Fasa .................................................................................... 29
Gambar 3.2 Diagram alur proses pengambilan data ........................................
30
ix
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.1 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap arus input motor ...
37
Gambar 4.2 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap putaran rotor .........
38
Gambar 4.3 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap faktor daya (cos φ)
38
Gambar 4. 4
Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap daya input
motor……. ..................................................................................
39
Gambar 4.5 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap daya output motor
40
Gambar 4.6 Grafik hubungan tegangan jala-jala terhadap rugi daya motor ...
40
Gambar 4.7 Hubungan tegangan jala-jala terhadap efisiensi motor ................
41
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Data pengukuran motor induksi lima fasa dengan
tahanan torsi
10 Nm ..........................................................................................
33
Tabel 4.2 Data pengukuran motor induksi lima fasa dengan tahanan torsi
12 Nm ..........................................................................................
33
Tabel 4.3 Analisa hasil pengukuran dengan tahanan torsi 10 Nm ...................
38
Tabel 4.4 Analisa hasil pengukuran dengan tahanan torsi 12 Nm ...................
38
Tabel 4.5 Perhitungan dengan tahanan torsi 10 Nm ........................................
43
Tabel 4.6 Perhitungan dengan tahanan torsi 12 Nm ........................................
4
x
Universitas Sumatera Utara