Analisia Pengaruh Tegangan Tidak Seimbang Dua Fasa Terhadap Temperatur Motor Induksi Tiga Fasa

SKRIPSI
ANALISA PENGARUH TEGANGAN TAK SEMBANG DUA FASA TERHADAP
TEMPERATUR MOTOR INDUKSI TIGA PHASA
(Aplikasi Pada Laboratorium Konversi Energi Fakultas Teknik USU)

Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1)
pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik

Oleh :
APRIMA ANUGERAH MATONDANG
NIM : 130422009

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2017

1
Universitas Sumatera Utara


2
Universitas Sumatera Utara

3
Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Motor Induksi merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling luas
digunakan

seperti

bidang

industri,

pabrik

dan


peralatan

rumah

tanggamenggunakan motor induksi untuk pengoperasiannya. Motor induksi yang
paling sering digunakan adalah motor induksi tiga phasa. Dalam mencapai
kelancaran sistem produksi untuk pengoperasian motor induksi tiga phasa tidak
lepas dari kualitas daya. Salah satu permasalahan kualitas daya yang sering terjad
iadalah (1) ketidakseimbangan tegangan, (2) Ketidaksimetrisan lilitan pada trafod
aya, (3) Ketidakseimbangan impedansi (4) Beban tidak seimbang
Dalam hal ini dilakukan kajian analisis penelitian dilaboratorium untuk
mengetahui bagaimana pengaruh tegangan tidak seimbang dua fasa terhadap
temperature motor induksi tiga fasa, yaitu dengan menggunakan thermometer
infrared dan metode resistans idalam mengukur kenaikan temperatur saat suplai
tegangan seimbang, naik 2% dan 4%.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa motor induksi tiga phasa pada saat
tegangan disuplai seimbang adalah 30,4oC – 46,1oC, pada tegangan tidak
seimbang 2% menjadi 29,8oC – 49,5oC, tegangan tidak seimbang 4%
menjadi34,9oC – 50,8oC pada 0 sampai 30 menit.

Kata Kunci : Motor Induksi 3 Phasa, Tegangan Tidak Seimbang Dua Fasa,
Temperatur

4
Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR
Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan
anugerah serta kasih dan rahmat-Nya yang berlimpah kepada penuli ssehingga
penulis dapat menyelesaikan Skripsi yang berjudul “Analisia Pengaruh
Tegangan Tidak Seimbang Dua Fasa Terhadap Temperatur Motor Induksi
Tiga Fasa”. Skripsi ini dibuat sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan
Sarjana (S-1) di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas
Sumatera Utara.
Skripsi ini penulis persembahkan kepada Orang Tua penulis tercinta St.
Bistok Matondang dan Mastiur Sitorus, S.Pd yang telah menyayangi, mendidik,
mendampingi serta menginspirasi penuliss ehingga penulis banyakm endapat
pelajaran yang sangat berharga, serta bimbingan yang tiada berkesudahan. Serta
Kakak Irma Matondang, S.S yang selalu memberikan dukungan dan motivasi
secara terus menerus.

Terwujudnya skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak yang telah
mendorong dan membimbing penulis, baik tenaga, ide-ide, maupun pemikiran.
Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih
yang sebesar-besarnyakepada :
1. Bapak Dr. Ir. Fahmi, ST., M.Sc., IPM selaku ketua jurusan Departemen
Teknik Elektro Universitas Sumatera Utara.
2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S. selaku dosen Pembimbing Skripsi penulis,
yang telah bersedia meluangkan waktu dan membimbing dengan penuh

5
Universitas Sumatera Utara

kesabaran dan motivasi yang besar dari beliau kepada penulis dalam
menyelesaikan skripsi ini. Penulis berharap agar terus mendapatkan
bimbingan dari beliau.
3. Bapak Suherman, S.T., M.Com., P.hd selaku dosen Pembimbing
Akademik
4. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T. sebagai dosen Penguji Skripsi yang telah
banyak memberikan saran dan masukan demi perbaikan skripsi ini dan
telah banyak memotivasi selama masa perkuliahan.

5. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku Dosen Kerja Praktik, Dosen
Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi
perbaikan skripsi ini serta senantiasa memberikan bimbingan selama
perkuliahan.
6. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Elektro yang telah banyak
memberi inspirasi dan masukan bagi penulis untuk lebih baik dalam
bersikap selama masa perkuliahan kepadapenulis.
7. Om Isroy Tanjung, ST (Om roy) selaku pegawai Lab. Koversi Energi
Listrik FT-USU yang banyak membantu penulis selama proses
pengambilan data maupun dalam keseharian di kampus.
8. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro: Arbi Divo yang telah
banyak membantu penulis dalam pengurusan administrasi saat perkuliahan
serta selama penyusunan skripsi..
9. Seluruh teman-teman angkatan 2013 Teknik Elektro Ekstensiyang tidak
bisa namanya disebutkan satu persatuselama perkuliahan di Departemen
Teknik Elektro USU.

6
Universitas Sumatera Utara


10. Serta semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyelesaikan
skripsi ini.
Akhirnya penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari
kesempurnaan, untuk itu kritik saran yang membangun dari berbagai pihak sangat
penulis harapkan demi perbaikan-perbaikan ke depan.
Medan, Juni 2017
Penulis,

Aprima Anugerah Matondang
NIM. 1304022009

7
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ............................................................................................................... i
KATA PENGHANTAR.......................................................................................... ii
DAFTAR ISI ........................................................................................................... 8
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii
DAFTAR TABEL ................................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN ....................................................................................... 1
1.3 Latar Belakang ................................................................................................ 1
1.2PerumusanMasalah .......................................................................................... 2
1.3 Tujuan Masalah .............................................................................................. 3
1.4 Batasan Masalah ............................................................................................. 3
1.5 Manfaat Penulisan .......................................................................................... 3
BAB IILANDASAN TEORI .................................................................................. 5
2.1 Motor Induksi ................................................................................................. 5
2.2 Kontruksi Motor Induksi ................................................................................ 6
2.3 Medan Putar ...................................................................................................... 7
2.4 Prinsip Kerja Motor Induksi ........................................................................... 8
2.5 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Phasa ........................................... 11
2.6 Penentuan Parameter Motor Induksi ............................................................ 15
2.6.1PengujianTanpaBeban ........................................................................... 15
2.6.2PengujianTahanan Stator ....................................................................... 17
2.6.3 Pengujian Rotor Tertahan .......................................................................... 18
2.7Tegangan Tidak Seimbang ............................................................................ 20
2.8.Rating Temperatur dan Metode Pengukuran Motor Induksi ........................ 24
BAB III METODOLOGI PENELITIAN.............................................................. 27
3.1 TempatdanWaktuPenelitian .......................................................................... 27

3.2 Peralatan dan Bahan Penelitian .................................................................... 28
3.3 Variabel yang Diamati .................................................................................. 28
3.4Prosedur Penelitian ........................................................................................ 28
BAB IV ................................................................................................................. 33
4.1 Umum ........................................................................................................... 33
4.2 Data Percobaan ............................................................................................. 33
4.2.1 Motor InduksiTigaPhasaSuplaiTeganganSeimbang…………………..33

8
Universitas Sumatera Utara

4.2.2 Motor InduksiTigaPhasaSuplaiTidakSeimbang ................................... 34
4.3 Analisa Data.................................................................................................. 36
4.3.1 Motor InduksiTigaPhasaSuplaiTeganganSeimbang ............................. 37
4.3.2 Motor InduksiTigaPhasaSuplaiTegangnaTidakSeimbang.................... 40
4.3.3 PerbandinganHasilPengukuranSeimbangvsTidakSeimbang…….........40
4.3.4 PerbandinnganHasilPengukuran………………………………………49
4.4 HubunganTegananTidakSeimbangdenganKenaikanTemperatur…………..55
Pengereman Dinamik dan Regeneratif ............................................................... 51
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 59

5.1 Kesimpulan ................................................................................................... 59
5.2 Saran ............................................................................................................. 59
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 60

9
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rotor Sangkar ..................................................................................... 6
Gambar 2.2 Rotor Belitan ....................................................................................... 7
Gambar 2.3 Diagram Fasor Tiga Fasa Seimbang ................................................... 7
Gambar 2.4 Arus tiga fasa seimbang ..................................................................... 8
Gambar 2.5 Skematik Diagram Motor Induksi Rotor Belitan .............................. 10
Gambar 2.6 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Sebagai Model ......................... 11
Gambar 2.7 Rangkaian Ekivalen Motor Arus Induksi .......................................... 13
Gambar 2.8 Rangkaian Ekivalen jika Rugi Diabaikan ......................................... 14
Gambar 2.9 Rangkaian Pengukuran untuk DC Test ............................................. 16
Gambar 2.10 Rangkaian DC Test ......................................................................... 17
Gambar 2.11 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi pada Block Rotor Test ........... 18

Gambar 2.12 a)Diagram Vektor Tegangan Seimbang .......................................... 20
b) Diagram Vektor Tegangan Tidak Seimbang ............................... 20
Gambar 2.13 a) Diagram Vektor Urutan Positif ................................................... 21
b) Diagram Vektor Urutan Negatif .................................................. 21
c) Diagram Vektor Urutan Nol ........................................................ 21
Gambar 2.14 Kurva Penurunan Motor Induksi (NEMA) ..................................... 23
Gambar 2.15 Thermometer Infrared ..................................................................... 25
Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan Pengukuran Suhu Motor Tiga Phasa ............ 28
Gambar 3.2 Rangkaian Percobaan Pengukuran Suhu Motor Induksi 3 Fasa
Menggunakan Metode Pengukuran Resistansi .................................. 29
Gambar 3.3 Rangkaian Kontrol Pengukuran Resistansi dengan DC Test ............ 29

10
Universitas Sumatera Utara

Gambar 3.4 Diagram Alur Proses Pengambilan Data........................................... 31
Gambar 4.1 Grafik Suhu Vs Menit Suplai Tegangan Seimbang .......................... 39
Gambar 4.2 Grafik Suhu Vs Menit Motor Induki 3 Fasa Metode Resistansi ....... 39
Gambar 4.3 Grafik Suhu vs Menit Kondisi Tidak Seimbang 2% dengan
pengukuran Thermometer Infrared………………....………………45

Gambar 4.4 Grafik Suhu vs Menit Kondisi Tidak Seimbang pengukuran Metoode
Resistansi ........................................................................................... 45
Gambar 4.5 Grafik Suhu vs Menit Motor Induksi 3 Fasa Suplai Tidak Seimbang
2% Menggunakan Metode Resistansi................................................ 46
Gambar 4.6 Grafik Suhu vs Menit Motor Induksi 3 Fasa Suplai Tidak Seimbang
2% Menggunakan Metode Thermometer Infrared ............................ 46
Gambar 4.7 Grafik Suhu vs Menit Untuk Motor Induksi Tiga Fasa Suplai
Tegangan Seimbang dengan Tidak Seimbang 2%, 4% menggunakan
thermometer infrared………………………………………………..48
Gambar 4.8 Grafik Suhu vs Menit Untuk Motor Induksi Tiga Fasa Suplai
Tegangan Seimbang dengan Tidak Seimbang 2%, 4% menggunakan
Pengukuran Resitansi………………………………………………..49
Gambar 4.9 Grafik Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Menggunakan
Thermometer Infrared dan Perhitungan Menggunakan Metode
Pengukuran Resistansi Untuk Suplai Tegangan Seimbang…………51
Gambar 4.10 Grafik Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Menggunakan
Thermometer Infrared menggunakan metode pengukuran resistansi
untuk suplai tegangan tidak seimbang 2%..........................................51

11
Universitas Sumatera Utara

Gambar 4.11 Grafik Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Menggunakan
Thermometer Infrared menggunakan metode pengukuran resistansi
untuk suplai tegangan tidak seimbang 4%..........................................52
Gambar 4.12 Kurva Tegangan Tidak Seimbang NEMA.......................................58

12
Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Distribusi Reaktansi X1 dan X2 dalam tabel .......................................... 19
Tabel 4.2 Kenaikan Temperatur untuk motor besar dengan faktor Pelayanan ..... 42
Tabel 4.3 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared .................. 34
Tabel 4.4 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared dengan
metode pengereman dinamik dengan jatuh tegangan 9% .................... 43
Tabel 4.5 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared dengan
metode pengereman regeneratif dengan jatuh tegangan 4% ................ 44
Tabel 4.6 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared dengan
metode pengereman regeneratif dengan jatuh tegangan 9% ................ 44
Tabel 4.7 Perbandingan kenaikan suhu saat pengereman Dinamik tegangan
normal dan jatuh tegangan 4% dan 9% menggunakan termometer
infrared.................................................................................................. 51
Tabel 4.8 Perbandingan kenaikan suhu saat pengereman Regeneratif tegangan
normal dan jatuh tegangan 4% dan 9% menggunakan termometer
infrared.................................................................................................. 52

13
Universitas Sumatera Utara