studi tentang sistem pengasutan motor listrik …

16
LAPORAN TUGAS AKHIR STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK VARIABLE FREQUENCY DRIVE DI.PT UNILEVER OLEOCHEMICAL INDONESIA Diajukan guna melengkapi persyaratan untuk mencapai derajat Ahli Madya (A.Md) Oleh: SUWANDI NIM: 1505031009 PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2018

Upload: others

Post on 24-Jun-2022

10 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

i

LAPORAN TUGAS AKHIR

STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK

VARIABLE FREQUENCY DRIVE DI.PT UNILEVER

OLEOCHEMICAL INDONESIA

Diajukan guna melengkapi persyaratan untuk mencapai derajat

Ahli Madya (A.Md)

Oleh:

SUWANDI

NIM: 1505031009

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK

JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI MEDAN

MEDAN

2018

Page 2: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

ii

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah syukur penulis panjatkan kehadiran Allah SWT, karena berkat

rahmat-Nya tugas akhir ini dapat diselesaikan penulis tepat pada waktunya.

Laporan akhir ini disusun sebagai syarat untuk memenuhi salah satu kurikulum

pada Jurusan teknik elektro program studi teknik listrik politeknik negeri medan.

Dalam memenuhi kurikulum tersebut, penulis mendapat kesempatan

melaksanakan praktik kerja lapangan sekaligus melakukan studi di PT.Unilever

Oleochemical Indonesia selama kurang lebih satu bulan setengah dari tanggal 19

Februari 2018 sampai 29 Maret 2018.

Di dalam pembuatan laporan akhir ini, penulis menyadari masih banyak terdapat

kekurangan, dan penulis mengharapkan kritik dan saran yang dapat

menyempurnakan laporan ini.

Dengan terlaksana studi ini penulis menyadari tanpa adanya bantuan dari berbagai

pihak di tempat studi berlangsung maupun dalam pembuatan laporan ini.

Sehingga pada kesempatan ini penulis menyampaikan ucapan terima kasih kepada

kedua orang tua dan keluarga yang selalu memberikan bantuan berupa moral,

materil dan doa kepada penulis, dan menyampaikan ucapan terima kaasih kepada

yang terhormat:

1. Bapak Syahruddin selaku Direktur Utama Politeknik Negeri Medan.

2. Bapak Nobert Sitorusselaku Ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri

Medan.

3. Bapak Suparmono selaku Kepala Program Studi Teknik Listrik.

4. Bapak Suparmono selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir.

5. Bapak Cecep Junaedi selaku HR Manager PT.Unilever Oleochemical

Indonesia.

6. Bapak Rudi Gunawan selaku Assistant Manager Departemen Instrument

Control Automation Electrical (ICAE).

7. Bapak Pardomuan Manik selaku Team Leader Electrical PT.Unilever

Oleochemical Indonesia.

Page 3: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

iii

8. Seluruh karyawan PT.Unilever Oleochemical Indonesia terkhusus di bidang

Engeneering yang telah membantu sehingga penulis mendapatkan tambahan

ilmu dan pengetahuan selama melakukan study di lapangaSeluruh Teman-

Teman kelas EL-6B dan Teman-Teman yang melaksanakan PKL di

PT.Unilever Oleochemical Indonesia.

9. Semua pihak yang telah memebantu penulis dalam penulisan Laporan ini.

Akhir kata penulis mengucapkan terimakasih pada semua yang telah membantu

dalam menyelesaikan laporan akhir dan semoga ini berguna dan menambah

pengetahuan bagi yang membacanya.

Medan, 11 Agustus 2018

Penulis

Page 4: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

iv

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN PERSETUJUAN ................................................................................. i

KATA PENGANTAR .............................................................................................ii

DAFTAR ISI ........................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL .................................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................ viii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................................ x

ABSTRAK .............................................................................................................. xi

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

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

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

1.3 Batasan Masalah ............................................................................... 2

1.4 TujuanTugas Akhir ........................................................................... 3

1.5 Manfaat Tugas Akhir ........................................................................ 3

1.6 Metodelogi Studi .............................................................................. 3

BAB 2 KAJIAN PUSTAKA DAN LANDASAN TEORI ..................................... 6

2.1 Kajian Pustaka .................................................................................. 6

2.2 Landasan Teori ................................................................................. 7

2.2.1 Motor induksi 3 fasa ......................................................................... 7

2.2.2 Pengasutan motor tegangan penuh dari motor induksi AC……….19

2.2.3 Pengasutan tegangan dikurangi ...................................................... 22

2.2.4 Penggunaan sistem control VSD .................................................... 29

2.2.5 Penyearah elektronika daya ............................................................ 31

Page 5: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

v

2.2.6 Inverter komutasi gate .................................................................... 33

2.2.7 Sistem kontrol variable frekuensi drive (VFD) .............................. 38

2.2.8 Sumber tenaga listrik ...................................................................... 41

2.2.8 Pengaruh harmonisa ....................................................................... 42

BAB 3METODELOGI PENELITIAN ................................................................. 44

3.1. Metode yang Digunakan ................................................................. 44

3.1.1 Metode diskusi ................................................................................ 44

3.1.2 Metode tinjauan lapangan ............................................................... 44

3.1.3 Metode studi literatur...................................................................... 44

3.2. Data yang Diperlukan ..................................................................... 44

3.2.1 Foto peralatan ................................................................................. 44

3.2.2 Diagram rangkaian kontrol dan daya motor ................................... 45

3.2.3 Buku panduan pemasangan variable frequency drive .................... 45

3.3. Waktu dan Tempat Studi ................................................................ 45

3.4. Peralatan yang Digunakan .............................................................. 45

3.4.1 Motor induksi 3 fasa ....................................................................... 45

3.4.2 Name plat motor induksi 3 fasa ...................................................... 46

3.4.3 Peralatan yang digunakan saat pengasutan motor secara VFD ...... 48

3.4.4 Fungsi perangkat VFD.................................................................... 51

3.4.5 Rangkaian kontrol dan daya sistem pengasutan VFD .................... 59

3.4.6 Aplikasi sistem pengasutan VFD ................................................... 62

BAB 4HASIL DAN PEMBAHASAN.................................................................. 65

4.1. Hasil ................................................................................................ 65

4.2. Pembahasan .................................................................................... 65

4.2 1 Prinsip kerja VFD ........................................................................... 65

Page 6: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

vi

4.2 2 Perubahan kecepatan terhadap pengaturan frekuensi .................... 66

4.2 3 Aplikasi VFD di PT.unilever oleochemical indonesia ................... 68

BAB 5PENUTUP.................................................................................................. 69

5.1. Kesimpulan ..................................................................................... 69

5.2. Saran ............................................................................................... 69

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... 70

Page 7: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

vii

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2. 1 Tipe beban, aplikasi dan penghematan energi ...................................... 6

Tabel 2. 2 Jenis rugi-rugi pada motor induksi (BEE India,2004) ........................ 18

Tabel 2. 3 Karakteristik tegangan, arus dan torsi untuk motor B desain NEMA 22

Tabel 3. 1 Jumlah motor listrik di PT.UOI berdasarkan jenis pengasutan. ......... 45

Tabel 4. 1 Tabel nilai frekuensi terhadap kecepatan ............................................ 66

Page 8: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2. 1 Arus induksi rotor.............................................................................. 7

Gambar 2. 2 Rotor sangkar tupai ........................................................................... 9

Gambar 2. 3 Rotor lilit ......................................................................................... 10

Gambar 2. 4 Rangkaian pengganti rotor motor induksi dengan tinjauan

sederhana. ....................................................................................... 11

Gambar 2. 5 Rangkaian ekivalen motor induksi 3 fasa per fasa .......................... 11

Gambar 2. 6 Rangaian ekivalen dengan rotor disesuaikan terhadap stator. ......... 12

Gambar 2. 7 Rangkaian ekivalen pendekatan motor induksi 3 fasa per fasa. ...... 12

Gambar 2. 8 Perbandingan antara motor yang berefisien tinggi dengan motor

standar ............................................................................................. 17

Gambar 2. 9 Pengasutan magnetis tiga fasa ......................................................... 21

Gambar 2. 10 Pengasutan tahanan primer............................................................ 23

Gambar 2. 11 Pengasut ototransformator............................................................. 24

Gambar 2. 12 Pengasutan bintang segitiga .......................................................... 25

Gambar 2. 13 Pengasut bagian lilitan dua start .................................................... 26

Gambar 2. 14 Penggunaan SCR tegangan dan arus yang dapat dapat ditingkatkan

dengan pelan dan tanpa step pada motor....................................... 27

Gambar 2. 15 Pengasutan lunak dan pengontrolan pembata arus ........................ 29

Gambar 2. 16 Blok diagram VSD dasar............................................................... 30

Gambar 2. 17 Rangkaian jembatan penyearah 6 dioda komutasi 3 fasa .............. 31

Gambar 2. 18 Rangkaian jembatan penyearah thyristor 6 pulsa terkontrol ......... 32

Gambar 2. 19 Rangkaian inverter ac .................................................................... 34

Gambar 2. 20 Modulasi bentuk gelombang kotak ............................................... 35

Gambar 2. 21 Bentuk gelombang tegangan da arus PWM sinus ......................... 36

Gambar 2. 22 Inverter 3 fasa menggunakan gate-controlled switches ................ 37

Gambar 2. 23 Output modulasi gelombang kotak-kuasi ...................................... 37

Gambar 2. 24 Prinsip kerja variable frequency drive .......................................... 39

Page 9: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

ix

Gambar 3. 1 Fat high pressure motor di lantai nol fatty acid ............................... 47

Gambar 3. 2 Peralatan sistem pengasutan VFD bagian dalam panel ................... 48

Gambar 3. 3 Lampu indikator, dan tampilan perangkat VFD bagian pintu panel 48

Gambar 3. 4 tampilam interface, connection, switch, dan terminal dan terminal

block. .............................................................................................. 49

Gambar 3. 5 fungsi pada perangkat variable frequency drive (VFD).................. 51

Gambar 3. 6 Rangkaian daya sistem kendali motor VFD yang dihubungkan ke

DCS ................................................................................................ 59

Gambar 3. 7 Rangkaian sistem kendali motor VFD yang dihubungkan ke DCS 60

Gambar 3. 8 Motor berfungsi sebagai pompa air panas untuk didinginkan di

cooling water, dan fan. ................................................................... 62

Gambar 3. 9 Conveyor(roda berjalan) di ruang bagging. .................................... 63

Gambar 3. 10 motor recycling glycerine pump ................................................... 64

Gambar 4. 1 Grafik nilai frekuensi terhadap kecepatan ..………………………67

Page 10: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

x

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1 Instrumen setting, LVMCC.01. ....................................................... 71

Lampiran 2 Master List of Electrical Equiptment Fatty Acid dan Dove & Soap. 74

Lampiran 3 Fungsi VFD berdasarkan manual book ............................................ 82

Page 11: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

xi

ABSTRAK

STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK

VARIABLE FREQUENCY DRIVE DI PT.UNILEVER OLEOCHEMICAL

INDONESIA

(2018: x+ Halaman + Daftar Gambar + Daftar tabel + Daftar Lampiran )

Suwandi

150503109

Motor listrik adalah alat yang penting dalam dunia industry yang sering

digunakan sebagai penggerak yang menjalankan segala proses produksi di PT.

Unilever Oleochemical Indonesia. Motor yang biasa digunakan di industry adalah

motor asinkron rotor sangkar tupai, dengan bentuk yang sederhana, lebih handal,

dan mudah perawatannya. Penggunaan sistem pengasutanvariable frequency drive

(VFD) pada motor induksi bertujuan untuk dapat mengatur kecepatan putar motor

dengan merubah frekuensi, dari frekuensi rendah fmin= 10 Hz, sampai frekuensi

maksimum fmax = 50 Hz, dan juga berfungsi agar arus starting yang timbul pada

saat melakukan starting dapat diperkecil. Mengetahui aplikasi apa saja yang ada di

industry tempat penulis melakukan studi kasus. Metode yang digunakan penulis

adalah dengan melakukan diskusi dengan pembimbing lapangan di lokasi penulis

melakukan studi, meninjau lapangan, dan studi literatur. Prinsip kerja dari sistem

pengasutan motor VFD adalah dengan memberikan tegangan ac 3 fasa lalu di

rubah ke tegangan dc agar dapat diatur jumlah frekuensi dan tegangan yang

diberikan ke motor listrik ( converter ), dari tegangan dc di rubah kembali menjadi

ac (inverter). Dengan nilai frekuensi 38,4 menghasilakn putaran 1152 rpm. Nilai

frekuensi sebanding dengan nilai kecepatan putar motor. Aplikasi VFD di PT.

Unilever Oleochemical Indonesia digunakan untuk pompa, conveyor, dan fan.

Frequency, kecepatan, motor.

Page 12: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

1

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

PT. Unilever Oleochemical Indonesia merupakan perusahan pengolahan

bahan mentah yang dihasilkan dari pengolahan kelapa sawit yaitu CPKO dan

CPO. Produknya menjadi kebutuhan sehari-hari dengan pertumbuhan bisnis

yang sangat pesat di pasar berkembang. PT. Unilever Oleochemical Terdapat

2 Plant produksi yaitu Fatty Acid dan Dove & Soap. Dari produksi tersebut

menghasilkan beberapa jenis produk. Untuk melakukan kegiatan usaha

produksi pengelolaan kelapa sawit tidak terlepas dari penggunaan motor-

motor listrik. Hampir semua industri di dunia selalu motor listrik dalam

menggerakkan bidang usaha nya. Motor listrik yang digunakan yakni motor

induksi dengan sumber 3 fasa. Teknik pengasutan motor induksi yang

digunakan adalah teknik pengasutan Direct On Lien (DOL), Soft Starter dan

Variable Frequency Drive. Berbagai jenis produk yang ada, diantaranya ada

yang cair, ada yang kental, ada pula yang mudah mengeras bila dalam kondisi

suhu yang rendah. Salah satu fungsi motor listrik di industri untuk mengaduk

atau mixing. Ketika suatu produk yang kental maka putaran di awal harus

lambat dan kecepatan putaran harus di atur sesuai dengan kebutuhan produk,

agar produk tersebut dapat di aduk sesuai dengan hasil yang diinginkan. Di

sini akan dibahas lebih dalam mengenai starting motor listrik dengan

menggunakan variable frequency driveuntuk mengatur kecepatan putaran

motor. Adapun teknik pengaturan kecepatan putar motor induksi ini dapat

dilakukan dengan beberapa cara yaitu :

a. Mengubah jumlah kutub motor, maka perubahan jumlah kutub (p) atau

frekuensi (f) akan mempengaruhi putaran. Jumlah kutub dapat diubah

dengan merencanakan kumparan stator sedemikian rupa sehingga dapat

menerima tegangan masuk pada posisi kumparan yang berbeda – beda.

Biasanya diperoleh 2 perubahan kecepatan sinkron dengan mengubah

jumlah kutub dari 2 menjadi 4.

b. Mengubah frekuensi jala – jala pengaturan putaran motor induksi dapat

dilakukan dengan mengubah – ubah besar frekuensi jala – jala. Hanya saja

untuk menjaga keseimbangan kerapatan fluks, perubahan tegangan harus

dilakukan bersamaan dengan perubahan frekuensi. Namun,

Page 13: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

2

permasalahannya adalah bagaimana mengatur frekuensi dengan cara yang

efektif dan ekonomis.

c. Mengatur tegangan jala – jala dapat diketahui bahwa kopel sebanding

dengan pangkat dua tegangan yang diberikan. Oleh karenanya pengaturan

tegangan jala- jala juga berpengaruh terhadap kecepatan putar motor. Cara

ini hanya menghasilkan pengaturan putaran yang terbatas (daerah

pengaturan sempit) selain itu juga torsi motor tidak maksimal.

d. Pengaturan tahanan luar tahanan luar motor induksi rotor kumparan dapat

diatur dengan demikian dihasilkan karakteristik torsi kecepatan yang

berbeda – beda. Putaran akan berubah dari waktu ke waktu dengan

bertambahnya tahanan luar yang dihubungkan ke rotor.

Dengan kemajuan teknologi dibidang elektronika daya begitu pesatnya,

metode - metode diatas kini telah tergantikan oleh penggunaan komponen

elektronika daya seperti variable frequency drive. Dari latar belakang

permasalahan tersebut penulis mengangkat sebuah judul “Studi Tentang

Sistem Pengasutan Motor Listrik Variable Frequency Drive Di

PT.Unilever Oleochemical Indonesia

1.2 Rumusan Masalah

a. Bagaimana prinsip kerja variable frequency drive?

b. Dapat mengetahui perubahan kecepatan putar motor listrik terhadap

pengaturan frequency

c. Mengetahui aplikasi dari sistem control variable frequency drive.

1.3 Batasan Masalah

a. Tidak membahas mengenai harmonisasi yang timbul diakibatkan

pengaturan frequency.

b. Sistem distribusi control system.

c. Rangkaian elektronika lebih detail dari pengaturan kecepatan motor.

d. Tidak membahas lebih dalam mengenai motor listrik 3 fasa.

e. Tidak membahas metode fourier.

f. Tidak membahas konstruksi variable frequency drivedan pengamannya.

Page 14: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

3

1.4 TujuanTugas Akhir

a. Untuk mengetahui bagaimana prinsip kerja variable frequency drive.

b. Untuk membuktikan bagaimana perubahan frequency terhadap kecepatan.

c. Untuk mengetahui aplikasi atau penggunaan sistem kontrol variable

frequency drivedi dunia industry.

1.5 Manfaat Tugas Akhir

a. Agar penulis mampu mengatasi permasalahan jika terjadi gangguan.

b. Agar penulis mampu mengatur nilai frequencysesuai dengan kecepatan

yang diinginkan.

c. Agar penulis mampu menyesuaikan bidang apa saja untuk penggunaan

variable frequency drive.

1.6 Metodelogi Studi

a. Alur tugas akhir

Adapun alur pembuatan tugas akhir yang penulis lakukan adalah :

Page 15: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

4

Mulai

Pengumpulan Data

di PT. Unilever

Oleochemical

Indonesia

Studi Pustaka

Perencanaan dan

Penyusunan

Ada

Tidak

Pemeriksaan Tugas

Akhir

Ada Kesalahan ?

Pengujian Tugas Akhir

Page 16: STUDI TENTANG SISTEM PENGASUTAN MOTOR LISTRIK …

5

b. Metode pengumpulan data

Penyusun laporan tugas akhir ini menggunakan metode :

1) Studi literatur, dilakukan dengan mempelajari beberapa referensi yang

memuat maslah yang berhubungan dengan tujuan penulisan

2) Studi kasus, dengan mengumpulkan data-data untuk mendukung

penulisan tugas akhir, yang didapat dari praktik kerja lapangan di PT.

Unilever Oleochemical Indonesia.

c. Sistematika penulisan

Untuk memudahkan pemahaman dan penulisan maka sistematika

penulisannya adalah sebagai berikut :

BAB 1 Pada bab ini dituliskan tentang latar belakang, rumusan masalah,

batasan masalah, tujuan penulisan tugas akhir, manfaat penulisan

tugas akhir, dan sistematika penulisan.

BAB 2 Pada bab ini dibahas tentang kajian pustaka dan dasar teori yang

digunakan untuk menunjang pembahasan tentang penggunaan

sistem control motor listrik variable frequency drive.

BAB 3 Pada bab ini berisi uraian mengenai cara kerja bagaimana

terjadinya perubahan frequency terhadap kecepatan, manfaat

sistem control ini untuk dunia industry.

BAB 4Pada bab ini berisi mengenai pembahasan dan penerapan sistem

control variable frequency driveyang berfungsi sebagai mesin

pengaduk produkdi perusahaan PT.Unilever Oleochemical

Indonesia.

BAB 5 Pada bab ini memuat kesimpulan dan saran dari penulisan tugas

akhir ini.