PROSIDING. Seminar Nasional Teknologi Manufaktur 2014 (STEMAN 2014) Tema: Teknologi Manufaktur Sebagai Pendorong Produk Industri Nasional

STEMAN 2014 ISBN: 978-979-17047-5-5

PROSIDING

Seminar Nasional Teknologi Manufaktur 2014

(STEMAN 2014)

Tema:

Teknologi Manufaktur Sebagai Pendorong Produk

Industri Nasional

Bandung, 19-20 Agustus 2014 RINEKAMAYA

Politeknik Manufaktur Negeri Bandung JL.Kanayakan No. 21 Dago

Bandung - 40135

PenyeLenggara:

POLITEKNIK MANUFAKTUR NEGERI BANDUNG

Jln. Kanayakan 21, Dago-Bandung 40135 Homepage .http://www.polman-bandung.ae.id

Telepon :(022) 250 0241, Fax: (022) 2502649 E-mail: steman@polman-bandung.ac.id

STEMAN 2014 . ISBN: 978-979-17047-5-5

Seminar Nasional Teknologi Manufaktur 2014 (STEMAN 2014)

Tema:

Teknologi Manufaktur Sebagai Pendorong Produk Industri Nasional Bandung, 19-20 Agustus 2014,

Politeknik Manufaktur Negeri Bandung RINEKAMAYA Editor: Sit] Aminah, S.T., M.T. Nuryanti, S.T., M.Sc. Dewi Idamayanti, S.Sc., M.T. Desain Sampul:

Pramudiya Tri Hartadi

Hak Cipta (C) pad a Penulis.

HakPublikasi padaPoliteknik Manufaktur Negeri Bandung (pOLMAN Bandung). Artikel pada prosiding ini dapat digunakan dan disebarkan secara bebas untuk tujuan bukan komersial, dengan syarat tidak menghapus atau mengubah atribut penulis. Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini dalam bentuk apapun tanpa izin tertulis dari Penerbit dan Penulis.

Pemegang Hak Publikasi prosiding ini tidak bertanggung jawab atas tulisan dan opini yang dinyatakan oleh penulis dalam prosiding ini.

STEMAN 2014 ISBN 978-979-17047-5-5

KAT A PENGANT AR

Prosiding ini berisi makalah-makalah yang dipresentasikan pad a STEMAN2014, yaitu

seminar dalam rangka memperingati Dies Natalis ke-37 Politeknik Manufaktur

Negeri Bandung (pOLMAN Bandung) dalam bidang Rekayasa dan Teknologi

Manufaktur di Indonesia. STEMAN2014 memilih tema Teknologi Manufaktur Sebagai

Produk Industri Nasional.

Tujuan utama dari seminar ini adalah:

1. Meningkatkan kontribusi akademisi dan profesional dalam pengembangan rekayasa dan teknologi manufaktur.

2. Sebagai media diskusi dan pertukaran informasi dalam kegiatan penelitian dan pengembangan di bidang rekayasa dan teknologi manufaktur.

3. Membangun komunikasi dan jaringan antara perguruan tinggi, industri,

lembaga penelitian dan pihak lainnya yang terkait.

Topik-topik yang dibahas di dalam seminar dan prosiding ini meliputi:

1. Rekayasa dan Teknologi Manufaktur untuk Pertanian, Pertambangan,

Otomotif, Elektronika, Lingkungan, Mitigasi Bencana, Energi Alternatif dan Terbarukan, Industri Kecil, dll.

2. Perancangan dan Pengembangan Produk Manufaktur 3. Teknologi Material ft Metalurgi

4. Proses dan Teknologi Manufaktur

5. Mesin dan Peralatan Industri Manufaktur 6. Sistem Manufaktur

7. Sistem Kendali dan Mekatronika Industri Manufaktur 8. Sosio-Manufaktur

9. Topik-topik lainnya yang terkait dengan rekayasa dan teknologi manufaktur Seminar ini merupakan sarana diskusi ilmiah, komunikasi dan pertukaran informasi bagi para akademisi, peneliti, praktisi industri, pemerintah dan stakeholder lainnya

dalam pengembangan rekayasa dan teknologi manufaktur. Panitia STEMAN 2014

menerima Extended Abstract sebanyak 75 hasil penel itian dari mahasiswa dan

dosen Politeknik Manufaktur Negeri Bandung, Universitas Gajah Mada, Universitas Jenderal Achmad Yani, Institut Teknologi Adhi Tama Surabaya, Universitas Syiah Kuala Aceh, Universitas Trunojoyo Madura, Politeknik Merlimau dan Kolej Komuniti Jasin, Malaysia, dan UPT. Balai Pengolahan Mineral Lampung-LiPI. Setelah melalui

seleksi dan evaluasi oleh tim reviewer dan dewan editor, panitia memutuskan

sebanyak 70 makalah dapat diterima untuk dipresentasikan dalam STEMAN2014. Hasil dari seminar nasional ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pemikiran untuk mendukung terbentuknya industri manufaktur nasional yang unggul dan meningkatnya daya saing bangsa.

STEMAN 2014

SUSUNAN PANITIA STEMAN 2014

Komite Program :

Ketua Direktur POLMAN Anggota Para Wadir POLMAN Tim Pengarah :

Prof. Dr. Ir. lsa Setiasyah Toha, M.Sc. (Direktur POLMAN Bandung) Prof. Dr. Ir. Yatna Yuwana M. (Dekan FTMD - ITB)

Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi, SE., M.S. (Universitas Indonesia) Dr. Zainal Arief, S.T., M.T. (Direktur PENS Surabaya)

Tim Penelaah :

Prof. Dr. Ir. Isa Setiasyah Toha, M.Sc. (pOLMAN Bandung/ITB) Prof. Dr. Ir. Yatna Yuwana M. (FTMD ITB)

Engr. Dr. Md Saidin Wahab (UTHM - Malaysia)

Ir. Dadet Pramadihanto, M.Eng., Ph.D. (PENS - Surabaya) Dr. Ismet P. Ilyas, BSMET, M.Eng.Sc. (pOLMAN Bandung) Dr. Carolus Bintoro, MT. (Politeknik Negeri Bandung) Dr. Ing. Yuliadi Erdani, M.Sc. (pOLMAN Bandung) Dr. Beny Bandanadjaya, ST., MT. (pOLMAN Bandung) Dr. Noval Lilansa, MT. (pOLMAN Bandung)

Dr. Amang Sudarsono (PENS - Surabaya) Dr. Ali Ridho (PENS - Surabaya)

Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, MT. (POLSRI-Palembang)

Pelaksana: Ketua Anggota

Emma Dwi Ariyani, S.Psi., M.Si.

Adies Rahman Hakim, ST., MT. Agus Surjana Saefudin, ST., MT. Dewi Idamayanti, ST., MT. Nuryanti, S.T, M.Sc.

Reza Yadi Hidayat, ST., MT. Roni Kusnowo, ST., MT. Supriyadi Sadikin, S.IP., M.Si.

Siti Aminah, ST., MT. Wiwik Purwadi, ST., MT. Yoyok Setiyo Pamuji, ST.

Kiki Sri Nur Endah, ST.

Ratih Suhartini, S.Pd. Yati Yulia, S.AP

Elis Siti Munawaroh, S.AP Idan Sukmara

Pramudiya Tri Hartadi Engkos Koswara

Alamat Sekretariat :

Politeknik Manufaktur Negeri Bandung

Sdri. Ratih Suhartini

Jl. Kanayakan No. 21 Dago Bandung -40135 Tel. 022 - 2500241 ; Fax. 022 -2502649

Email: steman@polman-bandung.ac.id Homepage: steman. polman-bandung.ac. id

11

STEMAN 20t4 ISBN 978-979-17047-5-5

DAFTAR ISI

Kata Pengantar . Susunan Panitia ii Daftar Isi.... .. ... . ... . . ... . . .. .. . . ... . . ... .. . ... . . ... . . .. .. .. iv Keynote Speaker Universitas Indonesia

Prof. Dr. Ir. Tresna Priyana Soemardi, SE., M.S.

Dirjen Kerjasama Industri Internasional Kementerian Perindustrian

Ir. Agus Tjahajana, SE.,M.Sc.

Chief Operation Officer PT Astra Otoparts-Winteq

Direktur - PT Federal Izumi Mfg.

Reiza Treistanto

Abstrak Makalah Peserta

BIDANG KAJIAN : REKAYASA DANTEKNOLOGI MANUFAKTUR UNTUK PERTANIAN,

PERTAMBANGAN, OTOMOTIF, ELEKTRONIKA, DLL

Aplikasi Metode Perancangan Pahl-Beitz pada Perancangan Lini Produksi

1man Apriana 2

Design for Sustainability (DFS) and Design for Environment (DfE) Practices in Automotive industry

SKH Muhammad Bin SKH Abd Rahim. 8

Pembuatan dan Pengujian Model Pahat Insert dari Baja 34CrNiMo6 Melalui Proses Pack Carburizing

Umen Rumendi ,..... 15

Pengaruh Temperatur dan Dwell Time Degassing terhadap Porositas Gas pada Aluminium JIS AC4C dengan Metode Gravity Casting

Balqis Mentari Ejendi. 21

The Optimization Of Power Conversion From Wind Energy

Norhana Binti Safee. 27

Modifikasi Vessel Nissan CWB45-ALDN45 untuk Peningkatan Kapasitas Angkut Unit Truck

Herman Budi Harja. 32

STEMAN 2014 ISBN 978-979-17047-5-5

Kajian Pengaruh Jenis

Pasir

,

Temperatur Tuang, dan Jumlah Deoksidasi Alumunium terhadap Porositas Gas dalam Proses Gravity Sand Casting pada Nozzle Cup Material

13

Ade Rachman. 38

Pengembangon Sistem

Pengetuiaii

Suhu pada Heater Reaktor Auger untuk Proses Pirolisis Cepat Cangkang Sawit

Izarul Machdar . ...... .. . . .. .... .. ..... . 48

Perencanaan strategis persediaan peralatan kebencanaan berdasarkan siklus kebencanaan

Muhammad Dirhamsyah...... 54

Perancangan Ulang Tool Holder Untuk Alur Dovetail Pada Ragum Polman 125 Menggunakan Metode DFMA

Somantri. : .. . ... . .. . ... . 57

Perbaikan Rancang-Bangun Kopling-Dog Pengendali Roda Traktor- Tangan Polman Bandung

Haris Sayoko, Isa Setiasyah Toha 63

Perancangan Coren-Baja Menggunakan Bantuan Perangkat Lunak Simulasi Coran Solidcast 8.2.5 Studi Kasus pada Produk Link Track

Beny 8andanadjaja ... . . . . . .. . . . .... .. ... . . . 71

BIDANG KAJIAN : PERAN(ANGAN DANPENGEMBANGAN PRODUK MANUFAKTUR Implementasi Surfaces 3D Scanner Menggunakan Metode Triangulation dan Tesselation untuk Reverse Engineering Obyek Sederhana

Bolo Dwiartomo. 78

Analisis Simulasi Reinforced Thermoplastic Pipe Dengan Metoda Elemen Hingga Melalui Pendekatan Pipa Multilayer Menggunakan Perangkat Lunak Rekayasa

Asep Indra Komara.. . ...... . . .... ... .. . ...... .. . ... ..... ...... . . ...... . ... .... .... ....... . 86

Optimasi Bentuk Pisau Penghancur Limbah Tempurung Kelapa Berbentuk Piringan Bertakik untuk Mendapatkan Berat Optimum

Aji Gumilar .... .... . .... 92

Perancangan dan Pembuatan Prototipe Mesin Pengolah Air Bersih Sistem Mobile untuk Keadaan Darurat Air

Yuliar Yasin Erlangga......................................... 98

STEMAN 2014· ISBN 978-979-17047-5-5

Perancangan Konstruksi Portable Bridge dan Alat Bantunya untuk Mobil Perkebunan (Wintor) dengan Mekanisme Lipat

Adies Rahman Hakim "......... 105

BIDANG KAJIAN : TEKNOLOGI MATERIAL METALURGI

Perbaikan Ketangguhan Meterial Baja Cor Paduan NI-CR-MO Melalui Proses Tempering Ganda

Beny Bandanadjaja. 112

Simulasi Proses Perlakuan Panas Permukaan untuk Mendapatkan Waktu Pemanasan yang Sesuai

Oyok Yudianto ,. ... ... . . .... .. . . ... . ... . ... . . . ... 116

Pengaruh Laju Pendinginan dan Bahan Paduan terhadap Pembentukan Karbida M)C dan Ketahanan Aus Besi Cor EN-JN2019

Kus Hanaldi. 121

Kajian Faktor-Faktor yang Memberi Kesan Proses EDM terhadap AISI H13

Mohamad Shahril Bin Ibrahim........................................................... 126

A Study On Types Pineapple Leaf Fibers (PALF) Reinforced Po/y/actide (PLA)

Nurul Hayati Binti Jamil.. 131

Analisis 5truktur Mikro dan Kekerasan Permukaan Baja 5T 37 Carburized melalui Proses Dekarburasi Oleh Air

Muhammad Hilmi Wahhab................................ 137

Riserless Castfng of FCD 500 in Green Sand Mold

Wiwik Purwadi......................................................................... 145

Analisis Kakisan Air pada Logam dalam Sistem Aliran Dandang

Noor Azlan Bin Ngasman 152

Kajian Prestasi Mata Alat Karbida Bersalut Semasa Melarik Keluli AISI H13 Menggunakan Bendalir Pemotong

Azlan Shah Bin Kamaruddin 158

Analisa Uji Keausan Material 5T 37 Hasil Carburizing dan Hardening dengan Menggunakan Mesin Uji Keausan Horizontal

Tri

Sugeti

Gumilar Permana ,. . .. . . ..... ...... ...... . ........ . 163

Analisa Perbandingan Kekerasan, Distribusi Kekerasan dan Struktur Mikro Material ST 37 pada Proses Karburasi dengan Metoda Single Quenching dan Direct Quenching

Gerri Rinaldi................................................................... 169

STEMAN 2014 ISBN 978-979-17047-5-5

Kajian Pengaruh Aditif terhadap Pembentukan Nano Deposite Nikel pad a Elektroplating Baja Karbon Rendah

Dewi Idamayanti . ...... ... ... .. ... . .. . 177

Optimalisasi Desain dan Simulasi pada Coran Blade Turgo- Turbine

Roni Kusnowo......... ... ..... .. . ..... . ... . . . .. .. . .. .. . .... ... ..... ....... . . . ... . . ..... .... .. 182

BIDANG KAJIAN : PROSESDAN TEKNOLOGI MANUF AKTUR

Optimalisasi Proses Pemesinan CNC Milling 3 Axis dengan Menggunakan Metode Taguchi Benny Haddli Irawan.......................................................... 189

Pengaplikasian CAIP (Computer Aided Inspection Planning) pada Operasi OMM (On Machine Measurement) dengan Alat Ukur Probe: Sistem Global CAIP

Yogi Muldani Hendrawan.. 195

Pengaplikasian CAIP (Computer Aided Inspection Planning) pada Operasi OMM (On Machine Measurement) dengan Alat Ukur Probe: Rekonstruksi Feature dengan Metode Perbandingan Antara Permukaan

Yogi Muldani Hendrawan.. 202

Pengaruh Minyak Kelapa sebagai Dielektrik Alternatif terhadap Kinerja Edm Diesinking pada Benda Kerja AISI P21

Tjun Mahsunadi.. 208

3 Axis CNC Milling Tool Path Strategy for Machining Spherical Surface

Uyana Bint! Norizan ~................................................... 216

Pengukuran kesesuaian produk terhadap spesifikasi untuk diameter dan posisi lubang pada bidang datar yang berbeda dan tidak sejajar

Nandang Rusmana...... 222

Analisis Pengaruh Variasi Temperatur Media Quenching Pada Proses Hardening Terhadap Kekerasan Permukaan dan Tingkat Distorsi Baja AISI 1045

Fikry Fauzi Rachman................................................................ 227

The Study Of Mechanical Properties of Laminated Bamboo (Brnb) Strip/Epoxy Composites

Muhammad Hafiz Bin Kamarudin 234

STEMAN 2014 ISBN: 978-979-17047-5-5

OPTIMASI ZE

RO VOL

T

A(j

E

SWITCHI

NG DAN BUCK

CONVERTERSE

B

AGA

IP

E

M

A

NA

SIN

D

UKSIUNTUK

PEMAS

AN

GAN

BE

A

RI

NG

Ismail Rokhim1) Herman Budi Harja2) Wahyudi

P

ur

n

om

o

'"

1)Teknik Mekatronika Politeknik Manufaktur Bandung 40135, email: ismai1rokhim@yahoo.com

2)Teknik Manufaktur Politeknik Manufaktur Bundung 40135, email: herman@po1man-bandung.ac.id

3) Teknik Mekatronika Politeknik Manufaktur Bandung 40135, email: yud-prn@yahoo.com

Abstrak

Kegiatan pembongkaran dan pemasangan bearing sebagai tumpuan berputarnya poros merupakan kegiatan rutin yang sering dilakukan dalam perawatan mesin. Kegiatan ini perlu dilakukan dengan cepat dan mudah agar didapatkan hasil yang baik dan terhindar dari kerusakan. Dalam paper ini diperkenalkan metode pemanasan bearing dengan sistem induksi yang menerapkan teknik zero voltage switching dan buck converter. Sistem ini ini terdiri dari dua skema rangkaian, yaitu rangkaian resonant zero voltage switching yang digunakan untuk membangkitkan tegangan yang diinduksikan ke beban (bearing) dan rangkaian buck converter untuk mengatur daya rangkaian pemanas induksi.

Metode pemanasan induksi dengan teknik zero voltage swicthing dipilih karena memiliki rugi-rugi daya kecil, mengurangi problem gangguan EMf, dan dapat dioperasikan pada fekuensi tinggi. Sedangkan buck converter dapat menghasilkan catu daya de dengan efisiensi tinggi. Optimasi desain rangkaian dilakukan dengan cara mengoperasikan rangkaian zero voltage switching pada frekuensi

kerja hingga 200 KHz dan mengatur duty-cycle rangkaian buck converter sehingga dapat memberikan daya yang cukup bagi rangkaian zero voltage switching untuk memanaskan bearing.

Kala Kunci: Pemanas induksi, zero voltage switching, buck converter, duty-cycle.

1. Pendahuluan

Fungsi bearinglbantalan gelinding

sebagai tumpuan berputar pada kontruksi mesin

memiliki peran utama karena mendukung

keandalan dan perfonna mesin. Kerusakan mesin

sering dihubungkan dengan kerusakan bearing

karena permasalahan/kerusakan pada bearing

berkontribusi 40% terhadap kerusakan mesin

[12]. Salah satu faktor penyebab kerusakan

bearing adalah metoda pemasangan bearing pada shaft dengan pemukulan, metoda ini akan

menghasilkan kerusakan fisik pada race way

bearing dan hal ini merupakan kerusakan awal

pada bearing[13]. Studi Svenska Kullager

Fabriken (SKF) produsen bearing dari Swedia,

menunjukkan bahwa kasus kerusakan awal

bantalan gelinding yang disebabkan oleh

pemasangan bearing secara sederhana

(pemukulan) menyumbang 16% dari total

kerusakan pada bearing. Oleh karena itu metoda

pemanasan bearing merupakan solusi yang

sebaiknya dipilih pada proses pemasangan

bearing untuk menghindari kerusakan awal

bearing. Setelah proses pemanasan, maka

dimensi bearing akan melewati batas toleransi

dari poros sehingga bearing dapat dipasang pada poros tanpa melalui proses pemukulan pada saat proses pemasangan.

Setiap jenis atau tipe bearing

membutuhkan nilai temperatur yang berbeda

tergantung dari bahan, massa, ukuran bearing,

dan temperatur lingkungan. Sehingga sebelum

proses pemanasan dilakukan terlebih dahulu

harus dilakukan perhitungan dari

variabel-variabel tersebut. Perhitungan temperatur

pemanasan bearing dapat dilakukan melalui

rumus berikut ini] lI] :

.. Omax [

tU

=

"C]

0,012.do (1)

STEMAN 2014

tM =to +tR+(25 .;.35DC)

dirnana:

tD = perbedaan temperatur yang mengakibatkan pemuaian ring dalam sebesar Umax (perbedaan temperatur yang diperlukan) Omax= toleransi (+) poros + toleransi (-) inner

diameter bearing. do = diameter lubang bearing tM = temperatur pemasangan tR = temperatur ruangan

(25-7-35°C) = temperatur penambahan untuk menjadikan pemuaian yang lebih besar (rnempermudah pemasangan).

Metode induction heater bearing menggunakan prinsip induksi elektromagnetik yang merupakan dasar dari semua sistem pemanasan induksi ditemukan oleh Michael Faraday pada tahun 1831. Namun demikian, Heaviside baru pertama kali mempublikasikan artikelnya tentang transfer energi dari kumparan ke inti pejal (solid core)[8]. Beberapa keuntungan berkaitan dengan dengan proses pemanasan induksi adalah waktu pemanasannya singkat, kepresisian dalam pengendalian panas benda kerja, mudah diperoleh, dan memiliki efisiensi konversi energi. Karenanya sistem pemanasan induksi banyak digunakan di industri untuk keperluan peleburan, penyarnbungan, dan pengerasan [10].

Pada pemanas bearing dengan sistem induction heating, kumparan sekunder digantikan oleh bearing. Bearing tersebut diibaratkan kurnparan sekunder dalam transfonnator yang terhubung singkat (short circuit) sehingga temperatur bearing naik karena adanya arus (eddy current) yang berputar pada inner ring, seperti yang ditunjukkan gambar I.

Gbr 1.Prinsip ker]a peruanas Induksi bearing.

Dalam literatur, sejumlah komponen switching telah digunakan dalam sistern

295

ISBN: 978-979-17047-5-5

(2) pemanasan induksi [4,6]. Karena thyristor memiliki ban yak kelebihan, komponen ini banyak digunakan sebagai inverter untuk pembangkit daya pada frekuensi medium yang menggantikan sistem putaran mesin[5]. Secara luas inverter semacam ini banyak digunakan untuk frekuensi di atas 10 KHz[3]. Untuk catu daya dengan frekuensi tinggi antara 50 KHz sampai 10 MHz, komponen solid state seperti MOSFET, lGBTs, GTOs, dan Bipolar Junction Transistor (BJTs) banyak digunakan. Secara keseluruhan perangkat ini memiliki efisiensi yang lebih tinggi dan frekuensi kerjanya di atas ribuan kilo hertz [2,6].

Pada dasarnya, sistem pemanasan induksi terdiri atas qua tahap konversi daya seperti garnbar 2. Tahap pertama, mengubah suplai daya AC menjadi tegangan DC kemudian tahap berikutnya mengubah tegangan DC menjadi tegangan AC dengan frekuensi yang diinginkan.

""" rcsx:

-

1

C<>AC

h

HEATER SUPPLY • CONVERTER - INVERTER ~ COIL

Gbr 2. Prinsip dasar slstcm pernanasan induksi. Pada kebanyakan aplikasi sistem pemanasan induksi, benda kerja diternpatkan di sekitar kurnparan yang menghasilkan medan magnet yang disuplai oleh inverter DCIAC. Dalarn literatur, konfigurasi jumlah koil (lilitan), single turn dan multi layer telah dilakukan[ 14].

Penggunaan konverter elektronika daya dalam sistem pemanasan induksi menyebabkan faktor day a rendah, harmonisa arus yang tinggi, dan ketepatan strategi kontrol dalam hal switching [7]. Salah satu problem utama saat ini dalam sistem pemanasan induksi adalah faktor daya rendah dan distorsi hannonisanya tinggi[9]. Pengoperasian sistem pemanasan induksi pada faktor daya rendah menyebabkan drop tegangan sumber yang berakibat juga tegangan rendah pada plant. Karena tegangan di plant rendah menyebabkan peningkatan waktu pemanasan atau peleburan benda kerja dan akan menambah biaya pengoperasian plant [I].

STEMAN 7014

2. Model Sistem

Pada dasarnya sistem kendali induction

heater yang diusulkan terdiri atas empat elemen

utama seperti yang ditunjukkan gambar 3.

Elemen pertama adalah kontroller sistem

induction heater, elemen ini berfungsi untuk

membandingkan nilai setpoint dengan nilai hasil

pembaeaan sensor dari suhu induction heater.

Elemen kedua adalah converter, elemen ini

berfungsi sebagai penggerak induction heater

yang akan mengeluarkan frekuensi penyulutan

pada induction heater sesuai dengan nilai

setpoint yang diberikan. Elemen ketiga adalah

work coil (induction heater), yaitu lilitan

penghantar yang akan memberikan medan

elektromagnet pada bagian sekunder (bearing)

dengan intensitas medan magnet sesuai dengan

nilai setpoint. Bagian keempat adalah sensor,

elemen ini berfungsi untuk mendeteksi

temperatur di work coil sebagai current tempertur

untuk dibandingkan dengan setpoint oleh

controller.

Gbr 3. Sistem kendall induction heater.

Model sistem kendali induction heater

lebih detail ditnnjukkan pada gambar 4, sebagai

pengganti converter digunakan rangkaian de to

de buck converter dan rangkaian resonan ZVS.

Rangkaian de- de buck converter beketja dengan

cara menurunkan tegangan jala-jala yang

disearahkan dengan mengatur duty-cycle

penyulutan komponen switching melalui

perubahan nilai tegangan de dari setpoint. Untuk

menentukan duty-cycle dapat dilakukan dengan

perhitungan bcrikut ini,

D - Ton - TOil - T

f

- - - 011"

Toll+Tofl T

Sinyal kendali penyulutan rangkaian

switching dilakukan secara closed loop dengan

pengendali-PI untuk menjaga kestabilan sistem.

Untuk membangkitkan gelombang sinus yang

ISBN: 978-979-17047-5-5

pada tahap selanjutnya diperlukan untuk

menghasilkan tegangan induksi pada work coil

digunakan rangkaian resonan Zero Voltage

Switching (ZVS). Rangkaian resonan ZVS

beketja dengan cara membangkitkan frekuensi

osilasi melalui komponen LC. Transistor T 1 dan

T2 masing-masing beketja secara bergantian

selama setengah peri ode dari frekuensi osilasi.

Rangkaian ini mampu menghasilkan gelombang

sinus murni dengan frekuensi osilasi hingga

ratusan kilohertz. Catu daya rangkaian ZVS

disuplai dari rangkaian buck converter yang

menghasilkan tegangan de variable tergantung

duty-cycle yang dihasilkan oleh sinyal kendali dari controller. DC10 DCCOIWIft. Inwnw H_ e••, LC ••• ••• am.

Gbr 4. Diagram blok sistem kendall Induction heater.

Rangkaian de-de converter dan rangkaian

ZVS masing-masing ditunjukkan pada gambar 5

dan gambar 6.

Hubungan antara tegangan rata-rata dari gelombang pulsa dengan duty-cycle ditunjukkan

oleh persamaan di bawah ini,

1

f.T

Vdc='T 0 vo(t)dt=Vo·D (4) Load (3) T1 DC c T2 Gbr 5. Rangkaian DC-DC cconverter. 296

STEMAN 2014 +V R1 02 R2 Gbr 6. Rangkaian resonan ZVS.

3. Hasil dan Pembahasan

Model rangkaian de-de buck converter disimulasikan dengan software Powersim sedang

sinyal keluaran rangkaian resonan ZVS diukur dengan menggunakan osiloskop digital untuk mengetahui besamya tegangan dan frekuensi resonansi. Rangkaian de-de buck converter disuplai dengan tegangan de 60 Volt, tegangan referensi diatur untuk menghasilkan variasi

duty-cyle penyulutan transistor. Duty-cycle 50iyo

diperlihatkan oleh gambar 7 dengan pengaturan tegangan referensi sebesar I Volt. Pada nilai tegangan referensi ini, keluaran tegangan de-de buck converter sekitar 28 Volt dengan pengaturan gain dan konstanta waktu pengendali-Pl masing-masing sebesar 1 dan 0.8 detik.

l.I'tI.(r)

Gbr 7. Sinyal PWM untuk penyulutan transistor. Bentuk respon keluaran de-de buck

converter ditunjukkan oleh gambar 8. Perubahan tegangan keluaran de-de buck converter terhadap

pengaturan tegangan referensi diiperlihatkan oleh kurva gambar 9.

ISBN: 978-979-17047-5-5

---

-

.._-_._--

---000' 0002 000)

!,,...f'l}-,

Gbr 8. Respon keluaran de-de buck converter

Vref(Vott)

Gbr 9. Hubungan output de-de converter terhadap Vref. Dengan memberikan catu tegangan de sebesar 15 Volt pada rangkaian resonan ZVS,

tegangan keluaran di komponen LC sebesar 89,6 Volt dengan frekuensi osilasi sebesar 289,4 KHz.

Hasil pengukuran pada rangkaian resonan ZVS ditunjukkan oleh gambar 10.

G~ItI$1(~ v"·O.OO0s 1.1 rt Measure

• \lpp I chan of :2B9.6V Vavo I chan of .' 2.677r¥J " .Frequency I I',h¥\ of

.

;

_,

2 Z$9.'*=H Duty Cycle 10chari of 2 59.07% RISe Tme I ch¥l of 2 1.01'5us IDlu. . :>Q9_~~~ IOC !TIil

Gbr 10. Keluaran rangkaian resonan ZVS.

Dari hasil simulasi yang ditunjukkan gambar 9, nampak bahwa tegangan keluaran de-de converter dapat diatur melalui pengaturan

duty-cycle dari tegangan referensi. Tegangan keluaran de-de converter dengan kisaran hingga 30 Volt ini cukup untuk men-drive rangkaian resonan ZVS yang mampu membangkitkan gelombang sinusoidal mutni untuk 297

STEMAN 2014

menginduksikan arus ke kumparan sekunder

(bearing).

4. Kesimpulan

Metode pemasangan bearing pada suaian dapat dilakukan dengan sistem pemanas induksi yang menggabungkan de-de buck converter sebagai catu daya rangkaian resonan ZVS. Gelombang elektromagnetik yang diinduksikan

pada workpiece/bearing dihasilkan dari

gelombang sinus yang dibangkitkan oleh rangkaian resonan ZVS pada frekuensi sekitar 289 KHz. Pengaturan tegangan keluaran de-de converter hingga 30 Volt digunakan untuk mengatur suhu pemanasan bearing sesuai jenis/tipe bearing yang akan dipasang pada suaian.

ReferensiIDaftar Pustaka

[1] Andrews D., Bishop., Witte J., "Harmonic

Measurement, Analysis and Power Factor

Correction ini a Modern Steel

Manufacturing Facility ". IEEE Transaction

on Industry Application. Vol., 32., 1996,

NO.3, pp.6I7-624.

[2] Cho J.G., "IGBT Based Zero Voltage Transistion Full Bridge PWM Converter for High Power Applications;', IEEE

Proceeding Electronics Power Application.,

Vo1.143,No.6, Nov 1996, pp.475-480. [3] Dawson F.P., Jain P., "Comparison of Load

Commutated Inverter Systems for Induction Heating and Melting Application", IEEE

Transaction on Power Electronics, Vol.6,

NO.3,July 1991,pp.430-441.

[4] Eckhardt H.J , "Power-Mosfets, Thyristor and Transmitting Tubes in Converter for Hardening", Proceeding PCIM Conference,

1989, pp.157-172.

[5] Golde E., Lehman G., "Oscillator-Circuit Thyristor Converter for Induction Heating",

Proceeding of IEEE, Vol.55, No.8, Aug.

1967,pp.l449-1453.

[6] Fujita H., Akagi H., "Pulse-Density

-Modulated Power Control of 4KW, 450

ISBN: 978-979-17047-5-5 KHz Voltage Source Inverter for Induction Melting Applications", IEEE Transaction on

Industrial Application, Vo1.32, No.2,

Marchi April 1996, pp.279-286.

[7] Jayne M.G., Luk

c

.

r

.,

"The Use of Transputer for Pulse-Width Modulated (PWM) Inverter", UPEC'88, pp.81-84. [8] Heaviside 0.,"The Induction on Currents in

Cores" The Electricians, May 3 1884,

pp.583-587.

[9] Nuns J., Foch., Metz M., Yang X., "Radiated and Conducted Interferences in Induction Heating Equipment: Characteristics and Remedies" The European Power Electronics Assosiation 1993, pp.194-199.

[10] Prevett P.O., The Role of Induction Heating in HDW : A Modern Metal Joinning Process", IEEE Transaction on Industry and General Applications, Vol.IGA-6, No.2, March/April 1970, pp.128-130.

[ 11] "Rolling Bearing : Vocational Training Course Part 2, Basic skills for Rolling bearing mounting", > p.18-20, FAG

Kugelfischer.

[12] Schoen, R , Habetler, T.G, Kamran, F.,

Bartheld R.G " Motor Bearing Damage Detection using stator Current Monitoring",

IEEE Transaction Industry Application, Vol

31, pp:1274-l279, 1995.

[13] Sciferl, R.F., Melfi, M.J " Bearing Current Remediation Option ", IEEE Industry

application Magazine, Vol 10, n04, pp.

40-50,2004.

[14] Swart S.M., Ferreira J.A., "Single Turn Work Coil and Integrated Matching Transformer for Medium and High Frequency Induction Heating", The European Power Electronics Association

1993, pp.118-123.