PENGARUH PENGGUNAAN INVERTER VARIABLE SPEED DRIVE (VSD) TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSITIGA FASA

PENGARUH PENGGUNAAN INVERTER VARIABLE SPEED DRIVE (VSD) TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSITIGA FASA (Aplikasi Pada Laboratorium Motor Listrik Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan)

Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemaen Teknik Elektro Sub konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh Novenri Ambarita 100402080

DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016

Universitas Sumatera Utara


ABSTRAK Hampir 70 % energi yang dihasilkan pembangkit dikonsumsi oleh motormotor listrik. Penggunaan motor induksi pada industri maupun pabrik-pabrik lebih menguntungkan

dibandingkan

motor

DC

maupun

sinkron,

salah

satu

keuntungannya adalah perawatan mudah dan efisiensi tinggi. Pada mesin-mesin di industri pengaturan kecepatan mutlak dibutuhkan. Seiring dengan perkembangan elektronika daya, hal ini menjadi sangat mudah untuk dilakukan, yaitu dengan menyuplai motor dengan inverter variable speed drive (VSD). Dengan suplai inverter variable speed drive, pengaturan kecepatan motor sangat mungkin untuk dilakukan yaitu dengan mengatur frekuensi tegangan. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui pengaruh penggunaan inverter variable speed drive terhadap kinerja motor induksi tiga fasa. pengujian dilakukan pada frekuensi 50 hz (frekuensi jala-jala), 30, 35, 40, 45, 50 Hz (frekuensi inverter) dan motor dibebani sebesar 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3 Nm. Dari penelitian yang dilakukan diperoleh kesimpulan antara lain, penggunaan inverter variable speed drive mengakibatkan rugi-rugi motor semakin besar dan motor menghasilkan suara yang lebih berisik. Pada frekuensi yang sama (50 Hz) efisiensi motor lebih baik saat disuplai langsung dari jala-jala. Kata kunci: Motor Induksi, Inverter, Inverter Variable Speed Drive

i


KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia yang dilimpahkan-Nya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “PENGARUH PENGGUNAAN INVERTER VARIABLE SPEED DRIVE (VSD) TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA”. Penulisan tugas akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk menyelesaikan studi dan memperoleh gelar sarjana Teknik di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Selama masa perkuliahan sampai masa penyelesaian tugas akhir ini, penulis banyak memperoleh bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak. Penulis menyadari betul setiap berkat, doa, motivasi, dan bimbingan yang penulis peroleh selama proses tersebut. Untuk itu, dengan setulus hati penulis menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si, selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT-USU dan Bapak Ir. Rahmat Fauzy, MT, selaku Sekretaris Departemen Teknik Elektro FT-USU. 2. Bapak Ir. Raja Harahap, MT, selaku dosen Pembimbing Tugas Akhir, atas segala bimbingan, pengarahan dan motivasi dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Syahrawardi selaku dosen wali penulis, atas motivasi dan bimbingannya kepada penulis selama mengikuti proses perkuliahan. 4. Seluruh Staf Pengajar di Departemen Teknik Elektro USU dan Seluruh Karyawan di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Elektro USU.

ii


5. Bapak Tobok Marganda Simatupang,ST, Hefri Yuliadi, S.Pd, Drs. B. Aritonang, ST, dan seluruh staf Departemen Listrik Pusat Pengembangan dan Pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan (P4TK), yang telah bersedia membantu penulis dalam proses pengambilan data penelitian tugas akhir ini. 6. My Hero, orangtua terhebat yang selalu aku banggakan, Ayahanda Alm. S. Ambarita dan Ibunda Alm. S. Sinaga di tempat terindah yang Tuhan berikan. Terimakasih buat segala cinta dan kasih sayang yang pernah kurasakan, yang pernah kalian berikan. Semua ini kupersembahkan buat Bapak dan Mama. 7. Kakak terbaikku, Desti Ambarita, nyitnyit’ Nita Ambarita, dan adek pudan Frando Ambarita, terimakasih buat segala cinta, doa, motivasi, canda dan tawa yang kalian berikan. Kalian adalah hadiah terindah dalam hidupku. 8. My Ambar’s Family; Inang boru Simarmata, Bapauda/Inanguda Bendri, Bapauda/Inanguda Luffi, Bapauda/Inaguda Gideon, Amangboru/Bou Wandri, Amangboru/Bou Mely, Amangboru/Bou Canesa, Bou Pudan dan semua sepupuku tercinta. Terimakasih untuk doa, perjuangan dan semangat yang luar biasa, untuk cinta kasih yang tak terbatas, terutama buat Bapauda/Inanguda Bendri. 9. Teman-teman elektro 10; Ronaldo Saragih, Daniel Sembiring, Cristover Pasaribu, Reikson Parhusip, Satria Yuda, Enjoi Sinaga, Martua Nababan, Edy Sembiring, Jones Milan dan teman-teman 2010 lain yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

iii


10. Semua abang-kakak senior dan adik-adik junior yang telah mau berbagi pengalaman dan motivasi kepada penulis. 11. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis ucapkan terimakasih banyak.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini tidak luput dari kesalahankesalahan, baik dari segi tata bahasa maupun dari segi ilmiah. Untuk itu, penulis akan menerima dengan terbuka, segala saran dan kritik yang ditujukan untuk memperbaiki Tugas Akhir ini. Akhir kata, semoga Tugas Akhir ini bermanfaat bagi penulis dan pembaca.

Medan, Agustus 2016 Penulis

Novenri Ambarita

iv


DAFTAR ISI

ABSTRAK ................................................................................................................................ i KATA PENGANTAR ............................................................................................................. ii DAFTAR ISI .............................................................................................................................v DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................ viii DAFTAR TABEL .................................................................................................................. xi

BAB I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ............................................................................................. 1 1.2. Perumusan Masalah ...................................................................................... 3 1.3. Tujuan ........................................................................................................... 3 1.4. Batasan Masalah ........................................................................................... 4 1.5. Manfaat ......................................................................................................... 4

BAB II.TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Motor Induksi ............................................................................................... 5 2.1.1. konstruksi motor induksi ....................................................................... 6 2.1.2. Prinsip kerja motor induksi .................................................................... 9 2.1.3. Slip ....................................................................................................... 10 2.1.4. Rangkaian ekivalen motor induksi ...................................................... 11 2.1.5. Daya dan rugi-rugi motor induksi........................................................ 12 2.1.6. Efisiensi Motor Induksi ....................................................................... 13 2.1.7. Desain Motor Induksi Tiga Fasa .......................................................... 17 2.2. Pengaturan putaran motor induksi .............................................................. 18

v


2.2.1. Mengubah Jumlah Kutub Motor .......................................................... 19 2.2.2. Mengubah Frekuensi Jala-jala ............................................................. 19 2.2.3. Mengatur Tegangan Jala-jala ............................................................... 19 2.2.4. Pengaturan Tahanan Luar .................................................................... 20 2.3. Inverter ....................................................................................................... 20 2.4. Pembentukan Gelombang AC Pada Inverter.............................................. 21

BAB III. METODE PENELITIAN 3.1. Tempat dan Waktu ..................................................................................... 25 3.2. Bahan dan Peralatan ................................................................................... 25 3.3. Variabel yang diamati ................................................................................ 26 3.4. Prosedur Penelitian ..................................................................................... 26 3.4.1. Percobaan Parameter – Parameter Motor Induksi Tiga Fasa ............... 27 3.4.2. Percobaan Motor Induksi 3 Fasa disuplai dari Jala-jala ...................... 30 3.4.3. Percobaan motor induksi 3-fasa disuplai melalui inverter variable speed drive 3-fasa .................................................................................................... 32 3.5. Pelaksanaan Penelitian ............................................................................... 34 3.5.1 Proses Pengumpulan Data .................................................................... 34

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 4.1 Umum .......................................................................................................... 35 4.2. Data Percobaan ........................................................................................... 36 4.2.1. Percobaan Parameter – Parameter Motor Induksi 3 Fasa .................... 36 4.2.2. Percobaan Motor Induksi 3 fasa Disupplai Dari Jala-jala ................... 37 4.2.3. Percobaan Motor Induksi 3 Fasa Disuplai dari Inverter Variable Speed Drive (VSD) ................................................................................................... 38

vi


4.3. Analisa Data dan Perhitungan Data............................................................ 41 4.3.1. Menghitung Nilai – Nilai Parameter Motor Induksi ............................ 41 4.3.2. Analisa dan Perhitungan rugi – rugi dan Efisiensi Motor induksi yang Disuplai dari Jala – jala.................................................................................. 44 4.3.3. Analisa dan Perhitungan Rugi-rugi dan Efisiensi Motor Induksi yang Disuplai dari Inverter Variable Speed Drive (VSD) ...................................... 48

BAB V. PENUTUP 5.1. Kesimpulan ................................................................................................. 71 5.2. Saran ........................................................................................................... 72

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

vii


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1

Penampang stator dan rotor motor induksi tiga fasa ................ 6

Gambar 2.2

(a) Tampilan slip ring rotor belitan (b) Motor induksi tiga fasa rotor belitan .................................................. 8

Gambar 2.3

(a) Motor induksi tiga fasa rotor sangkar (b) Rotor sangkardan bagian-bagiannya ................................................. 8

Gambar 2.4

Rangkaian ekivalen rotor per- fasa (i) Menyatakan persamaan 2.5 (ii) menyatakan persamaan 2.6 (iii) menyatakan persamaan 2.7 ...................................................... 11

Gambar 2.5

Rangkaian ekivalen per-fasa motor induksi dengan bagian rangkaian rotor dinyatakan terhadap sisi stator ........... 12

Gambar 2.6

Kehilangan daya pada motor ................................................... 14

Gambar 2.7

Grafik suhu vs umur isolasi (per IEEE 117 & 101) ................ 16

Gambar 2.8

Grafik kecepatan vs torsi ......................................................... 17

Gambar 2.9

Inverter dengan saklar transistor ............................................. 21

Gambar 2.10 Bentuk pulsa-pulsa trigger dan keadaan on untuk transistor (Tr1 sampai dengan Tr6) ............................................ 23 Gambar 2.11 Bentuk tegangan keluran inverter yang terjadi (VRS, VST, VTR) .................................................................................. 23 Gambar 3.1

Rangkaian percobaan tahanan stator (test DC) ........................ 26

viii


Gambar 3.2

Rangkaian percobaan beban nol ............................................... 27

Gambar 3.3

Rangkaian percobaan rotor tertahan (hubung singkat) ............. 27

Gambar 3.4

Rangkaian

percobaan

motor

induksi

tiga

fasa

disupplai dari jala-jala .............................................................. 28 Gambar 3.5

Rangkaian percobaan motor induksi tiga fasa disuplai dari inverter variable speed drive tiga fasa ............................... 30

Gambar 3.6

Diagram alur proses pengambilan data .................................... 32

Gambar 4.1

Grafik beban vs kecepatan motor induksi disuplai dari jala-jala (50 hz) ........................................................................ 45

Gambar 4.2

Grafik beban vs efisiensi motor induksi disuplai dari jala-jala (50 Hz) ........................................................................ 45

Gambar 4.3

Grafik beban vs kecepatan motor induksi disuplai dari inverter variable speed drive (30 Hz) ....................................... 49

Gambar 4.4

Grafik beban vs efisiensi motor induksi disuplai dari inverter variable speed drive (30 Hz) ....................................... 49

Gambar 4.5


Gambar 4.6


Gambar 4.7


ix


Gambar 4.8


Gambar 4.9


Gambar 4.10 Grafik beban vs efisiensi motor induksi disuplai dari inverter variable speed drive (45 Hz) ....................................... 61 Gambar 4.11 Grafik beban vs kecepatan motor induksi disuplai dari inverter variable speed drive (50 Hz) ....................................... 65 Gambar 4.12 Grafik beban vs efisiensi motor induksi disuplai dari inverter variable speed drive (50 Hz) ....................................... 65 Gambar 4.13 Grafik beban vs kecepatan motor induksi disuplai dari jala-jala dan inverter variable speed drive ................................ 66 Gambar 4.14 Grafik beban vs efisiensi motor induksi disuplai dari jala-jala dan inverter variable speed drive ................................ 66 Gambar 4.15 Grafik frekuensi vs suhu motor induksi disuplai dari jala-jala dan inverter variable speed drive ................................ 67

x


DAFTAR TABEL

Tabel 2.1

Pengaruh ketidakseimbangan tegangan dalam motor induksi (BEE India, 2004) ........................................................ 15

Tabel 4.1

Tabel hasil Pengukuran Tahanan Stator (Test DC) .................. 34

Tabel 4.2

Tabel hasil Pengukuran Beban Nol .......................................... 35

Tabel 4.3

Tabel hasil Pengukuran Rotor Tertahan (Hubung Singkat)..................................................................................... 35

Tabel 4.4

Data hasil pengujian motor induksi disuplai dari jalajala (frekuensi 50 Hz) ............................................................... 36

Tabel 4.5

Data hasil pengujian motor induksi disuplai dari Inverter Variable Speed Drive (VSD) untuk frekuensi 30 Hz ........................................................................................ 37

Tabel 4.6


Tabel 4.7


Tabel 4.8

Data hasil pengujian motor induksi disuplai dari Inverter Variable Speed Drive (VSD) untuk frekuensi 45 Hz ....................................................................................... 38

xi


Tabel 4.9


Tabel 4.10

Spesifikasi dan nilai parameter motor induksi ......................... 41

Tabel 4.11

Data hasil perhitungan motor induksi disuplai dari jala-jala (frekuensi 50 Hz) ........................................................ 44

Tabel 4.12

Data hasil perhitungan motor induksi disuplai dari inverter variable speed drive (frekuensi 30 Hz) ....................... 48

Tabel 4.13


Tabel 4.14


Tabel 4.15


Tabel 4.16


Tabel 4.17

Temperatur motor induksi untuk setiap nilai frekuensi ............ 67

xii


PENGARUH PENGGUNAAN INVERTER VARIABLE SPEED DRIVE (VSD) TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSITIGA FASA

Recommend Documents