PENY~PURNAAN EFISIENSI MOTOR PENGGERAK LISTRIK SUYAMTO. Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta

Ke Daftar Isi

PENY~PURNAAN

EFISIENSI

MOTOR PENGGERAK

LISTRIK

SUYAMTO Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta ABSTRAK

Beban-beban listrik biasanya terdiri dari unsur-unsur R, L dan C atau gabungan dari ketiga unsur tersebut. Unsur R menimbulkan daya WATT yang bersifat nyata sedang unsur L dan C menimbulkan daya VAR ( Volt Amper Reaktif ) yang bersifat semu. Maka timbul istilah daya guna atau power faktor Cos Q yang merupakan perbandingan antara WATT dan VA, dimana VA = ( WATT2 + VAR2 )1/2. Karena arus induktif selalu mengikut terhadap tegangan dan arus kapasitif selalu mendahului tegangan maka keduanya bisa saling meredusir atau mengurangkan. Sifat ini dipakai untuk memperbaiki Cos Q atau daya guna suatu peralatan listrik ( beban listrik). Karena suatu motor listrik selalu bersifat induktif maka untuk perbaikan power faktornya salah satunya dapat dilakukan dengan pemasangan kapasitor shunt terhadap motor tersebut. Dari percobaan didapatkan suatu hasil yang memuaskan, misalnya motor AC seri wound rotor pada waktu dibebani 90% efisiensinya bisa dinaikan dari 0,96 menjadi 0,99 bila dipasang kapasitor shunt pada ma~ing-masing fasenya sebesar 4 UFo ABSTRACT

Electric loads usually consist· of resistance (R), inductance (L) and capasitance (C) or compound of thoss. Resistance R will affect actual or active power (in WATT), inductance Land capasitance C affect reactive power (in VAR). From those two powers will be known of power factor or Cos Q, where Cos Q is expressed by ratio between WATT and VA while VA is (WATT2+ VAR2)1/2. If voltage as reference, inductive current will be in lagging and capasitive current will be in leading to that voltage. That is why those two currents will be in subtraction or the total current will decrease and its vector magnitude become decrease. By this theory and based in consequenGe of those two currents direction the corection power factor of the electric load will be used. Here electric motors are usually as inducive load can be improved its power factor by using of shunt capasitor. The results of experiment in improving motor power factor were satisfied, especially for single phase motor. For example AC Series Wound Rotor which 90~ loaded will have 0,99 pf when installed 4 UF in their each its phase.

354

I. PENDAHULUAN

Pada

akhir-akhir

terutaroa energi laju

i~i

peroakaian

energi

listrik sangat pesat. Hal ini sejalan

dengan

perobangunan khususnya

banyak roeroerlukanenergi pamerintah bidang

perkerobangan di bidang

listrik.

yang

Sejalan dengan

seroakin itu

telah roengarobilkebijaksakan-kebijaksanakan

energi an tara lain:

konservasi

industri

dan indeksasi

intensifikasi,

roaka dalaro

diversifikasi,

energi.

Tujuan dari penelitian

ini adalah

dalaro bidang

konser-

vasi atau pengheroatan energi yaitu dengan jalan meropertinggi daya

guna

energi

suatu mesin

yang

pemerintah

harus hal

berarti

peroakai energi berarti beban listrik kapasitor. secara yaitu

beaya

dapat

dipakai

beban

bagi

faktor

meroakai motor

suatu dan

dipasang

tersebut.

bahan dan peralatan

para

sinkron

kapasitoryang

listrik

Bagi

bisa ditekan.

cara untuk meroperbaiki power

terhadap

sehingga

dikurangi.

beban tetapnya

Dalaro hal ini digunakan ini

listrik)

pengheroatan sedang

an tara lain dengan

shunt

penelitian

motor

dikonsumsikan

ini

Ada berbagai

(peralatan

Dalaro

yang telah

ada

1

1. motor

induksi dan rotor ~ilit

fase, motor 2. kapasitor

kapasitor

yang dihadapi

400V

1 fase, dll

dalaro penelitian

ini antara

1. keterbatasan

kapasitor

2. keterbatasan

alat ukur yang dipakai

3. ketelitian

induksi

dan lain-lain

1UF, 2UF, 3UF dan 4UF masing-masing

3. COB Q, watt meter Masalah

3 fase, motor

lain

yang ada

alat ukur yang dipakai

untuk percobaan

1

355

II. TATA~ERJA

DAN PERCOBAAN

11.1 Dasar Teori dan Pemasangan

Pada waktu bertujuan kapasitor suatu

Kapasitor

ini semakin banyak pemakaian

untuk perbaikan tersebut

rangkaian

faktor daya.

dipasang

kapasitor

Biasanya

shunt pada ujung

beban yang mempunyai

faktor

yang

kapasitorakhir

daya

dari

lagging

(tertinggal>. Keuntungan-keuntungan rangkaian

listrik antara

1. mengurangi 2. menambah

pemakaian

regulasi

4. mengurangi

rugi day a

beban

tegangan I2X

beban atau sistem

KVA loading

7.•memperingan

kerja prime mover

8. mengurangi

biaya.investasi

Dalam

industri

bidang

shunt pada berbagai

kapasitor

banyak dipasang

be ban yang mempunyai

arus magnetisasi

tersebut

aras tegangan

faktor daya sumber atau generator

6. mengurangi

Beban

suatu

lagging

atau mempertahankan

3. memperbaiki

untuk mensuplai

pada

lain

komponen

5. memperbesar

kapasitor

bisa

faktor daya

yang dibutuhkan

beban tunggal

at au

suatu

secara rendah

oleh beban~ plan

yang

besar. Pemilihan ukuran ka~~sitor dan penempatannya ban yak bergantung pada daya rata-rata dan kondisi setempat dari beban

yang akan diperbaiki

faktor tersebut

dipengaruhi

1. rangkaian

faktor dayanya oleh

suatu plan

2. panjang

suatu rangkaian

3. variasi

dan macam

4. faktor pembebanan

beban

tersebut.

Kedua

356

5. tipe rootor 6. distribusi 7. perubahan

beban d~stribusi

Dengan alasan-alasan roenguntungkan

bila

atau pada ujung

tersebut roaka kapasitor

dipasang

2. tegangan

3. KVAR

sedekat roungkin

pada rangkaian

di dekat beban

dengan

beban

:

an tara beban

naik atau stabil

dan

sehingga

kerja beban roenjadi lebih baik dari kapasitor

beban secara

dapat

listrik biasanya

diletakkan

dilengkapi

langsung roeredusir

daya

otoroatis.

Dengan deroikian roaka kapasitor dengan

akan lebih

feeder. Pertirobangannya adalah agar

1~.rugi-rugi diredusir roeter-roeter

unjuk

beban

yang dipasang

pada rootor

roelintang pada terminal

suatu saklar.

Besar

KVAR

roasuknya

kapasitornya

dibatasi oleh suatu harga agar rootor tidak roeneriroategangan l~bib hila saklar dibuka. Seperti listrik

telah diketahui

dapat diforroulasikan roenjadi unsur resistif

unsur induktif dari

bahwa pada urouronyabeban-beban

ketiga

( L ) dan unsur kapasitif unsur tersebut.

diberi tegangan masukan v dianggap

sebagai

referensi

),

( C ) atau gabungan

Bila suatu

bolak-balik

(R

beban

listrik

v = V Sin wt , keroudian

roaka:

- arus yang roengalir pada unsur R akan sefase

dengan v

- arus

tertinggal

yang

terhadap

mengalir

pada

unsur

L

akan

v

- arus yang mengalir

pada unsur C akan roendahului v.

351

Sedang

1.

daya yang diserap oleh roasing-roasing unsur adalah

Daya Watt, roerupakan daya nyata yang diserap oleh unsur R

2. Daya VAR,

roerupakan daya serou yang diserap oleh unsur L

roaupun unsur C 3. Daya VA, roerupakan daya koroplek unsur tersebut

yang diserap

oleh ketiga

Watt = P

Bila

= Q = S

VAR VA

Dari

garobar

4 terlihat

bila Q keeil VA-nya

bahwa untuk P yang

tetap

maka

juga akan keeil. Dengan deroikian maka

p Pf = Cos Q =

akan berharga

besar

S Dengan

kata lain apabila

listrik

keeil maka

daya VAR suatu peralatan

peralatan

tersebut

mampunyai

atau beban

faktor

daya

COB Q yang besar. Dengan mamasang vektor

dayanya

pada garobar diarobil

1.

akan

lebih keeil daripada C

berubah

shunt pada motor maka seperti

Dari garobar ini terlihat

oleh motor

Besar

kapasitor

dari surober setelah sebeluro dipasang

yang diperlukan

Cos Q yang diinginkan

yang ditunjukkan bahwa daya VAR yang dipasang

kapasitor

kapasitor.

untuk menghasilkan

dapat dihitung

diagraro

perbaikan

sebagai berikut

•

Misa1: Suatu motor ingin

dengan daya P Watt mempunyai

diperbaiki

pf-nya menjadi

Cos Q2

pf =

Cos

Q1'

358

roaka

P tg Q1 P tg Q2

Dari gambar 5

Daya yang tersiropan di C, Qc = ( P tg Q1 -

P tg Q2

( 1)

).

Karena'

Ic = Vc / Xc

diroana Xc = 1/2

roaka

sehingga

dan

Vc = V

.

C =

2

Atau bila dihitung

.

=,. )Qc 3Ic2

Xc

f

V2

(

dari arus yang melaluinya

(

Qc

C

Ic2

2 )

fC

359

dimana C

= besar kapasitar yang harus dipasang ( F ) tegangan sumber = frekuensi VAR )==) )arus V ) (yang sumber volt melalui ( ohm A reaktansi (yang ( Ie Hz tersimpan dikapasitor daya kapasitif kapasitar

,

11.2

Percobaan

Dalam bab 11.1 telah diterangkan bahwa kapasitor untuk perbaikan pf motor listrik akan lebih menguntungkan bila dipasang sedekat mungkin dengan motor tersebut. Untuk itu percobaaninidilakukan dengan terlihat pada gambar 3a dan 3b.

rangkaian

seperti

yang

III. HASIL DAN PEftBAHASAN

Dari percobaan yang telah dilakukan seperti pada gambar 3 untuk barbagai macam kapasitor dan motor baik motor 1 fase maupun 3 fase didapat hasil seperti yang terlihat pada tabel I. Terlihat bahwa perbaikan faktor daya motor listrik dengan mamasang kapasitor shunt ini hasilnya cukup memuaskan terutama untuk motor satu fase. Sebagai contoh, untuk motor seri yang tidak dibebani faktor dayanya dapat dinaikkan dari 0,96 menjadi 0,99 bila dipasang kapaaitor 3 F. Sedang bila dibebani 7/8 beban penuh faktor dayanya bisa dinaikkan dari 0,91 menjadi 0,99 bila dipasang kapasitor aebesar 4 F. Juga biaa dilihat untuk motor kapasitor, faktor dayanya bisa dinaikkan hingga 0,99 bila dipasang kapaaitor sebesar 2 F. Untuk motor 3 fase keaulitan utama pada percobaan ini adalah masalah keterbatasan alat ukur serta jumlah maupun jenis kapasitor dan motor yang ada.

360

Apabila matematis pada

besar

dengan menggunakan

tabel

pe~u motor

terpasang

dihitung

rumus 2, hasilnya

secara

dapat dilihat

II.Perhitungan

hanya dilakukan

terhadap

untuk motor

3 fase hasilnya

kurang memuaskan.

fase, karena Untuk

kapasitor

menghitung

besarnya

kapasitor

yang terpasang

motor

1

tersebut

di~erhatikan bahwa day a nyata watt yang diserap oleh harus tetap agar torsi motor tidak turun. Perhitungan-

nya dilakukan

sebagai

1. dihitung menurut

berikut

faktor

:

daya motor

untuk berbagai

keadaan

hasilpercobaan

2. dengan daya watt yang tetap dan faktor daya tersebut kemudian V AR

(Q)

3. selisih

dihitung

dan daya semu

.•

Q

daya

terhitungpada daya

besar daya VA ( S ) mula-mula

dengan

nomer 2 tersebut

semu yang diserap

untuk mengitung tersebut.

day a

adalah

oleh kapasitor

besarnya

Q

merupakan

dan

kapasitansi

yang dipakai

kapasitor

Contoh:

Lihat

tabel

I nomor 4 untuk motor

1 fase, dibebani Dari percobaan - tanpa C

induksi

kapasitor

penuh.

diperoleh:

P = 180 Watt

Q =

55

VAR

pf = 0,98 maka

s

= \,./ p:2 + Q:2

pf terhitung

=

188,2

VA

= P/S = 180/188,2

=

0,9564

361

- bila dipasang

lIlaka S == P/Cos Q

C = 1

F

40.tg (180 P) == = Watt VA 185 terhitung pf 0,977 184,23 =VAR 39,28 VAR Q = P

- Dari rurous 2

Q

C =

f

2

V

( 55 - 39,23

)

= 2. 3,14. 50. 220

= ( kapasitor

1,03

terpasang

F

dalaro percobaan

adalah

1

F)

362

IV. KESIMPULAN

Dari

penelitian

kapasitor bahwa

karena

terbukti

bahwa

roaka Taktor daya atau Cas Q

dapat dinaikkan. Ian

ini

untuk rootor 1 Tase hasilnya

listrik

bisa ditarik kesiropu-

kurang memuaskan

keterbatasan-keterbatasan

roemasang

suatu rootor

Dari hasil percobaan

hasilnya

dengan

untuk

terse but

rootor di

3

atas.

Tase Naroun

cukup baik.

UCAPAN TERIMA KASIH

Dengan

selesainya

penelitian

ini

karoi roengucapkan

teriroa kasih kepada para staT yang telah roembantu, staT Bengkel

Induk, Reaktor

dan PATN.

terutaroa

DAFTAR

ACUAN

1. Badan Koordinasi Cara-cara

Melaksanakan

2. Budiono Mismail, 3.

Energi

Electrical

busi

Konservasi

~a~~kaian

Standard

to Power Svstems, 4. Suyamto

Hasional,

Tentan~

Ener~i dan Pen~awasannva

~~~s~~k,jilid

Hand Book,

I

Application

o£ Capasitor

Chapter 8, Author A A Johnson

dkk, Buku Panduan

Instalasi

Buku Pedoman

Listrik,

Praktikum

Transmisi

dan Distri~

Jurusan Tekno Fisika,

PATH Yogyakarta 5. Zuhal,

Dasar Tena~a Listrik,

ITB 1980.

Edisi ke 2 Bandung,

Penerbit

Gambar

1. Diagram

vektor daya setelah

kapasitor

shunt seperti

dipasang

pada gambar 6

v

Gambar

2 • Pemasangan

kapasitor

pada beban listrik

shunt

365

W

COS

f/J

i

"It

M 1v>

1 (a )

( "b

Gambar 3 • Untai percobaan

)

a. motor satu fasa b. motor tiga fasa bintang

366

Tabel 1.

)JaJBe plate

1 )lo.

1

1

,

I lJ11

I

I

I

I

I

I

Ithree

phase

IY/II(.A)ICos

Ithree

phase

I

pereobaan

I

I

P

,

Y

I

I

I 1m

I

I

1

I

I

I·

1310

1 0,721

1 380

I induction

I

1

I

I

I

I

I

I.otor

I

I

I

1

I

I

1

I I

I I

I I

I I

1

1

I

I

I

I

led

IThree

Iho

chan~in~1

pbase

I

I

1340

I

I

1

I

C

Ie

P

1

I

1 80

,

ILoad'

I I

,

,

1 380

1

I

1

1

'1

I

I

1

I

,

0,871

120

10

1

I

I

I

I

QI

I

I

Qe

I

I

Cos 8

I

1---------1

1

I

I I

105 I

-

10,661

-

I 14251 .otor

3D 1

-

10,~91

-

I

14251 sitar

1 2451

I

781110

I

I

I

I

I

1

,

I

I

1

I 1

0

1

2101

0

60

•

1

I

I

1

I

1

I -

I

1

I

1

1

1~5 1

65

50 1

0

I

3401

1

I

3801110

0

I 170

-

10,~31

10

I

10,831

I

1

I -

1

~O

I

20 I

I

I Pada

I

I

0

1

I

I

871110

I

1

871110

105

,

I

1 140

, 2101

I I

I 1 DO

I

1

0

0

-

-

1

-

I

10,761

-

1 28001

,

35

1

-

I

I I

i I

28001

I

I

1

ILoad'

I

,

I

led

1

I

10,801

1

1

,

,

I

I

I

I

I

I

1

I

I

1

I

I

I

,

,

I

1

1

I

,

I

1

I

1

I

I

1

i

Y 13~0

I

I

0

1 2551

I

I

!

I

1

1

1

I

801110

1

I

I

1

I -

I

Nindin~s'

0,851

120

I

380

1

lio

0

I

I

I

I

I

1

I indlJction

I

I

I

I

I

'Loadl

1

I

I

1

I

led

1 1

1 3401110

I

I

i

I

I

I

ill

I 380

I

1 Y 1360

1 0,741

~O

1

0

I

390

I 2851

85

I

%

I'

60

,

35!

175

1 150

i

9501

I

led

1

1

I

270 111 0

I

77

I

1

I

I

I

40

1

I

1

Idl!l!!

13401

I

10,901

1

1

I 0 ,871

950

I

95

I 13401

I

7 I

I

1

10,99'

I

I

14001

I

9501

I

1 360

I

I

10,981

0

-

10,671

I

ILoadl

1 14001 rpJl = 1440

,

I

20'

-

-

1

Idem

1

!0,471

I

I

1

"35

1

I

32 1

I

I

1

I

-

I

1

I

1 I

26001 26001

1

10,991

I

I

1

-

I

I

I

40 I

60

I

I

i

I

I

1

65

I I

1

I

1301110

I 2051240

1

10,971

1

I 130

I

I

I

-

10,991

80

! 2

1

,

0

I

I I

,

I

I

0

I

I

II!

lio

D

I

25

C = 2uF

Idl!Jl

I

1

<<

I

I

125

Cas 8

13001 Cas 8 <<<

10,721

I I I - I

C = 2uF kapa-

, 13001 Pada

I

I

Ieteran~an

rpm I

0

iHindin~s

imotor

I

OI(iatt)I('olt)ILoadl(uF)I(mA)I(.A)I(~att)I('ar)I('ar)ILa~~lleadl

I. I I 10 I

Ipole

2

Jenis

Perlakuan

1

I

I

1

I

8501

I

8501

I

rpJlJ = %0

I

Cas 8

«

367

------------------------------------------------------.--------------------------------.----------------------------

Jlue

plate

Perlakuan

pereabaan

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

I

Jenis

10. I

I

I !'Jatar

I III

1

I

I

I

I

PlY

I

ITIll (IIA>ICas 01 (liitt

>1(,alt

1

1

I

I

C

I

hi

Ie

I

I

I

I

P

1

01

I

I

>ILaidl (uF >1I.A >1(IIA>1I utt

02

I

I

I

Cas 8

I

1---------1

>1(Yilr >1(,ar >ILili Ileadl

I rpll 1 keteran~an

-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

3

lAC Series

I

1 220

1 0

1 0

1500 1

I

I

1

I

I

1

1 1

1480

1

1

1

I

1

1

1 2

1480 1140

1

1

I

I

I

I

I3

1

I

1

1

I

I

1

I

1

I

I

I

1

1

ILaidl

I

I

1

I

led

I

1

1

I

I

I

I

I

1

I I I

I I I

I -

10,961

I 45001

-

10,981

1 HOOI

I I -

10,991

I I

I

110

40

I 72 I

115

37 1

1

115

20

1470 1215

I

115

5

1

1500 1300

I

115

1

1

I

1

0

1800

I

I 160

1

1700

I

-

I

44251 45001

I

10,99

I

I

1

1

1 105

I

10,911

150

1

80

I

10,951

30001

I 2

1700 1145 1 155

I

65 1

10,971

30001

I

70

I

11

10

45001 I

28501

1

1

I

I

I

1 3

1700 1215

162

I

55

I

10,981

29001

1

I

1 4

1700 1300 I 160

I

35

I

10,991

29001

I

1

I

I

I

I

1

1

I

I

I

I

1

1

I

I

I

I

I

1

1

I

I

1

1 0

1440 1

I -

10,951

27501 ftatar

kapa-

10,981

28001 sitar

dengiD

10,991

27501 C = 3 uF

I I I

ISiDgle phase

110001 0,95

I

I

120

I

I

I

I

I

I

220

0

I

I

I

-

100

I

55

1

1

1 1

1420

70 1 105

I

I

I2

I

48 1-

1415 1140 1 105

1

30 1

1420 1223 1 105

I 15 I - 11 I - I - I

-

1

I

1

1

I

1

I

1

I

I

1 4

1440 1290

I I. I I I

I

I

I5

1460 1360 I 110

I

- I

I

1

1

I

1

I

I

1

I

I

I

ILaad led

1

1

I

1

I

I

I

1

1

I

I I

1

I

I

I

I

1

I

1

1

I

1

IThree phise

1350 1 0,841

0

1190

Isquerrel

I

I

I

I

1

1 75 1125

45

2

I

I

1

1

2

1240 1273

12

65

'llatar

1

1

I

I

I

1

I

I

i

I

I

ILaadl 0

1287 1 -

1

1

I ed

I

1

1250 1125

I I

I

1

1

I

I

I2

1250 1270

I

1

I

1

I

1

1

I

I

1

I I 1

5

70

I

I 4

8001 0,751

1

induction

eagel

120

3

105

15

I

I

27501

1

28001

11

I

28001

I

I

I

-

55

10,981

26501

1

1800 1 70

40

10,991

26001

2

1800 1140

25

ID,991

3

1800 1223

5

4

1800 1290

5

5

1800 1360

25

1800 I

0

380 1 0

I

1

70

65

I

I

1

I

1

26001

I

1

·1

26501

I

I

1

I

1

I

1

I

I

35

I

35

15

I

70

1

I

10,991

100

I I 1

1 28001

ID,781

I- I-

I I

26001

10,701

1

114

26001

11

28001 1 28001

I 12600

I I

10,1012650

I I

1

I

10,8412650

I

D

= 2800

,=

370

.368 ••

Qc

II.

Tabel

Hasil

C =

perhitungan

2

No.

Load

3

C I Pf* (uF) I

No

P 1

(watt)

Q

I

I

(

var )

Lv

s

1

1

Ct I

(uF) I

(va)

I

-

1

0

10,94

110140

1

1

10,95

110

136,151115,7910,2501

2

10,99

110

119 ,13 111 1 ,65 11 ,370 I tetap

3

10,9991

110

I

'I

I

1117

ILoaded!

No

I

= faktor

untuk

p yang

I C = C terhi0

10,8761

160

1105

1191,371

1

10,8821

160185,481181,411,28

1

2

10,9221

160

167

1173,5312,5

I

3

10,947\

160

154,321168,9513,33

I

4

10,9771

160

134~921163,7814,6

I,

I

I

1

0

10,8761

1 00

I 55

1

10,91

1 00

i 45,5611 09,89

2

10,96

1 00

129,16 1104, 16 11 ,7

I

3

!0,99

1 00

114,2511 01

1

1114 ,15 1 I 0,62

12,68

I_

ILoadedl

1 Pf*

4,781110,1012,3171

I

4

Catatan

I 1

1

0

10,95

180

155

1188

1

1

10,9771

180

139,281184,8911,03

I

2

10,99

180

124,321181,8012,01

I

3

10,9991

180

I 4~86!180,0713,29

I

I

I

tung

:369

TANYA

1. S uta

JAWAB

i

j

Pertanyaan

:

Dalam penelitian

ditemukan

Apakah sudah dapat diambil

kesulitan

peralatan

yang dipakai.

suatu kesiropulan ?

Jawaban Va,

sebab

Disamping

keyakinan itu,

akan kebenaran

dari

teori-teori

hasil percobaan

rootor-rootor satu fasa hasilnya

bisa

terdahulu.

dilihat,

untuk

cukup baik/roemuaskan.

2. Ali Waris

Pertanyaan

:

Jenis

atau spesifikasi

apa?

dan berapa

rootor yang diteliti

efisiensinya

itu

dari

jenis

efisiensinya

atau

•

Jawaban Bisa dilihat Diroana

pada tabel 1. sebelah kiri.

untuk roasing-roasing jenis rootor,

cos 0 nya berbeda-beda. roisalnya : Motor

jenis

: Three phase pole changing induction rootor

Pada beban penuh roempunyai cos 0

0,72

pada name pl~tenya.

Ke Daftar Isi