IMPLEMENTASI MOTOR INDUKSI LINIER
BERBASIS DIGITAL
TUGAS AKHIR
AGUNG AMINUDDIN
09.50.0026
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
ii
LEMBAR PENGESAHAN
Laporan Tugas Akhir dengan judul “Implementasi Motor Induksi Linier Berbasis Digital” diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik
Universitas Katolik Soegijapranata Semarang.
Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal . . . Juli 2014
Semarang, Juli 2014
Menyetujui,
Kepala Program Studi Teknik Elektro Dosen Pembimbing
Dr. Fl. Budi Setiawan, MT Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT
ABSTRAK
Motor induksi adalah salah satu bagian dari keluarga besar motor listrik. Pada dasarnya, motor induksi adalah motor yang memanfaatkan induksi elektromagnet. Pemanfaatan motor induksi mencakup berbagai bidang salah satunya bidang transportasi. Contoh kongkrit pemanfaatan motor induksi di bidang transportasi yaitu kereta Maglev (Magnetic Levitation) yang sudah diaplikasikan oleh beberapa negara berkembang seperti Jepang, China, Prancis dan Jerman. Prinsip dasar dari kereta Maglev adalah memanfaatkan beda kutub dari dua magnet permanen.
Pada laporan tugas akhir ini mengkaji tentang perancangan motor induksi linier yang bergerak menyerupai Maglev. Motor induksi linier merupakan kembangan dari motor induksi pada umumnya. Hanya saja beda pada arah geraknya, dimana motor induksi linier bergerak secara transversal bukan rotasional. Stator pada prototip ini adalah sembilan buah electromagnet yang dipasang berjajar dengan penamaan R, S dan T yang kemudian dioperasikan hidup-matinya secara sekuensial dan kontinyu melalui pemrograman pada mikrokontroler PIC 18F4550. Mover yang terbuat dari bahan akrilik dengan bawahan yang dilapisi inti besi sebagai rotornya.. Keluaran dari mikrokontrol membentuk gelombang kotak tergeser 1200
Kata kunci : Motor induksi, linier, PIC 18F4550
iii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas
anugerah dan karunia-Nya, sehingga Tugas Akhir berikut dengan laporan ini
dapat selesai dengan baik. Laporan Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu
syarat dalam menempuh pendidikan sarjana pada Program Studi Teknik Elektro
Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata.
Pada kesempatan ini dengan segala rasa syukur dan kerendahan hati,
penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada keluarga
terutama kedua orang tua yang tak henti-hentinya memberikan dorongan serta doa
restu dari awal Tugas Akhir dibuat hingga terbentuk Laporan Tugas Akhir ini.
Dalam kesempatan ini juga penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang
begitu besar kepada pihak-pihak yang telah membantu, kepada yang terhormat :
1. Bapak Dr. Ign. Slamet Riyadi, MT selaku dosen pembimbing dalam
pembuatan tugas akhir ini yang telah memberikan petunjuk dan ilmu.
2. Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan selaku Dekan Program Studi Teknik
Elektro Universitas Katolik Soegijapranata yang telah memberikan ijin.
3. Pak Juang dan Mas Vincent yang telah banyak membantu mempersiapkan
berkas serta membrikan bantuan selama mengerjakan di laboraturium.
4. Teman–teman Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik
iv
5. Catur, Ram dan Arifin serta teman seperjuangan Tugas Akhir, Deli, Adi,
Vanus, Bandar, Adit, Kevin yang begitu banyak membantu dan berbagi
ilmu hingga larut malam di laboraturium.
6. Keluarga di rumah yang selalu setia mensupport dan mendoakan agar Tugas
Akhir beserta laporan ini dapat segera selesai.
7. Dan untuk semua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu persatu atas
bantuannya baik secara moril maupun materiil.
Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kata sempurna,
maka penulis sangat mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk
perbaikan dimasa yang akan datang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan
permohonan maaf apabila terdapat hal-hal yang kurang berkenan dalam penulisan
laporan ini.
Akhirnya besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat memberikan
sumbangsih yang berarti bagi kemajuan ilmu dan teknologi di lingkungan kampus
Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata
Semarang.
Semarang, Juli 2014
vi
2.6. Elektronika Daya ... 24
2.6.1. MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) ... 24
2.6.2. Mikrokontroler PIC 18F4550 ... 28
2.6.3. Rangkaian Buffer ... 29
BAB III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALAT ... 31
viii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1. Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik ... 2
Gambar 2.1. Contoh data pada plat nama motor induksi ... 8
Gambar 2.2. Motor induksi bagian dalam ... 8
Gambar 2.3. Pola pelilitan pada stator 3 fasa ... 9
Gambar 2.4. Rangkaian ekivalen motor induksi ... 10
Gambar 2.5. Slot-slot untuk belitan pada stator ... 11
Gambar 2.6. (a) Rotor sangkar tupai (b) Sangkar konduktor yang telah dipisah ... 12
Gambar 2.7. Rotor belitan / Wound rotor ... 13
Gambar 2.8. Bentuk gelombang 3 fasa pada motor induksi ... 13
Gambar 2.9. Prinsip kerja medan magnet putar motor induksi 3 fasa ... 14
Gambar 2.10. Cara membalik arah putaran pada motor induksi 3 fasa ... 16
Gambar 2.11. Bentuk stator dan rotor / mover pada motor linier ... 16
Gambar 2.12. Rangkaian ekivalen motor induksi linier ... 17
Gambar 2.13. Kaidah tangan kanan pada kawat berarus ... 18
Gambar 2.14. Fluks magnet dan arahnya pada magnet batang ... 19
Gambar 2.15. Gaya gesek pada mover ... 23
Gambar 2.16. Konfigurasi pin MOSFET IRF P460 ... 25
Gambar 2.17. Simbol MOSFET tipe deplesi kanal p ... 26
Gambar 2.18. Simbol MOSFET tipe deplesi kanal n ... 26
ix
Gambar 2.20. Simbol MOSFET tipe enhancement kanal n ... 27
Gambar 2.21. Konfigurasi Pin PIC 18F4550 ... 29
Gambar 2.22. Konfigurasi Pin IC 7414 ... 30
Gambar 3.1. Desain Kereta (a) tampak samping (b) tampak atas ... 31
Gambar 3.2. Rangkaian ekivalen prototip tugas akhir ... 32
Gambar 3.3. Rangkaian catu daya 5 volt ... 33
Gambar 3.4. Desain elektromagnet (a) tampak samping (b) tampak atas ... 34
Gambar 3.5. Desain mover (a) tampak samping (b) tampak bawah ... 35
Gambar 3.6. Timing diagram pulsa penyalaan magnet program maju ... 36
Gambar 3.7. Timing diagram pulsa penyalaan magnet program mundur ... 36
Gambar 3.8. Flowchart pemrograman sistem kontrol ... 37
Gambar 3.9. Urutan magnetisasi pada program maju ... 39
Gambar 3.10. Urutan magnetisasi pada program mundur ... 40
Gambar 4.1. Realisasi rangkaian buffer ... 41
Gambar 4.2. Realisasi rangkaian mikrokontrol PIC 18F4550 ... 42
Gambar 4.3. Pemasangan elektromagnet ... 43
Gambar 4.4. Realisasi MOSFET IRF P460 ... 43
Gambar 4.5. Realisasi dan implementasi alat ... 44
Gambar 4.6. Sinyal keluaran pada program maju ... 44
Gambar 4.7. Sinyal keluaran pada program mundur ... 45
Gambar 4.8. Mover pada posisi awal ... 47
Gambar 4.9. Posisi mover pada kondisi 101, 100, 110 ... 47
x
Gambar 4.11. Posisi mover pada kondisi 001 ... 48
Gambar 4.12. Mover pada posisi awal program mundur ... 49
Gambar 4.13. Posisi kereta pada kondisi 101 ... 45
Gambar 4.14. Posisi kereta pada kondisi 100 ... 45
Gambar 4.15. Air gap pada konstruksi motor induksi linier ... 46
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1. Parameter rancang bangun prototip ... 35
Tabel 3.2. Inisialisasi program maju dan mundur ... 36
Tabel 4.1. Parameter percobaan air gap yang berbeda ... 52