ANALISA ELEKTROMOTOR SEBAGAI PENGGERAK GERAKAN HOIST UNTUK CONTAINER CRANE DI PT. PELABUHAN INDONESIA I (PERSERO) BELAWAN INTERNATIONAL CONTAINER TERMINAL
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III
PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI MEKANIK
Oleh:
MICHAEL JACKSON SIRINGO-RINGO NIM. 1105052083
JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL………………………………………………………………... i SPESIFIKASI TUGAS AKHIR…………………………………………....... .... ii LEMBAR PERSETUJUAN……………………………………………......... .... iii LEMBAR PENGESAHAN ………………………………………..................... iv DAFTAR ISI…………………………………………………………………… vii DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………… xi DAFTAR TABEL…………………………………………………………..…. xiii INTI SARI…………………………………………………………………….. xiv ABSTRACT……………………………………………………………………. xv
1. BAB I PENDAHULUAN……………………………………………...…. 1 1.1. Latar Belakang Masalah…………………………………………….… 1 1.2. Batasan Masalah………………………………………………………. 2 1.3. Tujuan…………………………………………………………………. 2 1.4. Manfaat………………………………………………………………... 2 1.5. Teknik Pengerjaan…………………………………………...……..…. 2 1.6. Sistematika Penulisan………………………………………………..... 4
2. BAB II TINJAUAN PUSTAKA……………………………………...…... 5 2.1. Umum……………………………………………………………….… 5 2.2. Konstruksi Motor Induksi Tiga Phasa………………………………… 7
2.3. Jenis Motor Induksi Tiga Phasa Dari Segi Rotor…………….………... 11 2.3.1. Motor Induksi Tiga Phasa Rotor Sangkar Tupai……………..… 12 2.3.2. Motor Induksi Tiga Phasa Rotor Belitan…………..…………… 13 2.4. Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Phasa………………....................... 14 2.5. Slip…………………………………………………….…………...…. 17 2.6. Arus Rotor…………………………………………............................. 18 2.7. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Phasa……….…...………… 19 2.8. Daya dan Rugi-rugi Daya Pada Motor Induksi…………....………… 28 2.9
Efisiensi Pada Motor Induksi……………………………...…..…..…. 23
2.10. Torsi Motor Induksi……………………………………...…..………. 26 2.11. Strategi Dalam Penggunaan Motor Yang Lebih Efisien….....,…….… 29 2.11.1 Mengganti Motor Standar Dengan Motor Yang Lebih Efisien… 29 2.11.2 Mengoptimalkan Pembebanan Motor…………………………... 31 2.11.3 Ukuran Motor Untuk Beban Yang Bervariasi………………..… 32 2.11.4 Memperbaiki Kualitas Daya……………………………………. 33 2.11.5 Penggulungan Ulang Kumparan……………………………...… 34 2.11.6 Koreksi Faktor Daya Dengan Memasang Kapasitor…………… 35 2.11.7 Meningkatkan Perawatan…………………………………….… 36 2.12 Rangkaian Pengasutan Motor Induksi Dengan Menggunakan Penstart Bintang/Star-Delta (Y-∆)…………………………………………… 37 2.13 Membalik Arah Putaran Motor Induksi Tiga Phasa……………....… 39 2.14 Memilih Motor Listrik………………………………………...…….. 40
3. BAB III SISTEM HOIST PADA CONTAINER CRANE……………… 41 3.1. Pengertian Gerakan Hoist Pada Container Crane………………....… 41 3.2. Klasifikasi Hoist Pada Container Crane………………………...…... 42 3.2.1. Klasifikasi Gerakan Hoist Menurut Power Supply………….… 42 3.2.2. Klasifikasi Gerakan Hoist Menurut Gerakannya…………....… 42
3.2.3. Menurut Sistem Pengaman Perintah Gerakan……………….... 44 3.3. Peralatan Hoist Serta Fungsinya………………………………….…. 45 3.3.1. Generator…………………………………………………..….. 45 3.3.2. Motor Hoist………………………………………………..….. 47 3.3.3. Break dan Gear Box………………………………………...… 49 3.3.4. Resistor Bank……………………………………………….… 51
4. BAB IV PEMBAHASAN…………………………………………...….. 53 4.1. Perhitungan Daya Input………………………………………….… 53 4.2. Perhitungan Daya Output Motor……………………………….….. 53
5.
BAB V PENUTUP……………………………………………............... 56 5.1.
Kesimpulan…………………………………………………..…… 56
5.2.
Saran…………………………………………………………….... 56
DAFTAR PUSTAKA……………………………………………......…. 57
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1
Klasifikasi Motor Listrik ................................................................6
Gambar 2
Konstruksi Motor Induksi ..............................................................8
Gambar 3
Komponen Stator Motor Induksi Tiga Phasa .................................9
Gambar 4
Stator dan Rotor Sangkar ...............................................................9
Gambar 5
Rotor Belitan ................................................................................10
Gambar 6
Bentuk Alur/Slot Pada Motor Induksi .........................................11
Gambar 7
Bagian-bagian Rotor Sangkar ......................................................12
Gambar 8
Skematik Diagram Motor Induksi Rotor Belitan ........................13
Gambar 9
Diagram Vektor Motor Induksi ....................................................19
Gambar 10
Rangkaian Pengganti Motor Induksi………..…………………. 20
Gambar 11
Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Phasa Perphasa….…. 21
Gambar 12
Rangkaian Ekivalen Rotor Disesuaikan Terhadap Stator……... 21
Gambar 13
Daya Dan Rugi-rugi Motor Induksi…………………………… 22
Gambar 14
Perbandingan Motor Efisiensi Tinggi dengan Standar ................25
Gambar 15
Karakteristik Torsi Terhadap Kecepatan Motor...........................27
Gambar 16
Hubungan Antara Torsi dan Slip Motor Induksi .........................28
Gambar 17
Rangkaian Start Motor Star/Bintang-Delta/Segitiga………..…. 38
Gambar 18
Cara Membalik Arah Putaran Motor Induksi...............................39
Gambar 19
Container yang Diangkat dari Trado ............................................43
Gambar 20
Motor Hoist Sebagai Motor dan Sebagai Generator………...… 44
Gambar 21
Generator dan Diesel Engine……………………………...…… 46
Gambar 22
Motor Hoist……………………………………………....……. 47
Gambar 23
Break dan Gear Box…………………………………………… 49
Gambar 24
Hydrolik Power Pack……………………………………..…. 50
Gambar 25
Resistor Bank…………………...………………………..……. 51
DAFTAR TABEL
Tabel 1.
Jenis Kehilangan Untuk Motor Induksi………………..…….……24
Tabel 2.
Area Perbaikan Efisiensi pada Motor Induksi………………….…30
INTISARI
Pengaplikasian motor asinkron tiga phasa banyak ditemukan di industri. Salah satunya di container crane, motor asinkron tiga phasa diaplikasikan sebagai penggerak gerakan mengangkat dan menurunkan container yang biasanya disebut dengan gerakan hoist. Motor hoist tersebut akan menghasilkan daya ketika terjadi gerakan hoist down atau gerakan menurunkan container. Maka, daya yang dihasilkan oleh motor tersebut dibuang ke resistor bank dan tidak dipergunakan. Dalam tugas akhir ini diperkenalkan gerakan motor hoist tersebut.
Kata kunci: Motor asinkron tiga phasa
ABSTRACT
Application about three phase asynchron motor three found many in industry. One of them in crane container, application three phase asynchron motor as activator of movement lift and degrade container which is usually referred as with movement of hoist. motor of Hoist the will yield energy on the happening of movement of hoist movement or down degrade container. Therefore, energy yielded by the motor thrown to bank resistor and do not be utilized. In this final duty introduced by motor movement of hoist.
Key words: Three Phase asynchrony motor
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah Dalam sebuah perusahaan atau yang bergerak dalam dunia industri/pabrik, perkembangan motor listrik kini luas digunakan dalam banyak penerapan komersial yang membutuhkan kesetimbangan beban dalam suatu sistem untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Proses perubahan energi ini di kenal dengan 2 sistem yaitu : sistem tenaga listrik arus searah (direct current/DC), sistem tenaga listrik arus bolak-balik (alternating current/AC) dan umumnya jenis yang dipakai adalah motor asinkron tiga phasa. Motor ini memiliki keuntungan yaitu kecepatannya yang konstan pada saat tidak berbeban. Oleh karena itu, motor asinkron ini banyak digunakan pada gerinda,mesin
bubut,mesin
bor,
pompa,
kompresor,
ban
berjalan
(conveyor), peralatan percetakan, peralatan perkebunan, lift, kipas, gerakan hoist dan gerakan trolley pada container crane dan alat mekanik lainnya. Ada empat kasus yang umum berkaitan dengan pengoperasian motor asinkron tiga phasa, yaitu pengasutan (starting), pengereman (breaking), kendali kecepatan (speed controlled), dan pembalikan putaran (rotation reverse). Pembalikan putaran adalah proses membalikan putaran motor dari putaran sebelumnya. Jenis alat bantu agar putaran motor variabel (gerakan lembut) adalah poros motor di hubungkan dengan gear box sehingga putaran motor pada saat berbeban ataupun tidak berbeban tidak kencang sekali. Pembalikan putaran pada sistem hoist di container crane akan mengubah motor tersebut menjadi generator karena pembalikan putaran terjadi pada saat gerakan hoist down. Pada dasarnya motor menahan beban tetapi karena beban diturunkan maka rotor berputar dan motor berubah menjadi generator sehingga menghasilkan tegangan listrik. Dalam hal ini tegangan yang dihasilkan motor yang telah berubah menjadi generator di buang dalam bentuk panas ke resistor bank. 1
1.2 Batasan Masalah Pembahasan mengenai motor asinkron sangatlah luas. Maka untuk mendapatkan pembahasan yang optimal, penulis perlu membatasi masalah yang akan dibahas dalam Tugas Akhir ini. Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini, adalah sebagai berikut: 1. Pembahasan tentang motor asinkron 3 phasa; 2. Pembahasan tentang daya yang diterima motor hoist; 3. Pembahasan tentang daya yang dihasilkan motor yang telah berubah menjadi generator.
1.3 Tujuan Tujuan dari pembahasan perbandingan daya yang di terima motor dan daya dihasilkan motor setelah menjadi generator,yaitu: 1. Mengetahui daya yang di terima dan yang di hasilkan motor: 2. Mengetahui berapa besar daya yang diterima oleh resistor bank; 3. Menganalisa rangkaian (wiring) motor hoist.
1.4 Manfaat Manfaat yang diharapkan adalah dapat mengetahui hasil tulisan ini pada sistem pembuangan tegangan dari motor yang berubah menjadi generator yang dapat di terapkan pada berbagai aplikasi, khususnya untuk operasional di industri yang mengoperasikan motor asinkron tiga phasa yang tidak hanya digunakan di container crane.
1.5 Teknik Pengerjaan Dalam menganalisa elektromotor sebagai gerakan hoist pada container crane, penulis melakukan berbagai metode pembahasan, antara lain:
2
a. Persiapan dan Orientasi Mempersiapkan hal-hal yang perlu untuk kegiatan-kegiatan tugas akhir, membuat surat permohonan tugas akhir, dan konsultasi kepada dosen pembimbing.
b. Studi Kepustakaaan Melakukan studi kepustakaan (literatur) mengenai karya akhir pada mesinmesin listrik, khususnya motor asinkron tiga phasa.
c. Peninjauan di Lapangan Meninjau langsung ke lapangan dan mencari informasi dari teknisi container crane yang di Pelindo I.
d. Pengumpulan Data Pengumpulan data yang akan digunakan untuk penyusunan laporan Tugas Akhir dengan cara : 1. Melakukan diskusi dengan dosen pembimbing. 2. Meminjam buku-buku dari perpustakaan mengenai masalah tugas akhir. 3. Mengumpulkan beberapa informasi mengenai objek terkait yang berhubungan dengan tugas akhir pada media yang dianggap relevan.
e. Analisa dan Evaluasi Data Data-data yang diperoleh dianalisa dan dievaluasi bersama-sama dosen pembimbing.
f. Asistensi Melaporkan hasil penulisan Tugas Akhir kepada dosen pembimbing untuk melakukan bimbingan.
3
1.6 Sistematika Penulisan Penulis membagi isi penulisan ini menjadi 5 (lima) bab dan disertakan pula permasalahannya dan penyelesaiannya dalam lampiran bab-bab tersebut yaitu: Bab I: Pendahuluan Menguraikan tentang latarbelakang masalah dan alasan penulisan, masalah-masalah yang dibahas dan batasan-batasannya, maksud dan tujuan penulis, teknik pengerjaan yang digunakan serta sistematika penulisan. Bab II: Tinjauan Pustaka Membahas tentang pengertian, konstruksi, prinsip kerja, medan putar, frekuensi, aliran daya, dan pembalikan putaran motor. Bab III: Sistem gerakan Hoist Menganalisa sistem gerakan motor hoist serta mengumpulkan data dan wiring motor yang digunakan sebagai penggerak gerakan hoist pada container crane. Bab IV: Pembahasan Masalah Membahas dan menganalisa data dari motor hoist pada container crane. Bab V: Penutup Merupakan kesimpulan dan saran.
4
