Naskah Skripsi

i

PENGARUH VARIASI JUMLAH BATANG KONDUKTOR TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASE SANGKAR TUPAISKRIPSI

Disusun oleh :

R. ADI NUGROHO 07/252664/TK/33032

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2011

PENGARUH VARIASI JUMLAH BATANG KONDUKTOR TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASE SANGKAR TUPAISKRIPSI Diajukan sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar Sarjana Strata-1 Teknik Elektro pada Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Disusun Oleh: R. ADI NUGROHO 07/252664/TK/33032

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO DAN TEKNOLOGI INFORMASI FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS GADJAH MADA YOGYAKARTA 2011

ii

HALAMAN PENGESAHAN

PENGARUH VARIASI JUMLAH BATANG KONDUKTOR TERHADAP UNJUK KERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASE SANGKAR TUPAI

SKRIPSI

Diajukan Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Program S-1 Pada Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada

Disusun Oleh: R. ADI NUGROHO 07/252664/TK/33032

Telah disetujui dan disahkan Yogyakarta, 22 September 2011

Dosen Pembimbing I

Dosen Pembimbing II

Ir. Bambang Sugiyantoro, M.T. NIP : 1961092519891110

Avrin Nur Widiastuti, ST, M.Eng. NIP : 198004032005012003

iii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Karya tulis ini dipersembahkan untuk : Ayah Bunda yang telah membesarkanku dengan penuh kasih sayang cinta yang tulus ikhlas tanpa batas Seseorang yang sangat aku sayangi Rekan-rekan dan sahabat-sahabatku Dan semua orang yang membaca tugas akhir ini

iv

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir dengan judul Pengaruh Variasi Jumlah Batang Konduktor Terhadap Unjuk Kerja Motor Induksi Tiga Fase Sangkar Tupai. Tugas akhir ini disusun sebagai pemenuhan syarat mendapat gelar Sarjana Teknik Program S-1 di Jurusan Teknik Elektro Universitas Gadjah Mada Yogyakarta. Penulis menyadari bahwa proses penelitian dan pengerjaan skripsi ini tidak akan lancar tanpa bantuan banyak pihak. Oleh karena itu penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. Lukito Edi Nugroho M.Sc., Ph.D., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. 2. Ibu Ir. Litasari M.Sc. selaku Sekretaris Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. 3. Bapak Ir. Bambang Sugiyantoro, M.T. selaku dosen pembimbing I yang dengan penuh kesabaran, telah memberikan pencerahan, inspirasi, bimbingan, solusi, dan motivasi yang luar biasa kepada penulis selama proses pembuatan skripsi ini. 4. Ibu Avrin Nur Widiastuti, ST, M.Eng. selaku dosen pembimbing II yang telah memberikan banyak pengetahuan, bimbingan, dan masukan dari sudut pandang yang berbeda kepada penulis.

v

vi

5. Bapak Sarjiya,ST.,MT.,Ph.D. selaku Kepala Laboratorium Teknik Tenaga Listrik Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada yang telah memberi izin kepada penulis untuk melakukan penelitian di Laboratorium. 6. Mas Nandar selaku Laboran Laboratorium Teknik Tenaga Listrik yang telah banyak memberikan pengetahuan teknisnya dan segala arahannya. 7. Seluruh dosen dan karyawan Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada. 8. Bapak Parmono (alm) dan Ibu Kartini, orang tua tercinta yang telah memberikan segala kasih sayang, pengorbanan, waktu dan dorongan motivasi serta doa yang tanpa henti kepada penulis. 9. Saudara-saudaraku tercinta, Rr Arini Partiningrum (+ Alia, Najma, Ziba), Rr. Arum Kusuma Wardhani, Rr.Dianingtyas Purborini, serta Rr. Galuh Paningtyas Patmasari yang selalu memberikan bantuan, semangat dan nasehat kepada penulis. 10. Extri Febri Citra Sari (Ceesh) yang terus memberikan dukungan, semangat dan motivasi serta memberikan kasih dan sayangnya kepada penulis. 11. Sahabat-sahabat seperjuangan sejak awal masuk kuliah sampai dengan sekarang, BFC : Denis, Dhanista, Andre, Farli, Pedaw, Mahendra, Kadek, Bagas, Alex (UNDIP) dan Pradnya. 12. Semua teman-teman penghuni kantin elektro yang menyebut dirinya Kantin Boys, Ucup, Ridho, Agung Bams, Adji, Yofan, Indra, Joned, Farli Dhanista, Pedaw, Andre, Alfi Nobi, Fajru, Desta, Jody, Joyo, Jekong, Ronggo. vi

vii

13. Teman-teman seperjuangan KP di PT. Chevron Pacific Indonesia, Denis, Oka, Sekar, Afri, Aziz, Vai, Fathan, Shaleh, Andi, Joned (UGM), Reza dan Faishal (ITS), Ramli (USU), Boma (QU), Andri (UNRI). 14. Teman-teman Sub-unit KKN-PPM UGM Thn.2010 Dusun Jambon, Ucup, Ferry, Kuntul, Glenda, Tegar Uye, Borti, Kasih, Hotman, HW (+ephy) dan semua yang tidak bisa saya sebutkan satu per satu. 15. Team Futsal Elektro 2005 s/d 2009, Hakim, Tody, Ari, Ryan, Herman, Sasongko, Imam, Anas, Tegar, Yoga, Daru, Janneko, Awang, Dimas, Age, Firdi, Sertino, Razi dan Faishal. 16. Teman-teman Futsal Putri Teknik UGM, Dhani, Ceesh, Monik, Kristin, Erlita, Dani, Githa, Cuki, Fida, Zahro, Irna, Sabrina, Nadila dan semua yang tidak bisa saya sebutkan satu per satu. 17. Kakak angkatan dan adik angkatan JTETI UGM 18. Semua pihak yang telah membantu penulis dan tidak bisa disebutkan satu per satu.

Yogyakarta, 22 September 2011

Penulis

vii

viii

DAFTAR ISI

HALAMAN PENGESAHAN ..................................................................................... III HALAMAN PERSEMBAHAN .................................................................................IV DAFTAR ISI ............................................................................................................ VIII DAFTAR GAMBAR ................................................................................................... X DAFTAR TABEL ..................................................................................................... XV INTISARI................................................................................................................. XIX ABSTRACT .............................................................................................................. XX 1. BAB I PENDAHULUAN ........................................................................................ 1 1.1 Tinjauan Umum................................................................................................ 1 1.2 Latar Belakang Masalah ................................................................................... 2 1.3 Maksud dan Tujuan .......................................................................................... 3 1.4 Batasan Masalah ............................................................................................... 4 1.5 Metodologi Penelitian ...................................................................................... 4 1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................................... 5 2. BAB II DASAR TEORI .......................................................................................... 7 2.1 Pendahuluan ..................................................................................................... 7 2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fase ................................................................ 7 2.2.1 2.2.2 Stator .................................................................................................. 8 Rotor................................................................................................... 9

2.3 Prinsip Medan Putar ....................................................................................... 11 2.4 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fase .......................................................... 14 2.5 Gaya Gerak Magnet dan Fluks ....................................................................... 17 2.6 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fase ............................................... 19 2.6.1 Rangkaian Rotor Motor Induksi ........................................................... 20 2.6.2 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi yang sebenarnya ......................... 22 2.6.3 Rangkaian Ekivalen Pendekatan .......................................................... 25 2.7 Aliran Daya dan Efisiensi Motor Induksi Tiga Fase ...................................... 26 2.7.1 Aliran Daya .......................................................................................... 26 viii

ix

2.7.2 Efisiensi ................................................................................................ 29 3. BAB III METODE PENELITIAN ........................................................................ 30 3.1 Pemilihan Motor Induksi ................................................................................ 30 3.2 Pemilihan Batang Konduktor ......................................................................... 32 3.3 Langkah Perencanaan dan Pengujian .............................................................. 32 4. BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN ........................................ 41 4.1 Pengujian Tanpa Beban................................................................................... 42 4.2 Pengujian Berbeban ........................................................................................ 58 4.3 Efisiensi Motor ................................................................................................ 72 5. BAB V PENUTUP ................................................................................................. 79 5.1 Kesimpulan ..................................................................................................... 79 5.2 Saran ................................................................................................................ 80 DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 81

ix

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Penampang Stator dan Rotor Motor Induksi Tiga Fase ...................... 8 Gambar 2.2 Komponen Stator Motor Induksi Tiga Fase ........................................ 9 Gambar 2.3 Tampilan Close-Up Bagian Slip Ring Rotor Belitan dan Motor Induksi Tiga Fase Rotor Belitan ........................................................................... 10 Gambar 2.4 Skematik Diagram Motor Induksi Rotor Belitan .............................. 10 Gambar 2.5 Rotor Sangkar Tupai dan Motor Induksi Tiga Fase .......................... 11 Rotor Sangkar Tupai ............................................................................................. 11 Gambar 2.6 Putaran Motor Induksi dan Medan Putar .......................................... 12 Gambar 2.7 Proses Induksi Medan Putar Stator pada Kumparan Rotor ............... 15 Gambar 2.8 Konduktor Berarus Dalam Ruang Medan Magnet ............................ 16 Gambar 2.9 Rangkaian Rotor Motor Induksi ........................................................ 20 Gambar 2.10 Rangkaian Listrik Motor Induksi .................................................... 22 Gambar 2.11 Rangkaian Stator Motor Induksi ..................................................... 22 Gambar 2.12 Rangkaian Rotor Motor Induksi yang dilihat/dipindahkan ke sisi stator ..................................................................................................................... 22 Gambar 2.13 Rangkaian Ekivalen yang sebenarnya dari Motor Induksi.............. 22

x

xi

Gambar 2.14 Rangkaian Ekivalen Pendekatan dari Motor Induksi ...................... 22 Gambar 2.15 Aliran Daya pada Motor Induksi ..................................................... 25 Gambar 2.16 Torsi Motor Induksi ........................................................................ 22 Gambar 3.1 Motor Induksi yang Digunakan dalam Pengujian ............................. 30 Gambar 3.2 Stator yang Digunakan dalam Pengujian .......................................... 31 Gambar 3.3 Batang konduktor yang digunakan dalam Pengujian ........................ 32 Gambar 3.4 Desain Rotor yang Digunakan dalam Pengujian............................... 33 Gambar 3.5 Desain Rotor Sangkar Tupai (tampak atas)....................................... 34 Gambar 3.6 Universal Power Analyzer PM100 .................................................... 34 Gambar 3.7 Diagram Alir Pengujian Tanpa Beban pada Rangkaian Dua Kutub . 35 Gambar 3.9 Diagram Alir Pengujian Berbeban pada Rangkaian Dua Kutub ....... 37 Gambar 3.10 Diagram Alir Pengujian Berbeban pada Rangkaian Empat Kutub . 38 Gambar 3.11 Diagram Alur Rangkaian Dua Kutub Sambungan Wye ................. 39 Gambar 3.12 Diagram Alur Rangkaian Empat Kutub Sambungan Wye.............. 40 Gambar 4.1 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Arus pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub ....................................................................................... 48

xi

xii

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Arus pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub ........................................................................................... 48 Gambar 4.3 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Daya pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub ....................................................................................... 50 Gambar 4.4 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Daya pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub ........................................................................................... 50 Gambar 4.5 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Faktor Daya pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub ...................................................................... 52 Gambar 4.6 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Faktor Daya pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub .......................................................................... 52 Gambar 4.7 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Kecepatan Putar Motor pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub .............................................................. 54 Gambar 4.8 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Kecepatan Putar Motor pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub ................................................................. 54 Gambar 4.9 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Slip pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub ....................................................................................... 56

xii

xiii

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Slip pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub ........................................................................................... 56 Gambar 4.11 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Arus pada ............... 63 Pengujian Rangkaian Empat Kutub ...................................................................... 63 Gambar 4.12 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Arus pada ............... 63 Pengujian Rangkaian Dua Kutub .......................................................................... 63 Gambar 4.13 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Daya pada ............... 65 Pengujian Rangkaian Empat Kutub ...................................................................... 65 Gambar 4.14 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Daya pada .............. 65 Pengujian Rangkaian Dua Kutub .......................................................................... 65 Gambar 4.15 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Faktor Daya ............ 66 pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub .............................................................. 66 Gambar 4.16 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Faktor Daya ............ 67 pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub ................................................................. 67 Gambar 4.17 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Kecepatan Putar ..... 68 Motor pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub ................................................... 68 Gambar 4.18 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Kecepatan Putar ..... 69

xiii

xiv

Motor pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub ...................................................... 69 Gambar 4.19 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Slip pada ................. 70 Pengujian Rangkaian Empat Kutub ...................................................................... 70 Gambar 4.20 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Slip pada ................. 71 Pengujian Rangkaian Dua Kutub .......................................................................... 71 Gambar 4.21 Grafik Hubungan Torsi (Nm) dan Efisiensi pada Motor Induksi Sangkar Tupai Empat kutub .................................................................................. 76 Gambar 4.22 Grafik Hubungan Torsi (Nm) dan Efisiensi pada Motor Induksi Rangkaian Dua kutub ............................................................................................ 77

xiv

xv

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1 Tabel Spesifikasi Motor Induksi 12 Alur Sangkar Tupai ..................... 31 Tabel 4.1 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 4 kutub dengan 17 buah konduktor ..................................................... 42 Tabel 4.2 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 4 kutub dengan 14 buah konduktor ..................................................... 43 Tabel 4.3 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 4 kutub dengan 11 buah konduktor ..................................................... 43 Tabel 4.4 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 4 kutub dengan 8 buah konduktor ....................................................... 44 Tabel 4.5 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 4 kutub dengan 5 buah konduktor ....................................................... 44 Tabel 4.6 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 17 buah konduktor ..................................................... 45 Tabel 4.7 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 14 buah konduktor ..................................................... 45

xv

xvi

Tabel 4.8 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 11 buah konduktor ..................................................... 46 Tabel 4.9 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 8 buah konduktor ....................................................... 46 Tabel 4.10 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 5 buah konduktor ....................................................... 47 Tabel 4.11 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 17 buah Konduktor ..................................................................... 59 Tabel 4.12 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 14 buah Konduktor ..................................................................... 59 Tabel 4.13 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 11 buah Konduktor ..................................................................... 60 Tabel 4.14 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 8 buah Konduktor ....................................................................... 60 Tabel 4.15 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 5 buah Konduktor ....................................................................... 60

xvi

xvii

Tabel 4.16 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 17 buah Konduktor ..................................................................... 61 Tabel 4.17 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 14 buah Konduktor ..................................................................... 61 Tabel 4.18 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 11 buah Konduktor ..................................................................... 62 Tabel 4.19 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 8 buah Konduktor ....................................................................... 62 Tabel 4.20 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 5 buah Konduktor ....................................................................... 62 Tabel 4.21 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai Empat kutub pada kondisi ... 72 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 17 batang konduktor ................................. 72 Tabel 4.22 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai 4 kutub pada kondisi ............ 73 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 14 batang konduktor ................................. 73 Tabel 4.23 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai 4 kutub pada kondisi ............ 73 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 11 batang konduktor ................................. 73

xvii

xviii

Tabel 4.24 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai 4 kutub pada kondisi ............ 73 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 8 batang konduktor ................................... 73 Tabel 4.25 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai 4 kutub pada kondisi ............ 74 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 5 batang konduktor ................................... 74 Tabel 4.26 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai 2 kutub pada kondisi ............ 74 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 17 batang konduktor ................................. 74 Tabel 4.27 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai 2 kutub pada kondisi ............ 75 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 14 batang konduktor ................................. 75 Tabel 4.28 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai 2 kutub pada kondisi ............ 75 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 11 batang konduktor ................................. 75 Tabel 4.29 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai 2 kutub pada kondisi ............ 75 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 8 batang konduktor ................................... 75 Tabel 4.30 Efisiensi Motor Induksi Sangkar Tupai 2 kutub pada kondisi ............ 76 Tegangan Konstan (110 volt) dengan 5 batang konduktor ................................... 76

xviii

INTISARI

Motor induksi dalam dunia industri karena motor induksi ini memiliki konstruksi yang kuat, sederhana serta tidak banyak membutuhkan perawatan. Oleh sebab itu dirasa penting untuk mempunyai pengetahuan yang lebih mendalam mengenai motor induksi tiga fase. Pemodelan motor induksi tiga fase dengan variasi jumlah batang konduktor ini bermanfaat untuk mengetahui karakteristik yang terjadi pada motor induksi. Dengan penelitian ini diharapkan dapat diketahui pengaruh variasi jumlah batang konduktor terhadap efisiensi kerja motor induksi. Pengujian dilakukan dengan mengubah-ubah jumlah batang konduktor yang terpasang pada rotor sangkar tupai, yakni sebanyak 17, 14, 11, 8 dan 5 buah. Pengujian ini dilakukan saat keadaan motor tanpa beban dan berbeban, dengan variasi jumlah kutub. Parameter yang akan diamati adalah tegangan, arus, daya, faktor daya, kecepatan, dan slip. Berdasarkan hasil pengujian tanpa beban, didapatkan hubungan antara besarnya tegangan berbanding lurus dengan arus, daya, faktor daya dan putaran motor, dan berbanding terbalik dengan slip. Sedangkan pada saat berbeban, didapatkan hubungan besarnya beban berbanding lurus dengan arus, daya, faktor daya dan slip tetapi berbanding terbalik dengan kecepatan putar motor. Efisiensi motor paling baik bernilai 49,58%, pada rangkaian dua kutub dengan 17 batang konduktor tembaga serta beban 0,075 Nm

Kata Kunci : Motor Induksi Tiga Fase, Rotor Sangkar Tupai, Variasi Jumlah Kutub, Variasi Jumlah Batang Konduktor, Efisiensi Motor Induksi Tiga Fase

xix

ABSTRACT

Considering the widely using of induction motor in industrial because the induction motor has a strong construction, simple and just need a little maintenance. Therefore, it is important to have more in-depth knowledge about three phase induction motor. This Modelling three-phase induction motor also usefull to know the chacacteristics that occur in induction motor. With this research, hopefully to know th effect of modify the ammount of caonductor bars toward this works motor efficiency. This research started with variations the ammount of conductor bars that located on squirrel cage rotor, that is 17, 14, 11, 8 and 5. There are two basic experiments on this research, no-load condition and loaded motor condition. Parameters that will be analyzed are voltage, current, power factor, speed and slip. Based on no-load test result, obtained that the voltage is linear with current, power, and motor rotation, but inversely if compared with power factor and motor slip. While on loaded condition, obtained that the added load is linear with current, power, power factor and motor slip, but inversely if compared with motor rotation. The best efficiency of motor is 49,58%, are on the two polar circuit with 17 bars of copper conductor at 0,075 Nm.

Keywords : Three-phase Induction Motor, Squirrel Cage Rotor, Variations in the Number of Poles, Variations the Ammount of Conductor Bar, Efficiency Three-phase Induction Motor

xx

1

1. BAB I PENDAHULUAN

1.1

Tinjauan Umum Perkembangan kebutuhan masyakarat semakin hari semakin pesat. Hal ini

membutuhkan berbagai fasilitas yang mampu memberikan kemudahan bagi mereka. Penyediaan fasilitas yang dimaksud merupakan permasalahan yang menuntut adanya kerja keras dari kalangan pengembang teknologi, baik para ilmuwan maupun para pemikir dalam dunia pendidikan. Salah satu fenomena yang terjadi saat ini adalah banyaknya pabrik pabrik industri yang berdiri dengan tujuan memberikan pelayanan kepada masyarakat untuk memenuhi segala kebutuhannya. Untuk melakukan proses produksi biasanya menggunakan mesin mesin yang disuplai dengan tenaga listrik, yang digunakan untuk menggerakan peralatan peralatan di dalam pabrik itu sendiri. Untuk menggerakkannya digunakanlah motor listrik. Motor motor listrik yang banyak digunakan adalah dari jenis motor induksi tiga fase. Luasnya penggunaan motor induksi dikarenakan banyaknya keunggulan maupun kelebihan jika dibandingkan dengan motor DC, yaitu : desain 1

2

motor yang sederhana, harganya yang murah, dapat langsung dihubungkan dengan sumber daya AC, serta ketahanannya yang cukup tangguh. Salah satu jenis motor induksi tiga fase yang sangat sering dijumpai adalah motor induksi 3 fase sangkar tupai. 1.2 Latar Belakang Masalah Motor induksi tiga fase merupakan jenis motor yang paling sering digunakan di dunia perindustrian, misalnya sebagai penggerak peralatan-peralatan industri seperti pompa, kompresor, belt conveyor, dan grinder. Salah satu jenis motor induksi tiga fase yang sangat sering dijumpai adalah motor induksi tiga fase sangkar tupai. Keuntungan dari rotor sangkar tupai ini karena konstruksinya yang sederhana dan kokoh, mudah dalam melakukan maintenance, serta harganya yang cukup murah di pasaran. Oleh karena itu dirasa penting untuk mengerti dan memahami tentang motor induksi tiga fase sangkar tupai. Penelitian kali ini difokuskan pada pembahasan mengenai pengaruh variasi jumlah batang konduktor terhadap unjuk kerja motor induksi tiga fase sangkar tupai. Diharapkan penulis dan juga pembaca dapat lebih

3

mengerti dan memahami lebih mendalam tentang motor induksi tiga fase sangkar tupai. 1.3 Maksud dan Tujuan Penulisan skripsi dengan judul Pengaruh Variasi Jumlah Batang Konduktor Terhadap Unjuk Kerja Motor Induksi Tiga Fase Sangkar Tupai ini ditujukan sebagai syarat kelengkapan kelulusan program sarjana Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik, Universitas Gadjah Mada dan mempunyai maksud dan tujuan sebagai berikut : 1. Mengetahui pengaruh variasi jumlah batang konduktor terhadap karakteristik motor induksi tiga fase sangkar tupai 2. Mengetahui karakteristik motor induksi tiga fase sangkar tupai pada saat pengujian tanpa beban dan berbeban. 3. Mengetahui karakteristik motor induksi tiga fase sangkar tupai dengan variasi jumlah kutubnya. 4. Memperoleh nilai efisiensi kerja motor induksi tiga fase sangkar tupai dengan variasi jumlah batang konduktor dan jumlah kutub.

4

1.4

Batasan Masalah Batasan masalah dalam penulisan skripsi ini adalah : 1. Mengamati pengaruh variasi jumlah batang konduktor terhadap unjuk kerja motor induksi tiga fase sangkar tupai saat kondisi tanpa beban dan berbeban. 2. Variasi jumlah konduktor yang digunakan dalam pengujian adalah sebanyak 17, 14, 11, 8 dan 5 buah. 3. Variasi jumlah kutub yang digunakan dalam pengujian adalah sebanyak dua dan empat kutub. 4. Pemasangan batang konduktor pada rotor sangkar tupai disusun dalam bentuk yang simetris. 5. Motor induksi tiga fase yang digunakan adalah jenis rotor sangkar tupai, dengan sambungan wye. 6. Pada pengujian yang dilakukan, karakteristik yang diamati adalah tegangan, arus, daya, faktor daya, kecepatan, dan slip.

1.5

Metodologi Penelitian Metode penelitian yang dilakukan dalam pengerjaan skripsi ini adalah : 1. Studi Pustaka

5

Studi pustaka meliputi studi literatur tentang prinsip kerja motor induksi dan memahami buku petunjuk penggunaan rangkaian pengujian di laboratorium yang digunakan pada penelitian.

2. Pengujian Pengujian dilakukan di Laboratorium Teknik Tenaga Listrik, Universitas Gadjah Mada dengan pengujian pengaruh variasi jumlah batang konduktor terhadap unjuk kerja motor induksi tiga fase sangkar tupai, dan analisis data. 3. Diskusi Melakukan diskusi dengan dosen dosen dan dosen pembimbing mengenai penelitian yang telah dilakukan.

1.6

Sistematika Penulisan Penulisan skripsi ini terdiri dari beberapa bab dan memiliki sistematika

penulisan seperti dibawah ini : Bab I Pendahuluan Berisi pembahasan mengenai tinjauan umum, latar belakang masalah, maksud dan tujuan, batasan masalah, dan sistematika pembahasan.

6

Bab II Dasar Teori Berisi pembahasan mengenai motor induksi tiga fase, membahas teori dan perhitungan serta gambar ekuivalen dari motor induksi tiga fase. Bab III Metode Penelitian Berisi pembahasan mengenai pemilihan motor induksi tiga fase, gambar perencanaan, dan langkah-langkah perencanaan. Bab IV Hasil Pengujian dan Pembahasan Berisi pembahasan mengenai hasil langkah-langkah percobaan dan pembahasan hasil percobaan. Bab V Penutup Berisi kesimpulan dan saran.

2. BAB II DASAR TEORI

2.1

Pendahuluan Motor induksi tiga fase merupakan motor listrik arus bolak-balik dan

banyak digunakan di dalam dunia industri. Dinamakan motor induksi karena pada kenyatannya arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber listrik, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar stator. Dalam kenyataannya, motor induksi dapat diperlakukan sebagai sebuah transformator, yaitu dengan kumparan stator sebagai kumparan primer yang diam, sedangkan kumparan rotor sebagai kumparan sekunder yang berputar. Motor induksi tiga fase berputar pada kecepatan yang pada dasarnya adalah konstan, mulai dari tidak berbeban sampai mencapai keadaan beban penuh. Kecepatan putaran ini dipengaruhi oleh frekuensi, dengan demikian pengaturan kecepatan tidak dapat dengan mudah dilakukan terhadap motor ini. Walaupun demikian, motor induksi tiga fase memiliki beberapa keuntungan, yaitu sederhana, konstruksinya kokoh, harganya relatif murah serta mudah dalam melakukan perawatan. 2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fase Sebuah motor induksi tiga fase memiliki konstruksi yang hampir sama dengan motor listrik jenis lainnya. Motor ini memiliki dua bagian utama, yaitu stator yang merupakan bagian yang diam, dan rotor merupakan bagian yang 7

8

berputar sebagaimana diperlihatkan pada gambar 2.1. Antara stator dan rotor dipisahkan oleh celah udara yang sempit, dengan jarak berkisar dari 0,4 mm hingga 4 mm.

Gambar 2.1 Penampang Stator dan Rotor Motor Induksi Tiga Fase

2.2.1

Stator Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang memiliki alur dan menjadi

tempat kumparan dililitkan yang berbentuk silindris. Alur pada tumpukan laminasi inti, diisolasi dengan kertas seperti pada gambar 2.2.b. Tiap elemen laminasi inti dibentuk dari lempengan besi sesuai gambar 2.2.a. Tiap lempengan besi tersebut memiliki beberapa alur dan beberapa lubang pengikat untuk menyatukan inti. Tiap kumparan tersebar dalam alur yang disebut belitan fase, dimana untuk motor tiga fase belitan tersebut terpisah secara listrik sebesar 120. Kawat kumparan yang digunakan terbuat dari tembaga yang dilapisi dengan isolasi tipis. Kemudian tumbukan inti dan belitan stator diletakkan dalam cangkang silindris, seperti pada gambar 2.2.c. Gambar 2.2 berikut merupakan contoh lempengan laminasi inti, lempengan inti yang telah disatukan, belitan stator yang telah dilekatkan pada cangkang luar untuk motor induksi tiga fase.

9

(a)

(b)

(c)

Gambar 2.2 Komponen Stator Motor Induksi Tiga Fase a) Lempengan Inti b) Tumpukan Inti dengan Kertas Isolasi pada Beberapa Alurnya c) Tumpukan Inti dan Kumparan dalam Cangkang Stator 2.2.2 Rotor Berdasarkan jenis rotornya, motor induksi tiga fase dapat dibedakan menjadi dua jenis, yang juga akan menjadi penamaan untuk motor tersebut, yaitu rotor belitan (wound rotor) dan rotor sangkar tupai (squirrel cage rotor). Jenis rotor belitan terdiri dari satu set lengkap belitan tiga fase yang merupakan bayangan dari belitan pada statornya. Belitan tiga fase pada rotor belitan biasanya terhubung Y (wye), dan masing-masing ujung dari tiga kawat belitan fase rotor tersebut dihubungkan pada slip ring yang terdapat pada poros rotor (gambar 2.3). Belitan belitan rotor ini kemudian dihubung singkat melalui sikat (brush) yang menempel pada slip ring (gambar 2.4), dengan menggunakan sebuah perpanjangan kawat untuk tahanan luar.

10

Gambar 2.3 Tampilan Close-Up Bagian Slip Ring Rotor Belitan dan Motor Induksi Tiga Fase Rotor Belitan

Gambar 2.4 Skematik Diagram Motor Induksi Rotor Belitan

Dari gambar 2.4, dapat dilihat bahwa semata-mata keberadaan slip ring dan sikat hanyalah sebagai penghubung belitan rotor ke tahanan luar (external resistance). Keberadaan tahanan luar disini berfungsi pada saat pengasutan yang berguna untuk membatasi arus mula yang besar. Tahanan luar ini kemudian secara perlahan dikurangi sampai resistansinya nol, sebagaimana kecepatan motor bertambah mencapai kecepatan nominalnya. Ketika motor telah mencapai kecepatan nominalnya, maka tiga buah sikat akan terhubung singkat tanpa tahanan luar sehingga rotor belitan akan bekerja seperti halnya rotor sangkar tupai. Rotor sangkar mempunyai kumparan yang terdiri atas beberapa batang konduktor yang disusun sedemikian rupa sehingga menyerupai sangkar tupai. Rotor terdiri dari tumpukan lempengan besi tipis yang dilaminasi dan batang konduktor yang mengitarinya (gambar 2.5). Tumpukan besi yang dilaminasi

11

disatukan untuk membentuk inti rotor. Tembaga (sebagai batang konduktor) dimasukkan ke dalam slot dari inti rotor untuk membentuk serangkaian konduktor yang mengelilingi inti rotor. Rotor yang terdiri dari sederetan batang - batang konduktor yang terletak pada alur - alur sekitar permukaan rotor, ujung - ujungnya dihubung singkat dengan menggunakan cincin hubung singkat (shorting ring) atau disebut juga dengan end ring.

Gambar 2.5 Rotor Sangkar Tupai dan Motor Induksi Tiga Fase Rotor Sangkar Tupai

2.3

Prinsip Medan Putar Putaran medan magnet dapat dijelaskan pada gambar 2.6 dengan

menghentikan medan tersebut pada enam posisi. Tiga posisi ditandai dengan interval 60o pada gelombang sinus yang mewakili arus yang mengalir pada tiga fase A, B dan C. Jika arus mengalir dalam suatu fase adalah positif, medan magnet akan menimbulkan kutub utara pada kutub stator yang ditandai dengan A, B, dan C.

12

Gambar 2.6 Putaran Motor Induksi dan Medan Putar

Pada posisi T1, arus pada fase C berada pada harga positif maksimumnya. Pada saat yang sama, arus pada fase A dan B berada pada separuh harga negatif maksimumnya. Medan magnet yang dihasilkan terbentuk secara vertikal dengan arah ke bawah, dengan kekuatan medan maksimum terjadi sepanjang fase C, antara kutub C (utara) dengan C (selatan). Medan magnet ini dibantu oleh medan-medan yang lebih lemah yang dihasilkan sepanjang fase A dan B, dengan kutub-kutub A dan B menjadi kutub-kutub utara dan kutub-kutub A dan B menjadi kutub-kutub selatan. Pada posisi T2, gelombang sinus arus telah berotasi sebanyak 60. Pada posisi ini, arus dalam fase A telah naik hingga harga negatif maksimumnya. Arus pada fase B mempunya arah yang berlawanan dan berada pada separuh harga maksimum positifnya. Begitu pula arus pada fase C telah turun hingga separuh dari harga maksimum positifnya. Medan magnet yang dihasilkan terbentuk ke kiri arah bawah, dengan kekuatan medan maksimum sepanjang fase A, antara kutub-

13

kutub A (utara) dan A (selatan). Di sini terlihat bahwa medan magnet pada stator motor secara fisik telah berputar sebanyak 60o. Pada posisi T3, gelombang sinus arus berputar lagi 60o dari posisi sebelumnya hingga total rotasi pada posisi ini sebesar 120o. Pada posisi ini, arus dalam fase B telah naik hingga mencapai harga positif maksimumnya. Arus pada fase A telah turun hingga separuh dari harga negatif maksimumnya, sementara arus pada fase C telah berbalik arah dan berada pada separuh harga negatif maksimumnya pula. Medan magnet yang dihasilkan mengarah ke atas kiri, dengan kekuatan medan maksimum sepanjang fase B, antara kutub B (utara) dan B (selatan). Sehingga terlihat di sini bahwa medan magnet pada stator telah berputar 60o lagi dengan total putaran sebesar 120o. Pada posisi T4, gelombang sinus arus telah berotasi sebanyak 180o dari titik T1 sehingga hubungan antara arus-arus fase adalah indentik dengan posisi T1 kecuali bahwa polaritasnya telah berbalik. Karena fase C kembali pada harga maksimum, medan magnet yang dihasilkan sepanjang fase C kembali berada pada harga maksimum, medan magnet yang dihasilkan sepanjang fase C akan memiliki kekuatan medan maksimum. Meskipun demikian, dengan arus yang mengalir dalam arah yang berlawanan pada fase C, medan magnet yang timbul mempunyai arah ke atas antara kutub C (utara) dan C (selatan). Terlihat bahwa medan magnet sekarang telah berotasi secara fisik sebanyak 180o dari posisi awalnya. Pada posisi T5, fase A berada pada harga positif maksimumnya, yang menghasilkan medan magnet ke arah atas sebelah kanan. Kembali, medan magnet secara fisik telah berputar 60o dari titik sebelumnya sehingga total rotasi sebanyak

14

240o. Pada titik T6, fase B berada pada harga maksimum negatif yang menghasilkan medan magnet ke arah bawah sebelah kanan. Medan magnet pun telah berotasi sebesar 60o dari titik T5 sehingga total rotasi adalah 300o. Akhirnya, pada titik T7, arus kembali ke polaritas dan nilai yang sama seperti pada Posisi T1. Karenanya, medan magnet yang dihasilkan pada posisi ini akan identik dengan pada posisi T1. 2.4 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fase Pada saat terminal tiga fase motor induksi diberi suplai tegangan tiga fase seimbang, maka akan mengalir arus pada konduktor di tiap belitan fase stator dan akan menghasilkan fluks bolak balik. Amplitudo fluks per fase yang dihasilkan berubah secara sinusoidal dan menghasilkan fluks resultan (medan putar) dengan magnitude yang nilainya konstan yang berputar dengan kecepatan sinkron, sesuai persamaan 2.1 berikut : (2.1) dengan, = kecepatan sinkron/medan putar (rpm) = frekuensi sumber daya (Hz) p = jumlah kutub motor induksi

Medan putar akan terinduksi melalui celah udara sehingga menghasilkan ggl induksi pada belitan fase stator, seperti persamaan 2.2 berikut : ... (2.2)

15

dengan, E1 f1 N1m

= ggl induksi efektif stator/fase (Volt) = frekuensi saluran (Hz) = jumlah lilitan kumparan stator/fase = fluks magnetik maksimum (Weber)

Medan putar tersebut juga akan memotong konduktor konduktor belitan rotor yang diam (gambar 2.7). Hal ini terjadi karena adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator yang berputar dengan konduktor rotor yang diam, yang disebut juga dengan slip (s). Nilai slip sesuai dengan persamaan 2.3. . (2.3) Akibat adanya slip, maka ggl (gaya gerak listrik) akan terinduksi pada konduktor konduktor rotor. Nilai ggl tersebut ditunjukkan pada persamaan 2.4 berikut : ... (2.4) dengan, E2 f2 N2m

= ggl induksi efektif pada saat rotor diam/fase (Volt) = frekuensi arus rotor (Hz) = jumlah lilitan kumparan rotor/fase = fluks magnetik maksimum (Weber)

Gambar 2.7 Proses Induksi Medan Putar Stator pada Kumparan Rotor

16

Karena belitan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka arus akan mengalir pada konduktor konduktor rotor. Karena konduktor konduktor rotor yang mengalirkan arus ditempatkan di dalam daerah medan magnet yang dihasilkan stator, maka akan terbentuklah gaya mekanik (gaya Lorentz) pada konduktor konduktor rotor. Hal ini sesuai dengan hukum gaya Lorentz (gambar 2.8) yaitu bila suatu konduktor yang dialiri arus berada dalam satu kawasan medan magnet, maka konduktor tersebut akan mendapat gaya elektromagnetik. Hal tersebut sesuai dengan persamaan 2.5 di bawah ini : .. (2.5) dengan, F B i l = gaya yang bekerja pada konduktor (Newton) = kerapatan fluks magnetik (Wb/m2) = besar arus pada konduktor (A) = panjang konduktor (m)

Gambar 2.8 Konduktor Berarus Dalam Ruang Medan Magnet

Gaya F ini adalah hal yang sangat penting karena merupakan dasar dari bekerjanya suatu motor listrik. Arah dari gaya elektromagnetik tersebut dapat dijelaskan oleh kaidah tangan kanan (right-hand rule). Kaidah tangan kanan

17

menyatakan, jika telunjuk menyatakan arah dari vektor arus i dan jari tengah menyatakan arah dari vektor kerapatan fluks B, maka ibu jari akan menyatakan arah gaya F yang bekerja pada konduktor tersebut. Gaya F yang dihasilkan pada konduktor konduktor rotor tersebut akan menghasilkan torsi (). Bila torsi mula yang dihasilkan pada rotor lebih besar daripada torsi beban (0 > b), maka rotor akan berputar searah dengan putaran medan putar stator. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, motor akan tetap berputar bila kecepatan medan putar lebih besar dari pada kecepatan putaran rotor (ns > nr). Apabila ns = nr , maka tidak ada perbedaan relatif antara kecepatan medan putar (ns) dengan putaran rotor (nr), atau dengan kata lain slip (s) bernilai nol. Hal ini menyebabkan tidak adanya ggl terinduksi pada kumparan rotor sehingga tidak ada arus yang mengalir, dengan demikian tidak akan dihasilkan gaya yang dapat menghasilkan kopel untuk memutar rotor. 2.5 Gaya Gerak Magnet dan Fluks Saat motor induksi berputar, arus mengalir pada kumparan jangkar, dan akan menimbulkan gaya gerak magnet (Ggm) yang sebanding dengan arus dan banyaknya lilitan. Nilai arus stator dan Ggm ditunjukkan pada persamaan 2.6 dan 2.7 di bawah ini : IS = V/Z.....(2.6) Ggm = IS N........(2.7) dengan, Ggm = gaya gerak magnet, amper lilitan

18

IS N V Z

= arus stator, amper = jumlah lilitan stator, lilitan = tegangan sumber, volt = impedans motor

Karena stator dan rotor motor induksi membentuk rangkaian magnet tertutup, maka akan mengalir fluks magnet yang besarnya sebanding dengan Ggm, namun berbanding terbalik dengan reluktans sebagaimana persamaan 2.8 berikut : = Ggm/...(2.8) dengan, Ggm = fluks magnet, maxwell = gaya gerak magnet, amper lilitan = reluktans, amper lilitan/maxwell

Sedangkan besarnya reluktans (), ditunjukan pada persamaan 2.9 di bawah ini : = L/(A r 0)......(2.9) dengan, r 0 L A = reluktans, amper lilitan/maxwell = permeabilitas bahan inti = permeabilitas hampa udara, 4 10-7 H/m = panjang lintasan, m = luas penampang inti, m2

Setelah fluks magnet mengalir melalui rotor, maka pada rotor akan diinduksikan tegangan yang besarnya sebanding dengan besar fluks magnet

19

(E ). Karena rotor merupakan rangkaian tertutup maka pada rotor akan mengalir arus yang besarnya sebanding dengan tegangan induksi pada rotor (IR E ). Motor induksi akan berputar bila ada arus dalam medan magnet, sehingga besarnya kecepatan putar rotor sebanding dengan fluks dan arus rotor. Hubungannya tersebut dapat ditunjukkan pada persamaan 2.10. NR IR 2......(2.10) dengan, NR = kecepatan putar rotor, RPM = fluks magnet, maxwell IR = arus rotor, amper

Jika persamaan (2-9) dimasukkan ke persamaan (2-10), maka akan diperoleh persamaan 2.11 sebagai berikut : NR r2 ....(2.11) Sehingga kecepatan putar rotor tergantung jenis bahan inti stator dan rotor. 2.6 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fase Telah disebutkan sebelumnya bahwa motor induksi identik dengan sebuah transformator, tentu saja dengan demikian rangkaian ekivalen motor induksi sama dengan rangkaian ekivalen transformator. Perbedaan yang ada hanyalah karena pada kenyataannya kumparan rotor (kumparan sekunder pada transformator) dari motor induksi berputar, karena berfungsi untuk menghasilkan daya mekanik.

20

2.6.1 Rangkaian Rotor Motor Induksi

Gambar 2.9 Rangkaian Rotor Motor Induksi

Gambar 2.9 merupakan rangkaian ekivalen rotor pada motor induksi. Pada waktu rotor masih diam, maka frekuensi arus rotor sama dengan frekuensi arus stator (f). Sedangkan pada saat rotor berputar, maka frekuensinya (f) akan dipengaruhi oleh slip yang mengikuti persamaan 2.12. ............................ (2.12) Pada waktu rotor bergerak, maka ggl atau tegangan induksi pada kumparan rotor diberi simbol dengan E2s, yang mengikuti persamaan 2.13. = s E2 .......................... (2.13)

Demikian pula dengan reaktansnya pada waktu rotor berputar, diberi simbol dengan dan mengikuti persamaan 2.14. = s X2 .. (2.14) Pada saat rotor berputar, maka arus rotor akan sesuai dengan persamaan 2.15. I2 =

=

..... (2.15)

21

Dari rangkaian rotor pada gambar 2.9 tersebut, dapat dituliskan persamaan 2.16.

= R2 + R 2

.................... (2.16)

Jika persamaan 2.16 tersebut dikalikan dengan persamaan 2.17 sebagai berikut :

, maka dapat diperoleh

= dengan,

R2 +

R2

.........(2.17)

= daya yang diterima rotor (P2), atau daya input rotor (daya masuk rotor) R2 R2 = rugi-rugi tembaga rotor, atau daya yang hilang berupa panas (Pcu) = daya keluaran (output) rotor berupa daya mekanik (Pm) atau daya output rotor yang masih kotor Sehingga didapatkan rugi-rugi tembaga dan daya mekanik seperti pada persamaan 2.18 dan 2.19 di bawah ini : Rugi tembaga rotor (Pcur) = s P2 ... (2.18) Daya mekanik (Pm) = (1-s) P2 ..... (2.19) Dari persamaan 2.18 dan 2.19, dapat diperoleh perbandingan seperti pada persamaan 2.20 berikut : P2 : Pm : Pcur = 1 : (1-s) : s ............. (2.20)

22

2.6.2 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi yang sebenarnya Rangkaian ekivalen motor induksi yang sebenarnya, dapat diturunkan dari rangkaian listrik motor induksi sebagaimana gambar 2.10 berikut.

Gambar 2.10 Rangkaian Listrik Motor Induksi 2.6.2.1 Rangkaian Kumparan Stator Berdasarkan rangkaian pada gambar 2.10, komponen pada rangkaian stator adalah seperti pada gambar 2.11 berikut :

Gambar 2.11 Rangkaian Stator Motor Induksi dengan, R1 = resistans kumparan stator, dalam ohm perfase X1 = reaktans kumparan stator, dalam ohm perfase Ro = resistans rangkaian penguat, dalam ohm perfase

23

Xo = reaktansi rangkaian penguat, dalam ohm perfase I1 = arus yang mengalir pada kumparan stator jika motor berbeban, dalam amper perfase I0 = arus yang mengalir pada kumparan statornya jika motor tidak berbeban, dalam amper perfase I2 = arus yang mengalir ke rotor, dalam amper perfase V1 = Tegangan terminal stator, dalam volt perfase E1 = GGL atau tegangan induksi pada kumparan stator, dalam volt perfase Gelombang fluks pada celah udara yang berputar dengan kecepatan sinkron, membangkitkan ggl lawan tiga fase yang seimbang fase stator. Besarnya tegangan terminal stator V1, berbeda dengan tegangan pada impedansi bocor stator dengan persamaan 2.21. .... (2.21) di dalam fase sebesar jatuh

). Sehingga dapat dinyatakan

2.6.2.2 Rangkaian Kumparan Rotor Untuk mendapatkan rangkaian ekivalen motor induksi, maka rangkaian kumparan rotor harus disesuaikan besaran dari komponen-komponennya, yakni dipindahkan atau dilihat pada sisi stator dengan memperhatikan perbandingan transformasi. Gambar rangkaian rotor terlihat seperti pada gambar 2.12 berikut:

24

Gambar 2.12 Rangkaian rotor motor induksi yang dilihat atau dipindahkan ke sisi stator Dari gambar 2.12 tersebut, maka akan diperoleh hubungan komponennya sebelum dan sesudah dipindahkan ke stator, sehingga akan diperoleh persamaanpersamaan 2.22, 2.23, 2.24 dan 2.25 sebagai berikut : E2 = a E2 = E1 I2 = = ......... (2.22)

............... (2.23) ..... (2.24)

X2 = a2 X2 (2.25) dimana, a = perbandingan transformasi = N1 = banyaknya lilitan kumparan stator N2 = banyaknya lilitan kumparan rotor Kw1 = Kp1 x Kd1 = faktor belitan stator Kw2 = Kp2 x Kd2 = faktor belitan rotor

25

Kp = faktor kisar belitan Kd = faktor distribusi dari belitan Setelah besaran dari komponen kumparan rotor dirubah, yakni dilihat (dipindahkan) ke stator, maka rangkaian ekivalen yang sebenarnya dapat digambarkan seperti gambar 2.13.

Gambar 2.13 Rangkaian Ekivalen yang sebenarnya dari Motor Induksi 2.6.3 Rangkaian Ekivalen Pendekatan Rangkaian ekivalen pendekatan dari motor induksi sama dengan rangkaian ekivalen yang sebenarnya, tetapi rangkaian penguat digeser ke terminal motor seperti gambar 2.14 berikut :

Gambar 2.14 Rangkaian Ekivalen Pendekatan dari Motor Induksi

26

Rangkaian ekivalen pendekatan dibuat untuk memudahkan perhitungan. Dari gambar 2.14 tersebut, Z1 dan Z2 langsung dapat dijumlahkan, kemudian diparalelkan dengan Zo. Analisis perhitungannya sama dengan analisis perhitungan untuk rangkaian ekivalen yang sebenarnya, namun hasilnya berbeda sekitar 2-5% sehingga masih dalam batas toleransi. Hasil dengan kesalahan 2-5% tersebut disebabkan pada rangkaian ekivalen pendekatan, arus I1 tidak melalui Z1, demikian pula Io nya. 2.7 Aliran Daya dan Efisiensi Motor Induksi Tiga Fase 2.7.1 Aliran Daya Pada motor induksi, tidak ada sumber listrik yang langsung terhubung ke rotor, sehingga daya yang melewati celah udara sama dengan daya yang diinputkan ke rotor. Daya total yang dimasukkan pada belitan stator (Pin) dirumuskan dengan persamaan 2.26 :Pin 3 V1 I1 cos ..... (2.26)

dimana, V1 = tegangan sumber (Volt) I1 = arus masukan (Ampere)

= perbedaan sudut fase antara arus masukan dengan tegangan sumberSebelum daya ditransfer melalui celah udara, motor induksi mengalami sejumlah rugi-rugi berupa rugi-rugi tembaga stator (PSCL) dan rugi-rugi inti stator (PC). Daya yang ditransfer melaui celah udara (PAG) sama dengan penjumlahan rugi-rugi tembaga rotor (PRCL) dengan daya yang dikonversi menjadi daya mekanik

27

(PCONV), seperti pada persamaan 2.27 dan 2.28. Sedangkan daya yang melalui celah udara ini sering disebut sebagai daya input rotor (Pin). PAG = PRCL + PCONV (Watt) ............(2.27) PAG = 3 =3 R2 + 3(I2)2 R2 ..(2.28)

Diagram aliran daya pada motor induksi dapat dilihat pada gambar 2.15 di bawah ini.

Gambar 2.15 Aliran Daya pada Motor Induksi dimana, PSCL= rugi-rugi inti tembaga pada belitan stator (Watt) PC = rugi-rugi inti pada stator (Watt) PAG = daya yang ditransfer melalui celah udara (Watt) PRCL = rugi-rugi tembaga pada belitan rotor (Watt)PG+A =

rugi-rugi gesek dam angin (Watt)

PSLL = stray load losses (Watt) PCONV = daya mekanis keluaran/ output (Watt) Hubungan antara rugi-rugi tembaga dan daya mekanis, serta dengan daya masukan rotor dinyatakan dengan persamaan 2.29 dan 2.30 sebagai berikut : PRCL = 3(I2)2 R2 = s PAG (Watt) ..(2.29)

28

PCONV = 3(I2)2 R2

= (1-s) PAG (Watt) ...(2.30)

Dari gambar 2.15 dapat dilihat bahwa motor induksi juga mengalami rugi gesek dan angin (PG+A), sehingga daya mekanis keluaran sama dengan daya yang dikonversi (PCONV) dikurangi rugi-rugi gesek dan angin. Hal tersebut ditunjukkan pada persamaan 2.31. Pout = PCONV PG+A ................... (2.31) Untuk mendapatkan Pout secara langsung dapat juga dilakukan dengan mengukur daya masuk Pin menggunakan Wattmeter, dan daya keluaran Pout dengan mengukur perputaran dan kopel. Pout dapat dirumuskan dengan persamaan 2.32. Pout = T x ... (2.32) dengan, T Nr = Torsi/ kopel = 2Nr/60 = kecepatan putar motor (rpm)

Sementara itu, nilai torsi (T) diperoleh dari hasil perkalian antara gaya F (Newton) dengan panjang lengan L (meter). Seperti terlihat persamaan 2.33 dan pada gambar 2.16 berikut : T = F. L (Nm) ........... (2.33)

29

Gambar 2.16 Torsi Motor Induksi 2.7.2 Efisiensi Efisiensi motor induksi adalah ukuran keefektifan motor induksi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang dinyatakan sebagai perbandingan antara daya keluaran dan daya masukan, serta biasanya dinyatakan dalam persen. Efisiensi juga sering dinyatakan dengan perbandingan antara daya keluaran dengan daya keluaran ditambah rugi rugi, yang dirumuskan dalam persamaan 2.34 berikut : = = x 100% .... (2.34)

3. BAB III METODE PENELITIAN

3.1

Pemilihan Motor Induksi Percobaan ini menggunakan motor induksi sangkar tupai 12 alur yang ada

di laboratorium Teknik Tenaga Listrik Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Pemilihan motor induksi tersebut didasarkan atas belum pernah dibuatnya skripsi mengenai karakteristik dari motor induksi bila dilakukan variasi jumlah batang konduktor pada rotor sangkar tupai. Selain itu penelitian ini nantinya juga akan bermanfaat sebagai alat praktikum agar mahasiswa dapat mempelajari bagaimana karakteristik dari motor induksi tersebut. Gambar 3.1 menunjukkan motor induksi yang digunakan selama proses pengujian. Sedangkan gambar 3.2 menunjukkan stator yang digunakan dalam pengujian kali ini.

Gambar 3.1 Motor Induksi yang Digunakan dalam Pengujian

30

31

Motor induksi sangkar tupai 12 alur seperti pada gambar 3.1 tersebut memiliki spesifikasi pada input tiga fase seperti pada tabel 3.1 berikut. : Tabel 3.1 Tabel Spesifikasi Motor Induksi 12 Alur Sangkar Tupai Motor Induksi Tiga Fase Voltage Current Frequency 210 V 2,5 A 50/60 Hz

Berdasarkan tabel 3.1, kita dapat menentukan tegangan input tiga fase yang digunakan, yaitu maksimum 210 Volt. Percobaan ini menggunakan input tegangan 110 Volt, dengan pertimbangan besarnya arus yang dihasilkan sudah cukup besar dan motor sudah cukup panas, sehingga mencegah apabila terjadi kerusakan pada motor.

Gambar 3.2 Stator yang Digunakan dalam Pengujian

32

3.2

Pemilihan Batang Konduktor Pemilihan batang konduktor yang digunakan saat pengujian adalah dari

bahan tembaga. Pada umumnya, batang konduktor ditanamkan di rotor secara permanen dengan model pengelasan. Namun pada pengujian kali ini, konduktor dibuat dengan model mur baut, sehingga pada saat pelaksanaan pengujian dapat di lepas dan dipasang. Pada saat pengujian, batang konduktor akan divariasikan jumlahnya mulai dari 17, 14, 11, 8 dan sebanyak 5 buah. Batang konduktor (sesuai gambar 3.3) tersebut mempunyai ukuran panjang sekitar 4 cm, dengan diameter 0,7 cm.

(a)

(b)

Gambar 3.3 Batang konduktor yang digunakan dalam Pengujian a) Batang konduktor dari tembaga b) Desain batang konduktor 3.3 Langkah Perencanaan dan Pengujian Pada tugas akhir ini, akan dilakukan beberapa pengujian terhadap motor induksi tiga fase. Pengujian yang dilakukan adalah pengujian tanpa beban dan

33

pengujian berbeban. Data percobaan yang diamati untuk kedua jenis pengujian tersebut adalah sama, yakni berupa nilai arus (mA), daya (Watt), faktor daya, kecepatan putar motor (rpm), dan slip. Bahan yang digunakan dalam pembuatan rotor motor induksi tiga fase ini adalah baja silikon. Rotor yang digunakan nantinya akan dipasang atau ditananamkan batang-batang konduktor yang berfungsi menggantikan lilitan, seperti terlihat seperti gambar 3.5. Sedangkan untuk mendapatkan jumlah batang konduktor yang berbeda-beda, pengujian dilakukan dengan menggunakan jumlah batang konduktor sebanyak 17, 14, 11, 8 dan 5 buah (terlihat pada gambar 3.4).

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

Gambar 3.4 Desain Rotor yang Digunakan dalam Pengujian a) Rotor Sangkar Tupai dengan 17 batang konduktor b) Rotor Sangkar Tupai dengan 14 batang konduktor c) Rotor Sangkar Tupai dengan 11 batang konduktor d) Rotor Sangkar Tupai dengan 8 batang konduktor e) Rotor Sangkar Tupai dengan 5 batang konduktor

34

38mm

20mm

65m m

100mm

Gambar 3.5 Desain Rotor Sangkar Tupai (tampak atas)

Motor induksi tiga fase ini dihubungkan dengan alat instrumentasi Universal Power Analyzer PM100 (gambar 3.6), yang berfungsi untuk mencatat parameter motor. Seperti telah dijelaskan sebelumnya, bahwa parameterparameter yang akan diukur dan diamati nilainya adalah arus, daya, faktor daya, kecepatan putar motor dan slip.

Gambar 3.6 Universal Power Analyzer PM100 Pada pengujian tanpa beban, tegangan dimasukkan secara bertahap, mulai dari 10 Volt sampai dengan 110 Volt. Tujuannya adalah untuk mengetahui

35

karakteristik motor induksi pada variasi rangkaian jumlah kutub dan jumlah batang konduktornya. Diagram alir pengujian tanpa beban terlihat seperti pada gambar 3.7 (untuk rangkaian dua kutub) dan gambar 3.8 (untuk rangkaian empat kutub).

Gambar 3.7 Diagram Alir Pengujian Tanpa Beban pada Rangkaian Dua Kutub

36

Gambar 3.8 Diagram Alir Pengujian Tanpa Beban pada Rangkaian Empat Kutub Sedangkan pada pengujian berbeban, dilakukan dengan cara memasukkan beban secara bertahap pada saat motor sudah dalam kondisi stabil pada tegangan lmasukan konstan 110 volt. Beban dimasukkan mulai dari 0,025 Nm sampai dengan batas maksimal kemampuan motor untuk memikul beban.

37

Secara garis besar, langkah-langkah percobaan dapat digambarkan dengan diagram alur pada gambar 3.9 (untuk rangkaian dua kutub) dan gambar 3.10 (untuk rangkaian empat kutub).

Gambar 3.9 Diagram Alir Pengujian Berbeban pada Rangkaian Dua Kutub

38

Gambar 3.10 Diagram Alir Pengujian Berbeban pada Rangkaian Empat Kutub

39

Baik pengujian tanpa beban maupun berbeban, dilakukan dengan merangkai kumparan menjadi rangkaian dua kutub dan empat kutub, dengan sambungan wye. Tujuannya adalah untuk mengetahui karakteristik motor induksi pada berbagai nilai jumlah batang konduktor yang terpasang di rotor. Gambar 3.11 menunjukkan diagram alir pada rangkaian dua kutub.

Gambar 3.11 Diagram Alur Rangkaian Dua Kutub Sambungan Wye

Dari Gambar 3.11 dapat dilihat bahwa terdapat dua kutub di setiap fase. Garis A untuk fase R, garis B untuk fase S, garis C untuk fase T, dan garis N untuk fase netral. Kutub R, S, dan Sedangkan untuk merangkai kumparan menjadi rangkaian empat kutub, maka perencanaan gambar rangkaian lilitan seperti pada gambar 3.12 berikut.

40

Gambar 3.12 Diagram Alur Rangkaian Empat Kutub Sambungan Wye

Dari Gambar 3.12 dapat dilihat bahwa terdapat empat kutub di setiap fase. Garis A untuk fase R, Garis B untuk fase S, Garis C untuk fase T, dan Garis N untuk fase netral. Kutub R, S, dan T.

4. BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN PEMBAHASAN

Pengujian terhadap motor induksi tiga fase sangkar tupai ini dilakukan di Laboratorium Teknik Tenaga Listrik, Jurusan Teknik Elektro dan Teknologi Informasi, Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Dalam pengambilan data, penulis menggunakan alat ukur berupa Universal Power Analyzer PM100. Data yang diambil dan digunakan dalam pengujian ini adalah tegangan (V), arus (mA), daya (Watt), faktor daya (Pf), kecepatan putar motor (rpm), dan slip (s). Pengujian yang dilakukan ada dua jenis, yaitu pengujian tanpa beban dan pengujian berbeban. Pada pengujian tanpa beban, akan dilakukan dengan variasi tegangan masukan ke motor induksi. Besarnya tegangan masukan bervariasi dari mulai 10 Volt sampai dengan 110 Volt. Pada pengujian berbeban, motor dihubungkan dengan beban motor dc eddy current dan tegangannya dijaga konstan sebesar 110 Volt. Sedangkan parameter yang diubah-ubah nilainya adalah torsi (Newton-meter). Besarnya pembebanan mulai dari 0,025 Nm sampai dengan batas maksimal kemampuan motor untuk menahan beban. Setelah itu dapat dilihat karakteri

stik dari motor induksinya. Sehingga dapat dibandingkan dengan data setiap variasi tegangan dan variasi pembebanannya terhadap perubahan jumlah batang konduktor yang terpasang pada rotor sangkar tupai.

41

42

4.1 Pengujian Tanpa Beban Pengujian yang pertama dilakukan adalah pengujian tanpa beban, yang bertujuan untuk melihat unjuk kerja motor induksi tiga fase pada setiap perubahan tegangan masukannya. Dalam pengujian tanpa beban ini, penguji akan memperlihatkan dan melakukan pembahasan mengenai pengaruh tegangan masukan terhadap arus (mA), daya (W), faktor daya (Pf), kecepatan putar (rpm), dan slip (s). Pengujian dilakukan pada beberapa nilai jumlah konduktor yang terpasang di rotor, yakni sebanyak 17, 14, 11, 8 dan 5 buah. Analisis data dilakukan pada rangkaian dua kutub dan empat kutub. 4.1.1 Pengujian Tanpa Beban Rangkaian Empat Kutub Hasil percobaan tanpa beban pada motor induksi tiga fase sangkar tupai rangkaian empat kutub, dengan variasi nilai tegangan masukan serta perubahan jumlah batang konduktornya, terlihat seperti pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.5 berikut. Tabel 4.1 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 4 kutub dengan 17 buah konduktorTegangan (V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Arus (mA) 0 138,9 191 272 308 368 434 505 574 642,3 714,7 785,9 Daya (Watt) 0 0,817 2,12 4,061 5,547 7,245 9,024 10,997 12,431 14,942 17,995 21,27 Faktor Daya 1 0,578 0,559 0,494 0,445 0,39 0,354 0,312 0,271 0,259 0,252 0,247 Kecepatan (rpm) 0 100 599 970 1163 1258 1281 1299 1358 1425 1475 1482 Slip (%) 100,000 93,333 60,067 35,333 22,467 16,133 14,600 13,400 9,467 5,000 1,667 1,200

43

Tabel 4.2 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 4 kutub dengan 14 buah konduktorTegangan (V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Arus (mA) 0 108,975 169,76 232,2 288,3 334,4 413,9 461,7 542 612,55 690,05 760 Daya (Watt) 0 0,607 1,737 3,158 4,626 5,913 7,145 9,094 11,371 13,415 16,223 18,000 Faktor Daya 1 0,563 0,542 0,452 0,394 0,354 0,293 0,278 0,256 0,246 0,239 0,224 Kecepatan (rpm) 0 78 241 759 994 1187 1218 1286 1308 1345 1357 1378 Slip (%) 100,000 94,800 83,933 49,400 33,733 20,867 18,800 14,267 12,800 10,333 9,533 8,133

Tabel 4.3 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 4 kutub dengan 11 buah konduktorTegangan (V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Arus (mA) 0 92,08 150,56 206,1 269,8 321,7 402,1 429,6 529,3 591,9 663,5 747,2 Daya (Watt) 0 0,46 1,46 2,43 3,85 4,13 5,76 7,09 10,12 11,37 14,05 16,90 Faktor Daya 1 0,545 0,528 0,459 0,374 0,322 0,278 0,253 0,234 0,222 0,205 0,192 Kecepatan (rpm) 0 66 197 537 854 1098 1192 1228 1273 1303 1325 1350 Slip (%) 100,000 95,600 86,867 64,200 43,067 26,800 20,533 18,133 15,133 13,133 11,667 10,000

44



45

4.1.2 Pengujian Tanpa Beban Rangkaian Dua Kutub Hasil percobaan tanpa beban pada motor induksi tiga fase sangkar tupai dengan rangkaian dua kutub, dengan variasi nilai tegangan masukan serta perubahan jumlah batang konduktornya, terlihat seperti pada tabel 4.6 sampai dengan tabel 4.10 berikut. Tabel 4.6 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 17 buah konduktorTegangan (V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Arus (mA) 0 90,34 166,3 222,2 263,1 299,7 337 363,2 397,6 420,9 459,7 525,1 Daya (Watt) 0 0,614 2,027 3,942 5,369 7,183 8,942 10,533 12,005 13,335 14,277 16,11 Faktor Daya 1 0,697 0,636 0,587 0,517 0,475 0,442 0,431 0,379 0,345 0,308 0,289 Kecepatan (rpm) 0 150 883 1380 2038 2333 2526 2639 2710 2824 2875 2891 Slip (%) 100,000 95,000 70,567 54,000 32,067 22,233 15,800 12,033 9,667 5,867 4,167 3,633

Tabel 4.7 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 14 buah konduktorTegangan (V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Arus (mA) 0 80,58 135,95 202,35 232,55 278,55 303,35 338,15 372,5 404 441,8 482,45 Daya (Watt) 0 0,540 1,602 3,120 4,400 5,629 7,125 8,630 10,365 11,302 11,883 13,590 Faktor Daya 1 0,653 0,606 0,515 0,474 0,413 0,396 0,368 0,348 0,31 0,266 0,257 Kecepatan (rpm) 0 101 310 1010 1626 2124 2430 2570 2609 2681 2706 2750 Slip (%) 100,000 96,633 89,667 66,333 45,800 29,200 19,000 14,333 13,033 10,633 9,800 8,333

46

Tabel 4.8 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 11 buah konduktorTegangan (V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Arus (mA) 0 71,39 127,03 173,5 220 260 290,1 324,5 355,2 382,9 417,5 448,4 Daya (Watt) 0 0,46 1,403 2,65 3,949 5,247 6,547 7,703 9,147 10,036 10,345 11,442 Faktor Daya 1 0,635 0,583 0,509 0,445 0,403 0,374 0,341 0,322 0,293 0,25 0,231 Kecepatan (rpm) 0 80 240 813 1369 1924 2244 2440 2515 2603 2643 2675 Slip (%) 100,000 97,333 92,000 72,900 54,367 35,867 25,200 18,667 16,167 13,233 11,900 10,833

Tabel 4.9 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 8 buah konduktorTegangan (V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Arus (mA) 0 66,46 115,8 151,49 179,6 220 258 301,1 341,8 362,8 406 440,6 Daya (Watt) 0 0,404 1,252 2,219 3,075 4,231 5,735 6,949 8,001 8,886 9,612 10,350 Faktor Daya 1 0,616 0,545 0,484 0,423 0,381 0,341 0,326 0,292 0,271 0,239 0,215 Kecepatan (rpm) 0 34 150 339 815 1214 1610 1904 2063 2184 2203 2239 Slip (%) 100,000 98,867 95,000 88,700 72,833 59,533 46,333 36,533 31,233 27,200 26,567 25,367

47

Tabel 4.10 Data Pengujian Tanpa beban Terhadap Variasi Tegangan pada Rangkaian 2 kutub dengan 5 buah konduktorTegangan (V) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 Arus (mA) 0 42,22 90,11 129,78 149,8 189,5 211,3 252,1 290,1 322,4 376 410,4 Daya (Watt) 0 0,233 0,947 1,715 2,428 3,488 4,111 5,420 6,408 7,574 8,521 9,112 Faktor Daya 1 0,585 0,527 0,455 0,409 0,371 0,332 0,311 0,286 0,266 0,228 0,198 Kecepatan (rpm) 0 0 96 264 427 734 1229 1474 1654 1782 1791 1821 Slip (%) 100,000 100,000 96,800 91,200 85,767 75,533 59,033 50,867 44,867 40,600 40,300 39,300

Dari data percobaan pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.10 tersebut, dapat dibandingkan antara perubahan nilai tegangan masukan terhadap beberapa parameter seperti arus (mA), daya (Watt), faktor daya (Pf), kecepatan putar motor (rpm), dan slip (s). Kemudian hasilnya akan dibandingkan terhadap variabel variasi jumlah batang konduktor yang terpasang di rotor, yakni sebanyak 17, 14, 11, 8 dan 5 buah.

4.1.1.1 Karakteristik Tegangan (V) Terhadap Arus (mA) Gambar 4.1 dan 4.2 adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara tegangan masukan dan arus, berdasarkan data pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.10

48

800 700 600 Arus (mA) 500 400 300 200 100 0 0 20 40 60 Tegangan (V) 80 100 120 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.1 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Arus pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub600 500 400 Arus (mA) 300 200 100 0 0 20 40 60 80 Tegangan (V) 100 120 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.2 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Arus pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub Dari gambar 4.1 dan 4.2, dapat dilihat bahwa hubungan antara tegangan masukan terhadap arus adalah berbanding lurus. Artinya semakin besar tegangan,

49

maka nilai arusnya akan semakin besar pula, sehingga hubungan keduanya cenderung bersifat linear. Hal tersebut sudah sesuai dengan teori, dimana , bahwa besarnya arus yang mengalir berbanding lurus dengan tegangan masukannya. Kemudian jika dibandingkan dengan jumlah batang konduktornya, maka terlihat bahwa semakin sedikit jumlah konduktor yang terpasang di rotor menyebabkan arus yang mengalir menjadi berkurang. Hal tersebut sesuai dengan persamaan 2.4, dimana . Jika batang konduktor dikurangi

jumlahnya, maka nilai ggl induksi pada waktu motor berputar akan semakin kecil. Berdasarkan rangkaian ekivalen motor induksi pada gambar 2.12, maka dapat diperoleh juga nilai arus yang mengalir di rotor sebagaimana persamaan 2.15, I2 = . Berkurangnya nilai konduktor mengakibatkan nilai

resistansnya bertambah. Sehingga dengan nilai ggl induksi yang berkurang dan resistans yang bertambah, akan menghasilkan nilai arus yang semakin berkurang. Dapat dilihat pula bahwa rangkaian empat kutub mempunyai arus yang relatif lebih besar daripada rangkaian dua kutub. Hal tersebut dikarenakan rangkaian empat kutub mempunyai impedans yang lebih besar dibanding rangkaian dua kutub. 4.1.1.2 Karakteristik Tegangan (V) Terhadap Daya (Watt) Gambar 4.3 dan 4.4 adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara tegangan masukan dan daya, berdasarkan data pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.10.

50

25 20 15 10 5 0 0 20 40 60 Tegangan (V) 80 100 120 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.3 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Daya pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub

Daya (W)

18 15 12 Daya (W) 9 6 3 0 0 20 40 60 Tegangan (V) 80 100 120 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.4 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Daya pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub

Dari gambar 4.3 dan 4.4 terlihat bahwa hubungan antara tegangan masukan terhadap daya adalah berbanding lurus. Semakin besar tegangan masukan, maka daya yang dibutuhkan akan semakin besar. Hal tersebut sudah

51

sesuai dengan teori, dimana

Apabila tegangan naik, maka daya juga

akan naik. Daya inilah yang digunakan oleh motor untuk mengubah energi listrik menjadi mekanik. Kemudian jika dibandingkan terhadap jumlah batang konduktornya, maka terlihat bahwa ketika jumlah batang konduktornya dikurangi akan mengakibatkan daya yang digunakan motor menjadi berkurang. Dengan berkurangnnya batang konduktor, akan menyebabkan nilai resistans di rotor menjadi bertambah sehingga arusnya menjadi berkurang. Berdasarkan persamaan , daya

sebanding dengan arus yang mengalir di motor. Oleh karena itu nilai dayanya pun juga ikut berkurang. Terlihat pada saat jumlah batang konduktornya hanya 5 buah, nilai daya yang terukur nilainya paling kecil. Sebaliknya pada saat jumlah batang konduktornya ada 17 buah, maka nilai daya yang terukur adalah yang paling besar. Dapat dilihat pula bahwa pada rangkaian empat kutub membutuhkan daya yang lebih besar daripada rangkaian dua kutub. Hal tersebut dikarenakan rangkaian empat kutub mempunyai nilai resistans yang lebih besar dibandingkan dengan rangkaian dua kutub.

4.1.1.3 Karakteristik Tegangan (V) Terhadap Faktor Daya Gambar 4.5 dan 4.6 adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara tegangan masukan dan faktor daya, berdasarkan data pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.10.

52

1.2 1 Faktor Daya 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 20 40 60 Tegangan (V) 80 100 120 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.5 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Faktor Daya pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub1.2 1 17 konduktor Faktor Daya 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 20 40 60 Tegangan (V) 80 100 120 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.6 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Faktor Daya pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub

Dari gambar 4.5 dan 4.6, dapat dilihat grafik hubungan faktor daya (Pf) dan tegangan (V) adalah berbanding terbalik. Semakin besar nilai tegangan masukan, maka nilai faktor daya yang dihasilkan semakin kecil.

53

Dari gambar segitiga daya diatas dapat dilihat bagaimana pembentukkan faktor daya yang dihasilkan. Pada hasil pengujian terlihat faktor daya semakin kecil, padahal tegangan yang diberikan semakin besar. Untuk menentukan besar faktor daya dapat menggunakan rumusan . Nilai faktor daya yang

semakin kecil dapat terjadi karena daya aktif P (Watt), yaitu daya yang digunakan untuk bekerja hanya digunakan sedikit. Sedangkan daya semu S (VA), yang didapat dari hasil perkalian tegangan masukan dengan arus cenderung semakin besar. Sehingga dengan nilai daya semu yang lebih besar dibandingkan daya aktifnya, akan mengakibatkan faktor daya semakin kecil. Dilihat dari jumlah batang konduktornya, maka semakin sedikit konduktor yang terpasang di rotor akan mengakibatkan faktor dayanya menjadi semakin kecil. Hal tersebut dikarenakan daya yang dikonsumsi oleh motor hanya sedikit, sehingga faktor dayanya semakin kecil pula. Disini berlaku hubungan bahwa daya sebanding dengan faktor daya. Pada rangkaian dua kutub, nilai faktor dayanya sedikit lebih besar daripada rangkaian empat kutub. Nilai faktor daya sendiri dipengaruhi oleh daya aktif, tegangan masukan dan arus yang mengalir di motor.

54

4.1.1.4 Karakteristik Tegangan (V) Terhadap Kecepatan (rpm) Gambar 4.7 dan 4.8 adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara tegangan masukan dan kecepatan putar motor, berdasarkan data pada tabel 4.1 sampai dengan tabel 4.10.1600 1400

Kecepatan (rpm)

1200 1000 800 600 400 200 0 0 20 40 60 80 Tegangan (V) 100 120

17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.7 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Kecepatan Putar Motor pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub3000 2500 Kecepatan (rpm) 2000 1500 1000 500 0 0 20 40 60 80 Tegangan (V) 100 120 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.8 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Kecepatan Putar Motor pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub

55

Dari gambar 4.7 dan 4.8, dapat dilihat grafik hubungan antara kecepatan putar motor (rpm) dan tegangan masukan (V). Pada saat tegangan masukan masih rendah, motor induksi belum dapat berputar. Hal ini terjadi karena pada saat tegangan masukan masih sangat rendah, medan putar stator yang dibangkitkan belum dapat menginduksi batang konduktor rotor sehingga fluks yang timbul belum bisa memotong batang konduktor rotor. Setelah dinaikkan lagi tegangan masukannya, maka fluks yang timbul dapat memotong batang konduktor rotor, sehingga timbul tegangan induksi pada batang konduktor rotor. Karena berada dalam rangkaian tertutup, maka arus mengalir pada rotor dan timbul gaya Lorentz yang menyebabkan rotor berputar mengikuti arah putaran medan putar stator. Kemudian jika dibandingkan dengan jumlah konduktornya, maka kecepatan putar rotor cenderung semakin lambat apabila batang konduktor dikurangi jumlahnya. Berdasarkan persamaan 2.10, dimana E IR NR , maka nilai arus yang mengalir pada batang konduktor sebanding dengan tegangan induksi, serta sebanding dengan kecepatan motor. Dengan kata lain jika konduktor berkurang, maka kecepatan motor menjadi semakin lambat. Pada rangkaian dua kutub akan menghasilkan kecepatan putar rotor lebih besar daripada rangkaian empat kutub. Berdasarkan persamaan persamaan 2.1, maka rangkaian dua kutub akan mempunyai nilai kecepatan medan stator lebih besar. Dengan demikian nilai berbeda. pada kedua rangkaian juga akan

.

56

4.1.1.5 Karakteristik Tegangan (V) Terhadap Slip Gambar 4.9 dan 4.10 adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara tegangan masukan dan slip, berdasarkan data pada 4.1 sampai dengan tabel 4.10.

120.000 17 konduktor 100.000 80.000 Slip (%) 60.000 40.000 20.000 0.000 0 20 40 60 80 Tegangan (V) 100 120 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.9 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Slip pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub120.000 100.000 17 konduktor 80.000 Slip (%) 60.000 40.000 20.000 0.000 0 20 40 60 80 Tegangan (V) 100 120 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.10 Grafik Hubungan Besarnya Tegangan dan Slip pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub

57

Dapat dilihat pada gambar 4.9 dan 4.10, grafik hubungan antara slip dan tegangan masukan. Semakin besar tegangan masukan, maka kecepatan putar motor menjadi semakin besar dan nilai slip akan semakin kecil. Hal tersebut sesuai dengan persamaan 2.3, dimana slip masukan berbanding terbalik dengan slip. Dilihat dari batang konduktornya, maka apabila batang konduktor dikurangi jumlahnya, akan mengakibatkan nilai slip yang semakin besar. Hal tersebut dikarenakan karakteristik motor yang akan berputar semakin lambat apabila jumlah batang konduktor pada rotornya dikurangi. Dengan kecepatan yang semakin lambat, akan membuat nilai slip semakin besar. Bila dilihat dari jumlah kutub, maka rangkaian dua kutub akan mempunyai nilai slip yang sedikit lebih besar dibandingkan dengan rangkaian empat kutub. Berdasarkan data hasil pengujian tanpa beban, diambil data sebagai berikut : . Dengan kata lain tegangan

Pada rangkaian empat kutub , Sehingga besar slip yang dihasilkan :

Sedangkan pada rangkaian dua kutub, Sehingga besar slip yang dihasilkan :

58

4.2 Pengujian Berbeban Percobaan selanjutnya adalah dengan melakukan pembebanan

menggunakan motor DC Eddy Current, yang dihubungkan dengan kopling kepada motor induksi tiga fase. Satuan ukur yang digunakan untuk pembebanan adalah Newton-meter (Nm). Pembebanan dilakukan sampai batas kemampuan motor itu menahan beban. Karena ada beberapa keadaan dimana motor yang memiliki torsi sangat kecil, sehingga pembebanan dilakukan sampai batas kemampuan motor itu menahan beban sebelum motor berhenti. Pembebanan disini dapat diartikan sebagai torsi, dimana menunjukkan seberapa besar kemampuan motor untuk memikul beban. Untuk pengujian kali ini akan dibahas mengenai hubungan perubahan pembebanan dibandingkan dengan nilai arus (mA), daya (Watt), faktor daya, kecepatan putar motor (rpm), dan slip pada kondisi variasi jumlah batang konduktornya sebanyak 17, 14, 11, 8 dan 5 buah. Berikut ini adalah data hasil percobaan dengan rangkaian dua kutub dan empat kutub pada sambungan wye dengan tegangan masukan yang dipertahankan konstan pada 110 Volt. Terlebih dahulu rangkaian alur dibuat seperti pada gambar 3.11 dan 3.12.

4.2.1 Pengujian Berbeban Rangkaian Empat kutub Hasil pengujian berbeban pada motor induksi tiga fase sangkar tupai, dengan rangkaian empat kutub, pada variasi nilai jumlah batang konduktornya, terlihat seperti pada tabel 4.11 sampai dengan tabel 4.15 berikut.

59

Tabel 4.11 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 17 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2 0,225 0,25 Arus (mA) 786,8 791,2 797 810,6 826,6 839,3 865,4 907,7 943,4 968,8 998,4 Daya (Watt) 21,61 23,9 27,06 33,45 41,41 46,08 51,8 57,1 62,27 66,01 70,33 Faktor Daya 0,25 0,273 0,315 0,38 0,454 0,496 0,533 0,561 0,58 0,623 0,665 Kecepatan (rpm) 1474 1420 1205 1051 937 814 649 545 321 240 120 Slip (%) 1,733 5,333 19,667 29,933 37,533 45,733 56,733 63,667 78,600 84,000 92,000

Tabel 4.12 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 14 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2 0,225 Arus (mA) 762,6 782,75 789,6 799,45 810,85 827,3 842,95 860,3 898,7 923,4 Daya (Watt) 18,88 21,565 24,6 29,025 33,132 36,84 42,825 44,6 49,7 54,57 Faktor Daya 0,226 0,251 0,283 0,329 0,369 0,395 0,453 0,474 0,498 0,534 Kecepatan (rpm) 1377 1247 1048 874 782 647 530 375 251 138 Slip (%) 8,200 16,867 30,133 41,733 47,867 56,867 64,667 75,000 83,267 90,800

60

Tabel 4.13 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 11 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2 Arus (mA) 748 777 785,4 792,8 802,2 816,4 830,6 843,5 855,6 Daya (Watt) 15,91 19,5 21,15 25,07 30,83 32,69 35,8 40,5 45,97 Faktor Daya 0,195 0,227 0,251 0,287 0,341 0,361 0,387 0,434 0,485 Kecepatan (rpm) 1355 951 785 672 600 508 383 326 105 Slip (%) 9,667 36,600 47,667 55,200 60,000 66,133 74,467 78,267 93,000

Tabel 4.14 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 8 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 Arus (mA) 737 769,7 780,5 784 790,5 800,2 805,2 811,7 Daya (Watt) 13,75 16,99 19,51 21,44 25,83 28,3 31 35,82 Faktor Daya 0,17 0,201 0,231 0,253 0,292 0,327 0,354 0,398 Kecepatan (rpm) 1270 786 592 569 468 378 295 81 Slip (%) 15,333 47,600 60,533 62,067 68,800 74,800 80,333 94,600

Tabel 4.15 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 4 Kutub dengan 5 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 Arus (mA) 709,3 733,3 750,3 766,6 771,5 Daya (Watt) 10,264 12,854 15,830 16,650 19,550 Faktor Daya 0,13 0,161 0,177 0,192 0,231 Kecepatan (rpm) 958 580 457 204 89 Slip (%) 36,133 61,333 69,533 86,400 94,067

61

4.2.2 Pengujian Berbeban Rangkaian Dua kutub Hasil pengujian berbeban pada motor induksi tiga fase sangkar tupai, dengan rangkaian dua kutub, pada variasi nilai jumlah batang konduktornya, terlihat seperti pada tabel 4.16 sampai dengan tabel 4.20 berikut. Tabel 4.16 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 17 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2 0,225 0,25 Arus (mA) 506,9 524 547,6 582,6 619,7 647,2 677,8 709,1 731,9 783 841,2 Daya (Watt) 15,285 20,03 26,13 33,2 40,23 45,32 49,37 54,43 58,85 63,86 72,9 Faktor Daya 0,281 0,355 0,432 0,519 0,592 0,638 0,654 0,702 0,728 0,741 0,787 Kecepatan (rpm) 2892 2572 2278 2097 1831 1594 1274 935 760 472 231 Slip (%) 3,600 14,267 24,067 30,100 38,967 46,867 57,533 68,833 74,667 84,267 92,300

Tabel 4.17 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 14 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2 0,225 Arus (mA) 482,45 518,1 543,85 569,2 591,2 630,3 660,3 671 701 715,4 Daya (Watt) 13,66 19,75 23,54 28,8 30,56 34,1 40,01 43,37 48,22 53,88 Faktor Daya 0,257 0,297 0,335 0,409 0,434 0,464 0,512 0,551 0,598 0,616 Kecepatan (rpm) 2752 2387 2009 1706 1332 1165 997 715 485 243 Slip (%) 8,267 20,433 33,033 43,133 55,600 61,167 66,767 76,167 83,833 91,900

62

Tabel 4.18 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 11 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 0,2 Arus (mA) 446 500,4 511,1 546,2 573,4 590 615,4 632,8 667 Daya (Watt) 11,73 17,02 19,41 24,1 26,09 31,7 34,01 38,2 43,41 Faktor Daya 0,244 0,269 0,283 0,352 0,387 0,418 0,457 0,481 0,542 Kecepatan (rpm) 2673 1869 1560 1307 1030 934 756 578 202 Slip (%) 10,900 37,700 48,000 56,433 65,667 68,867 74,800 80,733 93,267

Tabel 4.19 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 8 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 0,125 0,15 0,175 Arus (mA) 441,1 456,7 483,6 525 539,4 564 592,3 613,1 Daya (Watt) 10,02 12,52 13,44 18,41 20,77 23,25 27,82 30,11 Faktor Daya 0,211 0,242 0,26 0,315 0,342 0,382 0,418 0,446 Kecepatan (rpm) 2225 1548 1138 1108 912 721 540 153 Slip (%) 25,833 48,400 62,067 63,067 69,600 75,967 82,000 94,900

Tabel 4.20 Data Pengujian Berbeban Terhadap Variasi Beban pada Rangkaian 2 Kutub dengan 5 buah KonduktorTorsi (Nm) 0 0,025 0,05 0,075 0,1 Arus (mA) 407,4 419,3 442,4 482,6 521,1 Daya (Watt) 8,510 10,822 13,227 15,780 17,380 Faktor Daya 0,191 0,221 0,251 0,286 0,305 Kecepatan (rpm) 1821 1118 873 301 158 Slip (%) 39,300 62,733 70,900 89,967 94,733

.

63

4.2.1.1 Karakteristik Pembebanan (Nm) Terhadap Arus (mA) Gambar 4.11 dan 4.12 adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara pembebanan (Nm) dengan arus (mA) pada kondisi tegangan konstan (110 volt), berdasarkan data pada tabel 4.11 sampai dengan tabel 4.20.1000 950 900 Arus (mA) 850 800 750 700 650 0 0.05 0.1 0.15 Torsi (Nm) 0.2 0.25 0.3 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.11 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Arus pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub

950 850 750 Arus (mA) 17 konduktor 650 550 450 350 0 0.05 0.1 0.15 Torsi (Nm) 0.2 0.25 0.3 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.12 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Arus pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub

64

Dari gambar 4.11 dan 4.12 terlihat bahwa semakin besar nilai pembebanan yang diberikan, maka arus yang dihasilkan akan semakin besar pula. Hal tersebut dikarenakan jika motor dibebani, maka daya yang dibutuhkan untuk mensuplai beban akan semakin besar. Berdasarkan persamaan , dimana daya

sebanding dengan arus, sehingga arus yang mengalir di motor pun akan semakin besar. Dengan kata lain, semakin besar motor induksi dibebani, maka daya yang digunakan juga akan besar dan arus yang mengalir juga akan berbanding lurus dengan daya yang digunakan oleh motor. Dilihat dari jumlah batang konduktornya, maka nilai arus yang mengalir akan semakin kecil jika batang konduktornya dikurangi. Dengan berkurangnya jumlah konduktor yang terpasang di rotor, akan mengakibatkan nilai resistans di rotor menjadi bertambah. Sehingga arus yang mengalir di batang konduktor untuk memutar rotor menjadi semakin berkurang. Terlihat bahwa pada rangkaian empat kutub mempunyai nilai arus yang lebih besar dibandingkan rangkaian dua kutub. Sehingga rangkaian empat kutub akan menyerap arus yang lebih besar dari motor pada kondisi dibebani.

4.2.1.2 Karakteristik Pembebanan (Nm) Terhadap Daya (Watt) Gambar 4.13 dan 4.14 adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara pembebanan (Nm) dengan daya (Watt) pada kondisi tegangan konstan (110 volt), berdasarkan data pada 4.11 sampai dengan tabel 4.20.

65

80 70 60 Daya (W) 50 40 30 20 10 0 0 0.05 0.1 0.15 Torsi (Nm) 0.2 0.25 0.3 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.13 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Daya pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub

80 70 60 Daya (W) 50 40 30 20 10 0 0 0.05 0.1 0.15 Torsi (Nm) 0.2 0.25 0.3 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.14 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Daya pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub

Dari gambar 4.13 dan 4.14 terlihat bahwa hubungan antara pembebanan dengan daya adalah berbanding lurus. Jika motor dibebani dengan nilai yang semakin besar, maka arusnya akan bertambah sehingga daya yang ditarik dari motor akan semakin besar pula. Penambahan daya tersebut diperlukan untuk

66

mengimbangi torsi yang semakin bertambah. Besarnya daya yang dibutuhkan sesuai dengan rumusan. .

Dilihat dari jumlah batang konduktornya, maka nilai daya akan semakin kecil bila jumlah konduktornya dikurangi. Karena daya sebanding dengan arus, sehingga pada kondisi dimana jumlah konduktornya dikurangi akan

mengakibatkan nilai arus yang mengalir pada batang konduktor juga berkurang. Sehingga akan berakibat nilai dayanya menjadi semakin kecil. Pada rangkaian dua kutub akan mempunyai nilai daya yang relatif lebih kecil dibandingkan rangkaian empat kutub. Sehingga rangkaian empat kutub akan menyerap daya lebih besar. Hal tersebut dimungkinkan karena nilai resistans rangkaian empat kutub berbeda dibandingkan rangkaian dua kutub. 4.2.1.3 Karakteristik Pembebanan (Nm) Terhadap Faktor Daya Gambar 4.15 dan 4.16 adalah grafik yang menunjukkan hubungan antara pembebanan (Nm) dengan faktor daya pada kondisi tegangan konstan (110 volt), berdasarkan data pada 4.11 sampai dengan dan tabel 4.20.0.7 0.6 Faktor Daya 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.05 0.1 0.15 Torsi (Nm) 0.2 0.25 0.3 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.15 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Faktor Daya pada Pengujian Rangkaian Empat Kutub

67

0.9 0.8 0.7 Faktor Daya 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0 0 0.05 0.1 0.15 Torsi (Nm) 0.2 0.25 0.3 17 konduktor 14 konduktor 11 konduktor 8 konduktor 5 konduktor

Gambar 4.16 Grafik Hubungan Besarnya Pembebanan dan Faktor Daya pada Pengujian Rangkaian Dua Kutub Gambar 4.15 dan 4.16 merupakan grafik hubungan antara pembebanan (Nm) dengan faktor daya (Pf). Terlihat bahwa semakin besar beban, maka nilai faktor dayanya akan semakin bertambah. Karena ketika torsi ditambahkan dibutuhkan penambahan daya untuk mengimbangi torsi yang bertambah. Sesuai dengan rumusan segitiga daya, , maka analisis pengaruh

pembebanan terhadap faktor daya dapat dilakukan

Documents

Naskah Skripsi