ANALISIS KARAKTERISTIK KERJA MOTOR LISTRIK HOIST DI PT. NIKKATSU ELECTRIC WORKS

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang

Volume 8 – ISSN: 2085-2347

ANALISIS KARAKTERISTIK KERJA MOTOR LISTRIK HOIST DI PT. NIKKATSU ELECTRIC WORKS NASRUN HARIYANTO1, SITI SAODAH2, AHMAD ROBBY N. M.1 1. Jurusan Teknik Elektro – Institut Teknologi Nasional Bandung 2. Jurusan Teknik Elektro – Politeknik Negeri Bandung Email : [email protected] ABSTRAK Analisis karakteristik kerja motor listrik hoist telah dilakukan pada motor listrik hoist crane NHE3T. Dalam bidang perencanaan menggunakan motor listrik sebagai penggerak dan beban yang digerakan diperlukan perhitungan torka yang terdapat pada poros motor yang akan dipakai untuk menggerakan beban. Hal ini perlu dilakukan agar sistem tidak mengalami gangguan pada saat dibebani. Pengujian dilakukan terhadap motor listrik hoist crane, 3 fasa, 4 kW, 380 Volt, 50 Hz, 1500 Rpm, kapasitas beban maksisimun sebesar 3 ton. Dari hasil pengukuran dilakukan pengolahan data secara perhitungan matematis dan hasil dari perhitungan tersebut akan dibandingkan dengan hasil simulasi simulink matlab yang bertujuan untuk mengetahui karakteristik kerja dari motor listrik hoist. Hasil dari perhitungan akan didapatkan torka pada poros motor untuk inputan pada simulasi simulink matlab, Beban 0 Kg sebesar 8,17 N.m. Beban 1573 Kg, sebesar 10,97 N.m. Beban 1982 Kg, sebesar 15,03 N.m. Beban 2672 Kg, sebesar 19,77 N.m. Hasil dari perhitungan akan didapatkan torka induksi kerja motor, Beban 0 Kg sebesar 8,22 N.m. Beban 1573 Kg, sebesar 11,39 N.m. Beban 1982 Kg, sebesar 15,79 N.m. Beban 2672 Kg, sebesar 20,73 N.m. Sedangkan, hasil simulasi simulink matlab didapatkan torka induksi kerja motor, Beban 0 Kg sebesar 8,638 N.m. Beban 1573 Kg, sebesar 11,42 N.m. Beban 1982 Kg, sebesar 15,48 N.m. Beban 2672 Kg, sebesar 20,21 N.m.

Kata Kunci : Motor Listrik Hoist, Torka pada Poros motor, Torka Induksi Kerja Motor.

1. PENDAHULUAN Motor listrik hoist crane merupakan jenis motor yang paling banyak digunakan pada perindustrian, salah satunya PT. Nikkatsu Electric Works yang menggunakan motor induksi sebagai motor penggerak hoist di gedung produksi, gedung packing (pengemasan) maupun gudang yang bertujuan untuk memindahkan suatu barang (beban). Pada Crane/Hoist di perusahaan ini menggunakan 3 (tiga buah) motor listrik yang masing-masing satu motor untuk mengangkat beban, dua motor listrik lainnya untuk jalan di rel. Besar kecilnya daya motor listrik bergantung dari berdasarkan daya beban. Sistem kontrol yang digunakan pada Crane/Hoist jenis ini adalah menggunakan pengendali (pengontrolan) dengan kontaktor-kontaktor yang dilengkapi dengan saklar push-button, sehingga motor listrik dapat beroperasi secara maksimal ketika dibebani. Motor listrik hoist ini dipilih oleh PT. Nikkatsu Electric Works karena harganya yang lebih ekonomis, perawatanya yang mudah, meringankan suatu pekerjaan dalam hal pemindahan suatu barang, serta untuk mengurangi jumlah pekerja. Pada tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik kerja dari motor listrik hoist crane NHE3T di PT. Nikkatsu Electric Works terhadap perubahan nilai beban angkat. 2. DASAR TEORI 2.1 Pengertian Crane/Hoist

Crane/Hoist adalah alat untuk pelayan beban mekanis atau muatan yang dilengkapi dengan kerekan untuk mengangkat benda dan berfungsi juga untuk menggerakkan muatan secara vertikal dan gerakan ke arah horisontal bergerak bersama dan menurunkan muatan ke tempat yang telah ditentukan dengan mekanisme pergerakan Crane/hoist secara dua derajat bersamaan. 2.2 Motor Induksi Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas digunakan penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan magnet stator ke statornya, dimana 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 oleh arus stator. 2.3 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Rangkaian Ekivalen yang akan dipelajari adalah rangkaian ekivalen perfasa. Dimana rangkaian rangkaian ekivalen motor induksi ini terdiri dari rangkaian stator dan rangkaian rotor. Stator sebagai sisi primer, dan rotor sebagai sisi sekunder yang penghantar-penghantarnya dihubung-singkat dan berputar. Kopling antara sisi primer dan sisi sekunder dipisahkan oleh celah udara (Air gap).

B - 85


Volume 8 – ISSN: 2085-2347 Dasar persamaan torka yang kita kenal sebagai persamaan gerak untuk sistem ini adalah : 𝑑𝜔 𝑇𝑀 = 𝑇𝐿 + 𝐽 ....................................... (2) 𝑑𝑡

dengan : TM = Torka motor yang diukur dalam N-m TL = Torka beban yang diukur dalam N-m J = Momen inersia dari sistem penggerak dalam kg.m2. ω = Kecepatan sudut dalam mekanik radian/s t = waktu dalam detik

Gambar 1. Rangkaian Ekivalen Lengkap Motor Induksi Perfasa

(Sumber : Sudaryanto sudirham, motor asinkron)

Keterangan Gambar : V1 = Tegangan masukan motor (Volt) I1 = Arus Stator (A) I2 = Arus Rotor (A) I0 = Arus Eksitasi (A) R1 = Resistansi pada bagian stator (Ω) X1 = Reaktansi pada bagian stator (Ω) R2’ = a2R2 = Resistansi pada bagian rotor (Ω) X2’ = a2X2= Reaktansi pada bagian rotor (Ω) Rc = Resistansi Magnetitasi (Ω) Xc = Reaktansi Magnetitasi (Ω)

1−𝑠 ) = Tahanan yang mewakili beban yang 𝑠

𝑅2 ′ (

Gambar 3. Ilustrasi Tipikal dari persamaan 10

merupakan fungsi dari s.

2.4 Torka Torka adalah ukuran kemampuan mesin untuk melakukan kerja, jadi torka adalah suatu energi. Besaran torka adalah besaran turunan yang biasa digunakan untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada porosnya. Pada motor induksi terjadi alih daya dari daya elektrik di stator menjadi daya mekanik di rotor. Sebelum dikurangi rugi-tembaga rotor, alih daya tersebut adalah sebesar daya celah udara Pg dan ini memberikan torka yang kita sebut torka elektromagnetik dengan perputaran sinkron. Jadi jika T adalah torka elektromagnetik maka :

(Sumber : M.V Desphande, electric motors applications and control)

Dari gambar 3, menunjukan bahwa : 𝑑𝜔 1. Jika TM > TL yaitu > 0, akan terjadi percepatan 𝑑𝑡

pada sistem penggerak dimana kecepatan akan dibawa pada kecepatan nominal. 𝑑𝜔 2. Jika TM < TL yaitu < 0 akan terjadi perlambatan 𝑑𝑡

pada sistem penggerak dan sistem akan terhenti. 𝑑𝜔 3. Jika TM = TL yaitu = 0 tidak terjadi percepatan 𝑑𝑡

atau perlambatan. Pada kondisi ini motor akan tetap berputar dengan kecepatan yang sama. Akan tetapi jika motor dalam keadaan diam akan tetap diam. Pernyataan di atas hanya berlaku bila beban motor merupakan beban pasif. Bila beban motor merupakan beban aktif seperti alat angkat (hoist), maka akan berlaku sebaliknya.

𝑃

Pg = T.ωs atau 𝑇 = 𝜔𝑔 ................. (1) 𝑠

3. Pengaruh Pembebanan pada Kerja Motor Dalam praktek torka beban aktif maupun pasif selalu ada dalam sistem penggerak. Dengan demikian motor sebagai penggerak beban bukan saja beroperasi sebagai motor penggerak akan tetapi dapat juga beroperasi sebagai generator atau sebagai pengereman. Juga dalam pemakaian motor seringkali dioperasikan dalam dua arah putaran. Untuk menganalisa pengaruh pembebanan pada kerja motor, perhatikan gambar berikut ini.

4. METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Blok Diagram Motor Listrik Hoist NHE3T

Gambar 2. Pengaruh Pembebanan pada Kerja Motor (Sumber : http://psbtik.smkn1ciamis.sch.id)

Gambar 4. Blok Diagram Sistem dari Motor Listrik Hoist NHE3T Gambar 4 merupakan prinsip kerja sederhana dari sistem motor listrik hoist NHE3T yang ada di PT. Nikkatsu Electric Works. Sistem diagram block diatas

B - 86


jika dibaca setiap blocknya dapat dibaca mula-mula sumber tegangan tiga fasa digunakan sebagai sumber tegangan, masuk ke rangkaian panel yang akan dihubungkan dengan MCCB (Merlin Gerin NS100N) yang berfungsi sebagai pemutus sirkit pada tegangan menengah, kemudian keluaran dari rangkaian panel (MCCB) dihubungkan dengan motor listrik hoist NHE3T yang berputar diberi kopel ke drum sling yang dimaksudkan sebagai penggerak tali atau wire rope yang di gulung pada bagian drum sling, kemudian tali atau wire rope tersebut di hubungkan dengan hook, hook berfungsi sebagai pengikat untuk ke beban. Push button yang dihubungkan dengan motor listrik hoist NHE3T bertujuan untuk mengontrol sistem kerja dari motor listrik hoist NHE3T. Berikut ini adalah tabel name plate dari motor induksi yang digunakan pada Crane NHE3T.

Nippon Hoist

Motor Frekuensi Tegangan Daya

𝑉𝑇𝐻 = 𝑉∅

𝑋𝑀

....................... (3)

√𝑅1 2 +(𝑋1 +𝑋𝑀 )2

b) Perhitungan untuk impedansi thevenin : 𝑍𝑇𝐻 = 𝑅𝑇𝐻 + 𝑗𝑋𝑇𝐻 =

𝑗𝑋𝑀 (𝑅1 +𝑗𝑋1 ) 𝑅1 +𝑗(𝑋1 +𝑋𝑀 )

....... (4)

c) Perhitungan dari slip pada torka maksimum 𝑆𝑀𝑎𝑥 𝑇 =

𝑅2 √𝑅𝑇𝐻 2 + (𝑋𝑇𝐻 +𝑋2 )2

.................... (5)

d) Perhitungan dari kecepatan putaran sinkron adalah : 120𝑥𝑓

𝑛𝑠𝑦𝑛𝑐 =

𝑃

.................................... (6)

2𝜋𝑟𝑎𝑑 1𝑟

𝑥

1 𝑚𝑖𝑛 60 𝑠

.............. (7)

f) Perhitungan dari torka starting motor : 𝑇𝑆𝑡𝑎𝑟𝑡 =

3 𝑥 𝑉𝑇𝐻 2 𝑥 𝑅2 𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 𝑥[(𝑅𝑇𝐻 + 𝑅2 )2 +(𝑋𝑇𝐻 +𝑋2 )2 ]

...... (8)

g) Perhitungan dari torka maksimum motor : 𝑇𝑀𝑎𝑥 =

3 𝑥 𝑉𝑇𝐻 2 2 𝑥 𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 𝑥[𝑅𝑇𝐻 +√𝑅𝑇𝐻 2 +(𝑋𝑇𝐻 +𝑋2 )2 ]

(9)

4.3 Dasar Menentukan Rating Torka Mekanik pada Motor Listrik Hoist NHE3T

Hoisting 50 Hz 60 Hz 3,3 – 4 kW

1,833 Ω 54,071 Ω 0,0131 kg.m2

a) Perhitungan untuk tegangan thevenin :

𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 = 𝑛𝑠𝑦𝑛𝑐 𝑥

NHE3T 07/12/2006 21/04/2007 6 m 6 m/min 1500 Rpm Rpm 0.85 80 % 3 Ton 240 Kg

Tgl. Pembuatan Tgl. Pemakaian Panjang Kec. Hoist Putaran Max. Putaran Nominal Cos φ Efisiensi Rated Rated Load Berat Crane Hosit

Reaktansi Stator (X1) Reaktansi Gandeng (Xm) Momen Inersia (J)

e) Perhitungan dari kecepatan sinkron :

Tabel 1. Name Plate Crane Hoist NHE3T Merk Type

Volume 8 – ISSN: 2085-2347

Trolley 50 Hz 60 Hz 380 V 0,23 - 4 0,28 - 4 4 kW kW kW

4.2 Perhitungan Rangkaian Ekivalen dari Motor Listrik Hoist Dibawah ini adalah rangkaian pengganti dari rangkaian ekivalen satu phasa dari motor listrik hoist crane : Gambar 6. Motor Listrik Hoist Kopling dengan Gearbox dan Beban lewat Trommol

Gambar 5. Rangkaian Ekivalen perphasa dari Motor Listrik Hoist Adapun parameter-parameter nilai yang ada pada motor listrik hoist crane, sebagai berikut :

𝑚 𝑔

Tabel 2. Parameter Motor Listrik Hoist Crane Daya (P) Tegangan (V) Frekuensi (f) Fasa (F) Jumlah Kutub (p) Tahanan Rotor ( R2) Tahanan Stator (R1) Reaktansi Rotor (X2)

Untuk menghitung keseluruhan momen inersia total pada motor listrik hoist yang terhubung dengan gearbox dan trommol atau sling, maka didapatkan persamaan sebagai berikut ini : 1 1 𝐽𝑇 = ( 𝐽𝑚 + 𝐽𝐺1 + 𝐽𝐺2 . ( ) 2 + 𝐽𝑇𝑅 . ( ) 2 + 𝑟

𝑖

𝑖

. ( ) 2 ) ....................................... (10) 𝑖

Dimana : Jari-jari pada trommol (r) = 0,15 m Diameter pada trommol (d) = 0,30 m Gear ratio (GR) = 1 : 6 Momen inersia pada motor (Jmot) = 5 kg.m2 Momen inersia pada gear 1 (JG1) = 3 kg.m2 Momen inersia pada gear 2 (JG2) = 43 kg.m2 Momen inersia pada trommol (JTR) = 143 kg.m2

4 kW 380 Volt 50 Hz 3 fasa 4 Kutub 3,125 Ω 1,405 Ω 1,833 Ω

B - 87


Volume 8 – ISSN: 2085-2347

Percepatan gravitasi bumi (g) = 10 m/s2

ω = Kecepatan sudut dalam mekanik (rad/s)

4.4 Perhitungan Torka pada Poros Motor Listrik Hoist NHE3T Torka bisa juga diartikan sebaga momen puntir yang diberikan pada suatu benda, sehingga menyebabkan benda tersebut berputar pada poros. Sebelum menghitung torka pada poros motor perlu diketahui perhitungan-perhitungan seperti persamaan berikut ini : a. Menghitung daya input pada motor diperlukan persamaan 19, sebagai berikut ini : 𝑃𝑖𝑛 = √3 𝑥 𝑉3∅ 𝑥 𝐼∅ 𝑥 cos 𝜃 .................. (11) dengan : 𝑃𝑖𝑛 = Daya input motor (watt) 𝑉3∅ = Sumber tegangan (volt) 𝐼∅ = Arus (ampere) cos 𝜃 = Faktor daya

Sehingga untuk menghitung torka mekanik motor yang dibutuhkan motor ketika diberikan beban dapat dihitung menggunakan persamaan, berikut ini : 𝑇𝑚 = 𝑇𝐿 + 𝑇𝑑 ........................................ (17) dengan : 𝑇𝑚 = Torka mekanik motor (N.m) 4.5 Perhitungan Torka Induksi pada Motor Listrik Hoist NHE3T Sebelum mengetahui torka induksi pada motor listrik hoist NHE3T, diperlukan perhitungan sperti berikut ini : a. Menghitung rugi-rugi tembaga stator, dapat menggunakan persamaan 26. 𝑃𝑠𝑐𝑙 = 3 𝑥 𝐼∅ 2 𝑥 𝑅1 ............................... (18) dengan : 𝑃𝑠𝑐𝑙 = Daya rugi-rugi tembaga stator (watt) 𝐼∅ = Arus fasa (ampere) 𝑅1 = Tahanan stator (ohm) b. Menghitung daya celah udara pada motor, dapat menggunakan persamaan sebagai berikut ini : 𝑃𝐴𝐺 = 𝑃𝑖𝑛 − 𝑃𝑠𝑐𝑙 .................................. (19) dengan : 𝑃𝐴𝐺 = Daya rugi-rugi celah udara (watt) c. Menghitung daya converted, dapat menggunakan persamaan berikut ini : 𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣 = (1 − 𝑠) 𝑥 𝑃𝐴𝐺 ........................... (20) dengan : 𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣 = Daya rugi-rugi konversi (watt) d. Menghitung daya rotor, dapat menggunakan persamaan berikut ini : 𝑃𝑟𝑜𝑡 = 𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣 − 𝑃𝑜𝑢𝑡 ............................. (21) dengan : 𝑃𝑟𝑜𝑡 = Daya rugi-rugi rotor (watt)

b. Sesuai dengan data name plate pada motor, didapatkan nilai 𝜂 sebesar 0,80. Sehingga, daya output motor dihitung dengan persamaan berikut ini : 𝑃 𝑥𝜂 𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑖𝑛 ................................... (12) 100 %

dengan : 𝜂 = Efisiensi motor (%) 𝑃𝑖𝑛 = Daya input motor (watt) 𝑃𝑜𝑢𝑡 = Daya output motor (watt) c. Menghitung nilai slip pada motor, diperlukan persamaan sebagai berikut ini :

𝑆𝑙𝑖𝑝 =

𝑛𝑠 −𝑛𝑟 𝑛𝑠

𝑥 100% ..................... (13)

dengan : 𝑆𝑙𝑖𝑝 = Slip motor (%) 𝑛𝑠 = Kecepatan sinkron motor (rpm) 𝑛𝑟 = Kecepatan rotor motor (rpm)

Sehingga, untuk menghitung torka induksi pada motor listrik hoist dapat dilakukan dengan persamaan sebagai berikut ini : 𝑃 𝑇𝑖𝑛𝑑 = 𝐴𝐺 (N.m) ............................. (22)

d. Menghitung kecepatan poros mekanik pada rotor, diperlukan persamaan berikut ini :

𝜔𝑚 = (1 − 𝑆𝑙𝑖𝑝 ) 𝑥 𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 ............... (14) dengan : 𝜔𝑚 = Kecepatan poros motor (rad/s) 𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 = Kecepatan sinkron motor (rad/s)

𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐

5. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS 5.1 Hasil Pengukuran pada Motor Listrik Hoist NHE3T

Sedangkan, untuk menghitung torka beban yang terjadi pada motor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini : 𝑃 𝑇𝐿 = 𝑜𝑢𝑡 ............................................... (15)

Berikut ini adalah hasil pengukuran pada motor listrik hoist NHE3T, yang akan ditunjukan oleh tabel 3, sebagai berikut ini :

𝜔𝑚

dengan : 𝑇𝐿 = Torka beban motor (N.m) Dengan asumsi

Tabel 3. Data hasil pengukuran pada motor listrik hoist NHE3T N

𝑑𝜔

= 0,1 𝑟𝑎𝑑/𝑠, sehingga untuk o menghitung torka dinamik yang terjadi pada motor 1 dapat dihitung dengan menggunakan persamaan 2 3 berikut ini : 𝑑𝑡

4

𝑇𝑑 = 𝐽𝑇

𝑑𝜔 𝑑𝑡

............................................ (16)

dengan : 𝑇𝑑 = Torka dinamik motor (N.m) 𝐽𝑇 = Momen inersia dari sistem penggerak (Kg.m2)

B - 88

Beban (Kg) 0 1573 1982 2672

Tegangan Volt 378,67 379,67 379,67 380,00

Arus A 4,08 5,68 7,96 10,56

f (Hz) 50 50 50 50

ns (Rpm) 1500 1500 1500 1500

nr (Rpm) 1465 1453 1433 1414

5.2 Hasil Perhitungan Rangkaian Ekivalen Motor Listrik Hoist NHE3T


Volume 8 – ISSN: 2085-2347

Hasil perhitungan rangkaian ekivalen satu phasa ditunjukan oleh tabel 4, sebagai berikut ini : Tabel 4. Hasil Perhitungan Rangkaian Ekivalen Motor Listrik Hoist Perfasa No Perhitungan Nilai 1 VTH 212,74 Volt 2 RTH 1,314 Ω 3 XTH 1,806 Ω 1,314 + 𝑗1,806 Ω 4 ZTH 5 SMax 0,807 6 nsync 1500 Rpm 7 ωsync 157,08 rad/s 8 Tstart 81,202 N.m 9 Tmax 83,385 N.m

5.6 Pemodelan Simulasi Simulink MATLAB

R2013a

Gambar 7. Pemodelan Simulink motor listrik hoist crane NHE3T 5.7 Hasil Pengujian berdasarkan Simulasi

5.3 Hasil perhitungan Momen Inersia Total Hasil perhitungan momen inersia total ditunjukan oleh tabel 5, sebagai berikut ini :

Simulink Matlab R2013a Simulasi dengan simulink untuk pemodelan

sesuai dengan gambar 4.4 sehingga akan didapatkan hasil keluaran yang berupa grafik karakteristik dari motor listrik hoist NHE3T berdasarkan hasil simulasi menggunakan Software Simulink Matlab R2013a. Maka didapatkan hasil keluaran grafik karaketeristiknya sebagai berikut ini :

Tabel 5. Data Perhitungan Momen Inersia Total pada Motor Beban Momen Inersia Total No (Kg) JT (N.m) 1 0 13,17 2 1573 13,27 3 1982 13,29 4 2672 13,34

a. Hasil Kurva Simulasi Beban 0 Kg I (A)

5.4 Hasil Perhitungan Torka Mekanik pada Poros Motor Listrik Hoist NHE3T Untuk menghitung torka motor, diperlukan perhitungan data torka dinamik motor dan torka beban sesuai dengan persamaan 19-25. Data torka dinamik motor, torka beban, dan torka mekanik motor tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :

t (s)

Gambar 8. Arus Stator Fasa A dengan Kondisi Beban 0 Kg

Tabel 6. Hasil Perhitungan Torka Mekanik Motor Beban (Kg) 0 1573 1982 2672

Torka Load TL (N.m) 6,85 9,64 13,70 18,44

Torka Dinamik TD (N.m) 1,32 1,33 1,33 1,33

Torka Motor TM (N.m) 8,17 10,97 15,03 19,77

Gambar 8 menunjukan arus stator fasa a dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan arus efektif dalam keadaan steady state pada saat t> 0,22s sebesar 5,091 A. n (rpm)

5.5 Hasil perhitungan Torka Induksi pada Poros Motor Listrik Hoist NHE3T Untuk menghitung torka induksi pada motor, diperlukan perhitungan data rugi-rugi daya yang terjadi pada motor sesuai dengan persamaan 26-30. Sehingga akan didapatkan data hasil perhitungan torka induksi motor tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :

t (s)

Gambar 9. Kecepatan Putaran Rotor dengan Kondisi Beban 0 Kg

Tabel 7. Hasil Perhitungan Torka Induksi pada Motor No 1 2 3 4

Beban

Daya Celah Udara

Kecepatan Sinkron

(Kg) 0 1573 1982 2672

Pag 1289,83 1787,70 2479,80 3254,20

ωsync (rad/s) 157,00 157,00 157,00 157,00

Torka Induksi Motor Tind 8,22 11,39 15,79 20,73

Gambar 9 menunjukan kecepatan putaran rotor dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan putaran dalam keadaan steady state pada saat t>0,28s sebesar 1465 rpm.

B - 89

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang Te (N.m)

Volume 8 – ISSN: 2085-2347 Te (N.m)

t (s)

t (s)

Gambar 10. Torka Elektromagnetik dengan Kondisi Beban 0 Kg


Gambar 10 menunjukan torka elektromagnetik dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan torka elektromagnetik dalam keadaan steady state pada saat t>0,28s sebesar 8,628 N.m.


b. Hasil Kurva Simulasi Beban 1573 Kg

c. Hasil Kurva Simulasi Beban 1982 Kg

I (A)

I (A)

t (s)

t (s)



Gambar 11 menunjukan arus stator fasa a dengan kondisi beban 1573 Kg, dan mendapatkan arus efektif dalam keadaan steady state pada saat t >0,22s sebesar 5,31 A.

Gambar 14 menunjukan arus stator fasa a dengan kondisi beban 1982 Kg, dan mendapatkan arus efektif dalam keadaan steady state pada saat t> 0,22s sebesar 5,75 A. n (rpm)

n (rpm)

t (s)

t (s)

Gambar 12. Kecepatan Putaran Rotor dengan Kondisi Beban 1573 Kg Gambar 12 menunjukan kecepatan putaran rotor dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan putaran dalam keadaan steady state pada saat t>0,30s sebesar 1453 rpm.

Gambar 15. Kecepatan Putaran Rotor dengan Kondisi Beban 1982 Kg Gambar 15 menunjukan kecepatan putaran rotor dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan putaran dalam keadaan steady state pada saat t> 0,28s sebesar 1436 rpm.

B - 90

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang Te (N.m)

Volume 8 – ISSN: 2085-2347 Te (N.m)

t (s)

t (s)





d. Hasil Kurva Simulasi Beban 2672 Kg

Dari hasil pengujian dengan menggunakan pemodelan Simulink Matlab, maka data hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut ini :

I (A)

Tabel 8. Hasil pengujian dengan menggunakan pemodelan Simulink Matlab

t (s)

Gambar 17. Arus Stator Fasa A dengan Kondisi Beban 2672 Kg Gambar 17 menunjukan arus stator fasa a dengan kondisi beban 2672 Kg, dan mendapatkan arus efektif dalam keadaan steady state pada saat t> 0,26s sebesar 6,37 A. n (rpm)

N o 1 2 3 4

Beban (Kg) 0 1573 1982 2672

Tm (N.m) 8,17 10,97 15,03 19,77

Vab (Volt) 380 380 380 380

Ieff (A) 5,09 5,32 5,75 6,37

nr (Rpm) 1465 1453 1436 1416

Te (N.m) 8,638 11,42 15,48 20,21

5.8 Analisis Pengukuran, Perhitungan, dan Simulasi Berdasarkan hasil pengukuran, perhitungan, sampai hasil simulasi yang telah diperoleh diatas. Sehingga dapat dibuat grafik karakteristiknya dengan membandingkan nilai hasil pengukuran, perhitungan, sampai hasil simulasi, dapat dilihat pada gambar berikut ini : a. Karakteristik Arus terhadap Beban

Arus (A)

Grafik Arus Motor terhadap Beban

t (s)

Gambar 18. Kecepatan Putaran Rotor dengan Kondisi Beban 2672 Kg Gambar dengan putaran t>0,26s

18 menunjukan kecepatan putaran rotor kondisi beban 2672 Kg, dan mendapatkan dalam keadaan steady state pada saat sebesar 1416 rpm.

12.00 10.00 8.00 6.00 4.00 2.00 0.00

Pengukuran Simulasi 0

1573 1982 2672 Beban (Kg)

Gambar 20. Karakteristik Arus terhadap Beban Dari gambar 20, direpresentasikan karakteristik arus terhadap beban. Dimana kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil simulasi yang diperoleh dari simulasi simulink matlab, sedangkan kurva garis berwarna hijau merupakan nilai yang diperoleh dari hasil pengukuran. Nilai arus hasil pengukuran dan hasil hasil simulasi akan didapatkan arus yang sangat besar ketika beban angkat akan semakin besar.

B - 91


b.

Karakteristik Putaran Rotor terhadap Beban Grafik Putaran Rotor Motor terhadap Beban

Putaran (Rpm)

1480 1460 1440

Pengukuran

1420

Simulasi

1400 1380 0

1573

1982

2672

Volume 8 – ISSN: 2085-2347 Gambar 23. Karakteristik Torka Induksi terhadap Beban Dari gambar 23, direpresentasikan karakteristik torka induksi terhadap beban. Dimana, kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil simulasi yang diperoleh dari simulasi simulink matlab, sedangkan kurva garis berwarna hijau merupakan nilai yang diperoleh dari hasil perhitungan. Nilai torka induksi hasil pengukuran dan hasil simulasi ketika beban angkat semakin besar maka nilai torka induksi motor akan semakin besar.

Beban (Kg)

Gambar 21. Karakteristik Putaran terhadap Beban

e.

c.

Torka Induksi (N.m)

Dari gambar 21, direpresentasikan karakteristik putaran terhadapa beban. Dimana, kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil simulasi yang diperoleh dari simulasi simulink matlab, sedangkan kurva garis berwarna hijau merupakan nilai yang diperoleh dari hasil pengukuran. Nilai putaran rotor hasil pengukuran dan hasil simulasi yang terjadi ketika beban angkat semakin besar maka putaran rotor akan menurun.

Karakteristik Torka Putaran Rotor

terhadap

100 80 60

40 20 0 0

Karakteristik Slip terhadap Beban

Induksi

500

1000

1500

Putaran (Rpm)

Grafik Slip Motor terhadap Beban

Gambar 24. Karakteristik Torka Induksi terhadap Putaran Rotor

0.0800 Slip

0.0600 0.0400

Perhitungan

0.0200 Simulasi

0.0000 0

1573 1982 2672 Beban (Kg)

Gambar 22. Karakteristik Slip terhadap Beban Dari gambar 22, direpresentasikan karakteristik slip terhadap beban. Dimana, kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil simulasi yang diperoleh dari simulasi simulink matlab, sedangkan kurva garis berwarna hijau merupakan nilai yang diperoleh dari hasil perhitungan. Nilai slip yang terjadi pada motor listrik hoist ini ketika beban angkat semakin besar maka slip yang terjadi pada motor akan semakin besar. Karakteristik Torka Induksi Motor terhadap Beban Grafik Torka Induksi Motor terhadap Beban Torka Induksi (N.m)

d.

25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00

Perhitungan Simulasi 0

1573 1982 2672 Beban (Kg)

Dari gambar 24, direpresentasikan bahwa karakteristik torka induksi terhadap putaran rotor. Dimana, kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil perhitungan yang diperoleh dari rangkaian ekivalen motor listrik hoist perfasa. Berdasarkan perhitungan didapatkan bahwa torka induksi starting motor diperoleh sebesar 81,576 N.m dengan putaran rotor sebesar 0 rpm. Torka induksi maksimum diperoleh sebesar 83,38 N.m dengan putaran rotor sebesar 300 rpm. Sedangkan daerah torka kerja motor dimulai pada saat torka 83,38 N.m sampai 0 N.m dengan putaran rotor sebesar 300 rpm sampai menuju kecepatan sinrkronnya. Sehingga, dari gambar 27 bagian daerah yang diarsir menunjukan bahwa motor listrik hoist berada pada daerah torka starting, sedangkan daerah bagian yang tidak diarsir adalah daerah torka kerja dari motor listrik hoist. Dimana motor listrik hoist ini ketika motor di jalankan (starting) dengan putaran awal 0 rpm, maka akan terjadi kenaikan torka yang besar. Semakin motor tersebut menuju kepada kecepatan sinkronnya maka torka tersebut semakin menuju ke daerah torka kerjanya motor listrik hoist. 6. KESIMPULAN Berdasarkan pembahasan yang telah dikemukakan sebelumnya, serta dari data dan hasil perhitungan dan hasil simulink matlab, maka dapat disimpulkan sebagai berikut ini : 1. Persamaan 10 sampai dengan persamaan 17, perhitungan momen inersia total motor untuk mengetahui torka mekanik pada poros motor. Torka mekanik pada poros motor tersebut akan

B - 92

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang digunakan

sebagai

inputan

kedalam

simulasi

simulink matlab. Besarnya nilai torka mekanik pada

saat beban angkat 0 Kg sebesar 8,17 N.m. Beban angkat 1573 Kg sebesar 10,97 N.m. Beban angkat 1982 Kg sebesar 15,03 N.m. beban angkat 2672 Kg sebesar 19,77 N.m.

2. Berdasarkan tabel 3, 7 dan gambar 21, memperlihatkan nilai putaran rotor hasil pengukuran dan hasil simulasi. Dimana nilai putaran rotor hasil pengukuran hampir mendekati nilai hasil simulasi (ideal). Selain itu juga nilai putaran rotor akan mengalami penurunan kecepatan rotor ketika beban angkat semakin besar. Dengan adanya putaran kecepatan rotor maka motor listrik hoist akan menghasilkan slip, slip yang terjadi pada motor listrik hoist ketika beban angkat semakin besar maka slip yang terjadi pada motor akan mengalami kenaikan slip.

Volume 8 – ISSN: 2085-2347

10. NH CRANES & CRANE COMPONENTS, Nippon Hoist CO., LTD. 11. Subrahmanyam, Vedam. 1994. Electric Drives. New Delhi : Tata McGraw-Hill 12. Sudaryanto, Sudirham : motor asinkron. 13. Zuhal, "Dasar Tenaga Listrik", Cetakan ke 6, ITB , Bandung 1989

3. Berdasarkan persamaan 22, tabel 7, dan tabel 8, akan didapatkan torka induksi hasil perhitungan dan hasil simulasi simulink matlab. Dimana hasil yang diperoleh hampir mendekati antara hasil perhitungan dan hasil simulasi. Selain itu juga, perolehan nilai torka induksi motor listrik hoist ketika beban angkat semakin besar maka torka induksi yang terjadi pada motor akan mengalami kenaikan torka induksi. Hal tersebut tidak lepas dengan ggl induksi rotor yang dipengaruhi oleh gerakan relatif rotor terhadap medan statornya. DAFTAR PUSTAKA 1. Bakshi, U.A, dan Bakshi, M.V. Electric Drives and Control 1nd Edition. Technical Publications, 2009. 2. Chapman, Stpehen J. 1991. Electric Manchinery Fundamental (Second edition). United Sates: McGraw-Hill. 3. Eddrin Addriana, S.T : Perhitungan Variabel Resistansi dan Analisa Simulasi Starting Motor Induksi Slip Ring 160 KW sebagai Penggerak pada Bridge Crane 916 (BC 916) dengan metoda tahanan Seri Rotor Mengggunakan Simulasi Matlab 7.4, 2011. Insitut Teknologi Nasional, Bnadung. 4. Fizgerald, A.E., dan Jr, Charles Kingsley., dan Umans, Stephen D. Electric Machinery fifth edition in SI units London : McGraw-Hill 5. http://www.yudaesa.com 6. http://www.elektronika-dasar.web.id 7. http://www.pearaso7.wordpress.com 8. MATLAB r2013a Simulink, User Guide, USA, 2004. 9. M. V, Desphande. 1990. Electric Motor Applications and Control. : Wheller.

B - 93

ANALISIS KARAKTERISTIK KERJA MOTOR LISTRIK HOIST DI PT. NIKKATSU ELECTRIC WORKS

Recommend Documents