START MOTOR DC SHUNT DAN MOTOR DC SERI DENGAN
THYRISTOR CONTROLLER SESUAI DENGAN RESPON ARUS START
Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro
Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
EVAN F.O. MANURUNG
NIM : 090402051
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
START MOTOR DC SHUNT DAN MOTOR DC SERI DENGAN
THYRISTOR CONTROLLER SESUAI DENGAN RESPON ARUS START Oleh :
EVAN F.O. MANURUNG NIM : 090402051
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN
Sidang pada Tanggal 18 Bulan November Tahun 2015 di depan penguji :
1. Ketua Penguji : Ir. Riswan Dimzi, M.T. 2. Anggota Penguji : Ir. Raja Harahap, M.T.
Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir
(Ir. Syamsul Amin, MS) NIP : 195306221981031002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU
(Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.) NIP : 19540531 198601 1 002
i ABSTRAK
Motor listrik adalah mesin yang mengkonversi energi listrik ke energi mekanik. Ketika motor tidak bekerja maka tidak akan ada ggl balik yang dihasilkan pada armatur. Jika tegangan supply diberikan secara penuh pada armatur , armatur akan menyerap arus yang sangat besar karena tahanan armatur yang relatif kecil. Arus yang besar ini akan mentrip fuse dan akan merusak komutator dan sikat motor. Untuk mencegah hal ini, sebuah tahanan tambahan diberikan secara seri pada armatur (sepanjang durasi periode start, misalkan 5 sampai 10 detik) yang akan membatasi arus start ke nilai yang aman. Tahanan starting akan berkurang secara bertahap ketika motor mencapai kecepatan dan menghasilkan ggl balik yang dapat mengatur kecepatannya sendiri. Tugas akhir ini mensimulasikan start Motor DC Shunt dan Motor DC Seri dengan thyristor controller sesuai dengan respon arus start. Hasil yang diperoleh bahwa pada start Motor DC Shunt dan Motor DC Seri dengan menggunakan thyristor controller dapat menurunkan arus start ke nilai yg aman dan mengurangi tahanan starting secara bertahap.
ii KATA PENGANTAR
Penulis memanjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan hikmat yang diberikanNya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “START MOTOR DC SHUNT DAN MOTOR DC SERI DENGAN THYRISTOR CONTROLLER SESUAI DENGAN RESPON ARUS
START”. Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara.
Penulis menyadari bahwa dalam selama masa kuliah dan pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis mendapat banyak dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada:
1. Kedua orang tua, Drs.D.Manurung dan Drs. D. Hutagaol, adik dan semua keluarga yang telah mendoakan dan memberikan banyak bantuan selama penulis menjalani masa perkuliahan.
2. Bapak Ir. Syamsul Amin M.S., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan banyak bimbingan dan pengarahan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini.
3. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini.
iii 5. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU serta Bapak Rachmad Fauzi S.T., M.T. selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi motivasi selama penulis menjalani kuliah.
6. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik penulis selama masa perkuliahan.
7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi, terkhusunya Bang Martin atas bimbingan administrasi kampus.
8. Kelompok Lost Child (Bang Bonar, Rianto, Leo, Adventus, Jhon Palmer), dan adik-adikku (Miska, Dewi, Sarah, Ami, Andre, Arvinta, Anita), terima kasih untuk dukungan, bantuan, semangat, dan doanya selama ini.
9. Keluarga Harmonika 76 ( Bang Baga, Iqnatius, Hans, Tommy, Ramson, Yuki, dan Lela), terima kasih untuk dukungan, doa, dan kebersamaannya.
10.Teman-teman pelayanan UKM KMK USU UP FT, terima kasih untuk dukungan dan doanya selama ini.
iv 12.Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah
memberi dukungan dan bantuan.
13.Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dalam rangka memperbaiki dan melengkapi Tugas Akhir ini. Penulis mengharapkan semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan dikembangkan di kemudian hari.
Medan, Juli 2015 Penulis
v DAFTAR ISI
ABSTRAK ... i
KATA PENGANTAR ... ii
DAFTAR ISI ... v
DAFTAR GAMBAR ... vii
BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Perumusan Masalah ... 2
1.3 Batasan Masalah ... 3
1.4 Tujuan ... 3
1.5 Manfaat ... 3
1.6 Sistematika Penulisan ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Motor DC ... 5
2.1.1 Prinsip Kerja Motor DC ... 5
2.1.2 Persamaan Tegangan Motor DC ... 9
vi
2.2 Thyristor ... 17
2.3 Start Motor DC dengan Thyristor Controller ... 20
BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Bahan dan Peralatan ... 23
3.4 Variabel yang Diamati ... 23
3.5 Prosedur Penelitian ... 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Persiapan Data ... 25
4.1.1 Motor DC Shunt ... 25
4.1.2 Motor DC Seri ... 26
4.1.3 Tahanan Starting Motor DC Shunt ... 27
4.1.4 Tahanan Starting Motor DC Seri ... 30
4.1.5 Rangkain Sensor Start Motor DC Shunt ... 32
4.1.6 Rangkain Sensor Start Motor DC Seri ... 33
4.1.7 Rangkain Start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller.34 4.1.8 Rangkain Start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller... 35
4.2 Hasil Simulasi Start Motor DC Shunt ... 37
4.3 Hasil Simulasi Start Motor DC Seri ... 48
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... 58
vii
DAFTAR PUSTAKA ... 61
LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penampang kumparan rotor dari atas…..………..………..5
Gambar 2.2 Penampang garis medan magnetik……..……….6
Gambar 2.3 Penampang dari depan Motor DC ………...8
Gambar 2.4 Rangkaian ekivalen Motor DC Shunt.……..………..………...10
Gambar 2.5 Rangkaian ekivalen Motor DC Seri ………..10
Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen Motor DC Shunt dengan tahanan tambahan terhubung seri……….……….………...12
Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen Motor DC Seri dengan tahanan tambahan terhubung seri ……….………...12
Gambar 2.8 Rangkain pengurangan tahanan mekanik…...………...13
Gambar 2.8 Diagram rangkaian Motor DC Shunt dengan tahanan seri yang diatur dengan Thyristor Controller ……...…...………...…………...18
Gambar 2.10 Grafik Arus –Waktu saat start dengan tahanan seri .………...19
Gambar 2.11 Simbol Rangkaian Thyristor………...20
Gambar 2.12 Karakteristik i-v Thyristor………...20
Gambar 2.12 Karakteristik ideal i-v Thyristor ………...…………...21
Gambar 3.1 Flowchart pensimulasian start Motor DC Shunt dan motor DC Seri dengan Thyristor Contorller ………..……….…….………...23
Gambar 4.1 Diagram rangkaian start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller….………...32
viii Gambar 4.3 Diagram rangkaian start Motor DC Seri dengan Thyristor
Controller………....33
Gambar 4.4 Rangkain Start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 4 kali arus nominal……….………..……...34 Gambar 4.5 Rangkain Start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller
dimana arus start 3 kali arus nominal……….………..……...35 Gambar 4.6 Rangkain Start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller
dimana arus start 2 kali arus nominal………….…………..……...35 Gambar 4.7 Rangkain Start Motor DC Seri dengan ThyristorController dimana memiliki 1 tahanan start………..……….…..………..36 Gambar 4.8 Rangkain Start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller
Controller dimana memiliki 2 tahanan start ………..………...…..36
Gambar 4.9 Rangkain Start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller
Controller dimana memiliki 3 tahanan start ………….…………..37
Gambar 4.10 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt tanpa Thyristor
Controller…..…….……….………38
Gambar 4.11 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kW tanpa Thyristor
Controller…..…….……….………38
Gambar 4.12 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 4 kali arus nominal. ………...…….39 Gambar 4.13 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller
dimana arus start 3 kali arus nominal. ………...…….41 Gambar 4.14 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller
ix Gambar 4.15 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kW dengan Thyristor
Controller dimana arus start 4 kali arus
nominal………..…….………...44
Gambar 4.16 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kW dengan Thyristor Controller dimana arus start 1,75 kali arus
nominal………..…….………...45
Gambar 4.17 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 4 kali arus nominal……….………...46 Gambar 4.18 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller
dimana arus start 3 kali arus nominal ……….…...47 Gambar 4.19 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller
dimana arus start 2 kali arus nominal……….………...47 Gambar 4.20 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kW dengan Thyristor
Controller dimana arus start 4 kali arus
nominal……….………..…...48
Gambar 4.21 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kW dengan Thyristor Controller dimana arus start 2 kali arus
nominal……….………..…...48
Gambar 4.22 Grafik i-t arus start Motor DC Seri tanpa Thyristor
Controller……...………….………....49
Gambar 4.23 Grafik i-t arus start Motor DC Seri 31,5 kW tanpa Thyristor
Controller……...………….………....49
x Gambar 4.25 Grafik i-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller
dengan 2 tahanan start ………...………….…………...…...51 Gambar 4.26 Grafik i-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller
dengan 3 tahanan start ……...……….………...…...52 Gambar 4.27 Grafik i-t arus start Motor DC Seri 31,5 kW dengan Thyristor
Controller dengan 1 tahanan start
……...……….………...…...53
Gambar 4.28 Grafik i-t arus start Motor DC Seri 31,5 kW dengan Thyristor Controller dengan 3 tahanan start
……...……….………...…...54
Gambar 4.29 Grafik n-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller dengan 1 tahanan start ……...……….……...…...55 Gambar 4.30 Grafik n-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller
dengan 2 tahanan start …...……….…...…...56 Gambar 4.31 Grafik n-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller
dengan 3 tahanan start ……...……….…...…...56 Gambar 4.32 Grafik n-t arus start Motor DC Seri 31,5 kWdengan Thyristor
Controller dengan 1 tahanan start
……...……….…...…...57
Gambar 4.33 Grafik n-t arus start Motor DC Seri 31,5 kWdengan Thyristor Controller dengan 3 tahanan start
xi DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 1 tahanan Motor DC
Shunt….………...…...39
Tabel 4.2 Hasil perhitunganarus puncak 1 tahanan Motor DC
Shunt...…………..………...…...41 Tabel 4.3 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 2 tahanan Motor DC
Shunt…...………..………...…...42
Tabel 4.4 Hasil perhitungan arus puncak 2 tahanan Motor DC
Shunt……...………..………...…...42 Tabel 4.5 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 3 tahanan Motor DC
Shunt……...…………..………...…...43
Tabel 4.6 Hasil perhitungan arus puncak 3 tahanan Motor DC
Shunt……….………...…...43
Tabel 4.7 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 1 tahanan Motor DC Shunt 31,5
kW………...…………..………...…...44
Tabel 4.8 Hasil perhitungan arus puncak 1 tahanan Motor DC Shunt 31,5
kW………….………...…...44
Tabel 4.9 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 1 tahanan Motor DC Shunt 31,5
kW………...…………..………...…...45
Tabel 4.10 Hasil perhitungan arus puncak 3 tahanan Motor DC Shunt 31,5
kW………….………...…...46
Tabel 4.11Hasil simulasi waktu dan arus puncak 3 tahanan Motor DC
xii Tabel 4.12 Hasil perhitungan arus puncak 1 tahanan Motor DC
Seri....………...…...50 Tabel 4.13 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 2 tahanan Motor DC
Seri...…..………...………...…...51
Tabel 4.14 Hasil perhitungan arus puncak 2 tahanan Motor DC
Seri...………….………...…...51
Tabel 4.15 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 3 tahanan Motor DC
Seri...….………...…...52
Tabel 4.16 Hasil perhitungan arus puncak 3 tahanan Motor DC
Seri...……...………..…………...…...53
Tabel 4.17 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 1 tahanan Motor DC Seri 31,5
kW...….………...…...53
Tabel 4.18 Hasil perhitungan arus puncak 1 tahanan Motor DC Seri 31,5
kW...……...………..…………...…...53
Tabel 4.19 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 3 tahanan Motor DC Seri 31,5
kW...….………...…...54
Tabel 4.20 Hasil perhitungan arus puncak 3 tahanan Motor DC Seri 31,5
