1
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar belakang
Ketersediaan akan energi listrik dalam jumlah yang cukup dan pada saat
yang tepat merupakan kunci pembangunan yang saat ini sedang berlangsung.
Dalam era dimana energi yang berasal dari bahan bakar fosil menjadi semakin
mahal (mendekati habis), serta akibat yang ditimbulkannya terhadap lingkungan
hidup berupa penurunan kualitas udara dan efek rumah kaca. Pemanfaatan tenaga
air penghasil listrik (turbin dan generator) merupakan salah satu pilihan yang
dianggap paling baik saat ini.
Pemanfaatan energi air sebagai sumber energi masih relatif kecil.
Pemanfaatan energi primer di Indonesia masih didominasi oleh penggunaan
batubara 48,8%, gas 17%dan BBM 11,4%, Panas Bumi 6,1%, Lainnya (Biofuel,
hybrid) 7%. Penggunaan energi air yang hanya sebesar 9,1% itu pun baru
mencakup 2,5% tenaga air yang masih melimpah di Indonesia yang belum
dimanfaatkan secara baik, terutama di daerah terpencil yang masih jauh dari
jangkauan PLN (Perusahaan Listrik Negara). Saat ini mulai dikembangkan
pemanfaatan potensi air sebagai sumber energi alternative di kota atau di daerah
yang belum mendapat pasokan listrik PLN dengan metode PLTMH (Pembangkit
Listrik Tenaga Mikro Hidro). Sejalan dengan makin mahal dan terbatasnya suplai
listrik dari PLN, pengembangan teknik PLTMH menjadi sangat berarti bagi
2
Kebutuhan energi listrik tersebut memerlukan suatu pembangkit yang
akan mengubah energi gerak (turbin air) mejadi energi listrik dari generator.
Sampai saat ini kebanyakan PLTMH menggunakan generator induksi yang lebih
murah dan mudah didapat sebagai pengubah energi mekanis menjadi energi
listrik. Generator induksi ini mempunyai sifat sulit dikendalikan, sehingga
menyebabkan kualitas listrik menjadi berkurang. Generator jenis ini cocok untuk
diterapkan di daerah pedesaan, dimana kebutuhan listrik di pedesaan masih
didominasi hanya untuk memenuhi kebutuhan penerangan saja.
Sejalan dengan berkembangnya peralatan untuk mikro hidro terutama
kebutuhan akan generator sinkron untuk mendapatkan kualitas listrik dengan
tingkat regulasi tegangan yang lebih baik, maka banyak pengguna PLTMH yang
ada mulai menggunakan generator sinkron sebagai pembangkit listriknya. Untuk
memenuhi kriteria tersebut salah satu faktor yang harus dipenuhi adalah putaran
generator harus konstan. Pada kenyataannya, putaran dan tegangan yang
dihasilkan generator akan berubah akibat adanya perubahan beban. Bila beban
yang dipasang pada generator sinkron bertambah, maka putarannya menurun dan
secara otomatios tegangannya juga akan menurun, dan sebaliknya tegangan dan
putaran akan naik apabila beban berkurang.
Dengan adanya ketidakstabilan tegangan pada jala-jala generator
sinkron, yang diakibatkan oleh variasi perubahan beban, maka diperlukan suatu
pengaturan kesetabilan tegangan dengan cara mengendalikan putaran
generatornya. Salah satu cara pengendalian putaran generator adalah dengan
3
pengendalian turbin diasumsikan pada motor induksi sebagai penggerak
generator. Pengaturan ini dilakukan oleh suatu perangkat pengendali yang disebut
NI-DAQ dengan pemrogram LABVIEW 8.2.
1.2. Perumusan Masalah
Bagaimana merencanakan sebuah sistem kontrol motor yang dapat
digunakan sebagai penggerak generator, sehingga tegangan generator terkontrol
terhadap perubahan beban.
1.3. Tujuan Penyusunan
Tujuan dari rancang bangun system pengendali ini antara lain :
Merencanakan pembuatan motor sebagai penggerak generator.
Merencanakan pembuatan sistem kontrol elektrik dengan menggunakan
pemrograman LABVIEW 6008.
Merencanakan desain mekanik penggerak generator dengan motor.
Merencanakan pengujian performansi dinamika dari sistem PID.
1.4. Batasan Masalah
Adanya pembatasan masalah dalam penyusunan tugas akhir ini
dimaksudkan agar pembahasan tidak meluas dan keluar dari topik permasalahan,
pembatasannya antara lain :
Pembangkit listrik menggunakan generator jenis sinkron dengan daya beban
4
Penggerak generator menggunakan motor AC (Alternating Current) jenis induksi dengan daya supplay 1000 watt.
1.5. Metodologi
Metodologi yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah :
Studi literatur : Membaca buku-buku penunjang dan data-data yang diperlukan
sesuai dengan metode yang mencakup landasan teoritis dari berbagai sumber.
Perencanaan pembuatan alat control berbasis PID : Setelah pengumpulan data,
maka dilanjutkan dengan mendesain blok diangram system secara kesluruhan.
Kemudian merangkai masing-masing alat sesuai dengan blok.
Pengujian dan analisa : Setelah alat pengontrol beban siap untuk digunakan,
maka dilakukan pengujian apakah system kendali yang menggunakan
perangkat NI-DAQ/LABVIEW bisa berjalan sesuai dengan tujuan tugas akhir
atau tidak. Kemudian dilakukan analisis data hasil pengujian, sehingga dapat
diketahui kelebihan dan kekurangan sistem.
Pengambilan kesimpulan : Dari semua hasil pengujian yang telah dianalisa,
maka bisa ditarik beberapa kesimpulan tentang kerja alat dan memberikan
5
1.6. Sistematika Penulisan
Sistematika penyusunan laporan skripsi ini terdiri dari beberapa bab
yaitu:
BAB I : PENDAHULUAN
Bab yang berisi mengenahi pembahasan latar belakang, perumusan
masalah, tujuan penyusunan, pembatasan masalah, metodologi dan
sistematika penulisan.
penyusunan blok diagram secara keseluruhan dan perakitan alat serta
penyusunan laporan.
BAB IV : PENGUJIAN DAN ANALISIS ALAT
Bab pengujian membahas mengenahi analis data hasil pengujian
untuk mengetahui tingkat keberhasilan alat.
BAB V : PENUTUP
Bab yang berisi kesimpulan dari hasil bab analisa disertai saran-saran
yang diperlukan untuk meningkatkan kualitas perancangan.
DAFTAR PUSTAKA
PERENCANAAN SISTEM KONTROL MOTOR PENGGERAK
GENERATOR BERDASARKAN BEBAN LISTRIK
KONSUMEN MENGGUNAKAN NATIONAL INSTRUMENTS
LABVIEW 8.2 / NIDAQ USB 6008
TUGAS AKHIR
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Elektro
Disusun oleh :
AMULINOTO ADI ISMAIL
NIM : 08530120
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Segala puji syukur kita panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah
memberikan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis mampu menyelesaikan
hasil Tugas Akhir ini. Shalawat serta salam tak lupa penulis panjatkan kepada
seorang revolusioner besar sepanjang sejarah peradaban manusia yaitu junjungan
kita Nabi Muhammad SAW yang telah memberikan pencerahan di muka bumi ini.
Tugas akhir ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan studi
S1 Jurusan Teknik Elktro Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas Akhir yang
berjudul “Perencanaan Sistem Kontrol Motor Penggerak Generator
Berdasarkan Beban Listrik Konsumen Menggunakan National Instruments
Labview 8.2 / Nidaq Usb 6008. Ini masih jauh dari kesempurnaan, namun
penulis tetap berharap ada sebuah itikat baik bagi pembaca untuk lebih
mengembangkan software ini dengan aplikasi yang variatif dan semoga tulisan ini
bermanfaat bagi semuanya.
Selama proses penyusunan skripsi ini banyak hal yang menjadi kendala
dan rintangan, tetapi dengan bantuan berbagai pihak Alhamdulillah telah
terselesaikan satu kewajiban penulis sebagai Mahasiswa Universitas
Muhammadiyah Malang. Ucapan terima kasih tidak lupa penulis haturkan kepada
pihak-pihak yang telah membantu dalam proses penyusunan laporan ini sehingga
dapat dijadikan bahan untuk pengembangan diri dalam mengikuti perkembangan
1. Ir. Nur kasan, MT dan Machmud Effendy, ST. M.Eng selaku
Kepala Jurusan dan Skretaris Jurusan Elektro.
2. Ibu Ir. Nur Alif Mardiyah, MT selaku Dosen Pembimbing I dan
ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya atas ilmu dan
bimbingannya.
3. Bapak Dr. Ir, Ermanu Azizul Hakim, MT selaku Dosen
Pembimbing II terima kasih penulis haturkan atas saran, kritik
dan bimbingannya.
4. Ir. M. Irfan, MT selaku dosen penguji I dan Machmud Effendy,
ST. M.Eng selaku Dosen Penguji II dalam Tugas Akhir ini.
5. Kedua Orang tua yang telah banyak membantu melalui do’a,
materi dan supportnya, saya mengucapkan banyak-banyak
terima kasih uang tak terhingga.
6. Mas Arik, Agus, wage dan Resti sebagai pacar yang telah
berkorban untuk laptopnya dalam proses finishing laporan
Tugas Akhir.
Maih banyak pihak-pihak yang tidak penulis sebutkan dalam
proses penyusunan laporan ini, semoga apa yang telah di
berikan tercatat sebagai amal ibadah Amien...
Wassalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.
Malang, 25 Januari 2011
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ... i
LEMBAR PERSETUJUAN ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
SURAT PERNYATAAN ... iv
KATA PENGANTAR ... v
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT ... viii
DAFTAR ISI ... ix
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1. Latar Belakang ... 1
1.2. Perumusan Masalah ... 3
1.3. Tujuan Penyusunan ... 3
1.4. Batasan Masalah ... 3
1.5. Metodologi ... 4
1.6. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 6
2.2. Motor ... 8
2.2.1. Bagaimana Motor Bekerja ... 8
2.2.2. Jenis Motor Listrik ... 9
2.2.3. Pengaturan Kecepatan Motor ... 10
2.2.3.1. Definisi Pengaturan Putaran ... 10
2.2.3.2. Pengaturan Putaran Motor Universal ... 16
2.2.4. Motor AC ... 16
2.2.4.1. Motor Sinkron ... 17
2.2.4.2. Motor induksi ... 18
2.2.4.2.1. Klasifikasi Motor Induksi ... 20
2.2.4.2.2. Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Fasa ... 21
2.2.4.2.3. Prinsip Kerja Motor Induksi Phasa Satu ... 22
2.2.4.2.4. Hubungan Torsi dan Slip pada Motor ... 24
2.2.4.3. Kecepatan Motor Induksi ... 25
2.3. Generator Sinkron ... 25
2.3.1. Altenator ... 25
2.3.3. Prinsip Kerja Generator Sinkron ... 28
2.3.4. Pengaturan Tegangan (Regulasi Tegangan) ... 29
2.3.5. Kerja Paralel Alternator ... 30
2.4. Pengertian Daya Dalam Rangkaian Arus Bolak-balik ... 32
2.5. TRIAC ... 33
2.6. SCR (Silicon Controlled Rectifier) ... 35
2.7. MOC 3021 ... 39
2.8. Operational Amplifier (Op-Amp) ... 40
2.8.1. Penguat Non Inverting ... 42
2.8.2. Penguat Inverting ... 43
2.9. Integrator ... 44
2.10. Pemrograman Visual ... 45
2.10.1. LABVIEW ... 46
2.10.2. Akuisisi Data ... 48
2.11. Proportional Integral Derivative (PID Controler) ... 50
BAB III PERENCANAAN DAN PEMBUATAN ALAT ... 56
3.2. Perencanaan Perangkat Keras (Hardware) ... 58
3.2.1. Perencanaan Rangkaian Sensor Tegangan ... 58
3.2.2. Perencanaan Rangkaian Elektronik Daya ... 59
3.2.2.1. Perencanaan Zero Crosing Pembentuk Gelombang Ramp ... 60
3.2.2.2. Perencanaan Rangkaian Penyerah Gelombang Penuh ... 61
3.2.2.3. Perencanaan Rangkaian Soft Switched ... 62
3.2.3. Perencanaan Pengontrolan PID ... 63
3.2.3.1. Kontrol Proposional ... 64
3.2.3.2. Kontrol Integral ... 65
3.2.3.3. Kontrol Diferensial ... 66
3.2.3.4. Kontrol PID ... 66
3.3. Perencanaan Perangkat Lunak (Software) ... 67
3.3.1. Perencanaan Flowchart Pemrograman LABVIEW 8.2 ... 68
3.3.2. Perencanaan Blok Diagram dan Kontrol Panel LABVIEW 8.2 ... 68
3.3.2.1. Gambaran Umum Blok Diagram Program ... 69
3.3.2.2. Tampilan Program Pada Front Panel ... 70
BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISIS ALAT ... 71
4.1. Pengujian Rangkaian Sensor Tegangan ... 71
4.2. Pengujian Rangkaian Zero Detector ... 73
4.3. Pengujian Rangkaian PWM ... 74
4.4. Pengujian Rangkaian Driver ... 78
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 83
5.1. Kesimpulan ... 83
5.2. Saran-saran... 84
DAFTAR PUSTAKA ... 85
Daftar Pustaka
John Wiley, Sons. 1998 Weedy, B. M. dan Cory B. J, “Electric Power
System”. Getting Started With Lab VIEW
Lisa K. Wells, Jeffrey Travis. 1997. “LAB VIEW FOR EVERYONE” Prentice
Hall PTR, Upper Saddle River, NJ07458.
Rusmadi, Dedy. 1999. “Mengenal Teknik Elektronika “. Cetakan pertarna.
Penerbit CV. Pioner Jaya. Bandung.
Fitzerald, A.E, Charles Kingsley, Jr, Stephen D. Umans, Djoko Achyanto,
Msc.EE, Ir, “Mesin Mesin Listrik”, Erlangga, edisi ke empat
Surnanto. 2005. “Elektronik Industri “. Diterjernahkan. Edisi bahasa
indonesia. Penerbit Andi. Yogyakarta.
Woolard, Barry. 2003. “Elektronika Praktis “. Cetakan kelirna. Penerbit PT.
Pradnya Pararnita. Jakarta.
El-Sharkawi, M.A, Tony C. Huang, El-Samahi, Adel, “Intelligent Control for
High Performance Drives”, IEEE Transactions on Energy Convertion
1997
www.ni.com, Download data sheet nidaq usb 6008.
www.ni.com, Download Tutorial Labview www.atrnel.corn.
