## ANALISIS PENGASUTAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA 15 HP
MENGGUNAKAN METODE DOL ( DIRECT ON LINE ) PADA

## PDAM JUWATA LAUT TARAKAN
Sugeng Riyanto 1 , Andi Supriadi 2
1,2 Universitas Borneo Tarakan, Tarakan, Kalimantan Utara, Indonesia
1 sugeng@borneo.ac.id
2 andizs_khaaiilzsh@yahoo.com
Abstract—A  three  phase  induction  motor  is  an  electrical machine  that  converts  electrical  energy  into  mechanical energy using a couple of electric fields and has a slip between the  stator  field  and  the  rotor  field.  An  induction  motor  is  a motor that many of us meet in small and large industries. This type  of  motor  has  several  advantages  including:  construction that  is  simple,  strong, the  price  is  relatively  cheap  and  do not require  complicated  maintenance.  In  principle  this  induction motor is operated at a constant speed, if the load changes then the motor speed will change. The three phase induction motor that  is  analysis  is  a  motor  with  the  TECO  3  PHASE INDUCTION brand on the intake pump of the PDAM Juwata sea  Tarakan  area  with  a  power  of  11  kW/15  HP  which produces  a  Start  current  of  22.5721  Ampere,  start  torque  of 0.2744  Nm,  Losses  copper  of  611.8580  Watts  and  the efficiency of 0.94%. The method used in three phase induction motor is to use (Direct On Line) direct connection.
Keywords —Induction  motor  three  phase,  Start  current,  Start torque, Copper losses, and Efficiency
I ntisari — Motor  induksi  tiga  fasa  adalah  suatu  mesin listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik dengan  menggunakan  gandengan  medan  listrik  dan mempunyai  slip  antara  medan  stator  dan  medan  rotor. Motor  induksi  merupakan  motor  yang  banyak  kita  jumpai dalam  industri  kecil  dan  besar.  Motor  jenis  ini  memiliki beberapa keuntungan diantaranya: konstruksi yang sederhana,  kokoh,  harga  relatif  murah  dan  tidak memerlukan perawatan yang rumit. Pada prinsipnya motor induksi  ini  dioperasikan  pada  kecepatan  yang  konstan, apabila  beban  berubah  maka,  kecepatan  motor  akan berubah.  Motor  induksi  tiga  fasa  yang  dianalisis  adalah motor  dengan  merk TECO  3  PHASE  INDUCTION pada pompa  intake  PDAM  daerah  Juwata  Laut  Tarakan  dengan daya  sebesar  11  kW/15  HP  yang  menghasilkan  arus  Start sebesar  22,5721  Ampere,  Torsi  start  sebesar  0,2744 𝑁𝑚 , Rugi-rugi  tembaga  sebesar  611,8580 Watt dan  Efisiensinya sebesar  0,94  %  .  Metode  yang  digunakan  pada  motor induksi  tiga  fasa  adalah  dengan  menggunakan  hubung langsung ( Direct On Line ).
Kata  Kunci — Motor  induksi  tiga  fasa,  Arus  start,  Torsi  start, Rugi-rugi tembaga, dan Efisiensi

## I. PENDAHULUAN
Motor  induksi  merupakan  motor  listrik  yang  banyak digunakan  di  industri-industri  besar  maupun  di  industri kecil.  Pada  industri  besar  seperti:  Pertambangan  minyak, Perusahaan  pengolahan  kayu,  dan  Perusahaan  daerah  air minum  (PDAM).  Sedangkan,  pada  industri  kecil  seperti: Pabrik  roti  dan  industri  rumahan  lainnya.  Industri  besar
pada  pertambangan  minyak,  motor  listrik  ini  digunakan pada  pompa  minyak  yang  ada  dilapangan  sebagai  media penggerak  (mekanik)  untuk  menghisap  minyak  yang  ada di  dalam  bumi  naik  ke  permukaan[1].  Pada  perusahaan pengolahan  kayu,  motor listrik ini digunakan pada  mesin rotary ataupun  mesin-mesin  lainnya  untuk  menguliti batang  kayu  yang  dipotong  dengan  sesuai  ukuran kemudian  di  kuliti  sehingga  menjadi  lembaran  tipis ( veneer ).
Pada  perusahaan  daerah  air  minum  (PDAM),  motor ini  digunakan  pada  mesin  pompa intake atau  pada  mesin yang  lainnya  sebagai  alat  penggerak  untuk  mengambil atau menghisap air yang ada disungai maupun dari waduk kemudian  dihisap  naik  dan  dialirkan  ke  bak-bak penampungan dan  sedangkan, pada industri kecil seperti: pada  pabrik  roti  motor  listrik  ini  digunakan  sebagai  alat penggerak  (mekanik)  untuk  mencampurkan  bahan-bahan hingga menjadi satu. Untuk keuntungannya motor induksi tiga  fasa  adalah  kokoh,  murah,  dan  serta  perawatannya yang  mudah.  Motor  induksi  dalam  suatu  sistem kelistrikan  sangat  dibutuhkan  dalam  perindustrian[2]. Pompa intake pada  motor  listrik  adalah  sebagai  mesin untuk  menghisap  air  dari  aliran  sungai  ataupun  dari waduk. Penelitian ini disusun untuk mengetahui nilai arus yang  mengalir pada  motor induksi 15 HP dalam keadaan berbeban penuh dan tidak berbeban dengan menggunakan metode langsung atau DOL ( Direct On Line ).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  nilai  arus yang  mengalir  pada  motor  induksi  tiga  fasa  15  HP  pada pompa  intakedalam  keadaan  beban  penuh  dan  tidak berbeban pada PDAM untuk daerah Juwata Laut Tarakan.

## II. LANDASAN TEORI
Motor  induksi  merupakan  motor  listrik  yang  paling banyak digunakan di lingkungan rumah tangga sampai di industri-industri  besar.  Hal  ini  disebabkan  karena,  motor induksi  memiliki  berbagai  keunggulan  yaitu:  harga  yang relatif murah dan perawantannya mudah, konstruksi yang sederhana  dan  kuat,  (konstruksi  hampir  tidak  pernah mengalami kerusakan, khususnya motor dengan tipe rotor sangkar tupai)[3].
Rotor  sangkar  tupai  mempunyai  kecepatan  putar  dan torsi yang hampir konstan, konstruksi rotor tersusun oleh beberapa  batangan  logam  yang  dimasukkan  melewati slot-slot  yang  ada  pada  rotor  motor  induksi.  Rotor kumparan  atau  rotor  belitan,  tipe  motor  induksi  yang memiliki  rotor  terbuat  dari  lilitan  tembaga  yang  sama dengan  lilitan  statornya,  kelebihan  dari  motor  induksi
dengan tipe rotor kumparan atau belitan konstruksi sangat kuat  dan  sederhana,  menghasilkan  putaran  yang  konstan, harganya relatif murah dan keandalannya tinggi dan biaya pemeliharaan  rendah  karena  pemeliharaan  motor  hampir tidak diperlukan.

## A. Motor Induksi
Motor  induksi  adalah  suatu  mesin  listrik  yang merubah  energi  listrik  menjadi  energi  gerak  (mekanik) dengan  menggunakan  gandengan  medan  listrik  dan mempunyai slip (s) antara medan stator  dan medan rotor. Pada  motor  induksi  arus  motor  bukan  diperoleh  dari sumber  tertentu,  tetapi,  merupakan  arus  yang  terinduksi sebagai  akibat  perbedaan  relatif  antara  putaran  rotor dengan putar yang dihasilkan oleh stator.
Gambar 1. Motor induksi tiga fasa 15 HP[4]. Bagian  motor  induksi  terdiri  dari  stator  dan  rotor, dipisahkan  dengan  bagian  stator  oleh  celah  udara  yang sempit dengan jarak antara 0.4 mm sampai 4 mm.

## B. Stator Motor Induksi
Stator  terdiri  atas  tumpukan  laminasi  inti  yang memiliki  alur  yang  menjadi  tempat  kumparan  dililitkan yang  berbentuk  silinder.  Alur  alur  pada  tumpukan laminasi  inti  diisolasi  dengan  kertas  (prespan),  setiap elemen inti dibentuk dari lempengan besi.Lempengan besi tersebut  memiliki  beberapa  alur  dan  beberapa  lubang pengikat untuk menyatukan inti.
Gambar 2. Stator Motor[5] Stator  adalah  bagian  dari  mesin  yang  tidak  berputar dan  terletak  pada  bagian  luar.  Terbuat  dari  besi  bundar berlaminasi  dan  mempunyai  alur-alur  sebagai  tempat meletakkan kumparan.

## C. Medan Putar
Perputaran  motor  pada  mesin  arus  bolak  balik ditimbulkan  oleh  adanya  medan  putar  (fluks  yang berputar)  yang  dihasilkan  dalam  kumparan  statornya. Medan  putar  ini  terjadi  apabila  kumparan  stator dihubungkan  dalam  fasa  banyak,  umumnya  tiga  fasa.
Hubungan  dapat  berupa  hubungan  bintang  (Y)  dan delta ( Δ ). Oleh karena itu untuk mesin dengan jumlah kutub  ( pole )  lebih  dari  dua,  kecepatan  sinkron (langsung) dapat dirumuskan sebagai berikut :

## D. Prinsip kerja motor induksi
Ada beberapa prinsip kerja motor induksi, diantaranya :
1. Apabila  sumber  tegangan  tiga  fasa  dipasang  pada kumparan (belitan) stator akan timbul medan putar.
2. Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada stator.
3. Akibatnya  pada  kumparan  rotor  timbul  dengan induksi gaya gerak listrik (ggl) sebesar tiga fasa.
4. Karena, kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup,  gaya  gerak  listrik  ( E )  akan  menghasilakn arus ( I ). 5. Adanya arus ( I ) didalam medan magnet menimbulkan gaya ( F ) pada rotor.
6. Bila dikopel mula-mula yang dihasilakan oleh gaya ( F )  pada  rotor  cukup  besar  untuk  memikul  kopel beban,  rotor  akan  berputar  searah  dengan  medan putar.
7. Seperti yang dijelaskan pada no.3 tegangan induksi timbul  karena  terpotongnya  batang  konduktor (rotor)  oleh  medan  stator.  Artinya  agar  tegangan terinduksi  diperlukan  adanya  perbedaan  relatif antara  kecepatan  medan  putar  stator  ( 𝑛 𝑠 )  dengan kecepatan berputar rotor ( 𝑛 𝑟 ).
8. Perbedaan kecepatan antara 𝑛 𝑟 dan 𝑛 𝑠 disebut slip . 9. Bila 𝑛 𝑟 = 𝑛 𝑠 ,  tegangan  tidak  akan  terinduksi  dan arus  ( I )  tidak  mengalir  pada  kumparan  rotor, dengan  demikian  tidak  dihasilkan  kopel,  kopel motor akan ditimbulkan apabila 𝑛 𝑟 lebih kecil 𝑛 𝑠 . 10. Dilihat  dari  cara  kerjanya,  motor  induksi  disebut juga  sebagai  motor  tak  serempak  atau  asinkron (tidak langsung).

## E. Daya motor induksi tiga fasa
Menghitung  besarnya  arus  pada  keadaan  berbeban penuh dan tidak berbeban dirumuskan sebagai berikut dengan jumlah rugi geser dan angin.
Z f = R f + j f X f Mencari  nilai  arus    rotor  (I)  dirumuskan  sebagai berikut :
Mencari nilai daya masuk rotor ( 𝑃𝑅 ) dirumuskan sebagai berikut:
𝑃 𝑅 = 3 x ( 𝐼 ) 2 x R
Mencari  nilai  daya  keluar  rotor  pada  slip  dirumuskan sebagai berikut :
𝑃𝑚 = (1 – s ) x ( 𝑃 𝑅 ) Mencari  nilai  daya  keluaran  (P out )  pada  rotor  sebagai berikut :
P out = Pm – rugi geser dan angin (3%) Untuk cos 𝜑 dirumuskan sebagai berikut:
Arus  motor  pada  saat start ( I st )  dirumuskan  sebagai berikut :
Untuk  mencari  nilai  torsi start ( 𝑇𝑠𝑡 )  dirumuskan  sebagai berikut:
𝑇𝑠𝑡 = k x 𝐸 2 x 𝐼 2 x cos 𝜑
Untuk mencari rugi-rugi daya ( 𝑃𝑐𝑢 ) dirumuskan sebagai berikut:
𝑃𝑐𝑢 = 3 x (𝐼2 )2 x 𝑅2
F. Pengasutan motor listrik (starting motor)
O verload  relay merupakan  komponen  kontrol  yang terpisah.  Ketika  sebuah  kontaktor  digabungkan  dengan overload  relay ,  maka  dapat  disebut  sebagai  sebuah pegasut  motor  ( motor  starter )  sederhana.  Gabungan kedua  komponen  tersebut  dapat  digabungkan  menjadi komponen  sebelumnya,  menjadi  kontaktor circuit breaker .  Komponen  tersebut  juga  merupakan  sebuah motor starter yang sederhana. G. Pengasutan hubung Langsung (Direct On Line)
Pengasut  hubungan  langsung  dalam  istilah  asing disebut direct  on  line (DOL),  dan  umumnya  digunakan pada motor induksi berdaya 5 Kw. Hal ini  memiliki efek yang  sama  seperti  balikan  skunder  pendek  sebuah transformer  dan  selanjutnya  hal  ini  akan  mengakibatkan permintaan  yang  besar  terhadap  suplai.Daya  torsi  yang dihasilkan  pada  saat  pengasutan  bisa  menjadi  2–3  kali lipat daya torsi beban penuh. Pengasutan langsung secara dasar  terdiri  dari  rangkaian  yang  merupakan  tempat kontaktor  yang  berhubungan  dengan  arus  motor, thermal overload dan tombol kontrol. Motor induksi dengan daya menengah  dan  besar  antara  10  Kw  sampai  50  Kw menggunakan  pengendalian  bintang  segitiga  untuk starting awalnya.
H. Efesiensi Motor Induksi Tiga Fasa
Efesiensi  motor  induksi  adalah  ukuran  keaktifan motor  induksi  untuk  mengubah  energi  listrik  menjadi energi  mekanik  yang  dinyatakan  sebagai  perbandingan antara  watt  keluaran  dan  watt  masukan.  Efesiensi  energi adalah  bahwa  efesiensi  merupakan  perbandingan  atau rasio dari daya keluaran yang berguna terhadap daya input total  dan  biasanya  dinyatakan  dalam  persen.  Juga  sering dinyatakan  dengan  perbandingan  antara  keluaran  dengan keluaran  ditambah  rugi-rugi,  yang  dirumuskan  sebagai berikut:
I. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi

## Gambar 3. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi
Keterangan pada gambar 3 adalah I1 = Arus rotor V1 = Tegangan stator E1 = Ggl yang dihasilkan oleh fluks celah udara R1 = Tahanan stator R2 = Tahanan rotor Rc = Rugi-rugi inti stato X1 = Reaktansi bocor stator X2 = Reaktansi bocor rotor Xm = Reaktansi magnetisasi

## III. METODE PENELITIAN

## A. Diagram Alur Penelitian

## Gambar 4. Diagram Alur Proses Penelitian

## B. Prosedur Penelitian
1. Studi  kepustakaan  adalah  dengan  cara  mencari buku-buku  yang  berkaitan  dengan  motor  listrik, buku-buku  dari  perusahaan  (PDAM)  dan  melalui internet.
2. Observasi langsung ke lapangan untuk melihat lebih jelas  mengenai  motor  listrik  yang  akan  dijadikan objek penelitian.
3. Melakukan proses pengambilan data untuk motor 15 Hp.
4. Melakukan  analisis  perhitungan  dari  data  yang diperoleh dilapangan.
5. Hasil penelitian dan kesimpulan.

## C. Spesifikasi Peralatan
Adapun  spesifikasi  dari  motor  induksi  tiga  fasa  15 Hp  Pompa Intake pada  PDAM  Juwata  Laut  Tarakan sebagai berikut:
Gambar 5. Name Plate Motor Induksi 15HP Dapat  dilihat  dari  tabel  data  tahanan  (Ω)  motor induksi  tiga  fasa  di  dapatkan  besarnya  tahanan  (Ω) masing–masing adalah:
Tabel 1. Data Tahanan (Ω) Motor Induksi tiga fasa 15 HP pada Pompa Intake PDAM Juwata Laut
Tarakan R 1 R 2 X 1 X 2 X m 0,2605 0,4003 1,373 1,8687 47,992

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Menghitung Jumlah RPM
Motor  induksi  tiga  fasa  merk  Teco  50  Hz,  15  Hp, dengan  putaran  1500  rpm  pada  keadaan  tidak  berbeban. Untuk  mencari  nilai  rpm  digunakan  persamaan  sebagai berikut:
Sehingga,  nilai  rpm  pada  motor  induksi  tiga  fasa dalam  keadaan  berbeban  penuh  adalah  sebesar  1455  rpm dan dalam keadaan tidak berbeban sebesar 1500 Rpm.

## B. Menghitung Besarnya Nilai Slip (s)
Untuk mencari nilai jumlah kutub pada motor induksi tiga fasa adalah 4 pole maka, nilai slip (s) dalam keadaan berbeban  penuh  dan  tidak  berbeban  pada  motor digunakan pada persamaan sebagai berikut :

## C. Menghitung Besarnya Arus Keadaan Beban Penuh dan Tidak Berbeban (diam)
Dengan jumlah rugi geser dan angin bernilai 0,03 atau 3%  Maka dapat dilihat pada persamaan berikut.
Mencari nilai daya masuk rotor (P R ) sebagai berikut :
Mencari nilai daya keluar rotor digunakan persamaan sebagai berikut :
Mencari nilai daya keluaran pada rotor, Sebagai berikut :
Tabel 2. Hasil Analisis Daya Masukkan, Daya
Keluaran Rotor dan Daya Keluaran Nilai daya masuk rotor
( P R ) Nilai daya keluar rotor pada slip ( P m )
Daya Keluaran ( P out ) 11.135,7233 watt 10.801,6516 watt 10.477,60621 watt
Untuk mencari nilai cos 𝜑 pada persamaan 2.8 sebagai berikut:
Maka, arus motor pada saat start ( 𝐼𝑠𝑡 ) dapat dilihat pada persamaan  sebagai berikut:
Untuk mencari nilai torsi start ( 𝑇 𝑠𝑡 ) pada persamaan sebagai berikut:
Tabel 3. Hasil Analisis Arus Start dan Torsi Start Arus Start Torsi Start 22,5721 A 0,2744 N m
Untuk  mencari  rugi-rugi  tembaga  pada  motor  induksi tiga fasa digunakan persamaan sebagai berikut:

## D. Menghitung Besarnya Arus pada Keadaan Beban
Penuh dan Tidak Berbeban (0) pada Rangkaian Ekivalen
Gambar 6 Rangkaian Ekivalen Motor Induksi
Maka, mencari nilai Rc pada rangkaian ekivalen dirumuskan pada persamaan 2.13 sebagai berikut:
Maka, untuk mengatahui besar arus dalam keadaan berbeban  penuh  dapat  dihitung  pada  persamaan, sebagai berikut:
Maka, arus yang mengalir pada line ( 𝐼 𝐿 ) sebagai berikut:
Tabel 4. Hasil Analisis Dalam Keadaan Berbeban Penuh I 0 ( A ) I 2 ( A ) I 1 ( A ) I L ( A ) 2,01 A 26,4389 A 28,4828 A 49,3336 A
Untuk mengetahui besar arus dalam keadaan tidak berbeban (0) dapat dihitung sebagai berikut: (Sehingga slip (s) dalam keadaan diam (0) bernilai 100% = 1)
Maka , arus yang mengalir pada line ( 𝐼 𝐿 ) sebagai berikut:
Tabel 4.5 hasil analisis dalam keadaan tidak berbeban 𝐼 0 ( 𝐴 ) 𝐼 2 ( 𝐴 ) 𝐼 1 ( 𝐴 ) 𝐼 𝐿 ( 𝐴 ) 2,03 A 22,9588 A 108,0375 A
187,1264 A

## V. KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan pada motor induksi tiga fasa 15 HP  11  Kw  dengan  Merk  motor  TECO  didapat  besarnya nilai slip (s)  0,03  atau  3%,  Daya  masukan  rotor  ( 𝑃𝑅 ) sebesar  11.135,7233  Watt,  ( 𝑃𝑜𝑢𝑡 )  sebesar  10.477,6021 Watt  dan  nilai  untuk  arus start ( 𝐼𝑠𝑡 )  22,5721  Ampere dengan nilai torsi start ( 𝑇𝑠𝑡 ) 0,2744 𝑁𝑚 . Maka rugi–rugi daya  tembaga  ( 𝑃𝑐𝑢 )  motor  induksi  15  Hp  dengan  merk Teco sebesar 611,8580 Watt.

## REFERENSI
[1]   Harten,  P.  Van,  Setiawan,  Ir,  Instalasi  Listik  Arus Kuat  3,  Proyek  Pembinaan  dan  Pengembangan
Dikmenjur, PT. Binacipta, Jakarta, 1981.
[2]   Yusnan  Badruzaman,  Pengasutan  Konversional Motor  Induksi  Tiga  Fasa  Rotor  Sangkar    Tupai. Semarang.  Jurusan  Teknik  Elektro.  Poli  Teknik Negeri Semarang.2012.
[3]  Agus,  Analisis  Pengasutan  Motor  Induksi  3  Fasa Conveyor Pada  Bandara  Juwata  Tarakan  dan Tingkatan daya pada motor induksi. Tarakan.2017.
[4]  (2018).  The  engineering.  [Online]  .  Available. Http://www.TheEngineeringproject.com/2018/01/10
/Rotor-sangkar-tupai.
[5]  (2018) Motor induksi. [Online]. Available. http://www.MotorInduksi.com/2017/03/10/Aliran- daya-dan-rugi-rugi-motor-listrik.
[6]  (2018) Motor induksi. [Online]. Available. http://www.MotorInduksi.com/2017/03/17/Rangkaia n-ekivalen-motor-induksi.