KOMPARASI KINERJA MOTOR SWITCHED
RELUCTANCE YANG DIOPERASIKAN DENGAN
KONVERTER ASYMMETRIC DAN
KONVERTER N+1
LAPORAN TUGAS AKHIR
Oleh :
AGUSTINUS DIAN PURNADI
13.50.0020
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir dengan judul “KOMPARASI KINERJA MOTOR SWITCHED RELUCTANCE YANG DIOPERASIKAN DENGAN KONVERTER ASYMMETRIC DAN KONVERTER N+1” diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Katolik Soegijapranata Semarang.
Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal 20 Desember 2017.
Semarang, 20 Desember 2017
PERNYATAAN
Menyetujui,Pembimbing Koordinator Tugas Akhir
Prof. Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. 058.1.1992.110
Prof. Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT. 058.1.1992.110
Mengetahui,
Dekan Fakultas Teknik Ketua Progdi Teknik Elektro
Dr. Ir. Djoko Suwarno, MT, IPM. 058.1.1988.032
iii
KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR (SKRIPSI)
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir yang berjudul “ KOMPARASI KINERJA MOTOR SWITCHED RELUCTANCE YANG DIOPERASIKAN DENGAN KONVERTER ASYMMETRIC DAN KONVERTER N+1” ini tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan sepanjang sepengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila di kemudian hari ternyata terbukti bahwa tugas akhir ini sebagian atau seluruhnya merupakan hasil plagiasi, maka saya rela untuk dibatalkan, dengan segala akibat hukumannya sesuai peraturan yang berlaku pada Universitas Katolik Soegijapranata dan / atau perundang-undangan yang berlaku.
Semarang, 20 Desember 2017
iv
ABSTRAK
v
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis haturkan kepada Tuhan Allah pencipta segala hal karena atas kasih, rahmat dan mukjizat-Nya yang senantiasa mengalir setiap waktu dalam kehidupan, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta Laporan Tugas Akhir yang berjudul “KOMPARASI KINERJA MOTOR SWITCHED RELUCTANCE YANG DIOPERASIKAN DENGAN KONVERTER ASYMMETRIC DAN KONVERTER N+1”. Tugas akhir beserta laporan ini sebagai tugas penulis untuk menyelesaikan studi di Program Studi S1 Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata.
Dalam proses pembuatan tugas akhir dan penyusunan laporan, penulis mendapat bimbingan dan dukungan dari berbagai pihak baik secara langsung maupun secara tidak langsung. Pada kesempatan kali ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih yang kepada:
1. Tuhan Allah yang senantiasa memberi kasih, berkat, kemudahan, kelancaran dan jalan keluar dari segala kesulitan dalam pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan.
2. Ibu Elisabeth Rumiyati dan Bapak F.X. Sumarsono selaku orangtua penulis yang selalu memberi semangat dan dukungan baik secara moril maupun materiil kepada penulis.
vi
4. Bapak Prof. Dr. Ign. Slamet Riyadi, MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah membimbing dalam pelaksanaan Tugas Akhir ini dan yang memberikan saran, kritik, dan semangat serta subsidi komponen kepada penulis.
5. Bapak Dr. Ir. Djoko Suwarno, M.Si., IPM. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
6. Bapak Ir. Dr. Florentinus Budi Setiawan, MT., IPM. selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro, yang telah memfasilitasi laboratoruim dan perlengkapannya.
7. Seluruh Dosen dan Karyawan Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
8. Teman-teman seperjuangan Teknik Elektro angkatan 2013 terimakasih atas dukungan dan dinamika bersamanya selama kuliah.
9. Teman-teman Teknik Elektro angkatan 2010, 2011 dan 2012, 2014 terima kasih atas doa, bantuan dan dukungannya.
10.Keluarga besar Gratia Choir dan Mas Alfonso Andika Wiratma yang senantiasa memberi dukungan, dan menghibur penulis dalam proses pelaksanaan maupun penyusunan Tugas Akhir serta terima kasih atas pengalaman hebat dan kesempatan luar biasa untuk mengembangkan diri di Gratia Choir.
11.Andreas Lestanto Wibowo yang senantiasa memberikan dukungan serta menjadi teman diskusi dalam segala hal. Salam flat earth!
vii
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan, maka penulis dengan rendah hati mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan dan perkembangan kedepannya. Penulis juga ingin menyampaikan permohonan maaf apabila terdapat hal-hal yang kurang berkenan dalam penulisan Laporan Tugas Akhir ini.
Besar harapan penulis semoga laporan ini dapat memberikan sumbangan yang berarti bagi kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi di lingkungan kampus, masyarakat dan negara.
Semarang, 20 Desember 2017
viii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
LEMBAR PENGESAHAN ii
PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN TUGAS AKHIR iii
ABSTRAK iv
KATA PENGANTAR v
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xv
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Perumusan Masalah 2
1.3. Pembatasan Masalah 2 1.4. Tujuan dan Manfaat 3 1.5. Metodologi Penelitian 3 1.6. Sistematika Penulisan 5
BAB II KAJIAN PUSTAKA
2.1. Motor Switched Reluctance 6 2.1.1 Prinsip Kerja Motor Switched Reluctance 7 2.2. Sensor Hall effect 9
ix
2.4. Digital Signal Controller (DSC) dsPIC30f4012 11
2.5 Driver 14
2.5.1. IC Opotocoupler TLP250 15 2.6 Catu Daya Switcing Push Pull 16
BAB III RANCANGAN DESAIN DAN IMPLEMENTASI MOTOR SWITCHED RELUCTANCE
3. 1. Pendahuluan 18
3.2. Desain Motor Switched Reluctance 19 3.2.1. Rotor Motor Switched Reluctance 19 3.2.2. Stator Motor Switched Reluctance 20 3.3. Deteksi Sensor Hall effect 21
3.4. Rangkaian Daya 23
3.4.1. Konverter Asymmetric 24 3.4.2. Konverter N+1 25 3.5. Rangkaian Driver TLP250 26
3.6 Rangkaian Kontrol 27
BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA
4.1. Pendahuluan 29
4.2. Hasil Simulasi 29
4.3. Hasil Uji Labolatorium 32 4.3.1. Pengujian Motor Switched Reluctance
dengan Konverter Asymmetric
x
4.3.2. Pengujian Motor Switched Reluctance dengan Konverter N+1
37
4.4. Pembahasan 41
BAB V PENUTUP
5.1. Kesimpulan 43
5.2. Saran 43
DAFTAR PUSTAKA 44
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1. Motor Switched Reluctance 7 Gambar 2.2. Hubungan antara induktasi fasa dan torsi
motor
8
Gambar 2.3. Sensor Hall effect 9 Gambar 2.4. Konfigurasi pin dsPIC30f4012 12 Gambar 2.5. Rangkaian push pull (a) half bridge, (b)
full bridge
16
Gambar 3.1. Diagram blok sistem 18 Gambar 3.2. Konstruksi Switched Reluctance Motor 19 Gambar 3.3. (a) Stator Switched Reluctance Motor, (b)
Hubungan Bintang
21
Gambar 3.4. Posisi hall effect 21 Gambar 3.5. Sinyal keluaran hall effect sensor terhadap
kutub magnet
22
Gambar 3.6. Konfigurasi Hall effect terhadap posisi rotor
23
Gambar 3.7. Topologi Konverter Asymmetric 24 Gambar 3.8. Topologi Konverter N+1 25 Gambar 3.9. Konfigurasi PIN TLP250 26 Gambar 3.10. Sistem minimum DSC ds PIC30f4012 27 Gambar 4.1. Skema rangkaian Switched Reluctance
Motor
xii
Gambar 4.2. Hasil simulasi gelombang tegangan fasa A, B dan C motor Switched Reluctance
menggunakan (a) konverter asymmetric (b) konverter N+1
31
Gambar 4.3. Hasil simulasi (a) Gelombang tegangan fasa A motor (b) gelombang arus fasa A motor dengan konverter asymmetric
32
Gambar 4.4. Hasil simulasi (a) Gelombang tegangan fasa A motor (b) gelombang arus fasa A motor dengan konverter N+1
32
Gambar 4.5. Hasil pengujian konverter asymmetric (a) gelombang arus dari catu daya (b)arus fasa (skala: 1 ms/div, 2A/div)
33
Gambar 4.6. Hasil pengujian konverter asymmetric Output DSC (a) RE0, (b) RE1, (c) RE2
34
Gambar 4.7. Hasil pengujian konverter asymmetric (a) gelombang tegangan Va, (b) gelombang arus Ia (skala: 5V/div, 2A/div – 1ms/div)
34
Gambar 4.8. Hasil pengujian konverter asymmetric (a) gelombang tegangan Vb, (b) gelombang arus Ib (skala: 5V/div, 2A/div – 1ms/div)
35
Gambar 4.9. Hasil pengujian konverter asymmetric (a) gelombang tegangan Vc, (b) gelombang arus Ic (skala: 5V/div, 2A/div – 1ms/div)
xiii
Gambar 4.10. Hasil pengujian konverter asymmetric gelombang tegangan tiap fasa dalam satu screen (a)Va, (b) Vb, (c) Vc (skala: 2V/div, 1ms/div probe 10x)
35
Gambar 4.11. Tegangan serta arus masukan pada konverter asymmetric
36
Gambar 4.12. Kecepatan Motor Switched Reluctance dengan konverter asymmetric
36
Gambar 4.13. Hasil pengujian konverter N+1 (a)
gelombang arus dari catu daya (b)arus fasa (skala: 1 ms/div, 2A/div)
37
Gambar 4.14. Hasil Pengujian konverter N+1 Output DSC (a) RE0, (b) RE1, (c) RE2
38
Gambar 4.15. Hasil pengujian konverter N+1 (a) gelombang tegangan Va, (b) gelombang arus Ia (skala: 5V/div, 5A/div – 2.5ms/div)
38
Gambar 4.16. Hasil pengujian konverter N+1 (a) gelombang tegangan Vb, (b) gelombang arus Ib (skala: 5V/div, 5A/div – 2.5ms/div)
39
Gambar 4.17. Hasil pengujian konverter N+1 (a) gelombang tegangan Vc, (b) gelombang arus Ic (skala: 5V/div, 5A/div – 2.5ms/div)
39
Gambar 4.18. Hasil pengujian konverter N+1 gelombang tegangan tiap fasa dalam satu screen (a)Va,
xiv
(b) Vb, (c) Vc (skala: 2V/div, 1ms/div probe 1x)
Gambar 4.19. Tegangan serta arus masukan pada konverter N+1
40
Gambar 4.20. Kecepatan Motor Switched Reluctance dengan konverter N+1
xv
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1. Spesifikasi dsPIC30f4012 14 Tabel 4.1. Hasil Pengamatan Pengoperasian Motor
Switched Reluctance
