BAB II(DASAR TEORI)

c 

 S
        

  ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ

M M

  










 
{
   merupakan suatu perangkat yang digunakan untuk menurunkan suhu aliran uap sisa atau uap yang telah digunakan untuk memutar turbin dengan cara mengontakkan uap panas dari proses dengan air dingin, dengan pertemuan tersebut terjadilah pertukaran panas.{




  menggunakan penguapan dimana sebagian air diuapkan ke aliran udara yang bergerak dan kemudian dibuang ke atmosfir. Sebagai akibatnya, air yang panas akan berkurang.

~
 

 








 


ñc c c

c 


    S
     



ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ 2.1.1 Komponen Menara Pendingin Komponen dasar sebuah x
  

meliputi rangka dan

wadah, bahan pengisi, kolam air dingin, eliminator aliran, saluran masuk udara,

 
dan . 1.

Rangka dan Wadah, hampir semua menara memiliki rangka berstruktur yang menunjang tutup luar (wadah/casing), motor , dan komponen lainnya. Dengan rancangan yang lebih kecil, seperti unit  
, wadahnya dapat menjadi rangka.

2.

Bahan Pengisi ( 

), hampir seluruh cooling tower menggunakan bahan pengisi (terbuat dari plastik atau kayu) untuk memfasilitasi perpindahan panas dengan memaksimalkan kontak udara dan air.

3.

Kolam Air Dingin ({
  ), terletak pada atau dekat bagian bawah menara, dan menerima air dingin yang mengalir turun melalui menara dan bahan pengisi. Kolam biasanya memiliki sebuah lubang atau titik terendah untuk pengeluaran air dingin. Dalam beberapa desain, kolam air dingin berada di bagian bawah seluruh bahan pengisi. Pada beberapa desain aliran yang berlawanan arah pada x  , air di bagian bawah bahan pengisi disalurkan ke bak yang berbentuk lingkaran yang berfungsi sebagai kolam air dingin. Sudu-sudu fan dipasang di bawah bahan pengisi untuk meniup udara naik melalui menara. Dengan desain ini, menara dipasang pada landasannya, memberikan kemudahan akses bagi fan dan motornya.

4.

 
  , alat ini menangkap tetes-tetes air yang terjebak dalam aliran udara supaya tidak hilang keatmosfir.

5.

Air inlet (saluran udara masuk), ini merupakan titik masuk bagi udara menuju menara. Saluran masuk bisa berada pada seluruh sisi menara (desain aliran melintang) atau berada di bagian bawah menara (desain aliran berlawanan arah).

Ôc c c

c 

   S
      



ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ ×.

S
, pada umumnya menara dengan aliran silang memiliki saluran masuk louvers. Kegunaan

 adalah untuk menyamakan aliran udara ke bahan pengisi dan menahan air dalam menara. Beberapa desain menara aliran berlawanan arah tidak memerlukan

.

7.

Nosel, alat ini menyemprotkan air untuk membasahi bahan pengisi. Distribusi air yang seragam pada puncak bahan pengisi adalah penting untuk mendapatkan pembasahan yang benar dari seluruh permukaan bahan pengisi. Nosel dapat dipasang dan menyemprot dengan pola bundar atau segi empat, atau dapat menjadi bagian dari rakitan yang berputar seperti pada menara dengan beberapa potongan lintang yang memutar.

8.

 ,  aksial (jenis baling-baling) dan sentrifugal keduanya digunakan

dalam

menara.

Umumnya

fan

dengan

baling-

baling/propeller digunakan pada menara induced draft dan baik fan propeller dan sentrifugal dua-duanya ditemukan dalam menara x  . Tergantung pada keukurannya, jenis   

 yang digunakan sudah dipasang tetap atau dengan dapa diubah-ubah / diatur. Sebuah fan dengan baling-baling yang dapat diatur tidak secara otomatis dapat digunakan di atas range yang cukup luas sebab fan dapat disesuaikan untuk mengirim udara yang dikehendaki pada pemakaian tenaga terendah. Baling-baling yang dapat diatur secara otomatis dapat beragam aliran udaranya dalam rangka merespon perubahan kondisi beban. Besarnya kemampuan transfer panas yang terjadi di dalam x
   tergantung pada beberapa faktor seperti: a. perbedaan suhu air masuk dan suhu 

temperature udara b. luas permukaan air yang kontak secara langsung dengan udara

ºc c c

c 

   S
      



ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ c. kecepatan relatif antara udara dan air d. waktu terjadinya kontak antara air dan udara. 6 6



 



M

{
 


2.2.1 Pendahuluan Motor induksi merupakan motor yang banyak ditemukan di berbagai industri karena rancangannya sederhana, mudah didapatkan dan langsung bisa disambungkan dengan sumber daya AC.  
 pada x
  menggunakan motor induksi tiga fasa yang akan beroperasi jika stator dicatu oleh sumber sehingga menghasilkan medan magnet. Medan magnet ini berputar dengan kecepatan sinkron sesuai dengan frekuensi listrik yang diberikan ke stator dan medan magnet ini berinteraksi dengan kumparan yang ada di rotor. Induksi yang diberikan medan magnet stator menghasilkan arus di rotor, dan kemudian arus yang mengalir di kumparan rotor juga menghasilkan medan magnet kedua. Interaksi antara medan magnet utama dari stator dan medan magnet rotor mengakibatkan rotor berputar. Walaupun begitu, rotor tidak akan pernah mampu menyamai kecepatan putar medan magnet di stator karena pada prinsipnya arus yang mengalir di rotor merupakan hasil induksi dari medan magnet stator, beda halnya dengan motor yang dicatu terpisah bagian rotornya sehingga dapat mengunci atau sinkron kecepatan putar medan magnet statornya dengan kecepatan motor. Sehingga motor induksi ini juga disebut motor asinkron. Terjadinya perbedaan antara kecepatan putar medan stator dan kecepatan rotor sering disebut slip. Jika dilihat dari segi matematisnya slip dapat dihitung dengan: % Slip =

rc c c

Î
Î Î

x 100%

c 

 S
        

  ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ

dimana,

Ns : kecepatan medan putar stator Nb: kecepatan putar rotor

2.2.2 Prinsip Kerja Motor Induksi Motor induksi adalah mesin listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Listrik yang diubah adalah listrik 3 fasa. Motor induksi sering juga disebut motor tidak serempak atau motor asinkron. Prinsip kerja motor induksi dapat dilihat pada ~
 
.

~
 



  

Ketika tegangan fasa U masuk ke belitan stator menjadi kutub S, garis-garis gaya magnet mengalir melalui stator, sedangkan dua kutub lainnya adalah N untuk fasa V dan fasa W. Kompas akan saling tarikmenarik dengan utub S. Berikutnya kutub S pindah k fasa V, kompas berputar 1200, dilanjutkan kutub S pindah ke fasa W, sehingga pada belitan stator timbul medan magnet putar. Buktinya kompas akan memutar lagi menjadi 2400. Kejadian berlangsung silih berganti membentuk medan magnet putar sehingga kompas berputar dalam satu putaran penuh, proses ini berlangsung terus menerus. Dalam motor induksi kompas digantikan oleh rotor sangkar yang akan berputar pada porosnya. Karena ada perbedaan

oc c c

c 

 S
        

  ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ

putaran antara medan putar stator dengan putaran rotor, maka disebut motor induksi tidak serempak atau motor asinkron.

~
 

M
~
 
 
 


 
 
 
  
  


2.2.3 Konstruksi Motor Induksi Konstruksi motor induksi secara detail terdiri atas dua bagian, yaitu: bagian stator dan bagian rotor. Stator adalah bagian motor yang diam terdiri dari badan motor, inti satator, belitan stator, bearing, dan terminal box. Bagian rotor adalah bagian motor yang berputar, terdiri dari rotor sangkar dan poros rotor. Konstruksi motor induksi tidak ada bagian rotor yang bersentuhan dengan bagian stator, karena dalam motor induksi tidak digunakan komutator atau sikat arang. Konstruksi motor induksi lebih sederhana dibandngkan motor DC, dikarenakan tidak ada komutator atau sikat arang. Sehingga pemeliharaan motor induksi hanya bagian mekanik saja, dan konstruksinya yang sederhana menjadikan motor induksi sangat handal dan jarang sekali rusak secara elektrik. Bagian motor induksi yang perlu dipelihara rutin adalah pelumasan bearing, dan pemeriksaan kekencangan baut-baut kabel pada terminal box karena kendor atau bahkan lepas akibat pengaruh getaran secara terus menerus.

X c c c

c 

 S
        

  ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ

~
 

~
 




 
! 
  

2.2.4 Hubungan Antara Beban, Kecepatan dan Torque Gambar 2.4 menunjukkan grafik torque-kecepatan motor induksi AC tiga fasa dengan arus yang sudah ditetapkan. Bila motor mulai menyala ternyata terdapat arus awal yang tinggi dan torque yang rendah (

    0. Setelah mencapai 80% kecepatan penuh, torque berada pada tingkat tertinggi (



   0 dan arus mulai turun. Dan ketika

kecepatan penuh, atau kecepatan mendekati sinkron, arus torque dan stator turun ke nol.

XXc c c

c 

 S
        

  ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ

~
 
"
~ 
 #$%  
  



! 
 



Torsi awal terjadi saat motor pertama kali dijalankan (slip 1.00,torsi pull-up terjadi saat slip 0.7, torsi maksimum terjadi slip 0.2 dan torsi kerja berada ketika slip 0.05. Torsi beban harus lebih kecil dari torsi motor. Bila torsi beban lebih besar dari torsi motor, akibatnya motor dalam kondisi kelebihan beban dan berakibat belitan stator terbakar. Untuk mengatasi kondisi beban berlebih dalam rangkaian kontrol dilengkapi dengan



pengaman beban lebih disebut  
 
 , yang dipasang dengan kontaktor.

Karakteristik torsi juga bisa disajikan dalam bentuk lain,kita kenal karakteristik putaran = fungsi torsi, n = f (torsi0. Gambar 2.5, garis vertikal menunjukkan parameter putaran, garis horizontal menunjukkan parameter torsi. Ketika motor berputar pada garis n¶ didapatkan torsi di titik M¶. Ketika putaran berada di nn didapatkan torsi motor di Mn. Daerah kerja putaran motor induksi berada pada area n¶ dan nn sehingga torsi kerja

X
c c c

c 

 S
        

  ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ

motor induksi juga berada pada area M¶ dan Mn. Berdasarkan grafik n = fungsi (torsi0 dapat disimpulkan ketika putaran rotor turun dari n¶ ke nn pada torsi justru terjadi peningkatan dari M¶ ke Mn.

~
 
&
  
  
!
 
M 
Karakteristik motor induksi lainnya dapat dilihat pada Gambar 2.6 mencakup parameter efisiensi, faktor kerja, ratio arus, dan ratio putaran. Dengan membaca karakteristik motor induksi dapat diketahui setiap parameter yang dibutuhkan. Saat torsi mencapai 100% dapat dibaca ratio arus I/Io = 1; faktor kerja cos> = 0.8; efisiensi motor 0.85; dan putaran n/ns = 0.92.

~
 
'
  
 

(
  (
!  
 (
 

M 



Xc c c

c 

   S
       



ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ 2.2.5 Spesifikasi Motor P-400-M A, B, C & D Pada nameplate yang tertera pada motor menunjukkan spesifikasi motor induksi tiga fasa dengan jenis rotor 

 x e (sangkar tupai) adalah sebagai berikut:

6



Output

: 18× kW

Frequency/phase

: 50Hz / 3phase

Full load speed

: 1484 rpm

Rated voltage

: 380 volt

L.R. Amperes (I starting)

: 2074.8 A (3000 A)

Rated Current (In)

: 345.8 A

Lock rotor test

: 27.40 A,

Power

: 11.88 kW

Connection

: Delta

Insulation class

:F




2.3.1 Konduktor dan Isolator


Kabel merupakan salah satu bagian penting dalam instalasi listrik.

Kabel digunakan sebagai penghantar arus dari sumber ke beban-beban terpasang, selain berguna sebagai bahan penghantar kabel juga harus memiliki kemampuan sebagai isolator yang baik. Sebagai bahan penghantar digunakan tembaga atau alumunium. Tembaga yang digunakan merupakan tembaga elektroms, dengan kemurnian sekurang-kurangnya 99%. Luas penampang hantaran tembaga telah dibakukan secara internasional. Alumunium yang dipakai pada kabel

X c c c

c 

   S
       



ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ berisolasi haruslah alumunium murni, umumnya digunakan dengan sekurang-kurangnya 99.5%. Kabel power merupakan media untuk menyalurkan energi listrik. Sebuah kabel listrik terdiri dari isolator dan konduktor. Isolator merupakan bahan yang membungkus kabel yang biasanya terbuat dari karet atau plastik, sedangkan konduktornya terbuat dari serabut tembaga ataupun tembaga pejal. Konduktor (inti) kabel biasanya terbuat dari bahan tembaga, baja, dan alumunium. Dalam kabel-kabel PVC terdapat penghantar-penghantar concentric yang berfungsi sebagai kawat netral yang digroundkan atau penghantar pengaman (PE dan PEN) dan juga sebagai pengaman kejut. Penghantar-penghantar concentric biasanya terletak dibawah selubung plastik kabel PVC, untuk melindungi dari akibat pengaruh lingkungan. Kemampuan hantar sebuah kabel listrik ditentukan oleh KHA (kemampuan hantar arus) yang dimilikinya, sebab parameter hantaran listrik ditentukan dalam satuan Ampere. Kemampuan hantar arus ditentukan oleh luas penampang konduktor yang berada dalam kabel listrik, adapun ketentuan mengenai KHA kabel listrik diatur dalam spesifikasi. Sedangkan bahan isolasi harus memenuhi sifat-sifat dielektris seperti: 1. Tahanan isolasi yang tinggi 2. Kekuatan dielektris yang tinggi 3. Sifat mekanis yang baik 4. Tidak bereaksi terhadap asam dan lembab Bahan isolasi yang digunakan dalam konduktor atau penghantar adalah bahan PVC (polyvinilclorida). Agar bahan ini fleksibel maka dicampur dengan bahan pelunak (plasticer). Isolasi konduktor dengan

X
c c c

c 

   S
       



ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ

bahan PVC tahan terhadap suhu sampai 700C secara terus menerus dan ada juga kabel yang dibuat khusus isolasinya dengan ketahanan hingga suhu 1050C. Isolasi kabel tegangan tinggi dan menengah tidak saja berfungsi sebagai penyekat (isolator) atau pengaman, tetapi juga berfungsi sebagai

pelengkap atau pendukung kerja transmisi tenaga listrik pada saluran kabel itu sendiri. 2.3.2

Kerugian Daya pada Penghantar Dalam proses penyaluran tenaga listrik, terjadi rugi-rugi teknis (losses) yaitu rugi daya dan rugi energi. Rugi teknis terjadi pada penghantar saluran, adanya tahanan dari penghantar yang dialiri arus sehingga timbullah rugi teknis (I2R) pada jaringan tersebut. Rugi energi (rugi kWh) biasanya dinyatakan dalam bentuk biaya. Biaya untuk mencatu kerugian ini dapat dibagi dalam 2 bagian yang utama :  komponen energi atau biaya produksi untuk membangkitkan

kehilangan kWh.  komponen demand/beban atau biaya tahunan yang tercakup di dalam

sistem investasinya yang diperlukan mencatu rugi beban puncak. Rugi daya lebih mudah dihitung daripada rugi energi karena pada rugi

energi

perlu

diketahui

kurva

pambebanannya

dan

kondisi

pengoperasianya pada selang waktu pembebanan tersebut. Rugi daya dapat dihitung dengan teliti hanya oleh perancangnya saja, karena ia yang mengetahui seluk beluk mengenai komponen tersebut yang mencakup berat, kualitas, rugi besi, rapat fluks, dan sebagainya dan juga penghantar tembaganya yang meliputi penampang, kerapatan arus dan sebagainya. Rugi tembaga atau rugi-rugi lainnya berbanding lurus dengan kuadrat beban dan dengan adanya kurva beban versus waktu atau kurva lamanya pembebanan, maka dapatlah dibuat kurva rugi daya/ waktu atau

XÔc c c

c 

   S
       



ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ kurva lamanya rugi daya dimana setiap ordinatnya berbanding lurus dengan kuadrat setiap ordinat kurva bebannya. Dari kurva lamanya rugi daya, dapat pula ditentukan rugi daya rata-ratanya selama periode tersebut. Luas dari kurva lamanya rugi daya merupakan rugi energi selama periode tersebut. 2.3.3 Resistansi Arus Bolak-Balik Jika konduktor membawa arus bolak-balik yang besar, maka distribusi arus tidak sama pada saat melalui konduktor tersebut. Hal ini mengakibatkan skin effect dan proximity effect. Skin effect ialah suatu fenomena yang timbul akibat tingginya frekuensi arus sehingga seolaholah arus hanya lewat tepi konduktor. Pada frekuensi 50-×0 Hz faktor skin effect cukup kecil daripada 150 mm2. Untuk itu cara penentuan dari skin effect yaitu : ଡ଼ ర

౩ yhs = ଵଽଶାሺ଴Ǥ଼cଡ଼

xs2 =

଼c—c 

౩

ర

ሻ

dan

10-7 ks

dimana, R¶

: resistansi dari konduktor saat temperatur operasi maksimum (Ÿ/m)

f

: frekuensi (Hz)

ks

: koefisien skin effect untuk tipe kabel sesuai IEC 287 Proximity effect (efek sekitar) ialah pengaruh dari kawat lain yang

berada disamping kawat yang pertama (yang ditinjau) sehingga distribusi fluks tidak simetris lagi. Tetapi bila radius konduktor kecil terhadap jarak antara kedua kawat maka efek sekitar ini sangat kecil dan bisa diabaikan.

Xºc c c

c 

   S
       



ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ yhp =

xp2 =

€ ర

ଵଽଶାሺ଴Ǥ଼cଡ଼ ଼c—c 

ర

ሻ

ଶ

ଶ

ቀ ౙ ቁ ቎ͲǤ͵ͳʹc ቀ ౙ ቁ ൅ c ୢ

ୱ

ୢ

ୱ

ଵǤଵ଼

౮ ర

ାc଴Ǥଶ଻ భవమశሺబǤఴc ర ሻ

቏

10-7 kp

dimana, R¶

: resistansi dari konduktor saat temperatur operasi maksimum (Ÿ/m).

f

: frekuensi (Hz)

ks

: koefisien proximity effect untuk tipe kabel sesuai IEC 287

dc

: diameter konduktor (mm)

s

: jarak antar pusat konduktor (mm)

2.3.4 Induktansi Induktansi L per-inti kabel pada kabel berinti 3 atau pada kabel berinti satu yang berjumlah tiga, mempunyai 2 bagian yaitu induktansi sendiri dan induktansi bersama antar inti kabel. L = K + 0.2 log e

ଶୗ ୢ

(Mh/km)

dimana, K

: konstanta konduktor (berinti 3, K= 0.0778)

S

: jarak konduktor (mm)

d

: diameter konduktor (mm)

2.3.5 Reaktansi

Xrc c c

c 

  S
  ! "   



ÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚÚ Reaktansi X pada kabel berinti 3 atau pada kabel berinti satu yang berjumlah tiga dapat dihitung melalui X = 2ɥf L x 10 -3 (Ÿ/km) dimana, f

: frekuensi (Hz)

L

: induktansi (mH/km)

2.3.× Impedansi Impedansi Z pada kabel berinti 3 atau pada kabel berinti satu yang berjumlah tiga dapat dihitung dengan : Z = (R2 + X2)1/2 (Ÿ/km) dimana,

R = resistansi arus bolak-balik (Ÿ/km) X = reaktansi (Ÿ/km)

Untuk pemilihan kabel didasarkan pada arus yang mengalir pada penghantar itu. Arus bolak-balik tiga fasa yang mengalir melalui kabel sebesar : I=

୔ ξଷ୉cୱ஦

dimana,

I

: Arus (A)

P

: daya/beban (watt)

E

: tegangan antar fasa

cos ij : faktor daya 

Xc c c