Efisiensi Motor Induksi - DASAR TEORI - SKRIPSI PERBANDINGAN PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR INDUK

BAB 2 DASAR TEORI

2.5 Efisiensi Motor Induksi

Efisiensi motor induksi diketahui dari aliran daya motor induksi yaitu perbandingan antara daya keluaran dengan daya masukan. Bagian masukan daya ke motor Pin adalah diserap atau dikonsumsi pada rangkaian stator dalam bentuk rugi-rugi kumparan Pcu1 dan rugi-rugi besi Piron. Sisa daya Pg mengalir lewat melalui celah-udara ke rangkaian rotor. Sisa daya P_g mengalir lewat melalui celah udara ke rangkaian rotor. Daya demikian disebut daya celah-udara, Pg masuk ke kumparan rotor, sebagian dikonsumsi tahanan rotor sebagai rugi-rugi tembaga Pcu2

dan sisanya disebut daya yang dibangkitkan P_d. Bagian dari daya yang dibangkitkan adalah rugi-rugi rotasi Protational karena gesekan, tahanan-angin, dsb;

dan sisanya adalah daya keluaran P_out yang akan dikonsumsi beban. Daya masukan dapat dihitung sebagai berikut:

𝑃𝑖𝑛 = √ 𝑉𝐼s cos𝝋 (2.7) Dimana V adalah tegangan fasa sumber dan cos 𝝋 adalah faktor daya.

Rugi-rugi rotor, daya yang dibangkitkan disajikan pada persamaan dibawah ini:

𝑃𝑐𝑢2 = 3 x (𝐼2′)²x 𝑅2′ = 𝑠𝑃𝑔 (2.8) 𝑃𝑑 = 𝑃𝑔 − 𝑃_𝑐𝑢2 = 3 x (𝐼₂′)²x 𝑅₂′ x 𝑠(1 − 𝑠) = 𝑃𝑔(1 − 𝑠) (2.9) Daya yang dibangkitkan motor adalah daya poros yang dikonsumsi oleh beban mekanik ditambah rugi-rugi rotasi. Daya motor induksi dapat disajikan dengan komponen mekanika seperti torsi dan kecepatan. Bentuk pertama daya mekanik adalah daya celah-udara, yang sama dengan torsi yang dibangkitkan T_d oleh fluks (gaya Lorentz) kali kecepatan fluks ωs.

𝑃𝑔 = 𝑇𝑑𝜔𝑠 (2.10)

Bentuk kedua dari daya mekanik adalah daya yang dibangkitkan,

𝑃𝑑 = (1 − 𝑠) = (1 − 𝑠) = 𝑇𝑑𝜔m (2.11) dimana ωm adalah kecepatan rotor

Rugi-rugi rotasi mereduksi torsi, sehingga daya keluaran adalah

𝑃𝑜𝑢𝑡 = 𝑇m 𝜔m (2.12) dimana Tm adalah torsi beban.

Efisiensi motor induksi dirumuskan pada persamaan

ᶯ

⁼ x 100% (2.13)

Dimana Pin adalah daya aktif.

Berdasarkan analisa di atas, diagram aliran daya motor induksi sekarang dapat disajikan dalam bentuk lebih detail seperti pada Gambar 2.12 [8].

Gambar 2.12 Aliran daya motor induksi

21 BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Waktu dan Tempat

Penelitian dilaksanakan dengan simulasi menggunakan komputer laptop dengan memanfaatkan bantuan software MATLAB@Simulink R2017b. Lama penelitian direncanakan selama 2 bulan.

3.2 Bahan dan Peralatan

3.2.1 Bahan Penelitian

Bahan yang digunakan untuk melakukan penelitian ini adalah jurnal dan buku sebagai referensi.

3.2.2 Alat Penelitian

Dalam penyelesaian Skripsi ini, alat bantu yang digunakan adalah : a. Laptop Acer Aspire 4750 , Intel Core i3 – 2330M, 2.3 GHz.

b. Software MATLAB@Simulink R2017b.

3.3 Variabel yang Diamati

Variabel-variabel yang diamati meliputi : 1. Rise time ( )

2. Delay time ( ) 3. Peak time ( ) 4. Settling time ( )

5. Maximum Overshoot (Ess)

22 3.4 Prosedur Penelitian

3.4.1 Diagram Alir

Berdasarkan rencana kerja terhadap Skripsi ini, dibuatlah diagram alir (flowchart) secara keseluruhan yang dapat dilihat pada Gambar 3.1.

Gambar 3.1 Flowchart penelitian

MULAI

Mendapatkan parameter motor

induksi

Analisis perbandingan

SELESAI

Simulasi SIMULINK MATLAB Inverter SPWM Simulasi SIMULINK

MATLAB Inverter PWM

Respon kecepatan dan efisiensi motor

induksi

Respon kecepatan dan efisiensi motor

induksi

23 3.4.2 Tahapan Penelitian

3.4.2.1 Inverter Pulse Width Modulation (PWM) Tahapan-tahapan yang dilakukan :

1. Mengumpulkan data parameter motor induksi tiga fasa.

2. Menyusun komponen rangkaian inverter PWM motor induksi tiga fasa pada SIMULINK Matlab.

3. Memasukkan data parameter motor induksi tiga fasa yang telah diketahui.

4. Melakukan simulasi pengendali kecepatan motor induksi tiga fasa dengan inverter PWM di aplikasi SIMULINK Matlab.

5. Menampilkan kurva respon waktu kecepatan motor induksi tiga fasa.

6. Mencatat hasil yang diperoleh, meliputi : rise time, delay time, peak time, settling time, dan maximum overshoot.

7. Menentukan efisiensi motor induksi tiga fasa.

8. Melakukan analisis perbandingan respon kecepatan dan efisiensi motor induksi tiga fasa pada kedua inverter.

9. Menyimpulkan hasil perbandingan respon kecepatan dan efisiensi motor induksi tiga fasa pada kedua inverter.

3.4.2.2 Inverter Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM) Tahapan-tahapan yang dilakukan :

1. Mengumpulkan data parameter motor induksi tiga fasa.

2. Menyusun komponen rangkaian inverter SPWM motor induksi tiga fasa pada SIMULINK Matlab.

3. Memasukkan data parameter motor induksi tiga fasa yang telah diketahui.

4. Melakukan simulasi pengendali kecepatan motor induksi tiga fasa dengan inverter SPWM di aplikasi SIMULINK Matlab.

5. Menampilkan kurva respon waktu kecepatan motor induksi tiga fasa.

6. Mencatat hasil yang diperoleh, meliputi : rise time, delay time, peak time, settling time, dan maximum overshoot.

7. Menentukan efisiensi motor induksi tiga fasa.

8. Melakukan analisis perbandingan respon kecepatan dan efisiensi motor induksi tiga fasa pada kedua inverter.

9. Menyimpulkan hasil perbandingan respon kecepatan dan efisiensi motor induksi tiga fasa pada kedua inverter.

25 BAB 4

SIMULASI DAN ANALISIS

4.1 Perolehan Data

Pengendalian kecepatan motor induksi tiga fasa dengan inverter metode PWM dan SPWM disimulasikan dalam MATLAB-SIMULINK dengan spesifikasi motor disajikan pada Tabel 4.1 [7].

Tabel 4.1 Spesifikasi motor induksi dan kontroler

Parameter Nilai

Tipe Motor (Daya, Tegangan Nominal, Frekuensi) 10 HP, 460 V, 60Hz

Jenis Motor Sangkar Tupai

Tegangan Link dc (Vdc) 780 V

Frekuensi Pensakelaran (fs) 5 kHz

Resistansi Stator (Rs) 0.6837 ohm

Induktansi Stator (Ls) 0.004152 H

Resistansi Rotor (Rr) 0.451 ohm

Induktansi Rotor (Lr) 0.004152 H

Induktansi Bersama(Lm) 0.1486 H

Momen Inersia (J) 0.05 kg.m²

Jumlah Kutub (p) 2

4.2 Simulasi Motor Induksi Tiga Fasa Menggunakan Inverter Metode Pulse Width Modulation (PWM)

Rangkaian simulasi pengendali kecepatan motor induksi tiga fasa menggunakan inverter dengan metode PWM ditunjukkan pada Gambar 4.1.

Gambar 4.1 Rangkaian PWM 4.2.1 Tahapan Tahapan Simulasi Inverter PWM

1. Menyusun komponen komponen sistem pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa yang terpasang inverter PWM seperti yang diperlihatkan Gambar 4.1 pada halaman kerja Matlab Simulink.

2. Memasukkan nilai parameter spesifikasi motor induksi 3 fasa yang terdapat pada Tabel 4.1 dengan cara mengklik gambar komponen Asynchronous Machine SI Unit (Motor Induksi) pada Gambar 4.1.

Kemudian akan muncul kotak dialog yang berisi pengisian nilai nilai parameter spesifikasi motor induksi yang digunakan dalam simulasi pada Matlab Simulink. Parameter parameter spesifikasi yang terdapat di kotak dialog ialah Jenis Motor (Sangkar Tupai), fn (frekuensi, Hz), Rs (Resistansi Stator, ohm), Rr (Resistansi Rotor, ohm), Pn (Daya, HP), Vn

27 pengaturan waktu yang berbeda beda satu sama lain pada masing masing keenam komponen Pulse Generator ialah agar keenam sakelar yang berupa komponen MOSFET, yang dipasang Pulse Generator yang waktu telah diatur, akan hidup (ON) dan mati (OFF) secara bergantian, dimana hal tersebut juga merupakan prinsip kerja dari Inverter Pulse Width Modulation (PWM).

4. Cara melakukan pengaturan waktu pada Pulse Generator ialah dengan double click pada komponen Pulse Generator di Gambar 4.1 lalu akan muncul kotak dialog Pulse Generator. Pada kotak dialog tersebut akan ada pengisian Phase delay (satuan dalam s, second), seperti

, (x merupakan frekuensi, Hz). Jadi, contoh pengaturan waktunya ialah pada Pulse Generator 1 memiliki Phase delay 0 s , Pulse Generator 2 memiliki Phase delay

s, Pulse Generator 3 memiliki Phase delay

s, Pulse Generator 4 memiliki Phase delay

s, Pulse Generator 5 memiliki Phase delay

s, dan Pulse Generator 6 memiliki Phase delay

5. Memasukkan nilai parameter input/masukan simulasi yaitu kecepatan referensi (Rpm) dan torsi beban (Nm). Untuk memasukkan nilai kecepatan referensi dapat dilakukan dengan double click pada komponen Pulse Generator di Gambar 4.1. Lalu akan muncul kotak dialog pengisian Period (Periode, s) yang berisi , dimana x adalah frekuensi (Hz), misalnya kecepatan referensi yang diinginkan 2000 Rpm, jadi dikonversi dulu 2000 rpm tadi kedalam satuan Hz agar dapat dimasukkan ke nilai x. Untuk torsi beban, juga double click pada komponen Constant di Gambar 4.1 yang berisi pengisian nilai torsi beban yang diinginkan.

6. Menjalankan program simulink pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa dengan inverter PWM, yaitu dengan cara memblok gambar susunan komponen sistem pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa dengan inverter PWM seperti diperlihatkan pada Gambar 4.1. Lalu men-click run untuk memberi perintah menjalankan program Simulink tersebut.

7. Mengamati hasil simulasi yaitu double click komponen Scope yang terhubung dengan komponen komponen Gain dan Asynchronous Machine SI Unit (Motor Induksi). Maka akan muncul tampilan hasil respon pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa dengan inverter PWM seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.2. Hasil responnya ialah berupa tanggapan waktu seperti delay time, rise time, peak time, settling time dan maximum overshoot. Hasil nya inilah nantinya yang akan dibandingkan.

8. Mengetahui efisiensi motor induksi dapat dilakukan dengan cara double click pada komponen Scope yang terhubung dengan komponen Three Phase V-I Measurement seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.1.

Untuk Scope yang terhubung pada akan menampilkan hasil (Tegangan line to line, Volt), sedangkan Scope yang terhubung pada akan menampilkan hasil (Arus line, A). Dengan diketahuinya , dan maka dari persamaan 2.7 nilai cos𝝋 dapat diketahui. Nilai torsi beban (Nm) dan kecepatan sudut 𝜔m (rad/s) yang didapat dari konversi kecepatan referensi dari Rpm ke rad/s telah diketahui karena didapat dari masukan acuan pada simulasi ini. Efisien motor induksi didapat dari persamaan 2.13. Setelah nilai efisiensi nya didapat maka nantinya akan dilakukan perbandingan.

4.2.2 Hasil Simulasi Pengendali Kecepatan Motor Induksi Tiga Fasa Menggunakan Inverter PWM

Simulasi pengendali kecepatan motor induksi tiga fasa ini akan dilakukan dengan variasi kecepatan dan torsi beban.

4.2.2.1 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 2000 rpm dan Torsi Beban 3 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 2000 rpm dan torsi beban 3 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 1999 rpm dan overshoot mencapai 2168 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.2.

Gambar 4.2 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 2000 rpm dan torsi beban 3 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 76 ms

Rise time : 110 ms Peak time : 120 ms Settling time : 265 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 8,45 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter PWM dengan masukan kecepatan referensi 2000 rpm dan beban 3 Nm VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

301,3 3,757 0,5057 3 209,33 63,34

4.2.2.2 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 2000 rpm dan Torsi Beban 5 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 2000 rpm dan torsi beban 5 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 1998 rpm dan overshoot mencapai 2156 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.3.

Gambar 4.3 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 2000 rpm dan torsi beban 5 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 80 ms

Rise time : 113 ms Peak time : 122 ms Settling time : 267 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

32 Maximum overshoot x 100 %

= 7,91 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.3.

Tabel 4.3 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter PWM dengan masukan kecepatan referensi 2000 rpm dan beban 5 Nm

4.2.2.3 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 2500 rpm dan Torsi Beban 3 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 2500 rpm dan torsi beban 3 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 2498 rpm dan overshoot mencapai 2615 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.4.

Gambar 4.4 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 2500 rpm dan torsi beban 3 Nm

VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

301,3 4,121 0,658 5 209,33 73,96

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 178 ms

Rise time : 241 ms Peak time : 252 ms Settling time : 336 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 4,68 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter PWM dengan masukan kecepatan referensi 2500 rpm dan beban 3 Nm

4.2.2.4 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 2500 rpm dan Torsi Beban 5 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 2500 rpm dan torsi beban 5 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 2497 rpm dan overshoot mencapai 2611 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.5.

VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

377,2 3,726 0,5959 3 261,67 54,12

Gambar 4.5 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 2500 rpm dan torsi beban 5 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 186 ms

Rise time : 251 ms Peak time : 262 ms Settling time : 346 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 4,57 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.5.

Tabel 4.5 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter PWM dengan masukan kecepatan referensi 2500 rpm dan beban 5 Nm

4.2.2.5 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 3000 rpm dan Torsi Beban 3 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 3000 rpm dan torsi beban 3 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 2997 rpm dan overshoot mencapai 3085 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.6.

Gambar 4.6 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 3000 rpm dan torsi beban 3 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 345 ms

VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

307,2 4,113 0,7165 5 261,67 83,44

36 Rise time : 460 ms

Peak time : 473 ms Settling time : 537 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 2,94 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.6.

Tabel 4.6 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter PWM dengan masukan kecepatan referensi 3000 rpm dan beban 3 Nm

4.2.2.6 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 3000 rpm dan Torsi Beban 5 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 3000 rpm dan torsi beban 5 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 2995 rpm dan overshoot mencapai 3080 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.7.

V_L-L(V) I_L (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

452,5 3,76 0,6542 3 314 40,83

Gambar 4.7 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 3000 rpm dan torsi beban 5 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 374 ms

Rise time : 493 ms Peak time : 505 ms Settling time : 550 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 2,84 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.7.

Tabel 4.7 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter PWM dengan masukan kecepatan referensi 3000 rpm dan beban 5 Nm

4.2.2.7 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 3500 rpm dan Torsi Beban 3 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 3500 rpm dan torsi beban 3 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 3496 rpm dan overshoot mencapai 3563 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.8.

Gambar 4.8 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 3500 rpm dan torsi beban 3 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 624 ms

Rise time : 822 ms

VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

452,5 4,133 0,7122 5 314 68,05

39 Peak time : 837 ms

Settling time : 885 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 1,92 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.8.

Tabel 4.8 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter PWM dengan masukan kecepatan referensi 3500 rpm dan beban 3 Nm

4.2.2.8 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 3500 rpm dan Torsi Beban 5 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 3500 rpm dan torsi beban 5 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 3493 rpm dan overshoot mencapai 3557 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.9.

VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

531,5 3,758 0,6638 3 366,33 47,86

Gambar 4.9 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 3500 rpm dan torsi beban 5 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 711 ms

Rise time : 920 ms Peak time : 934 ms Settling time : 983 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 1,83 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.9.

Tabel 4.9 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter PWM dengan masukan kecepatan referensi 3500 rpm dan beban 5 Nm VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

531,5 4,136 0,6537 5 366,33 73,59

4.3 Simulasi Motor Induksi Tiga Fasa Menggunakan Inverter Metode Sinusoidal Pulse Width Modulation (SPWM)

Rangkaian simulasi pengendali kecepatan motor induksi tiga fasa menggunakan inverter dengan metode SPWM ditunjukkan pada Gambar 4.10 dan Gambar 4.11.

Gambar 4.10 Rangkaian Inverter SPWM dan Motor Induksi

Gambar 4.11 Rangkaian SPWM

4.3.1 Tahapan Tahapan Simulasi Inverter SPWM

1. Menyusun komponen komponen sistem pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa yang terpasang inverter SPWM seperti yang diperlihatkan Gambar 4.10 dan 4.11 pada halaman kerja Matlab Simulink.

2. Memasukkan nilai parameter spesifikasi motor induksi 3 fasa yang terdapat pada Tabel 4.1 dengan cara mengklik gambar komponen Asynchronous Machine SI Unit (Motor Induksi) pada Gambar 4.10.

Kemudian akan muncul kotak dialog yang berisi pengisian nilai nilai parameter spesifikasi motor induksi yang digunakan dalam simulasi pada Matlab Simulink. Parameter parameter spesifikasi yang terdapat di kotak dialog ialah Jenis Motor (Sangkar Tupai), fn (Frekuensi, Hz), Rs (Resistansi Stator, ohm), Rr (Resistansi Rotor, ohm), Pn (Daya, HP), Vn (Tegangan Nominal, V), Ls (Induktansi Stator, H), Lr (Induktansi Rotor, H), Lm (Induktansi Bersama, H), J (Momen Inersia, kg. ), p (Jumlah Kutub).

3. Memasukkan nilai parameter input/masukan simulasi yaitu kecepatan referensi (Rpm) dan torsi beban (Nm). Untuk memasukkan nilai kecepatan referensi dapat dilakukan dengan double click pada komponen Speed reference di Gambar 4.11. Lalu akan muncul kotak dialog pengisian nilai kecepatan referensi yang diinginkan, misalnya kecepatan referensi 2000 Rpm. Untuk torsi beban, juga double click pada komponen Constant di Gambar 4.10 yang berisi pengisian nilai torsi beban yang diinginkan.

4. Menjalankan program simulink pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa dengan inverter SPWM, yaitu dengan cara memblok gambar susunan

komponen sistem pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa dengan inverter SPWM seperti diperlihatkan pada Gambar 4.10 dan 4.11. Lalu men-click run untuk memberi perintah menjalankan program Simulink tersebut.

5. Mengamati hasil simulasi yaitu double click komponen Scope yang terhubung dengan komponen komponen Gain dan Asynchronous Machine SI Unit (Motor Induksi). Maka akan muncul tampilan hasil respon pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa dengan inverter SPWM seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.12. Hasil responnya ialah berupa tanggapan waktu seperti delay time, rise time, peak time, settling time dan maximum overshoot. Hasil nya inilah nantinya yang akan dibandingkan.

6. Mengetahui efisiensi motor induksi dapat dilakukan dengan cara double click pada komponen Scope yang terhubung dengan komponen Three Phase V-I Measurement seperti yang diperlihatkan pada Gambar 4.10.

4.3.2 Hasil Simulasi Pengendali Kecepatan Motor Induksi Tiga Fasa Menggunakan Inverter SPWM

Simulasi pengendali kecepatan motor induksi tiga fasa ini akan dilakukan dengan variasi kecepatan dan torsi beban.

4.3.2.1 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 2000 rpm dan Torsi Beban 3 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 2000 rpm dan torsi beban 3 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 1997 rpm dan overshoot mencapai 2082 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.12.

Gambar 4.12 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 2000 rpm dan torsi beban 3 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 135 ms

Rise time : 200 ms Peak time : 212 ms Settling time : 305 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 4,26 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.10.

Tabel 4.10 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter SPWM dengan masukan kecepatan referensi 2000 rpm dan beban 3 Nm

4.3.2.2 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 2000 rpm dan Torsi Beban 5 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 2000 rpm dan torsi beban 5 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 1996 rpm dan overshoot mencapai 2077 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.13.

VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

301 2,687 0,6956 3 209,33 64,45

Gambar 4.13 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 2000 rpm dan torsi beban 5 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 141 ms

Rise time : 208 ms Peak time : 221 ms Settling time : 314 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 4,06 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.11.

Tabel 4.11 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter SPWM dengan masukan kecepatan referensi 2000 rpm dan beban 5 Nm

4.3.2.3 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 2500 rpm dan Torsi Beban 3 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 2500 rpm dan torsi beban 3 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 2496 rpm dan overshoot mencapai 2552 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.14.

Gambar 4.14 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 2500 rpm dan torsi beban 3 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 320 ms

Rise time : 453 ms

VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

301 3,452 0,9124 5 209,33 63,74

48 Peak time : 468 ms

Settling time : 518 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 2,24 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.12.

Tabel 4.12 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter SPWM dengan masukan kecepatan referensi 2500 rpm dan beban 3 Nm

4.3.2.4 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 2500 rpm dan Torsi Beban 5 Nm

Simulasi dilakukan dengan memasukkan kecepatan referensi sebesar 2500 rpm dan torsi beban 5 Nm. Dari simulasi yang telah dilakukan, diperoleh kecepatan motor pada kondisi steady state adalah sebesar 2493 rpm dan overshoot mencapai 2546 rpm, dapat dilihat respon kecepatannya pada Gambar 4.15.

V_L-L(V) I_L (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

379,3 2,699 0,7349 3 261,67 60,24

Gambar 4.15 Respon kecepatan dengan kecepatan referensi sebesar 2500 rpm dan torsi beban 5 Nm

Parameter respon kecepatan motor yang diperoleh adalah : Delay time : 354 ms

Rise time : 493 ms Peak time : 507 ms Settling time : 557 ms

Persentase maximum overshoot dapat diperoleh dengan menggunakan persamaan (2.5).

Maximum overshoot x 100 %

= 2,13 %

Parameter untuk menentukan efisiensi motor induksi, disajikan pada pada Tabel 4.13.

Tabel 4.13 Hasil simulasi pengendali motor induksi dengan inverter SPWM dengan masukan kecepatan referensi 2500 rpm dan beban 5 Nm VL-L (V) IL (A) Cos 𝝋 𝑇m (Nm) 𝜔m (rad/s)

ᶯ (

)

379,3 3,467 0,8654 5 261,67 66,38

4.3.2.5 Hasil Simulasi dengan Masukan Kecepatan 3000 rpm dan Torsi Beban 3 Nm

Dalam dokumen SKRIPSI PERBANDINGAN PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN INVERTER PULSE WIDTH MODULATION (Halaman 31-73)