1 bab i pendahuluan

1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Perumusan Masalah
Suatu sistem tenaga listrik dapat mengalami gangguan yang dapat
mengakibatkan terhentinya penyaluran daya listrik. Salah satu penyebab
gangguan yang mungkin terjadi adalah rusaknya sistem isolasi karena pengaruh
tegangan lebih akibat operasi pensaklaran maupun akibat surja hubung. Hal ini
karena adanya perubahan kondisi yang mengakibatkan terjadinya fenomena
transien. Keadaan ini sangat penting untuk diperhatikan karena terjadinya tekanan
yang sangat besar akibat bertambah besarnya arus/tegangan (Allan Greenwood,
1971). Magnitudo tegangan lebih transien tersebut dapat merusak bahan isolasi
karena adanya arus yang besar sehingga menimbulkan panas yang lebih dari
keadaan normal. Hal ini disebabkan oleh meningkatnya tegangan secara
mendadak yang juga diikuti oleh meningkatnya arus sistem. Meskipun transien
hanya terjadi dalam waktu yang sangat singkat, transien berpotensi menggangu
kestabilan sistem karena ketidaknormalan magnitudo yang terjadi. Jika ketahanan
termis peralatan listrik tidak mampu menahan efek dari kejadian transien, maka
terjadilah kerusakan pada isolator peralatan yang dapat menimbulkan gangguan
yang lebih besar. Selain itu, tegangan yang lebih besar dapat menimbulkan
tekanan mekanis, misalnya antar lilitan pada motor.
Salah satu peralatan listrik yang dapat menyebabkan transien adalah
motor listrik pada saat awal beroperasi (José Gonçalves et al., 2009). Terdapat
1
2
banyak jenis motor listrik. Salah satu jenis motor listrik yang sering digunakan di
industri adalah motor induksi satu fase, yang juga banyak digunakan di peralatan
rumah tangga (M Popesçu et al., 2002). Motor induksi adalah adalah motor listrik
bolak-balik (ac) yang putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan stator,
dengan kata lain putaran rotor dengan putaran medan stator terdapat selisih
putaran yang disebut slip. Pada umumnya motor induksi dikenal ada dua macam
berdasarkan jumlah fase yang digunakan, yaitu: motor induksi satu fase dan motor
induksi tiga fase. Sesuai dengan namanya motor induksi satu fase dirancang untuk
beroperasi menggunakan suplai tegangan satu fase.
Motor induksi satu fase sering digunakan sebagai penggerak pada
peralatan yang memerlukan daya rendah dan kecepatan yang relatif konstan. Hal
ini disebabkan karena motor induksi satu fase memiliki beberapa kelebihan yaitu
konstruksi yang cukup sederhana, kecepatan putar yang hampir konstan terhadap
perubahan beban, dan umumnya digunakan pada sumber jala-jala satu fase yang
banyak terdapat pada peralatan domestik (Sunyoto, 1993).
Pada penelitian ini, digunakan motor induksi satu fase sebagai peralatan
yang dapat menimbulkan transien. Tegangan transien yang terjadi diharapkan
dapat berkurang dengan memasang komponen resistor, kapasitor, dan induktor
saat permulaan operasi motor. Komponen R, L, dan C mempunyai impedans Z
yang diharapkan dapat mengurangi besar arus start motor yang juga secara
otomatis mengurangi drop tegangan saat start motor.
3
1.2.
Batasan Masalah
Batasan yang digunakan untuk penulisan tugas akhir ini yaitu:
1. Motor yang digunakan adalah motor induksi satu fase dengan daya 300 W.
2. Penelitian dilakukan pada sistem tenaga listrik dengan tegangan 220 V
50 Hz untuk pengujian berbeban dan 170 V 50 Hz untuk pengujian tanpa
beban.
3. Penelitian dijalankan dengan menambahkan komponen R dan L yang
dipasang seri dan C yang dipasang paralel terhadap motor.
4. Nilai kombinasi RLC yang digunakan berdasarkan nilai yang tersedia di
laboratorium.
5. Pengujian dilakukan pada motor tanpa beban dan pada kondisi berbeban
tetap yang dilakukan dengan prony break.
6. Penelitian dilakukan dengan mengubah kombinasi RLC untuk mengetahui
perbedaan karakteristik besar tegangan dan arus transien saat starting
motor.
7. Analisis dilakukan dengan grafik yang dibuat menggunakan Microsoft
Excel dan hanya berdasarkan magnitudo dari besaran yang terukur.
1.3.
Tujuan Penelitian
Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:
1. Mempelajari fenomena transien pada motor induksi satu fase.
4
2. Mempelajari pengaruh pengubahan variasi nilai komponen RLC terhadap
karakteristik tegangan dan arus transien starting motor induksi satu fase.
3. Mengetahui pengaruh pemberian beban pada motor terhadap tegangan dan
arus transien
1.4.
Metode Penulisan
Metode yang digunakan untuk penulisan tugas akhir ini adalah sebagai
berikut:
1. Studi Pustaka
Pengumpulan referensi terkait motor induksi satu fase, transien, komponen
pasif RLC, dll dalam bentuk makalah, buku, ebook, dan literatur lainnya
2. Wawancara
Pengumpulan informasi terkait pengaruh penambahan RLC terhadap
tegangan transien dan analisisnya dengan cara tanya jawab kepada
berbagai pihak yang ahli di bidang ini.
3. Pengumpulan data
Pengumpulan data dan informasi dari hasil penelitian yang telah dilakukan
oleh peneliti terdahulu yang berkaitan dengan transien pada motor listrik,
khususnya motor induksi satu fase.
5
4. Pengujian laboratorium
Pengambilan data secara langsung di laboratorium dengan menggunakan
motor induksi satu fase, RLC, dan alat ukur yang diperlukan untuk
mendapatkan hasil yang benar-benar nyata di lapangan.
5. Penyajian data
Penyajian data dilakukan dengan bantuan Microsoft Excel dengan
berdasarkan pada nilai-nilai hasil pengukuran laboratorium.
1.5.
Sistematika Penulisan
Sistematika yang akan digunakan untuk menyusun penulisan tugas akhir
ini adalah sebagai berikut:
1. Bab I Pendahuluan
Berisi mengenai latar belakang, rumusan masalah, pembatasan masalah,
tujuan penulisan, metode penulisan, dan sistematika penulisan.
2. Bab II Dasar Teori
Berisi mengenai motor induksi khususnya motor induksi satu fase
beserta konstruksi dan cara kerjanya, komponen pasif rangkaian listrik,
teori tentang fenomena transien, dan metode pembebanan mekanis pada
motor dengan menggunakan prony brake.
6
3. Bab III Metodologi Penelitian
Bab ini berisi mengenai langkah-langkah penelitian, gambaran objek
penelitian, dan piranti yang digunakan dalam penelitian. Dalam bab ini
dipaparkan
metode-metode
pengukuran
yang
digunakan
dalam
percobaan, seperti voltage divider, transducer arus-tegangan, metode
pengukuran daya output motor dengan prony brake, dll.
4. Bab IV Hasil dan Pembahasan
Berisi analisis hasil pengujian laboratorium dengan menggunakan
analisis menggunakan dasar teori yang ada dan dengan bantuan grafik
yang telah dibuat dengan menggunakan Microsoft Excel yang
menunjukkan pengaruh penambahan komponen RLC dengan berbagai
kombinasi nilai terhadap tegangan transien dan arus transien motor
induksi satu fase saat pertama start.
5. Bab V Penutup
Berisi kesimpulan dan saran dari penulis untuk pengujian-pengujian
yang dapat dikembangkan dari penelitian ini.