desain prototipe motor induksi 3 fasa jumanto d 400 100 041
advertisement
DESAIN PROTOTIPE MOTOR INDUKSI 3 FASA TUGAS AKHIR TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Melengkapi Tugas Akhir dan Memenuhi Syarat-syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Diajukan oleh: JUMANTO D 400 100 041 JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2014 i LEMBAR PERSETUJUAN Tugas Akhir dengan judul “DESAIN PROTOTIPE MOTOR INDUKSI 3 FASA”ini diajukan oleh : Nama : Jumanto NIM : D400 100 041 Guna memenuhi kelengkapan sebagai syarat tugas akhir untuk menyelesaikan Program Sarjana (S1) pada Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. Tugas akhir ini telah diperiksa dan disetujui pada : Hari : Tanggal : Dosen Pembimbing I ( Hasyim Asy’ari, ST, MT ) Dosen Pembimbing II ( Agus Supardi, ST, MT ) ii LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir ini dengan judul “DESAIN PROTOTIPE MOTOR INDUKSI 3 FASA”. Tugas Akhir ini telah diajukan dan dipertahankan di depan dewan penguji Tugas Akhir Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada : Hari : Tanggal : Dewan Penguji Tugas Akhir : 1. Hasyim Asy’ari, ST, MT 2. Agus Supardi, ST, MT ............................... ............................... 3. Aris Budiman, ST, MT 4. Umar, ST, MT ............................... ............................... Mengetahui, Dekan Fakultas Teknik Ketua Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Universitas Muhammadiyah Surakarta Ir.Sri Sumarjono,MT, P.hD.Umar, ST, MT. iii KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan hidayah dan inayahNYA, sehingga sampai detik ini masih diberi kesempatan untuk menjalankan perintahNYA dan menjauhi laranganNYA. Sholawat serta salam bagi Nabi Muhammad SAW beserta, keluarga, sahabat dan pengikutnya yang selalu ditunggu dan dinanti syafa’atnya dihari akhir nanti, amin.. yaa robbal allamin. Alhamdulillah hanya padaMU ya Allah, dengan hidayahMU penulis dapat menyelesaikan dan menyusun laporan tugas akhir ini. Tugas akhir ini disusun dan diajukan sebagai syarat untuk kelulusan dan mendapatkan gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. Adapun judul yang penulis ajukan adalah :“Desain Prototipe Motor Induksi 3 Fasa” Penyusunan tugas akhir ini penulis mendapatkan dukungan dan saran dari berbagai pihak, guna mendapatkan hasil yang lebih baik.Penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada : 1. Bapak Ir.Sri Sumarjono,MT, P.hD selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiayah Surakarta. 2. Bapak Umar, ST, MT selaku Ketua Program Studi Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. 3. Bapak Hasyim Asy’ari, ST, MT selaku Pembimbing I yang telah memberikanbimbingan, dukungan, dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini. iv 4. Bapak Agus Supardi, ST, MT selaku selaku Pembimbing II yang telah memberikanbimbingan, dukungan, dan pengarahan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan tugas akhir ini.. 5. Bapak Aris Budiman, ST, MT dan Bapak Umar, ST, MT. selaku penguji Tugas Akhir. 6. Bapak Ir. Jatmiko, MT selaku Pembimbing Akademik yang telah banyak membimbing selama menempuh studi di Teknik Elektro UMS. 7. Bapak dan ibu dosen atas kesediannya membimbing dan memberikan waktunya kepada penulis selama di Teknik Elektro. 8. Ayahanda Tukirin dan Ibunda Aminnatun tercinta “terima kasih atas do’a, kasih sayang, dukungan, dan materi yang senantiasa tercurah untuk Ananda” yang selalu memberikan “segalanya“ untuk kehidupan dan keberhasilan Ananda. 9. KakakkuSaryanti, S.pd dan adik-adikku tersayang Djoko Sasongko dan Hasan Bakrie ”terima kasih atas dukungan, nasehat dan kebersamaanya” 10. Staf Tata Usaha dan staf Laboratorium Teknik Elektroyang telah banyak membantu dan memberikan kemudahankepada penulis selama menempuh studi Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. 11. Staf Tata Usaha, staf akademik maupun non akademik yang telah memberikan kemudahan kepada penulis selama menempuh studi di Fakultas Teknik Jurusan Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta. v 12. Teman-temanku seperjuangan Teknik Elektro 2010 dan keluarga besar ”poyoye”, Hilda jembling, fajar kriwil, ari arek, sumartanto musmunk, hangga ronde, yang selalu menemani & menyemangati dalam pengerjaan skripsi, agus babe & agus plonco yang membantu pengerjaan alat tugas akhir, amri amfar selalu saya repotkan masalah birokrasi laboratorium dalam peminjaman alat serta peminjaman tempat, rozaq doel, laksa genter yang selalu ngecroki, novix, aim viktor, agus balap selalu membantu dalam pengujian alat, arif, eker doni, feri, ardhiya bejo, teguh, agung, ralif uyyeh, dua jekek, edi, tifando, ridho, indra, anton, anta, galih jambul, serta teman-teman yang tidak bisa saya sebut satu per satu. 13. Rekan-rekan kerja di Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE) terimakasih sudah mengajarkanku banyak hal dari cara mengadakan acara, cara berbirokrasi dikampus, cara berkomunikasi di muka umum dan masih banyak hal yang lain. 14. Teman-teman kost An-Nur, setio hartadi yang selalu mengejek tetapi dalam maksud memotivasi, burhan, bang hendras, wayan, dan lain-lain. 15. Teman-teman desa kauman kemusu boyolali, cepuk sahabat terbaik sedari kecil, rudianto sahabat sekaligus saudaraku, cimeng, templeng, sengon, adit, mas antok kisana, kampret, tompel, doble mus mus dan lain-lain. 16. Seluruh pihak yang telah banyak membantu penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. vi Dengan segala kerendahan hati penulis berharap semoga karya ini memberikan manfaat kepada semua pihak dan bagi penulis sendiri pada khususnya, penulis mengharapkan kritik dan saran yang bermanfaat dan bersifat membangun dalam penyempurnaan Tugas Akhir ini.Akhir kata. Surakarta, ...Juni 2014 Penulis vii MOTTO Wahai manusia, sesungguhnya engkau harus bekerja keras (sungguh-sungguh dan tekun) menuju keridhoan Tuhanmu, maka pasti kamu akan menemui-Nya. (AlInsyiqaq:6) Sebuah impian yang besar didalam pikiran yang aktif, tidak ada gunanya ketegasan untuk bertindak. (Mario Teguh) Sabar itu tak terbatas, Ikhlas itu tak berbekas, hebat itu bukan karna selalu mendapatkan keinginannya tapi orang hebat itu adalah orang yang dapat mengalahkan hawa nafsunya (Anwar Zahid) Hidup layaknya seperti kamera, kalau mau hasil bagus, harus fokus. (Sam Maulana) viii Sekarang atau ditunda pekerjaan itu akan sama-sama dikerjakan, maka lebih baik kerjakanlah sekarang. (Risma Laksana) PERSEMBAHAN Karya kecil ini kupersembahkan untuk yang tercinta dan terkasih : 1. Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-Nya yang tanpa batas kepada umat islam sehingga penulis mampu menyelesaikan laporan tugas akhir. 2. Nabi Muhammad SAW yang telah membawa umat islam dari jaman kebodohan menuju jaman yang penuh dengan ilmu pengetahuan dan teknologi. 3. Ibunda dan Ayahanda TercintaSebagai tanda bakti, hormat, dan rasa terima kasih yang tiada terhingga kupersembahkan karya kecil ini kepada Ibu dan Ayah yang telah memberikan kasih sayang, segala dukungan, dan cinta kasih yang tiada terhingga yang tiada mungkin dapat kubalas hanya dengan selembar kertas yang bertuliskan kata cinta dan persembahan. 4. Kakak dan adik-adikku yang tiada hentinya memberikan dukungan, nasehat dan motivasi. 5. Kakek dan nenekku yang selalu memberi nasehat-nasehat tentang kehidupan, terimakasih mbah-mbahku. 6. Teman-teman seangkatan Teknik Elektro 2010 yang selalu rame ketika berkumpul, yang selalu kompak dalam segala hal dan sama-sama berjuang hingga mencapai puncak dari masa pembelajaran. ix 7. Segenap Keluarga Mahasiswa Teknik Elektro (KMTE). DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL.............................................................................................. i HALAMAN PERSETUJUAN .............................................................................. ii HALAMAN PENGESAHAN................................................................................ iii KATA PENGANTAR............................................................................................ iv MOTTO.................................................................................................................. viii PERSEMBAHAN .................................................................................................. ix DAFTAR ISI ......................................................................................................... x DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ xiv DAFTAR TABEL ................................................................................................. xv DAFTAR KONTRIBUSI....................................................................................... xvi ABSTRAKSI..........................................................................................................xviii BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang ............................................................................... 1 1.2. Perumusan Masalah........................................................................ 2 1.3. Batasan Masalah............................................................................. 2 1.4. Tujuan Penelitian............................................................................ 3 1.5. Manfaat Penelitian ......................................................................... 3 1.6. Sistematika Penulisan..................................................................... 3 x BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Telaah Penelitian ............................................................................ 5 2.2. Landasan Teori............................................................................... 6 2.2.1. Motor Induksi............................................................................. 6 2.2.2. Motor Induksi 3 Fasa ................................................................ 7 2.2.3. Kontruksi Motor Induksi............................................................ 12 2.2.3.1. Kontruksi Stator Motor Induksi ........................................... 12 2.2.3.2. Kontruksi Rotor Motor Induksi............................................ 13 2.2.4. Konstruksi Motor Induksi 3 Fasa .............................................. 14 2.2.5. Medan Putar (rotating magnetic field) ....................................... 15 2.2.6. Slip Motor Induksi ..................................................................... 17 2.2.7. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi............................................ 18 2.2.8. Prinsip Kerja Motor Induksi....................................................... 19 2.2.9. Faktor Gaya Gerak Listrik Induksi Pada Kumparan .................. 20 2.2.10 Pengasutan Motor Induksi 3 Fasa ............................................ 21 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Prosedur Prosedur .......................................................................... 23 3.1.1 Waktu dan Tempat .................................................................... 23 3.1.2 Persiapan Yang Dilakukan ......................................................... 23 3.2. Bahan dan Peralatan Pendukung .................................................... 24 3.2.1. Bahan dan Peralatan Utama ...................................................... 24 3.2.1.1. Bahan................................................................................... 24 3.2.1.1. Peralatan Utama ................................................................. 24 xi 3.2.2. Peralatan Pendukung ................................................................. 25 3.3. Alur Penelitian................................................................................ 25 3.3.1. Studi Literatur ........................................................................... 25 3.3.2. Pengumpulan Data ..................................................................... 25 3.3.3. Perancangan Alat ....................................................................... 25 3.3.4. Pembuatan Alat ......................................................................... 26 3.3.5. Finishing Alat ............................................................................ 26 3.3.6. Pengujian Alat ........................................................................... 26 3.3.7. Analisa Data .............................................................................. 26 3.3.8. Pengambilan Kesimpulan .......................................................... 26 3.4. Diagram Alur Penelitian ................................................................ 27 3.4.1 Urutan Alur Penelitian................................................................ 27 3.4.2 Diagram Alur Penelitian............................................................. 29 BAB IV ANALISA DAN PEMBAHASAN 4.1. Hasil Penelitian .............................................................................. 30 4.1.1. Hasil PercobaanKaleng Modifikasi ......................................... 30 4.1.2. Hasil Percobaan Kaleng Tanpa Modifikasi ............................. 31 4.2. Analisa Data ................................................................................... 31 4.2.1. Analisa Percobaan Prototipe Dengan Kaleng Modifikasi ....... 32 4.2.2. Analisa Percobaan Prototipe Tanpa Kaleng Modifikasi ......... 34 4.2.3. Perbandingan Kaleng .............................................................. 35 4.2.4. Perbandingan Kecepatan Putar Dengan Hitung Rumus ......... 36 BAB VPENUTUP xii 5.1. Kesimpulan..................................................................................... 39 5.2. Saran .............................................................................................. 40 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 41 LAMPIRAN .......................................................................................................... 42 xiii DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Lilitan pada stator motor 3 fasa ........................................................ 8 Gambar 2.2. Grafik arus 3 fasa .............................................................................. 9 Gambar 2.3. Rotor belitan ..................................................................................... 11 Gambar 2.4. Rotor Sangkar ................................................................................... 12 Gambar 2.5. Belitan Stator dari tembaga .............................................................. 13 Gambar 2.6. Konstruksi motor listrik 3 fasa ......................................................... 15 Gambar 2.7. Belitan stator motor induksi ............................................................. 16 Gambar 2.8. Medan putar motor induksi 3 fasa .................................................... 17 Gambar 2.9. Rangkaian ekivalen motor induksi ................................................... 19 Gambar 2.10. Sambung bintang ............................................................................ 21 Gambar 2.11. Sambung delta ................................................................................ 22 Gambar 3.1. Blok diagram pengujian alat ............................................................. 28 Gambar 3.2. Diagram Alur Penelitian ................................................................... 29 Gambar 4.1. Grafik hubungan tegangan dengan kecepatan putar (RPM) ............ 32 Gambar 4.2. Grafik hubungan tegangan dengan kecepatan putar kaleng tanapa modifikasi............................................................................................................... 34 Gambar 4.3. Grafik perhitungan slip (%) motor ................................................... 41 xiv DAFTARTABEL Tabel 4.1 Pengukuran tegangan input, arus dan RPM ....................................... 30 Tabel 4.2 Pengukuran tegangan input, arus dan RPM dengan kaleng tanpa modifikasi ........................................................................................... 31 Tabel 4.3. Perhitungan slip ................................................................................... 37 xv DAFTAR KONTRIBUSI Dengan ini saya menyatakan bahwa Tugas Akhir ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan disuatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Setelah berkonsultasi dengan Bapak Hasyim Asyi’ari, S.T, M.T mengenai judul Tugas Akhir dan beliau bersedia untuk membimbing penulis dalam menyusun laporan Tugas Akhir ini. Beliau juga menyarankan untuk dosen pembimbing II Tugas Akhir ini adalah Bapak Agus Supardi, ST, M.T. Setelah seminar Proposal Tugas Akhir ada beberapa saran dan masukkan dari dosen penguji demi perbaikkan Tugas Akhir ini. Penelitian ini dilakukan disebuah bengkel teknik, penulis mencari alat dan bahan yang sesuai dengan rancangan.Setelah alat dan bahan terkumpul kemudian melakukan perakitan desain motor, melilit kumparan pada koker di inti besi, dan merangkai prototipe motor induksi.Dalam perancangan dan perakitan penulis melakukan beberapa kali eksperimen / percobaan untuk mendapatkan hasil yang maksimal dan alat bisa dilakukan pengujian. xvi Setelah alat berhasil diuji di Laboratorium Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta, kemudian mencatat hasil data keluaran dari alat tersebut untuk analisa dalam Tugas akhir ini. Demikian daftar konstribusi penulis buat dengan sejujur-jujurnya. Surakarta, ...Juni 2014 Mengetahui Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II ( Hasyim Asy’ari, ST, MT ) ( Agus Supardi, ST, MT ) Mahasiswa ( Jumanto ) xvii ABSTRAKSI Hampir disetiap rumah tangga dan industri dewasa ini menggunakan mesin listrik yang dapat beroperasi sebagai generator baik satu fasa maupun tiga fasa.Jenis mesin listrik yang umum digunakan sebagai motor penggerak atau peralatan dalam industri adalah motor induksi. Hal ini disebabkan karena jenis motor induksi mempunyai kelebihan-kelebihan dibandingkan dengan jenis motor lainnya, antara lain karena konstruksinya sederhana dan harganya yang relative murah serta lebih ringan.Penelitian ini bertujuan membuat prototipe motor induksi 3 fasa dan mengetahui karakteristik hasil output RPM dari motor induksi tersebut. Desain prototipe motor induksi 3 fasa pada bagian statornya memanfaatkan bahan-bahan seperti koker sebanyak 6 buah dengan ukuran 6 cm x 4,2 cm, inti besi atau current berbentuk E sebanyak 168 buah dengan ukuran 6,6 cm x 4,4 cm dan current berbentuk I sebanyak 174 buah dengan ukuran 6,6 cm, untuk kumparannya menggunakan kawat email berdiameter 0,3 mm dengan jumlah 2200 lilitan. Pada bagian rotornya memanfaatkan kaleng bekas diberi belitan mengelilingi sisi-sisi kaleng.Pengujian motor induksi 3 fasa pada saat kaleng diberi belitan dan kaleng tanpa belitan. Pengamatan yang dilakukan adalah pengambilan data terkait tegangan input, arus dan RPM. Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada saat tegangan 50 volt rotor belum dapat berputar. Namun pada saat tegangan 75 volt sampai 200 volt rotor dapat berputar secara perlahan sesuai tegangan yang dimasukkan, kecepatan putar rotor tersebut mencapai 290,3 RPM. Sedangkan pada saat rotor tanpa diberi belitan penelitian menunjukkan bahwa pada saat tegangan 50 volt sampai 125 volt rotor belum dapat berputar, kemudian pada saat tegangan 150 volt sampai 200 volt rotor dapat berputar namun sangat pelan hanya mencapai kecepatan putar maksimal 64,4 RPM. Hal ini disebabkan pada saat rotor tanpa diberi belitan, karena rotor tidak dapat menangkap medan magnet yang dikeluarkan oleh stator sehingga kumparan rotor tidak dapat mengalami gaya Lorentz yang menimbulkan torsi yang cenderung menggerakkan rotor sesuai arah pergerakan medan induksi stator. Kata Kunci :prototipe motor induksi, motor induksi 3 fasa, RPM, motor listrik, rotor. xviii
