TUGAS AKHIR - Analisa Pengaruh Besar Tahanan Rotor Terhadap Torsi Dan Efisiensi Motor Induksi 3 Fasa Rotor Belitan ( Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )
TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH BESAR TAHANAN ROTOR TERHADAP TORSI
DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI 3 FASA ROTOR BELITAN
( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro
O l e h
JUDHA VICTOR PURBA
NIM: 06 0402 013
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2012
TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH BESAR TAHANAN ROTOR TERHADAP TORSI
DAN EFISIENSI MOTOR INDUKSI 3 FASA ROTOR BELITAN
( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU )
O l e h
JUDHA VICTOR PURBA
NIM. 06 0402 013
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Disetujui oleh:
Pembimbing
Ir. A. Rachman Hasibuan
NIP: 194912121980031003
Diketahui oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU,
Ir. Surya Tarmizi Kasim
NIP: 195405311986011002
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat TYME atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini. Adapun Tugas Akhir ini dibuat untuk memenuhi syarat kesarjanaan di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu ayahanda, dan ibunda, serta adik - adik tercinta yang merupakan bagian hidup penulis yang senantiasa mendukung dan mendoakan dari sejak penulis lahir hingga sekarang. Dan juga kepada keluarga besar di Medan.
Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :
1. Bapak Ir. A.Rachman Hasibuan M, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim. M.si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Ir. Rahmat Fauzy, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU.
3. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.
4. Sahabat – sahabat terbaikku, dek ari Buncit, dek Topan, dek Baim Wong, dek Ogen, dek Iqbal, dek Galot, dek Curcil, opung Gabe, dek Tungkir, lae royen,
5. Kepada anak – anak PB’s yang selalu memberi semangat dan motifasi, Efandi, Royen, Rinaldo, Rudolf, Meshak, Juandri, Firmanto, Tian Silaen, Lucas.
6. Asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik, dan Bang Roy yang telah banyak membantu penulis dalam proses pengambilan data.
7. Senior – Seniorku yang telah banyak memberi semangat.
8. Dan pihak-pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Akhir kata, tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, masih banyak kesalahan dan kekurangan, namun penulis tetap berharap semoga tugas akhir ini bisa bermanfaat dan memberikan inspirasi bagi pengembangan selanjutnya
Medan, 6 April 2012 Penulis Judha VictorPurba NIM: 060402013
ABSTRAK
Motor induksi tiga fasa semakin banyak digunakan di perindustrian, hal ini dikarenakan Penggunaan dan perawatan motor induksi tiga fasa lebih sederhana, pemasangannya tidak sulit, dan biayanya lebih murah dari pada motor sinkron. Untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi pada motor induksi tiga fasa, maka dirancanglah motor tersebut dengan memiliki tahanan rotor yang kecil. Tahanan yang kecil ini mengakibatkan torsi awal yang dihasilkan kecil dan arus awal yang besar pada faktor daya tertentu.
Pada motor induksi tiga fasa jenis rotor belitan, yang mana terminal belitan rotornya dihubungkan pada cincin slip melalui sikat. Maka tahanan rotor dapat diperbesar untuk mendapatkan torsi awal yang besar. Dengan menggunakan tahanan luar pada berbagai nilai tertentu maka dapat dihasilkan torsi yang berbeda dan efisiensi yang berbeda pula.
Dalam tugas akhir ini penulis akan melakukan analisa pengaruh besar tahanan rotor terhadap tosi dan efisiensi motor induksi tiga fasa jenis rotor belitan.
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR .................................................................................................. ( i )
ABSTRAK ....................................................................................................................( iii )
DAFTAR ISI................................................................................................................. ( iv )
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .............................................................................................1
1.2 Tujuan dan mamfaat Penulisan ....................................................................2
1.3 Batasan Masalah ..........................................................................................2
1.4 Metode Penulisan .........................................................................................3
1.5 Sistematika Penulisan ..................................................................................3
BAB II MOTOR INDUKSI TIGA PHASA
2.1 Umum ..........................................................................................................5
2.2 Konstruksi Motor Induksi ............................................................................6
2.3 Jenis Motor Induksi Tiga Fasa .....................................................................7
2.3.1 Motor Induksi Tiga Fasa Sangkar Tupai.............................................8
2.3.2 Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Belitan.............................................10
2.4 Medan Putar ..............................................................................................11
2.4.1 Analisa Medan Putar Secara vektor ...............................................13
2.4.2 Besar Kuat Medan
2.5 Slip ............................................................................................................16
2.6 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa ......................................................17
2.7 Frekuensi Rotor .........................................................................................20
2.8 Rangkaian Ekivalen ...................................................................................21
2.9 Disain Motor Induksi Tiga Fasa ................................................................27
2.10 Parameter Motor Induksi Tiga Fasa ...........................................................28
2.10.1 Percobaan DC ...............................................................................29
2.10.1.1 Kumparan Hubungan Wye (Y) ..............................................29
2.10.1.2 Kumparan Hubungan Delta ( ∆) .............................................29
2.10.2 Percobaan Beban Nol ....................................................................31
2.10.3 Percobaan Rotor Tertahan..............................................................33
BAB III EFISIENSI DAN TORSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA
3.1 Aliran Daya Motor Induksi ........................................................................36
3.2 Efisiensi .....................................................................................................38
3.3 Torsi Motor Induksi ..................................................................................40
3.4 Pengaruh Besar Tahanan Rotor terhadap Torsi ........................................40
BAB IV PENGUJIAN MOTOR INDUKSI DENGAN TAHANAN ROTOR YANG BERBEDA
4.1 Umum ........................................................................................................42
4.2 Peralatan Yang Digunakan ........................................................................42
4.3 Percobaan Untuk Mendapatkan Parameter – Parameter Motor Induksi
4.3.1. Percobaan Tahanan DC..................................................................43
4.3.1.1 Percobaan Tahanan DC Pada Stator ...........................................43
4.3.1.2 Percobaan Tahanan DC Pada Rotor ............................................45 4.3.2.
Percobaan Rotor Tertahan (Block Rotor) ......................................47 4.3.3. Percobaan Beban Nol .....................................................................49
4.4 Percobaan Motor Tiga Fasa Dengan Tahanan Rotor Yang Berbeda .........51
BAB V KESIMPULAN ..................................................................................................67
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................68DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa ...........................................................6Gambar 2.2 Komponen Stator Motor Induksi Tiga Fasa.................................................7Gambar 2.3(a) Tipikal Rotor Sangkar ..................................................................................8 Gambar 2.3(b) Bagian-bagian Rotor sangkar .......................................................................8 Gambar 2.4(a) Konstruksi motor induksi rotor sangkar ukuran kecil..................................9 Gambar 2.4(b) Konstruksi motor induksi rotor sangkar ukuran besar .................................9
Gambar 2.5 Cicin Slip ...................................................................................................10Gambar 2.6(a) Rotor Belitan ..............................................................................................11 Gambar 2.6(b) Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa Dengan Rotor Belitan ...................11
Gambar 2.7 Diagram Phasor Fluksi Tiga Phasa dan Arus Tiga Phasa ..........................12Gambar 2.8(a) Diagram phasor fluksi tiga phasa ...............................................................12 Gambar 2.8(b) Arus tiga phasa setimbang .........................................................................12 Gambar 2.8(c) Medan putar pada motor induksi tiga phasa ..............................................12
Gambar 2.9 Arah fluks yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir dalam suatu lingkar ........................................................................................................13Gambar 2.10 Diagram vektor untuk fluks total pada keadaan t , t , t , t ........................141
2
3
4 Gambar 2.11 Gelombang fluks tiga phasa .......................................................................15
Gambar 2.12 Diagram fasor fluks resultan ......................................................................15Gambar 2.14 Rangkaian ekivalen stator motor induksi ...................................................22Gambar 3.2 Aliran daya .................................................................................................37Gambar 4.7 Kurva Percobaan Pengaruh Besar Tahanan Rotor terhadap TorsiMotor Induksi Tiga Phasa ..........................................................................65
Gambar 4.6 Kurva Analisa Data Pengaruh Besar Tahanan Rotor terhadap TorsiGambar 4.5 Rangkaian percobaan pengaruh besar tahanan rotor terhadap torsi dan efisiensi motor induksi tiga phasa .......................................................51Gambar 4.4 Rangkaian PercobaanBeban Nol ................................................................49Gambar 4.3 Rangkaian Percobaan Rotor Tertahan .......................................................47Gambar 4.2 Rangkaian Percobaan Tahanan DC Pada Rotor.........................................45Gambar 4.1 Rangkaian Percobaan Tahanan DC Pada Stator ........................................43Gambar 3.7 Kurva torsi beban .......................................................................................41Gambar 3.1 Diagram aliran daya motor induksi............................................................36Gambar 2.15 Rangkaian ekivalen pada rotor motor induksi ...........................................25Gambar 2.24 Rangkaian ekivalen pada saat rotor tertahan (S = 1) .................................34Gambar 2.23 Rangkaian Ekivalen pada Saat Beban Nol.................................................32Gambar 2.22 Rangkaian pada Saat Beban Nol ................................................................32Gambar 2.21 Rangkaian penyederhanaan phasa stator saat pengukuran DC hubungan Delta ..........................................................................................30Gambar 2.20 Rangkaian phasa stator saat pengukuran DC hubungan Delta ..................29Gambar 2.19 Karakteristik torsi dan kecepatan motor induksi pada berbagai disain......28Gambar 2.18 Rangkaian ekivalen lai dari motor induksi ................................................26Gambar 2.17 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator mototr induksi .........................26Gambar 2.16 Rangkaian ekivalen stator motor induksi 3 phasa ......................................25Motor Induksi Tiga Phasa ..........................................................................66
Gambar 4.8 Kurva Analisa Data Pengaruh Besar Tahanan Rotor TerhadapEfisiensi Motor Induksi..............................................................................66
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1
..............................................................................35
Distribusi Empiris dari X ek
Tabel 4.1 Data hasil percobaan tahanan dc pada belitan stator .......................................44Tabel 4.2 Data Hasil Percobaan Tahanan DC Pada Belitan Rotor ..................................46Tabel 4.3 Data Hasil Percobaan Block Rotor ..................................................................48Tabel 4.4 Data Hasil Percobaan Beban Nol .....................................................................50Tabel 4.5 Data Hasil Pengujian Motor Induksi Dengan Besar Tahanan Rotor yangBerbeda ............................................................................................................52
Tabel 4.6 Data Hasil Pengujian Motor Induksi Dengan Besar Tahanan Rotor yangBerbeda ............................................................................................................58