ANALISA PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP KERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA MENGGUNAKAN MATLAB

ANALISA PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP KERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA MENGGUNAKAN MATLAB

Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro

Oleh

Parisro Sendro NIM : 080422007

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji syukur serta hormat kepada Tuhan Yang Maha Esa sumber segala pengetahuan yang telah memberikan hikmat, kekuatan, kebijaksanaan, serta bimbingan kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir (TA) ini dengan baik dan tepat waktunya. Tugas Akhir ini di susun sebagai salah satu syarat menyelesaikan program S-1 Jurusan Departemen Teknik Elektro di Universitas Sumatera Utara. Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis telah banyak mendapatkan bantuan baik moril maupun material dari berbagai pihak. Dan pada kesempatan ini perkenankanlah penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Kedua Orangtua tercinta atas segala kasih sayang, pengorbanan, dukungan doa dan materi yang telah diberikan. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 3. Bapak Rachmad Fauzi ST,MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. 4. Bapak Ir. Panusur SML. Tobing selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir. 5. Asisten laboratory mesin-mesin listrik yang telah banyak membantu untuk penyelesaian Tugas Akhir ini 6. Abang, Kakak, dan Adik yang telah memberikan masukan selama Tugas Akhir. 7. Seluruh Bapak/Ibu Dosen yang telah mengajar dan mendidik penulis selama ini. 8. Seluruh Staf dan Karyawan Departemen Teknik Elektro USU.

Universitas Sumatera Utara

9. Teman-teman seperjuangan :Farel, Rizal pinem, Okta, seluruh temanteman sekelas yang memberikan masukan dan semangat kepada penulis. Penulis tetap menyadari bahwa Tugas Akhir ini belum begitu sempurna baik dari segi materi, pengolahan maupun penyajian. Oleh karena itu, saran dan kritik yang membangun selalu penulis harapkan. Kiranya Tuhan selalu memberikan karuniaNya kepada kita semua. Akhir kata, penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi para pembaca dan bagi yang memerlukannya.

Medan,

Mei 2011

Hormat Saya,

Parisro Sendro 080422007

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK Motor induksi adalah salah satu peralatan listrik yang sangat banyak digunakan di industry salah satunya sebagai alat pendukung produksi, sehingga dibutuhkan perawatan yang maksimal untuk menjaga efisiensi dari motor induksi tersebut. Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi efisiensi motor induksi adalah penurunan tegangan jala-jala, didalam tulisan ini penulis akan menganalisa pengaruh perubahan tegangan jala-jala terhadap kerja motor induksi tiga fasa dengan beban bervariasi. Perubahan tegangan jala-jala terhadap motor induksi tiga fasa didalam tulisan ini dilakukan dengan simulasi menggunakan program matlab, hasil dari simulasi ini akan dianalisa untuk mengetahui seberapa besar pengaruh jatuh tegangan jala-jala dengan beban bervariasi terhadap daya input, arus input, kecepatan putar rotor,slip, daya output, rugi-rugi dan efisiensi motor induksi tiga fasa. Hasil yang diperoleh dari simulasi dan analisa adalah dengan jatuh tegangan sebesar 0%, 2%, 4%, 6%, 8% pada beban 4 N-m yang mengalami kenaikan adalah arus input dari 6,21-6,75 amper, slip dari 5,20—5,44 %, efisiensi 20,80-22,70 % dan yang mengalami penurunan adalah kecepatan putar rotor dari 1421,99-1418,27 rpm, daya output dari 595,33-593,78 watt, Pada beban 5 N-m yang mengalami kenaikan adalah arus input dari 6,33-6,88 amper, slip dari 5,225,48 %, efisiensi 25,70-28,73 % dan yang mengalami penurunan adalah kecepatan putar rotor dari 1421,59-1417,78 rpm, daya output dari 743,96-741,97 watt, . Pada beban 6 N-m yang mengalami kenaikan adalah arus input dari 6,46-7,01 amper, slip dari 5,25-5,51 %, efisiensi 30-33,82 % dan yang mengalami penurunan adalah kecepatan putar rotor dari 1421,19-1417,30 rpm, daya output dari 892,50890 watt. Kata kunci : Jatuh tegangan jala-jala, Motor induksi tiga fasa rotor sangkar, SIMULASI MATLAB.

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..............................................................................................i ABSTRAK ............................................................................................................. iii DAFTAR ISI ............................................................................................................ v DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii DAFTAR TABEL .................................................................................................... x BAB I

PENDAHULUAN 1.1

Latar Belakang ................................................................................. 1 1.2 Batasan Masalah ......................................................................... 2 1.3 Tujuan Penulisan ........................................................................ 2 1.4 Metode Penulisan ...................................................................... 2 1.5 Sistematika Penulisan ................................................................. 3

BAB II

MOTOR INDUKSI TIGA FASA 2.1Umum .......................................................................................... 4 2.2 Konstruksi Motor Induksi .......................................................... 7 2.2.1 Stator ........................................................................... 8 2.2.2 Rotor............................................................................ 9 2.3 Medan Magnet Putar ................................................................ 10 2.4 Kecepatan Medan Magnet Putar .............................................. 13 2.5 Prinsip Kerja ............................................................................. 14 2.6 Frekuensi rotor ......................................................................... 15 2.7 Torsi Motor Induksi.................................................................. 16 2.8 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi.......................................... 22

Universitas Sumatera Utara

2.9 Slip............................................................................................ 25 2.10 Daya Motor Induksi................................................................ 26 2.11 Rugi-rugi dan Efisiensi Motor Induksi ................................... 29 2.12 Jatuh Tegangan ....................................................................... 30 2.13 Penjelasan Singkat Tentang Program Matlab ........................ 32 BAB III

SIMULASI MENGGUNAKAN MATLAB

3.1

Tahapan-tahapan Simulasi ............................................................. 33

3.2

Data-data Motor Induksi ................................................................ 35

3.3

Hasil Simulasi................................................................................. 36

BAB IV

ANALISA HASIL SIMULASI

4.1 Analisa Perhitungan Data Hasil Simulasi ............................................ 39 4.1.1 Beban 4 N-m ......................................................................... 39 4.1.2 Beban 5 N-m ......................................................................... 45 4.1.3 Beban 6 N-m ......................................................................... 50 4.2

Grafik hubungan terhadap jatuh tegangan pada masing-masing beban .................................................................................................. 56 4.2.1 Grafik hubungan antara daya input dengan jatuh tegangan pada masing-masing beban............................................... 57 4.2.2 Grafik hubungan antara arus input dengan jatuh tegangan pada masing-masing beban............................................... 58 4.2.3 Grafik hubungan antara kecepatan putar rotor dengan jatuh tegangan pada masing-masing beban ............................... 59 4.2.4 Grafik hubungan antara slip dengan jatuh tegangan pada masing-masing beban ....................................................... 60

Universitas Sumatera Utara

4.2.5 Grafik hubungan antara daya output dengan jatuh tegangan pada masing-masing beban............................................... 61 4.2.6 Grafik hubungan antara rugi-rugi dengan jatuh tegangan pada masing-masing beban ....................................................... 62 4.2.7 Grafik hubungan antara efisiensi dengan jatuh tegangan pada masing-masing beban...................................................... 63 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ................................................................................. 64 5.2 Saran ........................................................................................... 65 DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................ 66 LAMPIRAN

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2-1. Klarifikasi motor listrik ...................................................................... 4 Gambar 2-2. Motor induksi rotor sangkar-tupai ...................................................... 6 Gambar 2-3. Konstruksi motor induksi ................................................................... 7 Gambar 2-4. Komponen stator motor induksi ......................................................... 8 Gambar 2-5. Konstruksi rotor motor induksi sangkar-tupai .................................... 9 Gambar 2-6. Medan putar pada motor induksi tiga fasa ........................................ 11 Gambar 2-7. Tegangan ekivalen thevenin pada sisi rangkaian input .................... 17 Gambar 2-8. Impedansi ekivalen thevenin pada sisi rangakaian input .................. 18 Gambar 2-9. Rangakain ekivalen thevenin motor induksi..................................... 18 Gambar 2-10. Karakteristik torsi-slip pada motor induksi .................................... 19 Gambar 2-11.Karakteristik torsi-putaran pada motor induksi pada berbagai daerah operasi.............................................................................................. 20 Gambar 2-12. Rangakain ekivalen stator ............................................................... 22 Gambar 2-13. Rangakaian ekivalen rotor .............................................................. 23 Gambar 2-14. Rangakaian ekivalen motor induksi dari sisi stator ........................ 23 Gambar 2-15. Rangakaian ekivalen pendekatan motor induksi ............................ 23 Gambar 2-16. Rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa ................................... 24 Gambar 2-17. Diagaram aliran daya motor induksi ............................................... 28 Gambar 3-1. Blok diagram analisa pengaruh jatuh tegangan terhadap

kerjamotor

induksi tiga fasa ............................................................................... 34 Gambar 3-2.Singel line diagram analisa pengaruh jatuh tegangan terhadapkerja motor induksi tiga fasa .................................................................... 34

Universitas Sumatera Utara

Gambar 4-1. Grafik daya input (watt) vs jatuh tegangan (%) pada masing-masing beban ................................................................................................. 57 Gambar 4-2. Grafik arus input (amper) vs jatuh tegangan (%) pada masing-masing beban ................................................................................................. 58 Gambar 4-3. Grafik kecepatan putar rotor (rpm) vs jatuh tegangan (%) pada masingmasing beban .................................................................................... 59 Gambar 4-4. Garfik slip (%) vs jatuh tegangan (%) pada masing-masing beban..... 60 Gambar 4-5. Grafik daya output (watt) vs jatuh tegangan (%) pada masing-masing beban ................................................................................................. 61 Gambar 4-6. Grafik rugi-rugi (watt) vs jatuh tegangan (%) pada masing-masing beban ................................................................................................. 62 Gambar 4-7. Grafik efisiensi (%) vs jatuh tegangan (%) pada masing-masing beban .................................................................................................... 63

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 3-1. Parameter motor induksi tiga fasa ........................................................ 36 Tabel 3-2. Data hasil simulasi dengan beban 4 N-m ............................................. 37 Tabel 3-3. Data hasil simulasi dengan beban 5 N-m ............................................. 37 Tabel 3-4. Data hasil simulasi dengan beban 6 N-m ............................................. 38 Tabel 4-1.Hasil perhitungan nilai slip, daya output, rugi-rugi dan efisiensi pada beban 4 N-m ......................................................................................... 55 Tabel 4-2. Hasil perhitungan nilai slip, daya output, rugi-rugi dan efisiensi pada beban 5 N-m ......................................................................................... 55 Tabel 4-3. Hasil perhitungan nilai slip, daya output, rugi-rugi dan efisiensi pada beban 6 N-m ......................................................................................... 56

Universitas Sumatera Utara