LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN DI PT.TOBA PULP LESTARI,Tbk Porsea oleh :
EDWIN HAPOSAN PURBA
RINO CIPTO MANALU
NIM
NIM
: 1205032071
: 1205032099
SINTA EVELIN Br HUTAGALUNG NIM
: 1205032105
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2015
1
LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTEK KERJA LAPANGAN DI PT.Toba Pulp Lestari,Tbk
Yang bertanda tangan di bawah ini, Kepala Program Studi Teknik Listrik dan Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Medan menyatakan bahwa Laporan Praktek Kerja Lapangan dari :
EDWIN HAPOSAN PURBA
RINO CIPTO MANALU
NIM
NIM
: 1205032071
: 1205032099
SINTA EVELIN Br HUTAGALUNG NIM
: 1205032105
telah selesai dilaksanakan dari tanggal 16 februari 2015 s/d 9 Maret 2015 di PT.Toba Pulp Lestari,Tbk
Disetujui Oleh:
Ketua Jurusan
Kepala Program Studi
( Junaidi,S.T, M.T) NIP : 19630309 198803 1 002
( Ir.Gunoro.,MT Ir.Gunoro.,MT ) NIP: 19601218 198403 1001
ii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL
......................................... ............................................................... ............................................. ....................................... ................ i
LEMBAR PENGESAHAN DAFTAR ISI
.......................................... ................................................................ ............................................ ........................ii ..ii
............................................ .................................................................. ............................................ ............................................. ....................... iii
KATA PENGANTAR
......................................... ............................................................... ............................................ .................................. ............ iv
BAB 1. PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1.2 Tujuan
.......................................... ................................................................ ............................................ ........................ .. 1 ............................................ .................................................................. ............................................ ........................... .....1
........................................... ................................................................. ............................................ .......................................... ....................2
1.3 Rumusan Masalah
.......................................... ................................................................ ............................................ ........................ .. 3
1.4 Batasan Masalah
.......................................... ................................................................ ............................................ ........................ .. 3
1.5 Metode Pembahasan .......................................... ................................................................ ............................................ ........................ .. 4 1.6 Sistematika Pembahasan ............................................. .................................................................... ...................................... ...............4
BAB 2. LANDASAN TEORI
.......................................... ................................................................ ............................................ ........................ .. 5
2.1 Motor Induksi 3 Fasa
............................................. .................................................................... ...................................... ...............5
2.2 Konstruksi Motor Induksi 3Fasa
......................................... ............................................................... ........................ .. 7
2.3 Jenis Motor Induksi 3 Fasa ............................................ ................................................................... ................................... ............8 2.4 Medan Putar
......................................... ............................................................... ............................................ .................................. ............10
2.5 Prinsip Kerja Motor Induksi 3 Fasa ......................................... ............................................................... ........................ 12 2.6 Frekuensi Rotor
............................................ .................................................................. ............................................ .......................... ....14
2.7 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi ......................................... ............................................................... ........................ 15 2.8 Parameter Motor Induksi Induksi 3 Fasa Fasa
BAB 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
.......................................... ................................................................. .......................... ...20
.......................................... ................................................................. .......................... ...28
3.1 Sistem Pembangkit Tenaga Listrik
......................................... ............................................................... ........................ 28
3.2 Penggerak Mula Tenaga Uap ........................................... .................................................................. .............................. .......28 3.3 Proses Pembuatan Uap
............................................. .................................................................... ..................................... ..............28
3.4 Pengolah Air Untuk Proses Pembuatan Uap (Steam)
.............................. ..............................30
3.5 Sistem Pemasukan Pemas ukan Udara ke Ruang Bakar ........................................... ...................................................... ...........30 3.6 Sistem Pengaman Abu 3.7 Evaporator
............................................. .................................................................... ..................................... ..............31
......................................... ............................................................... ............................................ .................................. ............31 iii
3.8 Sistem Proteksi ......................................... ............................................................... ............................................ .................................. ............32 3.9 Sistem Emergency ............................................ .................................................................. ............................................ .......................... .... 36
BAB 4. SIMPULAN DAN SARAN
............................................ ................................................................... .................................. ...........37
4..1 Simpulan ........................................... ................................................................. ............................................ ......................................... ...................37 4..2 Saran ............................................. ................................................................... ............................................ ............................................. .......................37
iv
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur
penulis sampaikan kepada Tuhan Yang Maha Esa, yang telah
memberikan berkat dan rahmatNya kepada penulis, sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan praktek kerja lapangan sesuai pada waktunya. Laporan praktek kerja lapangan dengan judul “Sistem Pengasutan Motor Induksi 3 Fasa Dan Pltu Di Pt.Toba Pulp Lestari,Tbk ” dibuat sebagai syarat untuk memenuhi kurikulum Program Diploma 3, Program Studi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negari Medan. Sesuai dengan judulnya, laporan ini membahas mengenai starting motor induksi 3 fasa dan PLTU yang digunakan di PT.TOBA PULP LESTARI. Dalam menyelesaikan laporan ini, penulis telah mendapat bantuan dari berbagai pihak baik berupa material, spiritual, informasi, maupun administrasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. M Syahruddin,M.T, Direktur Politeknik Negeri Medan 2. Junaidi,S.T, M.T, Ketua Jurusan Tekni Elektro 3. Ir.Gunoro.,MT, Kepala Program Studi Teknik Listrik dan Dosen Pembimbing 4. Bapak dan Ibu Dosen Pengajar Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Medan 5. Bapak Pimpinan PT.TOBA PULP LESTARI,Tbk yang memberikan kesempatan kepada kami untuk melakukan praktek kerja lapangan. 6. Goodmanian P.Tobing,S.T, pembimbing Praktek Kerja Lapangan. 7. Bapak Supervisor, Teknisi dan seluruh staff karyawan yang telah memberikan pengarahan dan bimbingan dalam melakukan praktek kerja di PT.TOBA PULP LESTARI,Tbk 8. Orang tua kami yang selalu memberikan kasih sayang dan doanya. 9. Alumni dan teman – teman yang telah memberikan dukungan dan motivasi dalam pembuatan laporan ini.
v
Penulis menyadari terdapat kekurangan dalam laporan ini, oleh sebab itu penulis membutuhkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi pembaca. Porsea, Maret 2015 Hormat kami,
Penulis
vi
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Setiap orang menginginkan kemudahan dan keekonomisan dalam menggunakan alat-alat listrik agar dapat di peroleh suatu hasil yang memuaskan. Dengan kemajuan di bidang ilmu pengetahuan dan teknologi ini maka memudahkan begi industry-industry untuk melaksanakan proses industrinya. Pekerjaan mengangkat beban berat, menggerakkan berbagai macam peralatan berat dan mempunyai resiko kecelakaan yang tinggi bagi tenaga kerja manusia. Oleh karena itu diperlukan tenaga motor-motor listrik disamping dapat pelaksanaan dapat dilakukan secara cepat juga hasil yang di peroleh akan lebih maksimal. Demikian pula halnya dengan pabrik pulp telah banyak menggunakan tenagan mesin untuk menggunakan tenaga mesin untuk berbagai keperluan pekerjaan. Mesin ini digunakan moto-motor listrik. Motor ini digunakan sebagai tenaga penggerak. Motor – motor motor listrik tersebut digunakan antara lain la in untuk menjalan kan belt conveyor, memotong kayu, mengaduk, memotong lembaran pulp. 1.1.1. Profil Perusahaan
PT. Toba Pulp lestari adalah industi di bidang produksi pulp untuk bahan baku kertas dan bahan baku serat rayon (dissolving pulp). Pabrik ini merupakan salah satu industry strategis penghasil devisa diantara 5.935 unit pabrik sejenis yang terdapat di dunia dengan kapasitas produksi terpasang 210.459.000 ton pulp pertahun. Dari jumlah tersebut diatas 5.258 unit terdapat di Asia. Lokasi pabrik terletak di desa sosorladang .kecamatan parmakisan,kabupaten toba samosir, sumatera utara ini berstatus penanam modal asing (PMA) yang dioperasikan berdasrkan surat keputusan bersama Mentri Negara Riset dan Teknologi/ketua BPPT dan Mentri Kependudukan dan Lingkungan Hidup NO. SK/681/M/BPPT/XI/1996 dan No.KEP43/MNKLH/11/1986 43/MNKLH/11/1986 tertanggal 13 November 1986. Berdasarkan Surat keputusan Mentri Investigasi/ Ketua Badan Koordinasi Penanaman Modal No.07/V/1990,status perusahaan ini telah berubah dari penananman Modal dalam Negrei (PDMN) menjadi Penanman Modal Asing ssejak tahun 1992 dan New Stock Exchange (NYSE). 1
Kegiatan produksi pulp secara komersial dimulai 1989, dimana produksi sekitar 70% di ekspor kemancanegara,sisanya untuk kebutuhan pasar domestic. Kapasitas produksi pabrik terpasang pabrik adalah 240.000 ton pulp/ Tahun ata u 180.000 ton Disolving pulp/Tahun. Dalam upaya mendukung kegiatan produsi, PT. Toba Pulp Lestari,Tbk mendapat izin usuha pemanfaatan Hasil Hutan Kayu Ka yu pada Hutan Tanaman (IUPHHK-HT) yang didasari SK. Mentri kehutanan No.439/Kpts-II/1992 tanggal 01 juni 1992 tentang Pemberian hak Pengusaha Hutan Tanaman Industri kepada perusahaan , seluas 269,060 Ha. Konsesi hutan kayu tersebar pada beberapa sector yaitu aek nauli,habinasaran,sarulla,aek raja,tele dan Padang Sidempuan yang termasuk dalam delapan kabupaten do Provinsi Sumatera Utara – Utara – Indonesia. Indonesia. 1.1.2. Garis Besar Proses Produksi Pulp
Proses produksi pulp ini diawali dari seksi wood yard Preparation, yaitu seksi penanganan serta penyediaan kayu. Kayu ini dibawa kelokasi pabrik oleh Logging Truck. Kemudian kayu dibongkar oleh crane. Selanjutnya kayu ini dimasukkan ke deck ( gladak ) untuk dipotong-potong menjadi balok yang lebih pendek. Prose berikutnya adalah pengulitan kayu dilaksanakan pada debarking drum, setelah itu dicuci dengan air. Kemudian mesin Chipper yang berdaya 2,25 MW, kayu ini dipotong-potong menjadi serpihan-serpihan ( Chips ) yang berukuran kira-kira 3,5 cm. serpihan ini dikirim ke digester untuk proses pemasakan. Pengrimana ini dilakukan dengan menggunakan belt conveyor. Hasil pemasakan ini dicuci di drum washer dan di saring. Selanjutnya hasil saringan ini diputihkan dengan mencampurkan bahan kimia, yang dilaksanakan Bleaching plant. Hasil pemutihan ini memiliki keputihan ( BRIGHTNES BRIGHTNES ) 80 %. Bubur kertas hasil pemutihan ini di pres dan dikeringkan hingga menjadi lembaran pulp. Di pulp mesin mes in lembaran-lembaran ini kemudian di potong-potong oleh suatu alat yang dinamakn Cutter Lay Boy, dengan ukuran pemotongan 80 cm x 60 cm x 0,3 mm. hasil pemotongan ini akan di pres, diikat dijadikan satu ball seberat 20 Kg. proses pengepresan dan pengikatan ini dilakukan secara otomatis. Ball seberat 200 Kg ini akan disatukan dengan ball yang lainnya ( 8 ball ) dan diikat menjadi satu ball. Ball ini akan disatukan lagi menjadi sau ball. Ball ini akan dikirimkan kegudang penyimpanan berkapasitas 5200 ton, yang berlokasi
2
disekitar pabrik. Untuk penyimpanan selanjutnya di pelabuhan belawan yang berkapasitas 500 ton. Rata-rata pengiriman pulp adalah 500 ton/hari. 1.2. Tujuan
Tujuan pelaksanaan PKL adalah memberikan kesempatan kepada mahasiswa: 1.
Menerapkan ilmu pengetahuan yang telah diperoleh selama masa perkuliahan dalam menganalisa masalah yang timbul di lapangan pekerjaan.
2.
Menambah ilmu pengetahuan dan teknologi bagi penulis yang diperoleh tempat PKL.
3.
Mendapatkan informasi dan pengalaman dalam dunia kerja sebaga bekal sebelum memasuki dunia kerja.
4.
Menambah wawasan dalam mempelajari manajemen energy listrik dalam usaha menjaga kontinuitas dan kualitas pelayanan listrik
1.3. Rumusan Masalah
Untuk terwujudnya suatu hasil laporan yang baik maka penulis harus menunjukan permasalahan yang akan dipaparkan. Demikian juaga halnya dengan hasil kuliah praktek lapangan (PKL) yang dilaksanakan di PT. Toba Pulp Lestari Tbk. Adapun masalah tersebut yaitu mencakup mencakup harga cos ф sebelum dan sesudah perbaikan faktor daya dengan menggunakan kapasitor bank penempatan pemasangan kapasitor bank dan pemeliharaan ratting kapasitor bank yang digunakan.
1.4. BATASAN MASALAH
Agar tujuan permasalahan yang akan dibahas lebih terarah, jelas dan tidak kabur serta akibat pembahasan yang terlalu luas dapat menyebabkan tujuan yang diinginkan tidak tercapai, maka penulis memfokuskan pembahasan pada perubahan pada faktor daya setelah penggunaan kapasitor bank dan pengaruhnya terhadap proses produksi serta pemilihan ratting kapasitor. Titik pembahasan ini dimaksudkan untuk menyesuaikan dengan fasilitas dan waktu yang tersedia serta disesuaikan dengan kemampuan penulis
3
1.5. METODE PEMBAHASAN
Sebagai sumber penulisan laporan PKL ini digunakan metode penulisan sebagai berikut :
Studi perpustakaan Dalam penyusunan laporan ini penulis mempelajari buku-buku pustaka yang berkaitan dengan perbandingan faktor daya.
Studi lapangan Dalam hal ini ada 2 cara yaitu metode observasi dan wawancara a.
Metode observasi
Metode ini dilakukan dengan meninjau objek yang ada dan mencatat data-data yang diperlukan. b.
Metode wawancara
Metode ini dilakukan dengan cara menanyakan menan yakan langsung kepada pembimbing dilapangan.
1.6. SISEMATIKA PEMBAHASAN
Untuk penulisan laporan ini diperlukan sistematika agar lebih jelas dan terperinci, adapun sistematika pembahasan dibagi dalam 5 bab yaitu : BAB I
: Dalam bab ini jelaskan mengeni gambaran umu perusahaan, latar masalah,
BAB II
belakang
tujuan penulisan, metode pembahasan dan sistematika pembahasan.
: Dalam bab ini dibahas landasan teori tentang daya listrik, pengertian
faktor
daya dan pengaruh faktor daya. BAB III
: Bab ini membahas tentang metode-metode perbaikan perbaikan faktor daya, arus relative, yang diperlukan dalam memperbaiki faktor daya, hubungan kapasitor dan kapasitansinya, lokasi pemasangan kapasitor dalam industry, pengukuran faktor daya, prinsip perbaikan faktor daya dan menentukan ratting KVAR dari kapasitor serta pengaman kapasitor.
BAB IV
: Dalam bab ini dijelakan mengenai pokok permasalahan pada pemakaian kapasitor bank di spinning dan spinbath area.
BAB V
: Bab ini merupakan bagian dari penutup yang berisikan kesimpulan.
4
BAB 2 LANDASAN TEORI 2.1.
MOTOR INDUKSI TIGA FASA
Motor induksi adalah motor listrik arus bolak-balik (ac ( ac)) yang putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan stator, dengan kata lain putaran 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 induksi adalah mesin ac yang yang paling banyak digunakan dalam industri dengan skala besar maupun kecil, dan dalam rumah tangga. Alasannya adalah bahwa karakteristiknya hampir sesusai dengan kebutuhan dunia industri, pada umumnya dalam kaitannya dengan harga, kesempurnaan, pemeliharaan, dan kestabilan kecepatan. Mesin induksi (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 dieksitasi oleh induksi dari perubahan medan magnetik yang disebabkan oleh arus pada belitan stator. 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. Keuntungan motor induksi tiga fasa: 1. motor induksi tiga fasa sangat sederhana dan kuat. 2. bianya murah dan dapat diandalkan. diandalkan. 3. motor induksi tiga fasa memiliki efisiensi yang tinggi pada kondisi kerja normal. 4. perawatanya mudah. 5
Kerugianya: 1. kecepatannya kecepatannya tidak bisa bervariasi tanpa merubah efisiensi. 2. kecepatannya tergantung beban. 3. pada torsi start start memiliki kekurangan. kekurangan.
2.2 Konstruksi Motor Induksi Tiga Fasa
Motor induksi adalah motor ac yang paling banyak dipergunakan, karena konstruksinya yang kuat dan karakteristik kerjanya yang baik. Secara umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Rotor merupakan bagian yang bergerak, sedangkan stator bagian yang diam. Diantara stator dengan rotor ada celah udara yang jaraknya sangat kecil. Konstruksi motor induksi dapat diperlihatkan pada Gambar1.
(a)
(b) Gambar 2.1 Konstruksi Motor Induksi (a) Rotor (b) Stator
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 2.2.(b)). tiap elemen laminasi inti dibentuk dari lembaran besi (Gambar 2.2 (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 120 o. Kawat kumparan yang digunakan terbuat dari tembaga yang dilapis dengan isolasi tipis. Kemudian tumpukan inti dan belitan stator diletakkan dalam cangkang silindris (Gambar 2.2.(c)).
6
Berikut ini contoh lempengan laminasi inti, lempengan inti yang telah disatukan, belitan stator yang telah dilekatkan pada cangkang luar untuk motor induksi tiga phasa.
(a)
(b)
(c)
Gambar 2.2 Menggambarkan Menggambarkan Komponen Stator motor motor induksi tiga phasa, (a) Lempengan Lempengan Inti, (b)
Tumpukan Inti dengan Kertas Isolasi pada Beberapa Alurnya, (c) Tumpukan Inti dan Kumparan Dalam Cangkang Stator Untuk rotor akan dibahas pada bagian berikutnya, yaitu jenis – jenis – jenis jenis motor induksi tiga fasa berdasarka jenis rotornya.
7
2.3 Jenis Motor Induksi Tiga Fasa
Ada dua jenis motor induksi tiga fasa berdasarkan berdasarkan rotornya yaitu: 1. motor induksi tiga fasa sangkar tupai ( squirrel-cage motor) 2. motor induksi tiga fasa rotor belitan ( wound-rotor motor ) kedua motor ini bekerja pada prinsip yang sama dan mempunyai konstruksi stator yang sama tetapi berbeda dalam konstruksi rotor. 2.3.1 Motor Induksi Tiga Fasa Sangkar Tupai ( Squirrel-cage Motor)
Penampang motor sangkar tupai memiliki konstruksi yang sederhana. Inti stator pada motor sangkar tupai tiga fasa terbuat dari lapisan – lapisan lapisan pelat baja beralur yang didukung dalam rangka stator yang terbuat dari besi tuang atau pelat baja yang dipabrikasi. Lilitan – Lilitan – lilitan lilitan kumparan stator diletakkan dalam alur stator yang terpisah 120 derajat listrik. Lilitan fasa ini dapat tersambung dalam hubungan delta ( Δ ) ataupun bintang ( Υ ). Rotor ). Rotor jenis rotor sangkar ditunjukkan pada Gambar 2.3 di bawah ini. Cincin Aluminium
Batang Poros
Kipas Batang Poros
Laminasi Inti Besi Aluminium
(a)
Kipas
(b)
Gambar 2.3 rotor sangkar, (a) Tipikal Rotor Sangkar, (b) Bagian-bagian Rotor Sangkar
Batang rotor dan cincin ujung motor sangkar tupai yang lebih kecil adalah coran tembaga atau aluminium dalam satu lempeng pada inti rotor. Dalam motor yang lebih besar, batang rotor tidak dicor melainkan dibenamkan ke dalam alur rotor dan kemudian dilas dengan kuat ke cincin ujung. Batang rotor motor sangkar tupai tidak selalu ditempatkan paralel terhadap poros motor tetapi kerapkali
8
dimiringkan. Hal ini akan menghasilkan torsi yang lebih seragam dan juga mengurangi derau dengung magnetik sewaktu motor sedang berputar. Pada ujung cincin penutup dilekatkan sirip yang berfungsi sebagai pendingin. Rotor jenis rotor sangkar standar tidak terisolasi, karena batangan membawa arus yang besar pada tegangan rendah. Motor induksi dengan rotor sangkar ditunjukkan pada Gambar 2.3. 2.3.2
Motor Induksi Induksi Tiga Phasa Rotor Belitan ( Wound-Rotor Motor )
Motor rotor belitan ( motor cincin slip ) berbeda dengan motor sangkar tupai dalam hal konstruksi rotornya. Seperti namanya, rotor dililit dengan lilitan terisolasi serupa dengan lilitan stator. Lilitan fasa rotor dihubungkan secara Υ dan masing – masing fasa ujung terbuka yang dikeluarkan ke cincin slip yang terpasang pada poros rotor. Secara skematik dapat dilihat pada Gambar 2.4. Dari gambar ini dapat dilihat bahwa cincin slip dan sikat semata – mata merupakan penghubung tahanan tahanan kendali variabel variabel luar ke dalam rangkaian rangkaian rotor.
Gambar 2.4 Cicin Slip
9
Pada motor ini, cincin slip yang terhubung ke sebuah tahanan variabel eksternal yang berfunsi membatasi arus pengasutan dan yang bertanggung jawab terhadap pemanasan rotor. Selama pengasutan, penambahan penambahan tahanan eksternal pada rangkaian rotor belitan menghasilkan menghasilkan torsi pengasutan yang lebih besar besar dengan arus pengasutan pengasutan yang lebih kecil dibanding dengan rotor sangkar. sangkar. Konstruksi motor tiga fasa rotor belitan ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.5 Rotor Belitan
2.4
Medan Putar
Perputaran motor pada mesin arus bolak – bolak – balik balik ditimbulkan oleh adanya medan putar ( fluks yang berputar ) yang dihasilkan dalam kumparan statornya. Medan putar i ni terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dalam fasa banyak, umumnya fasa 3. Hubungan dapat berupa hubungan bintang atau delta. Misalkan kumparan a – a; a; b – b; b; c – c dihubungkan c dihubungkan 3 fasa, dengan beda fasa masing – masing – masing masing 1200 ( Gambar 2.6a ) dan dialiri arus sinusoid. Distribusi arus ia, i b, ic sebagai fungsi waktu adalah seperti Gambar 2.6b. Pada keadaan t 1, t 2, t 3, dan t 4, fluks resultan yang ditimbulkan oleh kumparan tersebut masing – masing – masing masing adalah seperti Gambar 2.5c 2.5 c, d , e, dan f dan f . Pada t 1 fluks resultan mempunyai arah sama dengan arah fluks yang dihasilkan oleh kumparan a – a; a; sedangkan pada t 2, fluks resultannya mempunyai arah sama dengan arah fluks yang dihasilakan oleh kumparan c – c; dan c; dan untuk t 3 fluks resultan mempunyai arah sama dengan fluks yang dihasilkan oleh kumparan b – b. Untuk t 4, fluks resultannya berlawanan arah dengan fluks resultan yang dihasilkan pada saat t 1 keterangan ini akan lebih jelas pada analisa vektor.
10
Gambar 2.6 (a) Diagram Diagram phasor fluksi tiga
(b) Arus tiga phasa setimbang
Gambar 2.7 Medan putar pada motor induksi tiga phasa
Dari gambar c, d ,e, dan f tersebut terlihat fluks resultan ini akan berputar satu kali. Oleh karena itu untuk mesin dengan jumlah kutub lebih dari dua, kecepatan sinkron dapat diturunkan sebagai berikut :
ns =
120. f
p
f = = frekuensi ( Hz ), 2.4.1
( rpm )........................................ )................................................................... .............................(2.1) ..(2.1)
p = p = jumlah kutub
Analisis Secara Vektor
Analisis secara vektor didapatkan atas dasar : 1. Arah fluks yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir dalam suatu lingkar sesuai dengan perputaran sekrup sekrup (Gambar (Gambar 2.8).
11
Gambar 2.8 Arah fluks yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir dalam suatu lingkar
2. Kebesaran fluks yang ditimbulkan ini sebanding dengan arus yang mengalir.
Notasi yang dipakai untuk menyatakan menyatakan positif atau negatifnya arus yang mengalir pada kumparan a – a, b – b, dan c – c pada Gambar 2.64a yaitu: harga positif, apabila tanda silang (x) terletak pada pangkal konduktor tersebut ( titik a, b, c ), sedangkan negatif apabila tanda titik ( . ) terletak pada pangkal konduktor tersebut (Gambar 2.7 ). Maka diagram vektor untuk fluks total pada keadaan t 1, t 2, t 3, t 4, dapat dilihat pada Gambar 2.9.
Gambar 2.9 Diagram vektor untuk fluks total pada keadaan t 1, t 2, t 3, t 4
Dari semua diagram vektor di atas dapat pula dilihat bahwa fluks resultan berjalan (berputar). 2.5 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa
Untuk memperjelas prinsip kerja motor induksi tiga fasa, maka dapat dijabarkan dalam langkah – langkah – langkah langkah berikut:
12
1. Pada keadaan beban nol Ketiga phasa stator yang dihubungkan dengan sumber tegangan tiga phasa yang setimbang menghasilkan menghasilkan arus arus pada tiap belitan belitan phasa. 2. Arus pada tiap phasa menghasilkan menghasilkan fluksi bolak-balik yang berubah-ubah 3. Amplitudo fluksi yang dihasilkan berubah secara sinusoidal dan arahnya tegak lurus terhadap belitan phasa 4. Akibat fluksi yang berputar timbul ggl pada stator motor yang besarnya adalah e1 =
E 1
atau
N 1
d
( Volt )
dt
4,44 fN 1
( Volt )
5. Penjumlahan ketiga fluksi bolak-balik tersebut disebut medan putar yang berputar dengan kecepatan sinkron ns, besarnya nilai ns ditentukan oleh jumlah kutub p dan frekuensi stator f yang yang dirumuskan dengan ns
120 f
(rpm)
p
6. Fluksi yang berputar tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada kumparan rotor timbul tegangan induksi (ggl) sebesar E 2 yang besarnya
E 2
4,44 fN 2 m
( Volt )
dimana :
E 2
= Tegangan induksi pada rotor saat rotor dalam keadaan diam (Volt)
N 2
= Jumlah lilitan kumparan kumparan rotor
Фm
= Fluksi maksimum(Wb)
7. Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl tersebut akan menghasilkan arus
I 2 8. Adanya arus I 2 di dalam medan magnet akan menimbulkan gaya F pada rotor 9. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya F cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah searah medan medan putar stator
13
10. Perputaran rotor akan semakin meningkat hingga mendekati kecepatan sinkron. Perbedaan
s) dan dinyatakan dengan kecepatan medan stator ( ns) dan kecepatan rotor ( nr ) disebut slip ( s s
ns
ns
nr
100%
11. Pada saat rotor dalam keadaan berputar, besarnya tegangan yang terinduksi pada kumparan rotor akan bervariasi tergantung besarnya slip. Tegangan induksi ini dinyatakan dengan E 2s yang besarnya
E 2s
4,44 sfN sfN 2 m
( Volt )
dimana :
E 2s = tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar (Volt) f 2 = s f .f = = frekuensi rotor (frekuensi tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar) 12. Bila ns = nr , tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada kumparan rotor, karenanya tidak dihasilkan kopel. Kopel ditimbulkan jika nr < < ns 2.6
Frekuensi Rotor
Ketika rotor masih dalam keadaan diam, dimana frekuensi arus pada rotor sama seperti frekuensi masukan masukan ( sumber sumber ). Tetapi Tetapi ketika rotor rotor akan berputar, berputar, maka maka
frekuensi rotor akan akan
bergantung kepada kecepatan kecepatan relatif atau bergantung bergantung terhadap besarnya besarnya slip. Untuk besar slip tertentu, '
maka frekuensi rotor sebesar f yaitu,
'
n s
nr =
120 f
P
, diketahui bahwa n = s
120 f
p
Dengan membagikan dengan salah satu, maka didapatkan
f ' f
n s
n s
n r
s
'
Maka f = sf (Hz )………………........................................................(2.2) )………………........................................................(2.2)
14
'
Telah diketahui bahwa arus rotor bergantung terhadap frekuensi frekuensi rotor f = sf dan ketika arus ini mengalir pada masing – masing masing phasa di belitan rotor, akan memberikan reaksi medan magnet. Biasanya medan magnet pada rotor akan menghasilkan medan magnet yang berputar yang besarnya bergantung atau relatif terhadap putaran putaran rotor sebesar sebesar sn . s
Pada keadaan tertentu, arus rotor dan arus stator menghasilkan distribusi medan magnet yang sinusoidal dimana medan magnet ini memiliki magnetudo yang konstan dan kecepatan medan putar n
s
yang konstan. Kedua Hal ini merupakan medan magnetik yang
berputar secara sinkron.
kenyataannya tidak seperti ini karena pada stator akan ada arus magnetisasi pada kumparannya. 2.7
Rangkaian Ekivalen Motor Induksi
Untuk mempermudah mempermudah analisis motor induksi, digunakan metoda rangkaia r angkaian n ekivalen per – per – fasa. fasa. Motor induksi dapat dianggap sebagai transformator dengan rangkaian sekunder berputar. Rangkaian ekivalen statornya dapat digambarkan sebagai berikut :
R1
I 2
X 1
I 0
I 1
V 1
Rc
I c X m I m
E 1
Gambar 2.10 Rangkaian ekivalen stator motor induksi
dimana : I0 = arus eksitasi (Amper) V1 = tegangan terminal stator ( Volt ) E1 = ggl lawan yang dihasilkan dihasilkan oleh fluks celah udara resultan resultan ( Volt )
15
I1 = arus stator ( Ampere ) R 1 = tahanan efektif stator ( Ohm ) X1 = reaktansi reaktansi bocor stator stator ( Ohm )
Arah positif dapat dilihat pada rangkaian Gambar 2.10. Arus stator terbagi atas 2 komponen, yaitu komponen arus beban dan komponen arus penguat I0. Komponen arus penguat I0 merupakan arus stator tambahan yang diperlukan untuk menghasilkan fluksi celah udara resultan, dan merupakan fungsi ggm E1. Komponen arus penguat I0 terbagi atas komponen rugi – rugi – rugi rugi inti IC yang sefasa dengan E 1 dan komponen magnetisasi IM yang tertinggal 900 dari E1. Hubungan antara tegangan yang diinduksikan pada rotor sebenarnya ( E rotor ) dan tegangan yang diinduksikan pada rotor ekivalen ( E2S ) adalah :
E 2 S E rotor
=
N 1 N 2
= a
atau E2S = a Erotor …………............................................... …………...............................................……... ……... ( 2.3 2.3 ) dimana a adalah jumlah lilitan efektif tiap fasa pada lilitan stator yang banyaknya a kali jumlah lilitan rotor. Bila rotor – rotor – rotor rotor diganti secara magnetik, lilitan – lilitan – ampere ampere masing – masing – masing masing harus sama, dan hubungan antara arus rotor sebenarnya I rotor dan arus I2S pada rotor ekivalen adalah :
I2S =
I rotor a
……………………….......................... ……………………… ..........................………. ………. ( 2.4 2.4 )
sehingga hubungan antara impedansi bocor frekuensi slip Z2S dari rotor ekivalen dan impedansi bocor frekuensi slip Zrotor dari dari rotor sebenarnya sebenarnya adalah :
16
Z2S =
E 2 S I 2 S
2
a E rotor
I rotor
2
................................…( a Z rotor ................................…(
2.5 2.5 )
Nilai tegangan, arus dan impedansi impedansi tersebut diatas didefinisikan sebagai nilai yang referensinya ke stator. Selanjutnya persamaan persamaan ( 2.5 ) dapat dituliskan :
E 2S I 2 S
Z 2 S = R2 +
jsX 2 ………………...( 2.6 2.6 )
dimana : Z2S = impedansi bocor rotor frekuensi slip tiap fasa dengan referensi ke stator ( Ohm). R 2
=
tahanan efektif referensi ( Ohm )
sX2 = reaktansi bocor bocor referensi pada pada frekuensi slip slip X2 didefinisikan sebagai harga reaktansi bocor rotor dengan referensi frekuensi stator ( Ohm ). Reaktansi yang didapat pada persamaan (2.6) dinyatakan dalam cara yang demikian karena sebanding dengan frekuensi rotor dan slip. Jadi X 2 didefinisikan sebagai harga yang akan dimiliki oleh reaktansi bocor pada rotor dengan patokan pada frekuensi stator. Pada stator ada gelombang fluks yang berputar pada kecepatan sinkron. Gelombang fluks ini akan mengimbaskan tegangan pada rotor dengan frekuensi slip sebesar E 2 s dan ggl lawan stator E 1 . Bila bukan karena efek kecepatan, tegangan rotor akan sama dengan tegangan stator, karena lilitan rotor identik dengan lilitan stator. Karena kecepatan relatif gelombang fluks terhadap rotor adalah s kali kecepatan terhadap stator, hubungan antara ggl efektif pada stator dan rotor adalah:
E 2 s = sE 1 ………………………… …………………………................................. .................................….(2. ….(2.7) 7)
17
Gelombang fluks magnetik pada rotor dilawan oleh fluks magnetik yang dihasilkan komponen beban I 2 dari arus stator, dan karenanya, untuk harga efektif
I 2 s
= I 2 ................................................................................(2.8)
Dengan membagi persamaan (2.5) dengan persamaan (2.8) didapatkan:
E 2 S
sE 1
I 2 S
I 2
…………………....................... ………………….......................………… …………..…..(2.9) …..(2.9)
Didapat hubungan antara persamaan (2.6) dengan persamaan (2.9), yaitu
E 2 S
sE 1
I 2 S
I 2
= R2 + jsX 2 ……..........…......................... ……..........….........................…....(2. …....(2.10) 10)
Dengan membagi persamaan (2.10) dengan s, maka didapat
E 1 I 2
=
R2 s
+ jX 2 …………….………............................ …………….………............................……(2. ……(2.11) 11)
Dari persamaan (2.6) , (2.7) dan (2.11) maka dapat digambarkan rangkaian ekivalen pada rotor sebagai berikut : R2
E 2 s
I 2
R2
X 2
I 2
sX 2
R2
E 1
s
X 2
I 2 E 1
1
R2 ( s
1)
Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen pada rotor motor induksi.
R2 s
R2 s
=
R2 s
+ R2 - R2
1
= R2 + R2 ( 1) ………....................... ……….......................………...........(2.1 ………...........(2.12) 2) s
18
Dari penjelasan mengenai rangkaian ekivalen pada stator dan rotor di atas, maka dapat dibuat rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa pada masing – masing fasanya. Perhatikan gambar di bawah ini.
R1
I 2
X 1
I
I 1
V 1
sX 2
Rc
I c
X m
I 2
I m
E 1
R2
sE 2
Gambar 2.12 Rangkaian ekivalen motor induksi tiga phasa
Untuk mempernudah perhitungan maka rangkaian ekivalen pada Gambar 2.12 diatas dapat dilihat dari sisi stator, rangkaian ekivalen motor induksi tiga fasa akan dapat digambarkan sebagai berikut. '
R1
I 2
X 1
X 2
'
I 0
I 1
R2 V 1
E 1
Rc
X m I m
'
s
I c
Gambar 2.13 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi
Atau seperti gambar berikut :
19
R1
X 1
I
'
X 2
2
'
'
R
2
I 0
I 1
R2
V 1
X m
1 ( 1) s
E 1
Rc I m
'
I c
Gambar 2.14 Rangkaian ekivalen dilihat dari sisi stator motor induksi
2
' Dimana: X 2 = a X 2 ,
R
'
2
2
= a R2
Dalam teori transformator-statika, analisis rangkaian ekivalen sering disederhanakan dengan mengabaikan seluruh cabang penalaran atau melakukan pendekatan dengan memindahkan langsung ke terminal primer. Pendekatan demikian tidak dibenarkan dalam motor induksi yang bekerja dalam keadaan normal, karena adanya celah udara yang menjadikan perlunya suatu arus peneralan yang sangat besar (30% sampai 40% dari arus beban penuh) dan karena reaktansi bocor juga perlu lebih tinggi. Untuk itu dalam rangkaian ekivalen Rc dapat dihilangkan (diabaikan). Rangkaian ekivalen menjadi Gambar 2.15 berikut.
R1
'
X 1
I 2
X 2
'
R
2
I 0
I 1
R2 V 1
'
X m
E 1
'
1 ( 1) s
Gambar 2.15 Rangkaian ekivalen lain dari motor induksi
2.8
Parameter Motor Induksi Tiga Fasa
Parameter rangkaian ekivalen dapat dicari dengan melakukan pengukuran pada percobaan tahanan DC, percobaan percobaan beban beban nol, dan percobaan percobaan rotor tertahan tertahan (block- rotor). Dengan penyelidikan penyelidikan
20
pada setiap rangkaian ekivalen, percobaan beban nol motor induksi dapat disimulasikan dengan R
memaksimalkan memaksimalkan tahanan rotor
'
s
2
. Hal ini bisa terjadi pada keadaan normal jika slip dalam nilai
yang minimum. Slip yang mendekati nol terjadi ketika tidak ada beban mekanis, dan mesin dikatakan dalam keadaan berbeban ringan. Pengukuran rotor tertahan dilakukan dengan menahan rotor tetap diam. Pada kondisi ini slip R
bernilai satu yang merupakan merupakan nilai slip tertinggi untuk kondisi motor, jadi nilai
'
2
s
bernilai
minimum. Untuk menentukan bentuk rangkaian ekivalen, pola fluksi dianggap sinusoidal, demikian juga rugi-rugi yang yang diukur proporsional terhadap terhadap fluksi utama, utama, dan kejenuhan kejenuhan diabaikan. diabaikan.
2.9.1 Percobaan DC Untuk
memperoleh
harga
R1 dilakukan
dengan
pengukuran
DC
yaitu
dengan
menghubungkan sumber tegangan DC ( V DC DC) pada dua terminal input dan arus DC-nya (I DC) lalu diukur. Di sini tidak mengalir arus rotor karena tidak ada tegangan yang terinduksi.
1. Kumparan hubungan Wye (Y)
Gambar rangkaian ketika kumparan motor induksi tiga phasa terhubung Y, dan diberi suplai DC dapat dilihat pada Gambar 2.16 di bawah ini.
a I DC
R DC
+ -
V DC
b R DC
c R DC
Gambar 2.16 Rangkaian phasa stator saat pengukuran DC hubungan Y
21
Harga R1 DC dapat dihitung, untuk kumparan dengan hubungan hubungan Y, adalah sebagai berikut :
1 V DC
R1DC
( Ohm ).......................................................(2.13) ).......................................................(2.13)
2 I DC
2. Kumparan Hubungan Delta (∆)
Gambar rangkaian rangkaian ketika kumparan kumparan motor induksi tiga phasa terhubung terhubung delta dan diberi suplai DC, dapat dilihat pada Gambar2.17 di bawah ini.
Gambar 2.17 Rangkaian phasa stator saat pengukuran DC hubungan Delta
Diketahui bahwa tahanan pada kumparan pada masing – masing phasa adalah sama, maka R A
R B
RC
R . Jadi gambar diatas dapat disederhanakan menjadi gambar berikut.
I D R A
V DC
R P I A
Dimana R P = R B Jadi R A =
RC
V DC I A
Dimana I A
I A
I DC
2
R ADC =
3
R A
I DC ,
R P
=
R P
maka 3 2
............................................................................(2.14)
22
Harga R 1 ini dinaikkan dengan faktor pengali 1,1-1,5 untuk operasi arus bolak-balik, karena pada operasi arus bolak-balik resistansi konduktor meningkat karena distribusi arus yang tidak merata akibat efek kulit dan medan magnet yang melintasi alur.
R1ac
Dimana k
k R1 DC ( Ohm )......................................................................(2.15) )......................................................................(2.15)
faktor pengali, besarnya 1,1 – 1,1 – 1,5 1,5
Karena besar tahanan konduktor stator dipengaruhi oleh suhu, dan biasanya bila rugi-rugi motor ditentukan dengan pengukuran langsung pada motor, maka untuk mengetahui nilai tahanan yang paling mendekati, mendekati, biasanya dilakukan dengan dengan beberapa kali kali pengukuran dan dan mengambil mengambil besar rata-rata dari semua pengukuran yang dilakukan.
2.9.2
Percobaan Percobaan Beban Nol Motor induksi dalam keadaan beban nol dibuat dalam keadaan berputar tanpa memikul beban
pada rating tegangan dan frekuensinya. frekuensinya. Besar tegangan yang digunakan ke belitan stator perphasanya adalah V 1 ( tegangan nominal), arus masukan sebesar I 0 dan dayanya P 0 . Nilai ini semua didapat dengan melihat alat ukur pada saat percobaan beban nol. Dalam percobaan beban nol, kecepatan motor induksi mendekati kecepatan sinkronnya. '
Dimana besar s besar s
0,
menyebabkan arus
I
sehingga '
2
R2 s
~
sehingga besar impedansi total bernilai tak berhingga yang
pada Gambar Gambar 2.18 bernilai nol sehingga rangkaian rangkaian ekivalen ekivalen motor induksi induksi
pada pengukuran beban nol ditunjukkan pada Gambar 2.19. Namun karena pada umumnya umumnya nilai kecepatan motor pada pengukuran ini
n
r 0
yang diperoleh tidak sama dengan ns maka slip tidak sama
dengan nol sehingga ada arus I 2’ yang sangat kecil mengalir pada rangkaian rotor, arus
I
'
2
tidak
diabaikan tetapi digunakan untuk menghitung rugi – rugi gesek + angin dan rugi – rugi inti pada percobaan beban nol. Pada pengukuran pengukuran ini didapat data-data antara lain : arus input (I 1= I 0 ), tegangan t egangan
23
input (V 1 = V 0 ), daya input perphasa (P 0) dan kecepatan poros motor ( n 0 ). Frekuensi yang r
digunakan untuk eksitasi adalah frekuensi
sumber f .
Gambar 2.18 Rangkaian pada Saat Beban Nol
I 1 = I φ
R1
X
jX1
'
R 2
'
2
s
I φ I c V 1
Rc
I m
Zm
Xm
Gambar 2.19 Rangkaian ekivalen pada saat beban nol
Dengan tidak adanya beban mekanis yang terhubung ke rotor dan tegangan normal diberikan ke terminal, dari Gambar 2.19 didapat besar sudut phasa antara arus antara I 0 dan V 0 adalah :
0
P Cos 1 0 ..................................................(2.16) V 0 I 0
Dimana: P 0 P nl daya saat beban nol perphasa
V 0 V 1 = tegangan masukan saat beban nol
I 0 I nl arus beban nol
24
dengan P 0 adalah daya input perphasa. Sehingga besar E 1 dapat dinyatakan dengan o
V 10 ( I 0 )( R1
E 1
n
ro
) ...................(2.17) jX 1 ) (Volt )...................(2.17)
adalah kecepatan kecepatan rotor pada saat beban beban nol. Daya yang didissipasikan didissipasikan oleh R c dinyatakan dengan
:
P c
P 0
2
( Watt Watt )............................................(2.18) )............................................(2.18)
I 0 R1
R1 didapat pada saat percobaan dengan tegangan DC.
Harga R c dapat ditentukan dit entukan dengan 2
Rc
E 1
(Ohm )..................................... )......................................................(2.19) .................(2.19)
P 0
Dalam keadaan yang sebenarnya R1 lebih kecil jika j ika dibandingkan dengan X m dan juga Rc jauh lebih besar dari X m , sehingga impedansi yang didapat dari percobaan beban nol dianggap jX 1 dan jX m yang diserikan.
Z nl =
I nl 3
X m
Sehingga didapat
2.9.3
V 1
j ( X 1 X m ) ( Ohm )..................................(2. )..................................(2.20) 20)
V 1
I nl
3
X 1 ( ohm ).....................................(2.21) ).....................................(2.21)
Percobaan Rotor Tertahan Pada pengukuran ini rotor dipaksa tidak berputar ( nr = 0, sehingga s = 1) dan kumparan stator '
dihubungkan dengan tegangan seimbang. Karena slip s = 1, maka pada Gambar 2.20 harga
'
Karena R 2
'
jX 2
R2 s
R
'
2
.
R c jX m maka arus yang melewati R c jX m dapat diabaikan. Sehingga
25
rangkaian ekivalen motor induksi dalam keadaan rotor tertahan atau hubung singkat seperti ditunjukkan pada Gambar 2.18. I 1
R1 + R’ 2 jX 1+j X’ 2
V 1
Gambar 2.20 Rangkaian ekivalen pada saat rotor tertahan (S = 1)
Impedansi perphasa pada saat rotor tertahan ( Z BR ) dapat dirumuskan sebagai berikut:
Z BR R1 R2'
j ( X 1 X 2' ) RBR jX BR ( Ohm ).....................(2.22)
Pengukuran ini dilakukan pada arus mendekati arus rating motor. Data hasil pengukuran ini meliputi : arus input (I 1 = I BR ), tegangan input (V 1 = V BR ) dan daya input perphasa ( P BR = P in ). Karena adanya '
distribusi arus yang tidak merata pada batang rotor akibat efek kulit, harga R 2 menjadi tergantung frekuensi. Maka umumnya dalam praktek, pengukuran rotor tertahan dilakukan dengan mengurangi frekuensi eksitasi menjadi
'
f BR untuk mendapatkan harga R 2 yang sesuai dengan frekuensi rotor
pada saat slip rating. Dari data-data data-data tersebut, tersebut, harga R BR dan X BR dapat dihitung : RBR
R BR
Z BR
X BR
P BR
(Ohm ).............................................. )............................................................................. ...............................(2.23) (2.23)
2
I 1
R1
V BR I BR
'
R2 (Ohm ).............................................. ).........................................................................( ...........................(2.24) 2.24)
2
(Ohm )............................................. ).............................................................................. .................................(2.25) (2.25)
Z BR
2
RBR
(Ohm )............................................... )................................................................(2.26) .................(2.26)
Untuk menentukan harga X 1 dan X 2 digunakan metode empiris berdasarkan IEEE standar 112.
Xbr dapat hubungan X 1 dan X 2 terhadap Xbr dapat dilihat pada Tabel 2.1
26
Tabel 2.1 Distribusi empiris dari Xbr Xbr
Disain '
X 1
X 2
Kelas Motor A
Xbr 0,5 Xbr
Xbr 0,5 Xbr
B
Xbr 0,4 Xbr
Xbr 0,6 Xbr
C
Xbr 0,3 Xbr
Xbr 0,7 Xbr
D
Xbr 0,5 Xbr
Xbr 0,5 Xbr
Rotor Belitan
Xbr 0,5 Xbr
Xbr 0,5 Xbr
Di sini besar X BR harus disesuaikan disesuaikan dahulu dengan frekuensi rating f . BR harus
X ' BR
'
X BR
f
f BR
X 1
)......................................................................(2. ...........................(2.27) 27) X BR (Ohm )...........................................
X
'
2
(Ohm )................................................ )........................................................................(2.2 ........................(2.28) 8)
27
BAB 3 HASIL DAN PEMBAHASAN PEMBAHASAN 3.1. SISTEM PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK
Sistem pembangkit yang umum digunakan sekarang adalah turbin yang digerakkan oleh energy dari luar misalnya air, uap, gas, panas bumi, nuklir dll. Pemilihan sumber penggerak turbin ini tergantung pada banyal hal, sebagai contoh pembangkit listrik tenaga uap. Pusat pembangkit tenaga listrik di PT. Toba Pulp Lestari Tbk, Porsea adalah generator yang digerakkan oleh Turbin Uap ( steam ). System pembangkit tersebut terdapat pada Power island, yang bagian-bagian utama terdiri atas Multi Fuel Boiler, Recovery Boiler, Evaporator, Turbin dan Alterator. Area power island ini merupakan penunjang utama terbentuknya steam yang berguna untuk menggerakkan steam turbin generator. Steam ini berasal dari air sungai Asahan Asahan yang telah mengalami proses penyaring kimia yang kemudian dimasak di dalam Multi Fuel Boiler dengan mempergukan bahan bakar lebih dari satu ( Multi ). Kemudian steam disalurkan keruangan turbin untuk memutat turbin uap. 3.2. PENGGERAK MULA TENAGA UAP
Penggerak mula tenaga uap adalah penggerak utama untuk memuta r alternator. Turbin ini digerakkan oleh uap yang dihasilkan oleh kettle uap (Boiler). Dalam ini pengoperasian awal turbin akan bekerja sendiri bersama dengan turbin. Turbin generator ini juga dilengkapi dengan turning device yang berfungsi untuk mengontrol proses turbin generator pada saat akan di start atau berhenti, agar proses tidak berubah bentuk atau bengkok bengkok akibat panas selama beroperasi. 3.3. PROSES PEMBUATAN UAP
Uap untuk menjalankan turbin uap diperoleh dari Boiler bertekanan tinggi. Bahan bakar Boiler ini berupa minyak, gambut, kulit kayu dan cangkang sawit. Di dalam Multi Fuel Boiler, bahan bakar tersebut dibakar dan panasnya akan mengubah air menjadi uap bertekana tinggi yang telah dipanaskan pada Heater. Uap yang dipanaskan tersebut dilewatkan ke turbin untuk memutar sudut-sudut turbin, uap didingankan menjadi air, kemudian disirkulasikan dengan system pompa yang mendinginkan uap bash betekanan rendah ini menaikkan temperature umpan ( feed waiter ), kenudian air tersebut dipanaskan kedalam suhu tinggi 28
yang akan digunaka untuk pemanasan. Demikian seterusnya sehingga air yang telah dipakai tidak terbuang, tetapi di pompakan lagi ke Boiler feed water pump. Pada PT. Toba Pulp Lestari Tbk, Boiler yang digunakan saat ini ada 2 jenis yaitu : 1. Multi Fuel Boiler 2. Recovery Boiler Proses produksi steam pada power island didukung oleh : 2. Effluent/BFW ( Boiler Feed Water ), berfungsi sebagai tempat pengolahan air yang akan di proses pada boiler. 3. Wood Yard ( Debarking Drum ) yaitu tempat pengulitan kayu yang kemudian digunakan sebagai bahan bakar pada boiler. 4. Lime kiln yaitu tempat pengolahan batu kapur 5. Recausticizing, untuk menghasilkan white liquor sebagai bahan untuk memasak chips pada digester.
3.3.1. MULTI FUEL BOILER
Multi fuel boiler berfungsi untuk memproduksi steam denagn bahan bakar cangkang, gambut, batu bara dan kulit disiram dengan minyak. Multi fuel boiler ini digunakan untuk menghisap uap yang akan memutar turbin. Pada start uap bahan bakar minyak disemprotkan ke dalam tungku tetapi pada saat turbin telah berputar dalam keadaan normal, penyemprotan minyak akan dihentikan sehingga bahan bakar yang digunakan hanya bahan bakar padat yang dimasukkan melalui belt conveyor menuju tungku pembakaran kapasitas 70 ton/jam. 3.3.2. RECOVERY BOILER
Bahan bakar yang digunakan pada recovery boiler adalah black liquor. Black liquor diperole dari stroge liquor yang dipekatkan dan kemudian dikonsentator menjadi Heavy Black Liquor ( HBL ) kemudian dipompakan ke tangki pencampur salt ( NO 2 SO4 ). Tujuan penambahan salt cake ini adalah untuk menambah kembali kehilangan Natrium dan SUlful dalam proses salt cake yang ditambahakan berasal dari pengumpulan debu dan penambahan baru hal ini tergantung dari keadaan lapangan. Dalam recovery boiler Heavy Black Liquor 29
yang mengandung garam yang dipanaskan dan di semprotkan keruang bahan bakar yang mengakibatkan terjadinya penyaringan yang akhirna dibakar menjadi arang kering pada bagian dasar ruang bakar. Panas yang dihasilkan oleh Black Liquor dapat terbakar karena mengandung zat organic ( garam-garam natrium ) dapat diperoleh kembali sebagai leburan abu atau lelehan ( smelt ) yang kembali sebagai cairan pemasak. Komposisi kimia dari smelt adalah Natrium Karbon ( NaCO 2 ) dan Natrium Sufide ( Na 2 S ) smelt ini dahasilkan ke dalam dissolved tank untuk dijadikan cairan hijau dengan pelarut Weak White Liquor dari recausticizing. Fungsi utama dari Recovery boiler adalah : 1. Menguatkan dan mengeringkan Black Liquor yang akan dibakar 2. Mereduksi natrium sulfat menjadi natrium sulfida 3. Menghasilkan steam dengan jalan memanfaatkan panas hasil bakar
3.4. PENGOLAH AIR UNTUK UNTUK PROSES PEMBUATAN PEMBUATAN UAP ( STEAM )
Air umpan boiler yang digunakan untuk produksi steam terlebih dahulu dihilangkan impuritisnya, seperti suspensi, solid, garam- garam mi neral yang terkandung di dalam air. Air yang berasal dari filter di pompakan e activated carbon filter lalu ke cation excharger untuk menyerap logam-logam yang terkandung ( ion yang bermuatan positif ), kemudian cation excharger di pompakan ke degasifier untuk membebaskan CO 2 yang terlarut dari degeralasifier dipompakan ke anion excharger untuk menyerap ion-ion negative, air yang keluar dari anion excharger sudah bebas dari mineral-mi 3.5. SISTEM PEMASUKAN PEMASUKAN UDARA KE RUANG BAKAR
Udara untuk pembakaran di supply ke ruang bakar oleh Forced Draught Fan. Udara ini terlebih dahulu dipanaskan beru masuk ke ruang bakar. Udara pembakaran ini dibagi menjadi system udara primer dan system s ystem udara sekunder. Udara primer dimasukkan dari bagian bawah dan udara sekunder dimasukkan dari bagian atas ruang bakar. Udara sisa pembakaran dihlangkan melalui Inducod Draught Fan ( ID Fan ).
30
3.6. SISTEM PENGAMANAN ABU
Sebelum asap hasil pembakaran dibuang melalui cerobong asap, terlebih dahulu gas-gas yang terkandung didalamnya di pisahkan agar tidak berbahaya bagi manusia, hewan dan tumbuhtumbuhan. Pemisahan
ion-ion
yang
terkandung
pada
asap
dilakukan
dengan
elektro
static
precipirator, yang tediri dari elektroda positif dan elektroda negative. Iom-ion bermuatan positif akan ditangkap oleh elektroda negative dan ion – ion ion bermuatan negative akan ditangkap oleh elektroda bermuatan positif. Debu kimia akan melekat pada kawat- kawat yang merupakan elektroda, kemudian dipukul pukul dengan rapper agar debu kabut tersebut jatuh ke bawah dan tidak terikat bersama asap. 3.7. EVAPORATOR Fungsi evaporator adalah untuk menampung limbah yang dihasilkan oleh recovery boiler untuk diuapkan sampai mempunyai kadar air 45% supaya kekentalannya lebih tinggi. Untuk menjadikan Heavy Black Liquor sebagai bahan bakar pada recovery boiler. 3.7.1.
water treatment berfungsi sebagai tempat penyediaan air yang digunakan pada boiler.
3.7.2.
Effulent/ BFW berfungsi sebagai tempat penyediaan air yang digunakan pada boiler.
3.7.3.
Wood yard ( Debarking Drum ) adalah sebagai pengulitan kayu untuk digunakan bahan bakar boiler.
3.7.4.
Lime kiln berfungsi sebagai tempat pengolahan batu kapur recaousticizing, recaousticizing, disini white liquor untuk memasak chip digester
31
3.8.
SISTEM PROTEKSI
3.8.1. Defenisi Sistem Proteksi
Proteksi sistem tenaga listrik adalah sistem peralatan yang dipasang pada suatau sistem tenaga listrik, misalnya generator, transformator, jaringan dan lain – lain. Peralatan tersebut akan berfungsi atau bekerja pada saat kondisi sistem tersebut abnormal. Kondisi abnormal itu dapat berupa antara lain : hubungan singkat, tegangan lebih, beban lebih, frekwensi sistem sis tem rendah, asinkron dan lain – lain. lain. Semakin cepat reaksi prangkat proteksi yang digunakan maka akan semakin sedikit pengaruh pengaruh gangguan kepada kemungkinan kemungkinan kerusakan alat, proteksi harus dapat bekerja yaitu : 1. Tepat melokalisir luas daerah yang mengalami gangguan menjadi sekcil mungkin 2. Dapat memberikan pelayanan listrik dengan keandalan yang tinggi kepada konsumen dengan mutu listrik yang baik 3. Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan pada listrik Pengetahuan mengenai arus arus yang timbuil dari berbangai titik gangguan pada suatu lokasi merupakan hal yang sangat esensial bagi pengoperasian sistem proteksi secara efektif. Jika terjadi gangguan pada sistem, para operator mendapatkan informasi gangguan tersebut diharapkan segera dapat mengoperasikan cirrcut – cirrcut breaker yang tepat untuk mengeluarkan sistem yang terganggu atau memisahkan pembangkit dari jaringan yang terganggu. Sangat sulit bagi seorang operator untuk mengawasi gangguan – gangguan gangguan yang mungkin terjadi dan menentukan cirrcuit breaker mana yang dioperasikan untuk megisolir gangguan tersebut secara manual. Ringkasan proteksi dan tripping otomatik cirrcuit – cirrcuit yang berhubungan, mempunyai dua fungsi pokok : 1. Mengisolir peralatan yang terganggu agar bagian – bagian bagian lainnya beroperasi seperti biasa 2. Membatasi kerusakan peralatan akibat panas lebih ( over heating ) Koordinasi antara rele dan cirrcuit breaker ( CB ) dalam mengamati dan memutuskan gangguan disebut sebagai sistem proteksi. Banyak hal yang harus dipertimbangkan dalam mempertahankan arus kerja maksimum yang aman. Jika arus mencapai batas aman yang ditentukan dan tidak ada proteksi atau tidah efektif, maka keadaan tidak normal dan akan 32
mengakibatkan kerusakan isolasi. Pertambahan arus yang berlebihan mengakibatkan rugi – tugi daya pada konduktor. Akan berlebihan pula, sedangkan pengaruh pemanasan adalah sebanding dengan kuadrat dari arus : H=I.R.t Dimana : H = panas yang dihasilkan ( joule ) I = arus listrik ( ampere ) R = tahanan konduktor ( ohm ) t = waktu lamanya arus yang mengalir Proteksi harus sanggup menghentikan arus tersebut naik mencapai harga yang berbahaya. Proteksi dapat dilakukan dengan dengan sekering atau cirrcuit breaker. Proteksi juga harus sanggup menghilangkan gangguan gangguan tanpa merusak peralatan proteksi itu sendiri. s endiri. Untuk ini pemilihan peralatan harus sesuai dengan kapasitas arus hubung singkat : “breaking capacity ” atau repturing capacity. Disamping itu, sistem proteksi harus memenuhi persyaratan sebagai berikut : 1. Sekring atau cirrcut breaker harus sanggup dilalau arus nominal secara terus menerus tanpa pemanasan pemanasan yang berlebihan ( over heating ). 2. Over load yang kecil pada selang waktu yang pendek seharusnya tidak menyebabkan peralatan bekerja. 3. Sistem proteksi bekerja walaupun pada ovel load yang kecil tetapai cukup lama sehingga dapat menyebabkan over heating pada ranggakain r anggakain penghantar 4. Sistem proteksi harus membuka rangkain sebelum kerusakan yang disebabkan oleh araus gagguan yang dapat terjadi 5. Proteksi harus dapat melakukan “pemisahan” (diskriminatife) hanya pada rangkaian yang terganggu yang dipisahkan dari rangkaian yang lain yang dapat beroperasi.
33
3.8.2. Dasar – Dasar – dasar dasar sistem proteksi
Keandalan dan kemammpuan suatu sistem tenaga listrik dalam melayani konsumen sangat tergantung pada sistem proteksi yang digunakan. Oleh sebab itu dalam perancangan sistem tenaga listrik, perlu dipertimbanggkan kondisi – kondisi – kondisi kondisi ganggua yang mungkin terjadi pada sistem, melalui analisa gangguan. Dari hasil analisa gangguan, dapat ditentukan sistem proteksi yang akan digunakan, seperti : spesifikasi switchgear, rating circuit breaker ( CB ) serta penetapan besaran besaran yang menentukan bekerjanya suatu rele ( setting rele ) untuk keperluan proteksi. 3.8.3. Proteksi generator
Generator merupakan sumber energi listrik didalam sistem tenaga listrik, maka perlu diproteksi dari semua gangguan jangan sampai mengalami kerusakan karena kerusakan generator akan sangan mengganggu penyediaan tenaga listrik. Tetapi dilain pihak pihak dari segi segi selektifitas pengamanna sistem diharapkan agar PMT generator tidak mudah trip terhadap gangguan dalam sistem, karena lepasnya genertor dari sistem akan mempersulit jalannya operasi sistem tenaga listrik. Generator adalah sebuah peralatan yang mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Energi mekanik diperoleh dari primemover seperti mesin diesel, turbin dan lain – lain. lain. Secara umum fungsi generator adalah untuk mensuplay tegangan pada sistem kelistrikan. Proses pembangkitan listrik pada generator menggunakan prinsip induksi iyaitu apabila terjadi pemotongan medan magnet dengan penghantar, makan pada penghatntar akan timbul gaya gerak listrik. Generator AC disebut juga alternator. Alternator dapat mensuplay arus bukan hanya pada kecepatan tinggi tetapi juga pada putaran midle. Kerja sebuah alternator persis seperti generator DC, yang membedakan keduanya adalah konstruksi. Pada alternator medan magnet berputar, penghantar diam, sedangkan pada generatoe medan diam, penghantar berputar. Pada alternator, kumparan penghantar dipasang pada rangka yang sisebut stator. Stator terdiri dari konduktor yang dililitkan dengan jumlah yang banyak, hal ini memungkinkan diperoleh induksi listrik yang lebih besar ( dapat menghasilkan tegangan yang mencukupi pada putaran rendah ).
34
Generator adalah sebuah peralatan yang sangat pital didalam se buah pembangkit, untuk itu dibutuhkan perhatian lebih dalam hal proteksi. Potensi bahaya / masalah dalam generator dapat dikelompakkan dalam dua kategori iyaitu : 1. Gangguan internal dalam daerah proteksi. 2. Kondisi sistem tidak normal atau abnormal Pada dasrnya proteksi generator akan sama, baim untuk generatir dengan penggerak mula hidro, batu bara gas atau nuklir. Ukuran generator sangat berfariasi dan lokasi generat or pada gardu atau pusat pembangkit umumnyadekat umumnyadekat atau pada supplay penggerak penggerak mulanya dan sedekat mungkin dengan masalah dan proteksi bahanya yang dikemukakkan antara lain : 1. Ganggaun internal a. Gangguan phasa dan atau gangguan tanah pada satator dan daerah proteksi yang berhubungan. b. Gangguan tanah pada rotor ( belitan medan ) 2. Kondisi sistem dan operasi tidak normal. a. Kehilangan eksitasi ( arus medan ) b. Beban lebih c. Tegangan lebih d. Frekwnsi kurang / lebih e. Arus tidak seimbang – seimbang – fasa fasa tunggal. f. Kehilangn penggerak mula g. Out-off step ( kehilangan sinkronisai ) h. Osilasi sub sinkronisasi
3.8.4.
Persyaratan Persyaratan kualitas sistem proteksi
Ada beberapa persyaratan yang sangat perlu diperhatikan dalam suatu perencanaan sistem proteksi yang efektif iya iyu : 1. Selektifitas dan Diskriminasi Efektifitas suatu sistem proteksi dapat dilihat dari kesangguapan sistem dalam mengisolir bagain yang mengalami gangguan saja. 2. Stabilitas 35
Sifat yang tetap inoperative apabila gangguan – gangguan terjadi diluar zone yang melindungi ( gangguan luar ). 3. Kecepatan Sifat ini lebih jelas, semakin lama arus gangguan terus mengalir semakin besar kemungkinan kerusakan pada peralatan. Hal yang paling penting adalahh perlunya membuka bagian – bagian yang terganggu sebelum genetaror – generator yang dihubungkan sinkron kehgilangan sinkronisasi dengan sistem. 4. Sensivitas ( kepekaan ) Yaitu besarnya arus gangguan agar alat bekerja. Harga ini dapat dinyatakn dengan besarnya arus dalam jaringan aktual ( arus primer ) atau sebaggai persentasi arus sekunder ( trafo arus ). 3.9.
SISTEM EMERGENCY
Pada PT. Toba Pulp Lestari,Tbk mempunyai sistem Emergency. Emergency adalah tenaga cadangan yang digunakan apabila turbin tidak dapat bekerja dimana turbin pada PLTU mengalami masalah seperti: 1. Turbin tidak dapat bekerja secara normal 2. Turbin dalam keadaan shutdown yang mana shutdown dilakukan dalam jangka waktu setiap 6 bulan. 3. Jika turbin kekurangan daya Dalam keadaan ini turbin pada pada PLTU tidak dapat bekerja dan harus berhenti. Maka dalam keadaan ini Emergency Emergency akan bekerja dalam waktu 2 detik sesudah turbin trip. Emergency akan memainkan perannya sebagai power untuk menjalankan: 1. Oil pump Oil pump merupakan oil yang digunakan sebagai pelumasan pada bearing turbin untuk menjaga agar tidak terjadi kerusakan pada turbin dalm proses dari putaran 3000 rpm menuju 0 rpm. Oil pump mempunyai sistem back-up apabila switch pada emergency oil pump tidak dapat bekerja, yaitu: Man oil pump,auxiliary oil pump dan DC oil pump yang digerakkkan oleh baterai 12 V
yang diparalel. 2. Penerangan dan komunikasi Menjaga komunikasi dengan Singapore tetap berjalan. 3. Pembakaran pada boiler Menjaga boiler agar tetap beroperasi. 36
BAB 4 SIMPULAN DAN SARAN 4.1.Simpulan 1. Untuk membalik arah putaran motor induksi 3 fasa dapat dilakukan dengan menukarkan 2 fasa sumber yang mensuplai motor. Artinya penukaran fasa ini dilakukan dengan 2 buah kontaktor. 2. System jaringan yang dipakai pada PT. Toba Pulp Lestari, Tbk utama adalah gabungan antara system radial dan system loop, dari sini dapat diketahui bahwa penyuplaian daya listrik dijaga betul kontinuitasnya. kontinuitasnya. 3. System perusahan saluran pada PT. Toba Pulp Lestari, Tbk digunakan 2 macam yaitu saluran udara (Over Head Line) dan saluran bawah tanah (Under Ground Cable). 4. Transformator 2x3 fasa merupakan transformator yang secara khusus dirancang dan digunakan untuk Rectifier 6 fasa 5. Transformator 2x3 fasa secara kontruksi dan prinsip tidaklah berbeda dengan transformator distribusi biasa, letak perbedaannya cuma pada outputnya. Dimana pada transformator distribusi 3 fasa outputnya hanya 3 sedangkan pada transformator jenis ini 6. 6. Pusat pembangkit tenaga listrik di PT. Toba Pulp Lestari Tbk, Porsea adalah generator yang digerakkan oleh Turbin Uap ( steam ). System pembangkit tersebut terdapat pada Power island, yang bagian-bagian utama terdiri atas Multi Fuel Boiler, Recovery Boiler, Evaporator, Turbin dan Alterator.
4.2 Saran 1. Untuk memperlancar jalannya proses produksi, hendaknya motor Hoist yang lama diganti dengan motor hoist yang baru, supaya tidak terjadi tumpukan lembaran pulp yang dijadikan satu ball terlalu banyak di PWH. 2. Semua motor-motor listrik yang ada di PWH Crane perlu perawatan yang khusus, karena sering terjadi kerusakan motor pada saat mengangkat pulp kedalam mobil pengangkutan. 3. Hendaknya operator lebih memperhatikan motor yang dioperasikan. Sehingga tidak tubrukan antara motor hoist dengan sesuatu yang dapat menimbulkan getaran kuat.
37
