Analisis data kinerja motor listrik dalam konversi energi, besar daya yang dapat dikonversi dari input (listrik) menjadi output (mekanik)

1. LAPORAN PRAKTIKUM
MESIN LISTRIK TERAPAN
“MOTOR LISTRIK AC”
Disusun oleh:
Freddy Saputra R. Taebenu (165214034)
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019

2. Data Hasil Praktikum Beserta Pembahasan
1. Data hasil praktikum
Tabel 1. Data hasil praktikum
2. Hubungan 𝑷𝒊𝒏 dan 𝑷 𝒐𝒖𝒕 terhadap kecepatan putar poros
Gambar 1. Grafik hubungan P_in dan P_out
terhadap kecepatan putar poros.
N m V i
(RPM) (kg) volt Ampere
830 1,585 220 2,35
870 1,610 220 2,47
910 1,660 220 2,61
950 1,700 220 2,75
990 1,725 220 2,87
1030 1,755 220 3,01
1070 1,755 220 3,13
1110 1,795 220 3,23
1150 1,835 220 3,37
1190 1,855 220 3,52
1230 1,880 220 3,68
1270 1,895 220 3,82
1310 1,940 220 3,98
1350 1,950 218 4,10
1390 1,985 218 4,25
1430 2,025 218 4,39
1470 2,065 218 4,53
1510 2,090 217 4,73
1550 2,120 217 4,83
1590 2,130 217 4,95
1630 2,150 220 5,08
1670 2,195 219 5,11
1710 2,225 219 5,13
1750 2,215 219 5,13
1790 2,240 219 5,14
Beban
PoutPin
46 buah lampu

3. Tabel 2. Data perhitungan parameter 𝑃𝑖𝑛 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 terhadap kecepatan putar poros.
 Pembahasan
Untuk kasus hubungan 𝑃𝑖𝑛 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 terhadap kecepatan putar poros:
Dapat dilihat pada Gambar 1, grafik mengalami kenaikan untuk daya (𝑃𝑖𝑛 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡)
tiap perputaran kecepatan poros yang dinaikan. Untuk masing-masing daya, baik daya input
(masukan) atau daya output (yang dihasilkan), untuk tiap kenaikan putaran yang dinaikan
terjadi peningkatan daya motor (𝑃𝑖𝑛 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡) yang dihasilkan, kenaikan dari 𝑃𝑖𝑛 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡
tersebut dihasilkan dari beberapa parameter penentu untuk daya, hasil analisis 𝑃𝑜𝑢𝑡 (Tabel 1)
didapat dari menghubungkan besar arus yang dinaikan terhadap kecepatan putar poros, maka
didapat hasil untuk 𝑃𝑜𝑢𝑡 yang dilihat dari parameter tersebut, dengan menaikan arus (Tabel
3), hal tersebut meningkatkan besarnya massa dan kecepatan putar poros dengan demikian
menimbulkan efek berlanjut pada peningkatan torsi pada motor. Maka dapat saya katakan
bahwa dengan menaikan arus, hal tersebut sangat berdampak pada peningkatan kecepatan
putar pors yang menimbulkan peningkatan 𝑃𝑜𝑢𝑡 yang signifikan.
Pout Pin N m T
(J/s) (J/s) (RPM) (kg) Nm
202,7198347 517 830 1,585 2,3323275
215,8410341 543,4 870 1,610 2,369115
232,7760878 574,2 910 1,660 2,44269
248,8636182 605 950 1,700 2,50155
263,1559406 631,4 990 1,725 2,5383375
278,5500431 662,2 1030 1,755 2,5824825
289,3675205 688,6 1070 1,755 2,5824825
307,0268212 710,6 1110 1,795 2,6413425
325,1792263 741,4 1150 1,835 2,7002025
340,1572719 774,4 1190 1,855 2,7296325
356,3295547 809,6 1230 1,880 2,76642
370,8530197 840,4 1270 1,895 2,7884925
391,6173371 875,6 1310 1,940 2,85471
405,6554025 893,8 1350 1,950 2,869425
425,1715494 926,5 1390 1,985 2,9209275
446,2209428 957,02 1430 2,025 2,9797875
467,7634405 987,54 1470 2,065 3,0386475
486,3087881 1026,41 1510 2,090 3,075435
506,3565632 1048,11 1550 2,120 3,11958
521,8739417 1074,15 1590 2,130 3,134295
540,0263468 1117,6 1630 2,150 3,163725
564,8587754 1119,09 1670 2,195 3,2299425
586,2934065 1123,47 1710 2,225 3,2740875
597,3112076 1123,47 1750 2,215 3,2593725
617,8597918 1125,66 1790 2,240 3,29616

4. Dari sisi lain , dapat kita perhatikan juga bahwa untuk besar 𝑃𝑖𝑛 terhadap 𝑃𝑜𝑢𝑡 terjadi
perbedaaan range untuk tiap harga yang diperoleh ketika dilakukan perhitungan (Gambar 1),
diperoleh bahwa 𝑃𝑖𝑛 lebih besar 𝑃𝑜𝑢𝑡, maka dari hal ini dapat kita simpulkan tiap kenaikan
kecepatan putaran poros terjadi kenaikan pada tiap daya yang dihasilkan untuk 𝑃𝑖𝑛 maupun
𝑃𝑜𝑢𝑡, namun dalam kenaikan tersebut tidak terjadi konversi daya 100% dari 𝑃𝑖𝑛 menuju 𝑃𝑜𝑢𝑡,
konversi 𝑃𝑖𝑛 yaitu berupa daya elektrik menuju 𝑃𝑜𝑢𝑡 yaitu mekanik. Hal tersebut terjadi oleh
karena ada sebagian daya yang dihasilkan (𝑃𝑖𝑛) yang tidak diubah menjadi (𝑃𝑜𝑢𝑡) daya yang
dinginkan.
3. Hubungan 𝑷𝒊𝒏 dan 𝑷 𝒐𝒖𝒕 terhadap torsi poros
Tabel 3. Data perhitungan parameter 𝑃𝑖𝑛 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 terhadap torsi poros.
Pout Pin V i T
(J/s) (J/s) volt Ampere Nm
202,7198347 517 220 2,35 2,3323275
215,8410341 543,4 220 2,47 2,369115
232,7760878 574,2 220 2,61 2,44269
248,8636182 605 220 2,75 2,50155
263,1559406 631,4 220 2,87 2,5383375
278,5500431 662,2 220 3,01 2,5824825
289,3675205 688,6 220 3,13 2,5824825
307,0268212 710,6 220 3,23 2,6413425
325,1792263 741,4 220 3,37 2,7002025
340,1572719 774,4 220 3,52 2,7296325
356,3295547 809,6 220 3,68 2,76642
370,8530197 840,4 220 3,82 2,7884925
391,6173371 875,6 220 3,98 2,85471
405,6554025 893,8 218 4,1 2,869425
425,1715494 926,5 218 4,25 2,9209275
446,2209428 957,02 218 4,39 2,9797875
467,7634405 987,54 218 4,53 3,0386475
486,3087881 1026,41 217 4,73 3,075435
506,3565632 1048,11 217 4,83 3,11958
521,8739417 1074,15 217 4,95 3,134295
540,0263468 1117,6 220 5,08 3,163725
564,8587754 1119,09 219 5,11 3,2299425
586,2934065 1123,47 219 5,13 3,2740875
597,3112076 1123,47 219 5,13 3,2593725
617,8597918 1125,66 219 5,14 3,29616

5. Gambar 2. Grafik hubungan 𝑃𝑖𝑛 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 terhadap torsi poros.
 Pembahasan
Untuk kasus hubungan antara 𝑃𝑖𝑛 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 terhadap torsi poros :
Pada data pertama (Gambar 1) dan (Tabel 2) telah dijelaskan bahwa ada hubungan antara
parameter terhadap daya dalam proses perhitungan. Telah diketahui hubungan tersebut saling
terkait, yaitu kecepatan putar poros terhadap beban dan beban terhadap torsi (Tabel 2). Hal
tersebut yang menimbulkan adanya keterkaitan antara torsi terhadap daya terkusus daya
masukan (𝑃𝑖𝑛), untuk tiap kenaikan arus motor terjadi peningkatan daya masukan (𝑃𝑖𝑛), hal
tersebut ditimbulkan oleh karena daya masukan memiliki keterkaitan terhadap besarnya arus
yang diberikan pada motor (sesuai rumus daya poros). Dengan peningkatan arus tersebut
menyebabkan peningkatan torsi (Tabel 3). Torsi motor yang meningkat menimbulkan
kenaikan pada daya keluaran (yang diinginkan).
Untuk perbedaan range antara kedua daya yaitu 𝑃𝑖𝑛 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡, penjelasan tersebut sama
dengan penjelasan pada pembahasan untuk hubungan yang pertama (Gambar 1), hal tersebut
diakibatkan oleh karena adanya daya yang tidak diubah dari proses konversi generator 𝑃𝑖𝑛
menuju 𝑃𝑜𝑢𝑡, perlu diketahui besar 𝑃𝑜𝑢𝑡 ditentukan dari seberapa besar daya masukan yang
diberikan, maka dalam hal ini dapat dilihat dalam analisis rumus dan Tabel 3, meskipun torsi
tidak memiliki hubungan terhadap 𝑃𝑖𝑛 namun oleh karena adanya proses konversi pada motor
menimbulkan adanya hubungan antara 𝑃𝑖𝑛 terhadap torsi poros yang sangat berpengaruh
terhadap besarnya 𝑃𝑜𝑢𝑡.

6. 4. Hubungan efisiensi terhadap kecepatan putar poros
Tabel 4. Data perhitungan parameter efisiensi terhadap kecepatan putar poros.
Gambar 3. Grafik hubungan efisiensi terhadap kecepatan putar poros.
Pout Pin N Efisiensi
(J/s) (J/s) (RPM) %
202,7198347 517 830 39,21079974
215,8410341 543,4 870 39,72047002
232,7760878 574,2 910 40,53920024
248,8636182 605 950 41,13448236
263,1559406 631,4 990 41,67816607
278,5500431 662,2 1030 42,06433752
289,3675205 688,6 1070 42,02258502
307,0268212 710,6 1110 43,20670154
325,1792263 741,4 1150 43,86016
340,1572719 774,4 1190 43,92526755
356,3295547 809,6 1230 44,01303788
370,8530197 840,4 1270 44,12815561
391,6173371 875,6 1310 44,72559812
405,6554025 893,8 1350 45,38547802
425,1715494 926,5 1390 45,89007549
446,2209428 957,02 1430 46,62608334
467,7634405 987,54 1470 47,36653102
486,3087881 1026,41 1510 47,379584
506,3565632 1048,11 1550 48,3113951
521,8739417 1074,15 1590 48,5848291
540,0263468 1117,6 1630 48,32018136
564,8587754 1119,09 1670 50,47483003
586,2934065 1123,47 1710 52,18594235
597,3112076 1123,47 1750 53,16663619
617,8597918 1125,66 1790 54,88866903

7.  Pembahasan
Untuk kasus hubungan antara efisiensi terhadap kecepatan putar poros :
Pada hasil yang diperoleh (Tabel 4) dan dari hasil grafik yang dibuat (Gambar 3)
didapat bahwa terjadi peningkatan efisiensi pertiap kenaikan kecepatan putar poros. Efisiensi
yang diperoleh dari hasil perbandingan 𝑃𝑖𝑛 terhadap 𝑃𝑜𝑢𝑡 mengalami penigkatan, dan dari
pembahasan sebelumnya telah dijelaskan bahwa terjadi loss dalam proses konversi daya oleh
motor, pada Tabel 3 dapat kita perhatikan bahwa efisiensi yang dihasilkan meskipun terjadi
peningkatan pertiap peningkatan kecepatan putar poros namun hal tersebut tidak membuat
generator mengalami efisiensi maksimum (100%), hal inilah yang menjadi kesimpulan akhir
bahwa meskipun daya masukan dan daya keluaran mengalami peingkatan untuk tiap
kenaikan parameter yang dinaikan, namun tiap peningkatan dari daya yang dihasilkan tidak
dapat mencapai efisiensi maks (100%) oleh karena adanya daya saat konversi 𝑃𝑖𝑛 menuju
𝑃𝑜𝑢𝑡 yang hilang (lihat Tabel 4), selisih dari efisiensi ( maks terhadap data perhitungan).
Hal lain yang juga menjadi perhatian bahwa grafik (Gambar 3) tidak menunjukan
hubungan linear pada tiap kenaikan yang berbanding lurus antara parameter Y terhadap
parameter X, adanya juga discontinue dari hubungan yang dihasilkan berupa
ketidaksinambungan kenaikan yang terjadi, dari hal tersebut dapat kita asumsikan bahwa tiap
konversi yang terjadi juga terdapat energi yang terbuang artinya angka tersebut
menggambarkan loss yang terjadi berupa dua fenomena yaitu energi yang tidak dikonversi
sepenuhnya dan energi yang dikonversi setengahnya dari energi masukan. Inilah yang
menggambarkan rugi-rugi dalam konversi energi oleh motor AC.