ENJOI CAPITAL SINAGA NIM

TUGAS AKHIR. ANALISIS DAN SIMULASI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR ARUS SEARAH MENGGUNAKAN KONVERTER PENAIK DAN PENURUN TEGANGAN (AC-DC BUCK BOOST CONVERTER) DENGAN SOFT STARTER Diajukan untuk memenuhi persyaratan menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara Oleh. ENJOI CAPITAL SINAGA NIM : 100402036. DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2017. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

ANALI$S DAh[. SIMTJI,AST PSNGAY{'K&N. ffiCffiP&€&N &ffi}?$R,. ARUS SEARAH ETENGGUIqAKAN KSiqV&KT-&.R tr&NS,gK T}AN. PENURIn{ TEGAN€AN {AC-ruC BUCK S&SS?' e#NvffiRgege} ruEFIGA-N S$F'T' S€"ARG-SK f'bEelt. ". pry.q_-$"E_q"sry.gHe&sw&s,& F{XRE: tS*4SgS6. Tugas Alr&ir. ini diaje&an !$rtffk roelengkepi. sniaia satw syarat. untuk memperolch gelar Sar$eea Tekn*k p*de. DHFARTE&g&N T$KHIK Eg.HKf'RS F,EKE"lg"g'A$ TH,KNSK {rTqg'vrcsa$ITAs s{"iegATmRA qJYAeA lvg& Sidang pada tanggal. bulan januari tahun 2$1? di depan Feelgi$i. 1l. 1. Ir. Suqya Termizi. Kasimq &fl.Si.. 2. Ir. SyamsulAmien,. S&S". hlEF: t$6$S. : Kefare Pemgcxjf. :. .)-. ; Amggot* Pellprj$. g 3 3g99SS3gSS3. 11986S11S{}?. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

ABSTRAK Pengasutan motor arus searah memerlukan arus yang sangat besar sehingga bila dilakukan secara langsung dapat menyebabkan kerusakan pada isolasinya. Karena hal ini, arus pada pengasutan motor arus searah diusahakan sekecil mungkin. Cara untuk mengurangi arus start ini dapat dilakukan dengan soft starter, metode ini dilakukan dengan membandingkan arus referensi dengan arus jangkar pada motor. Pada percobaan diperoleh bahwa arus start pada motor arus searah tidak pernah melewati 25 ampere sehingga cara ini cukup efektif untuk digunakan pada starting motor arus searah. Pengaturan kecepatan motor arus searah sangat diperlukan dalam berbagai industri. Pengaturan kecepatan arus searah dapat dilakukan dengan pengaturan arus medan, pengaturan tahanan jangkar, dan pengaturan tegangan. Pengaturan tegangan ini dapat dilakukan dengan menggunakan konverter penaik dan penurun tegangan (AC-DC buck-boost converter). Rangkaian ini berfungsi untuk menaikkan ataupun menurunkan tegangan yang dapat dikontrol dengan pulse generator sehingga pengaturan kecepatan motor arus searah sangat mudah dilakukan. Kecepatan motor arus searah juga dapat dikontrol dengan PI controller. Rangkaian ini bekerja dengan membandingkan kecepatan referensi dengan kecepatan motor yang sebenarnya dan keluarannya akan berfungsi sebagai arus referensi pada soft starter.. Kata kunci: AC -DC buck-boost converter, soft starter, DC motor. i UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

KATA PENGANTAR. Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih dan karunia-Nya sehingga penulis diberikan kemampuan dan kesempatan untuk dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul ” ANALISIS DAN SIMULASI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR ARUS SEARAH MENGGUNAKAN KONVERTER PENAIK DAN PENURUN TEGANGAN (AC-DC BUCK BOOST CONVERTER) DENGAN SOFT STARTER” yang penulis susun sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana di Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Tugas Akhir ini penulis persembahkan untuk kedua orang tua yang telah membesarkan penulis dengan kasih sayang yang tak ternilai, yaitu P.Sinaga dan N. limbong, serta saudara kandung penulis atas seluruh perhatian dan dukungannya hingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini dengan baik. Selama masa kuliah sampai masa penyelesaian Tugas Akhir ini, penulis mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih yang sebesarbbesarnya kepada: 1. Bapak Ir.Raja Harahap,M.T selaku Dosen Pembimbing tugas akhir atas segala arahan, motivasi, dan bimbingannya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 2. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. dan Bapak Ir. Syamsul Amien, MS. selaku dosen pembanding tugas akhir ini. 3. Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T. selaku Dosen Wali penulis atas segala bimbingan dan nasehat serta motivasinya selama penulis menjalani kegiatan akademik. 4. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si. dan Bapak Rahmad Fauzi, S.T., M.T. selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. ii UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

5. Seluruh. Dosen. Departemen. Teknik. Elektro. FT-USU. yang. telah. membekali penulis dengan berbagai disiplin ilmu selama masa pendidikan. 6. Seluruh Pegawai dan Karyawan Departemen Teknik Elektro FT-USU atas segala bantuan dan dukungannya. 7. Seluruh teman-teman di DepartemenTeknik Elektro FT USU, khususnya angkatan 2010. 8. Semua orang yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu, penulis mengucapkan terima kasih banyak.. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu, dengan segala kerendahan hati penulis bersedia menerima saran dan kritik yang sifatnya membangun demi kesempurnaan tugas akhir ini. Akhir kata penulis berharap semoga penulisan tugas akhir ini bermanfaat bagi siapapun yang membutuhkannya.. Medan,. Januari 2017. Penulis. Enjoi Capital Sinaga. iii UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

DAFTAR ISI. ABSTRAK ................................................................................................................. i KATA PENGANTAR ................................................................................................ ii DAFTAR ISI ............................................................................................................ iv DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. viii DAFTAR TABEL .................................................................................................... xi BAB I. PENDAHULUAN ..................................................................................... 1. 1.1. Latar belakang ............................................................................................... 1. 1.2. Rumusan Masalah ......................................................................................... 1. 1.3. Tujuan dan Manfaat Penelitian .................................................................... 2. 1.4. Batasan Masalah .......................................................................................... 2. 1.5. Metode Penelitian ........................................................................................ 3. 1.6. Sistematika Penulisan ................................................................................... 4. BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 5. 2.1. Motor Arus Searah ........................................................................................ 5. 2.2. Prinsip Kerja Arus Searah ............................................................................. 6. 2.3. Konstruksi Motor Arus Searah ..................................................................... 9. 2.4. Pengaturan Kecepatan Motor Arus Searah ................................................. 14 2.4.1 Pengaturan Arus Medan (field-current control) ................................ 16. iv UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

2.4.2. Pengaturan Tahanan Jangkar ............................................................. 17. 2.4.3 Pengaturan Tegangan ........................................................................ 18 2.4.4 Pengaturan Kecepatan Motor dengan Konverter Penaik dan Penurun Tegangan (Buck-Boost Converter) .................................................... 21 2.5 Cara-cara Pengasutan Motor Arus Searah .................................................. 28 2.5.1 Menggunakan Tahanan Starting ....................................................... 28 2.5.2 Dengan Pembatas Arus Start ............................................................. 28 BAB III PEMODELAN DAN SIMULASI SISTEM .......................................... 30 3.1. Parameter Mesin Arus Searah .................................................................... 30. 3.2. Parameter Penyearah dan Filter Kapasitor .................................................. 31. 3.3. Parameter Pulse Generator ......................................................................... 33. 3.4. Parameter Pengontrol Kecepatan ................................................................ 33. 3.5. Parameter Konverter Penaik dan Penurun Tegangan (Buck-boost converter) ................................................................................ 34. 3.6. Parameter Soft Starter ................................................................................. 35. 3.7. Pemodelan Simulasi pada Matlab ............................................................... 35 3.7.1 Mesin Arus Searah ............................................................................ 36 3.7.2 Penyearah dan Filter kapasitor .......................................................... 37 3.7.3 Pulse Generator ................................................................................. 39 3.7.4 Pengontrol Kecepatan ........................................................................ 40 3.7.5 Konverter Penaik dan Penurun Tegangan (Buck-boost Converter) .. 40 3.7.6 Soft Starter ......................................................................................... 42. v UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3.7.7 3.8. Tahanan Starting ................................................................................ 44. Rangkaian Simulasi .................................................................................... 44 3.8.1 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Start Langsung .... 44 3.8.2 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Tahanan Starting .. 45 3.8.3 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter tanpa PI Controller .......................................................................................... 45 3.8.4 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter dan PI Controller ........................................................................................... 46. 3.9. Simulasi Sistem ........................................................................................... 46. 3.10 Skematik Perencanaan Penelitian ............................................................... 47 BAB IV ANALISIS DAN HASIL SIMULASI .................................................. 48 4.1. Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Start Langsung ........................ 48. 4.2. Analisis Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Start Langsung ......... 49. 4.3. Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Tahanan Starting .................... 49. 4.4. Analisis Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Tahanan Starting ...... 50. 4.5. Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter tanpa PI Controller ...................................................................................... 51. 4.6. Analisis Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter tanpa PI Controller..................................................................................................... 52. 4.7. Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter dan PI Controller ......................................................................................... 53. vi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

4.8. Analisis Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter dan PI Controller..................................................................................................... 54. 4.9. Tegangan Searah Hasil dari Filter dan Pulse Generator ............................ 55. 4.10 Pengaturan Kecepatan Motor Arus Searah dengan Mengubah-ubah Nilai dari Duty Cycle ................................................................................................... 56 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................. 59 5.1. Kesimpulan .................................................................................................. 59. 5.2. Saran ............................................................................................................ 60. DAFTAR PUSTAKA ............................................................................................. 61 LAMPIRAN. vii UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

DAFTAR GAMBAR. Gambar 2.1. : Kaidah Tangan Kiri Fleming ............................................................. 6. Gambar 2.2. : Arah Arus dan Gaya .......................................................................... 7. Gambar 2.3. : Gaya dalam Medan Magnet .............................................................. 8. Gambar 2.4. : Konstruksi Motor Arus Searah .......................................................... 9. Gambar 2.5. : Konstruksi Kutub dan Penempatannya ........................................... 10. Gambar 2.6. : Inti Jangkar yang Berlapis ............................................................... 11. Gambar 2.6a : Kumparan Gelung ........................................................................... 12 Gambar 2.6b : Kumparan Gelombang .................................................................... 12 Gambar 2.7. : Komutator ........................................................................................ 13. Gambar 2.8. : Sikat-sikat ........................................................................................ 14. Gambar 2.9. : Pengaturan Medan pada Motor DC Penguatan Shunt ..................... 16. Gambar 2.10 : Pengaturan Tahanan Jangkar pada Motor DC Penguatan Shunt ..... 17 Gambar 2.11 : Pengaturan Tegangan pada Motor Arus Searah .............................. 19 Gambar 2.12 : Gambar Ekivalen AC-DC Buck-boost Converter ............................ 21 Gambar 2.13a : Filter Induktor dengan Penyearah ................................................... 26 Gambar 2.13b : Filter Kapasitor ................................................................................ 26. viii UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 2.14 : Bentuk Gelombang Filter Kapasitor ................................................ 27 Gambar 3.1. : Model Mesin Arus Searah ............................................................... 36. Gambar 3.2. : Kotak Dialog Parameter Mesin Arus Searah .................................. 37. Gambar 3.3. : Diagram Simulink Penyearah dan Filter Kapasitor ......................... 38. Gambar 3.4a : Kotak Dialog Diode ......................................................................... 38 Gambar 3.4b : Kotak Dialog Kapasitor ................................................................... 39 Gambar 3.5. : Kotak Dialog Pulse Generator ........................................................ 39. Gambar 3.6. : Diagram Simulink Pengontrol Kecepatan ....................................... 40. Gambar 3.7. : Diagram Simulink Buck-boost Converter ....................................... 40. Gambar 3.8a : Kotak Dialog IGBT ......................................................................... 41 Gambar 3.8b : Kotak Dialog Dioda ......................................................................... 41 Gambar 3.8c : Kotak Dialog Induktor ..................................................................... 41 Gambar 3.8d : Kotak Dialog Kapasitor ................................................................... 41 Gambar 3.9. : Diagram Simulink Soft Starter ........................................................ 42. Gambar 3.10a : Tampilan Dialog GTO ..................................................................... 43 Gambar 3.10b : Tampilan Dialog Relay ................................................................... 43 Gambar 3.10c : Tampilan Dialog Induktor ............................................................... 43 Gambar 3.10d : Tampilan Dialog Dioda ................................................................... 43 ix UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 3.11 : Tampilan Tahanan Starting ............................................................. 44 Gambar 3.12 : Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Start Langsung ... 44 Gambar 3.13 : Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Tahanan Starting . 45 Gambar 3.14 : Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter tanpa Pengatur Kecepatan ........................................................................... 45 Gambar 3.15 : Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter dengan Pengatur Kecepatan ........................................................................... 46 Gambar 4.1. : Grafik Arus Jangkar (Ia), Tegangan Jangkar (Va), dan Kecepatan Motor Arus Searah (rad/s) ................................................................. 48. Gambar 4.2. : Grafik Arus Jangkar (Ia), Tegangan Jangkar (Va), dan Kecepatan Motor Arus Searah (rad/s) ................................................................. 50. Gambar 4.3. : Grafik Arus Jangkar (Ia), Tegangan Jangkar (Va), dan Kecepatan Motor Arus Searah (rad/s) ................................................................. 51. Gambar 4.4. : Grafik Gate Pulse ke GTO dan Besar Error Current ..................... 52. Gambar 4.5. : Grafik Arus Jangkar (Ia), Tegangan Jangkar (Va), dan Kecepatan Motor Arus Searah (rad/s) ................................................................. 54. Gambar 4.6. : Grafik Gate Pulse Ke GTO dan Besar Error Current .................... 54. Gambar 4.7. : Grafik Tegangan Arus Searah Hasil dari Filter Kapasitor .............. 55. Gambar 4.8. : Grafik Pulse Generator pada Buck-boost Converter ....................... 56. Gambar 4.9. : Grafik Kecepatan dengan Duty Cycle ............................................. 58. x UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

DAFTAR TABEL. Tabel 3.1. : Parameter Mesin Arus Searah ......................................................... 30. Tabel 3.2. : Parameter Penyearah dan Filter Kapasitor ...................................... 32. Tabel 3.3. : Parameter PWM .............................................................................. 33. Tabel 3.4. : Parameter Pengontrol Kecepatan .................................................... 34. Tabel 3.5. : Parameter Buck-Boost Converter .................................................... 34. Tabel 3.6. : Parameter Soft Starter ..................................................................... 35. Tabel 4.1. : Kecepatan Motor Arus Searah dan Tegangan yang Dibangkitkan dengan Perubahan Nilai Duty Cycle ................................................. 57. xi UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah Motor merupakan alat yang mengubah energi listrik menjadi energi. mekanis. Motor arus searah terdiri dari penguatan bebas dan penguatan sendiri. Dalam dunia industri motor arus searah banyak digunakan sebagai motor penggerak, hal ini karena motor arus searah memiliki pengaturan kecepatan yang mudah dilakukan. Pengaturan kecepatan motor arus searah dapat dilakukan dengan mengatur arus medan, kemudian dengan mengatur tahanan jangkar dan dengan mengatur tegangan terminal jangkar. Motor arus searah membutuhkan arus starting yang besar, arus yang besar ini dapat merusak isolasi dalam motor, sehingga harus dilakukan pengontrolan terhadap arus startingnya. Beberapa metode starting motor yang dapat dilakukan adalah dengan menggunakan tahanan starting dan dengan menggunakan rangkaian pembatas arus start.. 1 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

1.2. Rumusan Masalah Rumusan masalah pada penulisan Tugas Akhir ini adalah: 1.. Bagaimana pengaruh penggunaan soft starter untuk mengurangi arus start motor yang besar.. 2.. Bagaimana pengaruh penggunaan konverter penaik dan penurun tegangan (ac-dc buck boost converter) terhadap pengaturan kecepatan motor arus searah.. 1.3. Tujuan dan Manfaat penulisan Adapun tujuan dari penulisan Tugas Akhir ini diantaranya adalah 1. Untuk mengetahui perbedaan pengaruh penggunaan soft starter dengan metode starting yang lain terhadap arus start yang masuk ke kumparan jangkar motor . 2. Untuk mengetahui penggunaan konverter penaik dan penurun tegangan (buck boost converter) pada pengontrolan kecepatan motor arus searah.. 1.4. Batasan Masalah Agar pembahasan tugas akhir ini mendapatkan hasil yang maksimal serta. terfokus pada judul dan bidang yang telah disebutkan di atas, maka penulis perlu membatasi permasalahan yang akan dibahas. Adapun batasan masalah dalam Tugas Akhir ini adalah :. 2 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

1. Data parameter mesin arus searah, penyearah gelombang penuh, PWM, pengontrol kecepatan, soft starter, dan konverter penaik dan penurun tegangan (buck boost converter) diambil dari jurnal IEEE yang berjudul Design and simulation of speed controller using ac-dc buck boost converter for dc motor drive with soft starter. 2. Motor yang digunakan adalah motor arus searah satu phasa penguatan bebas. 3. Pengukuran dan analisa rugi-rugi harmonik tidak dilakukan. 4. Simulasi dilakukan dalam blok model dari perangkat lunak.. 1.5. Metode Penelitian Adapun metodologi yang digunakan untuk menyelesaikan penelitian ini. diantaranya adalah: 1. Studi lapangan, yaitu pengambilan data spesifikasi dan data parameter mesin induksi yang akan disimulasi. 2. Studi literatur, yaitu buku referensi, jurnal, artikel dari internet, dan bahan kuliah yang berhubungan dengan penelitian ini. 3. Metode diskusi, yaitu berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing, asisten Laboratorium Konversi Energi Listrik Departemen Teknik Elektro dan teman-teman sesama mahasiswa mengenai masalah-masalah yang timbul selama penulisan tugas askhir ini berlangsung. 4. Perancangan atau simulasi sistem dengan menggunakan program simulink yang terdapat pada perangkat lunak MATLAB. 5. Pengujian program simulasi. 6. Menganalisa hasil perhitungan serta hasil simulasi. 7. Membuat kesimpulan dari hasil analisa yang telah dilakukan.. 3 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

1.6. Sistematika Penulisan. BAB I. : PENDAHULUAN Bab ini membahas tentang latar belakang masalah, perumusan masalah, tujuan dan manfaat penulisan, batasan masalah, metode penulisan dan sistematika penulisan.. BAB II. : TINJAUAN PUSTAKA Bab ini berisi teori umum dan prinsip kerja motor arus searah berpenguatan sendiri, soft starting, dan teori umum dan prinsip kerja konverter penaik dan penurun tegangan (buck boost converter).. BAB III. : PEMODELAN DAN SIMULASI SISTEM Bab ini berisi perancangan rangkaian motor arus searah berpenguatan sendiri dengan soft starting dan pengaturan kecepatan dengan konverter penaik dan penurun tegangan (buck boost converte)r dengan perangkat lunak MATLAB dan melakukan simulasi percobaan.. BAB IV. : ANALISIS HASIL SIMULASI Bab ini berisi analisa dari hasil simulasi yang telah dilakukan dan membandingkan hasil simulasi yang diperoleh dengan teori.. BAB V. : PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan yang diperoleh dari hasil simulasi dan dari analisa data yang telah dilakukan.. 4 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. 2.1. Motor Arus Searah Mesin listrik dapat berupa generator dan motor. Perbedaan dari kedua mesin. ini terletak pada pengkonversian dayanya. Generator bekerja dengan mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Sedangkan motor bekerja dengan mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Sebuah generator arus searah dapat digunakan menjadi mesin arus searah dengan membalik tegangan sumber dan tegangan jangkar. Motor arus searah bekerja berdasarkan interaksi antara dua fluksi magnetik. Dimana kumparan medan akan menghasilkan fluksi magnet yang arahnya dari utara menuju selatan dan kumparan jangkar akan menghasilkan fluksi magnet yang melingkar. Interaksi ini akan menimbulkan suatu gaya sehingga akan menimbulkan torsi. Ditinjau dari segi sumber arus penguat magnetnya, motor arus searah dapat dibedakan menjadi: 1. Motor arus searah penguatan terpisah, bila arus penguat medan rotor dan medan stator diperoleh dari luar. 2. Motor arus searah penguatan sendiri, bila sumber arus penguat magnet dari motor itu sendiri.. 5 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Motor arus searah dapat diklasifikasikan sebagai berikut: 1. Motor arus searah penguatan shunt. 2. Motor arus searah penguatan seri. 3. Motor arus searah kompon panjang. . Motor arus searah kompon panjang kumulatif.. . Motor arus searah kompon panjang differensial.. 4. Motor arus searah kompon pendek.. 2.2. . Motor arus searah kompon panjang kumulatif.. . Motor arus searah kompon panjang differensial.. Prinsip Kerja Motor Arus Searah Motor arus searah bekerja berdasarkan percobaan Lorentz yang. menyatakan,”Jika sebatang penghantar listrik yang berarus di dalam medan magnet maka pada kawat penghantar tersebut akan terbentuk suatu gaya”. Gaya yang terbentuk sering disebut gaya Lorentz. Untuk menentukan arah gaya dapat digunakan kaidah tangan kiri Fleming atau kaidah telapak tangan kiri. Gambar 2.1 melukiskan kaidah tangan kiri Fleming.. Gambar 2.1 Kaidah Tangan Kiri Fleming. 6 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Jika ibu jari, jari tengah dan jari telunjuk disusun seperti gambar 1, garis gaya magnet sesuai dengan arah jari telunjuk, arus yang mengalir pada penghantar searah dengan jari tengah maka, gaya yang terbentuk pada kawat penghantar akan searah dengan arah ibu jari. Jika digunakan kaidah telapak tangan kiri, maka didalam menentukan arah gaya dapat dikerjakan sebagai berikut : “Telapak tangan kiri direntangkan sedemikian rupa sehingga ibu jari dengan keempat jari yang lain saling tegak lurus. Jika garis gaya magnet menembus tegak lurus telapak tangan, arah arus sesuai dengan arah keempat jari tangan, maka ibu jari akan menunjukkan arah gaya yang terbentuk pada kawat penghantar. Hubungan antara garis gaya magnet, arah arus dan gaya yang terbentuk pada kawat penghantar dapat dilukiskan seperti gambar 2.2.. Gambar 2.2 Arah Arus dan Gaya. Untuk dua buah penghantar yang berarus seperti gambar 2.3 berada dalam medan magnet maka pada masing-masing kawat akan timbul suatu gaya.. 7 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 2.3 Gaya dalam Medan Magnet Besarnya gaya ini bergantung dari besarnya arus yang mengalir pada kumparan jangkar (I), kerapatan fluksi (B) dari kedua kutub dan panjang konduktor jangkar (l). Semakin besar fluksi yang terimbas pada kumparan jangkar maka arus yang mengalir pada kumparan jangkar juga besar, dengan demikian gaya yang terjadi pada konduktor juga semakin besar. Jika arus jangkar (I) tegak lurus dengan arah induksi magnetik (B) maka besar gaya yang dihasilkan oleh arus yang mengalir pada konduktor jangkar yang ditempatkan dalam suatu medan magnet adalah [1] : F = B . I . l Newton ..................................................................... (2.1) Dimana: F = Gaya yang terbentuk pada penghantar (Newton) I = Arus yang mengalir pada konduktor jangkar (Ampere) B = Kerapatan fluksi (Weber/m2) l = Panjang konduktor jangkar (m). 8 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

2.3. Konstruksi Motor Arus Searah Konstruksi motor arus searah dapat dibagi menjadi dua bagian, yaitu bagian. yang diam (stator) dan bagian yang bergerak (rotor). Bagian motor arus searah dapat dilihat pada gambar 2.4. Gambar 2.4 Konstruksi Motor Arus Searah Bagian-bagian motor dapat dibagi menjadi: 1. Badan motor (rangka) Rangka (frame atau yoke) motor arus searah memiliki dua fungsi, yaitu: 1. Merupakan sarana pendukung mekanik untuk mesin secara keseluruhan. 2. Untuk membawa fluks magnetik yang dihasilkan oleh kutub-kutub mesin. Untuk mesin kecil, dipertimbangkan harga lebih dominan daripada beratnya, biasanya rangkanya terbuat dari besi tuang (cast iron), tetapi untuk mesin-mesin besar biasanya terbuat dari baja tuang (cast steel) atau lembaran baja (rolled steel). Rangka ini pada bagian dalam dilaminasi untuk mengurangi rugi-rugi inti, selain itu rangka juga harus memiliki permeabilitas yang tinggi disamping kuat secara mekanik.. 9 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Biasanya pada motor terdapat papan nama (name plate) yang bertuliskan spesifikasi umum atau data-data teknik dari mesin, juga terdapat kotak ujung yang merupakan tempat-tempat ujung belitan penguat medan dan lilitan jangkar. 2. Kutub Medan penguat atau medan magnet terdiri atas inti kutub dan sepatu kutub seperti gambar 2.5.. Gambar 2.5 Konstruksi Kutub dan Penempatannya Fungsi kutub adalah 1. Menyebarkan fluks pada celah udara dan juga karena merupakan bidang lebar maka akan mengurangi reluktansi jalur magnet. 2. Sebagai pendukung secara mekanik untuk kumparan penguat atau kumparan medan. Inti kutub terbuat dari lembaran-lembaran besi tuang atau besi tuang. Sepatu kutub dilaminasi dan dibaut atau dikelilingi (rivet) ke rangka mesin. Sebagaimana diketahui bahwa fluks magnet yang terdapat pada motor arus searah dihasilkan oleh kutub-kutub magnet buatan dengan prinsip elektromagnetik.. 10 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3. Inti jangkar Inti jangkar yang umum digunakan dalam motor adalah berbentuk silinder yang diberi alur-alur pada permukaannya untuk melilitkan kumparan-kumparan tempat terbentuknya ggl induksi. Inti jangkar yang terbuat dari bahan ferromanetik, dengan maksud agar komponen-komponen ( lilitan jangkar ) terletak dalam daerah. yang induksi magnetnya besar, supaya ggl induksi dapat bertambah besar. Seperti halnya inti kutub magnet maka jangkar dibuat dari bahan-bahan berlapis-lapis tipis untuk mengurangi panas yang terbentuk karena adanya arus linier. Bentuk inti jangkar dapat dilihat pada gambar 2.6.. Gambar 2.6 Inti Jangkar yang Berlapis 4. Kumparan jangkar Kumparan jangkar pada motor arus searah berfungsi tempat terbentuknya ggl induksi. kumparan jangkar terdiri dari :. 11 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

1. Kumparan gelung. Gambar 2.6a Kumparan Gelung 2. Kumparan gelombang. Gambar 2.6b Kumparan Gelombang 5.. Kumparan medan Fungsi kumparan medan ini adalah untuk membangkitkan fluksi yang akan. dipotong oleh konduktor jangkar.. 12 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

6.. Komutator Fungsi komutator untuk fasilitas penghubung arus dari konduktor jangkar ,. sebagai penyearah mekanik, yang bersama-sama dengan sikat membuat sesuatu kerja sama yang disebut komutasi. Agar menghasilkan penyearah yang lebih baik, maka komutator yang digunakan hendaknya dalam jumlah yang besar. Dalam hal ini setiap belahan ( segmen ) komutator tidak lagi merupakan bentuk separoh cincin, tetapi. sudah berbentuk lempengan-lempengan (segmen. komutator) terdapat bahan isolasi. Gambar komutator dapat ditunjukkan pada gambar 2.7.. Gambar 2.7 Komutator 7.. Sikat-sikat Sikat-sikat ini berfungsi sebagai jembatan bagi aliran arus ke kumparan. jangkar. Dimana permukaan sikat ditekan ke permukaan segmen komutator untuk menyalurkan arus listrik. Besarnya tekanan pegas dapat diatur sesuai dengan keinginan. Bentuk sikat-sikat dapat dilihat pada gambar 2.8. 13 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 2.8 Sikat-sikat Disamping itu, sikat memegang peranan penting untuk terjadinya komutasi. Karbon yang ada diusahakan memiliki konduktivitas yang tinggi untuk mengurangi rugi-rugi listrik. Agar gesekan antara komutator-komutator dan sikat tidak mengakibatkan ausnya komutator, maka sikat harus lebih lunak daripada komutator [2].. 2.4 Pengaturan Kecepatan Motor Arus Searah Pada motor arus searah berlaku persamaan:. Vt = Ea + Ia R a …………………………………………………….(2.2) Dimana:. Vt. = tegangan terminal (Volt). Ea. = gaya gerak listrik induksi (Volt). Ra. = tahanan jangkar (Ohm). Ia. = arus jangkar (Volt). Besar gaya gerak listrik induksi pada kumparan jangkara akibat berputarnya rotor yang terletak diantara kutub magnet adalah:. 14 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Ea =. ∅xPxZxN x 108…...…………………………………..…(2.3) a x 60. Dimana:. Ea. = gaya gerak listrik induksi (Volt). N. = putaran rotor (rpm). ∅. = fluks magnit perkutub (Maxwel). Atau:. Ea =. ∅xPxZxN ……………………………………..……..…..(2.4) a. Dimana:. Ea. = gaya gerak listrik induksi (Volt). N. = putaran rotor (rpm). ∅. = fluks magnit perkutub (Maxwel). Persamaan (2.3) diatas dapat dituliskan menjadi :. Ea = C x ∅ x N ……………………….…………………………..(2.5) Dimana : ∅ dalam weber PxZ C = a x 60…………………………………………..……(2.6). Dari persamaan (2.2) dan persamaan (2.5) dapat diperoleh: N=. Vt −Ia Ra cx∅. …………………………………………….……(2.7). 1 N = c (Ea ⁄∅ )………………………………………………...….(2.8). 15 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Dengan demikian ada 3 cara yang dapat dilakukan untuk dapat mengatur kecepatan motor arus searah, diantaranya: . Pengaturan arus medan.. . Pengaturan tahanan yang berhubungan dengan rangkaian gandar kumparan.. . Pengaturan tegangan pada terminal-terminal gandar kumparan [3].. 2.4.1 Pengaturan Arus Medan (field-current control) Pengaturan arus medan (field-current control) merupakan metode yang paling umum digunakan dan merupakan salah satu keuntungan yang menonjol dari motor-motor shunt. Pengaturan arus medan yang berarti mengatur fluks dan kecepatannya dengan cara mengatur tahanan dari rangkaian medan-shunt, atau dengan pengaturan zadat bila medannya diteral secara terpisah, merupakan cara yang mudah dikerjakan, murah, dan tanpa banyak perubahan pada kerugiankerugian motor [4]. Gambar rangkaian pengaturan kecepatan dengan pengaturan arus medan dapat dilihat pada gambar (2.9).. Gambar 2.9 Pengaturan Medan pada Motor DC Penguatan Shunt. 16 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Dengan substitusi persamaan (2.2) ke persamaan (2.5) maka akan diperoleh persamaan [5]: N=. Vt −Ia Ra ………………………………………………..…….(2.9) C∅. Dimana: N. = putaran kecepatan motor (rpm). Vt. = tegangan terminal (Volt). Ia. = arus jangkar (Ampere). C. = konstanta. (. ∅. = fluks medan shunt (Wb). Ra. = tahanan jangkar (Ohm). 4,44 Np 120. ). 2.4.2 Pengaturan Tahanan Jangkar Pengaturan ini berupa pengaturan kecepatan dengan cara memasukkan tahanan seri luar ke dalam rangkaian gandar kumparannya. Cara ini dapat diterapkan pada motor-motor seri, shunt, majemuk; untuk dua jenis terakhir, tahanan seri harus dipasang diantara medan shunt dan gandar kumparan, bukan diantara jala-jala listrik dan motor. Pengaturan kecepatan dengan tahanan jangkar dapat dilihat pada gambar (2.10).. Gambar 2.10 Pengaturan Tahanan Jangkar pada Motor DC Penguatan Shunt 17 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Dari persamaan (2.9) diperoleh persamaan: N=. Vt −Ia Ra (Ra + Rvar …………………………………...……..(2.10) C∅. Dimana: N. = putaran kecepatan motor (rpm). Vt. = tegangan terminal (Volt). Ia. = arus jangkar (Ampere). C. = konstanta. (. ∅. = fluks medan shunt (Wb). Ra. = tahanan jangkar (Ohm). 4,44 Np 120. ). Metode ini jarang digunakan karena menyebabkan rugi-rugi cukup besar dan sangat mempengaruhi efisiensi motor [5].. 2.4.3 Pengaturan Tegangan Pengaturan ini memanfaatkan kenyataan bahwa suatu perubahan pada tegangan terminal suatu motor shunt akan menyebabkan suatu perubahan kecepatan yang sebanding. Biasanya daya yang tersedia merupakan arus bolak balik tegangan tetap, sehingga diperlukan peralatan tambahan berupa suatu penyearah (rectifier) atau suatu himpunan generator-motor agar dapat memberikan tegangan yang dapat diatur bagi motor [4]. Pengaturan tegangan pada motor arus searah dapat dilihat pada gambar (2.11).. 18 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 2.11 Pengaturan Tegangan pada Motor Arus Searah Berdasarkan persamaan (2.2) dan (2.5) diperoleh persamaan [5]: N=. Vt −IaRa ………………………………………………….(2.11) C∅. Dimana : N. = putaran kecepatan motor (rpm). Vt. = tegangan terminal (Volt). Ia. = arus jangkar (Ampere). C. = konstanta. ∅. = fluks medan shunt (Wb). Ra. = tahanan jangkar (Ohm). Berdasarkan pengaturan tegangan menggunakan thyristor terbagi atas tiga bagian sebagai berikut:. a.. Kontrol Phasa Dimana sumber AC dipotong gelombang negatifnya sehingga yang. terhubung ke motor adalah gelombang positifnya dan pengontrolan ini dapat digunakan untuk semua daya motor.. 19 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

b.. Integral Siklus Kontrol Dengan memotong gelombang AC sehingga merubah nilai tegangan AC. atau disebut juga AC Kontroler, yang dihubungkan dengan jembatan dioda. Metode ini hanya bermanfaat untuk ukuran motor mempunyai daya yang kecil.. c.. Kontrol Chopper Pada banyak aplikasi industri, diperlukan untuk mengubah sumber tegangan. dc tetap menjadi sumber tegangan dc yang bersifat variabel. DC Chopper di kenal dengan pengubah daya DC-DC atau DC Konverter yang dimanfaatkan terutama untuk penyediaan tegangan keluaran DC yang bervariasi besarannya sesuai dengan permintaan pada beban. Daya masukan dari proses DC-DC tersebut adalah berasal dari sumber daya DC yang biasanya memiliki tegangan masukan yang tetap. Pada dasarnya, penghasilan tegangan keluaran DC yang ingin dicapai adalah dengan cara pengaturan lamanya waktu penghubungan antara sisi keluaran dan sisi masukan pada rangkaian yang sama. Komponen yang digunakan untuk menjalankan fungsi penghubung tersebut tidak lain adalah switch (solid state electronic switch) seperti misalnya Thyristor, MOSFET, IGBT, GTO. Secara umum ada dua fungsi pengoperasian dari DC Chopper yaitu penaikan tegangan dimana tegangan keluaran yang dihasilkan lebih tinggi dari tegangan masukan, dan penurunan tegangan dimana tegangan keluaran lebih rendah dari tegangan masukan [5].. 20 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

2.4.4 Pengaturan Kecepatan Motor dengan Konverter Penaik dan Penurun Tegangan (Buck-boost Converter) Konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter) dapat menghasilkan tegangan yang lebih tinggi daripada tegangan masukannya dan dapat juga menghasilkan tegangan yang lebih rendah daripada tegangan masukannya. Analisis steady state dilakukan untuk mendapatkan rangkaian ekivalen dari konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter). Ada tiga mode dari konverter ini, yaitu: 1. Mode Pengisian Selama mode pengisian, switching akan menutup, dioda reverse bias, input tegangan timbul pada induktor. Induktor akan menyimpan energi sementara motor dan kapasitor akan terisolasi. 2. Mode Pelepasan Selama mode pemakaian, switching akan menutup, dioda akan forward bias dan induktor bertindak sebagai sumber pada kapasitor dan motor. 3. Pada mode ini sama seperti mode pertama. Pada kondisi ini kapasitor bertindak sebagai sumber untuk motor [6]. Gambar ekivalen konverter penaik dan penurun tegangan (ac-dc buck boost converter) dapat dilihat pada gambar 2.12. Gambar 2.12 Gambar Ekivalen Konverter Penaik dan Penurun Tegangan (Ac-dc Buck-boost Converter) 21 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Perlu dicatat bahwa frekuensi switching sangat tinggi, tegangan input diasumsikan konstan. Tegangan induktor V1 adalah tegangan sumber Vin selama mode pengisian dan tegangan keluaran V0 selama mode pelepasan muatan. Dengan memisalkan D adalah duty cycle, maka nilai dari V1 dapat dirumuskan:. V1(t) = DVin (t) + (1 – D)Vo(t) …………………………….(2.12) Tegangan pada induktor dirumuskan dengan:. VL(t) = L. 𝑑𝑖. ……………………………………………….….(2.13). 𝑑𝑙. Arus pada induktor dihasilkan selama pelepasan. Arus ini timbul karena awalnya terjadi pengisian pada induktor tersebut. Persamaan untuk menentukan nilai dari arus sumber dengan arus keluaran dirumuskan dengan: iS(t) =D iL (t) ………………………………………………….(2.14) io(t) = (1– D) iL (t) ...……………………………………….….(2.15) Dari persamaan 2.12 dan persamaan 2.13 dapat dituliskan hubungan:. DV (t) = L. 𝑑𝑖𝐿 𝑑𝑡. - (1- D)Vo(t) ...…..……………………..….….(2.16). Dengan mensubstitusikan persamaan 2.15 ke persamaan 2.16 maka akan diperoleh hubungan: D 1−𝐷. V(t) =. L di𝑜 – Vo(t) ...…..……………….…..….(2.17) 2 (1−𝐷) dt. 22 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Persamaan 2.17 memperlihatkan rangkaian ekivalen steady state seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.12. Rangkaian ini memerlukan kapasitor C yang besar untuk menghasilkan tegangan keluaran yang rata. Pada keadaan steady state dan untuk mencukupi kebutuhan kapasitor C yang besar, maka tegangan keluaran Vo(t) dan arus keluaran io(t) diasumsikan sama dengan nol. Tegangan rata – rata dari bagian kedua dari persamaan 2.17 sama dengan nol, sehingga tegangan keluaran akan tergantung dengan tegangan keluaran dan dirumuskan dengan:. |. v0 (t) v(t). |=. D 1−D. ……….……………………………….…….(2.18). Persamaan 2.18 ini dapat dituliskan juga dengan:. D=. v0 (t). ……….……………………………….........….(2.19) v(t)+v0 (t). Dimana :. v0 (t). = tegangan keluaran (volt). v(t). = tegangan masukan (volt). D. = duty cycle. L. = induktansi (H). is (t). = arus masukan (A). i0 (t). = arus keluaran (A). 23 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Fungsi dari konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter) tergantung dari nilai dari duty cycle D ini. Jika D ≤ 0.5 maka sistem akan berfungsi sebagai buck converter dan jika D ≥ 0.5 maka sistem akan berfungsi sebagai boost converter [7]. Pengaturan kecepatan dengan konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter) memerlukan peralatan seperti: . Pulse Generator. Pulse Generator berguna untuk memberikan sinyal pada konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter) untuk mengontrol magnitude tegangan output. Tegangan output ini akan dikirimkan menjadi masukan pada motor [6]. . Proportional-Integral (PI) Controller. PI controller bekerja dengan mengambil kecepatan motor sebagai masukan dan memberikan arus referensi pada kontrol. Arus referensi ini berguna untuk masukan soft starter yang mengontrol arus start sampai pada kecepatan yang diinginkan. Pengontrol ini bekerja berdasarkan hubungan antara kecepatan, arus jangkar, tegangan jangkar, back emf, dan torsi. Berikut ini adalah persamaan- persamaan pada mesin dc penguatan bebas. Torsi motor berhubungan dengan arus jangkar. Tl = Kia. ……………….……………………………….…..….(2.20). Tegangan back emf berhubungan dengan kecepatan motor 𝜔m.. ia =K.Nm ……………….……………………………...…..….(2.21) Dengan menggunakan hukum Newton dan Kirchooff, akan diperoleh:. 24 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

J. l. dN dt d0 dt. + bN = KIa ………………..……………………...…..….(2.22) +RIa = V – KNm ………………..…………….………..….(2.23). Dengan menggunakan transformasi Laplace, akan diperoleh :. jsN (s) + bN (s) = KIa (s) ………………..…………..……..…..(2.24) Dan lsIa (s) + RIa (s) = V – KNm (s) …………………….……..…..(2.25) Karena hanya hubungan antara arus jangkar dan kecepatan mesin yang diperlukan, maka fungsinya berubah menjadi: Iₐ (s) Nm (s). =. (Js+b) k. ………………………………...………..…..(2.26). Dengan menggunakan fungsi ini maka pengontrol kecepatan dapat dibuat dengan menggunakan kecepatan motor sebagai masukan dan arus referensi untuk masukan pengontrol. Proportional-Integral (PI) dapat dibuat berdasarkan kecepatan referensi Nref dan kecepatan motor yang sebenarnya Nm yang akan melalui control proportional dan integral yang terhubung secara parallel yang memiliki gain Kp dan Ki. Nilai dari Kp dan Ki dirumuskan dengan [6] :. Iₐ (s)= (Kp + Ki.S) Nm (s) ……………………...………....…..(2.27). 25 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

. Penyearah Gelombang. Penyearah gelombang bekerja dengan menyearahkan arus bolak-balik (ac) menjadi arus searah (dc). Penyearah ada 2 macam yaitu, penyearah gelombang penuh dan penyearah setengah gelombang. Penyearah ini biasanya dipasangkan dengan filter untuk menghilangkan riak gelombang. . Filter. Filter digunakan untuk mendapatkan tegangan output arus searah yang rata dari rangkaian penyearah. Dalam penyearah kita tidak mendapatkan arus searah yang murni melainkan arus searah yang berubah secara periodik, jadi arus ini mengandung komponen arus bolak balik. Jadi filter ini akan mengurangi factor ripple yang terjadi pada sebuah rangkaian penyearah. Filter yang biasa dipakai dapat berupa filter induktor dan filter kapasitor. Bentuk rangkaian filter induktor dan filter kapasitor dapat dilihat pada gambar 2.13.. (a). (b) Gambar 2.13 (a) Filter Induktor dengan Penyearah dan (b) Filter Kapasitor. 26 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Pada filter kapasitor, pada saat tegangan sumber naik, kapasitor akan terisi sampai tegangan maksimum. Pada saat tegangan sumber menurun, kapasitor akan melepaskan energi yang disimpannya melalui beban (karena pada saat ini dioda tidak terkonduksi). Dengan demikian, beban akan tetap menerima energi walaupun dioda tidak terkonduksi. Selanjutnya bila dioda terkonduksi lagi, kapasitor akan terisi dan energi yang tersimpan ini akan dilepaskan lagi saat dioda tidak terkonduksi, dan demikian seterusnya. Bentuk gelombang tegangan output dari filter kapasitor dapat dilihat pada gambar 2.14.. Gambar 2.14 Bentuk Gelombang Filter Kapasitor Besar riak gelombang yang dihasilkan dari filter kapasitor dapat dirumuskan dengan [8]:. Vr(pp) =. Vm fr RC. …………………………………………………..(2.28). Dimana: Vr(pp) = riak tegangan. Vm. = tegangan bolak-balik. fr. = frekuensi. R. = resistansi. C. = besar kapasitor. 27 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

2.5. Cara-cara Pengasutan Motor Arus Searah Salah satu masalah dari pengasutan motor arus searah adalah arus startnya. yang besar. Hal ini dapat merusak isolasi dan mengurangi efisiensi motor. Ketika motor dijalankan, kecepatan dan tegangan induksi Ea masih sama dengan nol. Dari persamaan Ia = (Vt − Ea )/R a , untuk Ea = 0 dan R a yang cukup kecil, arus. Ia yang mengalir besar sekali. Sehingga arus start ini perlu diperkecil. Ada beberapa cara pengasutan motor arus searah, diantaranya:. 2.5.1 Menggunakan Tahanan Starting Cara yang paling sering digunakan untuk membatasi arus jangkar yang besar pada saat starting adalah dengan membuat tahanan yang dipasang seri terhadap tahanan jangkar. Secara perlahan-lahan kemudian tegangan induksi pun dibangkitkan dan rotor pun mulai berputar. Bersamaan dengan ini, tahanan mula tersebut harus pula diturunkan. Penurunan tahanan mula yang dipasangkan ini dapat dikerjakan dengan tangan (oleh manusia) atau otomatis (dengan menggunakan relay elektronik). Kerugian dari penggunaan metode ini adalah kehilangan energi yang disebabkan pemakaian resistor dan juga batasan arus tidak dapat diubah karena sudah ditentukan sebelumnya [9]. 2.5.2 Dengan Rangkaian Pembatas Arus Start Metode. alternatif. untuk. membatasi. arus. jangkar. adalah. dengan. menggunakan rangkaian pembatas arus. Rangkaian pembatas ini bekerja dengan menggunakan switch. Rangkaian switch yang digunakan bisa dengan MOSFET atau GTO (gate turn on). Switch ini dikendalikan oleh kontrol hysteresis. Kontrol terdiri dari relay yang membandingkan sinyal input dengan nilai nilai ambang. 28 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

yang disebut hysteresis band (h band). Rangkaian ini bekerja dengan membandingkan arus referensi (arus maksimum yang diperbolehkan pada jangkar) dengan arus jangkar yang sebenarnya Ia. Error arus dirumuskan:. Ie = Ia – Iref ……………………………………………………..(2.29) Dimana:. Ie. = error arus. Ia. = arus jangkar sebenarnya. Iref. = arus referensi. Rangkaian akan membandingkan nilai error arus ini dengan batas atas dan batas bawah dari relay. Relay akan mengirim sinyal u’ dengan kondisi:. U ′ (t ) = {. 1, if Ie ≤ 𝑙𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 } ………………………..……(2.30) 0, if Ie > 𝑢𝑝𝑝𝑒𝑟 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡. 𝑙𝑜𝑤𝑒𝑟 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 = −. 𝑢𝑝𝑝𝑒𝑟 𝑙𝑖𝑚𝑖𝑡 =. hband. +. 2. …………………………………...…..(2.31). hband …………………………………….....(2.32) 2. Hband disebut juga band toleransi. Berdasarkan arus referensi, soft starter akan berkerja sehingga batasan arus akan dapat disesuaikan dengan kebutuhan pengguna [6].. 29 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

BAB III PEMODELAN DAN SIMULASI SISTEM. 3.1. Parameter Mesin Arus Searah. Parameter mesin arus searah diambil dari jurnal IEEE yang berjudul Thyristor Based Speed Control Techniques of DC Motor: A Comparative Analysis Berikut adalah parameter mesin arus searah yang akan digunakan [10]: Tabel 3.1 Parameter Mesin Arus Searah Rating Rating tegangan Rating arus Kecepatan Tegangan medan Rₐ Rf Lₐ Lf Laf J. Nilai 240 V 21,1 Amp 1750 rpm 300 V 2,581 Ω 281,3 Ω 0,028 H 156 H 0,9483 H 0,02215 N –rad/sec. Bm. 0,002853 N.m.s. Tf. 0,5161. Dari parameter diatas dapat dicari nilai hubungan torsi dengan kecepatan. Gaya gerak listrik dapat dihitung dengan persamaan 2.2.. Vt = Ea + Ia R a , sehingga Ea = Vt − Ia R a Ea = 240 − 21,1 x 2,581 Ea = 185.5409 Tenaga motor: Pe = 185,5409 x 21.1 30 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Pe = 3914,91 W = 5 HP Besar arus medan:. If = 300/281.3 = 1.07 A Dengan pesamaan:. Ea = N x Laf x If N = Ea /( Laf x If ) N = 185,5409/( 0,9483 x 1.07) N = 183 rad/s = 183 x 60 / ( 2 x 3.14 ) N = 1750 RPM Besar torsi mesin arus searah: T = Pe / N T = 3914,91 / 182.6 = 21.4 Hubungan torsi dengan kecepatan: T = Bl x N Bl = 21.4 / 182.6 Bl = 0.11. 3.2. Parameter Penyearah dan Filter Kapasitor Parameter penyearah dan filter kapasitor diambil dari jurnal IEEE yang. berjudul Design and simulation of speed controller using AC-DC buck boost converter for dc motor drive with soft starter. Berikut adalah parameter penyearah dan filter kapasitor yang akan digunakan:. 31 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Tabel 3.2 Parameter Penyearah dan Filter Kapasitor Parameter Vᵢᴫ F 1. Dioda pada penyearah Ron Vf Rs Cs 2. Filter Kapacitor C. Nilai 100 V 50 Hz 0.001 Ω 0.8 V 500 Ω 250 pF 38 mF. Nilai dari filter kapasitor ini diperoleh dengan persamaan 2.28.. Vr(pp) =. Vm fr RC. Persamaan ini dapat diubah menjadi: C=. Vm fr RVr(pp). Dari persamaan ini dapat ditentukan besar riak tegangan yang diinginkan. Pada Tugas Akhir ini dipilih riak tegangan sebesar 10 volt. Untuk menentukan besar resistansi mesin dihitung dengan Hukum Ohm. R = V/I = 240/21.1 R = 11.37 Ohm Sehingga untuk menentukan besar kapasitor yang dibutuhkan dapat dihitung dengan: C=. 220 50. 11.37 .10. C = 38 mFe. 32 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Dengan perhitungan ini maka tegangan rata-rata dari filter adalah sebesar 215 volt. Ini didapat dari 220 – (10/2) = 215 volt. 3.3. Parameter Pulse Generator Berikut adalah parameter Pulse generator yang akan digunakan: Tabel 3.3 Parameter PWM. Amplitudo. 0-1 volts. Frekuensi. 50000 Hz. Pulse Width. 52.8. Nilai dari pulse width ditentukan dengan persamaan 2.19. D=. v0 (t) v(t)+v0 (t). Nilai vt (t) sebagai masukan pada konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter) diambil dari tegangan rata-rata keluaran dari penyearah gelombang penuh. Pada Tugas Akhir ini, keluaran dari penyearah gelombang penuh adalah sebesar 215 Volt. Dan besar tegangan keluaran yang diinginkan adalah sebesar 240 volt. Sehingga perhitungannya menjadi:. D=. 240 215+240. x 100 %. D = 52.8. 3.4. Parameter PI Controller Parameter pengontrol kecepatan diambil dari jurnal IEEE yang berjudul. Design and simulation of speed controller using AC-DC buck boost converter for. 33 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

dc motor drive with soft starter. Berikut adalah parameter pengontrol kecepatan yang akan digunakan: Tabel 3.4 Parameter PI Controller Nref. 100 RAD/SEC. Kp. 1.6. Ki. 50. Saturation Upper limit. +25. Lower limit. 0. 3.5 Parameter Konverter Penaik dan Penurun Tegangan (Buck-Boost Converter) Parameter konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter) diambil dari jurnal IEEE yang berjudul Design and simulation of speed controller using AC-DC buck boost converter for dc motor drive with soft starter. Berikut adalah parameter konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter) yang akan digunakan: Tabel 3.5 Parameter Buck-Boost Converter 1. Ideal switch Ron. 0.001Ω. Rs 2. Induktor, L. 103 Ω 10 Mh. 3. Dioda Ron. 0.001 Ω. Vf. 0.8 V. Rs. 500 Ω. Cs. 250 pF. 4. Kapacitor, C. 1000uF. 34 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3.6. Parameter Soft Starter Parameter soft starter diambil dari jurnal IEEE yang berjudul Design and. simulation of speed controller using AC-DC buck boost converter for dc motor drive with soft starter. Berikut adalah parameter soft starter yang akan digunakan: Tabel 3.6 Parameter Soft Starter 1. GTO Ron Vf Tf Tt 2. Inductor,L 3. Dioda Ron Vf Cs 4. Hysteresis controller Upper limit Lower limit. 3.7. 0.05 Ω 1V 1 µs 1 µs 100 mH 0.05 Ω 0.7 V 0.1 𝜇F +0.25 -0.25. Pemodelan Simulasi pada Matlab MATLAB (Matrix Laboratory) adalah sebuah perangkat lunak yang untuk. analisa dan komputasi numerik yang merupakan bahasa pemrograman matematika lanjutan dengan dasar pemikiran menggunakan sifat dan bentuk matrik. Pemodelan ini dilakukan pada Matlab R2011b.. 35 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3.7.1 Mesin Arus Searah Model mesin arus searah pada Simulink ditunjukkan pada gambar 3.1.. Gambar 3.1 Model Mesin Arus Searah Mesin arus searah dapat bekerja sebagai motor atau generator. Hal ini ditandai dengan mekanikal torsi masukannya (TL) : . Jika TL bernilai positif, maka mesin arus searah beroperasi sebagai motor. . Jika TL bernilai negatif maka, mesin arus searah beroperasi sebagai generator Model mesin arus searah dilengkapi dengan kotak dialog untuk memasukkan. nilai parameter mesin arus searah yang digunakan dalam simulasi. Tampilan kotak dialog mesin induksi seperti gambar 3.2.. 36 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 3.2 Kotak Dialog Parameter Mesin Arus Searah Pada kotak tersebut dimasukkan nilai-nilai parameter mesin induksi yang telah diperoleh.. 3.7.2 Penyearah dan Filter Kapasitor Penyearah yang digunakan pada Tugas Akhir ini adalah penyearah gelombang penuh 4 dioda atau sering disebut penyearah jembatan. Diagram simulink penyearah dan filter kapasitor seperti ditunjukkan pada gambar 3.3.. 37 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 3.3 Diagram Simulink Penyearah dan Filter Kapasitor Keempat dioda ini memiliki parameter yang sama. Tampilan kotak dialog dioda dan filter kapasitor seperti pada gambar 3.4.. (a). 38 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

(b) Gambar 3.4 (a) Kotak Dialog Dioda dan (b) Kotak Dialog Kapasitor. 3.7.3 Pulse Generator Fungsi dari pulse generator ini adalah untuk mengontrol tegangan keluaran dari konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter). Pengontrolan ini dapat dilakukan dengan mengubah-ubah nilai dari pulse width. Tampilan kotak dialog mesin induksi seperti gambar 3.5.. Gambar 3.5 Kotak Dialog Pulse Generator 39 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3.7.4 PI Controller Pengontrol berguna untuk menentukan kecepatan yang kita inginkan. Kita dapat menentukan besar kecepatan yang diinginkan dengan mengubah nilai masukan pada Nref. Diagram simulink pengontrol kecepatan seperti ditunjukkan pada gambar 3.6.. Gambar 3.6 Diagram Simulink Pengontrol Kecepatan. 3.7.5 Konverter Penaik dan Penurun Tegangan (Buck-boost Converter) Diagram simulink konverter penaik dan penurun tegangan (buck- boost converter) ditunjukkan pada gambar 3.7.. Gambar 3.7 Diagram Simulink Konverter Penaik dan Penurun Tegangan (Buckboost Converter). 40 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Komponen yang terdapat pada konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter) terdiri dari IGBT, dioda, induktor, dan kapasitor. Masingmasing tampilan dialog komponen tersebut seperti pada gambar 3.8.. (a). (c). (b). (d). Gambar 3.8 (a) Kotak Dialog IGBT, (b) Kotak Dialog Dioda, (c) Kotak Dialog Induktor, dan (d) Kotak Dialog Kapasitor. 41 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3.7.6 Soft Starter Soft starter ini berkerja berdasarkan chopping circuit, yaitu rangkaian yang bekerja dengan sebuah switch yang dipicu oleh pulse. Pada Tugas Akhir ini switch yang digunakan adalah sebuah GTO (gate turn off). Gate akan berubah seiring dengan pulse pemicunya. GTO akan mengalirkan arus jika pulse-nya bernilai satu dan akan terputus jika bernilai nol. Diagram simulink soft starter akan ditunjukkan pada gambar 3.9.. Gambar 3.9 Diagram Simulink Soft Starter Soft starter ini memiliki 4 komponen penyusun yang terdiri dari GTO, induktor, dioda, dan relay. Tampilan dialog penyusun ini ditunjukkan pada gambar 3.10.. 42 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

(a). (c). (b). (d). Gambar 3.10 (a) Tampilan Dialog GTO, (b) Tampilan Dialog Relay, (c) Tampilan Dialog Induktor, dan (d) Tampilan Dialog Dioda. 43 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3.7.7 Tahanan Starting Tahanan starting berguna untuk menahan arus start yang besar sehingga arus yang masuk ke motor bisa dikurangi. Tahanan starting yang digunakan seperti yang ditunjukkan pada gambar 3.11.. Gambar 3.11 Tampilan Tahanan Starting Tahanan yang digunakan adalah sebesar 3,66 ohm, 1,64 ohm, dan 0,74 ohm. Tahanan starting ini akan berkurang secara bertahap sampai semua tahanan akan lepas. Pada saat semua tahanan telah lepas, maka arus akan langsung masuk ke mesin tanpa melalui tahanan lagi.. 3.8 Rangkaian Simulasi 3.8.1. Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Start Langsung. Gambar 3.12 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Start Langsung. 44 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3.8.2 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Tahanan Starting. Gambar 3.13 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Tahanan Starting. 3.8.3. Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter tanpa PI Controller. Gambar 3.14 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter tanpa PI Controller. 45 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3.8.4 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter dan PI Controller. Gambar 3.15 Rangkaian Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter dengan PI Controller. 3.9 Simulasi Sistem Simulasi yang akan dilakukan menggunakan toolbox yang terdapat pada perangkat lunak MATLAB. Simulasi dilakukan dalam rentang waktu tertentu dengan:. . Simulasi motor arus searah dengan start langsung dengan waktu 1.5 detik. . Simulasi motor arus searah dengan tahanan starting dengan waktu 5 detik. . Simulasi motor arus searah dengan soft starter tanpa pengatur kecepatan dengan waktu 1.5 detik. . Simulasi motor arus searah dengan soft starter dengan pengatur kecepatan dan waktu 1.5 detik. 46 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

3.10 Skematik Perencanaan Penelitian. 47 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

BAB IV ANALISIS HASIL SIMULASI. 4.1. Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Start Langsung. Gambar 4.1 Grafik Arus Jangkar (Ia), Tegangan Jangkar (Va), dan Kecepatan Motor Arus Searah (rad/s). 48 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

4.2. Analisis Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Start Langsung Pada gambar 4.1 dapat dilihat bahwa arus dan tegangan membutuhkan. waktu 0.5 detik agar sistem menjadi stabil. Dari grafik arus terlihat terjadi arus inrush sebesar 64 ampere (3 kali lipat dari arus nominal mesin sebesar 21.1 ampere). Kenaikan ini terjadi karena tahanan belitan jangkar dari mesin arus searah yang kecil.. 4.3. Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Tahanan Starting. 49 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 4.2 Grafik Arus Jangkar (Ia), Tegangan Jangkar (Va), dan Kecepatan Motor Arus Searah (rad/s). 4.4. Analisis Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Tahanan Starting Dari gambar 4.2 dapat dilihat bahwa terjadi kenaikan secara bertahap pada. tegangan, arus start, dan kecepatan motor sampai pada nilai nominalnya. Hal ini terjadi karena terjadi penurunan tahanan start secara bertahap sampai lepas semua. Tahanan start ini berguna untuk mengurangi arus yang masuk ke jala-jala motor saat start. Disaat semua tahanan telah lepas maka mesin akan sampai ke kecepatan nominalnya karena arus telah langsung ke mesin tanpa melalui tahanan lagi. Dari grafik terlihat bahwa sistem memerlukan waktu 3.5 detik untuk memutuskan semua tahanan starting dan sistem akan stabil.. 50 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

4.5. Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter tanpa PI Controller. Gambar 4.3 Grafik Arus Jangkar (Ia), Tegangan Jangkar (Va), dan Kecepatan Motor Arus Searah (rad/s). 51 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 4.4 Grafik Gate Pulse ke GTO dan Besar Error Current. 4.6. Analisis Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter tanpa PI Controller Dari grafik terlihat bahwa arus jangkar tidak pernah melewati batas arus. maksimum sebesar 25 ampere. Hal ini terjadi karena adanya respon dari arus error current yang terdiri dari arus referensi dengan arus jangkar mesin terhadap gate pulse pada GTO. Jika besar error current Ie ( Ia-Iref) lebih besar dari 2,5 ampere maka pulse akan bernilai nol (0) dan jika lebih kecil dari -2,5 maka pulse akan bernilai satu (1). Perbandingan ini akan membuat pada saat arus jala-jala sebesar 25 ampere maka besar error current Ie akan bernilai nol (0) sehingga pulse yang dibangkitkan sebesar nol (0). Pulse ini akan membuat gate pada GTO akan terputus dan arus juga akan terputus, tetapi pada saat arus jala-jala lebih kecil dari 22,5 ampere maka pulse yang dibangkitkan sebesar satu (1) dan gate pada GTO akan terhubung dan mengalirkan arus. Besar arus start ini dapat ditentukan sendiri. 52 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

dengan mengatur nilainya pada arus referensi. Dari grafik terlihat bahwa sistem akan stabil setelah 1.3 detik. Pulse GTO berfungsi sebagai pemicu gate pada GTO. Jika pulse bernilai satu (1) maka gate akan terhubung dan mengalirkan arus tetapi jika pulse bernilai nol (0) maka gate akan terputus dan tidak mengalirkan arus. Nilai dari pulse ini tergantung dari nilai dari arus referensi dan arus start motor. Arus referensi akan dibandingkan dengan arus start motor, jika arus start lebih besar dari arus referensi maka pulse akan bernilai nol (0) dan jika arus start lebih kecil dari arus referensi maka pulse akan bernilai satu (1).. 4.7. Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter dan PI Controller. 53 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Gambar 4.5 Grafik Arus Jangkar (Ia), Tegangan Jangkar (Va), dan Kecepatan Motor Arus Searah (rad/s). Gambar 4.6 Grafik Gate Pulse Ke GTO dan Besar Error Current. 4.8. Analisis Hasil Simulasi Motor Arus Searah dengan Soft Starter dan PI Controller Percobaan ini hampir sama dengan percobaan simulasi motor arus searah. dengan soft starter tanpa PI controller karena bekerja berdasarkan pembatas arus start. Perbedaannya terletak pada penambahan rangkaian pengontrol kecepatan yang berfungsi sebagai pembatas arus start. Rangkaian pengontrol ini bekerja dengan membandingkan kecepatan referensi dengan kecepatan motor arus searah.. 54 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Hasil dari perbandingan ini kemudian akan diumpankan ke PI (ProportionalIntegral) controller. Hasilnya dari PI controller akan dibandingkan dengan arus start dari motor arus searah. Hal ini membuat kita dapat menentukan kecepatan motor sesuai dengan masukan pada kecepatan referensi. Dengan menggunakan pengontrol kecepatan terlihat bahwa motor arus searah akan memiliki kecepatan mendekati 100 rad/s. Arus start tidak akan pernah melewati arus maksimum sebesar 25 ampere.. 4.9. Tegangan Arus Searah Hasil dari Filter dan Pulse Generator Tegangan arus searah dihasilkan dari tegangan bolak-balik yang disearahkan. dengan penyearah jembatan. Hasil dari penyearah ini memiliki riak yang sangat besar. Tegangan ini perlu difilter untuk menghilangkan riak tegangan yang besar dengan filter kapasitor. Hasil dari filter ini adalah tegangan yang hampir rata dengan riak yang kecil. Besar dari riak tegangan ini tergantung dari besar filter kapasitor yang diberikan. Semakin besar filter kapasitornya maka semakin kecil riak tegangan yang tejadi dan sebaliknya. Grafik dari tegangan yang difilter seperti pada gambar 4.7.. Gambar 4.7 Grafik Tegangan Arus Searah Hasil dari Filter Kapasitor. 55 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Pulse generator berfungsi untuk mengontrol besar tegangan yang akan dinaikkan maupun yang akan diturunkan pada konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter). Semakin besar duty cycle yang diberikan maka pulse yang dibangkitkan akan semakin rapat dan semakin rapat pulse yang dibangkitkan maka tegangan yang dibangkitkan juga akan semakin besar dan demikian sebaliknya. Grafik dari pulse generator akan ditunjukkan pada gambar 4.8.. Gambar 4.8 Grafik Pulse Generator pada konverter Penaik dan Penurun Tegangan (Buck-boost Converter). 4.10 Pengaturan Kecepatan Motor Arus Searah dengan Mengubah-ubah Nilai dari Duty Cycle Simulasi ini dilakukan dengan mengganti nilai dari duty cycle. Simulasi ini dapat dilakukan pada simulasi motor arus searah dengan start langsung, dengan tahanan starter, ataupun dengan soft starter tanpa pengontrol kecepatan. Dengan mengubah-ubah nilai dari duty cycle maka besar tegangan yang keluar dari konverter penaik dan penurun tegangan (buck-boost converter) akan berubah. Perubahan tegangan yang masuk ke jala-jala motor akan membuat kecepatan motor bervariasi seiring dengan besar tegangannya. 56 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Simulasi dengan mengganti duty cycle ini tidak efektif digunakan pada simulasi motor arus searah dengan soft starter dan pengontrol kecepatan, hal ini karena kecepatan dari motor arus searah tidak terlalu terpengaruh dengan kenaikan ataupun penurunan tegangan. Kecepatan motor arus searah pada percobaan ini hanya tergantung dari nilai kecepatan referensi yang diberikan pada pengontrol kecepatan. Besar tegangan yang dibangkitkan dan kecepatan motor arus searah yang dihasilkan dengan mengubah-ubah nilai duty cycle akan ditampilkan pada tabel 4.1 Tabel 4.1 Kecepatan Motor Arus Searah dan Tegangan yang Dibangkitkan dengan Perubahan Nilai Duty Cycle D. Vout. N. 80. 770. 591. 70. 483. 370. 60. 319. 244. 55. 262. 200. 50. 215. 164. 45. 176. 134. 40. 144. 109. 35. 116. 88. 30. 92. 70. Perubahan kecepatan dengan duty cycle dapat dibuat menjadi grafik seperti ditunjukkan pada gambar 4.9.. 57 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

Grafik Kecepatan dengan Duty Cycle 700 600 500 400 300 200 100 0 0. 20. 40. 60. 80. 100. Gambar 4.9 Grafik Kecepatan dengan Duty Cycle. Dari grafik di atas terlihat bahwa semakin besar nilai duty cycle, maka semakin besar juga kecepatan motor yang terjadi. Hal ini terjadi karena seiring bertambahnya nilai duty cycle maka tegangan yang dibangkitkan akan semakin besar sehingga kecepatan motor juga akan bertambah.. 58 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN. 5.1. Kesimpulan. 1. Setelah dilakukan simulasi, dapat ditemukan perbedaan antara penggunaan soft starter dengan metode starting yang lain, diantaranya: . Dengan menggunakan soft starter, arus start yang masuk ke motor arus searah dapat dikurangi sesuai dengan batasan yang diinginkan. Pada simulasi, arus start tidak pernah melewati 25 ampere.. . Pada metode langsung, arus yang masuk ke motor mencapai tiga kali arus nominalnya yaitu sebesar 64 ampere dan membutuhkan waktu selama 0,5 detik agar sistem menjadi stabil.. . Pada metode tahanan starting, arus yang masuk ke motor sebesar 33 ampere dan membutuhkan waktu selama 3,5 detik agar sistem menjadi stabil.. . Penggunaan soft starter adalah dasar dari pengaturan kecepatan motor arus searah dengan pengontrol kecepatan. Pengaturan kecepatan dapat dilakukan dengan mengubah nilai pada kecepatan referensi.. 59 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

2. Dengan pengontrolan pada konverter penaik dan penurun tegangan (AC-DC buck-boost converter) didapat bahwa: . Perubahan nilai duty cycle akan mengubah nilai tegangan keluaran pada konverter penaik dan penurun tegangan (AC-DC buck-boost converter).. . Pengaturan kecepatan motor arus searah dengan menggunakan konverter penaik dan penurun tegangan (AC-DC buck-boost converter) dapat dilakukan dengan mengatur nilai dari duty cycle pada pulse generator.. 5.2. SARAN. 1. Percobaan dilakukan pada mesin yang besar sehingga dapat diketahui efisiensi dari konverter penaik dan penurun tegangan (AC-DC buck boost converter) pada mesin yang besar. 2. Percobaan dilakukan untuk mencari filter yang dapat digunakan pada berbagai jenis beban, beban yang besar maupun beban yang kecil. 60 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

DAFTAR PUSTAKA 1. Nasution, A R Hakim. “Pengaruh Pengaturan Kecepatan Motor DC Menggunakan Tahanan Jangkar Terhadap Efisiensi Motor. DC Shunt”.. Repository University of Sumatera Utara. 2010. 2. Pinem, Andreas. “Pengaturan Kecepatan Motor DC Penguatan Shunt dengan Integral Siklus Kontrol (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)”. Repository University of Sumatera Utara. 2008. 3. Rijano, Yon. “Dasar Teknik Tenaga Listrik”. Penerbit Andi. Yogyakarta. 1997. 4. A.E Fitzgerald dan Charles kingsly Jr. “Mesin-mesin Listrik, Edisi Keempat”. Penerbit Erlangga. Jakarta. 1992. 5. Ompusunggu, Chandra Putra. “Sistem Kendali Kecepatan Motor DC dengan Menggunakan Mikrokontroler”. Repository Universitas of Sumatera Utara. 2012 6. Samantha, Subhajit dan Tanya Tanesha. “Design And Simulation Of Speed Controller Using Ac-dc Buck-boost Converter For DC Motor Drive With Soft Starter”. IEEE. 2013. 7. Ahmed, Nabil A. Modeling And Simulation Of Ac-dc Buck-boost Converter Fed DC Motor With Uniform PWM Technique”. Electrical Power Sistem Research Journal. 2005. 8. Rashid, Muhammad H. “Power Elektronics Handbook”. Academic Press. Canada. 2001. 9. Zuhal. “Dasar Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya”, Cetakan ke-IV. Penerbit Gramedia Nusantara. Jakarta. 1993. 61 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

10. Gupta, Rohit, Ruchika Lamba, dan Subransu Padhe. “Thyristor Based Speed Control Techniques of DC Motor: A Comparative Analysis”. International Journal of Scientific and research Publication, Volume 2, Issue 6. 2012. 62 UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

LAMPIRAN PERCOBAAN PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC MENGUNAKAN PT DC DENGAN STARTING LANGSUNG Percobaan dilakukan untuk membuktikan simulasi pengaturan motor arus searah dengan tahanan starting. Percobaan yang dapat dilakukan secara konvensional ini dilakukan di Pusat Pengembangan dan pemberdayaan Pendidik dan Tenaga Kependidikan Bidang Bangunan dan Listrik yang beralamat di Jl. Setia Budi No. 75 Kapten Sumarsono Helvetia Medan. Percobaan yang dapat dilakukan adalah percobaan pengaturan arus searah dengan tahanan starting. Hal ini karena keterbatasan ketersediaan alat di tempat penelitian. Tidak tersedianya peralatan seperti yang dipakai dalam simulasi diantaranya: 1. Ac-dc buck boost converter, sehingga diganti dengan PT DC 2. Soft starter 3. Pengontrol kecepatan (PI controller) Dengan keterbatasan. ini maka percobaan yang dapat dilakukan adalah. percobaan pengaturan kecepatan arus searah menggunakan PT DC dengan start langsung dan percobaan pengaturan kecepatan arus searah dengan PT DC dengan tahanan starting. Tapi percobaan dengan start langsung dapat mengakibatkan terbakarnya kumparan stator pada motor karena arus start yang besar sehingga percobaan ini tidak dapat dilakukan. Percobaan yang dilakukan yaitu: 1. Percobaan pengasutan motor arus searah dengan tahanan starting. 2. Percobaan pengaturan kecepatan motor arus searah dengan mengatur tegangan jala-jala.. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

1. Percobaan pengasutan motor arus searah dengan tahanan starting. A. Peralatan yang digunakan: 1.. PT DC.. Gambar 1 PT DC 2.. Voltmeter DC 2 buah.. Gambar 2 Voltmeter 3.. Amperemeter DC 1 buah.. Gambar 3 Amperemeter. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

4.. Motor DC 1 buah.. Gambar 4 Mesin DC Mesin DC yang digunakan memiliki spesifikasi sebagai berikut:. 5.. . Tipe. : SE 2662-5D. . Tegangan. : 220 V. . n. : 1870 RPM. . Arus nominal. : 5.7 A. . P. : 1 KW. Tachometer 1 buah.. Gambar 5 Tachometer. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

6.. Tombol ON 1 buah.. 7.. Tombol OFF 1 buah.. 8.. Kotak magnetik kontaktor 1 buah (terdiri dari magnetik kontaktor dan thermal overload.. Gambar 6 Kotak Magnetik Kontaktor 9.. Tahanan geser.. Gambar 7 Tahanan Geser 10. Kabel secukupnya.. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.

B. Prosedur percobaan: 1. Susun peralatan seperti pada gambar percobaan. 2. Pasangkan tahanan geser secara seri dengan kumparan jangkar. 3. Bangkitkan tegangan dari PT DC dengan kemampuan penuh 100 % atau sebesar 220 volt. 4. Tekan tombol ON. 5. Catat angka yang ditunjukkan pada tegangan, arus, dan kecepatan motor. 6. Turunkan tahanan secara bertahap sampai nol sehingga motor akan sampai pada kecepatan nominalnya. 7. Setelah selesai tekan tombol OFF. C. Rangkaian Percobaan. Gambar 8 Rangkaian Percobaan. UNIVERSITAS SUMATERA UTARA.