JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

Transkripsi

1 PEMODELAN DAN SIMULASI DIRECT TORQUE CONTROL (DTC) UNTUK PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI 3 FASA Proposal Skripsi Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan Guna Meraih Gelar Sarjana Strata 1 Oleh : NUR EKO KURNIAWANSYAH ( ) JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2 A. Judul PEMODELAN DAN SIMULASI DIRECT TORQUE CONTROL (DTC) UNTUK PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI 3 FASA B. Latar Belakang Masalah Pada dunia industri, Mesin, Konveyor, Pompa, dan Fan, sangat membutuhkan pengaturan dan koordinasi kecepatan Motor yang baik. Pada pengaturan kecepatan Motor memerlukan akselerasi kecepatan yang berbeda-beda sesuai dengan beban yang dipikul oleh Motor. Motor Listrik terbagi menjadi dua jenis, yaitu Motor arus bolak-balik (AC) dan Motor arus searah (DC) dimana masing-masing jenis Motor tersebut memiliki karakteristik yang berbeda-beda. motor arus searah (DC) adalah Motor yang paling ideal yang digunakan dalam pengendali elektrik, karena Motor arus searah (DC) tersebut adalah Motor yang linier dan pengaturan kecepatannya mudah. Kekurangan dari Motor arus searah (DC) adalah harganya yang cukup mahal, ukurannya relatif besar, dan adanya komutator dan sikat-sikat dalam Motor sehingga memerlukan suatu pemeliharaan yang rutin dan selama pemeliharaan operasi sistem terhenti. Sedangkan pada Motor arus searah (AC) khususnya Motor induksi jenis rotor sangkar memiliki keunggulan dalam hal kesederhanaan dan murahnya biaya perawatan sehingga jenis Motor ini banyak dipakai di lingkungan industri maupun rumah tangga. Kelemahan Motor induksi adalah tidak linier, dan untuk pengaturan kecepatan sangat sulit. Metode Pengendalian kecepatan putaran Motor arus bolak-balik (AC) dapat dilakukan dengan beberapa cara diantaranya dengan kendali tegangan dan frekuensi (v/f). Akan tetapi metode pengendalian tegangan dan frekuensi (v/f) memiliki kelemahan yaitu Kontrol yang digunakan tanpa umpan balik kecepatan, kontrol yang menggunakan metode pengendalian tegangan dan frekuensi (v/f) belum mencapai nilai yang akurat pada respon kecepatan, dimana kontrol fluks stator dan torka masih menggunakan kontrol tidak langsung (Casadei, 2006)

3 Direct Torque Control (DTC) adalah suatu metode yang dapat mengontrol torsi dan fluks secara langsung dengan mengatur vektor tegangannya.pengaturan vektor ini menggunakan pengendalian umpan balik torsi dan fluks stator. fluks dan torsi ini di hitung dari tegangan dan arus stator yang diukur pada motor. Direct Torque Control (DTC) mempunyai struktur yang sederhana dan respon yang dihasilkan cukup baik,bila dibandingkan dengan kontrol tegangan/frekuensi (v/f), sedangkan keunggulan Direct Torque Control (DTC) dalam mengontrol torsi yaitu performasi yang baik dapat melakukan pengaturan Motor menggunakan pengendalian umpan balik torsi dan fluks stator. Pada Proposal skripsi ini akan dilakukan pemodelan dan simulasi Direct Torque Control (DTC) untuk pengaturan kecepatan Motor Induksi 3 fasa yang jauh lebih baik dibandingkan dengan metode pengendalian tegangan dan frekuensi (v/f) dalam mengontrol Motor Induksi tiga fasa C. Rumusan Masalah Berdasarkan uraian latar belakang diatas, maka pada proposal skripsi ini dapat dirumuskan beberapa hal,yaitu: 1. Bagaimana melakukan pengontrolan Motor Induksi tiga fasa dengan Metode Direct Torque Control (DTC) menggunakan MATLAB. 2. Bagaimana peran Direct Torque Control (DTC) untuk meminimalisasi ripple dan mengatur kecepatan yang dihasilkan oleh Motor Induksi. D. Batasan Masalah Adapun batasan masalah pada proposal skripsi ini,yaitu: 1. Motor Induksi yang dikontrol adalah Motor Induksi jenis rotor sangkar 3 Hp, V=220V, n=2000rpm (karkar,pandya) 2. Tidak membahas Sistem proteksi Motor Induksi 3. Pengujian dan pengamatan melalui simulasi Matlab versi 7.04

4 E. Maksud dan Tujuan 1. Adapun tujuan dari penyusunan proposal skripsi ini yaitu untuk melakukan pemodelan dan simulasi Direct Torque Control (DCT) untuk kontrol Motor Induksi 3 fasa 3 Hp, V=220V, n=2000rpm (karkar,pandya) F. Landasan Teori 1. Direct Torque Control Direct Torque Control pertama kali dikembangkan oleh Takahasi dan Noguchi tahun Dasar dari metode DTC adalah perubahan torsi sebanding dengan slip antara fluks stator dan fluks rotor pada kondisi fluks bocor stator tetap. Pada motor induksi dengan tipe rotor sangkar untuk waktu tetap rotor menjadi sangat besar, fluks bocor berubah perlahan dibanding dengan perubahan fluks bocor stator. Oleh karena itu pada keadaan perubahan cepat fluks rotor cenderung tidak berubah. Perubahan cepat dari torsi elektromagnetik dapat dihasilkan dari putaran fluks stator, sebagai arah torsi. Dengan kata lain fluks stator dapat seketika mempercepat atau memperlambat dengan menggunakn vektor tegangan stator yang sesuai Gambar 1. Skema Direct Torque Control (DTC)

5 2. Motor Induksi Motor arus bolak-balik (Motor AC) adalah suatu mesin yang berfungsi untuk mengubah tenaga listrik arus bolak-balik menjadi tenaga mekanik atau tenaga gerak, dimana tenaga gerak ini berupa putaran pada Motor. Salah satu jenis Motor AC ini adalah Motor induksi atau Motor tak serempak. Disebut Motor tak serempak karena putaran motor tidak sama dengan putaran fluks magnet stator. Dengan kata lain, bahwa antara putaran rotor dan putaran fluks magnet terdapat selisih putaran yang disebut slip. Apabila sumber tegangan 3 fasa dipasang pada kumparan stator, timbulah medan putar dengan kecepatan: 120 n s p f (1) Gambar 2 konstruksi Motor Induksi Motor induksi tiga fasa merupakan salah satu jenis motor AC yang paling banyak digunakan sebagai alat penggerak diindustri-industri, karena jenis motor ini mempunyai konstruksi yang kokoh, handal, dan mudah perawatannya (Paul, 1996). Akan tetapi, motor induksi juga mempunyai beberapa kelemahan diantaranya adalah motor yang tidak linier,dan metoda untuk mengatur kecepatannya relative rumit,disamping itu diperlukan suatu konsep switching yang akan menimbulkan harmonisa.untuk mengatasi hal tersebut, dikembangkan suatu metode kontrol yaitu Direct Toque Control (DTC) (A.A.Pujol, 2000)

6 3. Inverter Inverter berfungsi untuk mengubah tegangan searah (DC) menjadi tegangan bolak balik (AC) dengan sistem pensaklaran (switching) elektronik sehingga tegangan bolak-balik yang dihasilkan dapat diatur amplitudo dan frekuensinya, dimana frekunsi dapat diatur oleh variasi frekuensi dengan osilator pengatur rangkaian penskalaran (switching). Sedangkan pengaturan tegangan dapat dilakukan dengan mengatur variasi tegangan searah masukan inverter. Bentuk gelombang keluaran dari inverter ideal harus sinusoidal. Bagaimanapun, bentuk gelombang dari inverter praktis adalah nonsinusoidal dan berisi harmonisa tertentu. Untuk aplikasi power yang rendah dan medium, square-wave atau quasisquare-wave voltage mungkin bisa diterima dan untuk aplikasi high-power, bentuk gelombang sinusoidal dengan distorsi rendah diperlukan. Terdapat dua kelompok utama dari inverter, yaitu inverter sumber tegangan (Voltage Source Inverter) dan inverter sumber arus (current Source Inverter). VSI adalah inverter yang dicatu dari sumber tegangan searah, idealnya sumber ini memiliki imperdansi internal nol dan memberi arus tak terbatas pada tegangan tetap. Sedangkan Inverter jenis CSI dicatu dari sumber arus searah, idealnya sumber ini mempunyai impedansi internal tak hingga dan memberi tegangan tak terbatas pada arus keluaran. Gambar 3. Proses Pembentukan Gelombang Inverter

7 G. Metodologi pelaksanaan program Metode pelaksanaan yang digunakan dalam Tugas Akhir ini sebagai berikut : a. Studi Literatur Dalam mencari studi literatur, penulis menggunakan beberapa sumber informasi buku maupun media elektronik seperti internet. b. Melakukan prancangan metode Direct Torque Control (DTC) untuk pengaturan kecepatan Motor Induksi tiga fasa menggunakan foftware MATLAB dengan memasukan data-data berupa data tahanan stator (Rs),tahanan Rotor (Rr),Induktansi stator (Ls),Induktansi Rotor (Lr) dan induktansi bersama (Mutual Induktansi). n c. Jalankan Simulasi langkah slanjutnya yaitu setting kecepatan referensi dan jalankan simulasi, Pada simulasi ini akan dilakukan simulasi pada kondisi tanpa beban dan pada kondisi berbeban d. Pengambilan Analisa Yaitu Berisikan tentang Analisa dari simulasi yang telah dilakukan, Pada tahap ini akan dilakukan analisis pada kondisi tanpa beban dan pada kondisi berbeban e. Pengambilan Kesimpulan Yaitu pengambilan kesimpulan dan saran atas analisa yang dibuat f. Penulisan Laporan Dalam penulisan laporan ini mengacu pada pedoman penulisan ilmiah dalam hal ini penulisan Tugas Akhir yang bakunya telah diatur oleh pihak jurusan. g. Konsultasi Yaitu melakukan konsultasi secara bertahap kepada dosen pembimbing.

8 H. Jadwal Kegiatan Program Bulan ke- NO Kegiatan Kajian Literatur 2 Simulasi 3 Pengambilan analisa 4 Pengambilan kesimpulan 5 Penulisan laporan 6 Konsultasi I. Penutup Demikianlah proposal ini disusun, sebagai acuan awal dalam melaksanakan pengerjaan Tugas Akhir sebagai syarat kelulusan di jurusan S1 Teknik Elektro. Besar harapan saya akan bantuan segenap dosen dan staff, demi kelancaran serta suksesnya pengerjaan tugas akhir ini yang akan saya laksanakan. Atas kerja sama dan bantuannya saya ucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya.

9 DAFTAR PUSTAKA Karkar, pandaya 2013 V/F Method For Induction Motor Drive Speed Control Using Matlab Simulation ISSN India Muhammad H. Rashid 1999 Elektronika Daya, PT Prenhallindo Jakarta Suyamto, Yadi Yunus.2008.Rancang Bangun Alat Pengatur Kecepatan Motor Induksi Dengan Cara Mengatur Frekwensi.SDM Teknologi Nuklir Batam. Yogyakarta. Zuhal.1991.Dasar Tenaga Listrik.ITB.Bandung