Analisis Perbandingan Temperatur Dan Torsi Motor Sinkron Tiga Fasa Saat Tegangan Seimbang Dan Tidak Seimbang
SKRIPSI
ANALISIS PERBANDINGAN TEMPERATUR DAN TORSI
MOTOR SINKRON TIGA FASA SAAT TEGANGAN SEIMBANG
DAN TIDAK SEIMBANG
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Alvi Handika Siregar
NIM : 130402011
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Universitas Sumatera Utara
2017
ABSTRAK
Motor sinkron akan beroperasi secara optimal jika tegangan yang mensuplai
motor dalam tegangan seimbang. Permasalahan dalam pengoperasian motor
sinkron ialah mendapat catu tegangan tidak seimbang pada terminalnya. Sehingga
perlu dilakukan pengujian didalam laboratorium untuk mencari perbandingan saat
motor disuplai tegangan seimbang dan tegangan tidak seimbang. Variabel yang
diamati pada kasus ini adalah temperatur dan torsi motor sinkron. Metode yang
digunakan untuk mencari nilai temperatur motor
sinkron ialah dengan
menggunakan thermometer infrared dan menggunakan pengukuran resistansi stator
motor sinkron tiga fasa. Kemudian untuk mencari torsi motor sinkron dengan cara
mencatat variable tegangan dan arus saat melakukan pengujian di laboratorium.
Nilai temperatur dengan pengukuran
thermometer infrared ketika tegangan
seimbang lebih rendah yaitu 0.1214 0C/m, sedangkan untuk unbalance 2% yaitu
0.1952 0C/m dan unbalance 4% yaitu 0.57110C/m. Sedangkan dengan pengukuran
tahanan resistansi ketika tegangan simbang nilai temperatur yaitu 0.1358 0C/m,
untuk unbalance 2% yaitu 0.205 0C/m dan unbalance 4% yaitu 0.5521 0C/m.
Untuk torsi motor ketika tegangan seimbang untuk faktor daya 0.8 lagging, unity,
dan 0.8 leading secara berurut yaitu : 5.07 Nm, 1.7 Nm, dan 6.49 Nm. Sedangkan
ketika unbalance 2% yaitu : 6.68 Nm, 4.52 Nm, dan 6.88 Nm dan unbalance 4%
yaitu : 9.91 Nm, 4.23 Nm, dan 10.78 Nm.
Kata Kunci : Motor Sinkron 3 Fasa, Torsi,Temperatur, thermometer infrared, dan
Faktor daya
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin senantiasa penulis ucapkan kehadirat Allah
SWT yang telah memberikan rahmat, kesehatan, kesempatan dan kemudahan
kepada penulis untuk dapat menyelesaikan Skripsi ini. Juga shalawat beserta salam
kepada Rasulullah Muhammad SAW yang selalu menjadi panutan umat manusia di
seluruh dunia.
Skripsi ini penulis persembahkan kepada Ibunda dan Ayahanda tercinta dan
Adik tersayang yang senantiasa mencurahkan kasih sayang dan doa yang tiada
terhitung kepada penulis serta selalu membantu dan memberikan semangat kepada
penulis untuk segera menyelesaikan Skripsi ini.
Skripsi ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk
memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun
judul Skripsi ini adalah:
Analisis Perbandingan Temperatur Dan Torsi Motor Sinkron Tiga Fasa Saat
Tegangan Seimbang Dan Tidak Seimbang
Selama masa kuliah sampai penyelesaian Skripsi ini, penulis juga banyak
mendapat dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis
ingin meyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1.
Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S., selaku dosen Pembimbing Skirpsi serta
Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah banyak meluangkan
waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan, dan
pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Skripsi ini.
2.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku dosen Penguji Skripsi dan dosen
pembimbing akademik yang telah banyak memberikan masukan demi
perbaikan Skripsi ini dan telah banyak motivasi selama masa perkuliahan.
3.
Bapak Drs. Hasdari Helmi Rangkuti, MT selaku dosen penguji Skripsi yang
telah membantu dalam pengerjaan skripsi dan membantu sewaktu perkuliahan.
ii
Universitas Sumatera Utara
4.
Bapak Dr. Fahmi, ST, M.Sc, IPM selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT-USU, dan Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro FT-USU.
5.
Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT-USU.
6.
Sahabat Terhebat “ONLY US”, Aidil, Ryan, Dona, Pesal, Hanapi, Partot,
kemal yang telah banyak memberikan kritik, saran, dukungan, dan inspirasi
selama penulis menjalani masa perkuliahan.
7.
Seluruh kawan-kawan 2013 Salim, Bari, Apit, Sulpat, Alex, Johanes, Jackson,
Maria, Angel, Winny, Ribel, Ingrid, Uti, Moses, Ajo, Sidik, Isman, Rozi, Budi
the batu, Tongen, Kacmat, Aklipan, Dnik, Dirga, Handoko, Memet, Later,
Sepai, Tika, Martin, Elsa, Ika, dan lain lain yang tidak saya sebutkan.
8.
Laboran dan Rekan Laboratorium Konversi Energi Listrik Om Roy, Bg Wira,
Bg Gading, Bg Sahrul, bang Zein, bang Aspar, bang Jaka, Ade, Fajri, Wahyu,
Teguh yang selalu membantu dan tidak bosan-bosannya membagikan
pengalaman selama masa perkuliahan.
9.
Seluruh pihak yang juga berperan dan tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu
yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung
selama menjalani masa perkuliahan.
Penulis menyadari bahwa dalam penulis Skirpsi 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 Skripsi ini dapat berguna bagi kita semua dan
hanya kepada Allah SWT-lah penulis menyerahkan diri.
Medan, 01 Mei 2017
Penulis
Alvi Handika Siregar
NIM. 130402011
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................. ii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vii
DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix
PENDAHULUAN.................................................................................................. 1
1.1
Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3
Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3
1.4
Batasan masalah ....................................................................................... 3
1.5
Manfaat Penulisan .................................................................................... 4
BAB II DASAR TEORI ........................................................................................ 5
2.1
Motor Sinkron Tiga Fasa .......................................................................... 5
2.2
Konstruksi Motor Sinkron Tiga Fasa ....................................................... 6
2.2.1
Stator ................................................................................................. 6
2.2.2
Rotor.................................................................................................. 7
2.3
Prinsip Kerja Motor Sinkron Tiga Fasa ................................................... 8
2.4
Rangkaian Ekivalen Motor Sinkron ....................................................... 12
2.5
Metode Starting Motor Sinkron ............................................................. 16
2.5.1
Starting Dengan Penggerak Mula ................................................... 17
2.5.2
Starting Dengan Mereduksi Frekuensi ............................................ 17
2.5.3
Starting Dengan Kumparan Peredam .............................................. 18
2.6
Tegangan Tidak Seimbang ..................................................................... 19
2.7
Metode Menentukan Temperatur Motor Sinkron .................................. 24
2.7.1
Menggunakan thermometer infrared ................................................. 24
iv
Universitas Sumatera Utara
2.7.2
Mengguakan Embedded Detector ................................................... 24
2.7.3
Mengukur Tahanan Lilitan Motor................................................... 24
2.8
Torsi Motor Sinkron Tiga Fasa .............................................................. 25
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 28
3.1
Tempat dan Waktu ................................................................................. 28
3.2
Peralatan yang Digunakan ...................................................................... 28
3.3
Variabel yang diamati ............................................................................ 29
3.4
Prosedur Penelitian ................................................................................. 29
3.4.1
Percobaan Pengukuran Temperatur Motor Sinkron Saat Tegangan
Seimbang Dan Tidak Seimbang Menggunakan Termometer Infrared. ......... 30
3.4.2
Percobaan Pengukuran Temperatur Motor Sinkron Saat Tegangan
Seimbang Dan Tidak Seimbang Menggunakan Metode Pengukuran
Resistansi Motor. ........................................................................................... 31
3.4.3
Percobaan Penghitungan Torsi Motor Sinkron Saat Tegangan
Seimbang Dan Tidak Seimbang Menggunakan Data yang Diperoleh Melalui
Pengujian. ...................................................................................................... 33
3.5
Pelaksanaan Penelitian ........................................................................... 34
3.5.1
Proses Pengumpulan Data ............................................................... 34
3.5.2
Melakukan Analisa Data ................................................................. 34
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN................................... 35
4.1
Umum ..................................................................................................... 35
4.2
Data Percobaan ....................................................................................... 35
4.2.1 Motor Sinkron Tiga Fasa dengan Suplai Tegangan Seimbang ............ 36
4.2.2 Motor Sinkron Tiga Fasa dengan Suplai Tegangan Tidak Seimbang .. 39
4.3
Analisa Data ........................................................................................... 45
4.3.1 Motor Sinkron Tiga Fasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang............ 45
4.3.2 Motor sinkron tiga fasa dengan suplai tegangan tidak seimbang ......... 51
v
Universitas Sumatera Utara
4.3.3 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Sinkron Tiga Fasa
Suplai Tegangan Seimbang dengan Suplai Tegangan Tidak Seimbang........ 62
4.3.4 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Sinkron Tiga Fasa
Menggunakan Thermometer Infrared dan Hasil Perhitungan Temperatur
Menggunakan Metode Pengukuran Resistansi Motor ................................... 66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 68
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 68
5.2 Saran ............................................................................................................ 69
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 70
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Konstruksi Motor Sinkron.................................................................. 6
Gambar 2. 2 Kumparan a-a, b-b, c-c ....................................................................... 9
Gambar 2. 3 Distribusi ia, ib, ic sebagai fungsi waktu ............................................. 9
Gambar 2. 4 Arah Fluks Secara Vektoris.............................................................. 10
Gambar 2. 5 Diagram medan magnet motor sinkron ............................................ 11
Gambar 2. 6 Kedudukan kutub rotor terhadap kutub khayal pada saat motor
berbeban ................................................................................................................ 12
Gambar 2. 7 Rangkaian ekuivalen motor sinkron 3 fasa ...................................... 13
Gambar 2. 8 Rangkaian ekuivalen motor sinkron per fasanya ............................. 14
Gambar 2. 9 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Unity ............. 14
Gambar 2. 10 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Leading ....... 15
Gambar 2. 11 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Lagging....... 15
Gambar 2. 12 Diagram Fasor Yang Disederhanakan Dengan RA Diabaikan ....... 16
Gambar 2. 13 diagram vector tegangan seimbang; diagram vector tegangan tidak
seimbang ............................................................................................................... 20
Gambar 2. 14 Diagram vector urutan positif (i) ; diagram vektor urutan negatif
(ii); diagram vektor urutan nol (iii) ....................................................................... 20
Gambar 2. 15 Kurva penurunan rating motor sinkron (NEMA) ........................... 23
Gambar 2. 16 Aliran daya motor sinkron 3 fasa ................................................... 25
Gambar 3. 1 Rangkian pecobaan pengukuran dengan thermometer infrared ....... 31
Gambar 3. 1 Rangkian pecobaan pengukuran dengan thermometer infrared ....... 31
Gambar 3. 2 Rangkaian untuk pengukuran dengan mengukur tahanan motor ..... 32
Gambar 3. 2 Rangkaian untuk pengukuran dengan mengukur tahanan motor ..... 32
Gambar 3. 3 Rangkaian percobaan pengukuran torsi motor sinkron .................... 33
Gambar 4. 1 Grafik temperatur -vs waktu untuk motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared ......... 49
Gambar 4. 2 Grafik temperatur -vs- waktu untuk motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
stator ...................................................................................................................... 49
Gambar 4. 3 Grafik Torsi -vs- waktu saat suplai tegangan seimbang .................. 51
vii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4. 4 Grafik temperatur -vs- waktu untuk motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan tidak seimbang 2% pengukuran suhu menggunakan thermometer
infrared .................................................................................................................. 58
Gambar 4. 5 Grafik temperatur -vs- untuk motor sinkron tiga fasa suplai tegangan
tidak seimbang 4% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared ......... 58
Gambar 4. 6 Grafik temperatur -vs- untuk motor sinkron tiga fasa suplai tegangan
tidak seimbang 2% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
stator ...................................................................................................................... 59
Gambar 4. 7 Grafik temperatur -vs- waktu untuk motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 4% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
stator ...................................................................................................................... 59
Gambar 4. 8 Grafik Torsi motor Sinkron saat lagging, unity, dan leading untuk
tegangan tidak seimbang 2% ................................................................................. 61
Gambar 4. 9 Grafik Torsi motor Sinkron saat lagging, unity, dan leading untuk
tegangan tidak seimbang 4% ................................................................................. 62
Gambar 4. 10 Grafik temperatur -vs- waktu motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 2% dan 4% pengukuran
suhu menggunakan thermometer infrared ............................................................. 64
Gambar 4. 11 Grafik temperatur -vs- waktu untuk motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 2% dan 4% pengukuran
suhu menggunakan metode pengukuran resistansi stator ..................................... 65
Gambar 4. 12 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode pengukuran
resistansi stator ...................................................................................................... 67
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3. 1Spesifikasi Motor Sinkron .................................................................... 28
Tabel 4. 1 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared ................. 36
Tabel 4. 2 Data hasil percobaan DC test pada motor sinkron tiga fasa ................ 36
Tabel 4. 3 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
seimbang untuk faktor daya lagging. .................................................................... 37
Tabel 4. 4 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
seimbang untuk faktor daya unity. ........................................................................ 38
Tabel 4. 5 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
seimbang untuk faktor daya leading. .................................................................... 38
Tabel 4. 6 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak seimbang 2%
menggunakan thermometer infrared ..................................................................... 39
Tabel 4. 7 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak seimbang
4% menggunakan thermometer infrared ............................................................... 40
Tabel 4. 8 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak seimbang
2% . ....................................................................................................................... 40
Tabel 4. 9 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak seimbang
4% ......................................................................................................................... 41
Tabel 4. 10 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 2% untuk faktor daya lagging. .................................................... 41
Tabel 4. 11 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai suplai
tegangan tidak seimbang 2% untuk faktor daya unity. ........................................ 42
Tabel 4. 12 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 2% untuk faktor daya leading. .................................................... 42
Tabel 4. 13 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai suplai
tegangan tidak seimbang 4% untuk faktor daya lagging. .................................... 43
Tabel 4. 14 Data hasil pengukuran Variabel Torsi Motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 4% untuk faktor daya unity. ........................................................ 44
Tabel 4. 15 Data hasil pengukuran Variabel Torsi Motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 4% untuk faktor daya leading. .................................................... 44
ix
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4. 16 Data hasil perhitungan suhu motor sinkron tiga fasa tegangan
seimbang menggunakan metode pengukuran resistansi stator.............................. 47
Tabel 4. 17 Data hasil perhitungan suhu motor sinkron tiga fasa tegangan tidak
seimbang 2% menggunakan metode pengukuran resistansi stator ....................... 55
Tabel 4. 18 Data hasil perhitungan suhu motor sinkron tiga fasa tegangan tidak
seimbang 4% menggunakan metode pengukuran resistansi stator ....................... 56
Tabel 4. 19 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak
seimbang 2% dan 4% menggunakan thermometer infared ................................... 63
Tabel 4. 20 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak
seimbang 2% dan 4% menggunakan metode pengukuran resistansi stator .......... 64
Tabel 4. 21 Perbandingan Hasil Pengukuran Thermometer Infrared dan Hasil
Perhitungan dengan Metode Pengukuran Resistansi stator .................................. 66
x
Universitas Sumatera Utara
ANALISIS PERBANDINGAN TEMPERATUR DAN TORSI
MOTOR SINKRON TIGA FASA SAAT TEGANGAN SEIMBANG
DAN TIDAK SEIMBANG
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Alvi Handika Siregar
NIM : 130402011
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Universitas Sumatera Utara
2017
ABSTRAK
Motor sinkron akan beroperasi secara optimal jika tegangan yang mensuplai
motor dalam tegangan seimbang. Permasalahan dalam pengoperasian motor
sinkron ialah mendapat catu tegangan tidak seimbang pada terminalnya. Sehingga
perlu dilakukan pengujian didalam laboratorium untuk mencari perbandingan saat
motor disuplai tegangan seimbang dan tegangan tidak seimbang. Variabel yang
diamati pada kasus ini adalah temperatur dan torsi motor sinkron. Metode yang
digunakan untuk mencari nilai temperatur motor
sinkron ialah dengan
menggunakan thermometer infrared dan menggunakan pengukuran resistansi stator
motor sinkron tiga fasa. Kemudian untuk mencari torsi motor sinkron dengan cara
mencatat variable tegangan dan arus saat melakukan pengujian di laboratorium.
Nilai temperatur dengan pengukuran
thermometer infrared ketika tegangan
seimbang lebih rendah yaitu 0.1214 0C/m, sedangkan untuk unbalance 2% yaitu
0.1952 0C/m dan unbalance 4% yaitu 0.57110C/m. Sedangkan dengan pengukuran
tahanan resistansi ketika tegangan simbang nilai temperatur yaitu 0.1358 0C/m,
untuk unbalance 2% yaitu 0.205 0C/m dan unbalance 4% yaitu 0.5521 0C/m.
Untuk torsi motor ketika tegangan seimbang untuk faktor daya 0.8 lagging, unity,
dan 0.8 leading secara berurut yaitu : 5.07 Nm, 1.7 Nm, dan 6.49 Nm. Sedangkan
ketika unbalance 2% yaitu : 6.68 Nm, 4.52 Nm, dan 6.88 Nm dan unbalance 4%
yaitu : 9.91 Nm, 4.23 Nm, dan 10.78 Nm.
Kata Kunci : Motor Sinkron 3 Fasa, Torsi,Temperatur, thermometer infrared, dan
Faktor daya
i
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Alhamdulillahirabbil’alamin senantiasa penulis ucapkan kehadirat Allah
SWT yang telah memberikan rahmat, kesehatan, kesempatan dan kemudahan
kepada penulis untuk dapat menyelesaikan Skripsi ini. Juga shalawat beserta salam
kepada Rasulullah Muhammad SAW yang selalu menjadi panutan umat manusia di
seluruh dunia.
Skripsi ini penulis persembahkan kepada Ibunda dan Ayahanda tercinta dan
Adik tersayang yang senantiasa mencurahkan kasih sayang dan doa yang tiada
terhitung kepada penulis serta selalu membantu dan memberikan semangat kepada
penulis untuk segera menyelesaikan Skripsi ini.
Skripsi ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk
memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun
judul Skripsi ini adalah:
Analisis Perbandingan Temperatur Dan Torsi Motor Sinkron Tiga Fasa Saat
Tegangan Seimbang Dan Tidak Seimbang
Selama masa kuliah sampai penyelesaian Skripsi ini, penulis juga banyak
mendapat dukungan, bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis
ingin meyampaikan ucapan terima kasih kepada :
1.
Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S., selaku dosen Pembimbing Skirpsi serta
Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah banyak meluangkan
waktu dan pikirannya untuk selalu memberikan bantuan, bimbingan, dan
pengarahan kepada penulis selama perkuliahan hingga penyusunan Skripsi ini.
2.
Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku dosen Penguji Skripsi dan dosen
pembimbing akademik yang telah banyak memberikan masukan demi
perbaikan Skripsi ini dan telah banyak motivasi selama masa perkuliahan.
3.
Bapak Drs. Hasdari Helmi Rangkuti, MT selaku dosen penguji Skripsi yang
telah membantu dalam pengerjaan skripsi dan membantu sewaktu perkuliahan.
ii
Universitas Sumatera Utara
4.
Bapak Dr. Fahmi, ST, M.Sc, IPM selaku Ketua Departemen Teknik Elektro
FT-USU, dan Bapak Ir. Arman Sani, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik
Elektro FT-USU.
5.
Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Departemen Teknik Elektro FT-USU.
6.
Sahabat Terhebat “ONLY US”, Aidil, Ryan, Dona, Pesal, Hanapi, Partot,
kemal yang telah banyak memberikan kritik, saran, dukungan, dan inspirasi
selama penulis menjalani masa perkuliahan.
7.
Seluruh kawan-kawan 2013 Salim, Bari, Apit, Sulpat, Alex, Johanes, Jackson,
Maria, Angel, Winny, Ribel, Ingrid, Uti, Moses, Ajo, Sidik, Isman, Rozi, Budi
the batu, Tongen, Kacmat, Aklipan, Dnik, Dirga, Handoko, Memet, Later,
Sepai, Tika, Martin, Elsa, Ika, dan lain lain yang tidak saya sebutkan.
8.
Laboran dan Rekan Laboratorium Konversi Energi Listrik Om Roy, Bg Wira,
Bg Gading, Bg Sahrul, bang Zein, bang Aspar, bang Jaka, Ade, Fajri, Wahyu,
Teguh yang selalu membantu dan tidak bosan-bosannya membagikan
pengalaman selama masa perkuliahan.
9.
Seluruh pihak yang juga berperan dan tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu
yang telah membantu penulis baik secara langsung maupun tidak langsung
selama menjalani masa perkuliahan.
Penulis menyadari bahwa dalam penulis Skirpsi 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 Skripsi ini dapat berguna bagi kita semua dan
hanya kepada Allah SWT-lah penulis menyerahkan diri.
Medan, 01 Mei 2017
Penulis
Alvi Handika Siregar
NIM. 130402011
iii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................................. ii
DAFTAR ISI .......................................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. vii
DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix
PENDAHULUAN.................................................................................................. 1
1.1
Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2
Rumusan Masalah .................................................................................... 2
1.3
Tujuan Penelitian ...................................................................................... 3
1.4
Batasan masalah ....................................................................................... 3
1.5
Manfaat Penulisan .................................................................................... 4
BAB II DASAR TEORI ........................................................................................ 5
2.1
Motor Sinkron Tiga Fasa .......................................................................... 5
2.2
Konstruksi Motor Sinkron Tiga Fasa ....................................................... 6
2.2.1
Stator ................................................................................................. 6
2.2.2
Rotor.................................................................................................. 7
2.3
Prinsip Kerja Motor Sinkron Tiga Fasa ................................................... 8
2.4
Rangkaian Ekivalen Motor Sinkron ....................................................... 12
2.5
Metode Starting Motor Sinkron ............................................................. 16
2.5.1
Starting Dengan Penggerak Mula ................................................... 17
2.5.2
Starting Dengan Mereduksi Frekuensi ............................................ 17
2.5.3
Starting Dengan Kumparan Peredam .............................................. 18
2.6
Tegangan Tidak Seimbang ..................................................................... 19
2.7
Metode Menentukan Temperatur Motor Sinkron .................................. 24
2.7.1
Menggunakan thermometer infrared ................................................. 24
iv
Universitas Sumatera Utara
2.7.2
Mengguakan Embedded Detector ................................................... 24
2.7.3
Mengukur Tahanan Lilitan Motor................................................... 24
2.8
Torsi Motor Sinkron Tiga Fasa .............................................................. 25
BAB III METODE PENELITIAN .................................................................... 28
3.1
Tempat dan Waktu ................................................................................. 28
3.2
Peralatan yang Digunakan ...................................................................... 28
3.3
Variabel yang diamati ............................................................................ 29
3.4
Prosedur Penelitian ................................................................................. 29
3.4.1
Percobaan Pengukuran Temperatur Motor Sinkron Saat Tegangan
Seimbang Dan Tidak Seimbang Menggunakan Termometer Infrared. ......... 30
3.4.2
Percobaan Pengukuran Temperatur Motor Sinkron Saat Tegangan
Seimbang Dan Tidak Seimbang Menggunakan Metode Pengukuran
Resistansi Motor. ........................................................................................... 31
3.4.3
Percobaan Penghitungan Torsi Motor Sinkron Saat Tegangan
Seimbang Dan Tidak Seimbang Menggunakan Data yang Diperoleh Melalui
Pengujian. ...................................................................................................... 33
3.5
Pelaksanaan Penelitian ........................................................................... 34
3.5.1
Proses Pengumpulan Data ............................................................... 34
3.5.2
Melakukan Analisa Data ................................................................. 34
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN................................... 35
4.1
Umum ..................................................................................................... 35
4.2
Data Percobaan ....................................................................................... 35
4.2.1 Motor Sinkron Tiga Fasa dengan Suplai Tegangan Seimbang ............ 36
4.2.2 Motor Sinkron Tiga Fasa dengan Suplai Tegangan Tidak Seimbang .. 39
4.3
Analisa Data ........................................................................................... 45
4.3.1 Motor Sinkron Tiga Fasa Dengan Suplai Tegangan Seimbang............ 45
4.3.2 Motor sinkron tiga fasa dengan suplai tegangan tidak seimbang ......... 51
v
Universitas Sumatera Utara
4.3.3 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Sinkron Tiga Fasa
Suplai Tegangan Seimbang dengan Suplai Tegangan Tidak Seimbang........ 62
4.3.4 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Sinkron Tiga Fasa
Menggunakan Thermometer Infrared dan Hasil Perhitungan Temperatur
Menggunakan Metode Pengukuran Resistansi Motor ................................... 66
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 68
5.1 Kesimpulan .................................................................................................. 68
5.2 Saran ............................................................................................................ 69
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 70
vi
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Konstruksi Motor Sinkron.................................................................. 6
Gambar 2. 2 Kumparan a-a, b-b, c-c ....................................................................... 9
Gambar 2. 3 Distribusi ia, ib, ic sebagai fungsi waktu ............................................. 9
Gambar 2. 4 Arah Fluks Secara Vektoris.............................................................. 10
Gambar 2. 5 Diagram medan magnet motor sinkron ............................................ 11
Gambar 2. 6 Kedudukan kutub rotor terhadap kutub khayal pada saat motor
berbeban ................................................................................................................ 12
Gambar 2. 7 Rangkaian ekuivalen motor sinkron 3 fasa ...................................... 13
Gambar 2. 8 Rangkaian ekuivalen motor sinkron per fasanya ............................. 14
Gambar 2. 9 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Unity ............. 14
Gambar 2. 10 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Leading ....... 15
Gambar 2. 11 Diagram Fasor Motor Sinkron Dengan Faktor Daya Lagging....... 15
Gambar 2. 12 Diagram Fasor Yang Disederhanakan Dengan RA Diabaikan ....... 16
Gambar 2. 13 diagram vector tegangan seimbang; diagram vector tegangan tidak
seimbang ............................................................................................................... 20
Gambar 2. 14 Diagram vector urutan positif (i) ; diagram vektor urutan negatif
(ii); diagram vektor urutan nol (iii) ....................................................................... 20
Gambar 2. 15 Kurva penurunan rating motor sinkron (NEMA) ........................... 23
Gambar 2. 16 Aliran daya motor sinkron 3 fasa ................................................... 25
Gambar 3. 1 Rangkian pecobaan pengukuran dengan thermometer infrared ....... 31
Gambar 3. 1 Rangkian pecobaan pengukuran dengan thermometer infrared ....... 31
Gambar 3. 2 Rangkaian untuk pengukuran dengan mengukur tahanan motor ..... 32
Gambar 3. 2 Rangkaian untuk pengukuran dengan mengukur tahanan motor ..... 32
Gambar 3. 3 Rangkaian percobaan pengukuran torsi motor sinkron .................... 33
Gambar 4. 1 Grafik temperatur -vs waktu untuk motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared ......... 49
Gambar 4. 2 Grafik temperatur -vs- waktu untuk motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
stator ...................................................................................................................... 49
Gambar 4. 3 Grafik Torsi -vs- waktu saat suplai tegangan seimbang .................. 51
vii
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4. 4 Grafik temperatur -vs- waktu untuk motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan tidak seimbang 2% pengukuran suhu menggunakan thermometer
infrared .................................................................................................................. 58
Gambar 4. 5 Grafik temperatur -vs- untuk motor sinkron tiga fasa suplai tegangan
tidak seimbang 4% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared ......... 58
Gambar 4. 6 Grafik temperatur -vs- untuk motor sinkron tiga fasa suplai tegangan
tidak seimbang 2% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
stator ...................................................................................................................... 59
Gambar 4. 7 Grafik temperatur -vs- waktu untuk motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 4% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
stator ...................................................................................................................... 59
Gambar 4. 8 Grafik Torsi motor Sinkron saat lagging, unity, dan leading untuk
tegangan tidak seimbang 2% ................................................................................. 61
Gambar 4. 9 Grafik Torsi motor Sinkron saat lagging, unity, dan leading untuk
tegangan tidak seimbang 4% ................................................................................. 62
Gambar 4. 10 Grafik temperatur -vs- waktu motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 2% dan 4% pengukuran
suhu menggunakan thermometer infrared ............................................................. 64
Gambar 4. 11 Grafik temperatur -vs- waktu untuk motor sinkron tiga fasa suplai
tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 2% dan 4% pengukuran
suhu menggunakan metode pengukuran resistansi stator ..................................... 65
Gambar 4. 12 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode pengukuran
resistansi stator ...................................................................................................... 67
viii
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3. 1Spesifikasi Motor Sinkron .................................................................... 28
Tabel 4. 1 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared ................. 36
Tabel 4. 2 Data hasil percobaan DC test pada motor sinkron tiga fasa ................ 36
Tabel 4. 3 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
seimbang untuk faktor daya lagging. .................................................................... 37
Tabel 4. 4 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
seimbang untuk faktor daya unity. ........................................................................ 38
Tabel 4. 5 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
seimbang untuk faktor daya leading. .................................................................... 38
Tabel 4. 6 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak seimbang 2%
menggunakan thermometer infrared ..................................................................... 39
Tabel 4. 7 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak seimbang
4% menggunakan thermometer infrared ............................................................... 40
Tabel 4. 8 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak seimbang
2% . ....................................................................................................................... 40
Tabel 4. 9 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak seimbang
4% ......................................................................................................................... 41
Tabel 4. 10 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 2% untuk faktor daya lagging. .................................................... 41
Tabel 4. 11 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai suplai
tegangan tidak seimbang 2% untuk faktor daya unity. ........................................ 42
Tabel 4. 12 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 2% untuk faktor daya leading. .................................................... 42
Tabel 4. 13 Data hasil pengukuran variabel torsi motor sinkron suplai suplai
tegangan tidak seimbang 4% untuk faktor daya lagging. .................................... 43
Tabel 4. 14 Data hasil pengukuran Variabel Torsi Motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 4% untuk faktor daya unity. ........................................................ 44
Tabel 4. 15 Data hasil pengukuran Variabel Torsi Motor sinkron suplai tegangan
tidak seimbang 4% untuk faktor daya leading. .................................................... 44
ix
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4. 16 Data hasil perhitungan suhu motor sinkron tiga fasa tegangan
seimbang menggunakan metode pengukuran resistansi stator.............................. 47
Tabel 4. 17 Data hasil perhitungan suhu motor sinkron tiga fasa tegangan tidak
seimbang 2% menggunakan metode pengukuran resistansi stator ....................... 55
Tabel 4. 18 Data hasil perhitungan suhu motor sinkron tiga fasa tegangan tidak
seimbang 4% menggunakan metode pengukuran resistansi stator ....................... 56
Tabel 4. 19 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak
seimbang 2% dan 4% menggunakan thermometer infared ................................... 63
Tabel 4. 20 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak
seimbang 2% dan 4% menggunakan metode pengukuran resistansi stator .......... 64
Tabel 4. 21 Perbandingan Hasil Pengukuran Thermometer Infrared dan Hasil
Perhitungan dengan Metode Pengukuran Resistansi stator .................................. 66
x
Universitas Sumatera Utara