M55kV9X08QHOR0JOnbg1rG0SuRD5YyBiZoZV2rXR

(1)

M O D U L E L E K T R O N I K A D A N M E K A T R O N I K A

M O T O R S E R V O

O L E H E L M E K I S A T R I A

(2)

MODUL PEMBELAJARAN MOTOR SERVO

Untuk Sekolah Menengah Kejuruan

Edisi Tahun 2017

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH

(3)

MODUL PEMBELAJARAN MOTOR SERVO

Copyright © 2017, Direktorat Pembinaan SMK

All rights Reserved

Pengarah

Direktur Pembinaan SMK

Penanggung Jawab

Arie Wibowo Khurniawan, S.Si. M.Ak

Kasubdit Program dan Evaluasi, Direktorat Pembinaan SMK

Ketua Tim

Arfah Laidiah Razik, S.H., M.A.

Kasi Evaluasi, Subdit Program dan Evaluasi, Direktorat Pembinaan SMK

Penyusun

Elmeki Satria, S.Pd (SMKN 1 Bukittinggi)

Desain dan Tata Letak Rayi Citha Dwisendy, S.Ds

ISBN

Penerbit:

Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan

Komplek Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Gedung E, Lantai 13 Jalan Jenderal Sudirman, Senayan, Jakarta 10270

ISBN 978-602-5517-03-7

978-602-5517-03-7

(4)

MODUL PEMBEL

KATA PENGANTAR KASUBDIT PROGRAM DAN EVALUASI

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Salam Sejahtera,

Melalui Instruksi Presiden (Inpres) Nomor 9 Tahun 2016 tentang Revitalisasi Sekolah Menengah Kejuruan (SMK), dunia pendidikan khususnya SMK sangat terbantu karena akan terciptanya sinergi antar instansi dan lembaga terkait sesuai dengan tugas dan fungsi masing-masing dalam usaha mengangkat kualitas SMK. Kehadiran Buku Serial Revitalisasi SMK ini diharapkan dapat memudahkan penyebaran informasi bagaimana tentang Revitalisasi SMK yang baik dan benar kepada seluruh stakeholder sehingga bisa menghasilkan lulusan yang terampil, kreatif, inovatif, tangguh, dan sigap menghadapi tuntutan dunia global yang semakin pesat.

Buku Serial Revitalisasi SMK ini juga diharapkan dapat memberikan pelajaran yang berharga bagi para penyelenggara pendidikan Kejuruan, khususnya di Sekolah Menengah Kejuruan untuk mengembangkan pendidikan kejuruan yang semakin relevan dengan kebutuhan masyarakat yang senantiasa berubah dan berkembang sesuai tuntuan dunia usaha dan industri.

Tidak dapat dipungkuri bahwa pendidikan kejuruan memiliki peran strategis dalam menghasilkan manusia Indonesia yang terampil dan berkeahlian dalam bidang-bidang yang sesuai dengan kebutuhan. Terima kasih dan penghargaan kami sampaikan kepada semua pihak yang terus memberikan kontribusi dan dedikasinya untuk meningkatkan kualitas Sekolah Menengah Kejuruan. Buku ini diharapkan dapat menjadi media informasi terkait upaya peningkatan kualitas lulusan dan mutu Sumber Daya Manusia (SDM) di SMK yang harus dilakukan secara sistematis dan terukur.

Wassalamu`alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh

Jakarta, 2017

(5)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

Bersyukur kepada Tuhan yang Maha Esa penyusun panjatkan dan ucapan terima kasih

kepada rekan, pihak festo dan kemdikbud atas tersusunnya modul ini, dengan harapan dapat

digunakan sebagai modul untuk siswa Sekolah Menengah Kejuruan (SMK) Bidang Studi

Keahlian Teknologi Dan Rekayasa, Teknik Mechatronik. Penerapan kurikulum 2013 mengacu

pada paradigma belajar kurikulum abad 21 menyebabkan terjadinya perubahan, yakni dari

pengajaran (teaching) menjadi belajar (learning), dari pembelajaran yang berpusat kepada

guru (teacherscentered) menjadi pembelajaran yang berpusat kepada peserta didik

(studentcentered), dari pembelajaran pasif (pasive learning) ke cara belajar peserta didik aktif

(active learning-CBSA) atau Student Active Learning-SAL. Penyajian modul untuk Mata

Pelajaran Sistim Kontrol ini disusun dengan tujuan agar supaya peserta didik dapat

melakukan proses pencarian pengetahuan berkenaan dengan materi pelajaran melalui

berbagai aktivitas proses sains sebagaimana dilakukan oleh para ilmuwan dalam melakukan

eksperimen ilmiah (penerapan scientifik), dengan demikian peserta didik diarahkan untuk

menemukan sendiri berbagai fakta, membangun konsep, dan paradigma baru secara mandiri.

Stuttgart, 01 April 2017

Penyusun

(6)

MODUL PEMBEL

PETA KEDUDUKAN MODUL ... viii

GLOSARIUM ...ix

E. Petunjuk Penggunaan Modul ... 10

F. Peta kompetensi ... 2

H. Tujuan Akhir... 2

I. Cek Penguasaa Kompetensi Dasar ... 3

BAB II PEMBELAJARAN ... 13

A. RENCANA BELAJAR SISWA ... 13

B. KEGIATAN BELAJAR ... 13

a. Kegiatan Pembelajaran ke 1 Jenis-jenis Motor ... 13

I. Tujuan pembelajaran... 13

II. Uraian Materi ... 13

III. Rangkuman ... 28

IV. Tugas ... 28

V. Tes Formatif ... 28

VI. Kunci Jawaban Formatif ... 28

VII. Lembar Kerja ... 29

b. Kegiatan Pembelajaran ke 2 Motor Stepper ... 29

IV. Tugas ... 35

(7)

MODUL PEMBEL

c. Kegiatan Pembelajaran ke 3 Motor seri, Induksi, dan Motor listrik ... 37

I. Tujuan Pembelajaran ... 37

IV. Tugas ... 52

d. Kegiatan Pembelajaran ke 4 Menghitung daya motor listrik ... 54

IV. Tugas ... 61

e. Kegiatan Pembelajaran ke 5 Aplikasi Motor servo dengan Mikrokontroler ... 63

IV. Tugas ... 86

VIII. Lembar Kerja ... 88

BAB III EVALUASI……….…….81

A. Penilaian Pengetahuan……….…..81

B. Penilaian Keterampilan……….82

DAFTAR PUSTAKA ... 94

(8)

(9)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

. Motor stepper : perangkat elektromekanis yang bekerja dengan

mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis

diskrit

Motor servo : sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup

di mana posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali

ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo

H-bridge : 4 (empat) buah saklar yang disusun membentuk huruf

“H”

flyback diode : komponen tambahan untuk mencegah terjadinya

“lompatan” tegangan yang dapat mengakibatkan

switch terbakar

Encoder : perangkat yang mengubah putaran menjadi

sekumpulan sinyal digital yang berurutan

Pulse width modulation : teknik menghasilkan nilai analog secara digital selain

“LOW” dan “HIGH”

Motor listrik : suatu perangkat elektromagnetik yang digunakan

untuk mengkonversi atau mengubah energi listrik

menjadi energi mekanik

Rangkaian star delta : rangkaian instalasi motor dengan sambungan bintang

segitiga (Y∆), atau lebih dikenal dengan nama koneksi

star delta

(10)

MODUL PEMBEL

3.1 Memahami gambar symbol, terminologi dan prinsip dasar serta fungsi dari sistem

kontrol.

4.1 Memahami jenis disain, kerja, sifat, karakteristik, dan media dari sistem kontrol,

serta sistem software teknik kontrol.

.

modul pembelajaran “Motor Servo” diharapkan dapat membantu peserta didik dalam

menguasai sistim control pada suatu PLC yang nantinya akan mengacu pada sistim

robotic. Sehingga peserta didik dapt mengathui mengenai mekanisme pengontrolan

dari suatu sistim elektronik.

.

Waktu yang diperuntukkan untuk menguasai modul ini adalah sebanyak 66 jam

pertemuan.

.

Sebelum mempelajari modul ini siswa diharuskan sudah menguasi pelajaran yang

berhubungan dengan CAE, teknik pemprograman dan teknik pengendalian daya.

.

Untuk memperoleh hasil belajar secara maksimal, dalam menggunakan modul ini maka

langkah-langkah yang perlu dilaksanakan antara lain :

1. Bacalah dan pahami dengan seksama uraian-uraian materi yang ada pada

masing-masing kegiatan belajar. Bila ada materi yang kurang jelas, peserta diklat

dapat bertanya pada instruktur pengampu kegiatan belajar.

(11)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

. 2. Kerjakan setiap tugas formatif (soal latihan) untuk mengetahui seberapa besar

pemahaman yang telah dimiliki terhadap materi-materi yang dibahas dalam setiap

kegiatan belajar.

3. Untuk kegiatan belajar yang terdiri dari teori dan praktik, perhatikanlah hal-hal

berikut:

A. Perhatikan petunjuk-petunjuk keselamatan kerja yang berlaku.

B. Pahami setiap langkah kerja (prosedur praktikum) dengan baik.

C. Sebelum melaksanakan praktikum, identifikasi (tentukan) peralatan dan

bahan yang diperlukan dengan cermat.

D. Gunakan alat sesuai prosedur pemakaian yang benar.

E. Untuk melakukan kegiatan praktikum yang belum jelas, harus meminta ijin

guru atau instruktur terlebih dahulu.

F. Setelah selesai, kembalikan alat dan bahan ke tempat semula

G. Jika belum menguasai level materi yang diharapkan, ulangi lagi pada kegiatan

belajar sebelumnya atau bertanyalah kepada instruktur yang mengampu

kegiatan pembelajaran yang bersangkutan.

.

Setelah menyelesaikan pembelajaran modul motor servo ini peserta didik dapat:

(12)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

Sebelum melanjutkan kepada kegiatan pembelajaran dalam modul motor servo ini,

cobalah untuk menjawab pertanyaan berikut ini

1. Sebutkan bagian-bagian komponen sistem hidrolik?

2. Jelaskan fungsi dan sifat tangki hifrolik?

3. Apa yang dimaksud dengan pompa jenis positive displascemen?

4. Jelaskan dan berikan contoh jenis pompanya?

5. Apa fungsi dari pressure relief valve? Gambarkan simbolnya.

6. Apa fungsi dari throttle check valve? Gambarkan simbolnya.

7. Sebut faktor-faktor yang mempengaruhi pemilihan pipa hidrolik?

8. Apakah yang dimaksud dengan motor DC?

.

(13)

MODUL PEMBELAJARAN MOTOR SERVO

(14)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

Kegiatan Pembelajaran 1 : Jenis Motor 6 JP

Kegiatan Pembelajaran 2 : Motor Seri 6 JP

Kegiatan Pembelajaran 3 : Motor Stepper 12 JP

Kegiatan Pembelajaran 4 : Daya Motor Listrik 18 JP

Kegiatan Pembelajaran 5 : Aplikasi Motor Servo 24

.

. .

1. Peserta didik dapat mengetahui jenis-jenis motor DC

2. Peserta didik dapat menjelaskan tentang Brushed DC Motor .

. –

Motor DC merupakan jenis motor yang paling sering digunakan di dalam dunia

robotika. Salah satu alasannya adalah arah putaran motor DC, baik searah jarum

jam maupun berlawanan arah jarum jam, dapat dengan mudah dikendalikan. Motor

DC terdiri dari beberapa jenis. 3 (tiga) di antaranya adalah: stepper, servo, dan DC

biasa.

. Stepper

Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan

mengubah pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit. Motor stepper

bergerak berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor. Karena itu,

(15)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

untuk menggerakkan motor stepper diperlukan pengendali motor stepper

yang membangkitkan pulsa - pulsa periodik. Penggunaan motor stepper

memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan penggunaan motor DC

lainnya. Keunggulannya antara lain adalah:

 Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur.

 Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak.

 Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi.

 Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop, dan berbalik (perputaran).

 Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC biasa.

 Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya.

 Frekuensi putaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.

Motor stepper juga memiliki kelemahan, yaitu:

 Tidak adanya umpan balik untuk mengetahui terjadinya selisih step.

 Menghasilkan suara yang sangat berisik saat beroperasi.

 Torsi berkurang secara drastis seiring dengan bertambahnya kecepatan.

 Daya yang dihasilkan tidak sebanding dengan ukuran dan berat motor.

 Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan mengganti motor stepper secara keseluruhan.

(16)

MODUL PEMBEL

mana posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang

ada di dalam motor servo. Motor ini terdiri dari sebuah motor DC, serangkaian

gear, potensiometer, dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk

menentukan batas sudut dari putaran servo. Sedangkan sudut dari sumbu

motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang dikirim melalui kaki sinyal dari

kabel motor. Keunggulan dari penggunaan motor servo adalah:

 Tidak bergetar dan tidak ber-resonansi saat beroperasi.

 Daya yang dihasilkan sebanding dengan ukuran dan berat motor.

 Penggunaan arus listik sebanding dengan beban yang diberikan.

 Resolusi dan akurasi dapat diubah dengan hanya mengganti encoder yang dipakai.

 Tidak berisik saat beroperasi dengan kecepatan tinggi. Selain itu, motor servo juga memiliki beberapa kelemahan, yaitu:

 Memerlukan pengaturan yang tepat untuk menstabilkan umpan balik.

 Motor menjadi tidak terkendali jika encoder tidak memberikan umpan balik.

 Beban berlebih dalam waktu yang lama dapat merusak motor.

(17)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

Motor DC biasa atau sering disebut sebagai motor DC “mainan” merupakan jenis

motor DC yang paling sederhana pengoperasiannya. Cukup dengan

memberikan tegangan pada kedua terminalnya, maka motor DC tersebut akan

berputar. Jenis motor DC ini sering ditemui pada benda yang hanya sekedar

(18)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

Motor DC dengan sikat karbon (brushed DC motor) merupakan rancangan awal

sebuah motor listrik. Hingga saat ini, brushed DC motor adalah pilihan utama untuk

motor yang memiliki torsi dan kecepatan yang mudah dikendalikan. Keuntungan

menggunakan brushed DC motor adalah:

 Kecepatan putar mudah dikendalikan,

Semakin besar tegangan yang diberikan, maka akan semakin cepat

putarannya. Semakin kecil tegangan yang diberikan, maka akan semakin

lambat putarannya. Dengan kata lain, kecepatan putar berbanding lurus

dengan besarnya tegangan.

.

(19)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

 Torsi mudah dikendalikan,

Semakin besar arus listrik yang disediakan, maka akan semakin kuat torsinya.

Semakin kecil arus listrik yang disediakan, maka akan semakin lemah torsinya.

Dengan kata lain, torsi berbanding lurus dengan besarnya arus listrik.

Kelemahan utama dari brushed DC motor adalah penggantian sikat karbon di

dalamnya harus dilakukan secara berkala dan diberi pelumasan yang cukup agar

tetap memiliki kinerja yang baik.

.

Arah putaran motor DC dapat diubah dengan membalikkan tegangan yang diberikan

pada kutub – kutubnya. Misalnya, pada terminal (+) motor dihubungkan dengan

kutub (+) catu daya dan pada terminal (-) motor dihubungkan dengan kutub (-) catu

daya, maka motor akan berputar searah jarum jam. Sedangkan bila pada terminal

(+) motor dihubungkan dengan kutub (-) catu daya dan pada terminal (-) motor

dihubungkan dengan kutub (+) catu daya, maka motor akan berputar berlawanan

arah jarum jam.

Dalam dunia robotika, pertukaran kutub catu daya terhadap terminal motor tidak

bisa dilakukan secara manual. Maka dari itu, diperlukan suatu alat yang dapat

(20)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

H-bridge merupakan 4 (empat) buah saklar yang disusun membentuk huruf “H” seperti pada Gambar 6 untuk mengubah arus listrik yang mengalir melalui motor

guna mengubah arah putarannya. Pengoperasian dari H-bridge dapat ditunjukkan table berikut:

Action

On Off Off On Motor goes Clockwise

Off On On Off Motor goes Counter-clockwise

On On Off Off Motor “brakes” and decelerates

Off Off On On Motor “brakes” and decelerates

.

Saklar yang digunakan untuk membuat H-bridge bisa berupa:  4 (empat) buah SPST switches,

 1 (satu) buah DPDT switch,  4 (empat) buah relay,

 4 (empat) buah transistor, atau 

brushed

(21)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

 4 (empat) buah FET.

SPST dan DPDT switch dikendalikan secara manual. Sedangkan relay,

transistor, dan FET dikendalikan melalui logic yang dihasilkan oleh mikrokontroler.

Flyback Diode

Pengendalian aktuator berupa beban induktif, seperti motor, secara fast-switching memerlukan komponen tambahan untuk mencegah terjadinya “lompatan” tegangan

yang dapat mengakibatkan switch terbakar. Komponen tersebut dinamakan flyback diode.

.

Gambar 7 (A) menunjukkan arus listrik mengalir melalui kumparan motor. Ketika

saklar terbuka secara tiba – tiba dan arus listrik berubah menjadi 0 (nol) secara

mendadak (0 < t < 1) seperti pada Gambar 7 (B), maka nilai akan menjadi

sangat besar. Karena motor merupakan induktor, maka berlaku

yang akan membuat tegangan pada motor menjadi sangat besar. Jika tegangan

Vb lebih besar

daripada tegangan Va, maka akan terjadi lompatan tegangan melalui saklar yang

(22)

MODUL PEMBEL daya untuk mencegah terjadinya “lompatan” tegangan yang melewati saklar

seperti pada Gambar 7 (C).

.

Voltage comparator merupakan salah satu aplikasi rangkaian op-amp yang

membandingkan 2 (dua) buah tegangan untuk menghasilkan suatu nilai logic “HIGH” atau “LOW”.

Prinsip kerja dari voltage comparator adalah sebagai berikut:

.

akan dibandingkan dengan referensi. Op-amp dihubungkan dengan Vcc = 5v dan

Vdd = 0 (ground). Jika V2 bernilai 2v, maka Vout yang akan dihasilkan adalah 5v

input pada terminal (-) lebih besar daripada tegangan input pada terminal (+).

.

Encoder merupakan sebuah perangkat yang mengubah putaran menjadi

sekumpulan sinyal digital yang berurutan. Posisi dari benda yang berputar

(23)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

dapat diketahui dengan menghitung jumlah pulsa yang dihasilkan. Shaft encoder

merupakan encoder yang dipasang pada poros dari sebuah motor.

.

Prinsip kerja dari sebuah encoder adalah dengan membaca pancaran sinar

melalui piringan bening, yang telah diberi garis “terang” dan “gelap” pada bagian

tepinya, oleh detektor. Bila detektor tidak menerima pancaran sinar, maka sinyal

“LOW” yang dihasilkan. Bila detektor menerima pancaran sinar, maka sinyal “HIGH”

yang dihasilkan.

Secara umum, encoder memiliki 2 buah detektor, A dan B, yang diletakkan

sedemikian rupa sehingga sinyal yang dihasilkan oleh kedua detektor tersebut

memiliki selisih sebesar 90 derajat.

.

(24)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

dapat diolah menjadi nilai yang selalu naik atau turun. Sinyal yang dihasilkan

oleh incremental encoder juga dapat digunakan untuk mengetahui arah

putaran dari motor.

.

Untuk mengetahui arah putaran motor, ada 3 parameter yang harus

diperhatikan dari sinyal yang dikeluarkan, yaitu:

 A_last: Sinyal dari channel A sebelum mengalami transisi.

 A_current: Sinyal dari channel A sesudah mengalami transisi.

 B: Sinyal dari channel B saat / sesudah mengalami transisi. .

Sistem pengaturan lup tertutup merupakan sistem pengaturan di mana sinyal

keluaran mempunyai pengaruh langsung terhadap sinyal kontrol (aksi kontrol).

Pada sistem pengaturan lup tertutup terdapat jaringan umpan balik (feedback).

Karenanya sistem pengaturan lup tertutup seringkali disebut sebagai sistem

pengaturan umpan balik. Praktisnya, istilah pengaturan lup tertutup dan sistem

pengaturan umpan balik dapat saling dipertukarkan penggunaannya. Shaft encoder

encoder

.

encoder

LOW HIGH

encoder

.



Incremental encoder encoder

(25)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

. )

Pulse width modulation

LOW HIGH Duty Cycle

HIGH LOW clock

cycle .

Representasi diagram blok dari sistem pengaturan lup tertutup adalah sebagai

berikut: Pada sistem pengaturan lup tertutup, sinyal keluaran dari Output Process

atau sinyal keluaran terukur dari elemen ukur (biasanya sensor atau transduser)

di-umpan- balik-kan untuk dibandingkan dengan set-point (Vset). Perbedaan antara

sinyal keluaran dan set-point yaitu sinyal kesalahan atau Verror, disajikan

ke kontroler (PID) sedemikian rupa untuk mengurangi kesalahan dan membawa

keluaran sistem ke nilai yang dikehendaki. Jadi, pada sistem pengaturan lup

tertutup, keluaran sistem digunakan untuk menentukan sinyal masukan ke Output

Process.

 Discrete PID1

Dicrete PID controller merupakan pendekatan dari persamaan PID analog yang

diimplementasikan pada perangkat digital. Berikut ini adalah proses

penurunannya dari persamaan PID analog ideal:

Untuk mengubahnya menjadi dikrit, diperlukan pendekatan pada bagian

(26)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

menjadi:

atau disederhanakan menjadi:

Dengan menggunakan persamaan PID diskrit di atas, maka nilai PWM dapat

ditentukan untuk mengatur putaran dari motor DC.

. )

Pulse width modulation atau PWM merupakan teknik menghasilkan nilai analog

secara digital selain “LOW” dan “HIGH”. Dalam PWM, dikenal istilah Duty Cycle yang

artinya adalah persentasi sinyal “HIGH” terhadap sinyal “LOW” dalam satu clock

cycle. .

Output Process

set-point set-point

Output Process



Dicrete PID controller

(27)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

. )

Gambar13 menggambarkan penggunaan Duty Cycle yang berbeda untuk

menghasilkan nilai analog secara digital. Jika Duty Cycle = 0%, artinya nilai

analog

yang dihasilkan adalah . Jika Duty Cycle = 25%, artinya nilai

analog yang dihasilkan adalah .

.

Secara singkat, mikrokontroler adalah komputer. Berbeda dengankomputer besar

yang multifungsi seperti desktop dan laptop, mikrokontroler hanya berfungsi untuk

menjalankan “tugas” tertentu dan ditanam di dalam sebuah benda lain seperti

mesin cuci, mesin jahit, MP3 player, telepon genggam, dan perangkat lainnya yang

(28)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

Sesuai dengan nama-nya, mikrokontroler memiliki ukuran yang sangat kecil

sehingga hanya membutuhkan daya yang kecil untuk mengoperasikannnya.

Mikrokontroler terdiri dari berbagai jenis dan tipe, diantaranya adalah

ATMEGA168-20PU keluaran Atmel dengan spesifikasi utama sebagai berikut:

.

Processor 8-bit 20MHz (max.)

Flash memory size 16K

size 512 bytes

PWM channel 6

External interrupt 2

PC interrupt 3

. )

Duty Cycle Duty Cycle

Duty Cycle

.

desktop laptop

(29)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

1. Motor stepper adalah perangkat elektromekanis yang bekerja dengan mengubah

pulsa elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit

2. Motor servo adalah sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup di mana

posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di

dalam motor servo

3. Motor DC biasa atau sering disebut sebagai motor DC “mainan” merupakan jenis

motor DC yang paling sederhana pengoperasiannya. Cukup dengan memberikan

tegangan pada kedua terminalnya, maka motor DC tersebut akan berputar. Jenis

motor DC ini sering ditemui pada benda yang hanya sekedar bergerak dan tidak

memerlukan pengendalian baik kecepatan maupun posisi.

.

coba dicari contoh aplikasi motor DC yang digunakan dalam kehidupan sekitar anda.

.

1. Tuliskanlah 3 jenis dari motor DC!

2. Apakah yang dimaksud dengan motor servo?

3. Tuliskanlah Saklar yang digunakan untuk membuat H-bridge!

.

1. 3 jenis motor DC yaitu stepper, servo, dan DC biasa.

2. Motor servo adalah sebuah motor DC dengan sistem umpan balik tertutup di mana

posisi rotor-nya akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di

dalam motor servo

3. Saklar yang digunakan untuk membuat H-bridge bisa berupa:

 4 (empat) buah SPST switches,  1 (satu) buah DPDT switch,  4 (empat) buah relay,

(30)

MODUL PEMBEL

1. Tuliskanlah 3 jenis dari motor DC!

………..

2. Apakah yang dimaksud dengan motor servo?

………..

3. Tuliskanlah Saklar yang digunakan untuk membuat H-bridge!

………..

Diakhir pembelajaran diharapkan peserta didik dapat memahami jenis-jenis dari motor

(31)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

Motor stepper adalah salah satu jenis motor dc yang dikendalikan dengan

pulsa-pulsa digital. Prinsip kerja motor stepper adalah bekerja dengan mengubah pulsa-pulsa

elektronis menjadi gerakan mekanis diskrit dimana motor stepper bergerak

berdasarkan urutan pulsa yang diberikan kepada motor stepper tersebut.

Kelebihan Motor Stepper

Kelebihan motor stepper dibandingkan dengan motor DC biasa adalah :

 Sudut rotasi motor proporsional dengan pulsa masukan sehingga lebih mudah diatur.

 Motor dapat langsung memberikan torsi penuh pada saat mulai bergerak

 Posisi dan pergerakan repetisinya dapat ditentukan secara presisi

 Memiliki respon yang sangat baik terhadap mulai, stop dan berbalik (perputaran)

 Sangat realibel karena tidak adanya sikat yang bersentuhan dengan rotor seperti pada motor DC

 Dapat menghasilkan perputaran yang lambat sehingga beban dapat dikopel langsung ke porosnya

 Frekuensi perputaran dapat ditentukan secara bebas dan mudah pada range yang luas.

.

Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa input menjadi gerakan

mekanis diskrit. Oleh karena itu untuk menggerakkan motor stepper diperlukan

pengendali motor stepper yang membangkitkan pulsa-pulsa periodik.

.

Gambar diatas memberikan ilustrasi dari pulsa keluaran pengendali motor stepper

(32)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

Berdasarkan struktur rotor dan stator pada motor stepper, maka motor stepper

dapat dikategorikan dalam 3 jenis sebagai berikut :

. )

Motor stepper jenis ini telah lama ada dan merupakan jenis motor yang secara

struktural paling mudah untuk dipahami. Motor ini terdiri atas sebuah rotor besi

lunak dengan beberapa gerigi dan sebuah lilitan stator. Ketika lilitan stator diberi

energi dengan arus DC, kutub-kutubnya menjadi termagnetasi. Perputaran

terjadi ketika gigi-gigi rotor tertarik oleh kutub-kutub stator. Berikut ini adalah

penampang melintang dari motor stepper tipe variable reluctance (VR):

. )

Motor stepper jenis ini memiliki rotor yang berbentuk seperti kaleng bundar (tin

can) yang terdiri atas lapisan magnet permanen yang diselang-seling dengan

kutub yang berlawanan. Dengan adanya magnet permanen, maka intensitas

fluks magnet dalam motor ini akan meningkat sehingga dapat menghasilkan

torsi yang lebih besar. Motor jenis ini biasanya memiliki resolusi langkah (step)

yang rendah yaitu antara 7,50 hingga 150 per langkah atau 48 hingga 24 langkah



   



.

(33)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

setiap putarannya. Berikut ini adalah ilustrasi sederhana dari motor stepper tipe

permanent magnet :

. )

Motor stepper tipe hibrid memiliki struktur yang merupakan kombinasi dari

kedua tipe motor stepper sebelumnya. Motor stepper tipe hibrid memiliki

gigi-gigi seperti pada motor tipe VR dan juga memiliki magnet permanen yang

tersusun secara aksial pada batang porosnya seperti motor tipe PM. Motor tipe

ini paling banyak digunkan dalam berbagai aplikasi karena kinerja lebih baik.

Motor tipe hibrid dapat menghasilkan resolusi langkah yang tinggi yaitu antara

3,60 hingga 0,90 per langkah atau 100-400 langkah setiap putarannya. Berikut ini

(34)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

Berdasarkan metode perancangan rangkain pengendalinya, motor stepper dapat

dibagi menjadi 2 jenis yaitu motor stepper unipolar dan motor stepper bipolar.

.

Rangkaian pengendali motor stepper unipolar lebih mudah dirancang karena

hanya memerlukan satu switch / transistor setiap lilitannya. Untuk menjalankan

dan menghentikan motor ini cukup dengan menerapkan pulsa digital yang hanya

terdiri atas tegangan positif dan nol (ground) pada salah satu terminal lilitan

(wound) motor sementara terminal lainnya dicatu dengan tegangan positif

konstan (VM) pada bagian tengah (center tap) dari lilitan seperti pada gambar

berikut.

. )

(35)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

Untuk motor stepper dengan lilitan bipolar, diperlukan sinyal pulsa yang

berubah-ubah dari positif ke negatif dan sebaliknya. Jadi pada setiap terminal lilitan (A &

B) harus dihubungkan dengan sinyal yang mengayun dari positif ke negatif dan

sebaliknya. Karena itu dibutuhkan rangkaian pengendali yang agak lebih

kompleks daripada rangkaian pengendali untuk motor unipolar. Motor stepper

bipolar memiliki keunggulan dibandingkan dengan motor stepper unipolar dalam

(36)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

1. Motor stepper adalah salah satu jenis motor dc yang dikendalikan dengan

pulsa-pulsa digital

2. Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa input menjadi gerakan

3. 5 jenis motor stepper

1. Motor Stepper Variable Reluctance (VR)

2. Motor Stepper Permanent Magnet (PM)

3. Motor Stepper Hybrid (HB)

4. Motor Stepper Unipolar

5. Motor Stepper Bipolar

.

Diskusikan dengan teman kelompok praktekmu, dan jelaskan lebih lanjut kegunaan

motor stepper di dunia industri.

.

1. Jelasknlah maksud dari pengertian motor stepper! .

(37)

MODUL PEMBEL

2. Jelaskanlah prinsip kerja dari motor stepper!

3. Tuliskanlah 3 jenis dari motor stepper!

.

1. Motor stepper adalah salah satu jenis motor dc yang dikendalikan dengan

pulsa-pulsa digital

2. Prinsip kerja motor stepper adalah mengubah pulsa-pulsa input menjadi gerakan

3. 5 jenis motor stepper

1. Motor Stepper Variable Reluctance (VR)

2. Motor Stepper Permanent Magnet (PM)

3. Motor Stepper Hybrid (HB)

4. Motor Stepper Unipolar

5. Motor Stepper Bipolar

.

1. Jelasknlah maksud dari pengertian motor stepper!

………..

2. Jelaskanlah prinsip kerja dari motor stepper!

………..

(38)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

………..

. .

1. Peserta didik dapat memahami definisi dari motor seri

2. Peserta didik dapat memahami cara membalikkan putaran motor seri

3. Peserta dapat memahami cara membalikkan putaran motor induksi

4. Peserta didik dapat mengetahui penyebab kerusakan motor listrik

. .

Motor seri adalah motor DC yang dimana gulungan medan dihubungkan secara seri

dengan gulungan dinamo / armature. Sehingga arus medan sama dengan arus

dinamo. Motor seri ini memberikan torsi awal yang besar sehingga cocok untuk

penggunaan yang memerlukan torsi penyalaan yang besar, seperti derek dan alat

pengangkat hoist.

Karena besarnya arus medan sama dengan besarnya arus pada dinamo. Maka

belitan atau gulungan medan terbuat dari kawat kuat yang berukuran cukup besar,

sehingga mampu untuk membawa arus beban. Ukuran kawat yang besar ini

membuat gulungan medan hanya terdiri dari beberapa putaran kawat saja.

Perhatikan gambar diagram dari motor DC seri dibawah ini

. .

(39)

MODUL PEMBEL

Jumlah arus yang melewati belitan menentukan besarnya torsi poros motor yang

dihasilkan. Karena medan seri yang terbuat dari konduktor yang berukuran besar

sehingga mampu membawa arus yang besar pula, maka torsi yang dihasilkannya

pun juga besar. Misalnya, motor starter yang digunakan untuk menghidupkan mesin

sebuah mobil adalah motor seri dan mungkin menarik sampai 500 A ketika memutar

poros engkol mesin pada pagi hari yang dingin. Motor seri yang digunakan pada

crane atau kerekan listrik dapat menarik arus hingga ribuan ampere selama

beroperasi.

Motor seri dapat beroperasi dengan aman dalam menangani arus yang begitu besar

karena motor ini tidak beroperasi untuk periode yang panjang atau lama. Dalam

sebagian besar aplikasi, motor hanya beroperasi selama beberapa detik. Bayangkan

saja, berapa lama motor starter pada mobil harus beroperasi untuk menghidupkan

mesin mobil.

Prinsip dasar motor seri mudah dimengerti. Ketika tegangan tersedia, arus mulai

mengalir dari terminal catu daya negatif ke gulungan medan dan dinamo. Pada saat

itu dinamo tidak langsung berputar, dan satu-satunya hambatan pada rangkaian ini

adalah konduktor yang digunakan pada gulungan medan dan dinamo. Dan hal ini

membuat motor menarik sejumlah besar arus dari catu daya. Ketika arus mulai

mengalir ke gulungan medan dan dinamo, akan menimbulkan medan magnet. Dan

saat arus yang mengalir begitu besar, akan menyebabkan kumparan mencapai

kejenuhan dan akan menghasilkan medan magnet terkuat.

. )

Kekuatan dari medan magnet memberikan torsi terbesar pada poros

angker/armature. Torsi yang besar menyebabkan angker berputar dengan

jumlah daya maksimum. Ketika angker mulai berputar, maka tegangan akan

dihasilkan. Konsep ini sulit dimengerti karena angker/armature merupakan

bagian dari motor saat ini.

Perlu untuk diingat dari teori-teori dasar magnet, bahwa setiap medan magnet

melewati kumparan maka arus akan dihasilkan. Semakin kuat medan magnet

(40)

MODUL PEMBEL

keseluruhan dari tegangan ini adalah hal ini akan mengurangi tegangan supply

sehingga gulungan motor melihat potensi tegangan yang lebih kecil.

Jika motor seri kehilangan sedikit arus, kecepatan motor akan semakin

meningkat. Semakin mengurangnya arus ini juga berarti semakin mengurangnya

torsi motor, sedangkan kecepatan motor akan semakin meningkat. Karena

beban bergerak ketika angker mulai menambah kecepatan, maka aplikasi hanya

akan membutuhkan sedikit torsi untuk menjaga beban bergerak. Dan ini akan

menguntungkan motor karena secara otomatis mengurangi arus motor ketika

beban mulai bergerak. Hal ini juga berarti mengurangi sedikit penumpukan

panas pada motor.

Kondisi seperti ini dapat menyebabkan masalah jika motor seri kehilangan

beban. Beban bisa saja hilang karena beberapa sebab, seperti poros atau shaft

motor patah misalnya. Ketika hal seperti ini terjadi, arus beban akan jatuh ke

minimum, jumlah tegangan kembali yang ditimbulkan angker akan berkurang.

Dan ketika angker tidak menghasilkan tegangan kembali(EMF back) yang cukup,

dan ketika beban tidak lagi menjadi penahan pada poros motor, angker akan

mulai berputar lebih cepat dan lebih cepat. Ini akan terus meningkatkan

kecepatan rotasi sampai beroperasi pada kecepatan yang sangat tinggi. Ketika

angker berputar dalam kecepatan sangat tinggi dan tidak terkendali, motor tidak

akan dapat bertahan dan akan mengalami kerusakan parah. Kondisi seperti ini

disebut pelarian(runaway). Dan karena itulah mengapa motor DC seri harus

memiliki beberapa jenis proteksi pelarian (runaway protection). Sebuah saklar

sentrifugal dapat dihubungkan ke motor untuk memutus daya(de-energy)

kumparan starter motor jika rpm motor melebihi batas yang telah ditetapkan.

Proteksi dengan sensor juga dapat dilakukan untuk memutus daya rangkaian

jika arus drop atau menurun sementara tegangan penuh tetap mengalir pada

motor. Bagian paling penting untuk diingat tentang motor seri adalah hal sulit

untuk mengontrol rpm atau kecepatan dengan cara eksternal karena

kecepatannya tergantung atau ditentukan dari ukuran beban. (Dalam beberapa

motor seri yang lebih kecil, kecepatan dapat dikontrol dengan memasang

rheostat secara seri dengan tegangan suplai untuk mengontrol tegangan yang

masuk ke motor dengan cara resistansi).

(41)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

Gambar kurva dibawah ini menunjukkan hubungan antara kecepatan motor seri

dengan arus dinamo. Dari gambar ini bisa terlihat ketika arus rendah, kecepatan

motor akan maksimum. Dan ketika arus meningkat, kecepatan motor akan

menurun. Dari kurva ini juga dapat dilihat bahwa motor seri ini akan mengalami

runaway atau pelarian (kecepatan meningkat tak terkendali) jika arus dinamo

turun menjadi nol. (penting untuk diingat bahwa motor DC yang lebih besar yang

biasa digunakan di industri, dalam setiap kerugian gesekan yang terjadi akan

sedikit membatasi kecepatan tertinggi).

.

. )

Arah putaran motor seri ini dapat diubah atau dibalik dengan merubah polaritas

salah satu gulungan baik itu angker atau gulungan medan. Penting untuk diingat

bahwa jika anda hanya mengubah polaritas tegangan, maka itu sama saja

dengan mengubah polaritas dari kedua gulungan (angker dan medan) dan arah

putaran motor akan tetap sama

(42)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

Karena hanya polaritas satu gulungan yang dibalik, gulungan angker/armature

yang biasanya dibalik karena lebih mudah hanya dengan membalik polaritas

sikat(brush). Membalik putaran motor biasanya juga dengan mengubah kabel

sehingga polaritas gulungan angker berubah dan arah putaran motor juga

berubah. Pada gambar diagram dibawah ini terlihat terminal angker ditandai

dengan A1 dan A2 sedangkan terminal medan ditandai dengan S1 dan S2.

.

Dari gambar diagram diatas terlihat ketika motor berputar maju(forward), kontak

F menutup dan kontak R tetap terbuka, sehingga menghubungkan catu daya

positif dengan terminal angker A1 dan terminal angker A2 terhubung dengan

terminal medan S1 dimana ujung terminal yang satunya (S2) terhubung dengan

catu daya negatif. Sedangkan ketika motor berputar mundur (reverse), kontak R

menutup dan kontak F terbuka, sehingga membalik polaritas angker, dimana A2

kini terhubung dengan catu daya positif dan A1 terhubung dengan terminal

medan S1-S2 yang terhubung dengan catu daya negatif. Dan dari rangkaian

diagram kontrolnya terlihat sama saja dengan diagram kontrol forward reverse

biasanya

.

Motor induksi 3 fasa adalah motor yang paling populer atau paling banyak

digunakan dalam penggerak mesin-mesin di industri. Seperti penggerak pada

pompa, conveyor, kompresor, blower, dan lain-lain. Hal itu mungkin dikarenakan .

. )

(43)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

motor induksi ini mempunyai beberapa keunggulan yang tidak dimiliki oleh

motor-motor jenis yang lain, seperti ; kontruksinya yang sederhana, tahan lama,

perawatannya mudah, dan punya efisiensi yang tinggi. .

Rangkaian star delta adalah rangkaian instalasi motor dengan sambungan

bintang segitiga (Y∆), atau lebih dikenal dengan nama koneksi star delta. Fungsi

dari koneksi star delta adalah untuk menurunkan atau mengurangi besarnya

arus start motor. Semakin besar tegangan maka arus akan semakin kecil begitu

sebaliknya semakin kecil tegangan maka arus akan semakin besar. Bagaimana

itu terjadi ?untuk menjawab itu kita harus tahu dulu, hubungan antara daya ( P ),

tegangan( V ) , dan arus ( I ).

Dari rumus diatas tentu kita sudah mengerti. Jika kita hitung berapa besarnya

arus ( I ), dengan daya (P) yang sama, dibagi dengan tegangan(V) yang berbeda.

Tentu saja hasilnya sudah bisa ditebak, dengan tegangan yang besar maka arus

akan kecil, begitu juga sebaliknya. Lalu apa hubungannya rumus diatas dengan

rangkaian star delta? Pada koneksi star delta ada perbedaan antara besarnya

tegangan pada koneksi star dan besarnya tegangan pada koneksi delta.

Gambar 25 bisa menjadi patokan bagaimana melihat koneksi star delta yang

benar dan salah. Contohnya: perhatikan gambar pada sebuah rangkaian daya

(44)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

gambar koneksi star delta diatas. Jika itu mirip atau sama bisa dipastikan

rangkaian daya itu benar. Dan juga perlu diingat jika ingin membalik putaran

motor pada rangkaian star delta dengan membalik salah satu tegangan maka

anda juga harus membalik salah satu tegangan pada satu sisi yang lain.

.

Jika pemasangan instalasi motor itu harus sesuai standar yang ditentukan agar

tidak terjadi hasil yang tidak diinginkan seperti lilitan motor terbakar dikarenakan

phase loss, hubungan singkat atau sebab-sebab lainnya. Khususnya kita harus

berhati-hati pada motor yang label terminalnya sudah hilang atau motor hasil

repairan/perbaikan yang mungkin sudah tidak sesuai lagi antara terminal dan

lilitannya. Jadi kita harus bisa tentukan dulu mana U1U2, V1V2, dan W1W2 .

(45)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

. .

Untuk membalik arah putaran motor induksi 3 fasa adalah dengan membalik

salah satu polaritas tegangan yang masuk ke motor. coba perhatikan gambar

dibawah ini

.

Pada gambar diatas terlihat kalau motor akan berputar ke kanan (forward) jika

terminal belitan/winding motor menerima tegangan RST dengan R terhubung

(46)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

tegangan RST dengan R terhubung dengan U, S terhubung dengan W dan T

terhubung dengan V. Dengan kata lain tegangan RST dibalik menjadi RTS.

Membalik dengan polaritas yang lain juga bisa, seperti R dengan S, atau R

dengan T.

Untuk mengubah atau membalik polaritas tegangan RST itu biasanya digunakan

rangkaian pengendali mekanik dan magnetik yaitu rangkaian kontaktor. Dan

sebagai pengaman motor dipasang juga pelindung motor (thermal overload).

Perhatikan gambar diagram utama/daya forward reverse berikut ini.

. . ) )

Gambar diatas menunjukkan bahwa motor akan berputar ke kanan(forward), jika

K1 bekerja. Saat kontaktor 1 bekerja, tegangan RST akan masuk ke motor secara

berurutan. Dan gambar diatas juga menjelaskan kalau motor akan berputar ke

kiri(reverse), jika K2(kontaktor 2) bekerja. Saat K2 bekerja maka polaritas

tegangan RST yang masuk kemotor akan dibalik menjadi TSR.(lihat gambar

diatas).dan yang terjadi adalah motor akan berputar ke kiri.

Untuk mengatur atau mengendalikan kedua kontaktor tersebut diperlukan

rangkaian kontrol forward reverse. Dan dibawah ini adalah diagram rangkaian .

. .

(47)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

kontrol forward reverse. Perhatikan gambar berikut, dan pahami bagaimana cara

kerjanya.

.

Tegangan kerja koil kontaktor pada gambar rangkaian kontrol diatas adalah

220VAC. Sehingga gambar diatas mendapatkan catu daya fasa(R) dan nol(N).

Namun biasanya juga digunakan kontaktor dengan koil kerja 380VAC, jadi harus

diberi catu daya dengan tegangan line(fasa-fasa). Tegangan line disini berarti

R-S,R-T atau S-T. Pemberian tegangan ini sebenarnya tergantung dari koil

kontaktornya karena bisa juga tegangan kerja koil itu 100V,200V dan

sebagainya. Pada gambar diatas terlihat bahwa arus listrik akan mengalir dan

mengaktifkan K1 jika tombol ON1 ditekan. Meskipun ON1 dilepas K1 akan tetap

aktif, hal ini dikarenakan ada interlock dari kontak bantu NO(K1) yang dipasang

pararel dengan ON1. Sehingga arus listrik tetap mengalir ke koil kontaktor lewat

(48)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

yang dipasang secara seri dengan koil K2, dan sebaliknya kontak bantu NC(K2)

yang dipasang seri denga koil K1. Kontak bantu NC disini berfungsi sebagai

interlock pengaman. Misalnya, jika ON1 ditekan dan K1 aktif (motor berputar

forward), meskipun ON2 ditekan maka arus listrik tidak akan mengalir ke koil K2,

karena NC(K1) tersebut telah membuka. Dan untuk membalik putaran(reverse),

maka harus ditekan tombol OFF terlebih dahulu, sehingga K1 off dan tombol ON2

sekarang bisa ditekan untuk mengaktifkan koil K2. Sehingga motor bisa berputar

ke kiri (reverse)

 Membalikkan putaran motor kapasitor satu fasa

Motor capasitor merupakan motor listrik AC satu fasa. Motor capasitor ini biasa

kita jumpai pada pompa air, kompresor AC, mesin cuci, dan lain sebagainya.

Konstruksi pada motor capasitor ini sangat sederhana dan berdaya kecil dengan

tegangan 220VAC. Stator motor capasitor ini hanya terdiri dari 2

kumparan/lilitan. Satu kumparan utama dan satu kumparan bantu. Motor ini

memiliki capasitor yang dihubungkan secara seri dengan belitan bantu dan

pararel dengan belitan utama. Fungsi dari kapasitor itu sendiri adalah untuk

memperbesar kopel atau torsi start awal , mengurangi arus start awal motor,

serta mempertajam pergeseran beda fasa antara belitan utama dan belitan

bantu hingga mendekati 90⁰. Untuk membalik atau merubah putaran motor ini

sangat mudah, yaitu hanya dengan membalik polaritas kumparan utama atau

(49)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

.

(50)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

anda membalik kedua polaritas gulungan utama dan gulungan bantu. Dan

hasilnya arah putaran motor akan tetap sama atau tidak berubah.

.

Kebanyakan kerusakan dari motor listrik disebabkan oleh beberapa faktor seperti :

Panas, Kotor, Lembab, Vibrasi, dan Kualitas dari sumber listrik. Dengan mengetahui

beberapa faktor penyebab kerusakan motor tersebut kita dapat mengurangi atau

mengeliminir jumlah kerusakan, kerugian, dan ongkos perbaikan. Sehingga

menurunkan biaya (cost down) operasional tentunya dalam hal maintenance

motor/mesin itu sendiri.

.

Faktor kerusakan dapat dibagi menurut beberpa faktor seperti :

1. Dibagi menurut asal sebab munculnya faktor kerusakan :

 kerusakan dari luar motor : kualitas sumber tenaga listrik, kondisi lingkugan panas/lembab/tidak ada ventilasi, kondisi beban

 kerusakan dari dalam motor : aging/penuaan, life time seperti dari bearing, rotor atau dari stator itu sendiri

2. Dibagi menurut jenis faktor kerusakan

 Kerusakan karena listrik(kualitas listrik) :

(51)

MODUL PEMBEL

berlebihan(over heating) yang disebabkan oleh over current karena

hilangnya salah satu tegangan phasa. untuk mengatasi faktor kerusakan

ini bisa memakai protector relay seperti TOR/OCR(Over Current Relay)

untuk mematikan sistem. Untuk kasus yang ini tidak akan berpengaruh

pada motor yang sistem kontrolnya memakai inverter karena inverter juga

bisa menjadi protector pada motor namun juga dapat memperpendek

umur/life time dari inverter itu sendiri.

 under/over voltage dapat menimbulakan overheating didalam winding, berakibat umur motor menjadi pendek. Voltage spike akibat power

swicthing atau serangan halilintar (lightning strikes) juga menyebabkan

kerusakan isolasi winding. Kualitas suply tenaga sangat menentukan umur

motor listrik, maka hal-hal diatas memang harus dihindari dengan cara

menjaga kualitas listrik/mematikan sistem dari motor listrik tersebut.

3. Kerusakan mekanis.

 Panas /over-heating: Penyebab terbesar kerusakan motor sehingga motor tidak dapat mencapai umur pakai yang seharusnya ialah “over-heating atau

panas berlebihan”, Setiap mengalami Kenaikan temperature 10 derajat,

dari temperature normalnya, berakibat memotong umur motor 50% ,

meskipun kenaikan terjadi hanya sementara.

4. Sebab over heating

 Memilih motor terlalu kecil, sehingga motor harus menderita over-current, berarti kondisi operasinya lebih panas. Tetapi jika memilh motor terlalu

besar berakibat pemakaian listrik tidak efisien berarti pemborosan.

 Sistem starting, kebanyakan motor dipasang dengan “direct starting”. sistem ini menimbulkan arus Starting-current terlampau besar (3 kali lebih),

sehingga menimbulkan panas yang besar, lebih2 jika sering start-stop.

Untuk itu perlu dipasang sistem start al: star-delta, fluid-couplig,

pengubah-frequensi,dll

 Start-stop terlalu sering tanpa memperhartikan jedah antar waktu start sangat menimbulkan kerusakan. (lihat tabel minmum jedah waktu)

(52)

MODUL PEMBEL

 Ventilasi ruang kurang bagus menimbulkan system pendinginan motor tidak baik. Mengakibatkan operating temperature motor naik.

 Kondisi motor: fan rusak, body motor kotor, saluran pendingin buntu/kotor dll.

 Kondisi beban : kopling misaligment, beban terlalu besar, beban tidak normal,

5. Kotor ,Debu / Kotoran yg terakumulasi akan merusak komponen listrk maupun

mekanical. Umumnya terakumulasi pada permukaan badan motor , saluran

pendinginan, fan mengakibatkan pendinginan terganggu dan panasan motor

berlebih. Motor type ODP , kotoran debu masuk dan terkumpul kedalam winding

menimbulkan kerusakan isolasi / winding.

6. Moisture / lembab, Lembab atau embun juga merusak komponen listrik dan

mekanikal, yang mengakibatkan pengkaratan pada poros, bearing, rotor, stator,

laminasi. Jika penetrasi ke isolasi mengkaibatkan degradasi isolasi dan rusak.

7. Vibrasi, Vibrasi merupakan indikasi bahwa kondisi motor sedang mengalami

masalah. Besar Vibrasi yang melebih harga yang diijinkan dapat menyebabkan

kerusakan yang lebih parah. Sumber vibrasi dapat dari motor atau dari mesin

yang digerakan (load) bahkan mungkin juga dari kedua2nya.

Sebab vibrasi antara lain dari kondisi:

 Misalignment motor terhadap load(mesin yang digerkakkan/beban)

 Kendor pada fondasi nya Motor atau load

 Kondisi Soft-foot pada fondasi nya Motor atau load

 Rotor unbalance ( Motor atau load)

 Bearing aus atau rusak, meyebabkan poros berputar tidak sentris.

 Akumulasi karat atau kotoran pada komponen putar (rotor)

 Sewaktu memasang rotor/bearing motor sehabis overhaul/rewinding tidak aligment.

8. Beberapa sebab lain:

 Pemilihan pelumas harus sesuai specifikasi, penggantian/penambahan dilakukan dan terjadwal dengan baik.

 Pemilihan dan pemeliharaan kopling sama pentingnya dengan komponen lain.

 pemasangan bearing dan komponen lain harus sesuai dengan standard.

(53)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

Setelah kita mengetahui beberapa sebab kerusakan, kita dapat merencanakan

program pemeliharaan dan langkah pelaksanaan yang sesuai dan terjadwal

untuk menambah umur dari motor listrik tersebut.

.

1. Motor seri adalah motor DC yang dimana gulungan medan dihubungkan secara seri

pengangkat hoist

2. Arah putaran motor seri ini dapat diubah atau dibalik dengan merubah polaritas

bahwa jika anda hanya mengubah polaritas tegangan, maka itu sama saja dengan

mengubah polaritas dari kedua gulungan (angker dan medan) dan arah putaran

motor akan tetap sama

3. Kebanyakan kerusakan dari motor listrik disebabkan oleh beberapa faktor seperti :

Panas, Kotor, Lembab, Vibrasi, dan Kualitas dari sumber listrik

4. Penyebab kerusakan dibagi menurut asal sebab munculnya faktor kerusakan :

.

Gambarkanlah pada kertas HVS ukuran A4 Diagram forward reverse motor seri!.

.

1. Apakah yang dimaksud dengan motor seri? Jelaskan!

2. Bagaimanakah cara membalik putaran motor DC seri?

3. Tuliskanlah Penyebab kerusakan dibagi menurut asal sebab munculnya faktor

(54)

MODUL PEMBEL

1. Motor seri adalah motor DC yang dimana gulungan medan dihubungkan secara seri

pengangkat hoist

2. Arah putaran motor seri ini dapat diubah atau dibalik dengan merubah polaritas

bahwa jika anda hanya mengubah polaritas tegangan, maka itu sama saja dengan

mengubah polaritas dari kedua gulungan (angker dan medan) dan arah putaran

motor akan tetap sama. Karena hanya polaritas satu gulungan yang dibalik,

gulungan angker/armature yang biasanya dibalik karena lebih mudah hanya dengan

membalik polaritas sikat(brush). Membalik putaran motor biasanya juga dengan

mengubah kabel sehingga polaritas gulungan angker berubah dan arah putaran

motor juga berubah

3. Penyebab kerusakan dibagi menurut asal sebab munculnya faktor kerusakan :

.

1. Apakah yang dimaksud dengan motor seri? Jelaskan!

………..

2. Bagaimanakah cara membalik putaran motor DC seri?

(55)

MODUL PEMBEL

3. Tuliskanlah Penyebab kerusakan dibagi menurut asal sebab munculnya faktor

kerusakan!

Diakhir pembelajaran diharapkan peserta didik dapat menghitung arus, daya, kecepatan

dan torsi pada motor listrik.

. .

Motor listrik adalah suatu perangkat elektromagnetik yang digunakan untuk

mengkonversi atau mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Hasil konversi

ini atau energi mekanik ini bisa digunakan untuk berbagai macam keperluan seperti

digunakan untuk memompa suatu cairan dari satu tempat ke tempat yang lain pada

mesin pompa, untuk meniup udara pada blower, digunakan sebagai kipas angin, dan

keperluan – keperluan yang lain. Berdasarkan jenis dan karakteristik arus listrik yang

masuk dan mekanisme operasinya motor listrik dibedakan menjadi 2, yaitu motor

AC, dan motor DC. Namun pada artikel kali ini kita akan membahas sedikit tentang

motor AC, beserta cara menghitung arus, daya, dan kecepatan pada motor tersebut.

Ada 2 jenis motor pada motor AC, yaitu :

1. Motor sinkron, yaitu motor AC (arus bolak-balik) yang bekerja pada kecepatan

tetap atau konstan pada frekuensi tertentu. Kecepatan putaran motor sinkron

(56)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

searah (DC) yang dihubungkan ke rotor untuk menghasilkan medan magnet

rotor. Motor ini disebut motor sinkron karena kutup medan rotor mendapat

tarikan dari kutup medan putar stator hingga turut berputar dengan kecepatan

yang sama (sinkron).

2. Motor induksi, yaitu motor AC yang paling umum digunakan di industri –

industri. Pada motor DC arus listrik dihubungkan secara langsung ke rotor

melalui sikat-sikat(brushes) dan komutator(commutator). Jadi kita bisa

mengatakan motor DC adalah motor konduksi. Sedangkan pada motor AC, rotor

tidak menerima sumber listrik secara konduksi tapi dengan induksi. Oleh karena

itu motor AC jenis ini disebut juga sebagai motor induksi.

. .

.

Contoh : hitung kecepatan putar motor 4 poles/kutup jika motor dioperasikan

dengan frekuensi 50 hz.

ns = (120. F)/ P = (120 . 50)/ 4 = 1500 rpm .

Contoh : hitung slip motor jika diketahui kecepatan motor 1420 rpm. Dengan

kecepatan sinkron yang sama dengan hasil diatas.

% slip = ((ns - n)/ ns) x 100 = ((1500 - 1420)/ 1500)x 100 = 5 %

. ) )

φ). .

.

(57)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

 Menggunakan rumus

Contoh. Hitung besarnya arus(ampere) motor dengan daya 1 kw dan

tegangan 220V dengan faktor daya 0,88.

I = P / V. Cos φ...P = 1 kw = 1000 watt

I = 1000/(220 . 0,88) = 5 Ampere

 Mengunakan alat ukur

(58)

MODUL PEMBEL

MCB atau pada beban untuk menghindari ampere beban lebih besar dari

skala ampere pada alat ukur. (ingat : arus beban yang lebih tinggi dari

skala alat ukur dapat merusak alat ukur).

2. Pasang tang ampere pada salah satu kabel fasa tersebut. Lihat seperti

pada gambar 2 diatas. pengambilan kabel pengukuran bisa setelah

kontaktor dan OCR(over current relay) ataupun sebelum kontaktor. Anda

bisa juga mengukurnya dari sebelum MCB asalkan tidak ada

percabangan beban(pararel).

3. Angka hasil pengukuran arus akan keluar di monitor tang ampere.

Gambar nomor 3.

4. Ukur semua atau ketiga kabel fasa tersebut (R, S, T).

Dari hasil pengukuran RST tersebut batas toleransi perbedaan antar fasa

adalah +0,5 A ~ -0,5A . Jika perbedaan hasil pengukuran antar fasa lebih

besar dari itu, maka perlu pengecekan lebih lanjut karena hal itu juga

merupakan abnormal. Hal ini terjadi akibat beberapa sebab, seperti:

 Tegangan listrik RST tidak seimbang, bisa juga disebabkan dari kontaktor, kabel, MCB, ataupun memang dari sumber PLN.

 Isolasi belitan motor yang sudah jelek, mungkin disebabkan karena sudah lewat lifetime, panas, dan lain-lain.

 Hambatan atau impedansi(Z) dari belitan motor yang tidak seimbang. Jika dari hasil pengukuran arus atau ampere lebih tinggi dari arus nominal

yang tertera pada nameplate motor. maka dalam kondisi ini akan sangat

berbahaya atau mengancam motor, karena hal ini menyebabkan panas yang

bisa berakibat kebakaran pada belitan motor. Kebanyakan hal seperti ini

terjadi karena :

 Bearing seret atau aus, hal ini kemungkinan disebabkan karena; life time, panas, kopling beban tidak center, impeller tidak ballance, dan lain-lain.

 Beban terlalu berat (overload), disebabkan karena, jammed/macet/menyumbat, daya motor terlalu kecil (salah pilih motor),

 Phase loss(hilangnya salah satu fasa), kebanyakan hal ini terjadi karena rusaknya kontak utama pada kontaktor, namun biasanya juga terjadi

karena diakibatkan dari sumber PLN yang terputus. Memang sebab



φ...P



(59)

MODUL PEMBEL

ampere motor naik karena phase losses jarang terjadi namun phase loss

inilah yang sangat berbahaya pada motor, karena kerusakan motor yang

disebabkan hilangnya salah satu tegangan fasa ini(phase loss) tidak bisa

diperkirakan/diduga oleh mekanik. Ketika salah satu tegangan fasa

hilang maka dengan seketika ampere motor akan naik dengan drastis,

dan dengan seketika pula belitan motor akan terbakar/terputus. Maka

dari itu pentingnya sebuah pengaman motor, seperti OCR(Over Current

relay) untuk mematikan sistem instalasi motor jika terjadi over

current/arus lebih.

Untuk mengetahui apa yang menyebabkan arus atau ampere yang begitu

tinggi, maka diperlukan pengecekan satu-persatu. Berikut ini adalah

langkah-langkah yang harus diambil bila hasil pengukuran ampere motor abnormal

(ampere tinggi /over current):

1. Matikan motor atau mesin, matikan juga MCB motor tersebut demi

keselamatan.

2. Cek sumber tegangan RST yang masuk ke motor,(gunakan ohm meter

untuk mengetahui kondisi kontaktor, kabel, dan motor), jika tidak ada

masalah dengan sumber tegangan motor, dan motor, lanjutkan dengan

mengecek sebab-sebab mekanis,

3. Lepaskan motor dari beban (seperti; mesin, impeller, pompa, kompresor,

atau beban-beban motor lainnya).

4. Jalankan motor tanpa beban secara manual dengan tangan, apa putaran

motor seret atau terdengar suara bearing yang rusak. Kerusakan bearing

yang tidak terlalu parah, tidak akan mengeluarkan suara yang keras,

sehingga diperlukan alat bantu stetoskop. Jika tidak punya stetoskop,

coba jalankan motor tanpa beban dengan tegangan listrik secara hati-hati

(awas bahaya putaran motor). lalu perhatikan suara motor kembali, panas

pada body motor, dan ampere motor yang tanpa beban ini. jika tidak ada

masalah di motor, lanjutkan pengecekan pada beban atau mesin.

5. Pengecekan beban ini, tidak bisa dijelaskan secara rinci karena

(60)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

 Jika pada beban impeller, apakah impellernya seimbang? perlu

diketahui, impeller yang tidak seimbang mengakibatkan motor

panas, bearing rusak dan arus meningkat.

 Jika pada beban conveyor,apakah jalannya conveyor berat? apakah

conveyornya tidak macet,? Apa jalannya conveyor tidak terhambat

oleh suatu benda? apa bearing-bearing roll conveyor dalam kondisi

baik?

 Jika pada beban pompa, apa pompa jalannya lancar dan tidak berat?

Apa kopling motor dengan pompa center? Dan lain sebagainya.

 Pengecekan yang sama juga diperlukan pada beban-beban yang

lain. Perlu diingat, semakin berat beban untuk berputar, berarti

semakin besar daya yang dibutuhkan, Dan dengan daya yang

dibutuhkan semakin besar(P) dan dengan tegangan(V) dan faktor

daya(cos φ) yang tetap, maka ampere/arus listriklah(I) yang

meningkat. Ingat rumus daya aktif, P = V . I . cos φ. .

.

Contoh. Hitung daya motor induksi 3 phasa yang memiliki arus 9,5 A dengan

tegangan 380V dan faktor daya/ cos φ 0,88.

P = √3 .V. I . cos φ = 1,73 . 380 . 9,5 . 0,88 = 5495 watt atau dibulatkan jadi 5,5

KW. .

P output = √3 .V. I . eff . cos φ

Contoh. Hitung daya output motor jika diketahui seperti data diatas dengan

efisiensi motor 90 % .

P output = √3 .V. I . eff . cos φ = 1,73 . 380 . 9,5 . 0,9 . 0,88 = 4946 watt atau

(61)

MODUL PEMBEL

AJ

ARAN MO

T

OR SER

V

O

Contoh. Dengan daya input motor 5 KW dan daya output 4,5 KW. Hitung efisiensi

daya pada motor tersebut.

ᶯ = (Pout / P)x 100% = (4500/5000)x 100% = 90 %

. )

Pada motor 1 phasa

S (VA) = V . I

Pada motor 3 phasa

S = √3 . V . I

.

. .