analisis karakteristik kerja motor listrik hoist di pt

B - 85

ANALISIS KARAKTERISTIK KERJA MOTOR LISTRIK HOIST

DI PT. NIKKATSU ELECTRIC WORKS

NASRUN HARIYANTO1, SITI SAODAH2, AHMAD ROBBY N. M.1

1. Jurusan Teknik Elektro – Institut Teknologi Nasional Bandung

2. Jurusan Teknik Elektro – Politeknik Negeri Bandung

Email : [email protected]

ABSTRAK

Analisis karakteristik kerja motor listrik hoist telah dilakukan pada motor listrik hoist crane NHE3T. Dalam bidang perencanaan menggunakan motor listrik sebagai penggerak dan beban yang digerakan diperlukan perhitungan

torka yang terdapat pada poros motor yang akan dipakai untuk menggerakan beban. Hal ini perlu dilakukan agar sistem tidak mengalami gangguan pada saat dibebani. Pengujian dilakukan terhadap motor listrik hoist crane, 3 fasa, 4 kW, 380 Volt, 50 Hz, 1500 Rpm, kapasitas beban maksisimun sebesar 3 ton.

Dari hasil pengukuran dilakukan pengolahan data secara perhitungan matematis dan hasil dari perhitungan tersebut akan dibandingkan dengan hasil simulasi simulink matlab yang bertujuan untuk mengetahui karakteristik kerja dari motor listrik hoist. Hasil dari perhitungan akan didapatkan torka pada poros motor untuk inputan pada simulasi simulink matlab, Beban 0 Kg sebesar 8,17 N.m. Beban 1573 Kg, sebesar 10,97 N.m. Beban 1982 Kg, sebesar 15,03 N.m. Beban 2672 Kg, sebesar 19,77 N.m.

Hasil dari perhitungan akan didapatkan torka induksi kerja motor, Beban 0 Kg sebesar 8,22 N.m. Beban 1573 Kg, sebesar 11,39 N.m. Beban 1982 Kg, sebesar 15,79 N.m. Beban 2672 Kg, sebesar 20,73 N.m. Sedangkan, hasil simulasi simulink matlab didapatkan torka induksi kerja motor, Beban 0 Kg sebesar 8,638 N.m. Beban 1573 Kg, sebesar 11,42 N.m. Beban 1982 Kg, sebesar 15,48 N.m. Beban 2672 Kg, sebesar 20,21 N.m.

Kata Kunci : Motor Listrik Hoist, Torka pada Poros motor, Torka Induksi Kerja Motor.

1. PENDAHULUAN Motor listrik hoist crane merupakan jenis motor

yang paling banyak digunakan pada perindustrian, salah satunya PT. Nikkatsu Electric Works yang menggunakan motor induksi sebagai motor penggerak hoist di gedung produksi, gedung packing (pengemasan) maupun gudang yang bertujuan untuk memindahkan suatu barang (beban). Pada Crane/Hoist di perusahaan ini menggunakan 3 (tiga buah) motor listrik yang masing-masing satu motor untuk mengangkat beban, dua motor listrik lainnya untuk jalan di rel. Besar kecilnya daya motor listrik bergantung dari berdasarkan daya beban. Sistem kontrol yang digunakan pada Crane/Hoist jenis ini

adalah menggunakan pengendali (pengontrolan) dengan kontaktor-kontaktor yang dilengkapi dengan saklar push-button, sehingga motor listrik dapat beroperasi secara maksimal ketika dibebani. Motor listrik hoist ini dipilih oleh PT. Nikkatsu Electric Works karena harganya yang lebih ekonomis, perawatanya yang mudah, meringankan suatu pekerjaan dalam hal pemindahan suatu barang, serta untuk mengurangi jumlah pekerja.

Pada tugas akhir ini bertujuan untuk menganalisis karakteristik kerja dari motor listrik hoist crane NHE3T di PT. Nikkatsu Electric Works terhadap perubahan nilai beban angkat.

2. DASAR TEORI

2.1 Pengertian Crane/Hoist

Crane/Hoist adalah alat untuk pelayan beban mekanis atau muatan yang dilengkapi dengan kerekan untuk mengangkat benda dan berfungsi juga untuk menggerakkan muatan secara vertikal dan gerakan ke arah horisontal bergerak bersama dan menurunkan muatan ke tempat yang telah ditentukan dengan mekanisme pergerakan Crane/hoist secara dua derajat bersamaan.

2.2 Motor Induksi

Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang paling luas digunakan penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini bekerja berdasarkan induksi medan magnet

stator ke statornya, dimana arus rotor motor ini bukan diperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus yang terinduksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif antara putaran rotor dengan medan putar (rotating magnetic field) yang dihasilkan oleh arus stator. 2.3 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi

Rangkaian Ekivalen yang akan dipelajari adalah rangkaian ekivalen perfasa. Dimana rangkaian rangkaian ekivalen motor induksi ini terdiri dari rangkaian stator dan rangkaian rotor. Stator sebagai sisi primer, dan rotor sebagai sisi sekunder yang penghantar-penghantarnya dihubung-singkat dan berputar. Kopling antara sisi primer dan sisi sekunder dipisahkan oleh celah udara (Air gap).

Prosiding SENTIA 2016 – Politeknik Negeri Malang Volume 8 – ISSN: 2085-2347

mailto:[email protected]

Gambar 1. Rangkaian Ekivalen Lengkap Motor

Induksi Perfasa (Sumber : Sudaryanto sudirham, motor asinkron)

Keterangan Gambar : V1 = Tegangan masukan motor (Volt) I1 = Arus Stator (A)

I2 = Arus Rotor (A) I0 = Arus Eksitasi (A) R1 = Resistansi pada bagian stator (Ω) X1 = Reaktansi pada bagian stator (Ω) R2

’ = a2R2 = Resistansi pada bagian rotor (Ω) X2

’ = a2X2= Reaktansi pada bagian rotor (Ω) Rc = Resistansi Magnetitasi (Ω) Xc = Reaktansi Magnetitasi (Ω)

𝑅2′ (

1−𝑠

𝑠) = Tahanan yang mewakili beban yang

merupakan fungsi dari s.

2.4 Torka Torka adalah ukuran kemampuan mesin untuk

melakukan kerja, jadi torka adalah suatu energi. Besaran torka adalah besaran turunan yang biasa

digunakan untuk menghitung energi yang dihasilkan dari benda yang berputar pada porosnya.

Pada motor induksi terjadi alih daya dari daya elektrik di stator menjadi daya mekanik di rotor. Sebelum dikurangi rugi-tembaga rotor, alih daya tersebut adalah sebesar daya celah udara Pg dan ini memberikan torka yang kita sebut torka elektromagnetik dengan perputaran sinkron. Jadi jika T adalah torka elektromagnetik maka :

Pg = T.ωs atau 𝑇 =𝑃𝑔

𝜔𝑠 ................. (1)

3. Pengaruh Pembebanan pada Kerja Motor

Dalam praktek torka beban aktif maupun pasif selalu ada dalam sistem penggerak. Dengan demikian

motor sebagai penggerak beban bukan saja beroperasi sebagai motor penggerak akan tetapi dapat juga beroperasi sebagai generator atau sebagai pengereman. Juga dalam pemakaian motor seringkali dioperasikan dalam dua arah putaran.

Untuk menganalisa pengaruh pembebanan pada kerja motor, perhatikan gambar berikut ini.

Gambar 2. Pengaruh Pembebanan pada Kerja Motor

(Sumber : http://psbtik.smkn1ciamis.sch.id)

Dasar persamaan torka yang kita kenal sebagai persamaan gerak untuk sistem ini adalah :

𝑇𝑀 = 𝑇𝐿 + 𝐽𝑑𝜔

𝑑𝑡 ....................................... (2)

dengan : TM = Torka motor yang diukur dalam N-m TL = Torka beban yang diukur dalam N-m J = Momen inersia dari sistem penggerak dalam kg.m2. ω = Kecepatan sudut dalam mekanik radian/s t = waktu dalam detik

Gambar 3. Ilustrasi Tipikal dari persamaan 10

(Sumber : M.V Desphande, electric motors applications and control)

Dari gambar 3, menunjukan bahwa :

1. Jika TM > TL yaitu 𝑑𝜔

𝑑𝑡 > 0, akan terjadi percepatan

pada sistem penggerak dimana kecepatan akan dibawa pada kecepatan nominal.

2. Jika TM < TL yaitu 𝑑𝜔

𝑑𝑡< 0 akan terjadi perlambatan

pada sistem penggerak dan sistem akan terhenti.

3. Jika TM = TL yaitu 𝑑𝜔

𝑑𝑡 = 0 tidak terjadi percepatan

atau perlambatan. Pada kondisi ini motor akan tetap berputar dengan kecepatan yang sama. Akan tetapi jika motor dalam keadaan diam akan tetap diam.

Pernyataan di atas hanya berlaku bila beban motor merupakan beban pasif. Bila beban motor merupakan beban aktif seperti alat angkat (hoist), maka akan berlaku sebaliknya.

4. METODOLOGI PENELITIAN 4.1 Blok Diagram Motor Listrik Hoist NHE3T

Gambar 4. Blok Diagram Sistem dari Motor Listrik

Hoist NHE3T

Gambar 4 merupakan prinsip kerja sederhana dari sistem motor listrik hoist NHE3T yang ada di PT.

Nikkatsu Electric Works. Sistem diagram block diatas


B - 86

http://psbtik.smkn1ciamis.sch.id/

jika dibaca setiap blocknya dapat dibaca mula-mula sumber tegangan tiga fasa digunakan sebagai sumber tegangan, masuk ke rangkaian panel yang akan dihubungkan dengan MCCB (Merlin Gerin NS100N) yang berfungsi sebagai pemutus sirkit pada tegangan menengah, kemudian keluaran dari rangkaian panel (MCCB) dihubungkan dengan motor listrik hoist NHE3T yang berputar diberi kopel ke drum sling yang dimaksudkan sebagai penggerak tali atau wire rope yang di gulung pada bagian drum sling, kemudian tali atau wire rope tersebut di hubungkan dengan hook, hook berfungsi sebagai pengikat untuk ke beban. Push button yang dihubungkan dengan motor listrik hoist NHE3T bertujuan untuk mengontrol sistem kerja dari motor listrik hoist NHE3T.

Berikut ini adalah tabel name plate dari motor induksi yang digunakan pada Crane NHE3T.

Tabel 1. Name Plate Crane Hoist NHE3T

Merk Nippon Hoist

Type NHE3T

Tgl. Pembuatan 07/12/2006

Tgl. Pemakaian 21/04/2007

Panjang 6 m

Kec. Hoist 6 m/min

Putaran Max. 1500 Rpm

Putaran Nominal - Rpm

Cos φ 0.85

Efisiensi Rated 80 %

Rated Load 3 Ton

Berat Crane Hosit 240 Kg

Motor Hoisting Trolley

Frekuensi 50 Hz 60 Hz 50 Hz 60 Hz

Tegangan 380 V

Daya 3,3 – 4

kW 4 kW

0,23 - 4 kW

0,28 - 4 kW

4.2 Perhitungan Rangkaian Ekivalen dari

Motor Listrik Hoist Dibawah ini adalah rangkaian pengganti dari

rangkaian ekivalen satu phasa dari motor listrik hoist crane :

Gambar 5. Rangkaian Ekivalen perphasa dari Motor

Listrik Hoist Adapun parameter-parameter nilai yang ada

pada motor listrik hoist crane, sebagai berikut :

Tabel 2. Parameter Motor Listrik Hoist Crane Daya (P) 4 kW

Tegangan (V) 380 Volt

Frekuensi (f) 50 Hz

Fasa (F) 3 fasa

Jumlah Kutub (p) 4 Kutub

Tahanan Rotor ( R2) 3,125 Ω

Tahanan Stator (R1) 1,405 Ω

Reaktansi Rotor (X2) 1,833 Ω

Reaktansi Stator (X1) 1,833 Ω

Reaktansi Gandeng (Xm) 54,071 Ω

Momen Inersia (J) 0,0131 kg.m2

a) Perhitungan untuk tegangan thevenin :

𝑉𝑇𝐻 = 𝑉∅𝑋𝑀

√𝑅12+(𝑋1+𝑋𝑀)2

....................... (3)

b) Perhitungan untuk impedansi thevenin :

𝑍𝑇𝐻 = 𝑅𝑇𝐻 + 𝑗𝑋𝑇𝐻 = 𝑗𝑋𝑀 (𝑅1+𝑗𝑋1)

𝑅1+𝑗(𝑋1+𝑋𝑀) ....... (4)

c) Perhitungan dari slip pada torka maksimum

𝑆𝑀𝑎𝑥 𝑇 = 𝑅2

√𝑅𝑇𝐻2 + (𝑋𝑇𝐻+𝑋2)2

.................... (5)

d) Perhitungan dari kecepatan putaran sinkron adalah :

𝑛𝑠𝑦𝑛𝑐 = 120𝑥𝑓

𝑃 .................................... (6)

e) Perhitungan dari kecepatan sinkron :

𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 = 𝑛𝑠𝑦𝑛𝑐 𝑥2𝜋𝑟𝑎𝑑

1𝑟 𝑥

1 𝑚𝑖𝑛

60 𝑠 .............. (7)

f) Perhitungan dari torka starting motor :

𝑇𝑆𝑡𝑎𝑟𝑡 =3 𝑥 𝑉𝑇𝐻

2 𝑥 𝑅2

𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 𝑥[(𝑅𝑇𝐻+ 𝑅2)2+(𝑋𝑇𝐻+𝑋2)2] ...... (8)

g) Perhitungan dari torka maksimum motor :

𝑇𝑀𝑎𝑥 =3 𝑥 𝑉𝑇𝐻

2

2 𝑥 𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 𝑥[𝑅𝑇𝐻+√𝑅𝑇𝐻2+(𝑋𝑇𝐻+𝑋2)2]

(9)

4.3 Dasar Menentukan Rating Torka Mekanik

pada Motor Listrik Hoist NHE3T

Gambar 6. Motor Listrik Hoist Kopling dengan

Gearbox dan Beban lewat Trommol

Untuk menghitung keseluruhan momen inersia

total pada motor listrik hoist yang terhubung dengan gearbox dan trommol atau sling, maka didapatkan persamaan sebagai berikut ini :

𝐽𝑇 = ( 𝐽𝑚 + 𝐽𝐺1 + 𝐽𝐺2 .( 1

𝑖) 2 + 𝐽𝑇𝑅. (

1

𝑖) 2 +

𝑚

𝑔 . (

𝑟

𝑖) 2) ....................................... (10)

Dimana : Jari-jari pada trommol (r) = 0,15 m Diameter pada trommol (d) = 0,30 m Gear ratio (GR) = 1 : 6 Momen inersia pada motor (Jmot) = 5 kg.m2

Momen inersia pada gear 1 (JG1) = 3 kg.m2

Momen inersia pada gear 2 (JG2) = 43 kg.m2

Momen inersia pada trommol (JTR) = 143 kg.m2


B - 87

Percepatan gravitasi bumi (g) = 10 m/s2

4.4 Perhitungan Torka pada Poros Motor Listrik Hoist NHE3T Torka bisa juga diartikan sebaga momen puntir

yang diberikan pada suatu benda, sehingga menyebabkan benda tersebut berputar pada poros. Sebelum menghitung torka pada poros motor perlu diketahui perhitungan-perhitungan seperti persamaan berikut ini : a. Menghitung daya input pada motor diperlukan

persamaan 19, sebagai berikut ini :

𝑃𝑖𝑛 = √3 𝑥 𝑉3∅ 𝑥 𝐼∅ 𝑥 cos 𝜃 .................. (11)

dengan : 𝑃𝑖𝑛 = Daya input motor (watt) 𝑉3∅ = Sumber tegangan (volt) 𝐼∅ = Arus (ampere)

cos 𝜃 = Faktor daya

b. Sesuai dengan data name plate pada motor,

didapatkan nilai 𝜂 sebesar 0,80. Sehingga, daya

output motor dihitung dengan persamaan berikut ini :

𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑃𝑖𝑛 𝑥 𝜂

100 % ................................... (12)

dengan : 𝜂 = Efisiensi motor (%)

𝑃𝑖𝑛 = Daya input motor (watt) 𝑃𝑜𝑢𝑡 = Daya output motor (watt)

c. Menghitung nilai slip pada motor, diperlukan

persamaan sebagai berikut ini :

𝑆𝑙𝑖𝑝 = 𝑛𝑠−𝑛𝑟

𝑛𝑠 𝑥 100% ..................... (13)

dengan : 𝑆𝑙𝑖𝑝 = Slip motor (%)

𝑛𝑠 = Kecepatan sinkron motor (rpm)

𝑛𝑟 = Kecepatan rotor motor (rpm)

d. Menghitung kecepatan poros mekanik pada rotor, diperlukan persamaan berikut ini :

𝜔𝑚 = (1 − 𝑆𝑙𝑖𝑝 ) 𝑥 𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 ............... (14)

dengan : 𝜔𝑚 = Kecepatan poros motor (rad/s)

𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 = Kecepatan sinkron motor (rad/s)

Sedangkan, untuk menghitung torka beban

yang terjadi pada motor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini :

𝑇𝐿 = 𝑃𝑜𝑢𝑡

𝜔𝑚 ............................................... (15)

dengan : 𝑇𝐿 = Torka beban motor (N.m)

Dengan asumsi 𝑑𝜔

𝑑𝑡= 0,1 𝑟𝑎𝑑/𝑠, sehingga untuk

menghitung torka dinamik yang terjadi pada motor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini :

𝑇𝑑 = 𝐽𝑇𝑑𝜔

𝑑𝑡 ............................................ (16)

dengan : 𝑇𝑑 = Torka dinamik motor (N.m)

𝐽𝑇 = Momen inersia dari sistem penggerak (Kg.m2)

ω = Kecepatan sudut dalam mekanik (rad/s)

Sehingga untuk menghitung torka mekanik

motor yang dibutuhkan motor ketika diberikan beban dapat dihitung menggunakan persamaan, berikut ini : 𝑇𝑚 = 𝑇𝐿 + 𝑇𝑑 ........................................ (17)

dengan : 𝑇𝑚 = Torka mekanik motor (N.m)

4.5 Perhitungan Torka Induksi pada Motor

Listrik Hoist NHE3T Sebelum mengetahui torka induksi pada motor

listrik hoist NHE3T, diperlukan perhitungan sperti berikut ini : a. Menghitung rugi-rugi tembaga stator, dapat

menggunakan persamaan 26.

𝑃𝑠𝑐𝑙 = 3 𝑥 𝐼∅2 𝑥 𝑅1 ............................... (18)

dengan : 𝑃𝑠𝑐𝑙 = Daya rugi-rugi tembaga stator (watt) 𝐼∅ = Arus fasa (ampere)

𝑅1 = Tahanan stator (ohm)

b. Menghitung daya celah udara pada motor, dapat menggunakan persamaan sebagai berikut ini :

𝑃𝐴𝐺 = 𝑃𝑖𝑛 − 𝑃𝑠𝑐𝑙 .................................. (19)

dengan : 𝑃𝐴𝐺 = Daya rugi-rugi celah udara (watt)

c. Menghitung daya converted, dapat menggunakan persamaan berikut ini :

𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣 = (1 − 𝑠) 𝑥 𝑃𝐴𝐺........................... (20)

dengan : 𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣 = Daya rugi-rugi konversi (watt)

d. Menghitung daya rotor, dapat menggunakan persamaan berikut ini :

𝑃𝑟𝑜𝑡 = 𝑃𝑐𝑜𝑛𝑣 − 𝑃𝑜𝑢𝑡 ............................. (21)

dengan : 𝑃𝑟𝑜𝑡 = Daya rugi-rugi rotor (watt)

Sehingga, untuk menghitung torka induksi pada

motor listrik hoist dapat dilakukan dengan persamaan sebagai berikut ini :

𝑇𝑖𝑛𝑑 =𝑃𝐴𝐺

𝜔𝑠𝑦𝑛𝑐 (N.m) ............................. (22)

5. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISIS

5.1 Hasil Pengukuran pada Motor Listrik Hoist NHE3T

Berikut ini adalah hasil pengukuran pada motor listrik hoist NHE3T, yang akan

ditunjukan oleh tabel 3, sebagai berikut ini :

Tabel 3. Data hasil pengukuran pada motor listrik hoist NHE3T

No

Beban Tegangan Arus f ns nr

(Kg) Volt A (Hz) (Rpm) (Rpm)

1 0 378,67 4,08 50 1500 1465

2 1573 379,67 5,68 50 1500 1453

3 1982 379,67 7,96 50 1500 1433

4 2672 380,00 10,56 50 1500 1414

5.2 Hasil Perhitungan Rangkaian Ekivalen

Motor Listrik Hoist NHE3T


B - 88

Hasil perhitungan rangkaian ekivalen satu phasa ditunjukan oleh tabel 4, sebagai berikut ini : Tabel 4. Hasil Perhitungan Rangkaian Ekivalen Motor

Listrik Hoist Perfasa

No Perhitungan Nilai

1 VTH 212,74 Volt

2 RTH 1,314 Ω

3 XTH 1,806 Ω

4 ZTH 1,314 + 𝑗1,806 Ω

5 SMax 0,807

6 nsync 1500 Rpm

7 ωsync 157,08 rad/s

8 Tstart 81,202 N.m

9 Tmax 83,385 N.m

5.3 Hasil perhitungan Momen Inersia Total Hasil perhitungan momen inersia total

ditunjukan oleh tabel 5, sebagai berikut ini :

Tabel 5. Data Perhitungan Momen Inersia Total pada Motor

No Beban Momen Inersia Total

(Kg) JT (N.m)

1 0 13,17

2 1573 13,27

3 1982 13,29

4 2672 13,34

5.4 Hasil Perhitungan Torka Mekanik pada

Poros Motor Listrik Hoist NHE3T

Untuk menghitung torka motor, diperlukan perhitungan data torka dinamik motor dan torka beban sesuai dengan persamaan 19-25. Data torka dinamik motor, torka beban, dan torka mekanik motor tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 6. Hasil Perhitungan Torka Mekanik Motor

Beban Torka Load

Torka Dinamik

Torka Motor

(Kg) TL (N.m) TD (N.m) TM (N.m)

0 6,85 1,32 8,17

1573 9,64 1,33 10,97

1982 13,70 1,33 15,03

2672 18,44 1,33 19,77

5.5 Hasil perhitungan Torka Induksi pada

Poros Motor Listrik Hoist NHE3T Untuk menghitung torka induksi pada motor,

diperlukan perhitungan data rugi-rugi daya yang terjadi pada motor sesuai dengan persamaan 26-30. Sehingga akan didapatkan data hasil perhitungan torka induksi motor tersebut dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 7. Hasil Perhitungan Torka Induksi pada Motor

No Beban

Daya Celah Udara

Kecepatan Sinkron

Torka Induksi Motor

(Kg) Pag ωsync (rad/s) Tind

1 0 1289,83 157,00 8,22

2 1573 1787,70 157,00 11,39

3 1982 2479,80 157,00 15,79

4 2672 3254,20 157,00 20,73

5.6 Pemodelan Simulasi Simulink MATLAB R2013a

Gambar 7. Pemodelan Simulink motor listrik hoist

crane NHE3T

5.7 Hasil Pengujian berdasarkan Simulasi Simulink Matlab R2013a Simulasi dengan simulink untuk pemodelan

sesuai dengan gambar 4.4 sehingga akan didapatkan hasil keluaran yang berupa grafik karakteristik dari motor listrik hoist NHE3T berdasarkan hasil simulasi menggunakan Software Simulink Matlab R2013a. Maka didapatkan hasil keluaran grafik karaketeristiknya sebagai berikut ini :

a. Hasil Kurva Simulasi Beban 0 Kg

I (A)

t (s)

Gambar 8. Arus Stator Fasa A dengan Kondisi Beban 0 Kg

Gambar 8 menunjukan arus stator fasa a dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan arus efektif dalam keadaan steady state pada saat t> 0,22s sebesar 5,091 A.

n (rpm)

t (s)

Gambar 9. Kecepatan Putaran Rotor dengan Kondisi Beban 0 Kg

Gambar 9 menunjukan kecepatan putaran rotor dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan putaran dalam keadaan steady state pada saat t>0,28s sebesar 1465 rpm.


B - 89

Te (N.m)

t (s)

Gambar 10. Torka Elektromagnetik dengan Kondisi

Beban 0 Kg

Gambar 10 menunjukan torka elektromagnetik dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan torka elektromagnetik dalam keadaan steady state pada saat t>0,28s sebesar 8,628 N.m. b. Hasil Kurva Simulasi Beban 1573 Kg

I (A)

t (s)

Gambar 11. Arus Stator Fasa A dengan Kondisi Beban

1573 Kg

Gambar 11 menunjukan arus stator fasa a dengan kondisi beban 1573 Kg, dan mendapatkan arus efektif dalam keadaan steady state pada saat t >0,22s sebesar 5,31 A.

n (rpm)

t (s)

Gambar 12. Kecepatan Putaran Rotor dengan Kondisi

Beban 1573 Kg


Te (N.m)

t (s)


Beban 1573 Kg Gambar 13 menunjukan torka elektromagnetik dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan torka

elektromagnetik dalam keadaan steady state pada saat t>0,31s sebesar 11,42 N.m. c. Hasil Kurva Simulasi Beban 1982 Kg

I (A)

t (s)


1982 Kg Gambar 14 menunjukan arus stator fasa a dengan kondisi beban 1982 Kg, dan mendapatkan arus efektif dalam keadaan steady state pada saat t> 0,22s sebesar 5,75 A.

n (rpm)

t (s)


Beban 1982 Kg

Gambar 15 menunjukan kecepatan putaran rotor dengan kondisi beban 0 Kg, dan mendapatkan putaran dalam keadaan steady state pada saat t> 0,28s sebesar 1436 rpm.


B - 90

Te (N.m)

t (s)


Beban 1982 Kg Gambar 16 menunjukan torka elektromagnetik dengan kondisi beban 1982 Kg, dan mendapatkan torka elektromagnetik dalam keadaan steady state pada saat t>0,28s sebesar 15,48 N.m. d. Hasil Kurva Simulasi Beban 2672 Kg

I (A)

t (s)


2672 Kg Gambar 17 menunjukan arus stator fasa a dengan kondisi beban 2672 Kg, dan mendapatkan arus efektif dalam keadaan steady state pada saat t> 0,26s sebesar 6,37 A.

n (rpm)

t (s)


Beban 2672 Kg


Te (N.m)

t (s)


Beban 2672 Kg Gambar 19 menunjukan torka elektromagnetik dengan kondisi beban 2672 Kg, dan mendapatkan torka

elektromagnetik dalam keadaan steady state pada saat t>0,31s sebesar 20,21 N.m. Dari hasil pengujian dengan menggunakan pemodelan Simulink Matlab, maka data hasil pengujian dapat dilihat pada tabel berikut ini :

Tabel 8. Hasil pengujian dengan menggunakan pemodelan Simulink Matlab

No

Beban Tm Vab Ieff nr Te

(Kg) (N.m) (Volt) (A) (Rpm) (N.m)

1 0 8,17 380 5,09 1465 8,638

2 1573 10,97 380 5,32 1453 11,42

3 1982 15,03 380 5,75 1436 15,48

4 2672 19,77 380 6,37 1416 20,21

5.8 Analisis Pengukuran, Perhitungan, dan

Simulasi Berdasarkan hasil pengukuran, perhitungan,

sampai hasil simulasi yang telah diperoleh diatas. Sehingga dapat dibuat grafik karakteristiknya dengan membandingkan nilai hasil pengukuran, perhitungan, sampai hasil simulasi, dapat dilihat pada gambar berikut ini :

a. Karakteristik Arus terhadap Beban

Gambar 20. Karakteristik Arus terhadap Beban

Dari gambar 20, direpresentasikan karakteristik

arus terhadap beban. Dimana kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil simulasi yang diperoleh dari simulasi simulink matlab, sedangkan kurva garis berwarna hijau merupakan nilai yang diperoleh dari hasil pengukuran. Nilai arus hasil pengukuran dan

hasil hasil simulasi akan didapatkan arus yang sangat besar ketika beban angkat akan semakin besar.

0.00

2.00

4.00

6.00

8.00

10.00

12.00

0 1573 1982 2672

Aru

s (A

)

Beban (Kg)

Grafik Arus Motor terhadap Beban

Pengukuran

Simulasi


B - 91

b. Karakteristik Putaran Rotor terhadap Beban

Gambar 21. Karakteristik Putaran terhadap Beban

Dari gambar 21, direpresentasikan karakteristik putaran terhadapa beban. Dimana, kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil simulasi yang diperoleh dari simulasi simulink matlab, sedangkan kurva garis berwarna hijau merupakan nilai yang diperoleh dari hasil pengukuran. Nilai putaran rotor hasil pengukuran dan hasil simulasi yang terjadi ketika beban angkat semakin besar maka putaran rotor akan menurun.

c. Karakteristik Slip terhadap Beban

Gambar 22. Karakteristik Slip terhadap Beban

Dari gambar 22, direpresentasikan karakteristik slip terhadap beban. Dimana, kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil simulasi yang diperoleh dari simulasi simulink matlab, sedangkan kurva garis berwarna hijau merupakan nilai yang diperoleh dari hasil perhitungan. Nilai slip yang terjadi pada motor listrik hoist ini ketika beban angkat semakin besar maka slip yang terjadi pada motor akan semakin besar.

d. Karakteristik Torka Induksi Motor terhadap Beban

Gambar 23. Karakteristik Torka Induksi terhadap Beban

Dari gambar 23, direpresentasikan karakteristik torka induksi terhadap beban. Dimana, kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil simulasi yang diperoleh dari simulasi simulink matlab, sedangkan kurva garis berwarna hijau merupakan nilai yang diperoleh dari hasil perhitungan. Nilai torka induksi hasil pengukuran dan hasil simulasi ketika beban angkat semakin besar maka nilai torka induksi motor akan semakin besar.

e. Karakteristik Torka Induksi terhadap Putaran Rotor

Gambar 24. Karakteristik Torka Induksi terhadap Putaran Rotor

Dari gambar 24, direpresentasikan bahwa

karakteristik torka induksi terhadap putaran rotor. Dimana, kurva garis berwarna biru merupakan nilai hasil perhitungan yang diperoleh dari rangkaian ekivalen motor listrik hoist perfasa. Berdasarkan perhitungan didapatkan bahwa torka induksi starting motor diperoleh sebesar 81,576 N.m dengan putaran rotor sebesar 0 rpm. Torka induksi maksimum diperoleh sebesar 83,38 N.m dengan putaran rotor sebesar 300 rpm. Sedangkan daerah torka kerja motor dimulai pada saat torka 83,38 N.m sampai 0 N.m dengan putaran rotor sebesar 300 rpm sampai menuju kecepatan sinrkronnya.

Sehingga, dari gambar 27 bagian daerah yang diarsir menunjukan bahwa motor listrik hoist berada pada daerah torka starting, sedangkan daerah bagian

yang tidak diarsir adalah daerah torka kerja dari motor listrik hoist. Dimana motor listrik hoist ini ketika motor di jalankan (starting) dengan putaran awal 0 rpm, maka akan terjadi kenaikan torka yang besar. Semakin motor tersebut menuju kepada kecepatan sinkronnya maka torka tersebut semakin menuju ke daerah torka kerjanya motor listrik hoist.

6. KESIMPULAN

Berdasarkan pembahasan yang telah dikemukakan sebelumnya, serta dari data dan hasil perhitungan dan hasil simulink matlab, maka dapat disimpulkan sebagai berikut ini : 1. Persamaan 10 sampai dengan persamaan 17,

perhitungan momen inersia total motor untuk

mengetahui torka mekanik pada poros motor. Torka mekanik pada poros motor tersebut akan

1380

1400

1420

1440

1460

1480

0 1573 1982 2672

Pu

tara

n (

Rp

m)

Beban (Kg)

Grafik Putaran Rotor Motor terhadap Beban

Pengukuran

Simulasi

0.0000

0.0200

0.0400

0.0600

0.0800

0 1573 1982 2672

Slip

Beban (Kg)

Grafik Slip Motor terhadap Beban

Perhitungan

Simulasi

0.00

5.00

10.00

15.00

20.00

25.00

0 1573 1982 2672Tork

a In

du

ksi (

N.m

)

Beban (Kg)

Grafik Torka Induksi Motor terhadap Beban

Perhitungan

Simulasi

0

20

40

60

80

100

0 500 1000 1500

Tork

a In

du

ksi (

N.m

)

Putaran (Rpm)


B - 92

digunakan sebagai inputan kedalam simulasi simulink matlab. Besarnya nilai torka mekanik pada saat beban angkat 0 Kg sebesar 8,17 N.m. Beban angkat 1573 Kg sebesar 10,97 N.m. Beban angkat 1982 Kg sebesar 15,03 N.m. beban angkat 2672 Kg sebesar 19,77 N.m.

2. Berdasarkan tabel 3, 7 dan gambar 21, memperlihatkan nilai putaran rotor hasil pengukuran dan hasil simulasi. Dimana nilai putaran rotor hasil pengukuran hampir mendekati nilai hasil simulasi (ideal). Selain itu juga nilai putaran rotor akan mengalami penurunan kecepatan rotor ketika beban angkat semakin besar. Dengan adanya putaran kecepatan rotor maka motor listrik hoist akan menghasilkan slip, slip yang terjadi pada motor listrik hoist ketika beban angkat semakin besar maka slip yang terjadi pada motor akan mengalami kenaikan slip.

3. Berdasarkan persamaan 22, tabel 7, dan tabel 8, akan didapatkan torka induksi hasil perhitungan dan hasil simulasi simulink matlab. Dimana hasil yang diperoleh hampir mendekati antara hasil perhitungan dan hasil simulasi. Selain itu juga, perolehan nilai torka induksi motor listrik hoist ketika beban angkat semakin besar maka torka induksi yang terjadi pada motor akan mengalami kenaikan torka induksi. Hal tersebut tidak lepas dengan ggl induksi rotor yang dipengaruhi oleh gerakan relatif rotor terhadap medan statornya.

DAFTAR PUSTAKA

1. Bakshi, U.A, dan Bakshi, M.V. Electric Drives and Control 1nd Edition. Technical Publications, 2009.

2. Chapman, Stpehen J. 1991. Electric Manchinery

Fundamental (Second edition). United Sates: McGraw-Hill.

3. Eddrin Addriana, S.T : Perhitungan Variabel

Resistansi dan Analisa Simulasi Starting Motor Induksi Slip Ring 160 KW sebagai Penggerak pada Bridge Crane 916 (BC 916) dengan metoda tahanan Seri Rotor Mengggunakan Simulasi Matlab

7.4, 2011. Insitut Teknologi Nasional, Bnadung. 4. Fizgerald, A.E., dan Jr, Charles Kingsley., dan

Umans, Stephen D. Electric Machinery fifth edition in SI units London : McGraw-Hill

5. http://www.yudaesa.com 6. http://www.elektronika-dasar.web.id

7. http://www.pearaso7.wordpress.com

8. MATLAB r2013a Simulink, User Guide, USA, 2004. 9. M. V, Desphande. 1990. Electric Motor Applications

and Control. : Wheller.

10. NH CRANES & CRANE COMPONENTS, Nippon Hoist

CO., LTD. 11. Subrahmanyam, Vedam. 1994. Electric Drives.

New Delhi : Tata McGraw-Hill 12. Sudaryanto, Sudirham : motor asinkron. 13. Zuhal, "Dasar Tenaga Listrik", Cetakan ke 6, ITB ,

Bandung 1989


B - 93

http://www.yudaesa.com/

http://www.elektronika-dasar.web.id/

http://www.pearaso7.wordpress.com/

analisis karakteristik kerja motor listrik hoist di pt

Documents