peny~purnaan efisiensi motor penggerak listrik
Post on 07-Nov-2021
2 Views
Preview:
TRANSCRIPT
PENY~PURNAAN EFISIENSIMOTOR PENGGERAK LISTRIK
SUYAMTO
Pusat Penelitian Nuklir Yogyakarta
ABSTRAK
Beban-beban listrik biasanya terdiri dari unsur-unsur R,L dan C atau gabungan dari ketiga unsur tersebut. Unsur Rmenimbulkan daya WATT yang bersifat nyata sedang unsur L danC menimbulkan daya VAR ( Volt Amper Reaktif ) yang bersifatsemu. Maka timbul istilah daya guna atau power faktorCos Q yang merupakan perbandingan antara WATT danVA, dimana VA = ( WATT2 + VAR2 )1/2. Karena arus induktifselalu mengikut terhadap tegangan dan arus kapasitif selalumendahului tegangan maka keduanya bisa saling meredusir ataumengurangkan. Sifat ini dipakai untuk memperbaiki Cos Q ataudaya guna suatu peralatan listrik ( beban listrik). Karenasuatu motor listrik selalu bersifat induktif maka untukperbaikan power faktornya salah satunya dapat dilakukandengan pemasangan kapasitor shunt terhadap motor tersebut.Dari percobaan didapatkan suatu hasil yang memuaskan, misalnya motor AC seri wound rotor pada waktu dibebani 90%efisiensinya bisa dinaikan dari 0,96 menjadi 0,99 biladipasang kapasitor shunt pada ma~ing-masing fasenyasebesar 4 UFo
ABSTRACT
Electric loads usually consist· of resistance (R),inductance (L) and capasitance (C) or compound of thoss.Resistance R will affect actual or active power (inWATT), inductance Land capasitance C affect reactivepower (in VAR). From those two powers will be known ofpower factor or Cos Q, where Cos Q is expressed by ratiobetween WATT and VA while VA is (WATT2+ VAR2)1/2. If voltageas reference, inductive current will be in lagging andcapasitive current will be in leading to that voltage. Thatis why those two currents will be in subtraction or thetotal current will decrease and its vector magnitude becomedecrease. By this theory and based in consequenGe of thosetwo currents direction the corection power factor of theelectric load will be used. Here electric motors areusually as inducive load can be improved its power factor byusing of shunt capasitor. The results of experiment inimproving motor power factor were satisfied, especially forsingle phase motor. For example AC Series Wound Rotor which90~ loaded will have 0,99 pf when installed 4 UF in theireach its phase.
354
I. PENDAHULUAN
Pada akhir-akhir i~i perkerobangan peroakaian energi
terutaroa energi listrik sangat pesat. Hal ini sejalan dengan
laju perobangunan khususnya di bidang industri yang seroakin
banyak roeroerlukanenergi listrik. Sejalan dengan itu roaka
pamerintah telah roengarobilkebijaksakan-kebijaksanakan dalaro
bidang energi antara lain: intensifikasi, diversifikasi,
konservasi dan indeksasi energi.
Tujuan dari penelitian ini adalah dalaro bidang konser
vasi atau pengheroatan energi yaitu dengan jalan meropertinggi
daya guna suatu mesin (peralatan motor listrik) sehingga
energi yang harus dikonsumsikan dapat dikurangi. Bagi
pemerintah hal ini berarti pengheroatan sedang bagi para
peroakai energi berarti beaya beban tetapnya bisa ditekan.
Ada berbagai cara untuk meroperbaiki power faktor suatu
beban listrik antara lain dengan meroakai motor sinkron dan
kapasitor. Dalaro hal ini digunakan kapasitoryang dipasang
secara shunt terhadap beban listrik tersebut. Dalaro
penelitian ini dipakai bahan dan peralatan yang telah ada
yaitu 1
1. motor induksi dan rotor ~ilit 3 fase, motor induksi 1
fase, motor kapasitor dan lain-lain
2. kapasitor 1UF, 2UF, 3UF dan 4UF masing-masing 400V
3. COB Q, watt meter 1 fase, dll
Masalah yang dihadapi dalaro penelitian ini antara lain
1. keterbatasan kapasitor yang ada
2. keterbatasan alat ukur yang dipakai
3. ketelitian alat ukur yang dipakai untuk percobaan
355
II. TATA~ERJA DAN PERCOBAAN
11.1 Dasar Teori dan Pemasangan Kapasitor
Pada waktu ini semakin banyak pemakaian kapasitor yang
bertujuan untuk perbaikan faktor daya. Biasanya kapasitor
kapasitor tersebut dipasang shunt pada ujung akhir dari
suatu rangkaian beban yang mempunyai faktor daya lagging
(tertinggal>.
Keuntungan-keuntungan pemakaian kapasitor pada suatu
rangkaian listrik antara lain
1. mengurangi komponen lagging
2. menambah atau mempertahankan aras tegangan beban
3. memperbaiki regulasi tegangan
4. mengurangi rugi daya I2X beban atau sistem
5. memperbesar faktor daya sumber atau generator
6. mengurangi KVA loading
7.•memperingan kerja prime mover
8. mengurangi biaya.investasi
Dalam bidang industri kapasitor banyak dipasang secara
shunt pada berbagai beban yang mempunyai faktor daya rendah
untuk mensuplai arus magnetisasi yang dibutuhkan oleh beban~
Beban tersebut bisa beban tunggal atau suatu plan yang
besar.
Pemilihan ukuran ka~~sitor dan penempatannya banyakbergantung pada daya rata-rata dan kondisi setempat dari
beban yang akan diperbaiki faktor dayanya tersebut. Kedua
faktor tersebut dipengaruhi oleh
1. rangkaian suatu plan
2. panjang suatu rangkaian
3. variasi dan macam beban
4. faktor pembebanan
356
5. tipe rootor
6. distribusi beban
7. perubahan d~stribusi beban
Dengan alasan-alasan tersebut roaka kapasitor akan lebih
roenguntungkan bila dipasang sedekat roungkin dengan beban
atau pada ujung feeder. Pertirobangannya adalah agar :
1~.rugi-rugi diredusir pada rangkaian antara beban dan
roeter-roeter
2. tegangan di dekat beban naik atau stabil sehingga
unjuk kerja beban roenjadi lebih baik
3. KVAR dari kapasitor dapat langsung roeredusir daya
beban secara otoroatis.
Dengan deroikian roaka kapasitor yang dipasang pada rootor
listrik biasanya diletakkan roelintang pada terminal roasuknya
dengan dilengkapi suatu saklar. Besar KVAR kapasitornya
dibatasi oleh suatu harga agar rootor tidak roeneriroategangan
l~bib hila saklar dibuka.
Seperti telah diketahui bahwa pada urouronyabeban-beban
listrik dapat diforroulasikan roenjadi unsur resistif (R ),
unsur induktif ( L ) dan unsur kapasitif ( C ) atau gabungan
dari ketiga unsur tersebut. Bila suatu beban listrik
diberi tegangan masukan bolak-balik v = V Sin wt , keroudian
v dianggap sebagai referensi roaka:
- arus yang roengalir pada unsur R akan sefase dengan v
- arus yang mengalir pada unsur L akan tertinggal
terhadap v
- arus yang mengalir pada unsur C akan roendahului v.
351
Sedang daya yang diserap oleh roasing-roasing unsur adalah
1. Daya Watt, roerupakan daya nyata yang diserap oleh unsur R
2. Daya VAR, roerupakan daya serou yang diserap oleh unsur L
roaupun unsur C
3. Daya VA, roerupakan daya koroplek yang diserap oleh ketiga
unsur tersebut
Bila Watt = P
VAR = Q
VA = S
Dari garobar 4 terlihat bahwa untuk P yang tetap maka
bila Q keeil VA-nya juga akan keeil. Dengan deroikian maka
Pf = Cos Q =
p
Sakan berharga besar
Dengan kata lain apabila daya VAR suatu peralatan atau beban
listrik keeil maka peralatan tersebut mampunyai faktor daya
COB Q yang besar.
Dengan mamasang kapasitor shunt pada motor maka diagraro
vektor dayanya akan berubah seperti yang ditunjukkan
pada garobar 1. Dari garobar ini terlihat bahwa daya VAR yang
diarobil oleh motor dari surober setelah dipasang kapasitor
lebih keeil daripada sebeluro dipasang kapasitor.
Besar C yang diperlukan untuk menghasilkan perbaikan
Cos Q yang diinginkan dapat dihitung sebagai berikut •
Misa1:
Suatu motor dengan daya P Watt mempunyai pf = Cos Q1'
ingin diperbaiki pf-nya menjadi Cos Q2
roaka
Dari gambar 5
358
P tg Q1
P tg Q2
Daya yang tersiropan di C, Qc = ( P tg Q1 - P tg Q2 ). ( 1 )
Karena'
Ic = Vc / Xc
roaka
sehingga
diroana Xc = 1/2 fC
dan Vc = V
C = .2 f V2 ( 2 )
Atau bila dihitung dari arus yang melaluinya
Qc=Ic2 Xc
sehingga Ic2
C
= (3)2
,.Qc.
359
dimana
C = besar kapasitar yang harus dipasang ( F )
Ie = arusyang melaluikapasitar(A)f
=frekuensisumber(Hz)
Qc
= daya yangtersimpan dikapasitor(VAR)
Ve
= V,tegangan sumber(volt)Xc
= reaktansikapasitif(ohm)
11.2 Percobaan
Dalam bab 11.1 telah diterangkan bahwa kapasitor
perbaikan pf motor listrik akan lebih menguntungkan
dipasang sedekat mungkin dengan motor tersebut. Untuk
percobaaninidilakukan dengan rangkaian seperti
terlihat pada gambar 3a dan 3b.
untuk
bila
itu
yang
III. HASIL DAN PEftBAHASAN
Dari percobaan yang telah dilakukan seperti pada
gambar 3 untuk barbagai macam kapasitor dan motor baik motor
1 fase maupun 3 fase didapat hasil seperti yang terlihat
pada tabel I. Terlihat bahwa perbaikan faktor daya motor
listrik dengan mamasang kapasitor shunt ini hasilnya cukup
memuaskan terutama untuk motor satu fase. Sebagai contoh,
untuk motor seri yang tidak dibebani faktor dayanya dapat
dinaikkan dari 0,96 menjadi 0,99 bila dipasang kapaaitor 3
F. Sedang bila dibebani 7/8 beban penuh faktor dayanya bisa
dinaikkan dari 0,91 menjadi 0,99 bila dipasang kapasitor
aebesar 4 F. Juga biaa dilihat untuk motor kapasitor,
faktor dayanya bisa dinaikkan hingga 0,99 bila dipasang
kapaaitor sebesar 2 F. Untuk motor 3 fase keaulitan utama
pada percobaan ini adalah masalah keterbatasan alat ukur
serta jumlah maupun jenis kapasitor dan motor yang ada.
360
Apabila besar kapasitor terpasang dihitung secara
matematis dengan menggunakan rumus 2, hasilnya dapat dilihat
pada tabel II.Perhitungan hanya dilakukan terhadap motor 1
fase, karena untuk motor 3 fase hasilnya kurang memuaskan.
Untuk menghitung besarnya kapasitor yang terpasang tersebut
pe~u di~erhatikan bahwa daya nyata watt yang diserap oleh
motor harus tetap agar torsi motor tidak turun. Perhitungan
nya dilakukan sebagai berikut :
1. dihitung faktor daya motor untuk berbagai keadaan
menurut hasilpercobaan
2. dengan daya watt yang tetap dan faktor daya tersebut
kemudian dihitung besar daya VA ( S ) dan daya semu
V AR (Q) .•
3. selisih daya Q mula-mula dengan day a Q yang
terhitungpada nomer 2 tersebut adalah merupakan
daya semu yang diserap oleh kapasitor dan dipakai
untuk mengitung besarnya kapasitansi kapasitor
tersebut.
Contoh:
Lihat tabel I nomor 4 untuk motor induksi kapasitor
1 fase, dibebani penuh.
Dari percobaan diperoleh:
- tanpa C P = 180 Watt
Q = 55 VAR
pf = 0,98
maka
s = \,./ p:2 + Q:2 = 188,2 VA
pf terhitung = P/S = 180/188,2 = 0,9564
361
- bila dipasang C = 1 F
P = 185 Watt
Q =
40 VAR
lIlaka
pf = 0,977(terhitung)Pada
P = 180 Watt
Q = P
.tg= 39,28 VAR
S == P/Cos Q
= 184,23 VA
- Dari rurous 2
Q
C =
2 f V
( 55 - 39,23 )=
2. 3,14. 50. 220
= 1,03 F
( kapasitor terpasang dalaro percobaan adalah 1 F)
362
IV. KESIMPULAN
Dari penelitian ini terbukti bahwa dengan roemasang
kapasitor roaka Taktor daya atau Cas Q suatu rootor listrik
dapat dinaikkan. Dari hasil percobaan bisa ditarik kesiropu
Ian bahwa hasilnya kurang memuaskan untuk rootor 3 Tase
karena keterbatasan-keterbatasan terse but di atas. Naroun
untuk rootor 1 Tase hasilnya cukup baik.
UCAPAN TERIMA KASIH
Dengan selesainya penelitian ini karoi roengucapkan
teriroa kasih kepada para staT yang telah roembantu, terutaroa
staT Bengkel Induk, Reaktor dan PATN.
DAFTAR ACUAN
1. Badan Koordinasi Energi Hasional, Buku Pedoman Tentan~
Cara-cara Melaksanakan Konservasi Ener~i dan Pen~awasannva
2. Budiono Mismail, ~a~~kaian ~~~s~~k,jilid I
3. Electrical Standard Hand Book, Application o£ Capasitor
to Power Svstems, Chapter 8, Author A A Johnson
4. Suyamto dkk, Buku Panduan Praktikum Transmisi dan Distri~
busi Instalasi Listrik, Jurusan Tekno Fisika,
PATH Yogyakarta
5. Zuhal, Dasar Tena~a Listrik, Edisi ke 2 Bandung, Penerbit
ITB 1980.
Gambar 1. Diagram vektor daya setelah dipasang
kapasitor shunt seperti pada gambar 6
Gambar 2 • Pemasangan kapasitor shunt
pada beban listrik
v
365
W COS f/J
i"It
1( a )
( "b )
M1v>
Gambar 3 • Untai percobaan a. motor satu fasab. motor tiga fasa bintang
366
Tabel 1.
)JaJBe plate 1 Perlakuan pereobaan
1 Jenis , I lJ11 I I P , Y I I C I 1m I Ie I P I QI I Qe I Cos 8 I)lo. 1 I I I I I 1 I I I· 1 I I 1---------1 1 Ieteran~an
Ithree phase IY/II(.A)ICos OI(iatt)I('olt)ILoadl(uF)I(mA)I(.A)I(~att)I('ar)I('ar)ILa~~lleadl rpm I
1 Ithree phase I I I I 1
Ipole chan~in~1 1310 1 0,721 80 1 380
I induction I 1 I I I
I.otor I I I 1 I
I I I II I I II I I II I , ,1340 I 0,871 120 1 380
I 1 I 1
I I I 1
I I I 1
I I , I1 1 , ,
I I , , I2 IThree pbase i Y 13~0 I 0,851 120 I 380
Iho Nindin~s' I I ! I
iHindin~s I I I I I
I indlJction I I I I I
imotor 1 I I 1 I
I I i I1 Y 1360 1 0,741 ~O I 380
I , 1 I
I , I 1
I I 1 I
I I 1 I
I I 1 I
II!
I. II 10 I 0
I I 1
I 1
1 1
ILoad' 0
led I 1
, I1 10 1 0
1 '1
I ,ILoad' 0
led 1 1
I I1 1
1 lio I 0
1 1 1
1 1
'Loadl D
led 1 1
I II lio 1 0
I I 1
I ! 2
I IILoadl 0
led 1 1
I 1
I I I1 2451 0 I 1DO
I 781110 I 60
I I II 1 1
I 2101 0 1 140
I 871110 I 105
1 1 I
, 2101 0 1~5
I 871110 1 65
II 3401 0 I 170
I 3801110 I 125
I I II , I
1 2551 0 I 85
I 801110 I' 60
I I 1
I 390 I - I 175
1 3401110 1 150
illI 2851 0 I 80
i 1301110 I 65
I 2051240 I 60
I 1 1
1 360 I I 95
I 270 111 0 I 77
I I I
I I , I 1 I Pada C = 2uF
I 105 I - 10,661 - I 14251 .otor kapa
I 3D 1 - 10,~91 - I 14251 sitar
I I 1 I I 1 Cas 8 < <
, • I I 1 I 1
I 50 1 - 10,~31 - , 13001 Pada C = 2uF
I - I 10 I 10,831 13001 Cas 8 <<<
1 1 I 1 1 I
1 ~O I - 10,721 - I 28001 Idl!Jl
I 20 I - 10,761 - 1 28001
I I I I i I, 35 I - I 1 I I 26001 Idem
1 - I 25 I 10,801 26001
I 1 I I 1 I
1 I 1 I I 1
I % I 0 10,991 - 1 14001 rpJl = 1440
, 35! - 10,971 - I 14001
1 I 1 1 I 1
I 40 I - 10,991 - I 13401 Idl!l!!
1 - I 32 1 I 0 ,871 13401
I I 1 1 1 ,
I 130 i 10,671 I 9501 rpJlJ = %0
I 20' 10,99' I 950 I
I "35 !0,471 I 9501 Cas 8 «I I I I I 1
1 40 I 10,981 I 8501
I 7 I 10,901 I 8501
I I 1 1 I I
367
------------------------------------------------------.--------------------------------.----------------------------
Jlue plate Perlakuan pereabaan
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
I Jenis
10. II !'Jatar
I III 1 I PlY 1 1 C I hi I Ie I P 1 01 I 02 I Cas 8 I
I I I I I I I I I I I I 1---------1 IITIll (IIA>ICas 01 (liitt >1(,alt >ILaidl (uF >1I.A >1(IIA>1I utt >1(Yilr >1(,ar >ILili Ileadl rpll 1 keteran~an
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
1 0 1 0 1500 1 - I 110
1 1 1 1480 I 72 I 115
1 1 2 1480 1140 1 115
I I 3 1470 1215 I 115
I 1 1500 1300 I 115
1 1 1 I 1
ILaidl 0 1800 I I 160
led I 1 1700 I 70 I 150
1 I 2 1700 1145 1 155
1 1 3 1700 1215 I 162
I 1 4 1700 1300 I 160
I 1 1 I
I I I 1
I 0 1 0 1440 1 - I 100
1 1 1 1420 I 70 1 105
I I 2 1415 1140 1 105
1 I 3 1420 1223 1 105
I 1 4 1440 1290 I 105
I I 5 1460 1360 I 110
1 I 1
ILaad 0 1800 I -
led 1 1800 1 70
I 2 1800 1140
1 3 1800 1223
I 4 1800 1290
I 5 1800 1360
I I I1 I 1
380 1 0 0 1190 II 1 1 75 1125
1 2 1240 1273
I I 1
ILaadl 0 1287 1 - I 114 I 35
Ied I 1 1250 1125 I 100 I
I I 2 1250 1270 I 15 I
1 1 I I I 1
70 1 220
I1
I1
1
1
II1
1
II
120 I 220
1
I
65
5
25
40 I - 10,961 I 45001
37 1 - 10,981 1 HOOI
20 I - 10,991 I 44251
5 I - 11 I I 45001
I 10 I 10,99 45001
I I 1 1 I
1 105 I 10,911 28501
1 80 I 10,951 30001
I 65 1 10,971 30001
I 55 I 10,981 29001
I 35 I 10,991 29001
1 1 I I 1
1 I I 1 I
I 55 I - 10,951 27501 ftatar kapa-
I 48 1- 10,981 28001 sitar dengiD
1 30 1 - 10,991 27501 C = 3 uF
I 15 I - 11 I 27501
I - I - I 1 28001
I - I 15 11 I 28001
I I I I I10,981 26501
10,991 26001
ID,991 26001
11 I 26001
1 I 1 26001
I 1 ·1 26501
I I 1 I
1 I 1 I
10,701 1 28001 D = 2800
2 I ID,781 28001 ,= 370
65 I - I - 1 28001
I I I I10,991 12600 I
35 I 10,8412650 I70 I 10,1012650 I
1 1 I I
55
40
25
5
70
45
12
I 8001 0,751
I 1 I
1 1 I
1 I I
1 I 1
I 1 I
I I II I 1
1 1 I
I I II I II 1 I
I I I110001 0,95
I II II 1
I 1
I II 1
1 I
I I1 1
1 I
I I1 I
1 I
I 1
1350 1 0,841 120
I II 1
1 I
I i1 1
1 I
1 I
3 lAC Series
I1
1
IIIIIIIII I
4 ISiDgle phase III1
1
II.III1
II1
1
5 IThree phise
Isquerrel eagel
1 induction I
'llatar 1
1 I
I II 1
1 I
.368
••
Qc
Tabel II. Hasil perhitungan C =
2 Lv
No. Load C I Pf*
(uF) I
P I Q 1 s1 (watt) I ( var ) 1 (va)
Ct I
(uF) I
Catatan
180 155 1188
180 139,281184,8911,03
180 124,321181,8012,01
180 I 4~86!180,0713,29
160 1105 1191,371
160185,481181,411,28
160 167 1173,5312,5
160 154,321168,9513,33
160 134~921163,7814,6
I
100 I55 1114 ,15 1
100 i45,5611 09,89 I 0,62
100 129,16 1104, 16 11 ,7
100 114,2511 01 12,68
3
4
No 1 0
1 1
'I 2I 3I
ILoaded! 0
1
234
No I 0
1
2
3I _
ILoadedl 0
1
2
3
10,94
10,95
10,99
10,9991
10,8761
10,8821
10,9221
10,947\
10,9771
10,8761
10,91
10,96
!0,99
10,95
10,9771
10,99 I
10,9991
110140 1117 I - 1 Pf* = faktor
110 136,151115,7910,2501 untuk p yang
110 119 ,13 1111 ,65 11 ,370 I tetap
110 I 4,781110,1012,3171
I C = C terhi-
1 tung
1
I
I
I,
I
I
1
I
1
1
1
I
I
I
I
1. S uta j i
TANYA
:369
JAWAB
efisiensinya atau
Pertanyaan :
Dalam penelitian ditemukan kesulitan peralatan yang dipakai.
Apakah sudah dapat diambil suatu kesiropulan ?
Jawaban
Va, sebab keyakinan akan kebenaran teori-teori terdahulu.
Disamping itu, dari hasil percobaan bisa dilihat, untuk
rootor-rootor satu fasa hasilnya cukup baik/roemuaskan.
2. Ali Waris
Pertanyaan :
Jenis atau spesifikasi rootor yang diteliti itu dari jenis
apa? dan berapa efisiensinya •
Jawaban
Bisa dilihat pada tabel 1. sebelah kiri.
Diroana untuk roasing-roasing jenis rootor,
cos 0 nya berbeda-beda.
roisalnya :
Motor jenis : Three phase pole changing
induction rootor
Pada beban penuh roempunyai cos 0 0,72 pada name pl~tenya.
top related