Analisa Aliran Daya Pada Motor Induksi Lima Phasa Rotor Sangkar
TUGAS AKHIR
ANALISA ALIRAN DAYA PADA MOTOR INDUKSI LIMA PHASA ROTOR
SANGKAR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Biondi Y Laurens
NIM :110402070
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Motor induksi merupakan salah satu penggerak yang paling sering dipakai didalam
aplikasi industri. Penggunaan motor induksi rotor sangkar memberikan kelebihan tersendiri bila
dibandingkan motor induksi rotor belitan. Salah satu kelebihannya adalah effisiensi dan faktor
kerjanya lebih tinggi. Selain itu dari segi aliran daya, motor induksi dengan rotor sangkar lebih
sedikit menghasilkan rugi-rugi daya pada sisi rotor dibandingkan dengan motor induksi rotor
belitan.
Pada suatu motor induksi perlu diketahui aliran daya dari motor tersebut agar didapat
informasi seperti effisiensi dan torsi dari motor tersebut. Motor induksi umumnya terbagi dua,
yaitu motor induksi satu phasa dan motor induksi tiga phasa. Namun kali ini yang akan dibahas
adalah mengenai motor induksi lima phasa. Oleh karena itu dalam Tugas Akhir ini akan di bahas
tentang seberapa besar nilai aliran daya, effisiensi dan torsi pada motor induksi lima phasa
dengan beban yang berubah-ubah.
Pada pengujian berbeban motor induksi lima phasa diperoleh nilai daya masukan yang
cukup besar. Namun daya keluaran yang dihasilkan sangat kecil. Ini dikarenakan besarnya nilai
rugi-rugi dayanya. Salah satunya adalah nilai dari rugi daya belitan stator. Dimana jumlah
tahanan total belitan stator cukup besar, yaitu 66,61Ω.
Kata Kunci: Motor Induksi 5 Phasa, Daya, Effisiensi, Torsi
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang karena
berkatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
ANALISA ALIRAN DAYA PADA MOTOR INDUKSI LIMA PHASA ROTOR SANGKAR
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.
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.
Rekan- rekan satu angkatan 2011 Teknik Elektro , Aspar, Zein, Fernando, Mangatur,
Suranta, Boni, Henri, dll yang selalu saling memberi semangat dan bantuan selama
perkuliahan.
7.
Abang Asrianto dan bang Citra yang memberikan dukungan dan bantuan.
8.
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.
9.
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,
Biondi Y Laurens
NIM. 110402070
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK………………………………………………………………………..... i
KATA PENGANTAR…………………………………………………………….. .ii
DAFTAR ISI…………………………………………………………………….... .iv
DAFTAR GAMBAR................................................................................................viii
DAFTAR TABEL……………………………………………………………..........ix
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..................................................................6
2.4 Motor Induksi Lima Phasa.....................................................................9
iv
Universitas Sumatera Utara
2.5 Aliran Daya pada Motor Induksi Lima Phasa......................................13
2.6 Torsi Motor Induksi..............................................................................15
2.7 Effisiensi Motor Induksi Lima Phasa...................................................18
2.8 Penentuan Parameter Motor Induksi....................................................19
2.8.1 Pengujian Tanpa Beban...........................................................19
2.8.2 Pengujian Tahanan Stator........................................................21
2.8.3 Pengujian Rotor Tertahan........................................................22
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu....................................................................................25
3.2 Bahan dan Peralatan...................................................................................25
3.3 Pelaksanaa Penelitian.....................................................................................26
3.4 Variable yang Diamati...............................................................................26
3.5 Prosedur Penelitian...................................................................................26
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum................................................................................................................29
4.2 Percobaan Menentukan Parameter Motor Induksi Lima Phasa..............29
4.2.1 Percobaan Beban Nol (No Load Test) .......................................29
4.2.1.1 Rangkaian Percobaan...................................................29
4.2.1.2 Prosedur Percobaan........................................................30
v
Universitas Sumatera Utara
4.2.1.3 Data Hasil Percobaan....................................................30
4.2.1.4 Analisa Data Hasil Percobaan .....................................30
4.2.2 Percobaan Tahanan Stator (DC Test)..........................................31
4.2.2.1 Rangkaian Percobaan...................................................31
4.2.2.2 Prosedur Percobaan.......................................................32
4.2.2.3 Data Hasil Percobaan....................................................32
4.2.2.4 Analisa Data Hasil Percobaan .....................................33
4.2.3 Percobaan Rotor Ditahan (Blocked Rotor)................................36
4.2.3.1 Rangkaian Percobaan....................................................36
4.2.3.2 Prosedur Percobaan.......................................................36
4.2.3.3 Data Hasil Percobaan....................................................37
4.2.3.4 Analisa Data Hasil Percobaan.....................................37
4.3 Percobaan Berbeban (Load Test)................................................................38
4.3.1 Rangkaian Percobaan....................................................................38
4.3.2 Prosedur Percobaan........................................................................38
4.3.3 Data Hasil Percobaan..................................................................,.39
4.3.4 Analisa Data Hasil Percobaan.....................................................40
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan.....................................................................................................44
5.2 Saran................................................................................................................44
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................45
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Konstruksi Motor Induksi Lima Phasa …………………………….5
Gambar 2.2
One Line Diagram Suplai Motor Induksi Lima Phasa …………….9
Gambar 2.3
Fasor Diagram Tegangan Phasa ke Phasa Sistem Lima Phasa …...10
Gambar 2.4
Analiasa Tegangan Line pada Sistem Lima Phasa..........................10
Gambar 2.5
Diagram Belitan Stator Motor Induksi Lima Phasa ……………..12
Gambar 2.6
Aliran Daya Motor Induksi Lima Phasa .........................................15
Gambar 2.7
Karateristik Torsi – Slip pada Motor Induksi …………………....16
Gambar 2.8
Rangkaian Ekivalen Motor Induksi pada Percobaan Beban Nol ....21
Gambar 2.9
Rangkaian Pengukuran untuk DC Test ...........................................22
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian ..................................................................27
Gambar 4.1
Rangkaian Percobaan Beban Nol Motor Induksi Lima Phasa .......29
Gambar 4.2
Rangkaian Percobaan Tahanan Stator Motor Induksi Lima Phasa...31
Gambar 4.3
Rangkaian Percobaan Rotor Ditahan Motor Induksi Lima Phasa ...36
Gambar 4.4
Rangkaian Percobaan Berbeban Motor Induksi Lima Phasa ..........38
Gambar 4.5
Kurva Karakteristik Kecepatan Putaran Rotor – Torsi Motor
Induksi ............................................................................................43
Gambar 4.6
Kurva Karakteristik Daya Ouput – Effisiensi .................................43
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Data Hasil Percobaan Uji Beban Nol ..................................................30
Tabel 4.2
Hasil Analisa Data Percobaan Uji Beban Nol ....................................31
Tabel 4.3
Data Hasil Percobaan Tahanan Stator Motor Induksi Lima Phasa ..32
Tabel 4.4
Hasil Analisa Data Percobaan Tahanan Stator Motor Induksi
Lima Phasa .............................................................................................34
Tabel 4.5
Data Hasil Percobaan Uji Blocked Rotor ..........................................37
Tabel 4.6
Hasil Analisa Data Percobaan Rotor Ditahan ....................................38
Tabel 4.7
Data Hasil Percobaan Berbeban ...........................................................39
Tabel 4.8
Hasil Analisa Data Percobaan Berbeban ............................................40
ix
Universitas Sumatera Utara
ANALISA ALIRAN DAYA PADA MOTOR INDUKSI LIMA PHASA ROTOR
SANGKAR
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Biondi Y Laurens
NIM :110402070
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Motor induksi merupakan salah satu penggerak yang paling sering dipakai didalam
aplikasi industri. Penggunaan motor induksi rotor sangkar memberikan kelebihan tersendiri bila
dibandingkan motor induksi rotor belitan. Salah satu kelebihannya adalah effisiensi dan faktor
kerjanya lebih tinggi. Selain itu dari segi aliran daya, motor induksi dengan rotor sangkar lebih
sedikit menghasilkan rugi-rugi daya pada sisi rotor dibandingkan dengan motor induksi rotor
belitan.
Pada suatu motor induksi perlu diketahui aliran daya dari motor tersebut agar didapat
informasi seperti effisiensi dan torsi dari motor tersebut. Motor induksi umumnya terbagi dua,
yaitu motor induksi satu phasa dan motor induksi tiga phasa. Namun kali ini yang akan dibahas
adalah mengenai motor induksi lima phasa. Oleh karena itu dalam Tugas Akhir ini akan di bahas
tentang seberapa besar nilai aliran daya, effisiensi dan torsi pada motor induksi lima phasa
dengan beban yang berubah-ubah.
Pada pengujian berbeban motor induksi lima phasa diperoleh nilai daya masukan yang
cukup besar. Namun daya keluaran yang dihasilkan sangat kecil. Ini dikarenakan besarnya nilai
rugi-rugi dayanya. Salah satunya adalah nilai dari rugi daya belitan stator. Dimana jumlah
tahanan total belitan stator cukup besar, yaitu 66,61Ω.
Kata Kunci: Motor Induksi 5 Phasa, Daya, Effisiensi, Torsi
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Segala puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa yang karena
berkatnya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:
ANALISA ALIRAN DAYA PADA MOTOR INDUKSI LIMA PHASA ROTOR SANGKAR
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.
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.
Rekan- rekan satu angkatan 2011 Teknik Elektro , Aspar, Zein, Fernando, Mangatur,
Suranta, Boni, Henri, dll yang selalu saling memberi semangat dan bantuan selama
perkuliahan.
7.
Abang Asrianto dan bang Citra yang memberikan dukungan dan bantuan.
8.
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.
9.
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,
Biondi Y Laurens
NIM. 110402070
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
ABSTRAK………………………………………………………………………..... i
KATA PENGANTAR…………………………………………………………….. .ii
DAFTAR ISI…………………………………………………………………….... .iv
DAFTAR GAMBAR................................................................................................viii
DAFTAR TABEL……………………………………………………………..........ix
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..................................................................6
2.4 Motor Induksi Lima Phasa.....................................................................9
iv
Universitas Sumatera Utara
2.5 Aliran Daya pada Motor Induksi Lima Phasa......................................13
2.6 Torsi Motor Induksi..............................................................................15
2.7 Effisiensi Motor Induksi Lima Phasa...................................................18
2.8 Penentuan Parameter Motor Induksi....................................................19
2.8.1 Pengujian Tanpa Beban...........................................................19
2.8.2 Pengujian Tahanan Stator........................................................21
2.8.3 Pengujian Rotor Tertahan........................................................22
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu....................................................................................25
3.2 Bahan dan Peralatan...................................................................................25
3.3 Pelaksanaa Penelitian.....................................................................................26
3.4 Variable yang Diamati...............................................................................26
3.5 Prosedur Penelitian...................................................................................26
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum................................................................................................................29
4.2 Percobaan Menentukan Parameter Motor Induksi Lima Phasa..............29
4.2.1 Percobaan Beban Nol (No Load Test) .......................................29
4.2.1.1 Rangkaian Percobaan...................................................29
4.2.1.2 Prosedur Percobaan........................................................30
v
Universitas Sumatera Utara
4.2.1.3 Data Hasil Percobaan....................................................30
4.2.1.4 Analisa Data Hasil Percobaan .....................................30
4.2.2 Percobaan Tahanan Stator (DC Test)..........................................31
4.2.2.1 Rangkaian Percobaan...................................................31
4.2.2.2 Prosedur Percobaan.......................................................32
4.2.2.3 Data Hasil Percobaan....................................................32
4.2.2.4 Analisa Data Hasil Percobaan .....................................33
4.2.3 Percobaan Rotor Ditahan (Blocked Rotor)................................36
4.2.3.1 Rangkaian Percobaan....................................................36
4.2.3.2 Prosedur Percobaan.......................................................36
4.2.3.3 Data Hasil Percobaan....................................................37
4.2.3.4 Analisa Data Hasil Percobaan.....................................37
4.3 Percobaan Berbeban (Load Test)................................................................38
4.3.1 Rangkaian Percobaan....................................................................38
4.3.2 Prosedur Percobaan........................................................................38
4.3.3 Data Hasil Percobaan..................................................................,.39
4.3.4 Analisa Data Hasil Percobaan.....................................................40
vi
Universitas Sumatera Utara
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan.....................................................................................................44
5.2 Saran................................................................................................................44
DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................................45
vii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Konstruksi Motor Induksi Lima Phasa …………………………….5
Gambar 2.2
One Line Diagram Suplai Motor Induksi Lima Phasa …………….9
Gambar 2.3
Fasor Diagram Tegangan Phasa ke Phasa Sistem Lima Phasa …...10
Gambar 2.4
Analiasa Tegangan Line pada Sistem Lima Phasa..........................10
Gambar 2.5
Diagram Belitan Stator Motor Induksi Lima Phasa ……………..12
Gambar 2.6
Aliran Daya Motor Induksi Lima Phasa .........................................15
Gambar 2.7
Karateristik Torsi – Slip pada Motor Induksi …………………....16
Gambar 2.8
Rangkaian Ekivalen Motor Induksi pada Percobaan Beban Nol ....21
Gambar 2.9
Rangkaian Pengukuran untuk DC Test ...........................................22
Gambar 3.1
Diagram Alir Penelitian ..................................................................27
Gambar 4.1
Rangkaian Percobaan Beban Nol Motor Induksi Lima Phasa .......29
Gambar 4.2
Rangkaian Percobaan Tahanan Stator Motor Induksi Lima Phasa...31
Gambar 4.3
Rangkaian Percobaan Rotor Ditahan Motor Induksi Lima Phasa ...36
Gambar 4.4
Rangkaian Percobaan Berbeban Motor Induksi Lima Phasa ..........38
Gambar 4.5
Kurva Karakteristik Kecepatan Putaran Rotor – Torsi Motor
Induksi ............................................................................................43
Gambar 4.6
Kurva Karakteristik Daya Ouput – Effisiensi .................................43
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Data Hasil Percobaan Uji Beban Nol ..................................................30
Tabel 4.2
Hasil Analisa Data Percobaan Uji Beban Nol ....................................31
Tabel 4.3
Data Hasil Percobaan Tahanan Stator Motor Induksi Lima Phasa ..32
Tabel 4.4
Hasil Analisa Data Percobaan Tahanan Stator Motor Induksi
Lima Phasa .............................................................................................34
Tabel 4.5
Data Hasil Percobaan Uji Blocked Rotor ..........................................37
Tabel 4.6
Hasil Analisa Data Percobaan Rotor Ditahan ....................................38
Tabel 4.7
Data Hasil Percobaan Berbeban ...........................................................39
Tabel 4.8
Hasil Analisa Data Percobaan Berbeban ............................................40
ix
Universitas Sumatera Utara