P-Converter = Membentuk gelombang keluaran positif N-Converter = Membentuk gelombang keluaran negatif
dv/dt = Perubahan tegangan terhadap waktu
MT1 = Terminal Triac yang pertama
MT2 = Terminal Triac yang kedua
I+ = Kuadran pertama
III- = Kuadran ketiga
= Arus
= Tegangan
p = Daya
Bs = Medan magnet resultan
Bcw = Medan magnet yang berputar searah jarum
jam
Bccw = Medan magnet yang berputar berlawanan
jarum jam
Tf = Torsi forward flux
Tb = Torsi backward flux
R1 = Resistansi dari kumparan stator
X1 = Reaktansi bocor dari kumparan stator
Xmag = Reaktansi magnetik
X’2 = Reaktansi bocor rotor dari referensi stator
R’2 = Resistansi rotor dari referensi stator
V1 = Sumber tegangan
E = Tegangan yang diinduksikan pada kumparan
stator
Ef = Tegangan yang diinduksikan pada kumparan stator saat forward
Eb = Tegangan yang diinduksikan pada kumparan
stator saat backward
= Impedansi forward
Zb = Impedansi backward
Pgf = Forward Air gap power
Pgb = Backward Air gap power
S = Slip
Tf = Torsi maju
xvi
Pmech = Daya mekanik
T = Torsi resultan
PNP = Positif Negatif Positif
rad/s = radian per sekon
rms = Nilai rata-rata (root mean squer)
fi = Frekuensi masukan
fo = Frekuensi keluaran
rpm = Putaran per menit
Vin = Tegangan masukan
vout = Tegangan keluaran
Ns = kecepatan dimana kecepatan medan putar stator sama dengan kecepatan putar medan rotor
vii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL LEMBARPERNYATAAN LEMBAR PENGESAHAN ABSTRAK ... i ABSTRACT ... iii KATA PENGANTAR ... vDAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... ix DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1 1.2 Perumusan Masalah... 1 1.3 Batasan Masalah ... 2 1.4 Tujuan Penelitian... 2 1.5 Metodologi Penelitian ... 2 1.6 Sistematika Laporan ... 4 1.7 Relevansi ... 4
BAB II TRIAC SEBAGAI RANGKAIAN SWITCHPADA CYCLOCONVERTER DAN MOTOR INDUKSI SATU FASA SEBAGAI BEBAN INDUKTIF 2.1 Cycloconverter ... 5
2.2 Triac (Bidirectional Thyristor) ... 6
2.3 Motor Induksi ... 8
2.3.1 Prinsip Kerja ... 9
2.3.2 Rangkaian Ekuivalen Motor Induksi Satu Fasa. 12 BAB III PERANCANGAN DAN SIMULASICYCLOCONVERTER SATU FASA 3.1 Sistem Rangkaian Cycloconverter Satu Fasa ... 17
3.2 Pemodelan Cycloconverter... 18
3.2.1 Prinsip Kerja... 18
3.3 Perancangan Sensor Tegangan dan Zero Crossing Detector ... 20
3.4 Perancangan Driver Triac ... 20
viii
3.6 Penentuan Sudut Penyalaan ... 30
BAB IV IMPLEMENTASI, PENGUJIAN DAN ANALISIS DATA HASIL KELUARAN CYCLOCONVERTER SATU FASA 4.1 Implementasi Cycloconverter... 33
4.1.1 Implementasi Sensor Tegangan dan Zero Crossing Detector (ZCD) ... 34
4.1.2 Implementasi Driver Triac ... 34
4.1.3 Implementasi Rangkaian Cycloconverter... 35
4.2 Pengujian Sinyal Switching Cycloconverter ... 36
4.2.1 Pengujian Sinyal Switching Hasil Mikrokontroller ... 36
4.2.2 Pengujian Output Cycloconverter ... 37
4.2.3 Pengujian Cycloconverter Beban Resistif dengang Tegangan Input Berbeda-beda ... 39
4.2.4 Pengujian Arus Input dan Arus Output saat Berbeban Resistif ... 42
4.3 Analisis Data Pengujian Cycloconverter ... 43
4.3.1 Analisis Pengujian Sinyal Switching Cycloconverter ... 43
4.3.2 Analisis Hasil Pengujian Output Cycloconverter Beban Resistif ... 44
4.3.3 Analisis Hasil Pengujian Cycloconverter Beban Motor ... 44 BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan ... 51 5.2 Saran ... 51 DAFTAR PUSTAKA ... 53 LAMPIRAN ... 55 RIWAYAT HIDUP ... 73
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Rating Komponen yang Umum Disertakan... 7
Tabel 4.1.1 Pengujian beban rasistif untuk frekuensi 25 Hz ... 35
Tabel 4.1.2 Pengujian beban resistif untuk frekuensi 16,7 Hz ... 35
xiv
ix
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 (a) Rangkaian Cycloconverter Satu Fasa (b)
Rangkaian Ekivalen pengganti Cycloconverter ... 5
Gambar 2.2 Gelombang masukan dan keluaran cyccloconverter dari 50 Hz ke 16,7 Hz dengan beban resistif. ... 6
Gambar 2.3 Simbol dan karakteristik v – i dari TRIAC... . 8
Gambar 2.4 Konfigurasi motor induksi satu fasa ... 9
Gambar 2.5 Dua buah medan magnet yang bergerak dengan arah yang berlawanan ... 10
Gambar 2.6 Kurva torsi-kecepatan pada motor induksi tiga fasa secara teori ... 11
Gambar 2.7 Gelombang arus, tegangan, dan daya pada motor induksi satu fasa ... 11
Gambar 2.8 Kurva Torsi-Kecepatan yang sebenarnya pada motor induksi satu fasa .. ... 12
Gambar 2.9 Rangkaian ekuivalen motor ... 13
Gambar 3.1 Sistem Rangkaian Cycloconverter Satu Fasa ... 17
Gambar 3.2 Rangkaian Cycloconverter Satu Fasa ... 18
Gambar 3.3 Prinsip Kerja Cycloconverter... ... 18
Gambar 3.4 Gate 1 dan gate 4 konduksi saat sumber AC positif. 19 Gambar 3.5 Gate 2 dan gate3 konduksi saat sumber AC negatif ... .... 19
Gambar 3.6 Gate 2 dan gate 3 konduksi saat sumber AC positif 19
Gambar 3.7 Gate 1 dan gate 4 konduksi saat sumber AC negatif 20 Gambar 3.8 Skema rangkaian Sensor Tegangan dan ZCD... 20
Gambar 3.9 Skema Rangkaian Driver.. ... 21
Gambar 3.10 Gambar rangkaian cycloconverter beban resistif .... 22
Gambar 3.11 Gambar rangkaian cycloconverter beban motor induksi... 22
Gambar 3.12 Hasil simulasi untuk 25 Hz ... 23
Gambar 3.13 Hasil simulasi untuk 16.7 Hz ... 24
Gambar 3.14 Hasil simulasi untuk 12.5 Hz ... 25
Gambar 3.15 Hasil simulasi tegangan pada motor induksi untuk frekuensi output 25 Hz ... 26
Gambar 3.16 Hasil simulasi kecepatan motor induksi untuk frekuensi output 25 Hz ... 27
Gambar 3.17 Hasil simulasi tegangan pada motor induksi untuk frekuensi output 16,7 Hz ... 27
x
Gambar 3.18 Hasil simulasi kecepatan motor induksi untuk
frekuensi output 16.7 Hz ... 28
Gambar 3.19 Hasil simulasi tegangan pada motor induksi untuk frekuensi output 12,5 Hz ... 28
Gambar 3.20 Hasil simulasi kecepatan motor induksi untuk frekuensi output 12.5 Hz ... 29
Gambar 3.21 Hasil simulasi kecepatan motor induksi saat dioperasikan secara DOL ... 29
Gambar 3.22 Hasil Simulasi Arus Keluaran Saat Frekuensi Keluaran 25 Hz ... 30
Gambar 3.23 Hasil Simulasi Arus Keluaran Saat Frekuensi Keluaran 16,7 Hz ... 30
Gambar 3.24 Hasil Simulasi Arus Keluaran Saat Frekuensi Keluaran 12,5 Hz ... 31
Gambar 4.1 Cycloconverter Berbasis Mikrokontroller ... 33
Gambar 4.2 Rangkaian Sensor Tegangan dan ZCD ... 34
Gambar 4.3 Rangkaian Driver Triac ... 35
Gambar 4.4 Rangkaian Cycloconverter ... 36
Gambar 4.5 Sinyal Switcing Hasil Mikrokontroler ... 37
Gambar 4.6 Hasil Output Cycloconverter Beban Resistif ... 38
Gambar 4.7 Grafik tegangan output dan tegangan inputcycloconverter 25 Hz ... 40
Gambar 4.8 Grafik tegangan output dan tegangan inputcycloconverter 16.7 Hz ... 41
Gambar 4.9 Grafik tegangan output dan tegangan inputcycloconverter 12.5 Hz ... 41
Gambar 4.10 Tegangan Output, arus input dan arus output pada frekuensi 25 Hz ... 42
Gambar 4.11 Tegangan Output, arus input dan arus output pada frekuensi 16,7 Hz ... 42
Gambar 4.12 Tegangan Output, arus input dan arus output pada frekuensi 12,5 Hz ... 43 Gambar 4.13 Hasil Pengukuran Kecepatan Motor Induksi Satu
Fasa saat Frekuensi Output Cycloconverter 25 Hz . 44 Gambar 4.14 Hasil Pengukuran Kecepatan Motor Induksi Satu
Fasa saat Frekuensi Output Cycloconverter 16,7Hz 45 Gambar 4.15 Hasil Pengukuran Kecepatan Motor Induksi Satu
xi
Gambar 4.16 Tegangan Keluaran Cycloconverter saat Berbeban Motor Induksi ... 46 Gambar 4.17 Arus Keluaran Cycloconverter saat Berbeban
Motor Induksi ... 47 Gambar 4.18 Tegangan Keluaran Cycloconverter saat Berbeban
Motor Induksi ... 47 Gambar 4.19 Arus Keluaran Cycloconverter saat Berbeban
Motor Induksi ... 48 Gambar 4.20 Tegangan Keluaran Cycloconverter saat Berbeban
Motor Induksi ... 48 Gambar 4.21 Arus Keluaran Cycloconverter saat Berbeban
xii
53
INDEKS
A
Air gap power, 15
Amplifier, 46, 47,48 ATMEGA 8, 33, 36 B Backward flux , 12 BT139, 35 C Cycloconverter, 1, 2, 4, 5, 6, 17,18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 33, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 51 D Dioda, 20, 21, 33
Double revolving-field theory,9, 14
Driver triac, 34, 35, 43 E Eksitasi, 7, 8, 13, 14 F Frekuensi variable 1,, Forward flux,12 Fullbridge,34 G Grafik, 40, 41 H Hubung singkat, 26, 31 I Igate, 35 Implementasi, 1, 3, 33, 34, 35, 49 Induksi, 17, 20 K Kecepatan sinkron, 12 Kerapatan flux, 9, 34 Kumparan, 14 Kurva, 11, 12 M Mikrokontroler, 2, 17, 18, 20, 21, 33 Magnetic-motive-force, 12 Measure, 46, 47, 48, 49 Medan magnet,9, 10, 12 Motor induksi, 1, 2, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 22, 26, 27, 28, 29, 30, 31 MT1,8 MT2,8 N N-Converter, 5 O Optocoupler, 2, 34 Overlapping,26, 27, 28 P P-Converter,5 Pmech,15 Prototype, 3 Photo diode,21 R Resistor,2, 38, 39, 40, 42, 43 Rpm,27, 28, 29, 44, 45 Rotor, 13, 15 S Silicon-controlled rectifier, 5, Sinyal switching,36, 37 Slip, 18, 19, 20, 21, 27, 28, 37, 43, 48, 56, 57, 59 Stator, 9, 12, 13 Software, 21
54
T Tachometer, 46
Time, 23, 24, 25
TLP250, 33
Transistor gate driver, 2
Thyristor,I, 6 Torsi,11, 12
Triac,2, 6, 7, 8, 18, 19, 20, 21, 22
Z
55