Analisa Pembangkit Pengatur Tegangan Pada Penyulang 20 kV ...
TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …
Transcript of TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …
TUGAS AKHIR
ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG
TERHADAP TEMPERATUR MOTOR INDUKSI LIMA PHASA
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Fernando E P
NIM : 110402113
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
ABSTRAK
Motor induksi memiliki konstruksi yang sederhana dan kuat serta efisiensi
yang baik. Permasalahan kelistrikan yang sering terjadi pada motor induksi ialah
tidak seimbangnya tegangan phasa yang menyebabkan kinerja motor induksi yang
semakin berkurang. Ini ditandai dengan adanya kenaikan temperature yang
menyebabkan umur motor induksi tersebut berkurang. Oleh karena itu penulis
mengangkat topik ini sebagai tugas akhir untuk mengetahui pengaruh tegangan
tidak seimbang terhadap temperature motor induksi lima phasa, analisis ini
diharapkan dapat digunakan sebagai acuan untuk isolasi dan proteksi pada motor
induksi itu sendiri. Motor induksi lima phasa pada keadaan tegangan tidak
seimbang terjadi kenaikan temperatur yang lebih tinggi dari keadaan motor
induksi lima phasa di beri tegangan seimbang, yaitu 0.36 0C/m untuk tegangan
seimbang, 0.72 0C/m untuk tegangan tidak seimbang 1% dan 0.84 0C/m untuk
tegangan tidak seimbang 3% berdasarkan pengukuran thermometer infrared.
Sedangkan pengukuran menggunakan pengukuran resistansi yaitu 0.64 0C/m
untuk tegangan seimbang, 0.934 0C/m untuk tegangan tidak seimbang 1% dan
1.147 0C/m untuk tegangan tidak seimbang 3%
Kata Kunci : Motor Induksi Lima Phasa, Tegangan Tidak Seimbang,
Temperatur
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
KATA PENGANTAR
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa,
karena atas berkat dan rahmat-Nya Tugas Akhir ini dapat diselesaikan. Tugas
akhir ini merupakan bagian dari kurikulum yang harus diselesaikan untuk
memenuhi persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di
Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Adapun judul Tugas
Akhir ini adalah :
“ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG TERHADAP
TEMPERATUR MOTOR INDUKSI LIMA PHASA”
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa yaitu
Ayahanda (Aman) beserta Ibunda (Laura) yang selalu memberikan semangat dan
mendoakan penulis selama masa studi hingga menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Selama masa kuliah hingga penyelesaian tugas akhir ini, penulis juga
banyak mendapatkan dukungan maupun bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu
penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang mendalam kepada :
1. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir
yang telah banyak meluangkan waktu dan pikirannya untuk selalu
memberikan bantuan, bimbingan, dan pengarahan kepada penulis selama
perkuliahan hingga penyusunan Tugas Akhir ini.
2. Bapak Ir. Syamsul Amien, M.S, selaku dosen Penguji Tugas Akhir serta
selaku Kepala Laboratorium Konversi Energi Listrik yang telah banyak
memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini dan telah banyak
motivasi selama masa perkuliahan.
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si, selaku Dosen Penguji Tugas Akhir
dan telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini
serta senantiasa memberikan bimbingan selama perkuliahan.
4. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik serta memberikan
pengalaman hidup yang berharga selama masa perkuliahan kepada
penulis.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
5. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah
membantu penulis dalam pengurusan administrasi saat perkuliahan serta
selama penyusunan tugas akhir.
6. Sahabat setia Sanni Tung yang selalu mendoakan kesuksesan penulis
dalam setiap kesempatan.
7. Rekan- rekan satu angkatan 2011 Teknik Elektro , Aspar, Zein, Biondi,
Mangatur, Suranta, Boni, Henri C P, dll yang selalu saling memberi
semangat, bantuan, cerita, dan warna selama perkuliahan.
8. Abang Asrianto dan bang Citra yang memberikan dukungan dan bantuan.
9. Pak Eprin, Pak Simatupang, Pak Aritonang dan seluruh staf Pusat
Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan
Bidang Bangunan dan Listrik yang membantu pengujian motor dan
memberi arahan.
10. Semua pihak yang tidak dapat penulis tuliskan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulis Tugas Akhir 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 Tugas Akhir ini dapat
berguna bagi kita semua.
Medan, 29 Agustus 2016
Penulis
Fernando E P
NIM. 110402113
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DAFTAR ISI
ABSTRAK………………………………………………………………………... i
KATA PENGANTAR…………………………………………………………… ii
DAFTAR ISI…………………………………………………………………….. iv
DAFTAR GAMBAR.............................................................................................vi
DAFTAR TABEL……………………………………………………………....... x
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang.......................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah.................................................................................. 2
1.3 Tujuan Penelitian...................................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah....................................................................................... 3
1.5 Manfaat Penelitian.................................................................................... 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor Induksi........................................................................................... 5
2.2 Konstruksi Motor Induksi.............................................................. .......... 5
2.3 Prinsip Kerja Motor Induksi………………..………………………...... 10
2.4 Motor Induksi Lima Phasa...................................................................... 13
2.5 Aliran Daya Pada Motor Induksi Lima Phasa………………………..... 17
2.6 Penentuan Parameter Motor Induksi....................................................... 20
2.6.1 Pengujian Tanpa Beban ( No Load Test ).................................... 20
2.6.2 Pengujian Tahanan Stator ( DC Test ).......................................... 22
2.6.3 Pengujian Rotor Tertahan ( Block Rotor Test )............................ 23
2.7 Tegangan Tidak Seimbang...................................................................... 24
2.8 Metode Pengukuran Temperatur............................................................. 26
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu.................................................................................. 29
3.2 Bahan dan Peralatan................................................................................ 29
3.3 Variable yang Diamati............................................................................ 30
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
3.4 Prosedur Penelitian................................................................................. 30
3.5 Pelaksanaan Penelitian......... .................................................................. 34
3.5.1 Proses Pengumpulan Data…...………………………………….... 34
3.5.2 Melakukan Analisa Data................................................................. 34
BAB IV METODE PENELITIAN
4.1 Umum……………………………...………………………………...… 35
4.2 Data Percobaan………………………………………………...………. 35
4.2.1 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Seimbang…. 35
4.2.2 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Tidak
Seimbang………………………………………………………….. 36
4.3 Analisa Data……………………………………………………………. 39
4.3.1 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan
Seimbang………………………………………………………….. 39
4.3.2 Motor Induksi Lima Phasa dengan Suplai Tegangan Tidak
Seimbang………………………………………………………..... 43
4.3.3 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Induksi
Lima Phasa Suplai Tegangan Seimbang dengan Suplai
Tegangan Tidak Seimbang…………………………………….…. 51
4.3.4 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Induksi
Lima Phasa Menggunakan Thermometer Infrared dan Hasil
Perhitungan Temperatur Menggunakan Metode Pengukuran
Resistansi…………………………………………………………. 54
4.3.5 Waktu yang Diperbolehkan Untuk Terjadi Ketidakseimbangan
Tegangan Pada Motor Induksi Lima Phasa………………….…… 56
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan…………………………………………………….………. 59
5.2 Saran…………………………………………………………….………59
DAFTAR PUSTAKA………………………………………………….……..… 60
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Stator, rotor sangkar dan rotor belitan ........................................ 6
Gambar 2.2 Gambar sederhana bentuk alur/slot motor induksi ..................... 8
Gambar 2.3 Gambar sederhana motor induksi dengan satu kumparan
stator dan satu kumparan rotor .................................................... 9
Gambar 2.4 One line diagram suplai motor induksi lima phasa .................... 13
Gambar 2.5 Susunan belitan wye – wye transformasi 5 phasa ...................... 14
Gambar 2.6 Diagram belitan motor induksi lima phasa ................................. 15
Gambar 2.7 Fasor diagram tegangan phasa ke phasa system lima phasa....... 16
Gambar 2.8 Analisa tegangan line pada system lima phasa ........................... 16
Gambar 2.9 Rangkaian pengukuran untuk DC test ........................................ 23
Gambar 2.10 Kurva penurunan rating motor induksi (NEMA) ..................... 26
Gambar 3.1 Rangkaian percobaan pengukuran suhu motor induksi lima phasa
dengan menggunakan thermometer infrared... ........................... 31
Gambar 3.2 Rangkaian percobaan pengukuran suhu motor induksi lima
phasa dengan menggunakan metode pengukuran resistansi ....... 31
Gambar 3.3 Rangkaian kontrol pengukuran resistansi dengan DC test ......... 32
Gambar 3.4 Diagram alur penelitian .............................................................. 34
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 4.1 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan thermometer
infrared ....................................................................................... 42
Gambar 4.2 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan seimbang pengukuran suhu menggunakan metode
pengukuran resistansi .................................................................. 42
Gambar 4.3 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan tidak seimbang 1% pengukuran suhu menggunakan
thermometer infrared .................................................................. 49
Gambar 4.4 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan tidak seimbang 3% pengukuran suhu menggunakan
thermometer infrared .................................................................. 50
Gambar 4.5 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan tidak seimbang 1% pengukuran suhu menggunakan
metode pengukuran resistansi .................................................... 50
Gambar 4.6 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan tidak seimbang 3% pengukuran suhu menggunakan
metode pengukuran resistansi ..................................................... 51
Gambar 4.7 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan
3% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared ........ 52
Gambar 4.8 Grafik suhu vs menit untuk motor induksi lima phasa suplai
tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan
3% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi 53
Gambar 4.9 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode
pengukuran resistansi untuk suplai tegangan seimbang ............. 55
Gambar 4.10 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode
pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak seimbang 1% 55
Gambar 4.11 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur menggunakan
thermometer infrared dan perhitungan menggunakan metode
pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak seimbang
3% ............................................................................................ 56
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Perbandingan motor induksi lima phasa dan tiga phasa menurut
besar daya ....................................................................................... 19
Tabel 2.2 Kenaikan suhu untuk motor besar dengan factor servis 1.0........... 27
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared ........... 36
Tabel 4.2 Data hasil percobaan DC test pada motor induksi lima phasa ....... 36
Tabel 4.3 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak
seimbang 1% menggunakan thermometer infrared ....................... 37
Tabel 4.4 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak
seimbang 3% menggunakan thermometer infrared ....................... 37
Tabel 4.5 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak
seimbang 1% .................................................................................. 38
Tabel 4.6 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak
seimbang 3% .................................................................................. 38
Tabel 4.7 Data hasil perhitungan suhu motor induksi lima phasa tegangan
seimbang menggunakan metode pengukuran resistansi ................ 41
Tabel 4.8 Data hasil perhitungan suhu motor induksi lima phasa tegangan
tidak seimbang 1% menggunakan metode pengukuran resistansi . 47
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Tabel 4.9 Data hasil perhitungan suhu motor induksi lima phasa tegangan
tidak seimbang 3% menggunakan metode pengukuran resistansi 48
Tabel 4.10 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak
seimbang 1% dan 3% menggunakan thermometer infrared .......... 51
Tabel 4.11 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan tidak
seimbang 1% dan 3% menggunakan metode pengukuran resistansi 53
Tabel 4.12 Perbandingan Hasil Pengukuran Thermometer Infrared dan Hasil
Perhitungan dengan Metode Pengukuran Resistansi……………. 54
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Motor induksi merupakan motor arus bolak balik yang paling sering
digunakan dalam dunia industri maupun rumah tangga. Hal ini dikarenakan motor
induksi sangat mudah dalam pengoprasiannya. Selain itu konstruksi motor induksi
memiliki konstruksi yang kuat, serta memiliki effesiensi yang baik dan putaran
yang konstan untuk setiap perubahan beban.
Dalam kehidupan sehari-hari banyak kita temukan berbagai macam motor.
Dalam hal ini dilakukan pengembangan terhadap motor induksi tiga phasa
menjadi motor induksi lima phasa. Dalam teori dan hitungan yang dipelajari
motor lima phasa lebih effisien dan daya yang dihasilkan lebih besar dari pada
motor induksi tiga phasa.
Pada motor induksi sering terjadi tidak keseimbangan tegangan yang
menyuplai motor mengakibatkan pemanasan yang berlebihan pada motor induksi
tersebut. Hal ini dikarenakan adanya arus yang berlebih pada salah satu phasa
yang menyuplai motor induksi tersebut sehingga terjadi pemanasan yang berlebih
pada kumparannya.
Oleh karena itu perlu dilakukan suatu kajian baik berupa analisis maupun
penelitian di labratorium untuk melihat bagaimana tidak keseimbangan tegangan
mempengaruhi kenaikan temperatur pada motor induksi lima phasa, temperatur
motor induksi hasil pengukuran yang didapat dengan menggunakan thermometer
infrared dan metode pengukuran resistansi.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
1.2 Perumusan Masalah
Adapun rumusan masalah tugas akhir ini adalah :
1. Bagaimana kondisi temperatur motor induksi lima phasa dalam kondisi
tegangan seimbang dengan mengukur menggunakan thermometer
infrared.
2. Bagaimana kondisi temperatur motor induksi lima phasa dalam kondisi
tegangan seimbang dengan metode mengukur resistansi motor induksi
tersebut.
3. Bagaimana kondisi temperatur motor induksi lima phasa dalam kondisi
tegangan tidak seimbang dengan metode mengukur resistansi motor
induksi tersebut.
4. Bagaimana kondisi temperatur motor induksi lima phasa dalam kondisi
tegangan tidak seimbang dengan mengukur menggunakan
thermometer infrared.
5. Bagaimana perbandingan temperatur pada tegangan seimbang dan
tidak seimbang yang didapat dengan mengukur menggunakan
thermometer infrared dan pengukuran resistansi motor induksi
tersebut.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
1.3 Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Untuk mengetahui temperatur motor induksi lima phasa dalam kondisi
tegangan seimbang dan tegangan tidak seimbang berdasarkan
pengukuran menggunakan thermometer infrared.
2. Untuk mengetahui temperatur motor induksi lima phasa dalam kondisi
tegangan seimbang dan tegangan tidak seimbang berdasarkan metode
pengukuran resistansi.
3. Untuk membandingkan temperatur motor induksi lima phasa dengan
metode pengukuran menggunakan thermometer infrared dan metode
pengukuran resistansi, baik dalam kondisi tegangan seimbang maupun
tegangan tidak seimbang.
1.4 Batasan Masalah
Adapun pembatasan masalah yang dilakukan dalam penulisan tugas akhir
ini adalah :
1. Tidak menganalisa gangguan dan harmonisa tegangan yang tejadi pada
sistem tenaga.
2. Tidak membahas tegangan tidak seimbang yang disebabkan
ketidakseimbangan sudut phasa dan tidak melibatkan teori komponen -
komponen simetris dalam analisa tegangan tidak seimbang.
3. Tidak membahas pengaruh tegangan tidak seimbang terhadap torsi dan
effisiensi motor induksi.
4. Tidak membahas sistem proteksi pada motor
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
5. Tidak membahas durabilitas motor.
6. Hanya membandingkan metode pengukuran menggunakan
thermometer infrared dan metode pengukuran resistansi.
7. Defenisi tegangan tidak seimbang yang digunakan dalam tulisan ini
adalah definisi yang digunakan NEMA standard MG1. 1993.
8. Analisa data berdasarkan peralatan yang tersedia di Pusat
Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan
Bidang Bangunan dan Listrik.
9. Tidak membahas transformator lima phasa
1.5 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang didapat dalam penelitian ini adalah :
1. Untuk memprediksi temperatur motor induksi lima phasa dalam
keadaan tegangan tidak seimbang sehingga dapat menentukan setting
alat proteksi.
2. Dapat memberikan informasi dan pembaca mengenai pengaruh
tegangan tidak seimbang terhadap kenaikan temperatur motor induksi
lima phasa.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor Induksi
Motor induksi merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling
luas digunakan dan dapat dijumpai dalam setiap aplikasi industri maupun
rumah tangga. Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa arus rotor
motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus
yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran
rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan arus
stator [7].
Motor ini memiliki konstruksi yang kuat, sederhana, handal, serta
berbiaya murah. Di samping itu motor ini juga memiliki effisiensi yang
tinggi saat berbeban penuh dan tidak membutuhkan perawatan yang
banyak. Akan tetapi jika dibandingkan dengan motor DC, motor induksi
masih memiliki kelemahan dalam hal pengaturan kecepatan. Dimana pada
motor induksi pengaturan kecepatan sangat sukar untuk dilakukan,
sementara pada motor DC hal yang sama tidak dijumpai.
2.2 Konstruksi Motor Induksi
Motor induksi pada dasarnya memiliki konstruksi stator yang sama
dengan motor sinkron, dan hanya terdapat perbedaan pada konstuksi
rotor. Stator dibentuk dari laminasi - laminasi tipis yang terbuat dari
aluminium ataupun besi tuang, dan kemudian dipasak bersama – sama
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
untuk membentuk inti stator dengan slot seperti yang ditunjukkan gambar
dua satu. Kumparan ( coil) dari konduktor - konduktor yang terisolasi ini
kemudian disisipkan ke dalam slot – slot tersebut.
Motor induksi pada dasarnya mempunyai 3 bagian penting seperti yang
diperlihatkan pada gambar 2.1 sebagai berikut:
1. Stator : Merupakan bagian yang diam dan mempunyai kumparan yang
dapat menginduksikan medan elektromagnetik kepada kumparan
rotornya
2. Celah : Merupakan celah udara: Tempat berpindahnya energi dari
startor ke rotor
3. Rotor : Merupakan bagian yang bergerak akibat adanya induksi
magnet dari kumparan stator yang diinduksikan kepada kumparan
rotor.
(a) (b)
Gambar 2.1 (a) Stator dan Rotor Sangkar dan (b) Rotor Belitan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Konstruksi stator motor induksi pada dasarnya terdiri dari bagian-bagian
sebagai berikut:
• Rumah stator (rangka stator) dari besi tuang.
• Inti stator dari besi lunak atau baja silikon.
• Alur, bahannya sama dengan inti, dimana alur ini merupakan tempat
meletakkan belitan (kumparan stator).
• Belitan (kumparan) stator dari tembaga.
Rangka stator motor induksi ini didesain dengan baik dengan empat tujuan
yaitu:
1. Menutupi inti dan kumparannya
2. Melindungi bagian-bagian mesin yang bergerak dari kontak langsung
dengan manusia dan dari goresan yang disebabkan oleh gangguan
objek atau gangguan udara terbuka (cuaca luar)
3. Menyalurkan torsi ke bagian peralatan pendukung mesin dan oleh
karena itu stator didesain untuk tahan terhadap gaya putar dan
goncangan
4. Berguna sebagai sarana rumahan ventilasi udara sehingga pendinginan
lebih efektif
Berdasarkan bentuk konstruksi rotornya, maka motor induksi dapat dibagi
menjadi dua jenis seperti yang diperlihatkan pada gambar 2.1, yaitu:
1. Motor induksi dengan rotor sangkar (squirrel cage)
2. Motor induksi dengan rotor belitan (wound rotor)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Konstruksi rotor motor induksi terdiri dari bagian-bagian sebagai berikut:
(a) Inti rotor, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti
stator
(b) Alur, bahannya dari besi lunak atau baja silikon sama dengan inti. Alur
merupakan tempat meletakkan belitan (kumparan) rotor
(c) Belitan rotor, bahannya dari tembaga
(d) Poros atau as
Gambar 2.2 Gambaran Sederhana Bentuk Alur/ Slot Motor Induksi
Diantara stator dan rotor terdapat celah udara yang merupakan
ruangan antara stator dan rotor. Pada celah udara ini lewat fluks induksi
stator yang memotong kumparan rotor sehingga meyebabkan rotor
berputar. Celah udara yang terdapat antara stator dan rotor diatur
sedemikian rupa sehingga didapatkan hasil kerja motor yang optimum.
Bila celah udara antara stator dan rotor terlalu besar akan mengakibatkan
efisiensi motor induksi rendah, sebaliknya bila jarak antara celah terlalu
kecil/sempit akan menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. Bentuk
gambaran sederhana bentuk alur/ slot pada motor induksi diperlihatkan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
pada gambar 2.2 dan gambaran sederhana penempatan stator dan rotor
pada motor induksi diperlihatkan pada gambar 2.3.
Gambar 2.3 Gambaran Sederhana Motor Induksi dengan 1 Kumparan
Stator dan 1 Kumparan Rotor
Tanda silang (x) pada kumparan stator atau rotor pada gambar 2.3
menunjukkan arah arus yang melewati kumparan masuk ke dalam
kertas (tulisan ini) sedangkan tanda titik (.) menunjukkan bahwa arah
arus keluar dari kertas
Pada motor jenis rotor sangkar, konstruksi pada motor tiga phasa
dan lima phasa adalah hampir sama terutama pada rotornya. Hal paling
utama yang membedakan kedua motor ini adalah belitan konduktor
pada statornya, dimana belitan stator pada motor induksi lima phasa
menggunakan 30 slot dan menggunakan 4 kutub (pole).
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2.3 Prinsip Kerja Motor Induksi
Ketika medan magnetik memotong konduktor rotor, di dalam
konduktor tersebut akan diinduksikan ggl yang sama seperti ggl yang
diinduksikan dalam lilitan sekunder transformator oleh fluksi primer.
Rangkaian rotor merupakan rangkaian tertutup, baik melalui cincin ujung
maupun tahanan luar. Ggl induksi menyebabkan arus mengalir di dalam
konduktor rotor. Sehingga dengan adanya aliran arus pada konduktor rotor
di dalam medan magnet yang dihasilkan stator, maka akan dibangkitkan
gaya ( F ) yang bekerja pada motor.
Untuk memperjelas prinsip kerja motor induksi lima phasa, maka
dapat dijabarkan dalam beberapa langkah berikut:
1. Pada keadaan beban nol kelima phasa stator yang terhubung dengan
sumber tegangan lima phasa yang setimbang akan menghasilkan arus
pada tiap belitan phasa. arus pada tiap phasa menghasilkan fluksi
bolak – balik yang berubah -ubah.
2. Amplitudo fluksi yang dihasilkan berubah secara sinusoidal dan
arahnya tegak lurus terhadap belitan phasa.
3. Akibat fluksi yang berputar timbul ggl pada stator motor yang
besarnya :
a. 𝐸 = −𝑁𝑑𝜙
𝑑𝑡 (2.1)
4. Resultan dari kelima fluksi bolak – balik tersebut menghasilkan medan
putar yang bergerak dengan kecepatan sinkron ns yang besarnya
ditentukan oleh jumlah kutub p dan frekuensi stator f yang
dirumuskan:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
𝑛𝑠 =120𝑓
𝑝(𝑟𝑝𝑚) (2.2)
Dimana:
ns = kecepatan sinkron/medan putar (rpm)
f = frekuensi sumber daya (Hz)
P = jumlah kutub motor induksi
5. Fluksi yang berputar tersebut akan memotong batang konduktor pada
rotor. Akibatnya pada kumparan rotor timbul tegangan induksi sebesar
E2.
6. Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl
tersebut akan menghasilkan arus I2.
7. Adanya arus I2 di dalam medan magnet akan menimbulkan gaya
Lorentz (F) pada rotor. Gaya Lorentz yaitu bila suatu konduktor yang
dialiri arus berada dalam suatu kawasan medan magnet, maka
konduktor tersebut akan mendapat gaya elektromagnetik (gaya
lorentz) sebesar:
𝐹 = 𝐵 𝑖 𝑙 sin 𝜃 (2.3)
Dimana:
F = gaya yang bekerja pada konduktor (Newton)
B = kerapatan fluks magnetik (Wb/m2)
i = besar arus pada konduktor (A)
l = panjang konduktor (m)
θ = sudut antara konduktor dan vektor kerapatan fluks magnetik
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
8. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya F cukup besar untuk
memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar
stator.
9. Perputaran rotor akan semakin meningkat hingga mendekati kecepatan
sinkron. Perbedaan kecepatan medan putar stator (ns) dengan
kecepatanrotor (nr) disebut slip (s) dan dinyatakan dengan:
𝑠 =𝑛𝑠−𝑛𝑟
𝑛𝑟 𝑥 100% (2.4)
10. Pada saat rotor dalam keadaan berputar, besarnya tegangan yang
terinduksi pada kumparan rotor akan bervariasi tergantung besarnya
slip.
11. Bila ns = nr, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan
mengalir pada kumparan rotor, sehingga tidak akan dihasilkan kopel.
Kopel akan dihasilkan jika nr < ns.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2.4 Motor Induksi Lima Phasa
Pada umumnya sumber tegangan yang digunakan untuk menyuplai
motor listrik baik di Indonesia maupun negara lain merupakan sumber
tegangan tiga phasa. Namun, motor induksi lima phasa membutuhkan
suplai yang berbeda, yakni sumber tegangan lima phasa. Akan tetapi,
sumber tegangan lima phasa belum banyak dijumpai hingga saat ini.
Motor induksi lima phasa memiliki desain dengan rumus formula.
Motor di suplai dari transformator yang mengubah suplai tiga phasa
menjadi lima phasa, seperti yang di tunjukkan pada gambar 2.4
Gambar 2.4 One line diagram suplai motor induksi lima phasa
Trafo terdiri dari 3 besi dalam menghubungkan belitan - belitan
primer ( 3 phasa) dengan belitan – belitan sekunder ( 5 phasa ). Setiap inti
menghubungkan 1 belitan primer dengan 3 belitan sekunder, kecuali 1 inti
lagi menghubungkan 1 belitan primer dengan 2 belitan sekunder.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 2.5 Susunan belitan wye – wye transformasi 5 phasa
Motor induksi lima phasa memiliki 30 slot, 4 pole dengan belitan
yang asimetris agar dapat bekerja dengan stabil, dapat dilihat belitan motor
induksi lima phasa pada gambar 2.6.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 2.6 Diagram belitan motor induksi lima phasa
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Berikut ini adalah gambar dari fasor diagram tegangan phasa ke
phasa sistem lima phasa:
Gambar 2.7 Fasor diagram tegangan phasa ke phasa sistem lima phasa
Tegangan netral (VN) adalah pengukuran tegangan dari titik netral
menuju titik ujung tiap phasa, sedangkan tegangan phasa ke phasa (VLINE)
adalah pengukuran tegangan dari titik ujung phasa ke titik ujung phasa
yang lain. Untuk mencari VLINE , kita dapat menghitungnya dengan
menyederhanakan gambar 2.7 ke gambar dibawah ini :
Gambar 2.8 Analisa tegangan line pada sistem lima phasa
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dari gambar 2.8 dapat diketahui besar nilai tegangan phasa ke
phasa dengan menggunakan rumus phytagoras (c2 = a2 + b2), sehingga
dapat kita cari:
VLINE = (Vnetral x cosθ)
VLINE = Vnetral x cos54o
Karena memiliki dua bangun segitiga siku-siku maka:
VLINE = (Vnetral x cos54o) x 2
VLINE = Vnetral x 0,587 x 2
VLINE = 1,175.Vnetral
Bila tegangan Vnetral sebesar 220 Volt, maka diperoleh
VLINE = 258,62 Volt
Maka dapat disimpulkan bahwa:
𝑉𝐿−𝐿 = √1,38𝑉𝐿−𝑁 (2.5)
atau
𝑉𝐿−𝐿 = 1,175 𝑉𝐿−𝑁 (2.6)
2.5 Aliran Daya Pada Motor Induksi Lima Phasa
Daya listrik disuplai ke stator motor induksi diubah menjadi daya
mekanik pada poros motor. Berbagai rugi-rugi yang timbul selama proses
konversi energi listrik antara lain:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
1. Rugi-rugi tetap (fixed losses), terdiri dari:
a. Rugi-rugi inti stator
b. Rugi-rugi gesek dan angin
2. Rugi-rugi variabel, terdiri dari:
a. Rugi-rugi tembaga stator (PSCL)
PSCL= 5I12R1 (2.7)
b. Rugi-rugi tembaga rotor (PRCL)
Apabila rugi–rugi tembaga dan rugi–rugi inti dikurangi dengan
daya input motor, maka akan diperoleh besarnya nilai daya celah udara
(PAG). Daya celah udara ini dapat juga disebut sebagai daya output stator
(POS) atau daya input rotor.
Daya pada celah udara (PAG) dapat dirumuskan dengan :
PAG= Pin - PSCL - PC (2.8)
Sementara itu, daya mekanik yang dibangkitkan pada motor
induksi merupakan selisih dari daya pada celah udara dikurangi dengan
rugi inti stator dan rugi gesek dan angin.
Rumus daya input pada motor induksi lima phasa tersebut antara lain:
P = 5 VPh IPh cosØ (2.9)
P = 4.25 VL IL cos Ø (2.10)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Motor Induksi Tiga Phasa Motor Induksi Lima phasa
Tabel 2.1 Perbandingan motor induksi lima phasa dengan tiga phasa
menurut besar daya
Hal ini menunjukkan bahwa daya yang mampu dihasilkan dari sistem
kelistrikan lima phasa lebih besar dari sistem kelistrikan tiga phasa. Maka
perbandingan Motor induksi lima phasa dibanding tiga phasa menurut
besar daya nya adalah : 4,255
1,73= 2,46
Daya yang dihasilkan motor induksi lima phasa lebih besar 2,46 kali dari
motor induksi tiga phasa.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2.6 Penentuan Parameter Motor Induksi
Data yang diperlukan untuk menghitung performansi dari suatu
motor induksi dapat diperoleh dari hasil pengujian tanpa beban, pengujian
rotor tertahan, dan pengukuran tahanan dc lilitan stator.
2.6.1 Pengujian Tanpa Beban ( No Load Test )
Pengujian tanpa beban pada motor induksi akan memberikan
keterangan berupa besarnya arus magnetisasi dan rugi - rugi tanpa beban.
Biasanya pengujian tersebut dilakukan pada frekuensi yang diizinkan dan
dengan tegangan lima phasa dalam keadaan setimbang yang diberikan
pada terminal stator. Pembacaan diambil pada tegangan yang diizinkan
setelah motor bekerja cukup lama, agar bagian - bagian yang bergerak
mengalami pelumasan sebagaimanamestinya. Rugi - rugi rotasional
keseluruhan pada frekuensi dan tegangan yang diizinkan pada waktu
dibebani biasanya dianggap konstan dan sama dengan rugi - rugi tanpa
beban.
Pada keadaan tanpa beban, besarnya arus rotor sangat kecil dan
hanya diperlukan untuk menghasilkan torsi yang cukup untuk mengatasi
gesekan. Karenanya rugi -rugi I2R tanpa beban cukup kecil dan dapat
diabaikan. Pada transformator rugi - rugi I2R primernya tanpa beban
dapat diabaikan, akan tetapi rugi - rugi stator tanpa beban motor induksi
besarnya cukup berarti karena arus magnetisasinya lebih besar. Besarnya
rugi - rugi rotasional PR pada keadaan kerja normal adalah :
𝑃𝑅𝑂𝑇 = 𝑃𝑛𝑙 − 5𝐼2𝑛𝑙𝑅1 (2.11)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dimana :
Pnl = daya input lima phasa
Inl = arus tanpa beban tiap phasa ( A )
R1 = tahanan stator tiap phasa ( ohm )
Karena slip pada keadaaan tanpa beban sangat kecil, maka akan
mengakibatkan tahanan rotor R2/s sangat besar. Sehingga cabang paralel
rotor dan cabang magnetisasi menjadi jXM di shunt dengan suatu tahanan
yang sangat besar,dan besarnya reaktansi cabang paralel karenanya sangat
mendekati XM. Sehingga besar reaktansi yang tampak Xnl yang diukur
pada terminal stator pada keadaantanpa beban sangat mendekati X1 + XM,
yang merupakan reaktansi sendiri dari stator, sehingga :
Xnl = X1 + XM (2.12)
Maka besarnya reaktansi diri stator, dapat ditentukan dari
pambacaan alat ukur pada keadaan tanpa beban. Untuk mesin lima phasa
yang terhubung Y besarnya impedansi tanpa beban Znl/ phasa :
Znl = Vnl
4.25Inl (2.13)
Di mana Vnl merupakan tegangan line, pada pengujian tanpa beban.
Besarnya tahanan pada pengujian tanpa beban Rnl adalah :
Rnl =Pnl
5I nl2 (2.14)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Pnl merupakan suplai daya lima phasa pada keadaan tanpa beban,
maka besar reaktansi tanpa beban
Xnl = √Z nl2 − R nl
2 (2.15)
sewaktu pengujian beban nol.
2.6.2 Pengujian Tahanan Stator ( DC Test )
Untuk menentukan besarnya tahanan stator R1 dilakukan dengan
test DC. Pada dasarnya tegangan DC diberikan pada belitan stator motor
induksi.Karena arus yang disuplai adalah arus DC, maka tidak terdapat
tegangan yang diinduksikan pada rangkaian rotor sehingga tidak ada arus
yang mengalir pada rotor. Dalam keadaan demikian, reaktansi dari motor
juga bernilai nol, oleh karena itu, yang membatasi arus pada motor hanya
tahanan stator.
Untuk melakukan pengujian ini, arus pada belitan stator diatur
pada nilai rated, yang mana hal ini bertujuan untuk memanaskan belitan
stator pada temperatur yang sama selama operasi normal. Apabila tahanan
stator dihubung Y, maka besar tahanan stator/ phasa adalah :
𝑅𝑠 =𝑉𝑑𝑐
2𝐼𝑑𝑐 (2.16)
Bila stator dihubung delta, maka besar tahanan stator:
𝑅𝑠 =3𝑉𝑑𝑐
2𝐼𝑑𝑐 (2.17)
Dengan diketahuinya nilai dari Rs, rugi - rugi tembaga stator pada
beban nol dapat ditentukan, dan rugi – rugi rotasional dapat ditentukan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
sebagai selisih dari daya input pada beban nol dan rugi - rugi tembaga
stator. Gambar 2.9 menunjukkan salah satu bentuk pengujian DC pada
stator motor induksi yang terhubung Y.
Gambar 2.9 Rangkaian pengukuran untuk DC test
2.6.3 Pengujian Rotor Tertahan ( Block Rotor Test )
Pengujian ini bertujuan untuk menentukan parameter - parameter
motor induksi, dan biasa juga disebut dengan locked rotor test. Pada
pengujian ini rotor dikunci/ ditahan sehingga tidak berputar.
Untuk melakukan pengujian ini, tegangan AC disuplai ke stator
dan arus yang mengalir diatur mendekati beban penuh. Ketika arus telah
menunjukkan nilai beban penuhnya, maka tegangan, arus, dan daya yang
mengalir ke motor diukur.
Saat pengujian ini berlangsung s = 1 dan tahanan rotor R2/s = R2.
Karena nilai R2 dan X2 begitu kecil, maka arus input akan seluruhnya
mengalir melalui tahanan dan reaktansi tersebut. Oleh karena itu, kondisi
sirkit pada saat ini terlihat seperti kombinasi seri X1, R1, X2, dan R2.
Sesudah tegangan dan frekuensi diatur, arus yang mengalir pada motor
diatur dengan cepat, sehingga tidak timbul kenaikan temperatur pada rotor
dengan cepat. Daya input yang diberikan kepada motor adalah :
𝑃𝑖𝑛 = 4.25𝑉𝑇𝐼𝐿 (2.18)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dimana :
VT = tegangan line pada saat pengujian berlangsung
IL = arus line pada saat pengujian berlangsung
𝑍𝐵𝑅 =𝑉𝑇
4.25𝐼𝐿 (2.19)
Dimana :
ZBR = impedansi hubung singkat
𝑍𝐵𝑅 = 𝑅𝐵𝑅 + 𝑗𝑋𝐵𝑅 = 𝑍𝐵𝑅 cos 𝜃 + 𝑗𝑍𝐵𝑅 sin 𝜃 (2.20)
Tahanan block rotor :
𝑅𝐵𝑅 = 𝑅1 + 𝑅2 (2.21)
Sedangkan reaktansi block rotor X’BR = X1’ + X2’
X1’ + X2’ adalah reaktansi stator dan rotor pada frekuensi pengujian
𝑅𝐵𝑅 = 𝑅2 + 𝑅1 (2.22)
Nilai dari R1 ditentukan dari test DC. Karena reaktansi berbanding
langsung dengan frekuensi, maka reaktansi ekivalen total ( XBR ) pada saat
frekuensi operasi normal
𝑋𝐵𝑅 =𝑓𝑟𝑎𝑡𝑒𝑑
𝑓𝑡𝑒𝑠𝑡𝑥 𝑋𝐵𝑅
′ = 𝑋1 + 𝑋2 (2.23)
2.7 Tegangan Tidak Seimbang
Dalam sistem lima phasa yang seimbang, tegangan line to netral
memiliki magnitud yang sama dan tiap - tiap sudut phasanya berbeda 72
derajat satu sama lain. Apabila terdapat tegangan lima phasa yang
magnitudnya tidak sama dan sudut fasanya mengalami pergeseran
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
sehingga tidak berbeda 72 derajat satu sama lain, maka dikatakan sistem
tersebut memiliki tegangan tidak seimbang.
Penyebab tegangan tidak seimbang termasuk impedansi saluran
transmisi dan saluran distribusi yang tidak sama, distribusi beban - beban
satu phasa yang tidak merata dalam jumlah besar, dan lain - lain.
Menurut NEMA standard MG1. 1993 [6] dan IEEE defenisi
ketidakseimbangan itu adalah :
𝑝𝑒𝑟𝑠𝑒𝑛 𝑘𝑒𝑡𝑖𝑑𝑎𝑘𝑠𝑒𝑖𝑚𝑏𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑡𝑒𝑔𝑎𝑛𝑔𝑎𝑛 =𝑉𝐿𝐿 − 𝑉𝑙𝑙
𝑉𝑙𝑙𝑥 100 % (2.24)
Dimana :
VLL = tegangan line-line yang tertinggi
Vll = tegangan rata-rata dari tegangan line
Sesuai dengan rumusan yang telah diberikan, dapat dilihat bahwa
definisi tegangan tidak seimbang yang diberikan NEMA menghindari
pemakaian aljabar kompleks, sehingga kedua rumusan tersebut akan
memberikan hasil yang berbeda.
Tegangan tidak setimbang dalam persentase yang kecil akan
menghasilkan arus tidak seimbang dalam jumlah besar, yang mana hal ini
akan menimbulkan kenaikan temperatur pada motor. Jika tegangan yang
tidak setimbang menyuplai motor induksi, maka daya kuda nominal dari
motor harus dikalikan dengan suatu faktor seperti yang ditunjukkan
gambar 2.10
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 2.10 Kurva penurunan rating motor induksi (NEMA)
Menurut kurva ini, motor induksi dirancang sedemikian rupa
sehingga mampu menangani ketidak setimbangan tegangan 1%, dan
selanjutnya akan menurun tergantung pada tingkat ketidaksetimbangan.
Operasi pada motor pada harga ketidaksetimbangan tegangan di atas 5%
tidak diizinkan.
2.8 Metode Pengukuran Temperatur
National Electrical Manufacturing Association (NEMA)
mendefinisikan temperature rise adalah kenaikan temperatur diatas
temperature ambient. Temperature ambient yaitu temperatur udara di
sekeliling motor atau dapat dikatakan sebagai suhu ruangan. Penjumlahan
dari temperature rise dan temperature ambient adalah panas keseluruhan
panas pada motor. Kelas isolasi temperature pada motor induksi dijelaskan
oleh tabel berikut (temperature ambient tidak lebih dari 400C) :
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Tabel 2.2 Kenaikan suhu untuk motor besar dengan factor servis 1.0
No Motor Rating
Insulation Class and
Temperatur Rise 0C
A B F H
1 All horsepower (or kW) ratings 60 80 105 125
2 1500 hp (1120 kW) and less 70 90 115 140
3 Over 1500 hp (1120 kW) and
7000 volt or less 65 85 110 135
4 Over 1500 hp (1120 kW) and
over 7000 volt 60 80 105 125
Faktor penyebab rusaknya isolasi winding adalah panas yang
berlebih pada motor. Panas berlebih yang berlangsung lama pada lilitan
akan menyebabkan stress pada lilitan dan isolasi kawat menjadi rapuh.
Jika dibiarkan terlalu lama akan menyebabkan isolasi pada lilitan akan
retak. Jika gejala ini disertai dengan munculnya partial discharge maka
proses penuaan isolasi akan semakin cepat. Berdasarkan penelitian NEMA
usia dari isolasi winding akan berkurang setengahnya setiap kenaikan
100C dari kondisi normal kerja motor. Akan tetapi jika motor harus
beroperasi 400C di atas temperature normal maka umur isolasinya
menjadi 1/16 dari umur normal yang diperkirakan. Oleh sebab itu motor-
motor listrik yang digunakan pada dunia industri menggunakan alat
proteksi untuk mengatasi panas lebih pada motor seperti thermal overload
relay. Sehingga apabila terjadi overheating pada motor relai akan segera
bekerja sehinngga dapat meminimalkan kerusakan pada isolasi motor.
Berikut ini adalah metode dalam menentukan temperatur motor
induksi [2] yaitu:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
a. Menggunakan thermometer infrared
Metode ini adalah penentuan suhu dengan sensor suhu, atau
dengan thermometer infrared, dengan metode ini instrumen diterapkan
pada bagian terpanas dari mesin yang dapat diakses .
b. Mengunakan Embedded Detector
Metode ini adalah penentuan suhu dengan thermometer
infrared atau resistensi detektor suhu yang diletakkan ke dalam mesin
sesuai dengan ANSI C50.10-1977 atau NEMA MG1-1978.
c. Mengukur Tahanan Lilitan motor
Penentuan temperatur dengan metode ini yaitu dengan
membandingkan tahanan lilitan motor pada temperatur yang ingin
ditentukan dengan tahanan yang sudah diketahui temperaturnya.
Temperatur tahanan yang ingin ditentukan dapat dihitung dengan
persamaaan :
𝑇𝑡 = 𝑇𝑏 (𝑅𝑡 − 𝑅𝑏
𝑅𝑏) (𝑇𝑏 + 𝑘) (2.25)
Dimana : Tt : Temperatur total lilitan (oC)
Tb : Temperatur pada saat motor dingin (oC)
Rt : Tahanan pada saat motor panas (ohm)
Rb : Tahanan pada saat motor dingin (ohm)
K : 234.5 ( konstanta untuk bahan tembaga ) (oC)
225 ( konstanta untuk bahan aluminium ) (oC)
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Tempat dan Waktu
Penelitian akan dilaksanakan pada Pusat Pengembangan dan
Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Bangunan dan
Listrik, jalan Setia Budi No 75 Kapten Sumarsono Helvetia Medan 20124.
Penelitian dilaksanakan setelah selesai seminar proposal telah disetujui.
Lama penelitian selama 2 (dua) bulan.
3.2 Peralatan yang Digunakan
1. Motor induksi lima phasa
Tipe : rotor sangkar
Spesifikasi :
- Tegangan nominal (VL-L) : 250 V
- Arus nominal : 4,6 A
- 2,5 HP
- Cos φ : 0,8
- Frekuensi: 50 Hz
-Jumlah kutub: 4
- Kelas Isolasi : B
2. Cervo
3. Amperemeter
4. Voltmeter
5. Tahanan Geser
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
6. Power Suplai ( AC dan DC )
7. Thermometer infrared
3.3 Variable yang Diamati
Variable – variable yang diamati dalam penelitian ini meliputi :
• Persentasi ketidakseimbangan tegangan yang mencatu motor
• Lamanya waktu operasi motor
• Perubahan nilai resistansi motor yang diukur dengan percobaan DC
test pada saat perubahan persentasi ketidakseimbangan dan beban
yang dipikul motor
• Perubahan yang terukur oleh thermometer infrared untuk setiap
perubahan persentasi ketidakseimbangan dan beban yang dipikul
motor.
3.4 Prosedur Penelitian
Adapun prosedur pengambilan data dalam penelitian ini adalah
sebagai berikut:
1. Merangkai rangkaian percobaan
Sebelum melakukan percobaan, terlebih dahulu merangkai
rangkaian percobaan sesuai dengan percobaan yang dilakukan. Adapun
rangkaian percobaan yang akan digunakan seperti gambar yang terlihat
berikut:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 3.1 Rangakaian percobaan pengukuran suhu motor induksi lima
phasa dengan menggunakan thermometer infrared
Gambar 3.2 Rangakaian percobaan pengukuran suhu motor induksi lima
phasa dengan menggunakan metode pengukuran resistansi
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 3.3 Rangkaian kontrol pengukuran resistansi dengan DC test
2. Pengambilan data
Prosedur percobaan yang dilakukan yaitu sebagai berikut :
- Pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared
1. Motor induksi lima phasa dikopel dengan cervo, kemudian rangkaian
pengukuran disusun seperti gambar 3.1
2. Seluruh switch dalam keadaan terbuka dan pengatur tegangan dalam
posisi minimum.
3. Switch S1 ditutup.
4. Kemudian tekan tombol ON pada power switch, atur tegangan
seimbang (percobaan tegangan seimbang) dan tegangan tidak
seimbang di beri tahanan variabel di salah satu phasa sampai sesuai
persentasi ketidakseimbangan yang diinginkan (percobaan tegangan
tidak seimbang).
5. Selama 20 menit untuk setiap kenaikan waktu 4 menit, suhu dicatat
dengan menggunakan thermometer infrared.
6. Percobaan selesai.
K1
K2
MCB
STOP T1 T2
L N
K1
K2
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
- Pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
1. Motor induksi lima phasa dikopel dengan cervo, kemudian rangkaian
pengukuran disusun seperti gambar 3.2 dan 3.3.
2. Seluruh switch dalam keadaan terbuka dan pengatur tegangan dalam
posisi minimum.
3. Kemudian push button T1 pada rangkaian kontrol di tekan.
4. Switch S1 ditutup.
5. Tekan tombol ON pada power switch, atur tegangan seimbang
(percobaan tegangan seimbang) dan tegangan tidak seimbang di beri
tahanan variabel di salah satu phasa sampai sesuai persentasi
ketidakseimbangan yang diinginkan (percobaan tegangan tidak
seimbang).
6. Selama 20 menit untuk setiap kenaikan waktu 4 menit, tekan push
button T2 pada rangkaian kontrol.
7. Naikkan tegangan PTDC sampai arus yang tercatat pada A1 nominal,
kemudian catat tegangan pada V6.
8. Percobaan selesai.
Data yang di ambil pada percobaan adalah sebagai berikut:
- Temperatur yang tercatat pada thermometer infrared dalam kondisi
seimbang maupun tidak seimbang.
- Resistansi motor setiap kenaikan waktu tertentu baik dalam keadaan
seimbang maupun tidak seimbang.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
3.5 Pelaksanaan Penelitian
3.5.1 Proses Pengumpulan Data
Adapun diagram alur dari proses pengambilan data terlihat pada gambar
3.4 berikut:
Gambar 3.4 Diagram alur penelitian
3.5.2 Melakukan Analisa Data
Data yang diperoleh dari hasil pengukuran lalu dianalisa untuk melihat
keadaan temperatur motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan
seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang.
MULAI
MEMPERSIAPKAN PERALATAN PERCOBAAN
MERAINGKAI RANGKAIAN PERCOBAAN
MELAKUKAN PERCOBAAN
PENGAMBILAN DATA
APAKAH SESUAI PERCOBAAN
DENGAN PERHITUNGAN
MENAMPAMPILKAN
HASIL PENGUKURAN
DAN PERHITUNGAN
BERHENTI
YA
TIDAK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Umum
Permasalahan tegangan tidak seimbang yang menyuplai motor
induksi lima phasa merupakan salah satu masalah dalam pengoprasian
motor induksi lima phasa. Tegangan tidak seimbang dapat disebabkan
karena berbagai macam gangguan asimetri pada sistem.
Dalam bab ini akan dibahas pengaruh suplai tegangan tidak
seimbang terhadap temperatur motor induksi lima phasa. Adapun metode
pengukuran temperatur motor induksi lima phasa tersebut menggunakan
thermometer infrared dan menggunakan metode pengukuran resistansi.
4.2 Data Percobaan
Dari hasil penelitian di Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan
Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Bangunan dan Listrik
diperoleh data pengujian sebagai berikut:
4.2.1 Motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan seimbang
Dari percobaan yang dilakukan di Pusat Pengembangan dan
Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Bangunan dan
Listrik untuk motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan seimbang
dengan pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared dan metode
pengukuran resistansi didapatkan data sebagai berikut :
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Tabel 4.1 Data hasil pengukuran suhu dengan thermometer infrared pada
tegangan seimbang
Vab =250 volt ; Vbc =250 volt ; Vcd = 250 volt ;
Vde = 250 volt ; Vea =250 volt
t (menit) suhu (0C)
0 30.5
4 31.9
8 34.7
12 36.4
16 37.2
20 37.7
Tabel 4.2 Data hasil percobaan DC test pada motor induksi lima phasa pada
tegangan seimbang
Vab = 250 volt ; Vbc =250 volt ; Vcd =250 volt ;
Vde = 250 volt ; Vea =250 volt
t (menit) Vdc (volt) Idc (amp)
0 154 4.6
4 155.698 4.6
8 156.708 4.6
12 158.103 4.6
16 159.903 4.6
20 161.509 4.6
4.2.2 Motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan tidak
seimbang
Dari percobaan yang dilakukan di Pusat Pengembangan dan
Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Bangunan dan
Listrik untuk motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan tidak
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
seimbang dengan pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared
dan metode pengukuran resistansi didapatkan data sebagai berikut:
Tabel 4.3 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak
seimbang 1% menggunakan thermometer infrared
Vab = 249 volt ; Vbc = 247 volt ; Vcd = 235 volt ;
Vde = 249 volt ; Vea = 248 volt
t (menit) suhu (0C)
0 30.3
4 31.7
8 34.9
12 37.5
16 41.3
20 44.7
Tabel 4.4 Data hasil pengukuran suhu dengan suplai tegangan tidak
seimbang 3% menggunakan thermometer infrared
Vab = 249 volt ; Vbc = 247 volt ; Vcd = 214 volt ;
Vde = 248 volt ; Vea = 248 volt
t (menit) suhu (0C)
0 30.3
4 31.9
8 34.5
12 38.7
16 42.3
20 47.1
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Tabel 4.5 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak
seimbang 1%
Vab =249 volt ; Vbc = 247 volt ; Vcd = 235 volt ;
Vde = 249 volt ; Vea = 248 volt
t (menit) Vdc (volt) Idc (amp)
0 154 4.6
4 155.206 4.6
8 157.117 4.6
12 159.113 4.6
16 162.911 4.6
20 165.099 4.6
Tabel 4.6 Data hasil pengukuran DC test dengan suplai tegangan tidak
seimbang 3%
Vab = 249 volt ; Vbc = 247 volt ; Vcd = 214 volt ;
Vde = 248 volt ; Vea = 248 volt
t (menit) Vdc (volt) Idc (amp)
0 154 4.6
4 155.501 4.6
8 157.911 4.6
12 160.915 4.6
16 163.912 4.6
20 167.713 4.6
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4.3 Analisa Data
Dari data hasil penelitian di Pusat Pengembangan dan
Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Bangunan dan
Listrik dapat dilakukan analisa data sebagai berikut sebagai berikut:
4.3.1 Motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan seimbang
Dari table 4.1 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata
temperature motor induksi lima phasa suplai tegangan seimbang dengan
pengukuran menggunakan thermometer infrared sebagai berikut :
=𝐶20 − 𝐶0
𝑡20 − 𝑡0
=37.7 − 30.5
20 − 0
=7.2
20
= 0.360C/m
Dari perhitungan diatas dapat ditentukan bahwa kenaikan
temperature motor induksi lima phasa suplai tegangan seimbang
pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared yaitu setiap
kenaikan waktu satu menit terjadi kenaikan suhu sebesar 0.36 0C/m.
Sedangkan dari table 4.2 dapat ditentukan besar resistansi tahanan
stator motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan seimbang sebagai
berikut :
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
𝑅𝑑𝑐 =𝑉𝑑𝑐
2𝐼𝑑𝑐
𝑅0 =154
2(4.6)= 16.7391 𝑜ℎ𝑚
𝑅4 =155.698
2(4.6)= 16.9237 𝑜ℎ𝑚
𝑅8 =156.708
2(4.6)= 17.0334 𝑜ℎ𝑚
𝑅12 =158.103
2(4.6)= 17.1851 𝑜ℎ𝑚
𝑅16 =159.903
2(4.6)= 17.3807 𝑜ℎ𝑚
𝑅20 =161.509
2(4.6)= 17.5553 𝑜ℎ𝑚
Dari hasil perhitungan resistansi diatas dapat ditentukan temperatur
motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan seimbang sebagai
berikut :
𝑇𝑡 = 𝑇𝑏 + (𝑅𝑡 − 𝑅𝑏
𝑅𝑏) (𝑇𝑏 + 𝑘)
𝑇4 = 30.5 + (16.9237 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 33.421 ℃
𝑇8 = 30.5 + (17.0334 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 35.159 ℃
𝑇12 = 30.5 + (17.1851 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 37.560 ℃
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
𝑇16 = 30.5 + (17.3807 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 40.657 ℃
𝑇20 = 30.5 + (17.5553 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 43.421 ℃
Dari perhitungan diatas dapat dibuat table sebagai berikut :
Table 4.7 Data hasil perhitungan suhu motor induksi lima phasa tegangan
seimbang menggunakan metode pengukuran resistansi
Vab = 250 volt ; Vbc = 250 volt ; Vcd = 250 volt; Vde = 250 volt;
Vea = 250 volt
t (menit) Vdc (volt) Idc (amp) Rdc (ohm) suhu (0C)
0 154 4.6 16.7391 30.5
4 155.698 4.6 16.9237 33.421
8 156.708 4.6 17.0334 35.159
12 158.103 4.6 17.1851 37.560
16 159.903 4.6 17.3807 40.657
20 161.509 4.6 17.5553 43.421
Dari table 4.7 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata
temperature motor induksi lima phasa suplai tegangan seimbang dengan
pengukuran menggunakan metode pengukuran resistansi sebagai berikut :
=𝐶20 − 𝐶0
𝑡20 − 𝑡0
=43.421 − 30.5
20 − 0
=12.921
20
= 0.64 0C/m
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dari perhitungan diatas dapat ditentukan bahwa kenaikan
temperature motor induksi lima phasa suplai tegangan seimbang
pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi yaitu setiap
kenaikan waktu satu menit terjadi kenaikan suhu sebesar 0.64 0C/m.
Adapun grafik dari analisa data diatas dapat dibuat sebagai berikut:
Gambar 4.1 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi suplai tegangan
seimbang pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared
Gambar 4.2 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi suplai tegangan
seimbang pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
26
30
34
38
42
46
50
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0C
)
Waktu (menit)
26
30
34
38
42
46
50
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0 C )
Waktu (menit )
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4.3.2 Motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan tidak
seimbang
Persentasi ketidakseimbangan berdasarkan defenisi NEMA
standart MGI. 1993 dan IEEE yaitu :
persen ketidakseimbangan tegangan =𝑉𝐿𝐿 − 𝑉𝑙𝑙
𝑉𝑙𝑙𝑥 100%
=249 − 245.6
245.6𝑥 100%
= 1.3843 %
persen ketidakseimbangan tegangan =𝑉𝐿𝐿 − 𝑉𝑙𝑙
𝑉𝑙𝑙𝑥 100%
=249 − 241.2
241.2𝑥 100%
= 3.2338 %
Dari table 4.3 dan 4.4 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata
temperature motor induksi lima phasa suplai tegangan tidak seimbang 1%
dan 3% dengan pengukuran menggunakan thermometer infrared sebagai
berikut :
- tidak seimbang 1%
=𝐶20 − 𝐶0
𝑡20 − 𝑡0
=44.7 − 30.3
20 − 0
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
=14.4
20
= 0.72 0C/m
- tidak seimbang 3%
=𝐶20 − 𝐶0
𝑡20 − 𝑡0
=47.1 − 30.3
20 − 0
=16.8
20
= 0.84 0C/m
Dari perhitungan diatas dapat ditentukan bahwa kenaikan
temperatur motor induksi lima phasa suplai tegangan tidak seimbang 1%
dan 3% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared yaitu setiap
kenaikan waktu satu menit terjadi kenaikan suhu sebesar 0.72 0C/m dan
0.84 0C/m.
Sedangkan dari table 4.5 dapat ditentukan besar resistansi tahanan
stator motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan tidak seimbang
1% sebagai berikut :
𝑅𝑑𝑐 =𝑉𝑑𝑐
2𝐼𝑑𝑐
𝑅0 =154
2(4.6)= 16.7391 𝑜ℎ𝑚
𝑅4 =155.206
2(4.6)= 16.8702 𝑜ℎ𝑚
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
𝑅8 =157.117
2(4.6)= 17.0779 𝑜ℎ𝑚
𝑅12 =159.113
2(4.6)= 17.2948 𝑜ℎ𝑚
𝑅16 =162.911
2(4.6)= 17.7077 𝑜ℎ𝑚
𝑅20 =165.099
2(4.6)= 17.9455 𝑜ℎ𝑚
Dari hasil perhitungan resistansi diatas dapat ditentukan temperatur
motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan seimbang sebagai
berikut :
𝑇𝑡 = 𝑇𝑏 + (𝑅𝑡 − 𝑅𝑏
𝑅𝑏) (𝑇𝑏 + 𝑘)
𝑇4 = 30.5 + (16.8702 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 32.375℃
𝑇8 = 30.5 + (17.0779 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 35.663℃
𝑇12 = 30.5 + (17.2948 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 39.030℃
𝑇16 = 30.5 + (17.7077 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 45.436℃
𝑇20 = 30.5 + (17.9455 − 16.7391
16.7391) (30.5 + 234.5) = 48.995℃
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dari table 4.6 dapat ditentukan besar resistansi tahanan stator
motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan tidak seimbang 3%
sebagai berikut :
𝑅𝑑𝑐 =𝑉𝑑𝑐
2𝐼𝑑𝑐
𝑅0 =154
2(4.6)= 16.7391 𝑜ℎ𝑚
𝑅4 =155.501
2(4.6)= 16.9022 𝑜ℎ𝑚
𝑅8 =157.911
2(4.6)= 17.1642 𝑜ℎ𝑚
𝑅12 =160.915
2(4.6)= 17.4907 𝑜ℎ𝑚
𝑅16 =163.912
2(4.6)= 17.8165 𝑜ℎ𝑚
𝑅20 =167.713
2(4.6)= 18.2296 𝑜ℎ𝑚
Dari hasil perhitungan resistansi diatas dapat ditentukan temperatur
motor induksi lima phasa dengan suplai tegangan seimbang sebagai
berikut :
𝑇𝑡 = 𝑇𝑏 + (𝑅𝑡 − 𝑅𝑏
𝑅𝑏) (𝑇𝑏 + 𝑘)
𝑇4 = 30.3 + (16.9022 − 16.7391
16.7391) (30.3 + 234.5) = 32.882℃
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
𝑇8 = 30.3 + (17.1642 − 16.7391
16.7391) (30.3 + 234.5) = 37.029℃
𝑇12 = 30.3 + (17.4907 − 16.7391
16.7391) (30.3 + 234.5) = 42.071℃
𝑇16 = 30.3 + (17.8165 − 16.7391
16.7391) (30.3 + 234.5) = 47.101℃
𝑇20 = 30.3 + (18.2296 − 16.7391
16.7391) (30.3 + 234.5) = 53.245℃
Dari perhitungan diatas dapat dibuat table sebagai berikut
Table 4.8 Data hasil perhitungan suhu motor induksi lima phasa tegangan
tidak seimbang 1% menggunakan metode pengukuran resistansi
Vab = 249 volt ; Vbc = 247 volt ; Vcd = 235 volt ;
Vde = 249 volt ; Vea = 248 volt
t (menit) Vdc (volt) Idc (amp) Rdc (ohm) suhu (0C)
0 154 4.6 16.7391 30.300
4 155.206 4.6 16.8702 32.375
8 157.117 4.6 17.0779 35.663
12 159.113 4.6 17.2948 39.031
16 162.911 4.6 17.7072 45.436
20 165.099 4.6 17.9455 48.995
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Table 4.9 Data hasil perhitungan suhu motor induksi lima phasa tegangan
tidak seimbang 3% menggunakan metode pengukuran resistansi
Vab = 249 volt ; Vbc = 247 volt ; Vcd = 214 volt ;
Vde=248 volt ; Vea= 248volt
t (menit) Vdc (volt) Idc (amp) Rdc (ohm) suhu (0C)
0 154 4.6 16.7391 30,300
4 155.501 4.6 16.9022 32,882
8 157.911 4.6 17.1642 37.029
12 160.915 4.6 17.4907 42.071
16 163.912 4.6 17.8165 47.101
20 167.713 4.6 18.2296 53.245
Dari table 4.8 dan 4.9 dapat diketahui bahwa kenaikan rata-rata
temperatur motor induksi lima phasa suplai tegangan tidak seimbang 1%
dan 3% dengan pengukuran menggunakan metode resistansi sebagai
berikut :
- tidak seimbang 1%
=𝐶20 − 𝐶0
𝑡20 − 𝑡0
=48.995 − 30.3
20 − 0
=18.695
20
= 0.934 0C/m
- tidak seimbang 3%
=𝐶20 − 𝐶0
𝑡20 − 𝑡0
=53.245 − 30.3
20 − 0
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
=22.945
20
= 1.147 0C/m
Dari perhitungan diatas dapat ditentukan bahwa kenaikan
temperatur motor induksi lima phasa suplai tegangan tidak seimbang 1%
dan 3% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
yaitu setiap kenaikan waktu satu menit terjadi kenaikan suhu sebesar
0.934 0C/m dan 1.147 0C/m.
Adapun grafik dari analisa data diatas dapat dibuat sebagai berikut:
Gambar 4.3 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi suplai tegangan
tidak seimbang 1% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared
26
30
34
38
42
46
50
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0C
)
Waktu (menit )
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 4.4 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi suplai tegangan tidak
seimbang 3% pengukuran suhu menggunakan thermometer infrared
Gambar 4.5 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi suplai tegangan tidak
seimbang 1% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran
resistansi
26
30
34
38
42
46
50
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0 C )
Waktu (menit )
26
30
34
38
42
46
50
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0 C )
Waktu (menit )
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 4.6 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi suplai tegangan tidak
seimbang 3% pengukuran suhu menggunakan metode pengukuran
resistansi
4.3.3 Perbandingan hasil pengukuran suhu motor induksi lima phasa
suplai tegangan seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang
Dari table data 4.1, 4.3 , dan 4.4 dapat diketahui perbandingan suhu motor
induksi lima phasa suplai tegangan seimbang dengan suplai tegangan tidak
seimbang 1% dan 3% pengukuran suhu menggunakan thermometer
infrared yaitu sebagai berikut :
Table 4.10 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan
tidak seimbang 1% dan 3% menggunakan thermometer infared
t (menit)
Suhu (0C)
Seimbang Tidak seimbang
1% 3%
0 30.5 30.3 30,3
4 31.9 31.7 31.9
8 34.7 34.9 34.5
12 36.4 37.5 38.7
16 37.2 41.3 42.3
20 37.7 44.7 47.1
26
30
34
38
42
46
50
54
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0 C )
Waktu (menit )
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Dari table 4.10 diatas dapat dilihat bahwa terjadi kenaikan suhu
motor ketika disuplai dengan tegangan tidak seimbang baik tidak
seimbang 1% maupun 3%. Untuk lebih jelas dapat dibuat grafik sebagai
berikut:
Gambar 4.7 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi suplai tegangan
seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan 3% pengukuran
suhu menggunakan thermometer infrared
Sedangkan dari table 4.7, 4.8, dan 4.9 dapat diketahui
perbandingan suhu motor induksi lima phasa suplai tegangan seimbang
dengan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan 3% pengukuran suhu
menggunakan metode pengukuran resistansi yaitu sebagai berikut :
26
30
34
38
42
46
50
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0C
)
Waktu ( menit )
Seimbang
Unbalanced 1%
Unbalanced 3%
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Table 4.11 Perbandingan kenaikan suhu suplai tegangan seimbang dan
tidak seimbang 1% dan 3% menggunakan metode pengukuran resistansi
t(menit)
Suhu (0C)
Seimbang Tidak seimbang
1% 3%
0 30.5 30.3 30,3
4 33.4 32.3 32.8
8 35.1 35.6 37.0
12 37.5 39.0 42.0
16 40.6 45.4 47.1
20 43.4 48.9 53.2
Dari table 4.11 diatas dapat dilihat bahwa terjadi kenaikan suhu
motor ketika disuplai dengan tegangan tidak seimbang yaitu tidak
seimbang 1% maupun 3%. Untuk lebih jelas dapat dibuat grafik sebagai
berikut:
Gambar 4.8 Grafik Suhu vs menit untuk motor induksi suplai tegangan
seimbang dan suplai tegangan tidak seimbang 1% dan 3% pengukuran
suhu menggunakan metode pengukuran resistansi
26
30
34
38
42
46
50
54
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0C
)
Waktu ( menit )
Seimbang
Unbalanced 1%
Unbalanced 3%
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
4.3.4 Perbandingan Hasil Pengukuran Temperatur Motor Induksi
Lima Phasa Menggunakan Thermometer Infrared dan Hasil
Perhitungan Temperatur Menggunakan Metode Pengukuran
Resistansi
Dari tabel 4.10 dan 4.11 dapat diketahui perbandingan hasil
pengukuran suhu mengunakan thermometer infrared dan perhitungan suhu
menggunakan metode pengukuran resistansi yaitu dengan tabel berikut ini:
Tabel 4.12 Perbandingan Hasil Pengukuran Thermometer Infrared dan
Hasil Perhitungan dengan Metode Pengukuran Resistansi
t
(menit)
Thermometer infrared (0C) Pengukuran Resistansi (0C)
Seimbang Tidak seimbang
Seimbang Tidak seimbang
1% 3% 1% 3%
0 30.5 30.3 30.3 30.5 30.3 30.3
4 31.9 31.7 31.9 33.4 32.3 32.8
8 34.7 34.9 34.5 35.1 35.6 37.0
12 36.4 37.5 38.7 37.5 39.0 42.0
16 37.2 41.3 42.3 40.6 45.4 47.1
20 37.7 44.7 47.1 43.4 48.9 53.2
Dari tabel 4.12 dapat dibuat grafik perbandingan antara hasil
pengukuran temperatur menggunakan thermometer infrared dan
perhitungan menggunakan metode pengukuran resistansi untuk suplai
tegangan tidak seimbang, tidak seimbang 1% dan 3% yaitu sebagai
berikut:
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 4.9 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur
menggunakan thermometer infrared dan perhitungan menggunakan
metode pengukuran resistansi untuk suplai tegangan seimbang
Gambar 4.10 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur
menggunakan thermometer infrared dan perhitungan menggunakan
metode pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak
seimbang 1%
26
30
34
38
42
46
50
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0 C)
Waktu (menit)
Pengukuran
Perhitungan
26
30
34
38
42
46
50
0 4 8 12 16 20
Suh
u (
0C
)
Waktu (menit)
Pengukuran
Perhitungan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
Gambar 4.11 Grafik perbandingan hasil pengukuran temperatur
menggunakan thermometer infrared dan perhitungan menggunakan
metode pengukuran resistansi untuk suplai tegangan tidak
seimbang 3%
4.3.5 Waktu yang Diperbolehkan Untuk Terjadi Ketidakseimbangan
Tegangan Pada Motor Induksi Lima Phasa
Dari tabel 4.3 dan tabel 4.4 data hasil pengukuran suhu dengan
suplai tegangan tidak seimbang 1% dan 3% menggunakan thermometer
infrared dapat dihitung waktu yang diperbolehkan untuk terjadi
ketidakseimbangan tegangan yang disuplai ke motor induksi lima phasa
sesuai standar (tabel 2.2) yaitu :
- tidak seimbang 1%
𝐶 − 𝐶0
𝐶20 − 𝐶0=
𝑡 − 𝑡0
𝑡20 − 𝑡0
80 − 30.3
44.7 − 30.3=
𝑡 − 0
20 − 0
26
30
34
38
42
46
50
54
0 4 8 12 16 20Su
hu
(0 C
)
Waktu (menit)
Pengukuran
Perhitungan
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
𝑡 = 49.7(20)
14.4
𝑡 = 69.02 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
- tidak seimbang 3%
𝐶 − 𝐶0
𝐶20 − 𝐶0=
𝑡 − 𝑡0
𝑡20 − 𝑡0
80 − 30.3
47.1 − 30.3=
𝑡 − 0
20 − 0
𝑡 = 49.7(20)
16.8
𝑡 = 59.16 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
Sedangkan dari tabel 4.8 dan 4.9 data hasil perhitungan suhu dengan
suplai tegangan tidak seimbang 1% dan 3% menggunakan metode pengukuran
resistansi dapat dihitung waktu yang diperbolehkan untuk terjadi
ketidakseimbangan tegangan yang disuplai ke motor induksi lima phasa sesuai
standar (tabel 2.2) yaitu :
- tidak seimbang 1%
𝐶 − 𝐶0
𝐶20 − 𝐶0=
𝑡 − 𝑡0
𝑡20 − 𝑡0
80 − 30.3
48.9 − 30.3=
𝑡 − 0
20 − 0
𝑡 = 49.7(20)
18.6
𝑡 = 53.44 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
- tidak seimbang 3%
𝐶 − 𝐶0
𝐶20 − 𝐶0=
𝑡 − 𝑡0
𝑡20 − 𝑡0
80 − 30.3
53.2 − 30.3=
𝑡 − 0
20 − 0
𝑡 = 49.7(20)
22.9
𝑡 = 43.40 𝑚𝑒𝑛𝑖𝑡
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Dari hasil penelitian dan pembahasan yang telah dilakukan diperoleh
kesimpulan sebagai berikut :
1. Berdasarkan pengukuran menggunakan pengukuran thermometer infrared
terjadi kenaikan temperatur, yaitu 0.36 0C/m untuk tegangan seimbang,
0.72 0C/m untuk tegangan tidak seimbang 1% dan 0.84 0C/m untuk
tegangan tidak seimbang 3%.
2. Berdasarkan pengukuran menggunakan pengukuran resistansi terjadi
kenaikan temperatur, yaitu 0.64 0C/m untuk tegangan seimbang,
0.934 0C/m untuk tegangan tidak seimbang 1% dan 1.147 0C/m untuk
tegangan tidak seimbang 3%.
3. Motor induksi lima phasa pada keadaan tegangan tidak seimbang terjadi
kenaikan temperatur yang lebih tinggi dari keadaan motor induksi lima
phasa di beri tegangan seimbang. Pengukuran menggunakan thermometer
infrared dan pengukuran menggunakan metode pengukuran resistansi
terdapat perbedaan hasil pengukuran temperatur, hal ini disebabkan
pengukuran menggunakan thermometer infrared tidak tepat pada
kumparan stator motor induksi lima phasa karena terhalang badan motor.
5.2 Saran
Adapun saran dari penulis sebagai pengembangan dari tugas akhir ini
adalah sebagai berikut:
1. Dengan analisa motor induksi lima phasa diharapkan kedepannya dapat
menentukan isolasi dan proteksi motor induksi lima phasa.
2. Melakukan metode pengukuran suhu dengan metode embedded detector.
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DAFTAR PUSTAKA
[1] Chapman Stephen J, “Electric Machinery Fundamentals”, Mc Graw Hill
Companies, New York, 1999
[2] IEEE Guides: Test Procedures for Synchronus Machines, IEEE Std 115-1995
(R2002)
[3] International Electrotechnical Commission, Rotating Electrical Machines. Part
26 (IEC 60034-26) Effect of Unbalanced Voltages on The Performance of
Induction Motor. Ginegra.IEC 2002. 15 P
[4] Iqbal Atif, ”A Novel Three-Phase to Five-Phase Transformation Using a
Special Transformer Conection”, IEEE Transaction On Power Delivery,
Vol 25, No 3, July 2010
[5] Khan, Rizwan M, ”Multi-phase alternative current machine winding design”,
International Journal of Engineering, Science and Technology, India, 2010
[6] NEMA Standard Publications No.MGI-1993.Motors and Generators,
Published by National Electrical Manufactures Ascociation. Washington
(1993), Part 21 PP. 9-10 and Part 30 PP. 1-2
[7] Zuhal, “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Penerbit ITB,
Bandung, 1988
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA