1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Motor induksi tiga fasa merupakan mesin listrik arus bolak balik yang populer diaplikasikan pada industri sebagai penggerak, dipilihnya motor induksi tiga fasa pada dunia industri dikarenakan motor ini memiliki konstruksi yang kuat, sederhana, relatif murah, memiliki tingkat efisiensi yang lebih tinggi dan pemeliharaannya lebih mudah (Chapman, 2005). Motor induksi memiliki kelemahan pada pengaturan kecepatannya (Gopal 2010).
Salah satu hal yang dapat dilakukan untuk memperbaiki nilai kecepatan motor, yaitu memberikan kontroler pada motor induksi tiga fasa sehingga, dapat mengatur kecepatan motor dengan nilai torsi yang lebih stabil. Terdapat beberapa penelitian mengenai pengendalian kecepatan motor induksi 3 fasa, seperti pengendalian menggunakan metode P, PI dan PID. Pada penelitian tersebut dengan menggunakan metode PI terbukti dapat mengendalikan kecepatan motor, akan tetapi respon pada metode tersebut menjadi lebih lambat sehingga memungkinkan terjadi lonjakan respon saat respon awal (Ogata, 2010). Terdapat keunggulan pada metode P yaitu sistem mendapatkan nilai rise time yang sangat cepat akan tetapi menghasilkan overshoot yang besar, lalu terdapat metode pengendalian PID yang dimana kontroler ini dapat mengurangi nilai error steady state dengan nilai overshoot yang cukup kecil dan respon kecepatannya stabil (Sariman, 2019). Kontroler PID memiliki kelemahan yaitu membutuhkan perhitungan matematis yang cukup kompleks untuk menentukan nilai parameter- parameter untuk dapat bekerja saat kondisi linear (Rubaai, 2011). Kontroler PID membutuhkan tuning kembali konstanta proposional (Kp), integral (Ki) dan derivatif (Kd) bila sistem telah mendapati keadaan perubahan beban atau parameter (Madhavi, 2013). Pengendalian kecepatan motor merupakan hal penting yang dapat mempengaruhi kestabilannya, sehingga dapat dilakukan analisis untuk dapat melihat kestabilan sistem dengan kendali, menggunakan
2 metode Root Locus. Root Locus dapat menganalisis kestabilan sistem dengan menggambarkan lokasi-lokasi akar persamaan karakteristiknya (E. Cervi, 2018).
Metode Root Locus merupakan metode analisis kestabilan yang dapat menilai kestabilan sistem dengan cepat dan efektif sesuai karakteristiknya. Oleh karena itu pada tugas akhir ini dilakukan analisis kestabilan sistem dengan metode Root Locus. Penelitian ini digunakan untuk menganalisis kestabilan sistem kecepatan motor induksi tiga fasa dengan kontroler PID.
1.2 Perumusan Masalah
Permasalahan yang dikaji dalam penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
1. Bagaimana respon sistem kecepatan motor induksi tiga fasa dengan kontroler Proportional, Proportional Integral dan Proportional Integral Derivative?
2. Bagaimana perbandingan jumlah poles dan zero terhadap kestabilan kecepatan motor induksi tiga fasa?
3. Bagaimana perbandingan hasil kestabilan sistem tanpa kontroler Proportional, Proportional Integral dan Proportional Integral Derivative dan dengan kontroler Proportional, Proportional Integral dan Proportional Integral Derivative?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
1. Untuk mengetahui respon sistem kecepatan motor induksi tiga fasa dengan kontroler Proportional, Proportional Integral dan Proportional Integral Derivative.
2. Untuk mengetahui perbandingan jumlah poles dan zero terhadap kestabilan kecepatan motor induksi tiga fasa.
3. Untuk mengetahui perbandingan hasil kestabilan sistem tanpa kontroler Proportional, Proportional Integral dan Proportional Integral Derivative
3 dan dengan kontroler Proportional, Proportional Integral dan Proportional Integral Derivative.
1.4 Batasan Masalah
Terdapat batasan masalah yang ditetapkan pada tugas akhir ini, sebagai berikut:
1. Kendali kecepatan sistem motor induksi adalah kontroler PID.
2. Penentuan parameter PID untuk kendali kecepatan menggunakan tuning Ziegler Nichlos .
3. Saklar yang digunakan pada inverter adalah Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT).
4. Analisis kestabilan yang digunakan pada sistem menggunakan metode Root Locus.
5. Kriteria sistem yang digunakan adalag tanpa kendali dan dengan parameter kendali PID Ziegler Nichlos.
6. Simulasi kestabilan sistem ini menggunakan software MATLAB.
7. Parameter yang digunakan adalah data yang diambil dari jurnal.
1.5 Manfaat
Adapun manfaat dari penelitian tugas akhir ini adalah sebagai berikut.
1. Sebagai referensi untuk permodelan sistem dan parameter kontrol dalam perancangan sistem kestabilan pengendalian kecepatan motor induksi tiga fasa.
2. Penelitian dapat dikembangan dalam penelitian lebih lanjut guna mengembangkan analisis kestabilan sistem pad motor induksi tiga fasa.
1.6 Kerangka Penelitian
Kerangka penelitian dapa ditunjunkan pada Gambar 1.1
4 Gambar 1.1 Kerangka Pemikiran Penelitian
Pada kerangka penelitian tersebut merupakan hal pokok yang akan dibahas dalam penelitian tugas akhir ini, penelitian tersebut memiliki judul Analisis Kestabilan Sistem Kecepatan Motor Induksi Tiga Fasa Menggunakan Metode Root Locus dengan Kontroler PID Ziegler Nichlos dimana memiliki empat hal pokok yang akan dibahas, pertama membahas tentang motor induksi tiga fasa, pada motor induksi tiga fasa akan dilakukan perhitungan secara matematis dan dilanjutkan pemodelan fungsi transfer dari motor induksi tiga fasa tersebut, lalu terdapat inverterakan dilakukan perhitungan secara matematis dan dilanjutkan pemodelan fungsi transfer dari invertertersebut. Setelah dilakukan pemodelan pada motor dan invertermaka dilanjutkan dengan penambahan kendali PID guna untuk memperbaiki kecepatan motor induksi, pada kendali PID dilakukan penentuan nilai parameter dari PID dengan tuning Ziegler Nichlos secara open loop dan close loop. Setelah ditambahkan kendali PID tuning Ziegler Nichlos maka akan dilakukan analisis kestabilan sistem kecepatan motor tersebut menggunakan metode Root Locus, pada analisis kestabilan ini dilakukan analisis dengan dua keadaan yaitu keadaan tanpa kendali dan dengan kendali PID tuning Ziegler Nichlos.
