TUGAS AKHIR RIAN DEVIANTO

TUGAS AKHIR ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA

(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)

Disusun Oleh :

RIAN DEVIANTO

NIM. 13250223

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI RONGGOLAWE CEPU TUGAS AKHIR ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA

(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)

Diajukan untuk memenuhi syarat-syarat menempuh

Tugas Akhir Program Strata Satu jurusan Teknik Elektro

Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu

Disusun Oleh : RIAN DEVIANTO

NIM. 13250223

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK ELEKTRO SEKOLAH TINGGI TEKNOLOGI RONGGOLAWE CEPU LEMBAR PERSETUJUAN TUGAS AKHIR ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA

(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)

Diajukan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi S1 Teknik Elektro

Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu

Disusun Oleh :

RIAN DEVIANTO

NIM. 13250223

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA

(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)

Disusun dan dipersiapkan oleh:

Nama : RIAN DEVIANTO

NIM : 13250223

Telah diuji dan dipertahankan di depan Tim Dewan Penguji

Hari & Tanggal: Jumat, 6 Oktober2017 PRAKATA

Segala puji syukur senantiasa saya ucapkan kepada ALLAH SWT yang telah memberikan kesehatan, keteguhan, kekuatan, berkah dan hidayah-Nya. Serta tak lupa kepada Nabi Muhammad SAW, sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang berjudul : “ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA (Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)”.

Tugas Akhir ini disusun guna memenuhi syarat akhir untuk menyelesaikan pendidikan Program Strata 1 pada Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu. Tak lupa juga rasa terima kasih penulis ucapkan kepada semua pihak–pihak yang telah membantu selama penyelesaian penyusunan Tugas Akhir ini. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin berterima kasih sebesar-sebarnya kepada :

1. Bapak Ir. Agus Darwanto, M.T. Selaku Ketua Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu

2. Bapak Teguh Yuwono, S.T., M.T. Selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu sekaligus Dosen

3. Bapak Joko Handoyo, S.Kom., M.Kom. Selaku Dosen Wali Jurusan Teknik Elektro Program Studi S1 Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu

4. Bapak Ir. Bambang Harjoko, M.T dan Ibu Puput Eka Suryani, S.T., M.T. Selaku pembimbing yang telah menyediakan waktu, tenaga dan pikiran untuk mengarahkan Penulis dalam penyusunan proposal Tugas Akhir ini.

5. Segenap Dosen Teknik Elektro Sekolah Tinggi Teknologi Ronggolawe Cepu.

6. Bapak, Ibu yang selalu memberikan doa dan kasih sayang yang tiada henti serta memberikan semangat dan dukungan baik material maupun spiritual.

7. Semua teman-teman dan semua pihak yang namanya tidak dapat penulis sebutkan satu-persatu yang telah begitu banyak membantu dan memberikan masukkan–masukkan kepada penulis.

Untuk itu kritik dan saran yang bersifat membangun sangat diharapkan dari semua pihak. Semoga Laporan ini dapat memberikan ilmu pengetahuan yang bermanfaat.

Cepu, 6 Oktober 2017

Penulis INTISARI

Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok masyarakat dalam beraktifitas, baik digunakan untuk keperluan rumah tangga maupun keperluan industri. Salah satunya pada industri air bersih yang dikelola PDAM. Pada Industri tersebut motor induksi digunakan sebagai penggerak pompa untuk menyuplai air. Namun sering kali pemakaian motor pompa tidak sebanding dengan perawatan dan kurang memperhatikan kondisi motor listriknya. Sering kali motor induksi dioperasikan secara terus menerus sehingga efisiensi motor akan terus menurun seiring berjalannya waktu dan mengakibatkan besarnya konsumsi energi yang dipakai motor. Karena tarif dasar listrik yang terus meningkat memaksa berbagai pihak berpacu untuk melakukan program penghematan.

Untuk mengaplikasikan penghematan energi, dibutuhkan suatu analisa efisiensi energi listrik pada motor induksi yang ada di PDAM Padangan. Di mulai dengan membaca nameplate motor kemudian pengecekkan putaran motor, tegangan dan arus yang mengalir pada motor. Sehingga diperoleh data untuk analisa efisiensi energi listrik yang kemudian digunakan untuk mengevaluasi perencanaan pemasangan kapasitor guna memperbaiki faktor daya. Kapasitor merupakan salah satu peluang penghematan energi listrik dengan memperbaiki faktor daya.

Berdasarkan hasil analasis efisensi energi listrik ini, diperoleh nilai daya, efisiensi motor dan ukuran kapasitor sebagai perbaikan faktor daya. Pemasangan kapasitor daya dapat meningkatkan nilai efisiensi dan menghemat biaya sebesar 13.8% atau Rp. 2.899.713.

Kata kunci: energi listrik, motor induksi, penghematan energi, perbaikan faktor daya

ABSTRACT

Electrical energy is one of the basic necessities in a society, whether used for domestic use or industrial. One of these industry clean water managed by PDAM. On this Industry induction motor is used as the driving force of the pump to supply water. However often times wearing the pump motor is not comparable to care and less attentive to the conditions of the electric motor. Often the induction motor is operated continuously so that the efficiency of the motor will continue to decline over time and result in the magnitude of the energy consumption used motor. Because the electric base rate rising steadily forced the various parties fighting against the austerity program to do.

To apply energy saving, it requisites an analalysis of the electric energy efficiency in the induction motor in PDAM Padangan. to begin with reading nameplate of motor then checking motor rotation, voltage and flowing current the motor. So that all the data are able to acquire for the analysis of electrical energy efficiency, wich is used to evaluate the planning of installation capacitor to improve upon the factor.

Based on the results of this analysis of electrical energy efficiency, there is a obtaining value power, motor efficiency and capacitor size as power factor improvements. Power capacitor inclusion can increase efficiency and save cost amount to 13.8% or Rp. 2.899.713.

Keywords: electrical energy, induction motor, energy saving, power factor improvement

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR

Yang bertanda tangan di bawah ini

Nama : RIAN DEVIANTO

NIM : 13250223

Program Studi : Teknik Elektro

Dengan ini menyatakan bahwa Tugas Akhir yang berjudul :

ANALISIS EFISIENSI ENERGI LISTRIK PADA MOTOR INDUKSI UNTUK PERENCANAAN PERBAIKAN FAKTOR DAYA

(Studi Kasus: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan)

adalah hasil karya saya sendiri dan bukan karya pihak lain yang saya akui. Semua referensi yang dikutip maupun dirujuk telah ditulis secara lengkap dalam daftar pustaka. Apabila ternyata pernyataan ini tidak benar, saya bersedia menerima sanksi sesuai peraturan yang berlaku.

Materai 6000

Cepu, 6 Oktober 2017 Yang Membuat Pernyataan Rian Devianto NIM. 13250223

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL i

LEMBAR PERSETUJUAN ii

LEMBAR PERSETUJUAN iii

PRAKATA iv

INTISARI vi

ABSTRACT vii

PERNYATAAN KEASLIAN TUGAS AKHIR ix

DAFTAR ISI x

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL xiii

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG xiv

BAB I PENDAHULUAN 1

1. Latar Belakang 1

2. Rumusan Masalah 3

3. Tujuan 3

4. Manfaat 4

5. Batasan Masalah 4

6. Kebaruan 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 6

1. Kajian Pustaka 6

2. Dasar Teori 10

   1. Motor Listrik 10

   2. Manfaat Motor Listrik 12

   3. Daya Input 13

   4. Efisiensi Motor Induksi 14

   5. Pengertian Faktor Daya 17

   6. Kapasitor 19

   7. Analisis Peluang Penghematan Energi 22

   8. App Inventor 23

BAB III METODE PENELITIAN 25

1. Diagram Alir Penelitian 25

1. Desain Penelitian 26

2. 2. 1. Sumber Data 26

      2. Alat 28

3. 3. Prosedur Penelitian 28

   4. Prosedur Penggunaan Aplikasi App Inventor 30

BAB IV ANALISIS DAN PEMBAHASAN 35

1. Hasil Penelitian 35

   1. Perhitungan Menggunakan GUI App Inventor 36

2. Analisis dan Pembahasan 38

   1. Efisiensi Motor 38

   2. Perbaikam Efisiensi Motor 39

      1. Perhitungan Ukuran Kapasitor 39

      2. Efisiensi Motor Setelah di Pasang Kapasitor 40

      3. Perbandingan Efisiensi Motor Sebelum dan

Sesudah Dipasang Kapasitor 40

3. Analisis Penghematan Energi Listrik 43

BAB V PENUTUP 46

1. Kesimpulan 46

2. Saran 47

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Efisiensi pembebanan motor sebagai fungsi dari % efisiensi

beban penuh 8

Gambar 2.2 Rangkaian perbaikan faktor daya motor induksi tiga fase 8

Gambar 2.3 Motor DC 10

Gambar 2.4 Motor AC 11

Gambar 2.5 Daya Input Motor Pompa 13

Gambar 2.6 Blok Diagram Daya dan Rugi Motor Induksi 14

Gambar 2.7 Diagram Segitiga Daya 18

Gambar 2.8 Kapasitor Daya 19

Gambar 2.9 Perbaikan Faktor Daya 20

Gambar 2.10 Tampilan Hamalam App Inventor 24

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian 25

Gambar 3.2 Katalog Kapasitor Schneide Electric 27

Gambar 3.3 Instal Java SDK 30

Gambar 3.4 Instal App Inventor 30

Gambar 3.5 URL Pada Browser 31

Gambar 3.6 Tampilan awal login App Inventor 31

Gambar 3.7 Tampilan lembar kerja App Inventor 32

Gambar 3.8 Desain Pembuatan GUI 32

Gambar 3.9 Tampilan Halaman Visual Block Script 33

Gambar 3.10 Simulasi Atau Ekspor File Aplikasi Yang Sudah Dibuat 34

Gambar 4.1 Tampilan GUI Pada Smartphone 37

Gambar 4.2 Grafik Efisiensi Motor Sebelum Perbaikan Faktor Daya 38

Gambar 4.3 Grafik Efisiensi Motor Setelah Perbaikan Faktor Daya 41

Gambar 4.4 Perbandingan Nilai Efisiensi Motor Sebelum dan Sesudah

di Pasang Kapasitor 42

Gambar 4.5 Rekening listrik PDAM Padangan 44

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Perbandingan Penelitian 8

Tabel 2.2 Keuntungan dan Kelemahan Penempatan Lokasi

Intalasi Kapasitor Daya 21

Tabel 2.2 Keuntungan dan Kelemahan Penempatan Lokasi

Intalasi Kapasitor Daya 22

Tabel 3.1 Data Motor Yang Tertera Pada Nameplate 27

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Waktu Lewat Beban Puncak Pukul 14.00 35

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Waktu Beban Puncak Pukul 18.30 36

Tabel 4.3 Hasil GUI 37

Tabel 4.4 Ukuran Kapasitor Sebagai Perbaikan Faktor Daya 39

Tabel 4.5 Ukuran Kapasitor Yang Terpasang 40

Tabel 4.6 Perubahan Nilai Daya, Arus dan Efisiensi Setelah di Pasang

Kapasitor 41

DAFTAR SINGKATAN DAN LAMBANG

Singkatan	Uraian	Pemakaian pertama kali pada halaman
Rpm W kW VAr kVAr VA kVA	Rotary per minute Watt Kilo Watt Volt Ampere Reaktif Kilo Volt Ampere Reaktif Volt Ampere Kilo Volt Ampere	9 14 14 20 22 22 22

Lambang	Uraian	Pemakaian pertama kali pada halaman
φ	Sudut Derajat	10

BAB I

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan manusia yang sangat penting dan tidak dapat dilepaskan dari keperluan sehari-hari. Manusia hampir tidak dapat melakukan pekerjaan yang ada dengan baik ataupun memenuhi kebutuhannya. Kekurangan energi listrik dapat mengganggu aktivitas manusia. Oleh sebab itu kesinambungan dan ketersediaan energi listrik harus dipertahankan. Saat ini kebutuhan energi listrik semakin meningkat seiring dengan pertambahan jumlah penduduk dan semakin banyaknya industri. Dilihat dari data statistik ketenagalistrikan tahun 2015, jumlah pelanggan dan kebutuhan listrik mengalami kenaikan. Dari tahun 2011 hingga tahun 2015 jumlah pelanggan naik sekitar 2000 sampai dengan 5000 pelanggan tiap tahunnya pada bidang industri (Statistik Ketenagalistrikan, 2015). Sehingga kebutuhan listrik tiap tahun terus bertambah dan mengaktibatkan pemborosan energi. Salah satu industri yang bergerak di bidang pengolahan air bersih adalah PDAM.

PDAM Padangan Kabupaten Bojonegoro, merupakan salah satu PDAM di wilayah provinsi Jawa Timur yang berlokasi di dekat sungai Bengawan Solo. PDAM Padangan sudah mampu menyediakan kebutuhan air bersih untuk masyarakat Padangan dan sekitarnya. Selama beroperasi, PDAM Padangan kurang memperhatikan pasokan energi listrik yang digunakan untuk menggerakkan motor pompa. Motor pompa yang dioperasikan secara terus menerus dapat mengakibatkan adanya resiko kebakaran pada lilitan motor. Hal ini disebabkan panas yang berlebih pada saat pengoperasian secara terus-menerus. Efisiensi motor mengalami penurunan efisiensi seiring dengan pemakaian secara terus menerus. Pada PDAM Padangan motor listrik dioperasikan biasanya dari pukul 05.00 WIB hingga pukul 20.00 WIB.

Tarif dasar listrik mengalami kenaikan setiap tahunnya. Hal ini dapat dilihat dari website PLN. Kenaikan tarif dasar listrik dari tahun 2010 cukup signifikan. Rata-rata total kenaikan dari tahun 2010 hingga Desember 2015 sekitar 41% (PLN, 2015). Sebagian besar konsumsi listrik di PDAM digunakan untuk menggerakan motor listrik, sedangkan pasokan 10% yang lain digunakan untuk penerangan dan keperluan lain. Jika efisiensi motor listrik pada PDAM Padangan dapat dioptimalkan, maka hal ini akan sangat menghemat penggunaan lisrik. Optimalisasi pada motor listrik dapat dilakukan dengan mengevaluasi kondisi motor secara berkala, minimal satu kali dalam satu bulan. Evaluasi motor listrik difokuskan pada perhitungan besaran efisiensi dan daya yang dibutuhkan. Selain itu, pengaruh besarnya konsumi energi listrik juga disebabkan oleh salah satunya faktor daya listrik dari PLN yang masih rendah, sehingga membebankan peralatan listrik yang dimiliki PDAM terutama motor induksi.

Salah satu penyebab kurang sehatnya pemakaian energi adalah motor penggerak pompa yang sudah tidak efisien. Efisiensi motor dapat didefinisikan sebagai perbandingan keluaran daya motor yang digunakan terhadap keluaran daya totalnya. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah usia, kapasitas, kecepatan, jenis, dan suhu. Beberapa motor listrik didesain untuk beroperasi pada 50% hingga 100% beban nominal. Efisiensi maksimum adalah yang mendekati 75% pada beban nominal.

Berdasarkan uraian di atas, maka diperlukan suatu analisis efisiensi energi listrik pada motor induksi di PDAM Padangan. Hal ini digunakan untuk mengetahui besaran daya yang dibutuhkan tiap-tiap motor berdasarkan spesifikasinya. Evaluasi penghematan energi dilakukan dengan cara menghitung besaran kapasitor untuk meningkatkan faktor daya yang masih rendah dan nanntinya bisa menekan biaya tagihan listirk bulanan di PDAM. Studi ini hanya dibatasi pada peninjauan secara teknis.

Berdasarkan analisis energi listrik pada motor induksi di PDAM diharapkan dapat memberi masukan kepada PDAM agar memperhatikan kondisi motor induksi sebagai penggerak pompa agar bisa menekan biaya kebutuhan daya listrik. Analisis yang akan dilakukan antara lain mengganti motor induksi dengan efisiensi yang lebih baik atau memasang kapasitor untuk memperbaiki faktor daya listrik dari PLN yang bisa menghemat biaya pemakaian listrik 9 sampai 35 %.

2. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang dan masalah yang telah dikemukakan dapat diidentifikasikan beberapa permasalahan antara lain:

1. Bagaimana intensitas konsumsi energi listrik terutama pada motor induksi di PDAM Padangan?

2. Berapa nilai besaran daya, efisiensi motor, dan kebutuhan kapasitor daya yang dihitung dengan menggunakan graphical user interface berbasis android?

3. Bagaimana efisiensi motor listrik berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan jika dibandingkan dengan standar International Efficiency yang dikeluarkan oleh IEC 60034-30, 2008?

4. Berapa besar kapasitor yang harus dipasang untuk mengoptimasi peluang penghematan konsumsi energi listrik di PDAM Padangan?

3. Tujuan

Dengan adanya penulisan Tugas Akhir ini adapun maksud dan tujuan Tugas Akhir ini adalah :

1. Mengetahui intensitas konsumsi energi listrik terutama pada motor induksi di PDAM Padangan.

2. Mengetahui nilai besaran daya, efisiensi motor, dan kebutuhan kapasitor daya pada motor yang dihitung dengan menggunakan graphical user interface berbasis android untuk mempermudah perhitungan.

1. Mengetahui efisiensi motor listrik berdasarkan hasil pengukuran yang telah dilakukan jika dibandingkan dengan standar International Efficiency yang dikeluarkan oleh IEC 60034-30, 2008.

3. Mengetahui besar kapasitor yang harus dipasang untuk mengoptimasi peluang penghematan konsumsi energi listrik di PDAM Padangan.

4. Manfaat

Dalam penulisan Tugas Akhir ini dapat memberikan beberapa manfaat penelitian, yaitu :

1. Menambah wawasan keilmuan tentang efisiensi energi listrik pada motor induksi di PDAM Padangan.

2. Sebagai dasar rujukan untuk mengetahui tingkat efisiensi pemakaian energi pada motor induksi di PDAM sudah efisien atau belum.

3. Menambah wawasan tentang cara menentukan penghematan energi listrik dengan penambahan kapasitor sebagai perbaikan faktor daya.

4. Mempermudah pihak PDAM untuk perhitungan efiseinsi energi motor listrik menggunakan graphical user interface berbasis android.

5. Batasan Masalah

Agar penyelesaian masalah yang dilakukan tidak meyimpang dari ruang lingkup yang ditentukan, maka akan dilakukan pembatasan masalah, meliputi:

1. Data daya motor yang digunakan adalah data motor yang beroperasi di PDAM Padangan.

2. Dalam analisis perhitungan ini, motor yang dipakai adalah motor induksi 3 fase sebanyak 8 unit.

3. Menitikberatkan pada pembahasan efisiensi energi listrik dan perencanaan perbaikan faktor daya sebagi salah satu langkah peluang penghematan kebutuhan energi listrik di PDAM Padangan.

6. Kebaruan

Penulis menggunakan beberapa referensi dari penelitian sebelumnya sebagai teori penunjang tentang kebaruan untuk melakukan penelitian yang berjudul “Analisis Efisiensi Energi Listrik Dan Perencanaan Perbaikan Faktor Daya Di PDAM Padangan”. Agar pemakaian energi listrik khusunya pada motor induksi di PDAM Padangan dapat divaluasi sehingga dapat menekan biaya tagihan listrik. Pada penelitian sebelumnya, dilakukan analisis penghematan energi listrik padan motor induksi di PDAM dengan menggunakan inverter. Perbedaan penelitian kali ini dengan penelitian sebelumnya adalah melakukan analisis terhadap efisiensi motor induksi yang digunakan PDAM Padangan serta upaya penghematan energi listrik dengan perencanaan perbaikan faktor daya yang dihitung secara otomatis menggunakan GUI App Inventor berbasis Android.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

1. Kajian Pustaka

Motor listrik berfungsi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang berupa tenaga putar. Motor listrik terdiri dari dua bagian yang sangat penting yaitu stator atau bagian yang diam dan Rotor atau bagian berputar. Pada motor listrik 3 fase membutuhkan daya yang tidaklah kecil. Maka dari itu dibutuhkan analisis perhitungan daya motor untuk proses produksi. Sehingga dapat memilih motor yang bisa sesuai kapasitas kebutuhan. Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai perlalatan industri karena rancangannya yang sederhana, murah, kokoh, mudah didapat, dan dapat langsung dihubungkan ke sumber AC.

Pemborosan energi pada stasiun pompa dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah ketidak sesuaian antara spesifikasi pompa dengan kurva karakteristik beban. Untuk memilih pompa yang benar-benar sesuai dengan kebutuhan sangat sulit diperoleh, apalagi jika instalasi sistem pemipaan telah mengalami perubahan karakteristik karena pemakaian yang cukup lama. Optimalisasi unjuk kerja pompa dapat dilakukan melalui evaluasi dan kajian spesifikasi pompa terhadap karakteristik sistem pemipaan dan kurva beban tahunan (Suparno, 2013).

Motor induksi yang dibuat oleh pabrik biasanya dirancang untuk beroperasi mendekati beban penuh, sehingga apabila beban turun dibawah beban tertentu maka efisiensi motor turun dengan cepat. Pengoperasian motor induksi dengan beban di bawah beban tertentu tersebut memiliki dampak terhadap faktor dayanya. Faktor daya yang tinggi sangat baik agar motor induksi beroperasi lebih efisien serta menjaga agar biaya lebih rendah untuk seluruh sistem. Pada umumnya dalam praktek di lapangan, pemilihan motor yang dilakukan adalah berdasarkan perkiraan beban tertinggi. Namun demikian hal ini membuat harga motor lebih mahal, padahal motor induksi akan dioperasikan pada kapasitas penuh hanya untuk jangka waktu yang pendek. Untuk mengatasi rendahnya faktor daya, biasanya yang dilakukan adalah memasang kapasitor paralel dengan beban. Pemasangan kapasitor yang terlalu kecil tidak akan memberikan pengaruh yang berarti, sedangkan kapasitor yang terlalu besar akan berdampak naiknya tegangan kerja motor. Apabila kenaikan tegangan kerja pada motor induksi berlangsung lama, maka temperatur motor akan menjadi tinggi dan hal ini dapat mengakibatkan motor terbakar. Pemasangan kapasitor yang sesuai diharapkan dapat memperbaiki faktor daya (Zondra dan Arlenny, 2015).

Beban induktif yang terpasang pada fasilitas kelistrikan industri seperti motor induksi, transformator dan lampu penerangan akan menyebabkan faktor daya yang rendah. Dampak negatif yang ditimbulkan meliputi naiknya biaya yang harus dikeluarkan pelanggan karena naiknya arus yang diserap dari jala-jala PLN, terjadinya pembebanan lebih peralatan listrik (generator, transformator dan penghantar listrik), naiknya susut tegangan dan susut daya pada sistem, turunnya kapasitas sistem pembangkit listrik dalam melayani beban, dan kemungkinan terkenanya denda dari perusahaaan penyedia listrik jika faktor dayanya lebih kecil dari nilai yang ditetapkan (Supardi dan Budiman, 2013).

Tabel 2.1 Perbandingan Penelitian

Peneliti	Judul	Metode	Hasil
Suparno (2013)	Optimasi Penggunaan Energi Listrik Pada Unit Pengolahan Air Minum Selat Panjang	Menggunakan metode Optimasi Penghematan	Peluang Penghematan Energi Listrik
Anindita, et al (2016)	Optimasi Energi Pada Motor Induksi 3 fasa dalam memproduksi Air. (studi Kasus di PDAM Karang Pilang Surabaya.	Menggunakan metode Optimasi Penghematan	Peluang Penghematan Energi Listrik menggunakan inverter
Zondra dan Arlenny (2015)	Analisis Perbaikan Faktor Daya Motor Induksi Tiga Phasa Di Laboratorium Teknik Elektro Universitas Lancang Kuning	Menggunakan Studi Literatur dan Pengukuran langsung	Perhitungan kebutuhan kapasitor sebagai perbaikan faktor daya.
Supardi dan Budiman (2013)	Perancangan Alat Perbaikan Faktor Daya Listrik Pada Instalasi Listrik Rumah Tinggal Dan Evaluasi Dampak Pemasangannya	Menggunakan Studi Literatur dan Pengukuran langsung	Perhitungan kebutuhan kapasitor sebagai perbaikan faktor daya

Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC dapat dilengkapi dengan sistem penggerak yang menggunakan frekuensi variabel untuk memperbaiki kinerja pengaturan kecepatan sekaligus menurunkan dayanya. Motor induksi merupakan motor yang paling populer di industri karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya. Motor perlu dievaluasi melalui kegiatan audit energi (Suparno, 2013).

Gambar 2.1 Efisiensi Pembebanan Motor

Sebagai Fungsi Dari % Efisiensi Beban Penuh

(Sumber: Ghazali, 2011)

Kapasitor yang akan digunakan untuk memperbesar faktor daya dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya, dengan demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal, maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron.

( Elvira Zondra, Arlenny, 2015).

Gambar 2.2 Rangkaian Perbaikan Faktor Daya Motor Induksi Tiga Fase

(Sumber: Zondra dan Arlenny, 2015).

2. 2. Dasar Teori

      1. Motor Listrik

Motor listrik merupakan daya penggerak yang besar dan masih bagian dari ekonomi industri modern. Prinsip kerja sederhana motor listrik adalah melakukan konversi energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk menggerakan peralatan industri. Motor induksi adalah jenis motor listrik yang paling banyak digunakan, karena menggabungkan semua keunggulan yang ditawarkan oleh energi listrik seperti biaya rendah, mudah perawatan, pasokan dan distribusi banyak, penanganan yang mudah, kontrol yang sederhana dan bersama dengan konstruksi sederhana serta fleksibilitas yang besar untuk disesuaikan dengan rentang beban yang luas dan peningkatan efisiensi. Jenis motor listrik yang paling umum yaitu: (WEG, 2016)

a. Motor DC

Motor ini membutuhkan sumber arus searah atau perangkat konversi untuk mengubah arus bolak-balik ke arus searah. Motor DC mampu beroperasi dengan kecepatan yang dapat disesuaikan menggunakan kontrol kecepatan yang akurat. Akan tetapi motor DC memiliki harga yan cukup mahal. Oleh karena itu, penggunaannya sangat terbatas pada peralatan khusus. Selain harga yang cukup mahal, motor DC memerlukan perawatan yang cukup mahal daripada motor AC.

Gambar 2.3 Motor DC

(Sumber: WEG, 2016)

b. Motor AC

Motor ini merupakan motor yang paling sering digunakan karena sumber daya listrik menggunakan arus bolak-balik. Motor AC terdiri dari dua komponen utama yaitu stator dan rotor. Tidak seperti motor DC, motor ini sulit dikendalikan putarannya. Kebanyakan industri menggunakan motor jenis ini, dikarenakan harga yang relatif murah, serta perawatan yang mudah. Di sisi kehandalan, motor ini mampu menopang beban yang besar untuk menggerakkan peralatan industri.

Gambar 2.4 Motor AC

(Sumber: WEG, 2016)

Jenis-jenis motor AC ada dua, yaitu:

a. Motor Sinkron

motor sinkron merupakan motor AC yang berjalan pada kecepatan tetap, tanpa slip, dan umumnya diterapkan untuk output beban yang besar. Motor ini mememiliki harga yang relatif tinggi

b. Motor Induksi

Motor ini umumnya berjalan pada kecepatan yang sedikit berubah saat beban mekanis diterapkan pada poros motor sehingga terjadi silp pada rotor. Keutungan motor induksi ialah memiliki konstruksi sederhana, kemampuan motor dan biaya yang rendah. Motor jenis ini paling banyak digunakan pada bidang industri. Untuk mengontrol kecepatan motor induksi ini dibutuhkan peralatan pengubah frekuensi motor listrik atau yang disebut Variable Speed Drive.

RPM = 120 x …………….………………...……….(2.1)

Keterangan:

Frekuensi = 50 Hz dan jumlah kutub beragam, 2, 4 dan 6.

Dan untuk rumus slip pada motor induksi

% Slip = ……..………………………………..(2.2)

Keterangan:

%Slip = Persentase slip motor

N = Kecepatan motor ( rpm )

Ns = Kecepatan sinkron motor (rpm)

2. Manfaat Motor Listrik

Motor listrik memiliki banyak manfaat dalam membantu bebagai macam kegiatan sehari-hari. Mulai dari rumah tangga sampai industri besar. Pada rumah tangga motor listrik digunakan pada alat kipas angin, blender, mixer, bor listrik, kulkas, mesin cuci dan masih banyak lagi. Motor listrik juga dipakai pada bangunan-bangunan bertingkat, misalnya digunakan untuk menggerakan escalator, atau lift. Pada lingkup industri, motor listrik yang digunakan memiliki daya yang besar. Hal ini sangat berbeda dengan motor listrik yang digunakan pada rumah tangga. Motor listrik pada industri sangat berperan besar dalam pengolahan bahan-bahan produksi. Dengan berkembangnya tekonologi, motor listrik terus mengalami peningkatan dalam hal performa dan efisiensi. Sekarang ini motor listrik mulai digunakan pada alat transportasi. Misalnya pada sepeda motor/mobil listrik. Di negara-negara maju, mobil menjadi penyebab utama penghasil emisi berbahaya, meskipun perusahaan pembangkit energi juga menyumbang dalam jumlah yang signifikan. Perusahaan minyak dunia memiliki keuntungan besar dan tidak peduli berapa besar emisi gas buang yang dihasilkan. Maka dari itu di tahun mendatang motor listrik akan memiliki manfaat yang sangat besar dalam meminimalisir emisi gas buang.

3. Daya Input

Daya Input (P) atau daya masukan yaitu daya listrik yang dimasukkan kedalam motor pompa dalam besaran kW. Daya input dapat dihitung dari data hasil pengukuran rata-rata arus (Ampere) dari tegangan antar fase (volt) dari ketiga fase, dan faktor daya (cos φ). Rumus yang dipakai untuk motor tiga fase seperti (Natsir, 2014):

Pi = ……………………………………………...(2.3)

Keterangan :

Pi = Daya tiga fase (kW)

V = Nilai tegangan terukur (volt)

I = Nilai arus terukur (ampere)

cos φ = Faktor daya pada name plate

Gambar 2.5 Daya Input Motor Pompa

(Sumber: Natsir, 2014)

4. Efisiensi Motor Induksi

Efisiensi sebuah mesin adalah suatu ukuran seberapa baik mesin dapat mengubah energi masukan listrik ke energi keluaran mekanik. Efisiensi berhubungan langsung dengan rugi-rugi motor induksi terlepas dari mesin itu sendiri (Ghazali, 2011)

Gambar 2.6 Blok Diagram Daya dan Rugi Motor Induksi

(Sumber: Ghazali, 2011)

Dari gambar di atas efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan antar daya keluaran dengan daya masukannya. Daya keluaran sama dengan daya masukan dikurangi dengan semua rugi-rugi yang ada. Oleh karena itu jika dua dari tiga variabel (keluaran, masukan, atau rugi-rugi) telah didapatkan nilainya, nilai efisiensi dapat ditentukan.

Ada beberapa metode cara perhitungan efisiensi motor, tergantung dari kondisi motor dan peralatan ukur yang tersedia, misalnya metode slip dapat dipakai, jika tersedia selain power meter juga rpm meter (stroboscope) dan motor belum pernah digulung ulang. Sedangkan metode yang akan dibahas dibawah ini hanya memerlukan data ampere, tegangan dan faktor daya dari motor.

Pada dasarnya efisiensi motor dapat dihitung dengan cara menghitung dulu besaran faktor beban dari motor itu (load factor). Salah satu cara yang mudah tanpa menghentikan operasional pompa dan akurasinya cukup acceptable (akurasi sekitar kurang lebih 10% ) serta data ukur yang diperlukan sudah tersedia dari data hasil pengukuran kelistrikan, yaitu besaran arus (ampere), volt antar fase, dan faktor daya. dari data name plate.

Adapun cara yang dipakai sesuai dengan apa yang disebut dengan teknik Voltage Compensated Amperage Ratio, yaitu (Natsir, 2014):

Faktor Beban ( LF ) = …………………………………(2.4)

Keterangan:

LF = Faktor beban dalam desimal

Iuk = Ampere terukur rata-rata dari ketiga fase

Vuk = Voltase terukur rata-rata antar fase

Ir = Arus sesuai name plate

Vr = Tegangan antar fase sesuai name plate

Setelah faktor beban motor diketahui, maka efisiensi motor dapat dihitung memakai rumus seperti berikut (Natsir, 2014):

Efisiensi motor ( ηm ) = ………………(2.5)

Keterangan:

ηm = Efisiensi motor dalam %

Pn = Daya nominal motor sesuai name plate

Pi = Daya terukur (daya aktual) dalam kW

Faktor Beban = Hasil perhitungan dengan metode seperti diuraikan diatas

dalam desimal.

Efisiensi motor dapat didefinisikan sebagai perbandingan keluaran daya motor yang digunakan terhadap keluaran daya totalnya. Faktor-faktor yang mempengaruhi efisiensi adalah usia, kapasitas, kecepatan, jenis, dan suhu. Beberapa motor listrik didesain untuk beroperasi pada 50% hingga 100% beban nominal. Efisiensi maksimum adalah yang mendekati 75% pada beban nominal. Untuk menghitung beban pada motor dapat dilakukan secara langsung atau dengan menggunakan metode pengukuran daya masuk.

Kemudian menentukan nilai daya masuk dengan mengambil nilai pada name plate dengan menggunakan persamaan (Suparno, 2014):

Pr = ………………….……….…………………...……….……(2.6)

Keterangan:

Pr = Daya masuk beban penuh (kW)

P = Nilai daya pada name plate (kW)

ηr = Efisiensi pada beban penuh

Pada umumnya motor penggerak pompa di PDAM menggunakan motor listrik tiga fase dari jenis motor induksi. Pada motor lama data efisiensi motor tidak tertera pada name plate dan kadang-kadang juga agak sulit untuk mendapatkannya dari suplier motor.

Penurunan efisiensi motor listrik sering terjadi pada motor penggeraknya itu sendiri. Karena itu perlu diperiksa dan diketahui efisiensi motor. Kinerja motor sangat tergantung dari kualitas suplai listriknya. Oleh karena itu pengukuran kualitas kelistrikan perlu dilakukan misalnya dengan alat power analyzer atau dengan perhitungan (Natsir, 2014).

1. Tegangan yang tidak stabil pada motor (V-Unbalance) akan menurunkan kinerja dan usia motor 3 fase dari umur teknis.

2. Tegangan yang tidak stabil pada terminal stator motor menyebabkan fase ketidak stabilan arus (I-Unbalance)

3. Ketidakstabilan arus mengakibatkan ketidak stabilan torsi, yang mengakibatkan terjadinya getaran dan stres mesin, meningkatkan energi losses dan motor menjadi lebih panas, yang pada ahirnya akan menyebabkan usia insulasi gulungan motor menjadi pendek.

4. Motor listrik akan menjadi lebih panas ketika beroperasi pada pasokan daya dengan tegangan yang tidak stabil.

5. Pengertian Faktor Daya

Dalam ilmu kelistrikan daya-daya listrik, yaitu daya aktif atau daya nyata (P), daya semu (S) dan daya reaktif (Q). Ketiga daya ini dapat digambarkan sebagai segitiga siku-siku seperti tertera pada Gambar 2.7 yang dimaksud dengan faktor daya = cos φ adalah perbandingan antara nilai daya nyata (P) dengan daya semu (S). Jadi cos φ = P/S. Semua nilai besaran tersebut terdapat pada tabel trigonometri, sehingga jika besaran sudut diketahui, maka nilai cos φ dapat diketahui, dan sebaliknya. Dari daftar tabel trigonometri dapat disimpulkan jika sudut φ ini makin kecil, maka nilai cos φ makin besar. Dengan kata lain, untuk mendapatkan nilai faktor daya yaitu cos φ yang lebih besar, maka sudut φ harus diperkecil. Ini berarti nilai Q (daya reaktif) dalam hal ini nilai kVAr harus diperkecil. Dalam prakteknya, salah satu cara untuk melakukan penurunan daya reaktif adalah dengan memasang kapasitor daya. kapasitor ini akan menentang daya reaktif. Dalam kaitan dengan faktor daya ini, PLN telah memberikan batasan minimum nilai faktor daya (cos φ) adalah 0,85. Jika faktor daya lebih kecil dari 0,85, maka pelanggan akan terkena denda. Untuk menghindarinya, disarankan untuk memasang instalasi kapasitor daya pada sistem kelistrikannya. Beberapa keuntungan meningkatkan faktor daya (Natsir, 2014):

1. Tagihan listrik akan menjadi kecil (PLN akan memberikan denda jika faktor daya lebih kecil dari 0,85)

2. Kapasitas distribusi sistem tenaga listrik akan meningkat

3. Mengurangi rugi–rugi daya pada sistem

4. Adanya peningkatan tegangan karena daya menurun

5. Mengurangi besarnya tegangan jatuh

Dari Gambar 2.7 dapat dilihat:

sin φ = Q/S

cos φ = P/S

tan φ = Q/P

Gambar 2.7 Diagram Segitiga Daya

(Sumber: Zondra dan Arlenny, 2016)

Perhitungan dasar kelistrikan yang digunakan adalah (Natsir, 2014)

1. Fase Tunggal: ……………………………………………………..(2.7)

P = V x I x cos φ

Q = V x I x sin φ

S = V x I

cos φ = P/S

2. Tiga Fase: …………………………………………………………(2.8)

P = 1,73 x Vp x I x cos φ

Q = 1,73 x Vp x I x sin φ

S = 1,73 x Vp x I

cos φ = P/S

tan φ = Q/S

Keterangan:

V = Tegangan(volt)

Vp = Tegangan antar fase (volt)

P = Daya efektif/aktif (kW)

S = Daya semu (kVA)

Q = Daya reaktif (kVAr)

φ = Sudut (derajat)

cos φ = Faktor daya (dalam desimal)

6. Kapasitor

Kapasitor (Kondensator) yang dalam rangkaian elektronika dilambangkan dengan huruf "C" adalah suatu alat yang dapat menyimpan energi/muatan listrik di dalam medan listrik, dengan cara mengumpulkan ketidakseimbangan internal dari muatan listrik. Kapasitor ditemukan oleh Michael Faraday (1791-1867). Satuan kapasitor disebut Farad (F). Satu Farad = 9 x 10¹¹ cm² yang artinya luas permukaan kepingan tersebut. Kapasitansi sebesar 1 Farad jika dengan tegangan 1 volt dapat memuat muatan elektron sebanyak 1 coulomb atau setara dengan 6,25 x 10¹⁸ elektron. Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar faktor daya dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya, dengan demikian pada saat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal, maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron.

Gambar 2.8 Kapasitor Daya

(Sumber: Ducati Energia, 2015)

Memperbaiki faktor daya adalah memperbaiki perbedaan besar sudut daya aktif dengan daya semu yang digunakan dalam rangkaian AC atau perbedaan sudut fase antara tegangan (V) dan arus (I) yang biasa dinyatakan dalam cos φ. Semakin besar sudut φ, maka semakin besar daya yang harus disuplai oleh sumber energi listrik, sehingga biaya yang harus ditanggung oleh pengguna juga semakin besar. Untuk memperbaiki besarnya faktor daya listrik ini dapat dilakukan dengan memasang kapasitor daya secara paralel terhadap beban listrik tersebut. Hal ini dikarenakan pada faktor daya listrik yang rendah, peralatan listrik banyak menarik daya reaktif induktif sehingga perlu dikompensir dengan daya reaktif kapasitif agar faktor daya listrik dari peralatan tersebut menjadi lebih besar.

Besarnya rating kapasitor daya dapat ditentukan setelah didapat data-data dari peralatan listrik, kemudian dilakukan perhitungan untuk mendapatkan rating kapasitor daya tersebut.

Rating kapasitor daya dapat dihitung dengan menggunakan persamaan : (Zondra dan Aerlenny, 2015)

Qc = P (tan φ₁ - tan φ₂) …………………………………..(2.9)

Keterangan:

Qc = Besarnya rating kapasitor daya ( kVAr )

P = Daya aktif atau beban listrik ( kW )

tan φ₁ = Diperoleh dari faktor daya listrik / cos φ awal

tan φ₂ = Diperoleh dari faktor daya listrik / cos φ yang

diinginkan.

Gambar 2.9 Perbaikan Faktor Daya

(Sumber: Zondra dan Arlenny, 2016)

Setelah terhitung besaran ukuran kapasitor untuk menghilangkan rugi daya reaktif, perlu dilihat berapa ukuran kapasitor yang dijual di pasaran. Dan kemudian dihitung lagi menggunakan persamaan (2.9) sehingga didapat hasil akhir besaran perbaikan faktor daya sesuai ukuran kapasitor yang dipasang pada motor penggerak pompa.

Dalam prakteknya ada beberapa cara pemasangan kapasitor, yaitu (Natsir, 2014):

1. Langsung pada obyek (motor pompa) yang memerlukan

2. Dengan pengelompokan beberapa objek

3. Langsung dihubungkan dengan panel induk (main panel)

Secara teknis perbandingan keuntungan dan kelemahan dari tiap alternatif pemasangan kapasitor dapat dilihat pada Tabel 2.2.

Tabel 2.2. Keuntungan dan Kelemahan

Penempatan Lokasi Intalasi Kapasitor Daya

(Sumber: Natsir, 2014)

Penempatan Kapasitor	Keuntungan	Kerugian
Secara Individual	Tidak memerlukan tambahan breaker, karena sudah terintegrasi dengan obyek Beban kapasitor akan menyesuaikan dengan beban per obyek Perhitungan daya kapasitif lebih mudah Kapasitor telah ter-koppel dengan obyek, jadi sudah merupakan kesatuan dengan obyek	Harga kapasitor dengan kapasitas kecil per kVAr lebih mahal dari pada per unit kapasitor bank

Tabel 2.2. Keuntungan dan Kelemahan

Penempatan Lokasi Intalasi Kapasitor Daya

(Sumber: Natsir, 2014)

Per kelompok peralatan	Peluang untuk menerima beban penuh per kelompok Biaya pemasangan akan berkurang dari pada pemasangan individual	Kemungkinan memerlukan sistem switching yang otomatis untuk mengikuti kebutuhan daya kapasitif
Di Panel induk	Biaya instalasi dan material per kVAr jadi lebih murah Bekerja lebih akurat untuk kompensasi kVAr secara keseluruhan, dengan automatic switching	Biaya total akan lebih mahal, jika instalasi bekerja secara otomatis mengikuti kebutuhan

7. Analisis Peluang Penghematan Energi

Pada umumnya beban pada jaringan listrik adalah beban induktif seperti motor listrik adalah beban induktif yang membutuhkan daya reaktif. Dengan memasang kapasitor daya sebagai perbaikan faktor daya, peluang penghematan energi bisa tercapai. Analisis peluang penghematan energi ini dapat meggunakan data berupa penggunaan daya nyata, semu dan reaktif. Kemudian dapat dihitung menggunakan persamaan setelah peningkatan faktor daya dengan pemasangan kapasitor target PF 0,95. (Noor S, 2014) (2.10)

S = P/ cos φ

I = S/√3 x V

Q = S sin φ

Perhitungan Penghematan:

Penghematan daya semu = S x faktor daya awal – S x faktor daya 0,95

Persentase penghematan daya semu = x 100 %

Daya nyata = Penghematan daya kVA x 0,95

Penghematan pemakaian energi listrik digunakan untuk perhitungan penghematan energi listrik per bulan dengan asumsi sehari proses pemakaian 15 jam dan hari kerja 30 hari. Jadi persamaan yang digunakan adalah total daya aktif x 15 jam x 30 hari. Kemudian dikalikan dengan tariff dasar listrik yang di tetapkan oleh PLN.

8. App Inventor

App Inventor adalah sebuah tool untuk membuat aplikasi android yang berbasis visual block programming menggunakan webbased graphical user interface (GUI) builder. Visual block programming maksudnya adalah dalam penggunaannya user akan melihat, menggunakan, menyusun dan drag-drops “blok” yang merupakan simbol-simbol perintah dan fungsi event handler tertentu dalam membuat aplikasi secara sederhana. Pengguna tidak harus memiliki basic programmer, mengerti kode-kode atau berkecimpung dalam dunia teknologi informasi untuk membuat aplikasi dengan App Inventor. Bahkan App Inventor tidak hanya untuk membuat aplikasi, karena bisa digunakan untuk mengasah logika anda, seperti halnya menyusun sebuah puzzle. Untuk programmer tentu ada opsi-opsi advance untuk membuatnya sesuai dengan level kita. Aplikasi App Inventor ini pada dasarnya adalah aplikasi yang disediakan oleh Google dan sekarang di maintenance oleh Massachusetts Institute of Technology (MIT). Aplikasi ini selesai dibuat pada 12 juli 2010 dan dirilis untuk public pada 31 Desember 2011. App Inventor sekarang dipegang oleh MIT Centre for Mobile Learning dengan nama MIT App Inventor. Aplikasi yang dibuat bisa dijalankan pada Android Versi 4.0 atau Ice Cream Sandwich ke atas. Gambar berikut adalah gambar tampilan aplikasi App Inventor:

Gambar 2.10 Tampilan Halaman App Inventor

(Sumber: Mubarok, 2015)

Untuk menggunakan aplikasi App Inventor ini, ada beberapa langkah-langkah yang perlu diperhatikan, yaitu:

1. Unduh & Instal Java SDK terbaru

2. Unduh & Instal aplikasi App Inventor

3. Instal & atur driver HP Android apabila diperlukan

4. Login pada browser pada URL 127.0.0.8888 dengan menggunakan akun Gmail.

BAB III

METODE PENELITIAN

1. Diagram Alir Penelitian

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

2. Desain Penelitian

a. Studi Literatur

Metode ini digunakan untuk mencari literature atau sumber pustaka yang berkaitan dengan efisiensi motor induksi dan perbaikan faktor daya dengan menggunakan kapsitor dan mencari teori dengan sumber referensi yang ada serta memperoleh data yang sesungguhnya.

b. Observasi (Pengamatan)

Observasi yang dilakukan peneliti dengan melakukan pengamatan secara langsung bagaimana keadaan di PDAM sebagai langkah pertama untuk pengambilan data awal, seperti name plate motor dan jumlah motor induksi yang berjalan.

c. Wawancara

Teknik wawancara dilakukan peneliti dengan tanya jawab secara langsung kepada operator di PDAM Padangan dalam mengetahui tentang informasi yang ada di PDAM tersebut.

1. Sumber Data

Data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data terbaru (Mei, 2017) yang ada di PDAM Padangan. dengan studi langsung ke lapangan melihat dan mencatat data yang dibutuhkan untuk penelitian ini. Data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data berupa name plate dan pengukuran arus dan tegangan secara langsung. Data tersebut akan digunakan sebagai bahan analisis efisiensi energi pada motor induksi untuk perencanaan perbaikan faktor daya pada PDAM Bojonegoro cabang Padangan.

Tabel 3.1. Data Motor Yang Tertera Pada Name plate

(Sumber: PDAM Bojonegoro Cabang Padangan,2017)

No	Motor Pompa	Name plate
		V	P	I	Rpm	Freq (Hz)	Cos φ	fase
1	Intake 1	380	11kW	23A	1455	50	0,83		3
2	Intake 2	380	11kW	22,5A	1450	50	0,83		3
3	Praset 1	380-415	5.5kW	11A	2910	50-60	0,85		3
4	Praset 2	380-415	5.5kW	11A	2910	50-60	0,85		3
5	Filter 1	380-460	11kW	23A	1440	50	0,83		3
6	Filter 2	380	7.5kW	15.5A	2955	50	0,84		3
7	Submersible 1	380-460	11kW	23.5A	2860	50-60	0,83		3
8	Submersible 2	380-460	11kW	23.5A	2860	50-60	0,83		3

Selain data name plate motor induksi, data awal selanjutnya adalah katalog ukuran kapasitor yang dijual dipasaran. Data yang dipakai milik Schneider Electric.

Gambar 3.2 Katalog Kapasitor Schneider Electric

2. Alat

1. Hardware Yang Digunakan

Adapun perangkat keras yang digunakan dalam analisis ini diantaranya:

a. Laptop ACER AO756

Dengan Spesifikasi :

1. Processor intel Celeron 877

2. Ram 2 GB

3. Harddisk Drive 320 GB

a. Peralatan ukur

1. Voltmeter

2. Amperemeter

2. Software Yang Digunakan

Adapun software yang digunakan sesuai dengan spesifikasi kebutuhan, diantaranya:

1. Sistem Operasi Windows 7 32bit

2. Microsoft Office 2010

3. Java SDK 8

4. App Inventor

3. Prosedur Penelitian

Adapun langkah-langkah prosedur penelitian yang dilakukan untuk menganalisis efisiensi energi listrik pada motor induksi dan perencanaan perbaikan faktor daya ini dimulai dengan :

a. Pengumpulan data

Pada tahap pengumpulan data ini dimulai dengan studi Literatur, yaitu dengan mencari referensi yang berkaitan dengan analisis penelitian. Kemudian lanjut ke tahap observasi (pengamatan). Untuk mendapatkan data awal seperti name plate motor dilakukan dengan observasi langsung ke lokasi PDAM. Setelah itu ke tahap wawancara kepada operator yang bersangkutan untuk mendapatkan informasi yang dibutuhkan untuk data analisis. Data yang digunakan dalam penelitian ini merupakan data yang didapat dari PDAM Bojonegoro cabang Padangan. Data berupa name plate motor induksi dan mengukur tegangan dan arus yang masuk ke motor.

b. Mencatat data name plate motor.

Proses ini merupakan tahap awal untuk mengolah data yang akan digunakan sebagai analisis efisiensi energi listrik pada motor induksi untuk perencanaan perbaikan faktor daya.

c. Menggunakan App Inventor

Pada tahap ini App Inventor digunakan untuk membuat graphical user interface (GUI). Semua persamaan pada Bab II dimasukkan ke perintah visual blocks programing.

d. Menghitung ukuran kapasitor

Hasil perhitungan daya reaktif digunakan untuk mencari kebuthan kapasitor sebagai perbaikan faktor daya. Kapasitor yang dijual di pasaran dihitung lagi menggunakan persamaan 2.9 dan didapat hasil ukuran kapasitor yang sesuai. Sehingga perbaikan faktor daya bisa optimal.

e. Analisis peluang penghematan energi

Dari data-data yang sudah didapat, maka perlu dilakukan analisis peluang penghematan energi yang bisa diperoleh dengan menaikan faktor daya

f. Penulisan Laporan

Hasil penelitian dikumpulkan dan disusun secara rinci sesuai dengan panduan TA–PA STTR Cepu.

4. Prosedur Penggunaan Aplikasi App Inventor

a. Install aplikasi Java SDK yang terbaru karena App Inventor membutuhkan program Java untuk bisa dijalankan.

Gambar 3.3 Instal Java SDK

b. Selanjutnya instal App Inventor yang digunakan untuk membuat aplikasi GUI pada Smartphone Android. Disini penulis menggunakan App Inventor versi 64bit.

Gambar 3.4 Instal App Inventor

3. Setelah proses instalasi selesai, muncul shortcut App Inventor di desktop. Kemudian kilik dua kali dan biarkan running aplikasinya. Selanjutnya buka browser dan ketik 127.0.0.0.8888 pada URL Browser unruk masuk ke App Inventor.

Gambar 3.5 URL Pada Browser

d. Kemudian muncul tampilan login untuk memulai akses ke halaman kerja App Inventor. Disini penulis menggunakan akun Gmail.

Gambar 3.6 Tampilan Awal Login App Inventor

5. Setelah sukses login, tampilan kerja App Inventor terbuka dan langsung diminta membuat project baru. Nama Project akan menjadi nama aplikasi yang akan dibuat pada Smartphone Android.

Gambar 3.7 Tampilan Lembar Kerja App Inventor

6. Selanjutnya buat graphical user interface pada lembar kosong yang sudah disediakan. Dengan memanfaatkan tool-tool yang sudah disediakan pada kolom Palete sebelah kiri. Buat kolom-kolom blok perhitungan dan tombol GUI pada lembar kerja. Disini bisa didesain sesuai selera mulai dari warna dan menyisisipkan gambar atau logo yang diinginkan.

Gambar 3.8 Desain Pembuatan GUI

7. Setelah selesai mendesain tampilan aplikasi GUI, selanjutnya memasukkan perintah-perintah yang akan digunakan. Dengan memilih parameter Blocks yang terletak pada pojok kanan atas. Di halaman kerja ini berisi perintah yang bisa digunakan untuk membuat program yang diinginkan. Dengan memanfaatkan Visual block programming yang terletak pada kolom Blocks sebelah kiri. Pada kolom ini banyak tersedia perintah yang bisa dimanfaatkan dengan menyusun dan drag-drops “blok” yang merupakan simbol-simbol perintah dan fungsi event handler tertentu dalam membuat aplikasi. Semua Persamaan di masukan kedalam Visual block Programing untuk membuat graphical user interface (GUI). Data ini berupa name plate dan pengukuran tegangan dan arus yang masuk pada motor.

Gambar 3.9 Tampian Halaman Visual Blocks Script.

8. Setelah selesai memberikan perintah pada block-block bisa langsung dijalankan dengan menggunakan emulator yang disediakan. Atau bisa langsung mengekspor dalam bentuk eksetensi .apk dan dijalankan pada Smartphone Android.

Gambar 3.10 Simulasi Atau Ekspor File Aplikasi Yang Sudah Dibuat

BAB IV

ANALISIS DAN PEMBAHASAN

1. Hasil Penelitian

Setelah melakukan survei ke lapangan dan meengukur arus dan tegangan pada semua motor induksi 3 fase yang beroperasi di PDAM Padangan, didapatkan sekumpulan data berupa name plate motor, arus dan tegangan terukur yang berbeda-beda. Faktor daya yang terukur pada cos phi meter yaitu 0,81. Pada tahap pengukuran ini dilakukan dua kali proses pengukuran, yaitu pada waktu beban puncak dan lewat beban puncak. Hal ini dilakukan agar didapatkan hasil yang lebih optimal sehingga tingkat akurasinya dapat dipercaya.

Tabel 4.1. Hasil Pengukuran Lewat Waktu Beban Puncak Pukul 14.00

No	Motor Pompa	Hasil Pengukuran
		Tegangan (V)				Arus (Ampere)
		R-S	S-T	T-R	Vp		R	S	T	Ir
1	Intake 1	408	400	394	400		10,2	11	10,9	10,7
2	Intake 2	400	401	404	401		11,2	11,4	11,1	11,2
3	Praset 1	403	397	422	407		7	7,1	7,5	7,2
4	Praset 2	401	408	410	406		6,8	7	7,1	7
5	Filter 1	405	401	398	401		11,4	10,9	11,1	11,1
6	Filter 2	410	402	408	406		7,4	7,1	7,2	7,2
7	Submersible 1	415	406	401	407		11,4	12,6	11,1	11,7
8	Submersible 2	406	409	400	405		10,9	11,9	11,2	11,3

Tabel 4.2. Hasil Pengukuran Waktu Beban Puncak Pukul 18.30

No	Motor Pompa	Hasil Pengukuran
		Tegangan (V)				Arus (Ampere)
		R-S	S-T	T-R	Vp		R	S	T	Ir
1	Intake 1	402	398	388	396		10,2	11	10,9	10,7
2	Intake 2	401	397	398	398		11	11,1	10,8	10,9
3	Praset 1	398	390	404	397		6,2	6,7	7,4	6,7
4	Praset 2	414	403	402	406		6,8	7.1	7	6,9
5	Filter 1	396	398	402	400		10,8	10,9	11,2	10,9
6	Filter 2	406	403	393	400		7,1	7.0	6,8	6,9
7	Submersible 1	406	403	398	402		12	11.2	10,9	11,3
8	Submersible 2	401	402	397	400		10,2	11	9,5	10,2

Hasil pengukuran yang sudah didapat ternyata tidak begitu berperngaruh dengan tegangan dan arusnya. Ini dikarenakan PDAM Padangan memasang transformator sendiri dan tidak terhubung listrik rumahan yang bisa mengakibatkan tegangan turun pada beban puncak.

1. Perhitungan menggunakan GUI App Inventor

Data hasil pengukuran yang diperoleh di masukkan ke kolom-kolom GUI yang telah dibuat yang berjalan di Smartphone Android. Penggunaan GUI ini di lakukan untuk mempercepat perhitungan dan bertujuan agar bisa digunakan oleh operator PDAM dalam melakukan analisis motor yang digunakan. Berikut tampilan GUI yang sudah di publikasikan menjadi aplikasi Android.

Gambar 4.1 Tampilan GUI Pada Smartphone

Data name plate, perngukuran arus dan tegangan di inputkan ke kolom-kolom GUI pada Smartphone. Maka di dapat hasil sebagai berikut:

Tabel 4.3. Hasil GUI

No	Motor Pompa	Hasil GUI
		Daya Nyata (P) kW	Daya Semu (S) kVA	Daya Reaktif (Q) kVAr	Faktor Beban %	Efisiensi Motor	Kapasitor Daya kVAR
1	Intake 1	6,145	7,404	4,129	0,489	87,6	2,101
2	Intake 2	6,448	7,769	4,333	0,525	89,5	2,205
3	Praset 1	4,309	5,069	2,670	0,701	89,4	1,248
4	Praset 2	4,179	4,916	2,424	0,679	89,4	1,210
5	Filter 1	6,391	7,700	4,295	0,509	87,6	2,185
6	Filter 2	4,247	5,057	2,743	0,496	87,6	1,342
7	Submersible 1	6,837	8,238	4,594	0,533	85,7	2,338
8	Submersible 2	6,571	7,917	4,416	0,512	85,7	2,247
	Total	45,127	54,07	29,433			14,474

2. Analisis dan Pembahasan

   1. Efisiensi Motor

Setelah di dapat hasil perhitungan melalui GUI, maka di dapat tingkat efisiensi motor berbeda-beda. Di lihat dari Tabel International Efficiency Motor (IE 1-3), maka dapat dilihat ada beberapa motor yang sudah mengalami penurunan efisiensi. Hal ini disebabkan tegangan listrik yang sering mengalami ketidakseimbangan (Unballance). Menurut syarat yang dikeluarkan oleh produsen motor listrik di Amerika (NEMA), yang sering dipakai acuan untuk tegangan tidak seimbang (Unballance) sekitar 1 %.

Nilai Efisiensi

Nama Motor

Gambar 4.2 Grafik Efisiensi Motor Sebelum Perbaikan Faktor Daya

Dilihat hasil dari grafik penurunan efisensi motor ada beberapa motor yang masih dalam kategori standard efficiency. Yaitu pada intake 1 dan 2, praset 1 dan 2, filter 1 dan 2. Pada motor submersible yang digunakan sebagai pompa distribusi ke konsumen sudah mengalami penurunan efisiensi yang cukup signifikan. Hal ini dikarenakan motor submersible bekerja dengan keras untuk menyalurkan tekanan air ke konsumen. Meskipun masih bisa digunakan, akan tetapi jika terus dioperasikan akan mengkonsumsi suplai listrik yang berlebih

2. Perbaikan Efisiensi Motor

   1. Perhitungan Ukuran Kapasitor

Di lihat dari tabel hasil perhitungan GUI (Tabel 4.3) juga dapat dilihat ukuran kapasitor yang terhitung untuk perbaikan faktor daya. Untuk motor 11 kW rata-rata membutuhkan kapasitor sekitar 2 kVAr dan motor lainnya sekitar 1 kVAr agar faktor daya bisa menjadi 0,95 untuk mengurangi rugi daya reaktif. Di lihat dari tabel katalog kapasitor maka dapat dihitung berapa faktor daya yang dapat diperbaiki dengan memasang kapasitor yang tersedia menggunakan persamaan (2.9).

Tabel 4.4. Ukuran Kapasitor Sebagai Perbaikan Faktor Daya

No	Motor Pompa	Ukuran Kapasitor terhitung	Perbaikan faktor faya yang diperoleh setelah pemasangan kapasitor daya
			1 kVAr	1.5 kVAr	1.7 kVAr	2 kVAr	2.5 kVAr	3 kVAr
1	Intake 1	2,101	-	-	-	0,945	0,967	0,989
2	Intake 2	2,205	-	-	-	0,938	0,959	0,977
3	Praset 1	1,248	0,948	0,976	0,985	-	-	-
4	Praset 2	1,210	0,952	0,980	0,988	-	-	-
5	Filter 1	2,185	-	-	-	0,941	0,963	0,980
6	Filter 2	1,342	0,927	0,961	0,972	-	-	-
7	Submersible 1	2,338	-	-	-	0,935	0,956	0,974
8	Submersible 2	2,247		-	-	0,939	0,960	0,977

Berdasarkan Tabel 4.4, ukuran kapasitor untuk perbaikan faktor daya yang dipasang untuk mencapai cos φ 0,95 dapat diuraikan pada Tabel 4.5 berikut:

Tabel 4.5. Ukuran Kapasitor Yang Terpasang

No	Motor Pompa	Ukuran Kapasitor
1	Intake 1	2,5 kVAr
2	Intake 2	2,5 kVAr
3	Praset 1	1 kVAr
4	Praset 2	1 kVAr
5	Filter 1	2,5 kVAr
6	Filter 2	1,5 kVAr
7	Submersible 1	2,5 kVAr
8	Submersible 2	2,5 kVAr
Total		16 kVAr

Total ukuran kapasitor yang harus dipasang untuk memperbaiki faktor daya menjadi 0,95 adalah 16 kVAr. Akan tetapi ukuran kapasitor tersebut tidak ada yang dijual di pasaran. Ukuran kapasitor yang dipasang tidak boleh dibawah ukuran yang telah dihitung, sehingga dibulatkan menjadi 20 kVAr dengan harga Rp. 1.843.000.

2. Efisiensi Motor Setelah Dipasang Kapasitor

Pemasangan kapasitor akan mempengaruhi nilai daya, arus, dan efisiensi motor. Perubahan nilai daya dan arus dapat dihitung dengan persamaan 2.10. Sedangkan perubahan nilai efisiensi motor dapat dihitung dengan persamaan 2.4 dan 2.5 yang hasilnya dapat diuraikan pada Tabel 4.6 berikut:

Tabel 4.6. Perbuahan Nilai Daya, Arus Dan Efisensi Setelah Dipasang Kapasitor