7 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 PENDAHULUAN Seperti kita

BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1
PENDAHULUAN
Seperti kita ketahui bahwa dalam instalasi suatu motor listrik harus mempunyai
pengetahuan dasar yang baik mengenai cara instalasi itu sendiri. Hal Ini akan sangat
membantu untuk proses penelitian. Bab ini akan membahas mengenai teori dasar yang
akan digunakan dalam penelitian ini.
2.2
MOTOR LISTRIK AC
Motor AC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan tegangan AC
(Alternating Current). Motor AC memiliki dua buah bagian utama yaitu “stator” dan
“rotor”. Stator merupakan komponen motor AC yang statis. Rotor merupakan
komponen motor AC yang berputar. Motor AC dapat dilengkapi dengan penggerak
frekuensi variabel untuk mengendalikan kecepatan sekaligus menurunkan konsumsi
dayanya (Supari Muslim, Joko, & Puput Wanarti R. 2008).Komponen utama motor
AC :
1.
Rotor, Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor induksi adalah bahwa
rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan
magnet. Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi.
Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC-excited, yang dipaksa untuk
mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya.
2.
Stator, Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan
frekuensi yang dipasok.
7
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
8
Gambar 2.1 Bagian-Bagian Motor AC
Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan
berikut (Parekh, 2003):
120 𝑓
𝑁𝑆 =
𝑃
(2.1)
Dimana:
Ns = Putaran motor (Rpm)
f
= Frekuensi dari pasokan frekuensi (Hz)
P
= Jumlah kutub
Jenis-Jenis Motor AC
Motor AC dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Geoffrey Stokes.
(1988) :
1. Motor AC satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi
dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan
memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini
merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
9
2. tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan
hingga 3 sampai 4 HP.
3. Motor AC tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase
yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat
memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor
kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di
industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor,
jaringan listrik , dan grinder. Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan HP.
Dalam penelitian ini, motor listrik digunakan untuk memindahkan beban yaitu
tepung terigu dalam bentuk karung dimana dalam 1 karung seberat 25 Kg. Karung
tepung terigu ini dipindahkan dengan menggunakan belt koneyor "rufftop beltingSU
250/2
RUFFTOP
RA"
dengan
belt
type
dengan
lebar
650
mm,
ketebalan 6.70 mm dan berat 3.95 Kg/m (dunlop conveyor belting). Untuk mencari
beban pada belt konveyor ini diperlukan data yaitu gaya, torsi dan daya mekanis
sehingga daya listrik dapat ditemukan.
Rumus yang digunakan untuk menghitung gaya pada belt konveyor (Eugene
A. Avallone, 2007) adalah :
(2.2)
Dimana :
F = gaya (Newton)
m = massa yang dipindahkan (Kg)
g
= percepatan gravitasi (m/s2)
Rumus yang digunakan untuk menghitung torsi adalah :
(2.3)
Dimana :
= torsi (Nm)
F
= gaya (Newton)
l
= jarak (m)
cos
= sudut kemiringan belt konveyor
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
10
Rumus yang digunakan untuk menghitung daya mekanis adalah :
(2.4)
𝑃
Dimana :
Pmek = daya mekanis (Watt)
= torsi (Nm)
Rpm = kecepatan putar (Rpm)
= radian putar (konstanta 3,14)
Rumus yang digunakan untuk menghitung daya listrik adalah :
𝑃
Dimana :
Plistrik
= daya pada motor listrik penggerak (Watt)
Pmek
= daya mekanis (Watt)
motor listrik
= efisiensi pada motor listrik
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
(2.5)
11
2.3
RANGKAIAN STAR - DELTA
Rangkaian star delta adalah sirkuit yang paling sering dipakai buat mengoperasikan
motor tiga phase karena memiliki cukup besar daya. Untuk menggerakkan motor
tersebut memang diperlukan daya awal yg besar, serta dengan jenis rangkaian ini
dimana rangkaian star dipakai hingga semuanya menjadi stabil akan rangkaiannya
dirubah jadi delta.
Gambar 2.2 Rangkaian star - delta
Rangkaian Star Delta banyak komponen konektor dan timer. Timer tersebut
dipakai untuk mengatur waktu berubahnya rangkaian dari star menjadi rangkaian
delta, yaitu diantara lima hingga sepuluh detik. Kemudian ada yang namanya Termal
Over-Load Relay atau disingkat TOL. Guna dari TOL adalah untuk memotong
rangkaian hingga motor menjadi berhenti jika terjadi kelebihan beban (sumber :
Adsensia, 2017).
Rangkaian Star Delta juga memiliki fungsi lainnya yaitu mengurangi jumlah
arus start disaat motor untuk pertama kalinya dihidupkan. Karena fungsi inilah, star
delta paling banyak digunakan pada system starting di motor-motor listrik. Pemakaian
rangkaian ini akan mengurangi lonjakan arus-listrik pada saat motor di starter. Prinsip
kerjanya adalah dengan membuat star awal menjadi tidak dikenakan tegangan secara
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
12
penuh, yaitu dengan cara dihubungkan dengan star. Kemudian saat motor telah
berputar serta arus menjadi menurun, fungsi timer pun berjalan yang akan
memindakan dengan otomatis rangkaian menjadi delta. Dengan berubahnya menjadi
delta, maka arus yang melalui motor akan menjadi penuh.
2.4
INVERTER
Inverter adalah rangkaian yang mengubah DC menjadi AC. Atau lebih tepatnya
inverter memindahkan tegangan dari sumber DC ke beban AC. Inverter digunakan
pada aplikasi seperti adjustable-speed AC motor drives, uninterruptible power
supplies (UPS) dan lain-lain. Dengan teknik PWM ini bisa didapatkan amplitudo dan
frekuensi keluaran yang diinginkan. Selain itu teknik PWM juga menghasilkan
harmonisa yang jauh lebih kecil dari pada teknik yang lain serta menghasilkan
gelombang sinusoidal, dimana kita tahu kalau harmonisa ini akan menimbulkan rugirugi pada motor yaitu cepat panas. Maka dari itu teknik PWM inilah yang biasanya
dipakai dalam mengubah tegangan DC menjadi AC (Inverter). Fungsi dasar inverter :
1. Mengubah tegangan AC ke DC kemudian mengubah tegangan AC kembali
2. Mengubah frekuensi listriksehingga arus listrik dankecepatan putar motor listrik
dapat diubah.
Gambar 2.3 Photo-Photo inverter
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
13
Memang ada banyak cara untuk mengatur/mengurangi kecepatan motor seperti
dengan gear box / reducer. Namun mengatur kecepatan motor dengan inverter akan
memperoleh banyak keuntungan yang lebih bila dibandingkan dengan cara-cara yang
lain. Seperti : jangkauan yang luas untuk pengaturan kecepatan dan torsi motor,
mempunyai akselerasi dan deselerasi yang dapat diatur, mempermudah proses
monitoring/pengecekan, sistem proteksi motor yang baik, mengurangi arus starting
motor dan menghemat pemakaian energi listrik, memperhalus start awal motor dll.
2.5
ALAT PENGUKUR LISTRIK (POWER METER)
Alat pengukur listrik (power meter) adalah suatu alat ukur yang bisa mengukur
besaran-besaran listrik secara terintegrasi dari beberapa komponen alat ukur menjadi
satu kesatuan yang terangkai dalam suatu alat ukur. Dengan kata lain dalam satu alat
sudah dapat digunakan untuk mengukur berbagai macam jenis besaran listrik antara
lain arus, tegangan, daya, faktor daya, frekuensi bahkan Total Harmonik Distorsi
secara real time monitoring (Sumber : Schneider-electric, 2016)
Gambar 2.4 Power Meter
(Sumber : Schneider Electric, 2016)
Di zaman sekarang, power meter sudah dapat terintergrasi dengan sistem
komputer sehingga kita dapat memonitoring pemakaian energi listrik baik secara
langsung (koneksi ke power meter) maupun secara online (tergantung feature pada
masing-masing power meter manufacturing).
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
14
untuk mengukur beban lsitrik terpakai (kWh) dapat digunakan persamaan :
𝑃
𝑃
Dimana :
P(t)
= Beban listrik terpakai (dalam kWh)
P
= Daya listrik (dalam kW)
t
= Waktu dalam penggunaan daya listrik (dalam jam)
http://digilib.mercubuana.ac.id/z
(2.6)