LAPORAN KERJA PRAKTEK
ANALISA PERHITUNGAN ARUS STARTING PADA PADA PENGASUTAN MOTOR INDUKSI GBM-301 (F A N F OR DRYER DRYER ) DI PUSRI 1B PALEMBANG
Oleh : Agung Gitrio G1D010004
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS BENGKULU April 2014
ii
HALAMAN PENGESAHAN LAPORAN KERJA PRAKTEK
ANALISA PERHITUNGAN ARUS STARTING PADA PADA PENGASUTAN MOTOR INDUKSI GBM-301 (F A N F OR DRYER DRYER ) DI PUSRI 1B PALEMBANG
Oleh : Agung Gitrio G1D010004
Dosen Pembimbing KP
Irnanda Pryadi, S.T., MT. NIP. 197604102003121001
Dosen Penguji I
Dosen Penguji II
Afriyastuti Herawati, ST., MT. NIP. 198205012008122002
Reza Satria R., S.T., M.Eng. NIP. 198006242005011001
Menyetujui,
Bengkulu,
April 2014
Mengesahkan, Ketua Program Studi Teknik Elektro
Irnanda Priyadi, S.T.,M.T NIP. 197604102003121001 ii
BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Motor induksi tiga fasa merupakan jenis motor yang paling banyak digunakan pada perindustrian. Hal ini dikarenakan motor induksi tiga fasa memiliki kontruksi yang kuat, sederhana, serta mudah dalam pemeliharaanya. Selain itu motor induksi mempunyai efisiensi yang baik dan putaranya konstan untuk setiap perubahan beban. Secara umum motor induksi tiga fasa dapat distartkan baik secara langsung ke rangkaian ataupun menggunakan tegangan yang telah dikurangi ke motor selama priode starting priode starting . Motor yang distart pada tegangan penuh akan menghasilkan kopel start yang lebih besar sehingga arusnya pun besar dibandingan jika motor distart pada tegangan yang dikurangi. Tegangan yang dikurangi diberikan pada motor selama priode starting akan mengurangi arus starting , dan pada saat yang sama manambah waktu percepatan karena kopel start yang berkurang. Di perusahaan pupuk sriwidjaja peralatan yang paling banyak digunakan pada umumnya adalah motor induksi tiga fasa. Dimana, motor induksi tiga fasa ini sangatlah berperan penting dalam proses produksi dalam pabrik bembuatan urea seperti pada motor induksi yang digunakan pada blower di prilling tower di PUSRI IB. Motor induksi yang digunakan ini diberi nama Forced Fan For Driyer (GBM-301) dimana motor induksi ini berfungsi sebagai pengangkat urea cari ke priling tower dan terjadi perkristalan sehingga menghasilakan serbuk urea yang siapa di distribusikan. Motor induksi Forsced Fan For Driyer (GBM-301) (GBM-301) sangatlah penting dalam proses produksi urea, karena apabila motor ini terjadi kerusakan maka produksi PUSRI IB akan terhenti. Oleh sebab itu motor induksi ini membutuhkan perawatan dan pengamanan yang baik terutama dalam mengatasi kebakaran komponen-komponen motor Forced Fan For Driyer yang di akibatkan oleh tingginya arus starting arus starting . Dilapangan ada beberapa metode starting motor induksi tiga fasa yaitu, starting langsung (directon-line (directon-line starting ), ), starting dengan tahanan rotor, starting
4
wye-delta, dan starting dengan autotransformator. Oleh sebab itu penulis melakukan studi starting motor induksi tiga fasa dengan metode starting langsung (directon-line starting ) di motor Forced Fan For Driyer (GBM-301) sebagai pengamanan startingnya di PUSRI IB. IB.
1.2. Tujuan
Adapun tujuan penulis dalam pembahasan kerja praktek ini adalah sebagai berikut: 1) Menganalisa besar arus masukan ( starting starting ) dengan metode pengasutan langsung (directon-line (directon-line starting ) pada motor GBM-301. 2) Menganalisa besar arus masukan ( starting ) dengan metode pengasutan Auto-transformator pada Auto-transformator pada motor induksi tiga fasa GBM-301. 3) Perbandingan besarnya arus start metode pengasutan langsung (directon( directonline starting ) dengan metode pengasutan Auto-transformato. pengasutan Auto-transformato.
1.3. Batasan Masalah
Pada laporan Kerja Praktek ini hanya melakukan analisa dan perhitungan sistem kerja motor induksi GBM-301 dan arus startingnya pada saat berbeban maupun tidak berbeban.
5
BAB 2 TINJAUAN UMUM PERUSAHAAN 2.1. Sejarah Perusahaan
Gambar 2.1 Pabrik Pupuk Sriwidjaja Palembang [1]
PT Pupuk Sriwidjaja Palembang seperti yg terlihat pada Gambar 2.1 adalah merupakan anak perusahaan dari PT Pupuk Indonesia (Persero) yang merupakan Badan Usaha Milik Negara (BUMN). PT Pupuk Sriwidjaja Palembang menjalankan usaha di bidang produksi dan pemasaran pupuk. Perusahaan yang juga dikenal dengan sebutan PT Pusri ini, diawali dengan didirikannya Perusahaan Pupuk pada tanggal 24 Desember 1959, merupakan produsen pupuk urea pertama di Indonesia. Sriwidjaja diambil sebagai nama perusahaan untuk mengabadikan sejarah kejayaan Kerajaan Sriwijaya di Palembang, Sumatera Selatan yang sangat disegani di Asia Tenggara hingga daratan Cina, pada abad ke tujuh Masehi. PT Pupuk Sriwidjaja yang didirikan pada tanggal 24 Desember 1959 merupakan perusahaan yang bertujuan untuk turut melaksanakan dan menunjang kebijaksanaan dan program pemerintah di bidang ekonomi, dan pembangunan nasional pada umumnya, khususnya di bidang industri pupuk dan industri kimia lainnya, melalui usaha produksi, perdagangan, pemberian jasa, dan usaha lainnya. PT Pupuk Sriwidjaja ditunjuk oleh pemerintah menjadi perusahaan induk (holding company) PT Pupuk Sriwidjaja (Persero), berdasarkan PP No.28/1997. Sejak
6
Pemerintah Indonesia mengalihkan seluruh sahamnya yang ditempatkan di Industri Pupuk Dalam Negeri dan di PT Mega Eltra kepada PUSRI, melalui Peraturan Pemerintah (PP) nomor 28 tahun 1997 dan PP nomor 34 tahun 1998, maka PUSRI, yang berkedudukan di Palembang, Sumatera Selatan, menjadi Induk Perusahaan (Operating Holding) dengan membawahi 6 (enam) anak perusahaan termasuk anak perusahaan penyertaan langsung yaitu PT Rekayasa Industri, masing-masing perusahaan bergerak dalam bidang usaha :
PT Petrokimia Gresik yang berkedudukan di Gresik, Jawa Timur. Memproduksi dan memasarkan pupuk urea, ZA, SP-36/SP-18, Phonska, DAP, NPK, ZK, dan industri kimia lainnya serta Pupuk Organik.
PT Pupuk Kujang, yang berkedudukan di Cikampek, Jawa Barat. Memproduksi dan memasarkan pupuk urea dan industri kimia lainnya.
PT Pupuk Kalimantan Timur, yang berkedudukan di Bontang, Kalimantan Timur. Memproduksi dan memasarkan pupuk urea dan industri kimia lainnya.
PT Pupuk Iskandar Muda, yang berkedudukan di Lhokseumawe, Nangroe Aceh Darussalam. Memproduksi dan memasarkan pupuk Urea dan industri kimia lainnya.
PT Rekayasa Industri, yang berkedudukan di Jakarta, Bergerak dalam penyediaan Jasa Engineering, Procurement & Construction (EPC) guna membangun industri gas & minyak bumi, pupuk, kimia dan petrokimia, pertambangan, pembangkit listrik (panas bumi, batu bara, micro-hydro, diesel).
PT Mega Eltra, yang berkedudukan di Jakarta dengan bidang usaha utamanya adalah Perdagangan umum . Pada tahun 2010, dilakukan Pemisahan (Spin Off) dari PerusahaanPerseroan
(Persero) PT. Pupuk Sriwidjaja disingkat PT. Pusri (Persero) kepada PT. Pupuk Sriwidjaja Palembang.
Adanya Perubahan Anggaran Dasar PT Pupuk Sriwidjaja Palembang melalui Akte Notaris Fathiah Helmi, SH nomor 14 tanggal 12 November 2010 yang telah disahkan oleh Menteri Hukum dan HAM tanggal 13 Desember 2010 nomor AHU-57993.AH.01.01 tahun 2010.
7
Adanya pengalihan hak & kewajiban / aktiva & pasiva PT. Pusri (Persero) kepada PT. Pusri Palembang tertuang di dalam Rapat Umum Pemegang Saham - Luar Biasa (RUPS-LB) tanggal 24 Desember 2010
Serah terima jabatan & pengalihan aktiva pasiva tersebut berlaku efektif 1 Januari 2011
Adapun PT Pusri (Persero) sekarang mengubah namanya menjadi PT Pupuk Indonesia (Persero) pada tanggal 18 April 2012 dan PT Pupuk Sriwidjaja Palembang tetap menggunakan brand dan merk dagang Pusri hingga kini.
2.2. Visi dan Misi Perusahaan
Berdasarkan SK Direktur PT Pupuk Sriwidjaja Palembang No.SK/ DIR/207/2012 tanggal 11 Juni 2012
Visi Perusahaan "Menjadi Perusahaan Pupuk Terkemuka Tingkat Regional "
Misi Perusahaan "Memproduksi serta memasarkan pupuk dan produk agribisnis secara efisien, berkualitas prima dan memuaskan pelanggan "
Tata Nilai Perusahaan 1. Integritas 2. Profesional 3. Fokus pada Pelanggan 4. Loyalitas 5. Baik Sangka
Nilai-Nilai Perusahaan a. Menempatkan kepuasan pelanggan sebagai prioritas utama b. Bekerja secara profesional untuk menghasilkan produk dan memberikan pelayanan prima c. Mengutamakan keselamatan dan kesehatan kerja ,pelestarian lingkungan serta memberdayakan masyarakat lingkungan
Makna Perusahaan "Pusri untuk Kemandirian Pangan dan Kehidupan yang lebih Baik"
8
2.3. Kepemilikan Saham
PT. Pupuk Indonesia (Persero)
PT Pupuk Indonesia (Persero) ditunjuk oleh Pemerintah menjadi Perusahaan Induk (Holding) yang bergerak dalam kegiatan usaha pupuk, industri petrokimia,rekayasa,pengadaan, konstruksi dan perdagangan umum. Gambar 2.2. merupakan logo dari PT. Pupuk Indonesia (Persero).
Gambar 2.2 Logo PT.Pupuk Indonesia [2]
PT Pupuk Sriwidjaja Palembang
Didirikan pada tanggal 12 Nopember 2010 dengan kegiatan usaha produksi dan pemasaran pupuk serta industri kimia lainnya yang merupakan hasil spin off dari PT Pupuk Sriwidjaja (Persero) selaku Holding (sekarang berganti nama menjadi PT Pupuk Indonesia (Persero)). Sampai tahun 2010 memiliki kapasitas terpasang per tahun pupuk urea sebanyak 2.262.000 ton dan 1.499.000 ton amonia. Beberapa anak perusahaan yang berada di bawahnya memproduksi melamin, fabrikasi peralatan pabrik yaitu PT Sri Melamin Rejeki dan PT Puspetindo. Gambar 2.3 merupakan logo PT. Pupuk Sriwidjaja (PUSRI).
Gambar 2.3 Logo PT. PUSRI [3]
9
2.4. Sistem Managemen dan Struktur Organisasi PT PUSRI
Manajemen yang baik akan memberikan kinerja yang baik pula bagi perusahaan. Oleh karena itu didalam perusahaan besar seperti PT PUSRI diharapkan setiap sumber daya manusia mulai dari golongan karyawan paling bawah mampu berkerjasama sehingga kinerja perusahaan dapat terus ditigkatkan . 2.4.1
Manajemen PT PUSRI
PT PUSRI memakai system organisasi line and staff dengan bentuk perusahaan perseroan terbatas dan modal pengelolaan pabrik berasal dari pemerintah.Dewan komisaris selalu memberikan pembinaan dan pengawasan yang diperlukan. Untuk tugas operasionalnya sesuai dengan SK/DIR/020/2002 tanggal 1 April 2002, pengoperasian PT PUSRI dipimpin oleh dewan direksi yang dipimmpin oleh direktur utama yang membawahi 5 (lima) orang direktur, yaitu: 1. Direktur Produksi 2. Direktur Komersial 3. Direktur Keuangan 4. Direktur Teknik dan Perekayasaan 5. Direktur Penelitian dan Pengembangan. 2.5 Sistem Kelistrikan PT PUSRI 2.5.1 Gambaran Secara Umum Sistem Kelistrikan di PT PUSRI
Sistem kelistrikan adalah salah satu sistem yang sangat vital atau penting dalam proses produksi yang terjadi di PT. Pusri, hal itu digunakan untuk menjaga kesinambungan dari proses produksi itu sendiri, baik digunakan sebagai penggerak mesin-mesin industri, lampu-lampu penerangan, kontrol sistem proteksi alat atau mesin-mesin. Jadi utamanya sistem kelistrikan tersebut untuk menjaga stabilitas proses. Kebutuhan listrik di PT. Pusri dibangkitkan oleh empat unit pembangkit utama yang berupa Gas Turbine Generator . Ketiga pembangkit tersebut terletak pada masing-masing lokasi unit produksi, yaitu PUSRI II (2006-j), PUSRI III (3006-j), PUSRI IV (4006-j) yang masing-masing berkapasitas 21.588 kVA. Sedangkan untuk Pusri IB (5006-j) berkapasitas 26,65 kVA. Masing-masing unit dioperasikan secara paralel melalui syncronizing bus. Semua unit pembangkit
10
tersebut saling terkoneksi untuk melayani semua kebutuhan tenaga listrik secara keseluruhan, baik untuk proses produksi, perbengkelan, perumahan, dan juga perkantoran. Disamping pembangkit/generator utama sebagai pembangkit listriknya, tersedia juga pembangkit listrik cadangan berbahan bakar diesel untuk keadaan darurat dengan kapasitas masing-masing 1000 kVA. Yang berfungsi untuk melayani beban-beban yang sangat kritis apabila pembangkit utama mengalami gangguan. Selain itu, masih terdapat sumber tenaga listrik baterai yang dikenal dengan nama uninteruptable power supply (UPS) yang sangat khusus untuk melayani beban-beban yang tidak boleh terputus sama sekali, seperti power supply untuk peralatan instrumentasi dan kontrol. Bagian dari turbin gas pada umumnya terdiri dari enam bagian utama, yang merupakan komponen utama yaitu: 1.
Startin g M otor
Starting motor berfungsi untuk menggerakkan turbin, dan juga sebagai alat yang akan mengkompresi udara luar didalam kompressor, pada saat start ( sebelum generator diaktifkan ). Jadi motor hanya dipakai sementara saja, dan putarannya hanya dibawah putaran turbin, yakni 3000 rpm. Starting cluth ( kopling start ) terlepas dan kemudian starting motor dilepaskan.
2.
Ax i al F l ow Compressor
Kompressor turbin gas di PT. Pusri terdiri atas 16 tingkat, termasuk turbin axial yang terpasang seporos dengan turbin, yang berfungsi menghisap udara dari atmosfer melalui inlet filter untuk menghilangkan kotoran dan di supply dengan tekanan 6.0 Kg/cm 2 . Axial flow compressor memiliki fungsi sebagai berikut:
Menyediakan udara yang bersih yang akan dibakar di ruang pembakaran dengan tekanan yang tinggi.
Menyediakan udara untuk pendinginan pada turbin nozzle, turbin bickets dan komponen lain yang dilalui gas atau udara panas hasil pembakaran.
11
Pendingin bearing dan sudu-sudu dari kompressor tingkat 10.
Udara kompressor tingkat dipergunakan untuk menghisap uap panas dari ruang bakar dan membuangnya ke atmosfer.
3.
Combusti on Chamber
Combustion chamber berfungsi sebagai ruang pembakaran udara bertekanan tinggi yang dihasilkan oleh compressor ( Axial flow compressor ), udara dibakar dengan disulut dengan gas yang disemprotkan melalui fuel nozzle. Sehingga menghasilkan gas terkembang yang panas dan bertekanan, ruang pembakaran diatur secara konsentris disekitar kompressor yang dihubungkan ke bagian kompressor yang besar. Ruang bahan bakar ini terdiri dari 10 ruangan, dimana satu dengan yang lainnya dihubungkan dengan suatu penghubung dan diantara semua ruang bakar ini dihubungkan dengan sebuah busi. Dinding ruang bakar terdiri atas dua lapis, dinding sebelah dalam berpori karena untuk mengurangi panas. Aliran udara yang masuk sebagian mengalir melalui lubang dinding untuk pemabakaran dan sebagian mengalir untuk pendinginan. Pembakaran akan terjadi di chombustion chamber jika telah tercapai 50% dari normal speed. Gas panas yang dihasilkan combustion chamber digunakan untuk memutar turbin. Pembakaran yang sempurna dapat terjadi karena udara untuk pembakaran di atur oleh IGV yang mendapat sensing dari exhaust temperatur. Sedangkan fuel oleh CGV juga mendapatkan sensing dari exhaust generator juga. Bahan bakar yang dimasukkan kedalam ruang pembakaran dapat diatur sesuai dengan banyaknya daya yang diminta oleh pusat beban. Ruang pembakaran terdiri dari: 1.
cap dan linear combustion
2.
fuel nozzle
3.
spark plug ( pengapian awal )
4.
transition piece
5.
crossfire tube Sistem pembakaran harus dapat seefektif mungkin dalam pembakarannya
(diupayakan lebih sempurna), mempunyai drop tekanan yang kecil, st abilitas yang
12
tinggi, dan tidak menghasilkan karbon dan asap yang banyak ( masih dibawah ambang pencemaran ). 4.
Turbin
Fluida hasil pembakaran yang memiliki suhu dan tekanan yang tinggi dialirkan melalui transition piece ke sudut-sudut turbin sehingga turbin mendapatkan gaya pemutar untuk kemudian memutar generator. Turbin dan kompressor berada pada satu poros, dengan demikian efisiensi turbin akan berkurang karena turbin menanggung beban mekanik dari compressor seperti yang terlihat dari Gambar 2.4.
Gambar. 2.4 Generator Turbin Gas
5. Generator
Generator adalah alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Pada generator terdapat sistem penguatan medan ( exitation field ) untuk mengatur tegangan keluaran generator menggunakan penguat statik yang tegangan utamanya diperoleh dari power potensial transformer dengan sisi primernya terhubung pada terminal generator dan sisi sekundernya terhubung dengan penyearah elektronis ( solid state rectifier ). Pengubahan eksitasi generator sinkron adalah faktor penting dalam pengaliran daya reaktif. Oleh karena itu, generator sinkron dioperasikan pada kondisi lagging ( arus penguatan over excited ), sehingga mencatu arus lagging ke sistem atau dapat dikatakan menarik arus leading dari sistem dan generator berkerja mensuplai daya reaktif ke sistem. Untuk mengalirkan arus eksitasi ke rotor generator menggunakan connector ring dan sikat arang (carbon brush) seperti yang terlihat pada Gambar 2.5. 13
Gambar. 2.5 Connector Ring dan Carbon Brush
2.5.2 Sistem Distribusi
Sistem distribusi PT. PUSRI menetapkan sistem interkoneksi, dimana dengan penerapan tipe distribusi sistem network. Penerapan interkoneksi ini merupakan suatu cara untuk dapat membantu pembangkit lain yang mengalami trip. Dengan saling membantu suplai tenaga, dapat menampung beban puncak atau beban baru. Selain itu dapat mengantisipasi terjadi lonjakan-lonjakan yang terjadi pada sistem pembangkit. Dengan menggunakan sistem interkoneksi, setidaknya kelebihan daya yang hilang percuma dapat diminimalisir. Selain itu juga, diharapkan sistem ini dapat menekan kerugian tegangan jatuh yang dipengaruhi tahanan, konduktor, serta induktansi sehingga menimbulkan impedansi yang dapat mengakibatkan adanya drop tegangan.
2.6.3. Sistem Distribusi Tipe Network
Feeder primer tipe network merupakan sistem yang paling dapat diandalkan dalam kinerjanya untuk mensuplai beban. Ini karena terjadi hubungan interkoneksi antar distribusi. Jika sistem ini digunakan untuk start, akan terjadi sedikit gangguan sementara yang disebabkan oleh dip tegangan. Secara garis besar sistem distribusi network sangat menguntungkan dalam pelaksanaannya mensuplai tenaga untuk beban. Sistem distribusi tipe network banyak digunakan untuk aplikasi rancangan fisik yang complicated untuk mempermudah pengawasan setiap bus atau jaringan.
14
Untuk lebih jelas prinsip kerja dari sistem distribusi dengan bermacammacam tipe yang dapat digunakan dalam mensuplay tenaga, dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar.2.6 Sistem Distribusi Tipe Network
2.5.4 Distribusi Daya PT PUSRI
Distribusi sistem tenaga adalah sarana yang berfungsi untuk mengatur penyaluran tenaga dari pembangkit ke pusat-pusat tenaga yang sangat menentukan tingkat kualitas pelayanan untuk pengoperasian pabrik. PT. PUSRI mempunyai emapt tingkat tegangan kerja, yaitu :
Tegangan sistem 13,8 KV, 3 Tegangan ini adalah tegangan sistem generator, karena generator
dihubungkan langsung dengan bus utama pada masing-masing plant, maka tegangan pada bus-bus utama tersebut adalah 13,8 KV. Bus-bus utama tersebut adalah :
Bus 13,8 KV SWGR, bus 3 fasa, 50 Hz, 2000 A pada PUSRI II
Bus 13,8 KV SWGR, bus 3 fasa, 50 Hz, 2000 A pada PUSRI III
Bus 13,8 KV SWGR, bus 3 fasa, 50 Hz, 2000 A pada PUSRI IV
Bus 13,8 KV SWGR, bus 3 fasa, 50 Hz, 2000 A pada PUSRI IB Keempat bus tersebut terhubung secara interkoneksi melalui syn bus 13,8
KV. Dari bus-bus ini daya disuplai ke beban pada masing-masing plant. Beban dapat berupa motor atau trafo penurun tegangang ( step down) yang dihubungkan ke beban dengan tegangan yang lebih rendah. Tegangan sistem ini dipakai untuk melayani beban motor yang besar dayanya lebih dari 2000 hp. Tegangan sistem ini dikategorikan tegangan tinggi.
Tegangan sistem 2,4 KV, 3 Tegangan sistem 2,4 KV didapat dengan cara menurunkan tegangan
busbar awal 13,8 KV dengan menggunakan trafo down. Selanjutnya trafo 15
dihubungkan dengan busbar 2,4 KV . busbar ini didistribusikan ke beban berupa motor ataupun ke trafo step down untuk diturunkan kembali tegangannya. Kapasitas beban yang terhubung dengan sistem tegangan 2,4 KV ini berkisar antara 200 hp sampai 2000 hp, seperti Liquid Ammonia Feed Pump, Circulator Pump Motor, Cooling Tower Fan Motor , dan sebagainya. Tegangan ini dikategorikan sebagai tegangan menengah.
Tegangan sistem 480 Volt, 3 Tegangan ini didapat dengan cara menurunkan tegangan utama 13,8 KV
dengan menggunakan trafo step down. Tegangan ini digunakan oleh motor atau alat-alat listrik lain yang membutuhkannya. Peralatan yang membutuhkannya misalnya terdapat di : -
Ammonia plant (PUSRI IB, II, III, IV)
-
Urea plant (PUSRI IB, II, III, IV)
-
Lampu-lampu sorot pabrik
-
Trafo-trafo tegangan Kapasitas dari beban yang dilayani oleh tegangan sistem ini lebih kecil
atau sama dengan 200 hp.
Tegangan sistem 380 Volt 3 , 220 Volt 1 Digunakan
untuk instalasi-instalasi baik untuk perkantoran maupun
perumahan. Kedua sistem ini dikategorikan tegangan rendah. Selain keempat tingkat dengan tegangan sistem diatas tegangan utama PT. PUSRI juga menggunakan tegangan dengan tingkat yang berbeda dengan tegangan utama untuk tujuan khusus, misalnya :
Tegangan 110 Volt sebagai tegangan masukan alat kontrol atau alat instrumen. Selain itu tegangan ini juga digunakan untuk komplek perumahan karyawan PT. PUSRI.
Tegangan 220 Volt sebagai tegangan pada perkantoran PT. PUSRI, tegangan ini berfungsi untuk penerangan di dalam perkantoran di samping AC dan peralatan lain yang digunakan oleh perkantoran PT. PUSRI.
16
Tegangan 440 Volt Emergency, tegangan ini disuplai oleh generator diesel melalui bus darurat 440 Volt. Sistem tegangan ini dibutuhkan oleh beberapa peralatan yang tidak boleh mati terlalu lama dan bekerja pada tegangan tersebut atau di bawahnya.
Pada PT Pusri dilakukan pengelompokkan beban sebagai berikut: 1.
Kelompok beban kritis Kelompok beban kritis ini dapat didefenisikan sebagai kelompok beban
yang tidak boleh terputus supply daya listriknya atau beban-beban yang membutuhkan operasi secara kontinu dan juga pertimbangan keselamatan operasi pabrik secara keseluruhan. Kelompok ini adalah: -
Utilitas (offside) Pusri II, III, IV dan IB
-
Pabrik Ammonia Pusri II, III, IV dan IB
-
VIP Guest House dan Rumah Sakit Pusri
2.
Kelompok Beban Selektif Kelompok beban selektif adalah kelompok beban yang tidak begitu
emergency dan essensial dalam proses produksi, sehingga jika terjadi gangguan maka kelompok ini harus dilepas sementara, demikian juga pada saat normal untuk pemeliharaan. Dan yang terklasifikasikan dalam kelompok ini adalah: -
Urea Plant Pusri II, III, IV dan IB
-
CO2 Plant
-
Adm Building
-
Perumahan
-
Salah satu motor UGA- 101 P3
-
Salah satu motor UGA- 101 P4 Kelompok beban ini yang akan diputus terlebih dahulu jika terjadi
gangguan pada sistem kelistrikan.
17
BAB 3 TINJAUAN PUSTAKA 3.1. Umum
Motor induksi adalah motor listrik arus bolak balik (AC) yang putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan putar pada stator, dengan kata lain rotor dengan putaran medan pada stator terdapat selisih putaran yang disebut slip. Motor induksi, merupakan motor yang memiliki konstruksi yang baik, harganya lebih murah dan mudah dalam pengaturan kecepatannya, stabil ketika berbeban dan mempunyai efisiensi tinggi. Mesin induksi adalah mesin ac yang paling banyak digunakan dalam industri dengan skala besar maupun kecil, dan dalam rumah tangga. Alasanya adalah bahwa karakteristiknya hamper sesuai dengan kebutuhan dunia industry, pada umumnya dalam kaitanya dengan harga, kesempurnaan, pemeliharaan, dan kestabilan kecepatan. Mesin indusri (asinkron) ini pada umumnya hanya memiliki satu suplai tenaga yang mengeksitasi belitan stator. Belitan rotornya tidak terhubung langsung dengan sumber tenaga listrik, melainkan belitan ini tereksitasi oleh industry dari perubahaan medan magnetic yang disebabkan oleh arus pada belitan stator[4]. Hampir semua motor ac yang digunakan adalah motor induksi, terutama motor induksi tiga fasa yang paling banyak dipakai di perindustrian. Motor induksi tiga fasa sangat banyak dipakai sebagai penggerak di perindustrian karena banyak memiliki keuntungan, tetapi ada juga kelemahannya[4]. -
Keuntungan motor induksi 1. Motor induksi tiga fasa sangat sederhana dan kuat 2. Biaya murah dan dapat diandalkan 3. Motor induksi tiga fasa memiliki efisiensi yang tinggi pada kondisi kerja normal. 4. Perawatan mudah
-
Kerugianya 1. Kecepatananya tidak bias bervariasi tanpa merubah efisiensi 2. Kecepatan tergantung beban 3. Pada torsi start memiliki kekurangan
18
3.2. Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa
Secara umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator (Gambar 3.1). Rotor merupakan bagian yang bergerak, sedangkan stator bagian yang diam. Diantara stator dan rotor terdapat celah udara yang jaraknya sangat kecil[5].
Gambar 3.1 kontruksi motor induksi [5]
Komponen stator adalah bagian terluar dari motor yang merupakan bagian yang diam dan mengalirkan arus phasa. Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan yang berbentuk silindris. Alur pada tumpukan laminasi inti diisolasi dengan kertas (Gambar 3.2.(b)). Tiap elemen laminasi inti dibentuk dari lembaran besi (Gambar 3.2 (a)). Tiap lembaran besi tersebut memiliki beberapa alur dan beberapa lubang pengikat untuk menyatukan inti. Tiap kumparan tersebar dalam alur yang disebut belitan phasa dimana untuk motor tiga phasa, belitan tersebut terpisah secara listrik sebesar 120o. Kawat kumparan yang digunakan terbuat dari tembaga yang dilapis dengan isolasi tipis. Kemudian tumpukan inti dan belitan stator diletakkan dalam cangkang silindris (Gambar 3.2.(c)) [5].
Gambar 3.2 Gambaran komponen stator motor induksi tiga fasa [5]
19
3.3.Prinsip Kerja Motor Induksi
Berkerjanya motor induksi bergantung pada medan magnet putar yang ditimbulkan dalam celah udara motor oleh arus stator. Lilitan stator tiga fasa di lilitkan dengan lilitan fasanya berjarak 1200 [6]. Ada beberapa prinsip kerja motor induksi[6] : 1. Apabila sumber tegangan 3 fasa dipasangkan pada lilitan stator timbullah medan putar dengan kecepatan Ns =
120
(3.1)
2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. 3. Akibat dari medan putar pada lilitan rotor timbul induksi gaya gerak listrik (ggl). 4. Karena lilitan rotor merupakan rangkaian yang cukup tertutup, ggl akan menghasilkan arus. 5. Adanya arus didalam medan magnet menimbulkan gaya pada rotor. 6. Bila torka mulai yang dihasilkan oleh gaya pada rotor cukup besar untuk memikul torka beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator 7. Seperti yang telah dijelaskan pada point 3 tegangan induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator, artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya perbedaan relative antara kecepatan medan putar stator (Ns) dengan kecepatan berputar rotor (Nr). 8. Perbedaan kecepatan antara (Nr) dan (Ns) disebut slip dinyatakan dengan S=
− x 100
(3.2)
9. Bila (Nr) = (Ns), tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada lilitan rotor, dengan demikian tidak dihasilkan torka. Torka motor akan timbul apabila (Nr) lebih kecil dari (Ns). 10. Dilihat dari cara kerjanya motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.
20
3.4. Rangkaian Ekivalen
Motor induksi 3-fasa ini dapat dianalisa berdasarkan rangkaian ekivalen motor tanpa harus mengoperasikan motor. Bentuk rangkaian ekivaelen motor ini perfasa diperlihatkan seperti pada Gambar 3.3[7].
ᵩ = Tegangan sumber perfasa pada kumparan stator V R 1 = Resistansi kumparan stator jX1 = Reaktansi Induktif kumparan stator Rc = Tahanan Inti Besi R 2 = Resistansi kumparan rotor dilihat dari sisi stator jX2 = Reaktansi Induktir rotor dilihat dari sisi stator jXm = Reaktansi magnet pada Motor I 1 = Arus kumparan stator I 2 = Arus pada kumparan rotor dilihat dari sisi stator saat motor distart. Gambar 3.3 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Tiga Fasa [7]
Dari rangkaian ekivalen(Gambar 3.3) diatas I 1 merupakan arus yang mengalir pada kumparan stator yang terbagi arus Im dan I 2 , dimana untuk mencari besarnya arus yang mengalir pada saat pembebanan.
3.5. Karakteristik Torsi-Kecepatan Motor Induksi
Karakteristik torsi-kecepatan (perputaran) dari induksi memperliahatkan bagaimana
torsi
berubah
menurut
perubahan
perputaran
motor.
Kurva
karakteristik mengambarkan nilai torsi untuk masing-msing putaran motor, mulai dari posisi diam sampai perputaran nominal N dan seterusnya sampai perputaran sinkron No[8].
21
Torsi start adalah torsi yang tersedia apabila motor mulai berputar dari posisi diam. Torsi beban penuh (T) adalah torsi yang dihasilkan apabila motor berjalan pada keluaran nominal, dan perputaran motor pada torsi ini disebut perputaran nominal. Gambar 3.4 menunjukkan hubungan karakteristik perputaran terhadap torsi motor[8]. Bila beban secara berangsur-angsur diperbesar dimana motor berputar pada keluaran nominal untuk melayani beban dan torsi maksimum dari poros motor yang dapat digunakan dilampaui, maka motor tidak mampu melayani beban dan akan berhenti. Nilai maksimum dari torsi dalam hal ini di sebut torsi maksimum (Tm)[8].
Gambar 3.4 Karakteristik torsi-kecepatan motor induksi [9]
3.6. Klasifikasi Desain Motor Induksi
[10]
Standard NEMA pada dasarnya mengkatagorikan motor induksi ke dalam empat kelas yakni desain A, B, C, dan D. 1. Kelas A : desain ini memiliki torsi start nominal (150-170%) dari nilai ratingnya dan arus start relatif tinggi. Torsi break down nya merupakan yang paling tinggi dari semua desain NEMA. Motor ini mampu menangani beban lebih dalam jumlah besar selama waktu singkat. Slip
≤ 5%.
22
2. Kelas B : merupakan disain yang paling sering dijumpai di pasaran. Motor ini memiliki torsi start yang normal seperti halnya disain kelas A, akan tetapi motor ini memberikan arus start yang rendah. Torsi locked rotor cukup baik untuk menstart berbagai beban yang dijumpai
dalam aplikasi industri. Slip motor ini ≤ 5 %. Effisiensi dan faktor dayanya pada saat berbeban penuh tinggi sehingga disain ini merupakan yang paling populer. Aplikasinya dapat dijumpai pada pompa, kipas angin/ fan, dan peralatan – peralatan mesin. 3. Kelas C : memiliki torsi start lebih tinggi (200 % dari nilai ratingnya) dari dua disain yang sebelumnya. Aplikasinya dijumpai pada beban – beban seperti konveyor, mesin penghancur (crusher), komperessor, dan lain-lain. Operasi dari motor ini mendekati kecepatan penuh tanpa
overload dalam jumlah besar. Arus startnya rendah, slipnya ≤ 5 %. 4. Kelas D : memiliki torsi start yang paling tinggi. Arus start dan kecepatan beban penuhnya rendah. Memiliki nilai slip yang tinggi (5 13 %), sehingga motor ini cocok untuk aplikasi dengan perubahan beban dan perubahan kecepatan secara mendadak pada motor. Contoh aplikasinya : elevator, crane, dan ekstraktor. Karakteristik torsi
–
kecepatannya dapat dilihat pada Gambar 3.5.
Gambar 3.5 Karakteristik torsi-kecepatan pada berbagai desain [10]
3.7. Pengasutan Motor Induksi
Pengertian dari pengasutan motor adalah menghubungkan belitan stator motor dengan sumber tegangan listrik dengan jalan menghubungkan saklar 23
penghubung sehingga mesin mulai berputar dari keadaan diam sampai beroperasi pada putaran nominalnya. 1. Pengasutan langsung (DOL) Ini adalah cara sederhana, dimana dihubungkan langsung dengan sumber tegangan seperti terlihat pada Gambar 3.6. Start motor memiliki karakteristik sendiri [11].
Gambar 3.6 Starting langsung [11]
Ketika dinyalakan, motor bertindak seperti suatu transformator dengan sekundernya berupa rotor belitan dengan tahanan yang sangat kecil dihubung singkat. Ada arus induksi tinggi yang mengalir pada rotor yang menyebabkan suatu arus puncak pada sumber tegangan yaitu [11]: Arus start : 5 sampai 8 arus nominal Torsi start rata-rata : 0,5 sampai 1,5 torsi nominal.
2. Starting dengan Tahanan Rotor Metode starting ini hanya dapat digunakan pada motor rotor belitan, dapat dihubungkan dengan tahanan luar melalui cincin slip. Tipe motor tersebut dapat distart langsung (derect on line) karena arus puncak pada saat starting sangat besar. Oleh karena itu motor distart denga sebuah tahanan variable yang dihubungkan seri dengan belita rotor seperti terlihat pada Gambar 3.7.
24
Metode tersebut didesain sedemikia rupa agar pada saat starting terdapat tahanan maksimum pada rangkaian rotor. Kemudian secara bertahap nilai tahanan dikurangi sampai rangkaian rotor terhubung singkat [11]. Torsi start dengan metode ini adalah sebanding dengan arus motor. Sehingga torsi startnya adalah 1,5 kali torsi nominal dan arus start 6 kali arus beban penuh. Starting dengan tahanan rotor ini, ideal untuk beban dengan kelembaman tinggi yang distart saat berbeban dimana arus puncak dari sumber daya listrik dibatasi. Selanjutnya nilai tahanan dan jumlah tahap dapat ditentukan dengan karakteristik rotor tersebut.
Gambar 3.7 Starting dengan Tahanan rotor [11]
3. Starting Why-Delta Sistem start ini hanya dapat digunakan pada motor yang kedua ujung tiga belitan statornya terhubung pada terminal (Gambar 3.8). Beliatan harus dibuat sedemikian sehingga hubungan delta memenuhi tegangan jala-jala. Misalnya tegangan tiga fasa 380 V mengsuplay motor dengan 380 V delta dan 660 V Why. Prinsipnya untuk start motor belitan dihubungkan why pada sumber tegangan, yang membagi tegangan jala- jala
pada motor dengan √3, (contoh
sebelumnya tegangan jala-jala pada 380 V- 660 V/√3) [11]. Arus puncak start adalah 1,5 sampai 2,6 RC ( Rated Current )
25
Gambar 3.8 Starting Delta-Why [11]
4. Starting dengan Auto-transformator Adapun rangkaian pengasutan Auto-Transformator ini adalah terlihat pada Gambar 3.9.
Gambar 3.9 Starting oto-transformator [11]
Pada saat pengasutan kontak 1 dan 2 dihubungkan, selesai pengasutan kontak 3 dibuka lebih dalu, lalu kontak 2 dihubungkan. Dengan cara ini pengasutan dapat dilakukan tanpa pemutus aliran pasokan daya listrik. Sedangkan transformator asut, biasanya digunakan auto-transformator yang memiliki beberapa tipe peubah sadap (tap changer ). Arus starting yang dihasilkan adalah
26
sebesar 1,7 sampai 4 kali arus nominal motornya. Sedang torsi yang dihasilkan adalah sebesar 0,5 sampai 0,85 rating torsi motor. 3.8. Perhitungan Starting Motor Induksi
Saat motor distart, pada umimnya motor induksi memiliki arus yang besar yaitu menvapai 5-7 kali arus nominal motor. Arus star merupakan arus masuk awal saat saklar motor dihidupkan, maka terlebih dahulu menentukan besar daya yang diperlukan untuk start motor dengan menggunakan persamaan (3.3) [12]: S start = S rated x Letter Code Factor
(3.3)
dengan, S start = Daya yang diperlukan untuk start motor (kVA) S rated = Daya nominal motor (Hp) Letter code factor = Faktor pengali (kVA/Hp) berdasarkan jenis motor induksi yang digunakan. Dan untuk daya yang besar, pengkonversian dalam bentuk daya kuda adalah dengan menggunakan persamaan (3.4) [13]. 1 kW =
1000 746
Hp = 1,34 Hp
(3.4)
Untuk motor induksi rotor sangkar, starting motor induksi dapat dilakukan dengan banyak cara tergantung pada daya nominal motor dan tahanan efektif rotor saat motor distart. Untuk menetukan arus rotor pada saat starting , semua rotor sangkar saat ini mempunyai code letter (agar tidak bingung dengan desgn class motor) pada nameplatenya [11]. Dimana data code letter ini merupakan arus asut motor induksi bedasarkan pengujian yang telah dilakukan dengan melihat daya semu motor ketika rotor ditahan per daya kuda Hp)[14]. Batas ini dinyatakan dalam fungsi daya kuda (Hp). Tabel 3.1 adalah tabel yang berisi kVA/Hp untuk setiap code letter [11]. Sehingga besar arus starting motor induksi adalah:
I start =
3
(3.5)
27
dengan, I start
= Arus starting motor ( Ampere)
V nominal
= Tegangan nominal motor (Volt)
Tabel 3.1. Factor Pengali daya start terhadap daya nominal motor induksi berdasarkan nameplate letter code [11]
Huruf A B C D E F
Factor Pengali (kVA/Hp) 0 – 3,15 3,15 – 3,55 3,55 – 4,00 4,00 – 4,50 4,50 – 5,00 5,00 – 6,00
3.9. Perhitungan Starting Dengan Metode Auto-Transformator
[15]
Auto- Tarnsformator adalah suatu transformator diman lilitan primer dan sekundernya dihubungkan dengan secara listrik. Salah satu aplikasi autotansformator adalah untuk starting motor induksi tiga fasa yang mana tegangan yang dikenakan ke kotor dikurangi selama priode strating. Dalam melakukan perhitungan besar arus starting pada metode ini terlebih dahulu menentukan ratio dari tranformator yang digunakan dengan persamaan: E1 E2
Setelah
=α
didapatkan
(3.6) besarnya
perbandingan
(ratio)
pada
auto-
transformator, sehingga dapat dilakukan perhitungan tegangan masukan pada motor dapat ditentukan dengan persamaan: E2 =
1
(3.7)
Dari persamaan diatas dan didapatkan besarnya tegangan yang masuk pada motor maka dapat dilakukan perhitungan besar arus yang masuk pada motor dengan persamaan sebagai berikut:
I=
32 cos ᵩ
(3.8)
28
dengan, E1
= Tegangan masukan pada transformator (Volt)
E2
= Tegangan Krluaran Pada Transformator (Volt)
α
= Ratio Transformator
P
= Daya Pada Motor (Watt)
Cos
ᵩ
= Factor Daya Motor
29
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Pendahuluan
Secara umum motor induksi dapat distarting baik dengan menghubungkan secara langsung maupun dengan menggunakan tegangan yang telah dikurangi ke motor selama priode start. Sistem pengasutan atau arus starting pada motor induksi GBM-301 ini adalah sistem pengasutan langsung. Adapun motor induksi yang digunakan adalah motor induksi rotor sangkar. Di PUSRI IB, motor induksi GBM-301 digunakan sebagai blower pengembusan udara ke puncak prilling tower dan sebagai pendorong urea cair ke puncak priling tower sebelum urea cari dikristalkan dan menjadi urea butiran. Apabila motor induksi GBM-301 tidak bekerja maka proses produksi pada pabrik tidak berjalan sehingga dapat merugikan perusahaan. Selain itu, dapat dikatakan pabrik PUSRI IB tidak memproduksi urea. Pada proses pengangkutan urea cair ke priling tower sebenarnya menggunakan dua buah motor induksi yaitu, motor induksi GBM-302 dan GBM301 dimana kedua motor induksi ini memiliki fungsi dan tugas yang berbeda beda. Motor induksi GBM-302 adalah merupakan motor induksi yang berfungsi sebagai pompa dimana bertujuan untuk menarik urea cair ke puncak priling tower sebelum terjadi proses pengkristalan. Sedangkan motor induksi GBM-301 adalah motor induksi yang berfungsi sebagai blower (menghembuskan udara) untuk mendorong urea cair menuju puncak priling tower. Dari masing-masing fungsi kedua motor GBM-301 dan GBM-302 dapat dilihat bahwa kedua motor induksi ini saling bekerja sama dan penghidupanya berbarengan sesuai dengan tugas motor indusi tersebut sebagai pendorong dan penghirup. 4.2. Motor Induksi GBM-301 sebagai Fan For Driyer
Pada umumnya semua pabrik banyak menggunakan Fan dan Blower utuk proses indusri yang memerlukan aliran udara(tekanan). Sistem fan for driye ini sangatlah penting untuk menjaga pekerjaan proses industri yang sedang
30
berlangsung. Pada motor induksi GBM-301 sebagai fan for driyer ini memiliki bagian-bagian tertentu terlihat pada Gambar 4.1, yaitu : 1. Motor induksi sebagai penggerak 2. Kipas (Fan) 3. Saluran udara 4. Ruangan Filter udara Keempat komponen ini memiliki fungsi yan berbeda-beda, diman motor induksi berfungsi sebgai penggerak kipas (Fan). Sedangakan kipas (Fan) menghasilkan dorongan udara yang dihirup dari ruang filter udara dan di hembuskan melalui saluran udara menuju puncak priling tower PUSRI IB. Fungsi dari Fan For Driyer ini adalah memanfaatkan tekanan udara sehingga dapat
pendorong urea cair ke atas puncak priling tower untuk
menjalankan proses pengkristalan urea sehingga menjadi serbuk urea. Pada pada proses ini tentu membutuhkan motor dengan daya yang besar sehingga mampu menggerakan fan ini.
Gambar 4.1. Komponen Fan Yang terdapat Kipas Pengahasil Udara
31
4.3. Data Motor Induksi GBM-301 ( Fan For Dryer)
Nameplate motor indusi GBM-301 (Fan For Dryer)
Merk
: TOSHIBA
Serial no
: 10297562 M
Daya
: 120 kW
Phasa
:3
Tegangan
: 2300 V
Arus
: 38 A
Frekuensi
: 50
Rpm
: 990
Pole
:6
Class
:F
Type
: TIIK
Frame
: 280 M
Temperature
: 80 C
Code letter
:E
Factor daya
: 0,82
Arus starting
: 273 A
0
Gambar 4.2 adalah merupakan gambar motor GBM-301yang digunakan sebagai pengerak.
Gambar 4.2 Motor Induksi GBM-301 (Fan For Dryer)
32
4.4. Rangkaian Kontrol Motor Induksi GBM-301
Adapun rangkaian control pada motor induksi GBM-301 menggunakan rangkaian pengasutan langsung seperti yang terlihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Rangkaian control motor induksi GBM-301
4.5. Pengntrolan Motor Induksi 4.5.1. Peralatan Kontrol
1. Breaker Di PUSRI IB, breaker yang digunakan untuk motor kapasitas da ya yang besar adalah menggunakan breaker saklar langsung yang berukuran besar seperti yang terlihat pada Gambar 4.4. Breaker ini dipasang langsung dengan feeder 2,4 kV dan berfungsi s ebagai pemutus tegangan apabila ada gangguan dan pemeliharaan. Selain itu, breaker ini juga
33
digunakan untuk pembuka panel control MCC 301 dan juga sebagai pemutus tegangan.
Breaker yang digunakan untuk motor induksi
GBM-301 ini tidak menggunakan sifat elektromagnit seperti breakr breaker lainya melainkan bekerja seperti saklar biasa karena motor ini bertegangan tinggi. Breaker jenis ini juga digunakan untuk pengamanan motor dengan kapasitas besar lainya seperti, motor induksi GBM-302, GAM-303 dan GBM-303 yang ada pada MCC 58.
Gambar 4.4. Breaker Motor Induksi GBM-301
2. Kontaktor Kontaktor adalah
salah satu jenis peralatan listrik yang digunakan
untuk menghubungkan atau memutusan rangkaian listrik (umumnya adalah motor listrik) yang bekerja berdasarkan prinsip electromagnet. Pada rangkaian contol motor GBM-301 ini banyak menggunakan kontaktor-kontaktor yang disusun sedemikin rupa dalam keadaan normal yang berbeda, baik dalam normali open (NO) maupun normali close (NC) sesuai dengan kegunaanya dalam operasi menghidupkan atau mematikan motor. 3. Relay Relay adalah suatu alat yang digunakan dalam suatu rangkaian control untuk melengkapi sistem pengontrolan yang otomatis. Relay berfungsi memonitor besaran-besaran ukuran sesuai dengan batas-batas yang dikehendaki dan relay bekerja pada arus dan tegangan.
34
Pada pengaman motor induksi GBM-301 ketika terjadi gangguan adalah menggunakan MPR (Motor Protection Relay) yang terlihat pada Gambar 4.5. Pada MPR ini banyak tedapat proteksi-proteksi yang biasa diamankan apabila terjadinya gangguan. Seperti, Under Voltage Relay, unbalance,
thermistor
dan
gangguan
ketanah.
Namun,
pada
pengamanan motor GBM-301 ini masih menggunakan MPR manual. Dimana setting yang digunakan masih secara manual dan sesuai dengan setting yang diinginkan.
Gambar 4.5. Relay MPR (Motor Protection Relay)
4. Lampu indikasi Lampu tanda yang dipasang secara paralel dengan peralatan control sehingga kita dapat mengetahui peralatan mana saja yang sedang bekerja dan tidak bekerja. Pada motor GBM-301 ini menggunakan tiga buah jenis lampu indikasi yaitu, merah, hijau dan kuning. Ketika motor berhenti maka lampu indikasi yang hidup adalah warna hijau. Apabila motor berjalan (running) maka lampu warna merah yang akan menyala. Dan ketika untuk testing maka lampu kuning yang akan menyala. Menyalanya lampu indikasi adalah menyatakan berjalan (running) atau tidaknya suatu motor induksi. 4.5.2. Pengntrolan Motor Induksi GBM-301 secara Running Jogging
Menjalankan motor induksi secara running menggunakan alat bantu sebuah kontaktor magnetit dan tombol tekan (on off). Jika tombol on ditekan, kotak utama dari kontaktor akan bekerja yaitu menggunakan sumber listrik dari
35
CB ke motor induksi tiga fasa. Sehingga motor akan berputar, jika tombol off ditekan maka motor tersebut berhenti. Sebab kontak utama dari kontaktor akan kembali pada posisi normal. Jadi yang dimaksud menjalankan motor induksi GBM-301 secara running adalah motor akan bekerja bila tombol sudah ditekan walaupun hanya sesaat dimana motor akan berhenti bila tombol off ditekan. 4.5.3. Starting Motor Induksi GBM-301
Adapun cara kerja kontrol motor induksi GBM-301yang terdapat pada pada MMC 58 adalah sebagai berikut: 1. Terlebih dahulu tegangan 2,4 kV harus tersedia 2. Breaker 52 harus pada posisi “ connect” (tegangan input). 3.
Bila tombol “ON” di tekan maka arus akan mengalir kerangkaian control dan koil kontaktor-kontaktor bekerja.
4. Kontaktor ini akan menutup kontak M sehingga arus dapat mengalir ke motor. 5. Motor running (jalan). 4.5.4. Stopping Motor Induksi GBM-301
Adapun cara menghentikan motor induksi GBM-301 dilakukan dengan cara sebagai berikut: 1.
Bila tombol “OFF” ditekan maka arus akan mengalir kentaktor (opening solenoid)
2. Arus ini akan meng-energize pada kontaktor lainya (opening solenoid). 3. Kontaktor M terbuka 4. Tegangan terputus dan motor berhenti. Apabila terjadi gangguan pada rangkaian control motor induksi GBM-301 ini akan terdeteksi pada masing-masing relay, maka relay bekerja. Relay akan membuka kontaknya sehingga tidak ada tegangan yang mengalir pada rangkaian dan motor berhenti.
4.6. Perhitungan Arus Starting Motor Induksi GBM-301
Sebelum melakukan perhitungan arus starting terlebih dahulu melakukan perhitungan S rated (Hp) motor GBM-301 ini dimana daya nominal yang terdapat
36
di nameplate motor adalah sebesar 120 kW, dengan menggunakan persamaan (3.4) sebagai berikut: S rated
= 120 x 1,34 = 160,8 Hp
Berdasarkan data nameplate motor GBM-301 ini memiliki code letter E. Maka dari Tabel 3.1 dapat dilakukan perhitungan daya start dengan mengambil batasan daya yang dinyatakan dalam daya semu selama pengasutan, dengan nilai tertinggi sebesar 5,0 kVA/Hp. Sehingga dapat melakukan perhitungan S start sesuai dengan persamaan (3.3) sebagai berikut: S start
= 160,8 Hp x 5,0
= 804
= 804 kVA Dari perditungan daya start yang telah dilakukan diatas, sehingga dapat dilakukan perhitungan arus start pada motor induksi GBM-301 sesuai dengan persamaan (3.5) sebagai berikut: I start
=
=
804 kVA
3 2300 804 3983,7
=0,2018 kA = 201,8 A Dari hasil perhitungan didapat besar arus starting motor adalah sebesar 201,8 Ampere, sedangkan dari data hasil pengukuran arus starting yang di dapatkan adalah sebesar 273 Ampere. Sehingga dapat dibandingkan, batas arus starting yang di dapatkan dalam perhitungan adalah sebesar 201,8 : 38 = 5,31 kali dari arus nomonalnya. Sedangkan batas arus starting yang didapatkan dari
37
pengukuran yang dilakukan adalah sebesar 273 : 38 = 7,18 kali dari arus nominalnya. Hal ini membuktikan bahwa hasil arus pengasutan yang di dapat dari perhitungan dan pengukuran masih di dalam rentang arus start pada sistem pengasutan direct on line yaitu 5-8 kali arus nominalnya. Dari hasil perhitungan dan pengukuran yang dilakukan, terlihat bahwa selisih arus start yang dihasilkan tidak terlalu besar yaitu 65,2 Ampere. Namun ini tidak mempengaruhi sistem lain yang bekerja. Selain itu, terlihat bahwa metode direct on line ini masih biasa dikatakan cocok untuk sistem pengasutan motor GBM-301 dan masih biasa dikatakan dalam kondisi aman terhadap gangguan besarnya arus start. Karena arus start yang diperlukan masih dalam rentang arus starting metode direct on line (DOL). Apabila arus strting yang didapatkan besar, maka dapat menyebabkan gangguan pada sistem bus 2,4 kV. Adanya arus starting yang besar secara tibatiba ditarik dari sistem tenaga listrik dapat menyebabkan kedip tegangan sesaat. Akibat yang merugikan karana terjadinya kedip tegangan antara lain: a) Torsi transien shalf pada motor, yang adapat menyebabkan stress yang berlebihan pada sistem mekanik. b) Drop tegangan yang berlebihan, sehingga dapat menghambat akselerasi motor dari kondisi diam ke kecepatan penuhnya. c) Mal-fungsi dari kinerja peralatan-peralatan lain, seperti: relay, kontaktor, peralatan elektronik, computer (media penyimpanan data) dan terjadinya flicker pada penerangan yang dapat mengganggu. Akibat yang ditimbulkan tersebut dapat saja terjadi pada sistem kelistrikan PUSRI IB. Untuk mengindari akibat yang ditimbulkan tersebut untuk mengoperasikan peralatan yang lain dapat dilakukan secara bergantian setelah proses starting motor induksi GBM-301.
4.7. Karakteristik Starting Motor Induksi GBM-301
Gambar 4.6 merupakan kurva karakteristik starting motor induksi GBM301. Pada karakteristik ini memperlihatkan perbandingan torsi dan kecepatan motor pada saat beroperasi dengan dorongan beban sebesar 610 Kg.m 2.
38
Dari kurva terlihat, torsi minimum dari motor GBM-301 ini adalah sebesar 120% pada saat kecepatan stabil. Sedangakan torsi yang dihasilkan untuk starting motor induksi ini adalah sebesar 200% ketika kecepatan stabil motor sebesar 100%. Terlihat bahwa kapasitas torsi yang dibangkitkan motor ini berbeda karana tergantung kepada seberapa besar gaya lawan yang dihasilkan.
Gamabar 4.6. Kurva Karakteristik Motor GBM-301
Berdasarkan teori bahwa torsi yang di perlukan motor induksi dengan pengasutan direct on line dalam 5-8 kali arus nominalnya adalah 1,96 kali torsi nominal motor. Dari hasil perhitungan sebelumnya, arus starting motor induksi GBM-301 adalah sebesar 245,62 ampere, dimana besar arus start ini masih dalam standard metode pengasutan direct on line yaitu 5-8 kali arus nominal. Sehingga torsi yang di butuhkan pada saat startimg adalah sebesar 1,96 x 100 = 196%. Dan torsi yang di perlukan pada saat starting masih dalam rata-rata dan tidak melebihi torsi maximumnya. 4.8. Perhitungan Arus Starting pada Pengasutan Auto-Transformator
Selain sistem starting DOL dapat juga dilakukan dengan metode pengasutan auto-transformator. Pengasutan ini dapat dilakukan dengan beberapa
39
tingkatan, semakain banyak tingkatan yang digunakan maka akan semakin baik pula perubahan arus start dapat diminimalkan. Keuntungan yang dapat kita rasakan dengan penggunaan tingkatan yang lebih banyak adalah akan mengurangi kerugian-kerugian panas yang timbul jika kita bandaingkan dengan menggunakan suatu hambatan R. namun kekurangan yang utama adalah transformator tegangan mmpunyai harga yang lebih tinggi dibandingkan dengan sebuah hambatan. Tujuan dari pengasutan ini adalah untuk mengurangi tegangan awal yang diinduksikan pada stator sehingga rangkaian ini biasa dikenal dengan nama pemanasan awal kerja atau strting compensator. Rangkaian ini dapat dioperasikan secara manual ataupun otomatis dengan menggunakan relay yang dapat memberikan tegangan penuh setelah motor menjadi cepat. Pada saat pengasutan tegangan terminal dari motor berkurang 50% sampai 80% dari tegangan penuh trafo, hal ini dimaksudkan untuk membuat arus asut menjadi lebih kecil. Setelah motor dengan kecepatan sinkronnya transformator te gangan diputuskan. Dalam
perbandingan
ini
kita
misalkan
menggunakan
tiga
buat
transformator satu fasa dengan tegangan masukan 2,4 kV dan tegangan keluaran 480 Volt. Setelah beerapa detik tegangan yang diberikan pada stator sesuai sama dengan tegangan sumber yaitu 2,4 kV dimana sesuai dengan pengaturan relaynya. Dari data transformator yang digunakan dapat kita hitung ratio dari transformaor step down dengan persamaan (3.6) sebagai berikut:
α=
2400 480
= 5
Sehingga jika tegangan masukan adalah 2400 Volt, maka dengan persamaan (3.7) dapat di hitung tegangan masukan pada motor adalah sebagai berikut: E2
=
2400 5
= 480 Volt Maka arus starting motor dapat dihitung sesuai dengan persamaan (3.8) sebagai berikut:
40
I star =
=
120000
3(480 )(0.82) 120000
680,928 VA
= 176, 23 Ampere Disini terbukti bahwa dengan menggunakan transformator penurunan tegangan satu langkah diperoleh penurunan arus pasa belitan stator yaitu arus starting yang dihasilakan dengan pengasutan auto-transformator ini adalah sebesar 176, 23 Ampere. Ini terlihat bahwa arus starting yang dihasilkan masih dalam rating arus startnya yaitu 4,63 kali arus nominalnya. Untuk mendapatkan pengasutan yang lebih halus lagi, dapat digunakan tahapan yang lebih dari satu langkah sehingga akan didapatkan arus starting awal motor GBM-301 ini cukup halus lagi. Karena pengasutan ini dilakukan tanpa menggunakan beban (beban nol) sehingga arus yang terukur cendrung lebih rendah dengan arus yang diperhitungkan pada nilai nominalnya.
41
BAB 5 PENUTUP 5. 1. Kesimpulan
1. Dari hasil pehitungan didapat besar arus starting pada motor induksi GBM-301 adalah sebesar 201,8 Ampere atau 5 kali arus nominal dan masih dikatakan ideal untuk metode pengasutan langsung ( directon-line starting ). 2. Pengasutan dengan metode pengasutan auto-transformator pada starting motor GBM-301 meliliki arus sebesar 176, 23 Ampere atau 4 kali arus nominalnya. 3. Untuk mendapatkan arus starting yang lebih kecil, metode autotransformator lebih bagus dibandingkan metode DOL.Dimana selisih perbandingan arusnya adalah sebesar 25,57 Ampere. Namun metode Auto-Transformator membutuhkan komponen lain seperti transformator step down untuk memperkecil tegangannya. 3.2. Saran
Diharapkan ada kajian lebih lanjut dalam menganalisis pemakaian metode pengasutan auto-transformator terhadap motor BGM-301. Selain itu dilihat perbandingan efisiensi dari metode auto-transformator dengan metode DOL dari segi tegangan, arus dan kinerja motor BGM-301 ini.
42
DAFTAR PUSTAKA
[1]
Rhodita.2012. Pengontrolan Level Steam Drum Pada Package Boiler Di Pusri IV . Universitas Sriwijaya: Palembang
[2]
http://id.wikipedia.org/wiki/Berkas:PUPUK_INDONESIA.png
[3]
http://www.pusri.co.id/ina/perusahaan-makna-logo/
[4]
Sirait, David.H. 2008. Analisis Starting Motor Induksi Tiga Fasa pada PT. Berlian Unggas Sakti TJ. Morawa. Universitas Sumatera Utara: Medan,
[5]
Prasetyo, Eko. 2009. Analisis Pengaruh Jatuh Tegangan Jala-Jala Terhadap Unjuk Kerja Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Sangkar Tupai . Universitas Sumatera Utara: Medan
[6]
Sendro, Parisro. 2011. Analisa Pengaruh Jatuh Tegangan Terhadap Kerja Motor Induksi Tiga Fasa Menggunakan Matlab. Universitas Sumatera Utara: Medan
[7]
Prasetya, Andyk Probo, Abdul Hamid, Yusuf Ismail Nakhoda. 2012. Analisis Perbandingan Sistem Pengasutan Motor Induksi 3 Fasa Sebagai Penggerak Pompa Pada Perusahaan Daerah Air Minum (PDAM) Wendit Malang . Teknik Elektro Institute Teknologi Nasional Malang: Malang
[8]
Parozi, Tuten. 2010. Analisa Perhitungan Arus Starting Dan Waktu Pengasutan Pada Motor 5209 JCM (Cooling Water Pump) di PUSRI 1B Palembang
Program
Studi
Teknik
Elektro
Universitas
Bengkulu:
Bengkulu [9]
Anonim, Parameter Dan Torsi Motor Induksi Tiga Fasa. Universitas Sumatera Utara: Medan, diunduh tanggal 21 desember 2013 pukul 21.05 WIB
[10]
Hasugian, Fritz D. P. 2010. Analisa Lamanya Waktu Block Rotor yang Aman pada Motor Induksi Rotor Sangkar . Universitas Sumatera Utara: Medan
[11]
Ritonga, Muallim. 2009. Studi Starting Motor Induksi Rotor Sangkar Dengan Autotransformator . Universitas Sumatera Utara: Medan
[12]
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/24087/3/Chapter%20II.pdf .
Analisa Hubung Singkat dan Motor Starting . Universitas Sumatera Utara: Medan, diunduh tanggal 20 desember 2013 pukul 22.30 WIB.
43
