Analisis Simulasi Starting Motor Induksi Rotor Sangkar Dengan Autotransformator

  ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR OLEH : NAMA : APRIDO SILALAHI NIM : 08 0402 048 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013

  ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR Oleh : NAMA : APRIDO SILALAHI NIM : 08 0402 048

  Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

  Sidang pada tanggal 09 bulan Januari tahun 2013 di depan penguji :

1) Ir. Panusur SM.L Tobing : Ketua Penguji : ………………..

  

2) Ir. Zulkarnaen Pane : Anggota Penguji : ………………..

3) Ir. Eddy Warman : Anggota Penguji : ………………..

  Disetujui Oleh : Pembimbing Tugas Akhir (Ir. Riswan Dinzi, MT) NIP : 19610404 198811 1 001 Diketahui oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU

ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR

  

Oleh :

NAMA : APRIDO SILALAHI

NIM : 08 0402 048

  Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN

  Sidang pada tanggal 09 bulan Januari tahun 2013 di depan penguji

1) Ir. Panusur SM.L Tobing : Ketua Penguji 2) Ir. Zulkarnaen Pane : Anggota Penguji 3) Ir. Eddy Warman : Anggota Penguji Diketahui oleh : Disetujui Oleh : Ketua Departemen Teknik Elektro Pembimbing Tugas Akhir (Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si) (Ir. Riswan Dinzi, MT )

  

NIP : 19540531 198601 1 002 NIP : 19610404 198811 1 001

  

ABSTRAK

  Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling luas digunakan dalam perindustrian dimana motor induksi tiga fasa memiliki keluaran berupa torsi untuk menggerakkan beban. Starting motor induksi tiga fasa dapat dilakukan dengan berbagai metode, salah satunya starting dengan menggunakan autotransformator.

  Dalam Tugas Akhir ini dibahas karakteristik torsi dan arus start motor induksi pada saat starting dengan autotransformator. Persentase tap 100% pada autotransformator akan menghasilkan nilai torsi dan arus start yang besar serta putaran rotor yang membutuhkan waktu yang relatif singkat untuk mencapai putaran nominal. Jadi, dengan mengubah-ubah nilai persentase tap pada transformator akan menghasilkan nilai karakteristik torsi, putaran rotor dan arus tap autotransformator akan menghasilkan nilai karakteristik torsi dan arus start yang semakin kecil dan putaran rotor yang semakin lama untuk mencapai putaran nominal.

  Kata Kunci: Analisis, Starting dengan autotransformator

KATA PENGANTAR

  Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan rahmat-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul:

  

“ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR

SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR”

  Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan dan mengarahkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai harganya, yaitu Gorisdin Silalahi dan Lentaria Purba, atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik.

  Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis telah banyak mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus kepada: 1.

  Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk memberikan bantuan, bimbingan dan pengarahan kepada penulis selama penyusunan Tugas Akhir ini.

  2. Bapak Ir. Natsir Amin, MM selaku Dosen Wali Penulis.

  3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, MSi selaku Ketua Departermen Teknik elektro FT USU dan Bapak Rahmat Fauzi, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU.

  4. Seluruh staf pengajar dan administrasi Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

  5. Teman-teman kerja praktek di Paya Pasir: Ler Frederick Sakaja Ginting, ST dan Ler Junaydi Sipayung.

  6. Teman-teman stambuk 2008 : Pryandi, Junedy P, Nico, David P, V. Basten, Jean, Yusak, William, Herianto, Jhon, Esosia, Hisar, Doly dan teman-teman 2008 lainnya yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

  7. Teman-teman non-Teknik Elektro: Rizky Trinadewi, Mawar, Fitri, Sentiana, Juniarti, Berlianti, dan lainnya, terima kasih penulis ucapkan atas dukungannya selama ini.

  8. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis ucapkan terima kasih banyak.

  Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan, mengharapkan kritik dan saran yang membangun memperbaiki Tugas Akhir ini.

  Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi para pembaca dan bagi yang memerlukannya.

  Medan, Januari 2013 Penulis,

  (Aprido Silalahi) NIM: 08 0402 048

  

DAFTAR ISI

Hal.

  

ABSTRAK……………………………………………………………………. i

KATA PENGANTAR……………………………………………………….. ii

DAFTAR ISI…………………………………………………………………. iv

DAFTAR GAMBAR………………………………………………………… vii

BAB I PENDAHULUAN…………………………………………………… 1

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

  1.2 Rumusan Masalah………………………………………………… 2

  1.3 Tujuan dan Manfaat Penulisan…………………………………… 2

  1.4 Batasan Masalah…………………………………………………… 3

  1.5 Metode Penulisan…………………………………………………. 3

  1.6 Sistematika Penulisan…………………………………………….. 3

  2.1 Umum…………………………………………………………….. 5

  2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa……………………………… 5

  2.2.1 Stator……………………………………………………. 6

  2.2.2 Rotor……………………………………………………. 7

  2.3 Medan Putar………………………………………………….…… 9

  2.4 Slip……………………………………………………………….. 11

  2.5 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa………………………….. 12

  2.6 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa…………………... 14

  2.6.1 Ditinjau Dari Sisi Rotor……………………………….. 14

  2.7 Aliran Daya dan Efisiensi Motor Induksi……………………….. 19

  2.8 Torsi Motor Induksi Tiga Fasa…………………………………. 22

  2.9 Kelas Motor Induksi Tiga Fasa…..……………………………… 25

  

BAB III METODE STARTING MOTOR INDUKSI………………….….. 27

  3.1 Umum……..……………………………………………………… 27

  3.2 Starting Langsung (Direct-on-line Starting)……………………… 29

  3.3 Starting Wye-Delta……………………………………………….. 30

  3.4 Starting Dengan Tahanan Stator………………………………….. 32

  3.5 Starting Dengan Autotransformator……………………………… 34

  3.5.1 Pendahuluan…………………………………………….. 34

  3.5.2 Autotransformator……………………………………….. 34

  3.5.3 Analisis Rangkaian Starting dengan Autotransformator… 36

  3.5.3.1 Closed-circuit Transition……………………… 36

  3.5.4 Arus Dan Torsi Starting Motor Induksi…………………. 39

  

BAB IV ANALISIS SIMULASI STARTING MOTOR INDUKSI ROTOR

SANGKAR DENGAN AUTOTRANSFORMATOR …………………… 41

4.1 Umum…………………………………………………………….. 41

  4.2 Rangkaian Simulasi……………………………………………….. 41

  4.3 Spesifikasi Model Rangkaian Simulasi………………………….… 42

  4.4 Simulasi Dan Hasil Simulasi…………………………………….… 48

  4.5 Analisis Dengan Rumus………………………………………....... 73

BAB V PENUTUP…………………………………………………………. 77

  5.1 Kesimpulan………………………………………………………. 77

  5.2 Saran……………………………………………………………... 78

  

DAFTAR PUSTAKA………………………………………………….…… 79

LAMPIRAN

  

DAFTAR GAMBAR

Hal.

Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa…………………………. 6Gambar 2.2 Komponen stator motor induksi tiga fasa…………………….. 7Gambar 2.3 Tipikal Rotor Sangkar dan Motor Induksi Rotor Sangkar……. 8Gambar 2.4 Tipikal Rotor Belitan dan Motor Induksi Rotor Belitan……… 8Gambar 2.5 Arus Tiga Fasa dan Diagram Phasor Fluksi Seimbang……….. 9Gambar 2.6 Medan Putar Pada Motor Induksi Tiga Fasa………………….. 10Gambar 2.7 Rangkaian Ekivalen Pendekatan Motor Induksi Tiga Fasa….. 15Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen Saat Motor Bergerak Dilihat Dari Rotor 16Gambar 2.9 Diagram Vektor Saat Motor Berputar Dilihat Dari Rotor....... 16Gambar 2.10 Rangkaian Ekivalen Saat Motor Bergerak Dilihat Dari Stator 17Gambar 2.11 Diagram Vektor Saat Motor Berputar Dilihat Dari Stator...... 17Gambar 2.13 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa Tanpa Rugi Inti 19Gambar 2.14 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa……………... 19Gambar 2.15 Diagram Aliran Daya Pada Motor Induksi Tiga Fasa............ 20Gambar 2.16 Rangkaian Umum Jaringan Dan Rangkaian Ekivalen Thevenin 22Gambar 2.17 Rangkaian Ekivalen Thevenin Pada Motor Induksi…………. 23Gambar 2.18 Kurva Karakteristik Torsi-Kecepatan Pada Motor Induksi….. 24Gambar 2.19 Kurva Karakteristik Kelas Motor Induksi………………..….. 25Gambar 3.1 Rangkaian Diagram Starting Langsung Dan Rangkaian Kontrol

  Starting Langsung…………………………………………… 29

Gambar 3.2 Rangkaian Starting wye – delta Dan Rangkaian kontrolGambar 4.1 Rangkaian Simulasi Starting Motor Induksi Rotor SangkarGambar 4.6 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

  Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 45%...... 52

Gambar 4.5 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

  Induksi Tanpa Autotransformator…………………………… 51

Gambar 4.4 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

  Induksi Tanpa Autotransformator……………………………. 50

Gambar 4.3 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

  Dengan Autotransformator…………………………………… 42 Motor Induksi Tanpa Autotransformator…………………….. 49

  Transition ……………………………………………………... 38

  Starting wye-delta……………………………………………. 31

Gambar 3.7 Rangkaian Starting Dengan Autotransformator - Open

  Transition………… ………………………………………......... 37

Gambar 3.6 Rangkaian Starting Dengan Autotransformator - Closed

  Kontrol Starting Dengan Autotransformator…………………. 35

Gambar 3.5 Rangkaian Starting Dengan Autotransformator Dan RangkaianGambar 3.4 Belitan Autotransformator……………………………………. 35

  Skematik Starting Dengan Tahanan Stator………………….. 33

Gambar 3.3 Rangkaian Starting Dengan Tahanan Stator Dan Diagram

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 45%................. 53

Gambar 4.7 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 70%................. 59

Gambar 4.17 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%................. 63

Gambar 4.16 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%................. 62

Gambar 4.15 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

  Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85%...... 61

Gambar 4.14 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada StartingGambar 4.13 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting MotorGambar 4.12 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 45%................. 54

  Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 70%...... 58

Gambar 4.11 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 55%................. 57

Gambar 4.10 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 55%................. 56

Gambar 4.9 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

  Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 55%...... 55

Gambar 4.8 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

  Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85% Selama 2s Ke Tap 45%............................................................. 64

Gambar 4.18 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85% Selama 2s Ke Tap 45%............................................................ 65

Gambar 4.19 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85% Selama 2s Ke Tap 45%............................................................. 66

Gambar 4.20 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

  Motor Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85% Selama 2,5s Ke Tap 45%.......................................................... 67

Gambar 4.21 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

  Induksi Dengan Autotransformator Pada Tap 85% Selama 2,5s Ke Tap 45%......................................................... 68

Gambar 4.22 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

  Selama 0,25s Ke Tap 45%........................................................ 69

Gambar 4.23 Grafik Torsi – Kecepatan Dan Putaran Rotor Pada Starting

  Motor Induksi Dengan Autotransformator dari tap 55% ke 70% ke 85% ke 100%.............................................................. 70

Gambar 4.24 Grafik Arus Stator Fasa a,b Dan c Pada Starting Motor

  Induksi Dengan Autotransformator dari tap 55% ke 70% ke 85% ke 100%....................................................................... 71

Gambar 4.25 Grafik Torsi Elektromagnetik Pada Starting Motor

  Induksi Dengan Autotransformator dari tap 55% ke 70%