Laporan Praktik - Motor Starting Studies

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA

Laporan Praktik Simulasi Sistem Tenaga Listrik

Semester VI MOTOR STARTING STUDIES 4 x 50 menit

Agus Budi Setiawan NIM. 10501244031 Senin, 22 April 2013

1

A. TUJUAN

Setelah praktik, saya dapat :

1. Membuat rangkaian sistem tenaga listrik menggunakan software Power Station

ETAP 4.0 dengan data data yang lengkap.

2. Mengatasi berbagai permasalahan yang terjadi saat melakukan simulasi motor

starting studies pada software ETAP 4.0.

3. Melakukan analisis motor starting studies pada software ETAP 4.0.

4. Melakukan analisis motor starting studies secara manual.

B. DASAR TEORI

1. Pendahuluan

Sebagian besar motor induksi digunakan pada dunia industri untuk

mengoperasikan berbagai macam sistem pengendalian. Starting motor induksi

dapat menimbulkan gangguan yang besar pada motor, beban, dan sistem tenaga

lain yang memiliki koneksi/hubungan terdekat dengan motor.

Gangguan yang timbul akibat starting motor ukuran besar adalah :

a. Motor Terminal Voltage (Tegangan Pada Terminal Motor)

Selama terjadinya starting motor, tegangan pada terminal motor akan

bekerja kira kira 80 % dari batas tegangan yang telah disetting.

b. Effect of Motor Starting on Other Running Motor (Efek dari starting

motor pada putaran motor yang lainnya)

FAKULTAS TEKNIK





2

Motor tersebut berputar secara normal, kemudian motor tersebut

semakin lambat responnya akibat drop tegangan saat motor ukuran besar

berkerja.

c. Heavy Starting Currents (Arus starting sangat besar)

Saat motor starting, maka arus yang dibutuhkan sangatlah besar.

d. Flicker (Redup Sesaat)

Terjadinya redupan sesaat saat terjadi starting motor, biasanya terjadi

pada peralatan komputer, peralatan elektronika daya, dan lain lain. Bisa

juga ditandai dengan redup sesaat pada lampu penerangan.

e. Effect on Control Devices (Efek pada peralatan control)

Selama starting motor jika drop tegangan sangat besar, maka peralatan

control tidak akan bekerja bila tegangan kerja peralatan control tersebut

kurang dari 5%.

2. Kriteria Penilaian

Menurut IEEE Standard 399 bahwa studi motor starting harus dilaksanakan

jika Horse-Power (HP) motor melebihi 30 % dari suplai nilai dasar kVA

transformator jika tidak terpasang generator.

Tabel 6.1 Level Tegangan yang Diizinkan Selama Motor Starting

Deskripsi Tegangan yang diizinkan, (%)

Tegangan sistem yang diizinkan (95 % - 105 %)

FAKULTAS TEKNIK





3

Tegangan starting motor yang diizinkan 85 %

Pada terminal starting motor 80 %

Pada terminal motor yang lainnya 71 %

Kontak AC 85 %

Kontak DC 80 %

Kontaktor drop tegangan (60 % - 70 %)

Peralatan control 90 %

Peringatan terjadinya flicker 3 %

Kriteria diatas dapat digunakan untuk menghitung drop tegangan selama

starting motor pada sistem tenaga listrik.

3. Metode Starting

Arus saat starting motor biasanya 6 kali lebih besar dari arus nominalnya.

Oleh karena itu, terdapat beberapa cara untuk mengatasi gangguan saat starting

motor, yaitu sebagai berikut :

a. Rangkaian impedansi starting

b. Auto-Transformator starting

c. Bintang/Segitiga starting

d. Kapasitor shunt untuk mengurangi arus starting

FAKULTAS TEKNIK





4

4. Data Sistem

Data data yang diperlukan dalam melakukan starting motor adalah sebagai

berikut :

a. Data sumber

b. Transmisi jaringan

c. Data kabel

d. Impedansi transformator

e. Motor induksi

f. Model beban

g. Motor switching data (pada simulasi)

h. Data control

i. Mesin sinkron

5. Perhitungan Drop Tegangan

Ada beberapa metode yang dilakukan, yaitu sebagai berikut :

a. Metode impedansi

b. Metode rangkaian hubung singkat kVA

c. Metode [R + j X]

6. Perhitungan dari Akselerasi Waktu

[

]

Dimana kVAsc adalah rating rangkaian hubung singkat pada sumber.

Torsi motor (Tr) dapat dihitung sebagai berikut : Tr = T [V dalam p.u]2

FAKULTAS TEKNIK





5

7. Analisis Menggunakan Program Komputer

Langkah langkah yang dilakukan dalam melakukan analisis starting motor

pada program computer adalah sebagai berikut :

a. Menyelesaikan persamaan aliran daya untuk mendapatkan terminal tegangan

pada waktu t = 0.

b. Mengasumsikan inersia kecepatan motor.

c. Menghitung arus motor, torsi, dan tegangan terminal menggunakan aliran

daya dan rangkaian yang sama.

d. Integrasikan persamaan shaft dynamic untuk kecepatan motor yang baru.

e. Menghitung slip motor

f. Menaikkan waktu dan ulangi perhitungan hingga ditemukan hasil yang steady

state (ajeg).

Parameter yang digunakan dalam penilaian starting motor adalah sebagai berikut :

a. Tegangan bus

b. Tegangan terminal motor

c. Torsi motor

d. Torsi akselerasi

e. Faktor daya

f. Kecepatan motor

g. Arus masukan motor

h. Torsi beban

i. Daya nyata dan daya reaktif

FAKULTAS TEKNIK





6

C. STUDI KASUS

1. Contoh 6.4

Sebuah diagram garis tunggal pada sistem tenaga dengan motor 1000 HP

ditunjukkan pada Gambar 6.4. Motor tersebut akan dioperasikan. Impedansi

sumber pada sistem tenaga pada tegangan 69 kV (0,3172 + j 9,5617) ohm/fasa.

Transformator penurun tegangan 40 MVA, 69/13,8 kV, 10% impedansi dalam

nameplate MVA. Transformator tegangan menengah 2,5 MVA, 13,8/4,16 kV,

12% impedansi. Karakteristik motor dan torsi beban diberikan dalam saluran

keluaran dari data masukan. Lakukanlah studi motor starting mengunakan bantuan

program computer dan diskusikan hasilnya. Asumsikan kabel dan kebutuhan data

data lainnya.

2. Problems

Rating dari sebuah motor digunakan pada penerapan di industry adalah 2.500

HP dan disuplai pada 24,9 kV, sumber tiga fasa. Impedansi sistem pada sumber

adalah (3,318 + j 5,982) Ohn pada 24,9 kV. Hitunglah tegangan pada titik

perhubungan selama motor mulai bekerja. Identifikasi jika terjadi masalah

peredupan dan berilah saran yang tepat.

FAKULTAS TEKNIK





7

D. SOLUSI STUDI KASUS

1. Contoh 6.4

Menyiapkan data data yang diperlukan untuk melakukan studi motor

starting. Menggunakan software ETAP 4.0 untuk melakukan simulasi rangkaian

(Halaman 9). Membuat daftar data masukan dan data keluaran. Data data

tersebut harus dibuat dengan sangat akurat. Masukan data termasuk

sumber/pembangkit, transformator, kabel, motor dan model motor. Keluaran data

termasuk karakteristik starting pada waktu tertentu dan menunjukkan titik

operasinya.

Grafik antara waktu dan kecepatan motor ditunjukkan pada gambar

acceleration motor, kecepatan motor semakin bertambah lambat kecepatan rata

ratanya pada 8 detik (Halaman 12). Arus selama starting adalah 539,83 FLA

ditunjukkan pada Report (Halaman 11) dan drop nilai nominal pada akhir dari

waktu mulai dan ditunjukkan pada grafik motor current (Halaman 12).

Terakhir, akselerasi torsi ditunjukkan pada grafik acceleration torque (Halaman

13).

2. Problems

Menyiapkan data data yang diperlukan untuk melakukan studi motor

starting. Menggunakan software ETAP 4.0 untuk melakukan simulasi rangkaian

(Halaman 10). Daftar data masukan dijelaskan seperti data keluaran. Data data

tersebut harus dibuat dengan sangat akurat. Masukan data termasuk

FAKULTAS TEKNIK





8

sumber/pembangkit, transformator, kabel, motor dan model motor. Keluaran data

termasuk karakteristik starting pada waktu tertentu dan menunjukkan titik

operasinya.

Grafik antara waktu dan kecepatan motor ditunjukkan pada gambar

acceleration motor, kecepatan motor semakin bertambah lambat kecepatan rata

ratanya pada 8 detik (Halaman 14). Arus selama starting adalah 513,30 FLA

ditunjukkan pada Report (Halaman 12) dan drop nilai nominal pada akhir dari

waktu mulai dan ditunjukkan pada grafik motor current (Halaman 14).

Terakhir, akselerasi torsi ditunjukkan pada grafik acceleration torque (Halaman

15).

FAKULTAS TEKNIK





9

3. SIMULASI CONTOH 6.4 MENGGUNAKAN ETAP 4.0

Gam

ba

r R

an

gk

aia

n E

dit

or

Gam

ba

r H

asi

l S

imu

lasi

Moto

r S

tart

ing S

tud

ies

pad

a T

ime

ke-0

Gam

ba

r H

asi

l S

imu

lasi

Moto

r S

tart

ing S

tud

ies

pad

a T

ime

ke-1

FAKULTAS TEKNIK





10

4. SIMULASI PROBLEM 1 MENGGUNAKAN ETAP 4.0

Gam

ba

r R

an

gk

aia

n E

dit

or

Gam

ba

r H

asi

l S

imu

lasi

Moto

r S

tart

ing S

tud

ies

pad

a T

ime

ke-0

Gam

ba

r H

asi

l S

imu

lasi

Moto

r S

tart

ing S

tud

ies

pad

a T

ime

ke-1

Gam

ba

r H

asi

l S

imu

lasi

Moto

r S

tart

ing S

tud

ies

pad

a T

ime

ke-1

FAKULTAS TEKNIK





11

5. HASIL REPORT MOTOR ACCELERATION CONTOH 6.4

(Data Lengkap Terlampir)

6. HASIL REPORT MOTOR STARTING STUDIES PROBLEMS 1

(Data Lengkap Terlampir)

FAKULTAS TEKNIK





12

7. HASIL MOTOR STARTING PLOT CONTOH 6.4

FAKULTAS TEKNIK





13

FAKULTAS TEKNIK





14

8. HASIL MOTOR STARTING PLOT PROBLEMS 1

FAKULTAS TEKNIK





15

FAKULTAS TEKNIK





16

9. PERBANDINGAN HASIL SIMULASI DENGAN PERHITUNGAN PADA

BUKU REFERENSI

Perhatikan gambar hasil simulasi pada CONTOH 6.4 (Halaman 9)

Deskripsi Simulasi Buku Perbedaan

Tegangan Pada Bus 1 67,547 kV 67,428 kV 0,17 %



Tegangan Pada Bus 4 13,308 kV 13,308 kV 0 %


10. REFERENSI

Natarajan, Ramasamy. Computer-Aided Power System Analysis. New York :

Marcel Dekker,inc.

11. KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan dengan software ETAP 4.0, penulis dapat

menyimpulkan bahwa motor membutuhkan arus yang besar saat starting,

menyebabkan arus pada jaringan naik kemudian secara bertahap (hitungan waktu)

arus turun dan kembali normal. Juga terjadi pada tegangan, dimana terjadi drop

tegangan pada jaringan kemudian secara bertahap (hitungan waktu) tegangan naik

dan kembali normal

FAKULTAS TEKNIK





17

LAMPIRAN

Laporan Praktik - Motor Starting Studies

Documents

Transcript of Laporan Praktik - Motor Starting Studies