PENGGUNAAN MOTOR LISTRIK EFISIENSI MOTOR INDUKSI SEBAGAI PENGGERAK PADA BLOWER

PENGGUNAAN MOTOR LISTRIK

SEBAGAI PENGGERAK BLOWER

Oleh :

1. Iqbal Muhammad F (141734015)

2. Iqbal Muwahid (141734016)

3. Ira Pramitha DR (141734017)

4. M. Anshar J.A (141734018)

5. Ogi Sutrisna Azizi ((141734019)

6. Okky Oktaviansyah D (141734020)

D4-KONSERVASI ENERGI

JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2016

EFISIENSI MOTOR INDUKSI SEBAGAI PENGGERAK PADA BLOWER

I. TUJUAN PERCOBAAN

Setelah melakukan kegiatan praktikum mahasiswa diharapkan :

1. Mengukur dan menghitung efisiensi motor induksi sebagai penggerak
blower

2. Mahasiswa dapat mengetahui cara kerja motor induksi

3. Mahasiswa dapat mengetahui cara kerja blower

II. DASAR TEORI

A. Penggerak Motor Induksi 3 Fasa

Motor induksi tiga fasa merupakan motor elektrik yang paling
banyak digunakan dalam dunia industri. Salah satu kelemahan motor
induksi yaitu memiliki beberapa karakteristik parameter yang tidak
linier, terutama resistansi rotor yang memiliki nilai yang bervariasi
untuk kondisi operasi yang berbeda, sehingga tidak dapat
mempertahankan kecepatannya secara konstan bila terjadi perubahan
beban. Oleh karena itu untuk mendapatkan kecepatan yang konstan dan
peformansi sistem yang lebih baik terhadap perubahan beban dibutuhkan
suatu pengontrol. Motor induksi memiliki beberapa parameter yang
bersifat non-linier, terutama resistansi rotor, yang memiliki nilai
bervariasi untuk kondisi operasi yang berbeda. Hal ini yang
menyebabkan pengaturan pada motor induksi lebih rumit dibandingkan
dengan motor DC.

Motor induksi tiga fasa berputar pada kecepatan yang pada
dasarnya adalah konstan, mulai dari tidak berbeban sampai mencapai
keadaan beban penuh. Kecepatan putaran motor ini dipengaruhi oleh
frekuensi, dengan demikian pengaturan kecepatan tidak dapat dengan
mudah dilakukan terhadap motor ini. Walaupun demikian, motor induksi
tiga fasa memiliki beberapa keuntungan, yaitu sederhana, konstruksinya
kokoh, harganya relatif murah, mudah dalam melakukan perawatan, dan
dapat diproduksi dengan karakteristik yang sesuai dengan kebutuhan
industri.

Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa

Pada saat terminal tiga fasa stator motor induksi diberi suplai
tegangan tiga fasa seimbang, maka akan mengalir arus pada konduktor di
tiap belitan fasa stator dan akan menghasilkan fluksi bolak-balik .
Amplitudo fluksi per fasa yang dihasilkan berubah secara sinusoidal dan
menghasilkan fluks resultan (medan putar) dengan magnitud yang nilainya
konstan yang berputar dengan kecepatan sinkron :
ns = 120 …………………………………………………………… (2.2) dimana,
ns = kecepatan sinkron/medan putar (rpm)
f = frekuensi sumber daya (Hz)
P = jumlah kutub motor induksi
Medan putar akan terinduksi melalui celah udara menghasilkan ggl
induksi (ggl lawan) pada belitan fasa stator sebesar :
………………………………………………………… (2.3)

untuk nilai maksimum sin = 1
Jadi

…………………………………………………… (2.4)
dimana,

e1 = ggl induksi sesaat stator/fasa (Volt)
Em1 = ggl induksi maksimum stator/fasa (Volt)
E1 = ggl induksi efektif stator/fasa (Volt)
f1 = frekuensi saluran (Hz)
N1 = jumlah lilitan kumparan stator/fasa = fluks magnetik
maksimum (Weber)

Medan putar tersebut juga akan memotong konduktor-konduktor belitan
rotor yang diam (perhatikan gambar 2.9). Hal ini terjadi karena adanya
perbedaan relatif antara kecepatan fluksi yang berputar dengan
konduktor rotor yang diam, yang disebut juga dengan slip (s).
s = ……………………………………………………………. (2.5)

Akibat adanya slip, maka ggl (gaya gerak listrik) akan terinduksi pada
konduktor- konduktor rotor sebesar :
………………………………………………………… (2.6)

atau …………………………………………………… (2.7) dimana :
e2 = ggl induksi sesaat pada saat rotor diam/fasa (Volt) E2 =
ggl induksi efektif pada saat rotor diam/fasa (Volt) f2 =
frekuensi arus rotor (Hz)
N2 = jumlah lilitan pada kumparan rotor/fasa

= fluks magnetik maksimum (Weber)

Gambar 2.9. Proses Induksi Medan Putar Stator pada Kumparan Rotor

Karena belitan rotor merupakan rangkaian tertutup, baik melalui
cincin ujung (end ring) ataupun tahanan luar, 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 (perhatikan gambar 2.10) yaitu bila suatu konduktor yang
dialiri arus berada dalam suatu kawasan medan magnet, maka konduktor
tersebut akan mendapat gaya elektromagnetik (gaya lorentz) sebesar :
F = B.i.l.sin θ ………………………………………………………… (2.8) dimana,
F = gaya yang bekerja pada konduktor (Newton)
B = kerapatan fluks magnetik (Wb/m2)
i = besar arus pada konduktor (A)
l = panjang konduktor (m)
θ = sudut antara konduktor dan vektor kerapatan fluks magnetik
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 menyatakan,
jika jari 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 (τ). Bila torsi mula yang dihasilkan pada rotor
lebih besar daripada torsi beban (τ0 > τb), maka rotor akan berputar
searah dengan putaran medan putar stator.

B

F
l

Gambar 2.10. Konduktor Berarus Dalam Ruang Medan Magnet

Seperti yang telah disebutkan di atas, 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) adalah 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.

Keterangan Spesifikasi Motor Induksi

Pada motor induksi biasanya dilengkapi dengan nameplat, dimana
nameplat tersebut sebagai identitas motor.

Identitas motor dari nameplat tersut adalah :

PH 3 = Motor Induksi dihubungkan dengan sumber 3 Phase

Hz 50 = Frekuensi sumber listrik yang di gunakan 50 Hz

Rev/MIN 1400 = Batas Putaran rotor 1400 rpm

kW 0.55 = Daya motor beban nominal 0.55 kW

V 380Y = Tegangan sumber 380 V dan di hubungkan secara start
(bintang)

A 1.6 = Arus nominal kerjanya (beban nominal) 1.6 A

Class F = Jenis isolasi motor tersebut termasuk kelas F

Rugi-Rugi Pada Motor Induksi 3 Phasa

Terdapat bannyak rugi- rugi pada motor yang akan mengurangi besar daya
masukan yang akan dikonversikan menjadi daya keluaran (mekanik). Rugi-
rugi (losses) tersebut ialah :

1. Rugi-rugi tetap (fixed losses) Rugi-rugi ini terdiri dari :
Rugi-rugi inti stator (stator core losses)

Pcore = = ……………………………………………… (2.23)

Rugi-rugi gesek dan angin (friction and windage losses), (PFW)
2. Rugi-rugi variabel (variable losses) Rugi-rugi ini terdiri dari :
Rugi-rugi tembaga stator (stator coper losses)

PSCL = ………………………………………………………. (2.24)

Rugi-rugi tembaga rotor (rotor coper losses)

PRCL = ………………………………………………………. (2.25)

Gambar 2.17. Diagram Aliran Daya Aktif Motor Induksi Tiga Fasa

dimana :
Pin = daya aktif masukan ke stator (Watt) PSCL = rugi-rugi
tembaga stator (Watt) Pcore = rugi-rugi inti stator (Watt)
PAG = daya celah udara (Watt)
PRCL = rugi-rugi tembaga rotor (Watt)
Pm = daya yang dikonversikan dari bentuk listrik ke mekanik
(Watt)
PFW = rugi-rugi gesek dan angin (Watt)
Pout = daya poros/keluaran (Watt)

Daya masukan tiga fasa disuplai ke stator melalui terminal tiga
fasa. Dikarenakan rugi-rugi tembaga stator, maka daya sebesar PSCL
didisipasikan sebagai panas pada belitan. Bagian lainnya Pcore
didisipasikan sebagai panas pada inti stator, yaitu sebagai rugi-rugi
inti besi. Daya aktif sisa PAG ditransfer ke rotor melalui celah udara
dengan induksi elektromagnetik. Sehingga daya celah udara dapat
ditentukan sebagai berikut :
PAG = Pin – PSCL – Pcore ……………………………………………… (2.26)

Dengan memperhatikan secara cermat rangkaian ekivalen pada rotor
(gambar 2.15(a)), satu-satunya elemen yang dapat mengkonsumsi
daya celah-udara PAG adalah tahanan . Untuk itu daya celah
udara dapat kita tuliskan dengan persamaan :

……………………………………………………… (2.27)

Dengan adanya rugi-rugi I2R pada rotor, maka bagian daya PRCL
didisipasikan sebagai panas, dan sisanya akhirnya terdapat dalam bentuk
daya mekanik Pm. Adapun rugi-rugi tahanan aktual rangkaian rotor
(gambar 2.13.) diberikan oleh persamaan :
…………………………………………………… (2.28) Karena daya
tidak berubah besarnya ketika rangkaian rotor dinyatakan terhadap sisi
stator, dalam bentuk rangkaian ekivalen transformator ideal, maka
rugi-rugi tembaga rotor dapat juga dinyatakan dengan :

……………………………………………………. (2.29) Setelah rugi-rugi tembaga
stator, rugi-rugi inti stator, dan rugi-rugi tembaga rotor dikurangi
dengan daya masukan motor, maka daya yang tertinggal adalah yang
dikonversikan kebentuk mekanik. Daya mekanik yang dibangun ini
diberikan oleh persamaan :

Pm = PAG – PRCL …………………………………………………… (2.30)

= –

Dari persamaan (2.27) dan (2.29) dapat dilihat bahwa rugi-rugi
tembaga rotor PRCL dan daya celah udara PAG memiliki hubungan sebagai
berikut :
PRCL = s.PAG ……………………………………………………….(2.32)

Untuk itu, semakin kecil slip motor, semakin kecil juga rugi-rugi
pada rotor. Perhatikan juga, bahwa, jika rotor tidak berputar slip s =
1 dan daya celah udara seluruhnya dipakai pada rotor. Karena Pm = PAG –
PRCL, ini juga memberikan hubungan yang lainnya diantara daya celah
udara dan daya yang dikonversikan dari bentuk listrik ke mekanik :

Pm = PAG – PRCL ……………………………………………….. (2.33)

Pm = PAG – s.PAG

Pm = (1 – s) PAG …………………………………………………… (2.34)

Sehingga jika rugi-rugi gesekan dan angin PFW dan rugi-rugi
lainnya Pmisc (stray load losses) diketahui, dan dikurangi dengan daya
mekanik Pm, maka akan didapat daya keluaran Pout atau daya yang memutar
poros.
Pout = Pm – PFW – Pmisc ………………………………………..… (2.35)

Efesiensi Motor Induksi 3 Phasa

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 dan biasanya
dinyatakan dalam persen juga sering dinyatakan dengan perbandingan
antara keluaran dengan keluaran ditambah rugi - rugi, yang dirumuskan
dalam persamaan berikut.

η = Pout/Pin = ……………….. (2.36)

Pada beban-beban dengan nilai yang kecil, rugi-rugi tetap lebih
besar dibandingkan dengan keluaran, untuk itu efisiensi yang dihasilkan
rendah. Sebagaimana beban bertambah, efisiensi juga bertambah dan
menjadi maksimum ketika rugi inti dan rugi variabel adalah sama.
Efisiensi maksimum terjadi sekitir 80 – 95 % dari rating output mesin,
dimana nilai yang lebih tinggi terdapat pada motor-motor yang besar.
Jika beban yang diberikan melebihi beban yang menghasilkan efisiensi
maksimum, maka rugi-rugi beban bertambah lebih cepat daripada output,
konsekuensinya efisiensi berkurang.
Pada motor induksi pengukuran efisiensi motor induksi ini sering
dilakukan dengan beberapa cara seperti:
- Mengukur langsung daya listrik masukan dan daya mekanik keluaran

- Mengukur langsung seluruh rugi-rugi dan daya masukan

- Mengukur setiap komponen rugi-rugi dan daya masukan,

dimana pengukuran daya masukan tetap dibutuhkan pada ketiga cara di
atas.

B. Blower

a. Pengertian dan Prinsip Kerja Blower

Blower adalah mesin atau alat yang digunakan untuk menaikkan atau
memperbesar tekanan udara atau gas yang akan dialirkan dalam suatu ruangan
tertentu juga sebagai pengisapan atau pemvakuman udara atau gas tertentu.
Prinsip kerja blower mengalirkanfluida serta mengubahnya dari tekanan
rendah ke tekanan tinggi sebagai akibat adanyagaya sentrifugal yang dialami
oleh fluida tersebut.

Blower memiliki fungsi yang berbeda dengan kompresor sekalipun media
kerjanya sama, dimana blower menghasilkan aliran fluida dengan debit aliran
yang besar pada tekanan rendah, sedangkan kompresor menghasilkan debit
aliran yang rendah namun tekanan kerja yang tinggi. Dengan fungsi yang
berbeda dari kompresor tersebut, blower banyak diaplikasikan seperti untuk
kenyamanan ruangan (kipas meja/dinding), sistem pendingin pada kendaraan
atau sistem permesinan, ventilasi, penyedot debu, sistem pengering
(dikombinasikan dengan heater), membuang gas-gas berbahaya, dan
juga supply udara untuk proses pembakaran (seperti pada boiler).

b. Klasifikasi Blower

1. Positive Diplacement Blower

Pada jenis ini udara atau gas dipindahkan volume per volume dalam
ruangan yang disebabkan adanya pergerakan elemen impeler yang berputar
karena adanya pertambahan massa udara atau gas yang dipindahkan. Jenis
positive displacement blower yang sering digunakan adalah rotary blower (
blower rotary ) yaitu : Vane Blower

2. Sentrifugal Blower

Sentrifugal pada dasarnya terdiri dari satu impeller atau lebih yang
dilengkapi dengan sudut-sudut yang dipasang pada poros yang berputar yang
diselubungi oleh sebuah rumah (asing). Udara memasuki ruang casing secara
horizontal akibat perputaran poros maka ruang pipa masuk menjadi vakum lalu
udara dihembuskan keluar. Dari bentuk sudut ( blade ) impeller ada 3 jenis
yaitu:

Forward Curved Blade

Backward Curved Blade.

Radial Blade

3. Blower Axial

Sesuai dengan namanya, Axial Fan menghasilkan aliran fluida gas dengan
arah yang searah dengan poros kerja kipas tersebut. Kipas tipe ini adalah
yang paling banyak penggunaannya di kehidupan sekitar kita. Hal tersebut
tidak terlepas dari kemudahan desain serta harga yang lebih ekonomis jika
dibandingkan dengan kipas sentrifugal. Karena desainnya yang tidak terlalu
rumit serta dapat menghasilkan flow yang besar, kipas ini banyak digunakan
sebagai alat pendingin pada berbagai keperluan. Dari pendingin CPU hingga
komponen pendingin mesin kendaraan bermotor menggunakan kipas tipe aksial.
Kipas tipe aksial sangat banyak digunakan di dunia industri. Salah
satunya digunakan pada pembangkit listrik tenaga uap sebagai Secondary Air
Fan. Kipas ini berfungsi untuk men-supply udara dalam jumlah banyak yang
dibutuhkan untuk proses pembakaran pada furnace boiler.
c. Keterangan spesifikasi blower

Secara garis besar parameter-parameter penting yang menyatakan
spesifikasi blower dimana biasanya tercantum pada nameplat blower
diantaranya :

Kapasitas

Kapasitas menyatakan besarnya laju aliran volumetric udara yang
disebabkan putaran dari blower. Biasanya kapasitas ini dalam
satuan CMH (Cubic Meter Hour) yang artinya laju volume udara
(meter kubik) untuk setiap satu jam.

Pressure

Menyatakan besarnya head yang mampu mengalirkan udara sehingga
menghasilkan laju volumetric tertentu.

Motor

Biasanya menyatakan kapasitas motor yang terpasang pada blower.

d. Rugi-rugi pada blower

Rugi-rugi pada blower dapat diakibatkan karena penggunaannya yang
tidak sesuai dengan beban fluidanya. Desain fan/baling-baling blower
biasanya didesain khusus tergantung pada beban, tekanan, dan putaran
yang diinginkan. Maintanance yang jarang dilakukan dapat meningkatkan
rugi-rugi pada blower. Hal ini karena semakin sering blower digunakan
maka resiko menempelnya pengotor pada baling-baling blower semakin
tinggi, sehingga bisa menurunkan kinerja dari blower akibat rugi-rugi
tersebut.

e. Efisiensi pada blower

Untuk perhitungan efisiensi pada blower dapat menggunakan
rumus sebagai berikut :
η'(Νudara/Nporos) x 100% (Ref. Pompa dan Kompresor, Sularso, Haruo
Tahara, Hal. 53)

Daya Udara (Nudara) :
Nudara = ρ . g .Q . H (Ref. Turbin Pompa dan
Kompresor, hal 242)
ρ = Massa jenis udara (kg/m3)
g = Percepatan gaya gravitasi (m/s2)
Q = V.A = kapasitas udara (m3/s)
H = Head Blower (m) ' Δp/(p.g)
Δp = Tekanan udara (N/m2)
g = Gravitasi (m/s2)
ρ udara = 1.215 kg/m3 (Ref. Turbin Pompa dan
Kompresor, hal 340)

III. ALAT YANG DIGUNAKAN

1. Clamp on

2. Multi meter

3. Sarung tangan karet

4. Anemometer

5. Meteran

IV. KESELAMATAN KERJA

1. Sebelum memasang clamp on pastikan rangkaian power supply ke motor
bias di ukur dengan clamp on.

2. Gunakan sarung tangan ketika memasang clamp on pada instalasi power
supply motor

3. Pastikan arah arus clamp on benar

V. RANGKAIAN PERCOBAAN

1. Rangkaian blower ruangan

RANGKAIAN KONTROL RANGKAIAN DAYA

CB

OL 1

2. Rangkaian blower motor bakar dan mesin diesel

RANGKAIAN KONTROL RANGKAIAN DAYA

N

VI. PROSEDUR PERCOBAAN

a. Blower ruangan

1. Siapkan alat dan kalibrasi

2. Sebelum mengukur gambar rangkaian terlebih dahulu

3. Sebelum mengukur catat spesifikasi pada motor induksi dan blower
yang akan dijadikan objek

4. Sebelum sistem di jalankan pastikan clamp on sudah terpasang pada
box panel blower

5. ON kan MCB pada panel utama (letaknya pada modul motor bakar
bensin)

6. ON kan MCB pada panel blower

7. ON kan saklar blower ke arah kanan ( ON) maka blower akan bekerja

8. Catat arus, tegangan , power factor, daya aktif (KW), daya reaktif
(KV), daya semu (KVA),pada clamp on per fasanya

9. Pengukuran parameter pada blower :

- Ukur kecepatan udara keluaran pada blower menggunakan anemometer

- Ukur diameter penampang blower

- Ukur tekanan udara

10. Ulangi dan amati percobaan ini 5 kali

11. Matikan blower dengan memutar saklar blower ke kiri pada posisi
(OFF)

12. Matikan MCB pada panel utama

13. Cabut rangkaian clam on pada box panel

b. Blower colling tower motor bakar




box panel cooling tower

5. ON kan MCB pada panel utama (letaknya pada modul motor bakar
bensin)

6. ON kan MCB pada panel cooling tower

7. ON kan push button hijau sebelah kanan maka cooling tower akan
bekerja (coling tower motor bakar)


9. Pengukuran parameter pada cooling tower :





11. Matikan cooling tower dengan menekan push button merah di bawah
(OFF)



c. Blower colling tower mesin diesel




box panel cooling tower

5. ON kan MCB pada panel disel (letaknya di belakang modul mesin
diesel )

6. ON kan MCB pada panel cooling tower

7. ON kan push button hijau sebelah kanan maka cooling tower akan
bekerja (cooling tower diesel)


14. Pengukuran parameter pada cooling tower :





10. Matikan cooling tower dengan menekan push button merah di bawah
(OFF)



Catatan : bila ada yang kurang jelas tanyakan langsung pada
instruktur/teknisi

VII. DATA PENGAMATAN

a. Spesifikasi Motor Pada Blower

" "Blower Ruangan "Cooling Tower "Cooling Tower "
" " "Motor Bakar "Diesel "
"Merk " " " "
"Jenis " " " "
"Daya (kW) " " " "
"Tegangan Y/ " " " "
"(V) " " " "
"Arus Y/ (A) " " " "
"Cos ϕ " " " "
"Putaran " " " "
"(rad/min) " " " "

b. Data Pengukuran

1. BLOWER

Kecepatan Angin =

Diameter Dalam Silinder =

Tekanan Udara =

"Metode 3 Fasa "
"NO. "FASA "V "I "P "
" " "(Volt) "(Ampere)"(KW) "
"1. "R " " " "
"2. "R " " " "
"3. "R " " " "
"4. "R " " " "
"5. "R " " " "

2.COOLING TOWER MOTOR BAKAR

Kecepatan Angin =


Tekanan Udara =

"Metode Per Phasa (L-N) "
"NO "FASA "V "I "P "
"1 "R " " " "
" "S " " " "
" "T " " " "
"2 "R " " " "
" "S " " " "
" "T " " " "
"3 "R " " " "
" "S " " " "
" "T " " " "

3.COOLING TOWER DIESEL

Kecepatan Angin =


Tekanan udara =

"NO. "FASA "V "I "P "
"1 "R " " " "
" "S " " " "
" "T " " " "
"2 "R " " " "
" "S " " " "
" "T " " " "
"3 "R " " " "
" "S " " " "
" "T " " " "

VIII. Tugas

1. Bagaimana spesifikasi dari pada motor induksi dan masing-masing
blower (3 blower) ?

2. Buat tabel hasil pengukuran motor listrik dan blower

3. Hitung Efesiensi penggerak atau motor induksi pada masing-masing
pembebanan pada blower ?

4. Berapa load factor motor induksi pada masing-masing pembebanan
tersebut ?

5. Bandingkan efisiensi pengukuran dengan efisiensi berdasarkan
manual book (name plate) ?

6. Berapa pemborosan (kWh dan rupiah) Karena factor pembebanan yang
rendah?

-----------------------
i

PENGGUNAAN MOTOR LISTRIK EFISIENSI MOTOR INDUKSI SEBAGAI PENGGERAK PADA BLOWER

Recommend Documents