Konservasi Motor Induksi Vita Widyawati 151711029.docx

LAPORAN PRAKTIKUM KONSERVASI ENERGI PADA MOTOR INDUKSI Disusun untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Kelulusan Mata Kuliah Konservasi Energi

Nama Praktikan

: Vita Widyawati (151711029)

Kelompok

: 3 / 3A

Anggota Kelompok

: - Rahman Kustian - Rezky Supangkat - Rizki Budhi Amalia - Rihma Qiroatuttaubah

Tanggal Praktikum

:

Tanggal Pengumpulan

:

Laporan Dosen Pembimbing

: Ir. Kholiq Hermawan,MT.

Tanda Tangan

:

Mahasiswa

JURUSAN TEKNIK ENERGI POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

KONSERVASI ENERGI PADA MOTOR INDUKSI

1. Tujuan Setelah melakukan praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat: 1) Memahami prinsip kerja dari motor induksi 2) Dapat mengukur dan menghitung kinerja motor induksi pada beberapa variasi beban 3) Dapat mengukur power factor (cos φ) motor listrik pada beberapa variasi beban 4) Dapat memperbaiki kinerja motor (η dan cos φ) pada motor induksi dengan pemasangan kapasitor

2. Prosedur Percobaan A. Siapkan alat ukur 1) Autotrafo 2) PQA 3) Amperemeter 4) Voltmeter 5) Tachometer 6) Motor Induksi 7) Generator DC 8) Resistor Bank 9) Kapasitor Bank 10) Kabel Penghubung B. Memulai Praktikum 1) Pastikan peralatan yang akan digunakan berfungsi dengan baik 2) Buat rangkaian sepergi gambar di bawah ini

Gambar 1. Rangkaian percobaan konservasi motor induksi menggunakan kapasitor 3) Pastikan bahwa anda (praktikan) sudah dapat menggunakan PQ Analyzer dengan baik 4) Atur kondisi awal yaitu kapasitor bank dalam posisi off, PQ Analyzer dalam kondisi off, dan alat ukur pada kondisi kerja nya (Voltmeter dan Amperemeter yang digunakan untuk mengukur AC diposisikan pada AC dan sebaliknya) 5) Nyalakan PQ Analyzer 6) Lakukan setup PQ Analizer diantaranya : Penyesuaian waktu percobaan, besaran tegangan, besaran, besaran arus dan CT yang digunakan 7) Jalankan Autotrafo, naikan secara perlahan hingga ± 10% 8) Perhatikan penunjukan V1 dan A1, pastikan tidak terbalik. 9) Naikan Autotrafo hingga penunjukan V1 mencapai 220V 10) Cek putaran motor yaitu mendekati ± 3000 rpm (apabila 3000 rpm telah di capai sebelum V1 mencapai 220, tetap lanjutkan penaikan Autotrafo) 11) Nyalakan arus eksitasi generator 12) Naikan arus eksitasi generator hingga tegangan output generator (V2) mencapai 220V 13) Nyalakan beban, naikan hingga arus motor (A1) mencapai ±20 − 25% arus nominalnya. 14) Catat besaran pengukuran yang tertera pada V1, A1, V2, A2, A3 dan PQ Analyzer (P,S,Q dan PF) 15) Nyalakan kapasitor bank, atur hingga PF mencapai nilai yang diinginkan (Lebih besar dari 0,85) 16) Catat besaran pengukuran yang tertera pada V1, A1, V2, A2, A3 dan PQ Analyzer (P,S,Q dan PF) dan besar kapasitor bank yang digunakan. 17) Matikan kapasitor bank dengan menurunkannya secara bertahap (penurunan dilakukan sama/serentak tiap fasa nya)

18) Naikan beban hingga A1 mencapai ±25-35% arus nominalnya. 19) Catat besarnya pengukuran yang tertera pada V1, A1, V2, A2, A3 dan PQ Analyzer (P,S,Q dan PF). 20) Nyalakan kapasitor bank, atur hingga PF mencapai nilai yang diinginkan (Lebih besar dari 0,85) 21) Catat besaran pengukuran yang tertera pada V1, A1, V2, A2, A3 dan PQ Analyzer (P,S,Q dan PF) dan besar kapasitor bank yang digunakan. 22) Matikan kapasitor bank dengan menurunkannya secara bertahap (penurunan dilakukan sama/serentak tiap fasa nya) 23) Ulangi langkah 18 hingga 22 dengan nilai A1 (±40%, ±50%, ±60%, ±70% dan seterusnya) 24) Apabila sudah mencapai parameter pengukuran sudah mendekati/mencapai nilai batas (arus nominal motor, arus nominal generator, variasi beban yang habis dan/atau variasi kapasitor habis) praktikum dinyatakan selesai. 25) Lanjutkan pada prosedur mematikan : turunkan beban hingga mencapai nol. 26) Turunkan arus eksitasi hingga mencapai nol, lalu dimatikan. 27) Turunkan nilai autotrafo secara perlahan hingga mencapai nol, lalu dimatikan 28) Matikan PQ Analyzer 29) Bereskan rangkaian, lalu simpan alat-alat ketempat yang semestinya.

3. Data Percobaan Tabel 1. Data percobaan motor induksi tanpa kapasitor Motor N o.

Beb an

1

30%

2

45%

3

55%

4

63%

Generator

PQ Analyzer

V

I

V

I

Iex

A1

V1

A2

V2

A3

Vo lt 21 0 21 0 21 0 21 0

Amp ere

Vo lt 21 9 21 0 19 8 19 8

Amp ere

Amp ere

0.9

0.58

3.0

0.56

5.3

0.56

7.2

0.56

Amp ere 4.88 8 5.26 5 6.59 7 7.77 9

Vol t 219 .1 218 .6 218 .1 218 .2

Amp ere 6.71 1 7.29 4 8.31 3 8.90 2

Vol t 222 .4 221 .7 221 .4 220 .7

Amp ere 4.57 2 5.09 3 5.62 9 6.37 8

2.0 5.6 7.0 8.2

V3 Volt 217. 80 218. 40 217. 20 217. 00

P PF 0. 29 0. 51 0. 67 0. 64

S

Q

1.0 44 1.9 76 3.0 25 3.7 42

kV A 3.4 90 3.8 51 4.4 69 5.0 10

kV Ar 3.3 3 3.3 06 3.2 88 3.3 31

P

S

Q

kV A 3.7 77 2.1 97 0.9 92 4.0 46

kV Ar 1.3 82 0.8 53 0.6 39 1.5 12

kW

Tabel 2. Data percobaan motor induksi menggunakan kapasitor Motor N o.

Beb an

1

30%

2

45%

3

55%

4

63%

V Vo lt 21 0 21 0 21 0 21 0

I Amp ere 1.0 4.0 6.0 7.0

Generator V Vo lt 21 9 21 0 19 8 19 8

PQ Analyzer

I

Iex

Amp ere

Amp ere

0.90

0.56

3.00

0.56

5.30

0.56

7.20

0.56

A1 Amp ere 5.51 5 3.42 2 1.57 5 6.42 6

V1 Volt 215. 50 219. 10 219. 30 218. 30

A2 Amp ere 7.53 3 4.60 7 2.19 8 7.48 3

V2 Vol t 219 .4 221 .9 222 .6 221 .1

A3 Amp ere 4.41 1 2.02 3 0.91 1 4.62 4

V3 Vol t 214 .9 218 .0 218 .4 217 .3

PF 0. 93 0. 92 0. 91 0. 92

kW 1.0 58 2.3 24 3.3 10 3.7 53

Pengolahan data diatas dilakukan dengan menghitung menggunakan persamaan persamaan sebagai berikut: 𝑃

1. %LF = 𝑃𝑛𝑎𝑚𝑒𝑝𝑙𝑎𝑡𝑒 × 100%............................................................................ (1) 2. FK = tan ∅𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑜𝑟 − 𝑡𝑎𝑛∅𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑜𝑟 ......................................... (2) 3. 𝑄𝐶𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟 = 𝑄𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑜𝑟 − 𝑄𝑑𝑒𝑛𝑔𝑎𝑛 𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑜𝑟 ....................................... (3) 4. 𝑄𝐶𝑡𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔 = 𝐹𝐾 × 𝑃𝑡𝑎𝑛𝑝𝑎𝑘𝑎𝑝𝑎𝑠𝑖𝑡𝑜𝑟 ............................................................. (4) 𝑄𝐶

5. 𝐶 = 𝑉 2 2𝜋𝑓 ....................................................................................................... (5) 6. Deviasi =

𝐶𝑡𝑒𝑟𝑢𝑘𝑢𝑟− 𝐶𝑡𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔 𝐶𝑡𝑒𝑟ℎ𝑖𝑡𝑢𝑛𝑔

× 100% ..........………………………………...(6)

Tabel hasil perhitungan

N o.

Beba n

1

30%

2

45%

3

55%

4

63%

Pin

Tanpa Kapasitor Pou Efisie LF t nsi

kW

kW

%

%

1.04 4 1.97 6 3.02 5 3.74 2

0.21 1 1.03 8 1.70 4 1.90 7

20.18 3 52.50 9 56.32 7 50.95 1

20.8 8 39.5 2 60.5 0 74.8 4

PF 0.2 9 0.5 1 0.6 7 0.6 4

tan θ 3.44 8 1.96 1 1.49 3 1.56 3

Pin

Dengan Kapasitor Pou Efisie LF t nsi

kW

kW

1.05 8 2.32 4

0.33 8 1.33 7 1.98 4 2.34 0

3.31 3.75 3

% 31.93 57.53 59.93 62.34

Terukur tan θ

FK

Qc

C

Qc

C

PF

Nano Farad

1.07 5 1.08 7 1.09 9 1.08 7

2.37 3 0.87 4 0.39 4 0.47 6

KVA r 2.47 7 1.72 7 1.19 1 1.77 9

Nano Farad

0.9 3 0.9 2 0.9 1 0.9 2

KVA r 1.94 8 2.45 3 2.64 9 1.81 9

% 21.1 6 46.4 8 66.2 0 75.0 6

Terhitung

140.676 177.145 191.299 131.360

178.454 124.377 85.772 128.180

4. Pembahasan Karakeristik Kapasitor Terhadap Beban

Karakteristik Kapasitor Terhadap Beban Nilai Kapasitor Nano Farad

250.000 y = 14.137x + 153.3 R² = 0.0049

200.000

Kapasitor terukur 150.000 Kapasitor terhitung 100.000

y = -196.36x + 223.94 R² = 0.5395

50.000

Linear (Kapasitor terukur )

0.000

Linear (Kapasitor terhitung) 0%

20%

40%

60%

80%

Beban %

Grafik 4.1 Pengaruh load factor terhadap kapasitor Pada grafik 4.1 diatas terlihat bahwa ada penurunan nilai kapasitor secara linier dengan kenaikan beban yang digunakan. Konfigurasi beban yang berubah dari kecil sampai besar mengakibatkan nilai daya reaktif yang semakin besar. Dilihat dari perbedaan nilai kapasitor terukur dengan nilai kapasitor terhitung, nilai kapasitor terhitung lebih besar daripada nilai kapasitor terukur. Hal itu terjadi karena faktor koreksi bernilai besar sehingga saat dikalikan dengan daya aktif tanpa kapasitor hasilnya lebih besar daripada hasil perkalian daya reaktif tanpa kapasitor dengan daya reaktif dengan kapasitor. Jadi, saat load factor semakin besar maka nilai kapasitor terhitung maupun kapasitor terukur semakin kecil.

Karakteristik Daya Reaktif Motor

Karakteristik Daya Reaktif 3.5 y = -0.0001x + 3.3206 R² = 0.0253

Daya Reaktif Q kVAr

3 2.5

Tanpa kapasitor Dengan kapasitor Linear (Tanpa kapasitor ) Linear (Dengan kapasitor)

2 1.5 1 y = -0.0026x + 1.2298 R² = 0.0214

0.5 0 0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

Load factor %

Grafik 4.2 Pengaruh load factor terhadap daya reaktif Pada grafik 4.2 diatas, terlihat bahwa terdapat penurunan nilai daya reaktif pada setiap kenaikan load factor. Dilihat dari perbedaan motor tanpa kapasitor dan motor dengan kapasitor, daya reaktif pada motor tanpa kapasitor lebih besar daripada daya reaktif pada motor dengan kapasitor. Hal itu terjadi karena pemasangan kapasitor akan mempengaruhi nilai faktor daya, semakin besar nilai faktor daya maka nilai daya reaktif yang dihasilkan akan semakin kecil karena daya nyata yang termanfaatkan semakin besar. Jadi, saat load factor semakin besar maka nilai daya reaktif yang dihasilkan semakin kecil.

Karakteristik Daya Aktif Motor

Karakteristik Daya Aktif Motor 6.000 y = 0.0281x + 2.8277 R² = 0.983

Daya Aktif P kW

5.000

Tanpa Kapasitor

4.000

Dengan Kapasitor

3.000 Linear (Tanpa Kapasitor) Linear (Dengan Kapasitor)

y = 0.05x + 4E-15 R² = 1

2.000 1.000 0.000 0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

Load Factor %

Grafik 4.3 Pengaruh load factor pada daya aktif Pada grafik 4.3 diatas, terlihat bahwa terdapat kenaikan secara linier nilai daya reaktif pada setiap kenaikan load factor. Dilihat dari perbedaan motor tanpa kapasitor dan motor dengan kapasitor, kenaikan nilai daya aktif pada motor dengan kapasitor lebih stabil daripada kenaikan nilai daya aktif pada motor tanpa kapasitor. Hal ini terjadi karena pemasangan kapasitor akan memperbaiki faktor daya sehingga nilai daya aktif juga akan semakin besar serta semakin besar load faktor menunjukkan bahwa daya aktif yang dihasilkan mendekati daya input yang diterimanya. Jadi, semakin besar load faktor maka semakin besar daya aktifnya.

Karakteristik Efisiensi Motor

Karakteristik Efisiensi Motor 70.000 60.000

y = -0.0146x2 + 1.9367x - 2.2409 R² = 0.9865

Tanpa Kapasitor

Efisiensi %

50.000

Dengan Kapasitor

40.000

Poly. (Tanpa Kapasitor )

30.000 y = -0.0294x2 + 3.3527x - 36.224 R² = 0.9842

20.000 10.000

Poly. (Dengan Kapasitor)

0.000 0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

Load Faktor %

Grafik 4.4 Pengaruh load factor terhadap efisiensi motor Pada grafik 4.4 diatas, terlihat bahwa terdapat kenaikan secara linier kenaikan nilai efisiensi pada setiap kenaikan load factor. Dilihat dari perbedaan motor tanpa kapasitor dan motor dengan kapasitor, range daerah optimum motor beroperasi lebih besar pada motor dengan kapasitor daripada range daerah optimum motor beroperasi pada motor tanpa kapasitor. Hal itu terjadi karena pemasangan kapasitor menyebabkan nilai daya aktif semakin besar sehingga efisiensi yang didapat juga semakin besar. Jadi, semakin besar load faktor maka semakin besar juga efisiensinya.

Karakteristik Daya Semu Motor Induksi

Karakteristik Daya Semu Motor 6.000 y = 0.0281x + 2.8277 R² = 0.983

Daya Semu S kVA

5.000

Tanpa Kapasitor

4.000

Dengan Kapasitor

3.000

y = -0.0138x + 3.4748 R² = 0.0534

2.000

Linear (Tanpa Kapasitor)

1.000

Linear (Dengan Kapasitor )

0.000 0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

Load Factor %

Grafik 4.5 Pengaruh load factor terhadap daya semu Pada grafik 4.5 diatas, terlihat bahwa terdapat perbedaan diantara dimana motor dengan kapasitor mengahasilkan daya semu yang semakin kecil sementara motor tanpa kapasitor mengahasilkan daya semu yang semakin besar. Hal itu terjadi karena pemasangan kapasitor akan memperbaiki daya semu yang gunakkan untuk gerakkan motor sehingga daya semu yang dihasilkan semakin kecil. Jadi, saat motor dipasang kapasitor motor akan menghasilkan daya semu yang semakin kecil dan saat motor tidak dipasang kapasitor motor akan menghasilkan daya semu yang semakin besar.

Krakteristik Faktor Daya Motor

Power Factor

Karakteristik Faktor Daya Motor 1 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

y = 1E-05x2 - 0.0012x + 0.9517 R² = 0.77

Tanpa Kapasitor Dengan Kapasitor Poly. (Tanpa Kapasitor )

y = -0.0002x2 + 0.0236x - 0.1314 R² = 0.9923 0.00

20.00

40.00

60.00

Poly. (Dengan Kapasitor )

80.00

Load Factor %

Grafik 4.6 Pengaruh load factor terhadap power factor Pada grafik 4.6 diatas, terlihat bahwa terdapat kenaikan nilai power factor pada setiap kenaikan kenaikan load factor. Dilihat dari perbedaan motor tanpa kapasitor dan motor dengan kapasitor, pada nilai load factor yang sama, power factor yang dihasilkan oleh motor dengan kapasitor lebih besar daripada power factor yang dihasilkan oleh motor tanpa kapasitor. Hal ini terjadi karena pemasangan kapasitor berdampak pada nilai power factor yakni power factor yang dihasilkan akan semakin besar. Jadi, semakin besar nilai load factornya maka semakin besar nilai power factor yang dihasilkan.

Kesimpulan 1. Kinerja motor induksi meningkat sebesar 10% setelah dipasang kapasitor sebelumnya efisiensi motor sebelum dipasang kapasitor sebesar 20 % - 50.91 %. 2. Karaketistik efisiensi motor yaitu semakin besar load faktor maka semakin besar juga efisiensinya. 3. Pemasanngan kapasitor mengakibatkan nilai kapasitor dari kisaran 0,29 - 0,64 menjadi 0,91. 4. Karakteristik power factor yaitu semakin besar nilai load factornya maka semakin besar nilai power factor yang dihasilkan. 5. Kinerja motor dapat ditingkatkan dengan pemasangan kapitor sehingga efisiensi dan power factor yang dihasilkan semakin besar. 6. Karakeristik kapasitor terhadap beban yaitu saat load factor semakin besar maka nilai kapasitor terhitung maupun kapasitor terukur semakin kecil. 7. Karakteristik daya reaktif motor yaitu saat load factor semakin besar maka nilai daya reaktif yang dihasilkan semakin kecil. 8. Karakteristik daya aktif motor yaitu semakin besar load faktor maka semakin besar daya aktifnya. 9. Karakteristik daya semu motor induksi yaitu saat motor dipasang kapasitor motor akan menghasilkan daya semu yang semakin kecil dan saat motor tidak dipasang kapasitor motor akan menghasilkan daya semu yang semakin besar.