studi tentang sistem pengasutan motor listrik …
TRANSCRIPT
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
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.
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
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
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
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
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
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
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
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
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.
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,
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.
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 :
4
Mulai
Pengumpulan Data
di PT. Unilever
Oleochemical
Indonesia
Studi Pustaka
Perencanaan dan
Penyusunan
Ada
Tidak
Pemeriksaan Tugas
Akhir
Ada Kesalahan ?
Pengujian Tugas Akhir
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.