bab ii erik

5/6/2018 Bab II Erik - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/bab-ii-erik 1/16

BAB II

KAJIAN TEORI

A. Defenisi Perawatan dan Pemeliharaan

Perawatan dan pemeliaharaan meruapakan fungsi yang penting dalam suatu

pabrik. sebagai suatu usaha mengguankan fasilitas/peralatan produksi agar kontinuitas

dapat terjamin dan menciptakan suatu keadaan operasi produksi yang memuaskan

sesuai dengan rencana. Selain itu fasilitas/peralatan produksi tersebut tidak

mengalami kerusakan selama diperguankan sebelum jangka waktu yang ditentukan.

Perawatan dan pemeliharaan menurut The American Management Association inc

(1971) adalah kegiatan rutin, pekerjaan yang berulang yang dilakukan untuk menjaga

kondisi fasilitas produksi agar dapat dipergunakan sesuai dengan kapasitas

sebenarnya. Di Indonesia istilah ini dimodifikasi oleh kementrian Teknologi

(Sekarang Departemen Perdagangan dan Industri) pada bulan april 1970 menjadi

Teroteknologi. Kata ini diambil dari bahasa Yunani yang artinya merawat,

memelihara dan menjaga. Teroteknologi merupakan kombinasi dari menejemen,

keuangan, perekayasa dan kegiatan lain yang diterapkan bagi asset fisik untuk

mendapatkan siklus yang ekonomis.

B.Tujuan Pearawatan dan Pemeliharaan

Menurut Corder tujuan dari perawatan dan pemeliaharaan yang utama dapat

didefenisikan sebagai berikut :

1. memperpanjang usia kegunaan aset

2. menjamin ketersediaan optimum peralatan yang dipasang untuk produksi dan

mendapatkan laba investasi semaksimum mungkin.

3. menjamin kesiapan operasional dari seluruh peralatan yang dipergunakan.

4. menjamin keselamatan orang yang dipergunakan sarana tersebut.

C.Tugas dan Kegiatan Perawatan dan Pemeliharaan.

Menurut Assauri, semua tugas dan kegiatan dapat digolongkan ke dalam salah

satu dari lima tugas pokok, yaitu : (1) inspeksi, (2) kegiatan teknik , (3) kegiatan

produksi, (4) kegiatan administrasi.

5



1. Inspeksi

Kegiatan ini meliputi kegiatan pengecekan atau pemerikasaan secara berkala, sesuai

dengan rencana yang disusun. Maksud dari kegiatan inspeksi ini adalah mengetahui

apakah pabrik selalu mempunyai peralatan/fasilitas produksi yang baik untuk

menjamin kelancaran produksi.

2. Kegiatan Teknik.

Kegiatan teknik meliputi kegiatan percobaan peralatan yang baru dibeli,

pengembangan peralatan atau komponen yang perlu diganti.

3. Kegiatan Produksi.

Kegiatan ini meruapakn kegiatan yang sebenernya, yaitu perawatan dan

pemeliharaan mesin-mesin dan peralatan , secara fisik melaksanakan kegiatan yang

disarankan inspeksi dan teknik. Kegiatan ini dimaksudkan agar kegiatan produksi

dapat berjalan dengan lancar

4. kegiatan adminstrasi.

Kegiatan ini mengacu pada kagiatan yang lainnya yang menjamin adanya catatan

mengenai kegiatan atau kejadian penting lainya.

D.Motor Induksi Tiga Fasa

Motor induksi tiga fasa merupakan suatu alat atau pesawat yang dapat mengubah

energi listrik AC tiga fasa menjadi energi mekanik. Penamaannya berasal dari

kenyataan bahwa arus rotor motor ini bukan diperolah dari sumber tertentu, tetapi

merupakan arus yang terinduksi akibat adanya fluks magnet yang terinduksi ke batang

rotor sangkar maka timbul GGL induksi sebagai akibat adanya perbedaan relatif

antara putaran rotor dengan medan putar yang dihasilkan arus stator ( Zuhal 2000:

101). Besarnya arus rotor adalah:

( ) ( ) 22

2

2

2

2

S

S

X R

E I

+

=

( ) ( ) 22

2

2

2

2

SX R

SE I

+

=

6



( ) 22

2

2

2

2

X S

R

E I

+

=

Dimana: I2 = arus rotor (A)S = Slip (%)

E2 = GGL induksi (Volt)

R 2 = hambatan rotor (Ω)

X2 = reaktansi rotor perpase (Ω)

Motor induksi tiga fasa sangat banyak digunakan dalam industri atau dalam

penggunaanya. Hampir 80% konversi energi yang ada didunia ini dilakukan oleh

motor induksi tiga fasa (Kumar, K Murugesh, Hal 3). Keuntungannya dari memakai

motor induksi tiga fasa dibandingkan dengan yang lain membuatnya menjadi pilihan

yang baik untuk berbagai pemakaian. Belitan stator yang dihubungkan dengan sumber

tegangan tiga fasa akan menghasilkan medan magnet yang berputar dengan

kecepatan sinkron (ns = 120 f/p). Berputarnya rotor pada motor induksi disebabkan

oleh adanya medan putar yang dihasilkan oleh arus yang melewati masing- masing

kumparan stator.

Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator pada motor induksi dihubungkan

dengan sumber jala- jala tiga fasa. Perbedaan putaran relative antara stator dan rotor

disebut slip. Besarnya slip adalah:

( )%100×

−

=

S

r S

N

N N S

( )S N N S r −= 1

( )S P

fs N r −×= 1

.120

( )S P

f N r −×= 1120

Kecepatan slip adalah: r S N N −

Dimana: NS = Putaran stator (rpm)

Nr = Putaran rotor (rpm)

f s = Frekuensi arus stator (Hz)

P = jlh kutub

Dengan bertambahnya beban akan memperbesar kopel motor, yang olehkarenanya akan memperbesar arus induksi pada rotor, sehingga slip antara medan

7



putar stator dan putaran rotor akan bertambah besar. Jadi bila beban motor

bertambah, maka putaran rotor akan cenderung menurun.

Ada beberapa keuntungan dan kerungian dalam pemakaian motor induksi.tiga fasa

rotor sangkar yaiti:

Keuntungan pada motor induksi yaitu:

1. Sruktur sederhana dan memiliki konstruksi yang kokoh.

2. Pengaturan start yang sederhana.

3. Mudah dioperasikan.

4. Perawatanya sederhana.

5. Mudah diperbaiki.

Kerugian pada motor induksi yaitu:

1. Memiliki torsi yang rendah.

2. Kecepatan yang menurun seiring bertambah beban.

3. Dibutuhkan peralatan tambahan untuk mengatur kecepatan motor yang

harganya mungkin lebih mahal dari motor itu sendiri, misalnya gear box.

Prinsip kerja motor induksi (Zuhal 2000: 105) yaitu:

1. Apabila sumber tegangan tiga fasa dipasang pada kumparan stator, maka akan

timbul medan putar dengan kecepatan ns = 120f/p.

2. Medan putar stator tersebut akan melalui batang konduktor pada rotor.

Akibatnya pada batang konduktor akan timbul GGL induksi.

3. Karena batang penghantar rotor merupakan rangkaian tertutup maka GGL

akan menghasilkan arus (I).

4. Adanya arus (I) didalam medan magnet akan menimbulkan gaya (f) pada

rotor.

5. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya (f) pada rotor cukup besar untuk

memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator.

6. GGL induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor (rotor) oleh medan

putar stator, artinya agar GGL induksi itu timbul, diperlukan adanya

perbedaan relative antara kecepatan medan putar (ns) dengan kecepatan

berputar rotor (nr).

7. Perbedaan kecepatan itu dikatakan dengan slip (S) dan dinyatakan dengan:

S = %100

ns

nr ns −

8



8. Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak mengalir pada

batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel.

9. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga motor tak serempak atau

sinkron.

E. Prinsip Kerja Motor Induksi

Motor induksi adalah alat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik. listrik yang diubah adalah listrik 3 phasa. Motor induksi sering juga disebut

motor tidak serempak atau motor asinkron. Prinsip kerja motor induksi lihat gambar.

Gambar 2.1 prinsip kerja motor induksi

Ketika tegangan phasa U masuk ke belitan stator menjadikan kutub S (south =

selatan), garis-garis gaya magnet mengalir melalui stator, sedangkan dua kutub

lainnya adalah N (north = utara) untuk phasa V dan phasa W. Kompas akan saling

tarik-menarik dengan kutub S.

Berikutnya kutub S pindah ke phasa V, kompas berputar 120°, dilanjutkan kutub

S pindah ke phasa W, sehingga pada belitan stator timbul medan magnet putar.

Buktinya kompas akan memutar lagi menjadi 240°. Kejadian berlangsung silih

berganti membentuk medan magnet putar sehingga kompas berputar dalam satu

putaran penuh, proses ini berlangsung terus menerus. Dalam motor induksi kompas

digantikan oleh rotor sangkar yang akan berputar pada porosnya. Karena ada

perbedaan putaran antara medan putar stator. dengan putaran rotor, maka disebut

motor induksi tidak serempak atau motor asinkron.

Susunan belitan stator motor induksi dengan duakutub, memiliki tiga belitan yang

masing-masing berbeda sudut 120° dapat dilihat dari gambar dibawah ini . Ujung

belitan phasa pertama U1-U2, belitan phasa kedua V1-V2 dan belitan phasa ketiga

W1-W2.

9



Gambar 2.2 Belitan motor induksi

Prinsip kerja motor induksi dijelaskan dengan gelombang sinusoidal. terbentuknya

medan putar pada stator motor induksi. Tampak stator dengan dua kutub, dapat

diterangkan dengan empat kondisi.dapat dilihat dari gambar berikut ini :

Gambar 2.3 prinsip kerja motor

1. Saat sudut 0° . Arus I 1 bernilai positip dan arus I 2 dan arus I 3 bernilai

negatip alam ini belitan V 2, U 1 dan W 2 bertanda silang (arus meninggalkan

pembaca), dan belitan V 1, U 2 dan W 1 bertanda titik (arus listrik menuju

pembaca). Terbentuk fluk magnet pada garis horizontal sudut 0°. Kutub S

(south = selatan) dan kutub N (north = utara).2. Saat sudut 120°. Arus I 2 bernilai positip sedangkan arus I 1 dan arus I 3

bernilai negatip, dalam hal ini belitan W 2, V 1, dan U 2 bertanda silang ( arus

meninggalkan pembaca), dan kawat W 1, V 2, dan U 1 bertanda titik (arus

menuju pembaca). Garis fluk magnit kutub S dan N bergeser 120° dari

posisi awal.

3. Saat sudut 240°. Arus I 3 bernilai positip dan I 1 dan I 2 bernilai negatif,

belitan U 2, W 1, dan V 2 bertanda silang (arus meninggalkan pembaca), dan

10



kawat U 1, W 2, dan V 1 bertandatitik (arus menuju pembaca). Garis fluk

magnit kutub S dan N bergeser 120° dari posisi kedua.

4. Saat sudut 360°. posisi ini sama dengan saat sudut 0°, di mana kutub S dan

N kembali keposisi awal sekali.

Dari keempat kondisi di atas saat sudut 0° , 120° , 240° , dan 360° , dapat dijelaskan

terbentuknya medan putar pada stator, medan magnet putar stator akan memotong

belitan rotor. Kecepatan medan putar stator ini sering disebut kecepatan sinkron, tidak

dapat diamati dengan alat ukur tetapi dapat dihitung secara teoritis besarnya

p

f ns

120×= putaran per menit.

Rotor ditempatkan di dalam rongga stator, sehingga garis medan magnet putar

stator akan memotong belitan rotor. Rotor motor induksi adalah beberapa batang

penghantar yang ujung-ujungnya dihubungsingkatkan menyerupai sangkar tupai,

maka sering disebut rotor sangkar tupai kejadian ini mengakibatkan pada rotor

timbul induksi elektromagnetis. Medan magnet putar dari stator saling berinteraksi

dengan medan magnet rotor, terjadilah torsi putar yang berakibat rotor berputar.

Kecepatan medan magnet putar pada stator:

%100

120

×−

=

×=

ns

nr nsSlip

Rpm p

f ns

ns = kecepatan sinkron medan stator (rpm)

f = frekuensi (Hz)

nr = kecepatan poros rotor (rpm)

slip = selisih kecepatan stator dan rotor

11



F. Konstruksi Motor Induksi.

Konstruksi motor induksi secara detail terdiri atas dua bagian, yaitu: bagian stator

dan bagian rotor . Stator adalah bagian motor yang diam terdiri: badan motor , inti

stator , belitan stator , bearing , dan terminal box. Bagian rotor adalah bagian motor

yang berputar, terdiri atas rotor sangkar , dan poros rotor . Konstruksi motor induksi

tidak ada bagian rotor yang bersentuhan dengan bagian stator, karena dalam motor

induksi tidak komutator dan sikat arang.

Gambar2.4 fisik motor induksi.

1.Stator

Stator merupakan bagian yang tidak berputar dari motor. Pada prinsipnya stator

pada motor induksi sama dengan stator pada generator, stator dibuat sedemikian rupa

yang mempunyai alur-alur sebagai tempat kawat-kawat kumparan. Gulungan stator

adalah gulungan tiga fasa dan dengan mengatur gulungan ini dapat menentukan

jumlah kutub, dan menentukan kecepatan sinkron.

Gambar 2.5 Stator

12



2. Belitan Stator

Motor induksi tiga fasa merupakan motor yang paling banyak digunakan pada

industri. Motor induksi tiga fasa mempunyai tiga belitan pada statornya sehingga

ujung-ujung belitannya pada terminal ada enam. Berikut gambar belitan stator.

Gbr. 2. 6 Notasi Belitan Stator

Untuk menjalankan motor tiga fasa belitan stator motor dapat dihubungkan secara

bintang (Y) atau segitiga (Δ). Untuk motor dengan daya yang kecil biasanya hanya

dihubungkan bintang, sedangkan motor yang besar(> 5 Pk) dihubungkan bintang

segitiga (hubungan Y untuk start dan hubungan segitiga untuk running dengan alasan

untuk memperkecil arus start). Selain itu dengan rangkaian ini motor dapat dibalik

arah putaran rotornya dengan hanya menukar salah satu fasa saja.

Hubungan Y dan Δ dari belitan stator motor dapat dilihat seperti gambar dibawah.

Gbr.2.7

(a) Hubungan bintang (Y) (b) Hubungan Segitiga (Δ)

3. Rotor

Rotor bagian yang berputar dari motor. Pada motor terdapat kawat tembaga atau

aluminium. Hampir 90 % kumparan rotor dari motor induksi menggunakan jenis rotor

sangkar, karena rotor sangkar bentuk kumparannya sederhana dan tahan terhadap

goncangan (Rijono 1997: 311). Rotor pada motor induksi terdiri dari dua jenis yaitu:

a. Rotor sangkar

13



Rotor jenis ini mempunyai rotor dengan batang penghantar yang terdiri dari

beberapa konduktor yang dipasang sedemikian rupa sehingga harganya murah. Rotor

sangkar ini terdiri dari inti rotor berbentuk silinder terlaminasi dengan slot-slot dalam

inti secara berlapis-lapis. Dan sebagai tempat konduktor merupakan batagan

aluminium.

Gbr 2.8. Rotor Sangkar

b. Rotor Belitan

Rotor jenis ini tersedia untuk tiga fasa, dimana belitan pada rotor sama seperti

kumparan pada stator. Jumlah kutub pada kumparan rotor sama dengan jumlah kutub

pada kumparan stator.

Gbr 2.9. Rotor Lilit

14



Konstruksi motor induksi lebih sederhana dibandingkan dengan motor DC, karena

tidak ada komutator dan tidak ada sikat arang . Sehingga pemeliharaan motor induksi

hanya bagian mekanik saja, dan konstruksinya yang sederhana motor induksi sangat

handal dan jarang sekali rusak secara elektrik. Bagian motor induksi yang perlu

dipelihara rutin adah pelumasan bearing, dan pemeriksaan kekencangan baut-baut

kabel pada terminal box karena kendor atau bahkan lepas akibat pengaruh getaran

secara terusmenerus. Rumus mengitung daya input motor induksi:

cos..31 U P = (watt)

P1 = daya Input (watt)

U = Tegangan (volt)

I = Arus (Amper)

ϕ cos = faktor kerja

G. Putaran Motor Induksi

Motor induksi memiliki dua arah putaran motor, yaitu putaran searah jarum jam

(kanan), dan putaran berlawanan jarum jam (ke kiri) dilihat dari poros motor. Putaran

motor induksi tergantung jumlah kutubnya, motor induksi berkutub dua memiliki

putaran poros sekitar 2.950 Rpm, yang berkutub empat memiliki putaran poros

mendekati 1.450 Rpm.

Gambar 2.10 Putaran motor dilihat dari sisi poros

Putaran arah jarum jam (kanan) didapat dengan cara menghubungkan L1- terminal

U, L2- terminal V dan L3-terminal W. Putaran arah berlawanan jarum jam (kiri)

didapat dengan menukarkan salah satu dari kedua kabel phasa, misalkan L1- terminal

15



U, L2-terminal W dan L3- terminal V. Dengan memasang dua buah kontaktor, sebuah

motor induksi dapat dikontrol untuk putaran kanan, dan putaran ke kiri.

H. Pengasutan Motor Induksi

Saat motor induksi distarting secara langsung, arus awal motor besarnya antara

500% sd 700% dari arus nominal. Ini akan menyebabkan drop tegangan yang besar

pada pasokan tegangan PLN. Untuk motor daya kecil sampai 5 kW, arus starting tidak

berpengaruh besar terhadap drop tegangan. Pada motor dengan daya diatas 30 kW

sampai dengan 100 kW akan menyebabkan drop tegangan yang besar dan

menurunkan kualitas listrik dan pengaruhnya pada penerangan yang berkedip.

Pengasutan motor induksi adalah cara menjalankan pertama kali motor, tujuannya

agar arus starting kecil dan drop tegangan masih dalam batas toleransi. Ada beberapa

cara teknik pengasutan, di antaranya:

1. Hubungan langsung (Direct On Line = DOL)

2. Segitiga-Bintang (Start-Delta)

3.. Pengasutan Soft starting

1.Pengasutan Hubungan Langsung (DOL)

Pengasutan hubungan langsung atau dikenal dengan istilah Direct On Line ( DOL)

Lihat gambar. Jala-jala tegangan rendah 380 V melalui pemutus rangkaian atau

kontaktor Q1 langsung terhubung dengan motor induksi. Sekering berfungsi sebagai

pengaman hubung singkat, jika terjadi beban lebih diamankan oleh relay pengaman

beban lebih (overload relay).

Saat pemutus rangkaian/kontaktor di-ON-kan motor induksi akan menarik arus

starting antara 5 sampai 6 kali arus nominal motor. Untuk motor induksi dengan daya

kecil 5 kW, hubungan langsung bisa dipakai. Arus starting yang besar akan

menyebabkan drop tegangan disisi suply. Rangkaian jenis ini banyak dipakai untuk

motor-motor penggerak mekanik seperti mesin bubut , mesin bor , atau mesin freis.

Motor di starting pada tegangan nominal, akan mengalir arus mendekati arus

hubung singkat = 7 In. jika slip = 4% = 0,04. (Tst T ) = (Ist/I )2 · s = (7)2 × 0,04 = 1,96

Besarnya torsi starting = 1,96 kali torsi nominalnya. Kesimpulannya, saat arusstarting 5 s/d 6 kali arus nominal hanya menghasilkan 1,96 × torsi nominalnya.

16



.

Gambar 2.11

Pengawatan motor induksi Karakteristik torsi, pengasutan DOL 5

pengasutan langsung (DOL)

Karakteristik pengasutan langsung hanya sesuai untuk motor induksi berdaya

kecil, karena untuk motor daya besar akan menyebabkan pengaruh drop tegangan

yang besar. Ketika starting dimulai motor induksi akan menarik arus yang besarnya

sampai 6 kali arus nominalnya. Secara berangsur-angsur ketika kecepatan motor

mendekati nominalnya maka arus motor akan berada pada kondisi nominalnya.

Karakteristik arus fungsi putaran,pengasutan DOL

Pengasutan hubungan langsung (DOL) akan menarik arus 5 s/d 6 kali arus

nominal, menghasilkan torsi starting 1,96 kali torsi nominal .

17



2.Pengasutan Sakelar Bintang-Segitiga

Motor induksi dengan pengasutan segitiga-bintang dengan sakelar manual .

Rangkaian bintang-segitiga juga dapat dilaksanakan menggunakan kontaktor

secaraelektromagnetik. Motor induksi dirangkai dengan sakelar manual bintang-

segitiga.

Gambar 2.12

Pengawatan daya Star – Delta

Ketika sakelar posisi segitiga (tanda Δ), motor induksi bekerja pada tegangan

normal, arus nominal dan torsi nominal. Belitan stator mendapatkan tegangan sebesar

tegangan phasa ke phasa. Harus diperhatikan nameplate motor untuk hubungan

segitiga bintang harus disesuaikan dengan tegangan kerja yang digunakan, jika salah

menggunakan belitan akan terbakar.

Karakteristik arus fungsi putaran I = f(n) pengasutan bintang-segitiga (Gambar

1) ketika motor terhubung bintang, arus starting dua kali arus nominalnya sampai

75% dari putaran nominal. Ketika motor terhubung segitiga arus motor meningkat

empat kali arus nominalnya. Secara berangsur-angsur arus motor menuju nominal

saat putaran motor nominal.

18



Karakteristik torsi fungsi putaran T =f(n) pengasutan bintang-segitiga (Gambar

2) memperlihatkan ketika motor terhubung bintang, torsi starting sebesar setengah

dari torsi nominalnya sampai 75% dari putaran nominal. Ketika motor terhubung

segitiga torsi motor meningkat menjadi dua kali lipat torsi nominalnya. Secara

berangsur-angsur torsi motor mendekati nominal saat putaran motor nominal.

Karakteristik arus Karakteristik Torsi

pengasutan bintang-segitiga Pengasutan Bintang-Segitiga

Pengasutan segitiga-bintang menggunakan sakelar segitiga-bintang. Saat

hubungan segitiga arus ke stator dari arus start DOL

3.Pengasutan Soft Starting

Pengasutan soft starting menggunakan komponen solid-state, yaitu enam buah

Thyristor yang terhubung antiparalel (Gambar 5.25). Saat sakelar Q1 di-ON -kan

tegangan akan dipotong gelombang sinusoidanya oleh enam buah Thyristor yang

dikendalikan oleh rangkaian triger . Dengan mengatur sudut penyalaan triger

Thyristor , sama mengatur tegangan ke belitan stator motor. Dengan k sebagai ratio

tegangan asut dengan tegangan nominal besarnya torsi motor starting.

Karakteristik arus fungsi putaran pada pengasutan soft starting , memperlihatkan

grafik arus starting besarnya tiga kali arus nominalnya sampai motor mencapai

19



putaran mendekati 85% . Arus motor berangsur-angsur menuju arus nominalnya

ketika putaran motor mendekati nominalnya.

pengasutan soft starting

Gambar 2.13

Pengawatan Karakteristik arus

pengasutan soft starting pengasutan soft starting

Karakteristik torsi fungsi putaran T = f(n) pengasutan soft starting,

memperlihatkan torsi starting sebesar setengah dari torsi nominalnya, berangsur-

angsur torsi meningkat mendekati 140% torsi saat putaran mendekati 90%

nominalnya . Secara berangsur-angsur torsi motor mendekati nominal saat putaran

motor nominal.

20

bab ii erik

Documents