ANALISIS PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG ...eprints.umm.ac.id/61013/1/PENDAHULUAN.pdfANALISIS...

ANALISIS PENGARUH TEGANGAN TIDAK

SEIMBANG PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA

MENGGUNAKAN INDEX COMPLEX VOLTAGE

UNBALANCE FACTOR (CVUF)

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi

Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang

Disusun Oleh :

Rizki Akhirul Ramadhan

201610130311165

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2020

v

ABSTRAK

Dalam dunia industri motor induksi tiga fasa paling banyak digunakan

karena penggunaannya yang praktis dan efisien. Dalam penggunaannya motor

seringkali terjadi penurunan kinerja yang disebabkan oleh ketidakseimbangan

tegangan. Ketidakseimbangan tegangan merupakan variasi tegangan dan sudut

fasa yang tidak sama pada sistem tiga fasa. Studi ini membahas pengaruh motor

induksi tiga fasa yang disuplai dengan enam kondisi ketidakseimbangan

menggunakan Complex Voltage Unbalance Factor (CVUF). Analisis dilakukan

dengan perhitungan pendekatan komponen simetri rangkaian ekivalen. Perangkat

lunak yang digunakan yaitu Matlab/Simulink dan Parameter motor induksi

didapat dengan beberapa pengujian secara langsung. Hasil Analisis menunjukkan

pada setiap kenaikan persentase ketidakseimbangan tegangan, motor akan

berputar semakin lambat sehingga slip akan bertambah. Hal ini juga akan di ikuti

dengan kenaikan Ketidakseimbangan arus dan Efisiensi.

vi

ABSTRACT

In the world of three-phase induction motor industry the most widely used

because of its practical and efficient use. In the use of motors, performance

degradation often occurs due to voltage imbalance. Voltage imbalances are

variations in voltage and phase angles that are not the same in a three-phase

system. This study discusses the effect of three phase induction motors supplied

with six imbalance conditions using Complex Voltage Unbalance Factor (CVUF).

The analysis is done by calculating the component symmetry approach of

equivalent circuits. The software used is Matlab / Simulink and Induction motor

parameters obtained by several tests directly. The analysis shows that for each

increase in the percentage of the voltage imbalance, the motor will spin slower so

the slip will increase. This will also be followed by an increase in current

imbalances and efficiency.

vii

LEMBAR PERSEMBAHAN

Puji syukur saya panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala, atas segala

rahmat serta Hidayah-Nya. Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurah

kepada Rasulullah Muhammad Shalallaahu 'Alayhi Wasallam. Atas kehendak dan

karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul

“ANALISIS PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG PADA

MOTOR INDUKSI TIGA FASA MENGGUNAKAN INDEX COMPLEX

VOLTAGE UNBALANCE FACTOR (CVUF)”. Dimana tugas akhir ini

disusun sebagai salah satu persyaratan untuk mencapai Strata 1 (S1) Sarjana

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang. Dalam penelitian dan

penyusunan tugas akhir ini, penulis banyak dibantu, dibimbing dan didukung oleh

berbagai pihak. Oleh karena itu, pada kesempatan kali ini penulis sangat ingin

mengucapkan banyak – banyak terima kasih kepada :

1. Kedua orang tua saya, yang selama ini memberikan dukungan moril

maupun materil hingga sampai saat ini.

2. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, M.T. selaku dosen Pembimbing I

yang telah memberikan ilmu, saran, arahan seta bimbingan dalam

menyelesaikan penulisan tugas akhir ini.

3. Bapak Ir. Diding Suhardi, M.T. selaku dosen Pembimbing II yang telah

memberi saran, arahan seta bimbingan dalam menyelesaikan penulisan

tugas akhir ini.

4. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, M.T. selaku ketua jurusan Teknik Elektro

Universitas Muhammadiyah Malang.

5. Bapak Dr. Ir. Ermanu Azizul Hakim, M.T. selaku Kepala Laboratorium

Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Malang.

6. Bapak Catur Diah Rochmad, S.T. selaku Laboran Laboratorium Teknik

Elektro Universitas Muhammadiyah Malang yang telah mendampingi

selama proses pengujian motor induksi.

7. Seluruh Dosen Pengajar dan Staff Pengajar Teknik Elektro Universitas

Muhammadiyah Malang yang telah berjasa dalam memberi ilmu selama

pendidikan.

viii

Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih jauh dari kata

sempurna. Untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan

demi perbaikan di masa mendatang. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi

pembaca dan peneliti selanjutnya.

Malang, April 2020

Rizki Akhirul Ramadhan

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur saya panjatkan kepada Allah Subhanahu Wa Ta’ala, atas segala

rahmat serta Hidayah-Nya. Sholawat serta salam semoga senantiasa tercurah

kepada Rasulullah Muhammad Shalallaahu 'Alayhi Wasallam. Atas kehendak dan

karunianya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir yang berjudul:

“ANALISIS PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG PADA

MOTOR INDUKSI TIGA FASA MENGGUNAKAN INDEX COMPLEX

VOLTAGE UNBALANCE FACTOR (CVUF)”

Penulisan Tugas Akhir ini diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh

gelar sarjana teknik di Teknik Elektro Universitas Muhammdiyah Malang.

Penulis menyadari bahwa isi dari tugas akhir ini masih jauh dari kata

sempurna. Untuk itu kritik dan saran yang membangun sangat kami harapkan

demi perbaikan di masa mendatang. Semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat bagi

pembaca dan peneliti selanjutnya.

Malang, April 2020

Penulis

x

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ............................................................................................. i

LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................ ii

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ iii

LEMBAR PERNYATAAN ................................................................................ iv

ABSTRAK ............................................................................................................ v

ABSTRACT ......................................................................................................... vi

LEMBAR PERSEMBAHAN ............................................................................ vii

KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix

DAFTAR ISI ......................................................................................................... x

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiii

DAFTAR TABEL ............................................................................................. xiv

BAB I PENDAHULUAN ..................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang ........................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ...................................................................................... 2

1.3 Tujuan ........................................................................................................ 2

1.4 Batasan Masalah ........................................................................................ 2

1.5 Manfaat ...................................................................................................... 3

1.6 Sistematika Penulisan ................................................................................ 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 5

2.1 Klasifikasi Ketidakseimbangan Tegangan ................................................. 5

2.1.1 Single Phase Under-Voltage Unbalance ........................................... 5

2.1.2 Two Phase Under-Voltage Unbalance .............................................. 5

2.1.3 Three Phase Under-Voltage Unbalance ............................................ 5

2.1.4 Single Phase Over-Voltage Unbalance ............................................. 5

2.1.5 Two Phase Over-Voltage Unbalance ................................................ 5

2.1.6 Three Phase Over-Voltage Unbalance .............................................. 5

2.1.7 Single Phase Angle Displacement Unbalance .................................. 5

xi

2.1.8 Two Phase Angle Displacement Unbalance ..................................... 5

2.2 Complex Voltage Unbalance Factor .......................................................... 6

2.3 Model Motor Induksi ................................................................................. 6

2.4 Sintesa Phasor Tak Simetris dari Komponen-Komponen Simetrisnya ..... 7

2.5 Operator-Operator ...................................................................................... 9

2.6 Komponen Simetris Dari Phasor Yang Tak Simetris ................................ 9

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................ 12

3.1 Diagram Alir Tahapan Penelitian ............................................................ 12

3.2 Pengambilan Data Parameter Motor Induksi Tiga Fasa .......................... 13

3.2.1 Peralatan yang Digunakan dalam Penelitian ................................... 13

3.2.2 Pengujian Arus Searah (DC Test) ................................................... 13

3.2.3 Pengujian Tanpa Beban .................................................................. 13

3.2.4 Pengujian Rotor Tertahan ............................................................... 14

3.3 Perhitungan Tegangan Tidak Seimbang .................................................. 15

3.4 Pemodelan Motor Induksi ........................................................................ 16

3.5 Pemodelan Simulasi Pengujian Tegangan Tidak Seimbang .................... 16

3.6 Analisis Steady State ................................................................................ 17

3.7 Diagram Alir ............................................................................................ 19

3.7.1 Diagram Alir Pemecahan Masalah ................................................. 19

3.7.2 Diagram Alir Perhitungan Tegangan Tidak Seimbang ................... 21

BAB IV PENGOLAHAN DATA DAN ANALISA ......................................... 22

4.1 Data Parameter Motor Induksi Tiga Fasa ................................................ 22

4.2 Perhitungan Parameter Motor Induksi ..................................................... 23

4.3 Perhitungan Tegangan Tidak Seimbang .................................................. 25

4.4 Hasil Simulasi Motor Induksi Tiga Fasa ................................................. 28

4.4.1 Hasil Simulasi Motor Induksi dengan Sumber Tegangan yang

Seimbang (ku=0%) .......................................................................... 28

4.4.2 Hasil Simulasi Motor Induksi dengan Sumber Tegangan yang Tidak

Seimbang (ku=1%) .......................................................................... 28

xii


Seimbang (ku=2%) ........................................................................ 28


Seimbang (ku=3%) ........................................................................ 29


Seimbang (ku=4%) ......................................................................... 29


Seimbang (ku=5%) ........................................................................ 29


Seimbang (ku=6%) ........................................................................ 30

4.5 Analisa Hasil Simulasi Motor Induksi Tiga Fasa .................................... 30

4.5.1 Analisis Hasil Pengujian pada Sumber Tegangan yang Seimbang

(ku=0%) ......................................................................................... 30

4.5.2 Analisis Hasil Pengujian pada Sumber Tegangan yang Tidak

Seimbang (ku=1%) ........................................................................ 31


Seimbang (ku=2%) ........................................................................ 34


Seimbang (ku=3%) ........................................................................ 36


Seimbang (ku=4%) ........................................................................ 38


Seimbang (ku=5%) ........................................................................ 40


Seimbang (ku=6%) ........................................................................ 43

BAB V KESIMPULAN ..................................................................................... 51

5.1 Kesimpulan .............................................................................................. 51

5.2 Saran ........................................................................................................ 51

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... 52

LAMPIRAN ........................................................................................................ 54

xiii

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Rangkaian Ekivalen Satu fasa (a) Rangkaian Urutan positif (b)

Rangkaian Urutan Negatif ............................................................... 7

Gambar 2.2 Tiga Himpunan Phasor-phasor Seimbang yang merupakan

komponen - komponen simetris dari tiga phasor yang tidak

seimbang .......................................................................................... 8

Gambar 2.3 Penjumlahan Secara grafis komponen pada gambar 2.2 ................. 9

Gambar 3.1 Diagram Alir Tahapan Penelitian .................................................. 12

Gambar 3.2 Model Motor Induksi Tiga Fasa .................................................... 16

Gambar 3.3 Pemodelan Pengujian Tegangan Tidak Seimbang ........................ 16

Gambar 3.4 Diagram Alir Pemecahan Masalah ................................................ 19

Gambar 3.5 Diagram Alir Perhitungan Tegangan Tidak Seimbang ................. 21

Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Ketidakseimbangan Tegangan Terhadap

Kecepatan Motor ........................................................................... 46

Gambar 4.2 Grafik Slip Terhadap Faktor Ketidakseimbangan Tegangan ........ 46

Gambar 4.3 Grafik Torsi Terhadap Faktor Ketidakseimbangan Tegangan ...... 47

Gambar 4.4 Grafik Efisiensi Motor Induksi Terhadap Persentase Kenaikan

Tegangan ....................................................................................... 47

Gambar 4.5 Grafik Ketidakseimbangan Arus Terhadap Persentase Kenaikan

Tegangan ....................................................................................... 48

Gambar 4.6 Hasil Gelombang pada Masing- Masing Arus Stator Ku = 0% ..... 48

Gambar 4.7 Hasil Gelombang pada Masing-masing Arus Stator Ku = 6% ...... 49

Gambar 4.8 Hasil Gelombang pada Arus Stator (Ia) ........................................ 49

Gambar 4.9 Hasil Gelombang pada Arus Stator (Ib) ........................................ 50

Gambar 4.10 Hasil Gelombang pada arus stator (Ic) .......................................... 50

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Pengujian Arus Searah ( DC Test ) .................................................. 22

Tabel 4.2 Pengujian Tanpa Beban .................................................................... 22

Tabel 4.3 Pengujian Rotor Tertahan ................................................................. 22

Tabel 4.4 Parameter Motor Induksi .................................................................. 24

Tabel 4.5 Perhitungan Tingkat Ketidakseimbangan Tegangan ........................ 27

Tabel 4.6 Hasil Simulasi Motor Induksi Tiga Fasa pada Sumber Tegangan yang

Seimbang (ku = 0%) ......................................................................... 28


Tidak Seimbang (ku = 1%) ............................................................... 28











Tabel 4.13 Hasil Perhitungan dari hasil Simulasi ............................................... 45

52

DAFTAR PUSTAKA

[1] A. Adekitan, A. S. O. Ogunjuyigbe, and T. R. Ayodele, “The impact of supply

phase shift on the three phase induction motor operation,” Eng. Rev., vol. 39,

no. 3, pp. 270–282, 2019, doi: 10.30765/er.39.3.08.

[2] S. Singh, “Voltage Unbalance and Its Impact on the Performance of Three

Phase Induction Motor: A Review,” Int. J. Res. Appl. Sci. Eng. Technol., vol.

7, no. 7, pp. 106–111, 2019, doi: 10.22214/ijraset.2019.7016.

[3] P. G. Kini, R. C. Bansal, and R. S. Aithal, “Impact of voltage unbalance on the

performance of three-phase induction motor,” South Pacific J. Nat. Appl. Sci.,

vol. 24, no. 1, p. 45, 2006, doi: 10.1071/sp06007.

[4] A. Aderibigbe, A. Ogunjuyigbe, R. Ayodele, and I. Samuel, “The performance

of a 3-phase induction machine under unbalance voltage regime,” J. Eng. Sci.

Technol. Rev., vol. 10, no. 5, pp. 136–143, 2017, doi: 10.25103/jestr.105.17.

[5] M. Heidari, R. Kianinezhad, S. G. Seifossadat, M. Monadi, and D. Mirabbasi,

“Effects of distribution network unbalance voltage types with identical

unbalance factor on the induction motors simulation and experimental,” Int.

Rev. Electr. Eng., vol. 6, no. 1, pp. 223–228, 2011.

[6] S. B. Singh and A. K. Singh, “Precise assessment of performance of IM under

supply imbalance through IUF,” J. Electr. Eng., vol. 64, no. 1, pp. 31–37,

2013, doi: 10.2478/jee-2013-0004.

[7] E. Fitzgerald, A, J. Kingsley C, and U. S. D, Mesin Mesin Listrik, 4th ed.

Jakarta: Erlangga, 1990.

[8] William D. Steveson, Jr. “ Analisis Sistem Tenaga Listrik”, Diterjemahkan

oleh Ir. Kamal Idris, Erlangga, Jakarta Pusat, Bab 11, 1984.

[9] K. S. Sandhu and V. Chaudhary, “Steady state modelling of induction motor

operating with unbalanced supply system,” WSEAS Trans. Circuits Syst., vol.

8, no. 2, pp. 197–206, 2009.

53

[10] P. Hayamin, “Effects of Induction Motor Using Unbalance Voltage,” vol. 26,

no. 3, pp. 98–103, 2018.

ANALISIS PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG ...eprints.umm.ac.id/61013/1/PENDAHULUAN.pdfANALISIS...

Documents

Transcript of ANALISIS PENGARUH TEGANGAN TIDAK SEIMBANG ...eprints.umm.ac.id/61013/1/PENDAHULUAN.pdfANALISIS...