Laporan Praktikum Pengaturan Kecepatan Motor 3 Fasa [PDF]

Citation preview

LAPORAN PRAKTIKUM TEKNIK LISTRIK “ PENGATURAN KECEPATAN MOTOR 3 FASA ”



Disusun oleh : Nama NIM Prodi Dosen pengampu



: Revinda Azzalia Putri Wijaya : 022000030 : Elektronika Instrumentasi : Ignatius Agus Purbhadi, M.Eng



PROGRAM STUDI ELEKTRONIKA INSTRUMENTASI JURUSAN TEKNOFISIKA NUKLIR STTN BATAN YOGYAKARTA 2021



LAPORAN RESMI HASIL PRAKTIKUM TEKNIK LISTRIK “ PENGATURAN KECEPATAN MOTOR 3 FASA “



I. TUJUAN 1. Memahami pengaturan kecepatan putaran motor 3 fasa dengan merubah frekuensi (f) dengan inverter 3 fasa. 2. Memahami pengaturan kecepatan putaran motor 3 fasa dengan merubah jumlah kutub (p). 3. Mengatur kecepatan putaran motor 3 fasa dengan merubah jumlah kutub (𝑅𝑎 ). II. DASAR TEORI Pengaturan kecepatan motor induksi ada berbagai macam cara, sesuai rumus di bawah ini : 𝑛2 = (1 − 𝑠)𝑛1 𝑛1 = 𝑛=



(1)



120𝑓 𝑝



𝐸2 − 𝐸1(𝑅2 + 𝑆𝑋2) (2) −𝑗𝑘0



Dari persamaan pertama, terlihat bahwa motor induksi dapat diatur kecepatannya bila kecepatan putar medan stator (n1) ini dapat diubah dengan cara : a. Mengubah frekuensi (f) yang masuk ke motor. b. Mengubah jumlah pole (p) dari motor. Dari persamaan kedua, terlihat bahwa motor induksi dapat diatur kecepatannya bila merubah ggl rotor. Gaya gerak listrikpada rotor ini dapat diubah dengan cara : a. Mengubah GGL rotor (E2). b. Mengubah tahanan rotor (R2).



A. Pengaturan Kecepatan dengan Merubah Frekuensi (f) Mengubah kecepatan motor induksi dengan mengubah frekuensi sumber mudah dilakukan dengan bantuan peralatan Frekuensi Konverter (inverter). Harganya relatif mahal, namun didapatkan pengaturan yang sangat halus, jarang sekali dilakukan pengaturan dengan metode tersebut kecuali untuk kontrol peralatan yang dibutuhkan pengaturan yang halus dari 0 rpm hingga putaran maksimal.



Pada praktikum pengaturan frekuensi ini dilakukan dengan cara menggunakan motor induksi rotor lilit yang digunakan sebagai alternator dengan penggerak motor DC, dimana output dari alternator dengan frekuensi f2 dipakai sebagai sumber motor induksi yang akan diatur kecepatannya (ward leonard). Dan pengaturan kecepatan merubah frekuensi dengan Inverter 3 fasa. B. Pengaturan Kecepatan dengan Merubah Jumlah Kutub (p) Pengaturan kecepatan dengan cara ini hanya dapat dilakukan secara kasar, sebab jumlah pole (kutub) tidak dapat diubah-ubah secara lancar dan halus. Hal ini dapat dilakukan apabila motor dirancang untuk dapat diubah jumlah kutubnya seperti motor Dahlander, yaitu motor yang memiliki kutub ganda (6 lilitan).



Gambar 1. Hubungan Delta (∆) pada Motor Kutub Ganda Apabila lilitan dihubungkan seperti gambar 1, motor akan memiliki kecepatan yang rendah karena jumlah pole nya menjadi lebih banyak, karena stator motor terhubung secara delta.



Gambar.2. Hubungan Bintang-Bintang (YY) pada Motor Kutub Ganda Sedangkan bila lilitan dihubungkan seperti gambar 2, motor akan memiliki kecepatan yang lebih tinggi karena hanya terdiri dari kutub tunggal yang terdiri dari 2 kutub terpasang secara paralel dengan hubungan bintang-bintang.



C. Pengaturan Kecepatan dengan Merubah Tahanan Rotor (R2) Pengaturan kecepatan dengan cara ini hanya dapat dilakukan pada motor induksi rotor lilit, dimana perubahan tahanan rotor dilakukan dari luar oleh rheostat/tahanan variabel melalui cincin gesernya. Motor induksi jenis ini memiliki rotor dengan belitan kumparan 3 fasa sama seperti kumparan statornya. Penambahan variabel tahanan pada belitan rotor selain akan mendapatkan pengaturan putaran motor, diperlukan pula untuk membatasi arus mula yang besar pada saat start.



III. ALAT & BAHAN 1. Generator 3 fasa 2. Motor DC seri penggerak generator 3. Motor induksi 3 fasa kutub ganda 4. Motor induksi rotor lilit 5. Panel percobaan LAK 6. Multimeter 3 buah 7. Rheostat 8. Tachometer 9. Frequensi meter IV. LANGKAH KERJA A. Mengatur Frekuensi (f) A.1. Seting Generator sebagia Penyeadia Daya untuk Pengaturan Frekunsi 1. Buatlah simulasi generator seperti gambar berikut



Gambar.3. Rangkaian Mengatur Frekuensi



2. Buatlah rangkaian seperti diatas, rangkai mtor DC seri sebagai pengerak generator, dan siapkan sumber (Vt) DC 0-240 V sebagai pensupply nya. Kopelkan dengan generator 3 fasa. 3. Generator dihubung bintang dan siapkan eksitasinya (Vf) DC 0-30 V. 4. Output dari generator dihubungkan ke alat pengaman thermis/saklar 3 fasa dan pasang volt meter dan frekuensi meter seperti pada gambar. 5. Hidupkan motor penggerak (motor dc seri) dengan mengatur tegangan masuk, sehingga putarannya mencapai kurang lebih 1500 rpm. 6. Berikan supply eksitasi (Vf) untuk generator, sehingga tegangan output 380 V. 7. Aturlah frekuernsi generator hingga 50 Hz dengan mengatur tegangan masuk motor penggerak (Vt). 8. Dengan



demikian



peralatan



pengaturan



frekuensi



telah



siap



dipergunakan. A.2. Pelakasanaan Pengaturan Kecepatan 9. Setelah peralatan pengaturan siap digunakan, maka hubungkanlah output dari generator tersebut pada motor 3 fasa yang akan diatur kecepatannya. 10. Hidupkan motor tersebut dengan menghidupkan saklar 3 fasa. Pada start awal akan terjadi drop untuk beberapa saat, biarkan dahulu hingga motor berjalan normal. 11. Setelah berjalan normal, terjadi penurunan tegangan dan frekuensi. Atur kembali tegangan dan frekuensi tersebut dengan mengatur Vt dan Vf hingga dicapai F = 48 Hz, dan V = 380 V. 12. Catatlah parameter motor 3 fasa yang di atur kecepatannya tersebut. 13. Lakukan percobaan untuk F = 48 s/d 52 Hz. Perlu diperhatikan bahwa mengatur frekuensi generator akan diiringi dengan kenaikan tegangan, oleh karena itu pada saat mengatur frekuensi generator tegangan output generator harus di amati pula, dan diatur sehingga tegangannya tetap 380 V. 14. Setelah selesai, matikan peralatan secara berurutan sebagai berikut : putuskan hubungan saklar 3 fasa, matikan ektasi generator, baru kemudian matikan motor penggerak. 15. Buatlah grafik pengaturan kecepatan f Vs n.



B. Mengatur Putaran dengan Merubah Jumlah Kutub (p) 1. Buatlah rangkaian pengaturan kecepatan sebagai berikut :



Gambar 4. Rangkaian Merubah Jumah Kutub 2. Hidupkan kontaktor 1, motor akan berjalan dengan dengan kutub ganda dan tersambung delta (∆). 3. Catatlah arus (I) dan putarannya (n). 4. Matikan kontaktor 1. 5. Hidupkan kontaktor 2, motor akan berjalan dengan kutub ganda yang terhubung bintang-bintang (YY). 6. Catat arus (I) dan putaranya (n).



C. Mengatur Putaran dengan Merubah Tahanan Rotor (R2) 1. Buatlah rangkaian pengaturan kecepatan sebagai berikut :



Gambar 5. Rangkaian Merubah Tahanan Rotor 2. Aturlah rheostat pada posisi paling besar. 3. Hubungkan motor secara bintang. 4. Hidupkan rangkaian, catat parameternya pada lembar pengamatan.



5. Lakukan pengamatan untuk pengaturan rheostat berurutan sampai 0 6. Buatlah grafik I2 vs n.



V. ANALISIS DATA DAN GRAFIK 5.1



ANALISIS DATA 5.1.1 Pengaturan Frekuensi (f) (metoda ward leonard) Frek VL If IL (arus n (put. No. (gen) (gen) (exitasi) motor) Motor)



Frek VL No. (gen) (gen) 1. 0 Hz



1.



48 Hz 381 V



0.96 A



0.03 A



2858 rpm



2.



49 Hz 383 V



0.96 A



0.03 A



2909 rpm



3.



50 Hz 390 V



0.96 A



0.03 A



2987 rpm



4.



51 Hz 397 V



0.96 A



0.03 A



3032 rpm



5.



52 Hz 401 V



0.96 A



0.03 A



3062 rpm



If (exitasi)



0



IL (arus motor) 0



n (put. Frek VL If Motor) No. (gen) (gen) (exitasi) 0



6.



2. 5 Hz 80 V



0.08 A 290 rpm



7.



3.



0.08 A 588 rpm



8.



0.08 A 890 rpm



9.



0.08 A



10.



4. 5.



10 115 Hz V 15 157 Hz V 20 197 Hz V



1182 rpm



25 Hz 30 Hz 35 Hz 40 Hz 50 Hz



236 V 273 V 310 V 346 V 412 V



IL (arus motor) 0.08 A 0.08 A 0.07 A 0.06 A 0.05 A



Tabel 1. Data Percobaan Pengaturan Frekuensi (f) (metoda ward leonard) 5.1.2



Mengatur Jumlah Kutub (p) No. Hubungan n 1. 1497 rpm ∆ 2.



YY



2990 rpm



IL 0.19 A



VL 390 V



0.15 A



390 V



Tabel 2. Data Percobaan Pengaturan Jumlah Kutub



n (put. Motor) 1483 rpm 1778 rpm 2082 rpm 2370 rpm 2975 rpm



5.1.3



Mengatur Tahanan Rotor (R2) No.



R (Ω)



1.



VL



IL



50



n IRotor 0.01 A 1440 rpm



380 V



0.10 A



2.



25



0.01 A 1468 rpm



381 V



0.10 A



3.



12,5



0.02 A 1481 rpm



381 V



0.10 A



4.



6



0.02 A 1490 rpm



381 V



0.10 A



5.



2,5



0.02 A 1493 rpm



381 V



0.10 A



6.



0



0.02 A 1495 rpm



381 V



0.10 A



Tabel 3. Data Percobaan Pengaturan Tahanan Rotor(R2) GRAFIK



5.2.1



Grafik Percobaan Mengatur Frekuensi



Frekuensi dengan Putaran 3500 3000 2500



(n) rpm



5.2



2000 1500 1000 500 0 0



10



20



30



40



50



f (Hz)



Grafik 1. Pengaturan Frekuensi dengan Putaran



60



5.2.2



Grafik Percobaan Mengatur Tahanan Rotor



Arus dengan Puaran 1500



Putaran (rpm)



1490 1480 1470 1460 1450 1440 1430



0



0,005



0,01



0,015



0,02



0,025



Arus Rotor (A)



Grafik 2. Pengaturan Arus dengan Putaran



VI. PEMBAHASAN Pada praktikum kali ini yang berjudul Pengaturan Kecepatan Motor 3 Fasa memiliki tujuan yaitu agar dapat memahami pengaturan kecepatan putaran motor 3 fasa dengan merubah frekuensi (f) dengan inverter 3 fasa, mampu memahami pengaturan kecepatan putaran motor 3 fasa dengan merubah jumlah kutub (p) dan dapat mengatur kecepatan putaran motor 3 fasa dengan merubah jumlah kutub (𝑅𝑎 ). Praktikum ini dilakukan tiga rangkaian percobaan untuk mengatur kecepatan motor 3 fasa. Yaitu pengaturan dengan metode Ward-Leonard, merubah jumlah kutub, dan merubah tahanan rotor. Pada percobaan pertama yaitu merubah frekuensi (f) atau disebut metode WardLeonard. Dilakukan 10 kali pengambilan data dengan nilai frekuensi disetting bervariasi pada jangkauan 0 Hz-50 Hz. Dengan cara memvariasikan frekuensi output dari alternator motor induksi lilit dengan penggerak motor DC yang akan diatur kecepatannya. Sehingga didapatkan data seperti yang ditunjukkan pada table 1. Pada table tersebut juga diperoleh gambaran grafik pengaturan frekuensi dengan putaran yang ditunjukkan pada grafik 1. Dalam grafik tersebut dapat diamati bahwa perubahan frekuensi mempunyai efek yang signifikan dalam merubah putaran motor. Kenaikan yang halus membuktikan bahwa pengaturan kecepatan motor dengan merubah frekuensi adalah metode yang sangat baik. Namun, inverter yang digunakan membutuhkan biaya yang cukup mahal. Percobaan kedua adalah pengaturan kecepatan dengan mengubah jumlah kutub. Rangkaian yang digunakan adalah gambar 2 menggunakan dua kutub, yang mana kutub pertama dirangkai Y dan kutub kedua dirangkai Delta. Dari data yang diperoleh, dapat diamati bahwa nilai kecepatan motor (n) dan nilai arus berbanding terbalik. Putaran motor pada kutub Y lebih besar dari putaran pada kutub Delta, namun nilai arus pada kutub Delta lebih besar dari nilai arus pada kutub Y. Hal ini dimungkinkan terjadi karena bentuk rangkaian itu sendiri. Dimana pada rangkaian Y, memiliki putaran yang lebih kencang karena memiliki kutub tunggal yang tersusun dari dua kutub parallel. Sedangkan pada



rangkaian Delta, jumlah kutubnya lebih banyak sehingga menimbulkan arus yang lebih besar. Percobaan ketiga adalah mengatur kecepatan motor AC dengan merubah tahanan rotor. Rangkaian yang digunakan adalah gambar 3. Percobaan ini dilakukan sebanyak 6 kali. Metode ini hanya dapat diterpakan pada motor induksi llilit, dimana perubahan tahanan rotor dilakukan dengan merubah nilai rheostat. Dari data yang didapatkan, apabila diberi tahanan yang besar maka arus dan putaran yang didapat akan rendah. Begitu pula sebaliknya. Maka dapat diamati bahwa, besar tahanan rotor terpasang memiliki efek yg cukup signifikan untuk nilai putaran (rpm) dan arus. Selanjutnya dari data pada table 3 didapatkan juga gambaran grafik pengaturan tahanan rotor yang ditunjukkan pada grafik 2. Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa saat tahanan 50 ohm sampai 2,5 ohm, arus stagnan pada nilai 0.1 A atau 10 mA. Pada nilai tahanan 50 ohm, terukur putarannya 1440 rpm, sedangakan pada nilai tahanan 0 ohm terukur putarannya 1495 rpm. Jangkauan perubahan nilai putarannya tidak begitu signifikan, sehingga dapat disimpulkan bahwa pengaturan kecepatan dengan pengaturan tahanan medan tidak begitu efektif. Dari ketiga metode yang telah dilakukan, diketahui metode yang paling baik digunakan adalah metode Ward-Leonard. Terlepas dari kekurangan metode tersebut, dikarenakan inverter yang digunakan membutuhkan biaya yang cukup mahal. Akan tetapi memberikan kenaikan putaran yang cukup halus, sebanding degan biaya pengadaan inverter tersebut. VII. KESIMPULAN Pada praktikum yang berjudul “Pengaturan Kecepatan Motor 3 Fasa” memiliki beberapa kesimpulan antar lain : 1. Pengaturan kecepatan motor AC atau 3 fasa dapat dilakukan dengan tiga metode : Pengaturan frekuensi (metode Ward-Leonard), merubah jumlah kutub (p), dan merubah tahanan rotor (R2) 2. Pada metode Ward-Leonard, semakin besar frekuensi, semakin tinggi nilai putaran motor. 3. Pada metode pengubahan jumlah kutub, semakin banyak jumlah kutub akan memberikan arus yang makin besar namun mengurangi nilai kecepatan putar. 4. Pada metode pengubahan tahanan rotor, jika tahanan yang diberikan besar maka arus yang masuk ke motor akan kecil dan putarannya tidak besar. Dan sebaliknya. Namun metode ini tidak memberikan perubahan nilai putaran motor yang signifikan. 5. Metode yang paling baik digunakan adalah metode Ward-Leonard. VIII. DAFTAR PUSTAKA Purbhadi, Ign. Agus. 2020. Petunjuk Praktikum Teknik Listrik.Yogyakarta: STTN-BATAN



LAMPIRAN LEMBAR PENGAMATAN PRAKTIKUM TEKNIK TENAGA LISTRIK Judul Percobaan PENGATURAN KECEPATAN MOTOR 3 FASA : Hari / tanggal : Nama Praktikan NIM Tanda Tangan 1. Revinda Azzalia 022000030 2. Putri Wijaya Kelompok : 2. 1.



3. 4.



3.



4.



1. a. Mengaturan frekuensi (f) (metoda ward leonard) Frek VL If IL (arus n (put. No. (gen) (gen) (exitasi) motor) Motor) 1.



48 Hz 381 V



0.96 A



0.03 A



2858 rpm



2.



49 Hz 383 V



0.96 A



0.03 A



2909 rpm



3.



50 Hz 390 V



0.96 A



0.03 A



2987 rpm



4.



51 Hz 397 V



0.96 A



0.03 A



3032 rpm



5.



52 Hz 401 V



0.96 A



0.03 A



3062 rpm



Frek VL No. (gen) (gen) 1. 0 Hz



0



If (exitasi)



IL (arus motor) 0



n (put. Frek VL If Motor) No. (gen) (gen) (exitasi) 0



6.



2. 5 Hz 80 V



0.08 A 290 rpm



7.



3.



0.08 A 588 rpm



8.



0.08 A 890 rpm



9.



0.08 A



10.



4. 5.



10 115 Hz V 15 157 Hz V 20 197 Hz V



1182 rpm



25 Hz 30 Hz 35 Hz 40 Hz 50 Hz



236 V 273 V 310 V 346 V 412 V



IL (arus motor) 0.08 A 0.08 A 0.07 A 0.06 A 0.05 A



n (put. Motor) 1483 rpm 1778 rpm 2082 rpm 2370 rpm 2975



2. Mengatur Jumlah Kutub (p) Hubungan. No. n



IL



VL



1.



∆



1497 rpm



0.19 A



390 V



2.



YY



2990 rpm



0.15 A



390



3. Mengatur Tahanan Rotor (R2) No.



R (Ω)



1.



VL



IL



50



n IRotor 0.01 A 1440 rpm



380 V



0.10 A



2.



25



0.01 A 1468 rpm



381 V



0.10 A



3.



12,5



0.02 A 1481 rpm



381 V



0.10 A



4.



6



0.02 A 1490 rpm



381 V



0.10 A



5.



2,5



0.02 A 1493 rpm



381 V



0.10 A



6.



0



0.02 A 1495 rpm



381 V



0.10 A



Asisten,



(Ign.Agus Purbhadi,M.Eng)