ANALISIS MENGGUNAKAN PEMODELAN UNTUK PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK STUDI KASUS MOTOR 1750 RPM/60 HP/240 Volt

Transkripsi

1 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN ANALISIS MENGGUNAKAN PEMODELAN UNTUK PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK STUDI KASUS MOTOR 1750 RPM/60 HP/40 Volt Pulus Mger, Dud Adg Pslli Emil: Chlibo_boys007@yhoo.co.id ; duddg.pslli@gmil.com Jurus Tekik Elektro Fkults Tekik Uiversits Musmus Meruke ABSTRAK Utuk keguu lisis secr teoretis, sebuh motor DC dpt direpsesetsik dlm betuk sebuh model, dim model tersebut dpt meggmbrk krkteristik dri fisik motor yg sebery. Sebuh motor DC dpt direpresetsik dlm beberp jeis model, tr li: model mtemtik (model isbh lih d rug ked),d model simulik. Deg megguk spesifiksi dt motor DC type Dripproof sert dilkuk peguji diperoleh ili 47,4064 rd/sec d ξ 0, Kre ili ξ lebih kecil dri stu, mk motor DC tersebut k memiliki krkteristik kurg teredm. Utuk memperoleh krkteristik kecept d rus jgkr yg bik pd motor DC, dpt dilkuk pegedli pd st pegsut (strtig), pembeb d pegerem (stoppig). Kt Kuci: Pemodel, Pegedli, Motor Listrik PENDAHULUAN A. Betuk Fisik Motor DC Motor rus serh (DC) pd dsry sm deg mesi rus bolk-blik (AC), keculi bhw mesi rus serh mempuyi sutu komuttor, yg berfugsi megubh tegg bolk-blik mejdi tegg serh. kompoe utmy terdiri dri tig bgi, yki: 1. Kumpr (belit) jgkr yg terletk pd rotor. Kumpr (belit) med yg terletk pd sttor, d 3. celh udr tr kumpr jgkr d kumpr med. Betuk fisik dri motor DC dpt diliht pd gmbr berikut: Gmbr 1. Betuk Fisik Motor DC. 176

2 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN B. Mcm-Mcm Motor DC Motor DC dlh sutu mesi yg megubh eergi listrik DC mejdi eergi mekik. Mesi DC dibedk berdsrk sumber peguty (exciter), Peggolog Motor DC dlh sebgi berikut: 1. Motor DC berpegut bebs Pd motor DC berpegut bebs, sumber peguty tersediri, bisy berup sumber DC yg li. Oleh kre itu, kumpr medy terpish (tidk memiliki hubug listrik) deg kumpr jgkry.. Motor DC berpegut sediri Motor DC berpegut sediri tidk memiliki sumber pegut tersediri. Kumpr med dihubugk deg kumpr jgkr. Bersrk hubug itu, motor DC berpegut sediri dpt dibedk mejdi:. Motor DC seri (kumpr med seri deg kumpr jgkr) b. Motor DC shut (kumpr med prlel deg kumpr jgkr) c. Motor DC kompo (memiliki du kumpr med, dim stu kumpr dihubug seri deg kumpr jgkr, sedgk kumpr liy dihubug prlel deg kumpr jgkr). Jeis motor ii terbgi mejdi du, yki: motor DC kompo pedek d motor DC kompo pjg. 1. Pemodel Motor DC Terkedli Jgkr A. Model Fisik Model fisik dri sebuh motor DC dpt digmbrk sebgi berikut: I(t) + Gmbr. Betuk Fisik Motor DC keterg: R L e(t) eb(t) I(t) M J B R L e(t) eb(t) M B - J th jgkr iduktsi jgkr tegg jgkr bck emf rus jgkr motor mome iersi beb (frictio) Dri dt motor yg diperoleh (lmpir 1) dri U.S. Electricl Motors, dikethui spesifiksiy sebgi berikut : Dri dt motor DC yg diperoleh (terlmpir), dikethui sebgi berikut: Dy Mekik ( P m) 60 HP 60 x 746 Wtt Wtt 177

3 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN Kecept omil ( ) 1750 rpm 1750 x π / ,6 rd/dt Tegg jgkr, E 40 Volt Th Jgkr (R) 0,047 Ohm Arus Jgkr (I) 05 Amp Iduktsi jgkr (L) 0,0015 H Mome Iersi (J ) 11,0 lb.ft 11,0 x 0,0414 kg.m 0,4635 kg.m Dri dt-dt tersebut, mk dpt diperoleh prmeter-prmeter yg li sebgi berikut: Torsi motor, T P T mek om Beb, B T P B / ,4 N. m 183, m 1, ,6 Kostt motor, Km E K b T Km I Kostt geertor, Kb N. m dtk rd I xr 40 05x0,047 30,37 1,58Volt. dtk 183,6 183,6 rd Pm / I 44760/183,6 1,19 N. m 05 Amp Deg megcu pd spesifiksi dt dits, mk motor tersebut dpt kit implemetsik secr koseptul deg membut model mtemtisy. Bgi elektrik: d i ( t) e ( t) eb ( t) L + R i ( t) (1) dt Bgi mekik: d ( t) T ( t) J + B ( t) () dt Sift motor: T( t) K i ( t) (3) m Sift geertor: eb ( t) Kb ( t) (4) Deg megguk Trsformsi Lplce, mk persm fugsi wktu dits, dpt diubh mejdi persm Lplce: Bgi elektrik: E ( s) E ( s) L s I ( s) R I ( s) (1) b + Bgi mekik: T ( s) J s ( s) + B( s) () Sift motor: T( s) K I ( s) (3) m Sift geertor: Eb ( s) Kb ( s) (4) Persm mtemtis motor DC dits dpt digmbrk dlm model isbh lih deg megguk bg kotk seperti berikut ii: 178

4 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN ξ 34,114 ξ 0,3608 ξ + x47,406 s 1 ξ d 47,406 1 (0,3608) 44,086 rd/s φ cos 1 ξ cos 1 (0, ,016 rd Gmbr 3. Betuk Bg kotk Motor DC Dim: K m ( Ls + R )( Js + B) G( s) K m. B 1+ ( L s + R )( Js + B) s K + ξ 0 s + Jdi motor DC terkedli jgkr ii pd ked trsiet k megikuti krkteristik sutu sistem orde kedu (secod order systems) deg: Km B L + R J B R + Km Kb K0 ; ξ ; L J L J L J Dri hsil perhitug dits, diperoleh ili, ξ, d, φ sebgi berikut: K0 K m L J 1,19 0,0015 x 0, , ξ B L +R J L J 34,1143 B R +K m K b L J.47,0104 (1,334 x 0,0015)+(0,047 x 0,4635) (0,0015 x 0,4635) (1,334 x 05)+ (1,19 x 1,58) (0,0015 x 0,4635) 47, ,406 rd/sec Seljuty, dri perhitug dits kit dpt meglisis kecept d rus jgkr motor DC Alisis Kecept Motor DC (t) ( s) G1 ( s) E ( s) s( s K o E + ξ om s+ Dri tbel Trsformsi Lplce, diperoleh : ( t ) -1 s( s K o E + ξ ) om s+ 1 1 ξt ( t) KoEom e si( t + φ) d dri persm dits, diperoleh fugsi wktu dri kecept motor, (t) dlh ( t) 183, ,34813e d ) 17,1085t si(44,097t + 1,0167) rd / dt t 0 Alisis Arus Jgkr Motor DC, I(t) I ( s) G ( s) E ( s) s E + ξ om s + + s( s b E om + ξ s + ) Dri tbel Trsformsi Lplce, diperoleh : 179

5 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN E i (t) -1 om s + ξ s E om t e si dt d ξ + s( s b E om + ξ s + ) be om be om ξ t e si( dt + φ) Amp t 0 d dri persm dits, diperoleh fugsi wktu dri rus jgkr motor, I(t) dlh: Kecept (rd/sec) ,00 0, ,10 0,15 kecept Motor DC Terkedli Jgkr 0,0 0,5 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 Wktu (detik) 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 (17, ) t i ( t) 3619,11464e si 44, 0971t + ( 17, ) t [ 04, ,73854e si( 44,0971t + 1,0167) ] t 0 Gmbr 5.Grfik Kecept Motor DC Deg megguk persm (t) d. Model Simulik I(t), diperoleh krkteristik kecept d Seli model tersebut di ts, dpt pul rus jgkr motor DC terkedli jgkr diguk model simulsi utuk deg mecri ili-iliy deg medptk krkteistik Motor DC. Slh btu Microsoft Excel (Lmpir ). Dri stu softwre yg dpt diguk dlh ili-ili tersebut, diperoleh grfik (t) d SIMULINK sehigg model yg kit but I(t) berikut: dimk model SIMULINK. Model Arus Jgkr (mper) Grfik Arus Jgkr Motor DC ,00 0,05 0,10 0,15 0,0 0,5 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,00 tersebut dikembgk dri model bg kotk, sehigg diperoleh model SIMULINK Motor DC Terkedli Jgkr sebgi berikut: Wktu (detik) Gmbr 4. Grfik Arus jgkr Motor DC Gmbr 6. Model Simulik Motor DC 180

6 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN Model SIMULINK Motor DC tersebut k dimsukk dlm model sistem secr keseluruh sebgi berikut: Gmbr 7. Model Simulik Motor DC Hsil Simulsi Motor DC diperoleh krkteristik kecept (t) d rus jgkr I(t) sebgi berikut:. Pegedli Dur Terbuk A. Pegtur Peggu Motor DC 1. Strtig Motor DC deg Pegtur Tegg Jgkr (E). Utuk mestrt motor DC, slh stu pegtur yg dpt dilkuk dlh deg megtur tegg jgkr gr tidk lgsug mecpi tegg omily. Deg cr tersebut, dihrpk lojk rus yg sgt besr yg terjdi pd strtig DOL (Direct O Lie) dpt ditsi sehigg tidk meyebbk kerusk pd motor DC tersebut. Pegtur tegg yg dimksud dlh deg meikk tegg jgkr secr perlh dri 0 smpi E om dlm wktu T Gmbr 8. Grfik Arus jgkr Motor DC Gmbr 1. Betuk Fisik Motor Model Motor DC yg k disimulsik sebgi berikut : Gmbr 9.Grfik Kecept Motor DC 181

7 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN Gmbr 11. Motor DC dlm Simulik Model sistem deg pegtur tegg jgkr yg k disimulsik dlh: Gmbr 1. Motor DC dlm Simulik Deg tril-d-error, mk ili T dim tidk terjdi lojk tegg, d lojk rus tidk terllu besr pd st T detik. Utuk Tmi detik, mk step time pd Step, gi 40/ 10. Setelh model tersebut disimulsik, mk k diperoleh grfik sebgi berikut: Gmbr 13. Hsil dlm Simulik Motor DC. Pejels: 1. Deg megtur tegg jgkr Eom 40 Volt d beropersi selm wktu detik tegg motor muli stbil. (Stedy stte). Beb motor msih tetp stbil (Stedy stte) terjdi perubh muli pd st motor beropersi selm em (6 detik) tetpi gggu hy terjdi selg wktu 3 detik setlh itu kost kembli. 3. Putr motor ( Rpm) muli stbil (Stedy stte) pd st motor beropersi selm detik 4. Arus Jgkr Muli jug stbil (Stedy stte) pd st motor beropersi selm detik. Setelh gmbr diperbesr mk dpt ditrik hsi sebgi berikut : Gmbr.14 Grfik Hsil Simulik setelh dizoom. Keterg : Deg pegtur tegg jgkr smpi T detik seperti pd grfik E, teryt k dihsilk grfik tp lojk. Lojk hy terjdi pd I 8 Ampere dim lojk tersebut terjdi kli. Nmu demiki, lojk tersebut tidklh besr (hy 3,0671 Amp) sehigg motor tidk meglmi kerusk fisik. Pd strtig DOL, lojk rus 18

8 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN mecpi 04,9379 Amp (perhitug litik pd tugs 0). Gmbr.15 Grfik Hsil Simulik. b. Keterg : Deg pegtur tegg jgkr smpi T 6 detik seperti pd grfik E, teryt k dihsilk grfik tp lojk d gggu beb muli terjdi pd t6 detik. Lojk hy terjdi pd lojk kedu yitu I 0 Ampere, Nmu demiki mlh turu sekitr 8 mpere, lojk tersebut tidklh besr (hy 15,0671 Amp) sehigg motor tidk meglmi kerusk fisik. Pd strtig DOL, lojk rus mecpi 04,9379 Amp.. Perbdig dri tig kodisi di ts dpt diliht pd tbel: B. Pegtur Th Seri Rseri pd Strtig Motor DC Seli pegtur tegg jgkr, mk cr li yg dpt dilkuk utuk meghidri lojk rus yg sgt besr pd st strtig motor DC dlh deg membhk th R yg diserik deg th jgkr R, sehigg dihrpk dpt meredm rus jgkr pd st strtig. Pegtur Rseri dilkuk deg memperthk ili Rseri tersebut selm periode wktu tertetu (misly 0,1 detik), kemudi meuruky secr perlh smpi mecpi 0 dlm wktu T. R Rseri t T c. Pegtur Rs didpt gmbr simulik seperti Berikut: Gmbr 15. Motor DC dlm Simulik 1. Pegtur Th seri (Rs) Th seri (Rs) 1 183

9 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN Step : Step time, iitil vlve 1/, fil vlue 0 Step 1 : Step time1 10, iitil vlue 0, fil vlue 1/ Step : Step time 1, iitil vlue 0 fil vlue ½ Wktu simulsi 18 detik.. Pegtur (E) tegg jgkr. Eom : Step time 1, iitil vlue 0, fil vlue 40 Eom1 : Step time 0, iitil vlue 0, fil vlue Pegtur Beb Step : Step time 3, iitil vlve 0, fil vlue 0. x Step 1 : Step time1 4, iitil vlue 0, fil vlue 0. x Step : Step time 5, iitil vlue 0, fil vlue -0.3 x Step 3 : Step time 6, iitil vlue 0, fil vlue -0.3 x d. Motor Dc yg k dimsukk kedlm model sistem deg pegtur tegg yg k disimulsik dlh sebgi berikut : Gmbr 16. Motor DC dlm Simulik Gmbr 17. Grfik hsil Simulik Jik motor stop pd t `1 detik d simulik diopersik selm 18 detik, sehigg didpt hsily sebgi berikut: Gmbr 18. Hsil simulik yg diperbesr d. Dri grfik dits, mpk seperti : Pd t 1,8 detik kecept motor muli bertmbh d pd t detik kecept motor muli stbil (stedy stte ) yki 1750 pd kecept omil motor 1750 Rpm. Pd grfik rus jgkr (I) pd st t detik rus jgkr sebesr 40 mpere. Sert rus jgkr muli turu (step dow 184

10 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN ) pd st t,05 detik sebesr 0 mpere kre terjdi selm selg wktu 6 detik terjdi gggu beb. 4. Pegedli dur tertutup Tuju dri motor DC yg dibut mejdi dur tertutup dlh gr output dri motor dlm hl ii kecept putr rus jgkr dibut tetp dlm kodisi stbil wlupu diberik beb yg berubhubh, kodisi stbil disii medekti dri stbily kecept putr omil d rus jgkr omil wlupu msih d sedikit pegruh dri diberiky beb yg berubh itu.pegruh yg terjdi dri beb itu hmpir dpt dibik. Simulsi dri motor DC dur tertutup sebgi berikut: Gmbr 0. Simulik Motor DC Dur Tertutup. Pegtur dri gggu lur (beb) yg disettig : Step - Step time 8, iitil vlue 0, d fil vlue 0.1 x 1,334 Step 1 - Step time 9, iitil vlue 0, d fil vlue 0.1 x 1,334 Step Step time 10, iitil vlue 0, d fil vlue - 0, x 1,334 Step Step time 11, iitil vlue 0, d fil vlue - 0, x 1,334. Dri hsil simulsi didptk grfik sebgi berikut: Gmbr 19. Simulik Motor DC Dur Tertutup. Utuk rgki dlm motor DC dlh sebgi berikut : Gmbr 1. Betuk Fisik Motor Dri grfik pembeb pd motor diberik beb dits beb omil mk otomtis rus jgkr ik d kecept putr turu, kre dy perubh rus 185

11 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN jgkr d kecept putr mk feedbck k bekerj ( pegedli), dipegedli ii k terjdi peerim iformsi yg berup (rus jgkr ik d kecept putr turu ) kemudi diproses. Hsil dri proses tersebut kelur d msuk kepeyerh terkedli, didlm peyerh terkedli k diproses lgi d hsil dri proses tersebut k msuk kemotor sehigg motor k meghsilk pedekt sedekt mugki ili dri kecept omil d rus jgkr omil. Demiki seterusy terjdi dur tertutup yg itiy bis meghsilk rus d kecept putr pd kodisi medekti omil wlupu dy perubh dri beb. KESIMPULAN: 1. Hsil perhitug yg didpt diperoleh kecpt putr omil didpt 183,106 rd/sec,sedg kecept putr omil dlm dt motor dlh 183,6 rd/sec. Nili rus jgkr membesr kre pd strt wl putr msih lmbt sehigg jik dilkuk strt tp megguk th btu pd jgkr mk belity bis terjdi kerusk rusk pd motor. 3. Grfik yg dihsilk deg metode simulsi (Simulik) bik dri ili mupu betuk gelombgy hmpir sm deg grfik yg dihsilk deg metode Ms. Excel. 4. Dri berbgi perbdig d verifiksi dits, bik dri tbel mupu grfik, mk dpt ditrik kesimpul bhw model yg dibut deg simulik dpt diguk sebgi cu yg ber utuk Motor DC. 5. Semki lm wktu diberik pd st strt mk lojk rus semki kecil (semki turu ) kre putr motor semki kost. 6. Pegtur tegg jgkr pd st strt dpt meredm (putr motor) motor DC d lojk rus jgkr I. 7. Didlm motor DC dur tertutup ii dpt diytk bhw motor DC yg diberik beb bik itu dits tu dibwh beb omil kurg berpegruh tu kecil sekli mempegruhi dri kecept putr d rus jgkr omil sehigg motor DC itu tidk gmpg rusk kre sellu bekerj stbil. 8. Pegedli d peyerh terkedli dlh prmeter yg sgt petig dlm kestbil Motor DC. DAFTAR PUSTAKA 1. Referesi kulih pemodel d pegedli motor listrik Ogt, K, 1993, Tekik Kotrol otmtis: Sistem Pegtur (lih bhs : Ir. Edi Leksoo). Jkrt. 186

12 Jurl Ilmih Mustek Aim H Vol. No. 3, Desember 013 ISSN Zuhl, 1991, Dsr Teg Listrik Istitut Tekologi Bdug, bdug. 187