Top Banner
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
72

TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

Oct 15, 2021

Download

Documents

dariahiddleston
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: 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

Page 2: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 3: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 4: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 5: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 6: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 7: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 8: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 9: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 10: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 11: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 12: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 13: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 14: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 15: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 16: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 17: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 18: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 19: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 20: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 21: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 22: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 23: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 24: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 25: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 26: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 27: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

Gambar 2.6 Diagram belitan motor induksi lima phasa

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Page 28: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 29: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 30: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 31: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 32: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 33: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 34: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 35: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 36: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 37: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 38: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 39: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 40: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 41: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 42: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 43: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 44: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 45: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

- 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

Page 46: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 47: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 48: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 49: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 50: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 51: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 52: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 53: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 54: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 55: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 56: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

=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

Page 57: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 58: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 59: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 60: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 61: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

=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

Page 62: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 63: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 64: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 65: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 66: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 67: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 68: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 69: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 70: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

- 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

Page 71: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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

Page 72: TUGAS AKHIR ANALISA PENGARUH TEGANGAN TIDAK …

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