IMPLEMENTASI MOTOR INDUKSI LINIER BERBASIS DIGITAL

Transkripsi

1 IMPLEMENTASI MOTOR INDUKSI LINIER BERBASIS DIGITAL TUGAS AKHIR AGUNG AMINUDDIN PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2014

2 LEMBAR PENGESAHAN Laporan Tugas Akhir dengan judul Implementasi Motor Induksi Linier Berbasis Digital diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal... Juli 2014 Semarang, Juli 2014 Menyetujui, Kepala Program Studi Teknik Elektro Dosen Pembimbing Dr. Fl. Budi Setiawan, MT Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT ii

3 ABSTRAK Motor induksi adalah salah satu bagian dari keluarga besar motor listrik. Pada dasarnya, motor induksi adalah motor yang memanfaatkan induksi elektromagnet. Pemanfaatan motor induksi mencakup berbagai bidang salah satunya bidang transportasi. Contoh kongkrit pemanfaatan motor induksi di bidang transportasi yaitu kereta Maglev (Magnetic Levitation) yang sudah diaplikasikan oleh beberapa negara berkembang seperti Jepang, China, Prancis dan Jerman. Prinsip dasar dari kereta Maglev adalah memanfaatkan beda kutub dari dua magnet permanen. Pada laporan tugas akhir ini mengkaji tentang perancangan motor induksi linier yang bergerak menyerupai Maglev. Motor induksi linier merupakan kembangan dari motor induksi pada umumnya. Hanya saja beda pada arah geraknya, dimana motor induksi linier bergerak secara transversal bukan rotasional. Stator pada prototip ini adalah sembilan buah electromagnet yang dipasang berjajar dengan penamaan R, S dan T yang kemudian dioperasikan hidup-matinya secara sekuensial dan kontinyu melalui pemrograman pada mikrokontroler PIC 18F4550. Mover yang terbuat dari bahan akrilik dengan bawahan yang dilapisi inti besi sebagai rotornya.. Keluaran dari mikrokontrol membentuk gelombang kotak tergeser hasil dari pengkodean yang didapat dari timing diagram. Kata kunci : Motor induksi, linier, PIC 18F4550

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas anugerah dan karunia-nya, sehingga Tugas Akhir berikut dengan laporan ini dapat selesai dengan baik. Laporan Tugas Akhir ini dibuat sebagai salah satu syarat dalam menempuh pendidikan sarjana pada Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata. Pada kesempatan ini dengan segala rasa syukur dan kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada keluarga terutama kedua orang tua yang tak henti-hentinya memberikan dorongan serta doa restu dari awal Tugas Akhir dibuat hingga terbentuk Laporan Tugas Akhir ini. Dalam kesempatan ini juga penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang begitu besar kepada pihak-pihak yang telah membantu, kepada yang terhormat : 1. Bapak Dr. Ign. Slamet Riyadi, MT selaku dosen pembimbing dalam pembuatan tugas akhir ini yang telah memberikan petunjuk dan ilmu. 2. Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan selaku Dekan Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata yang telah memberikan ijin. 3. Pak Juang dan Mas Vincent yang telah banyak membantu mempersiapkan berkas serta membrikan bantuan selama mengerjakan di laboraturium. 4. Teman teman Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata. iii

5 5. Catur, Ram dan Arifin serta teman seperjuangan Tugas Akhir, Deli, Adi, Vanus, Bandar, Adit, Kevin yang begitu banyak membantu dan berbagi ilmu hingga larut malam di laboraturium. 6. Keluarga di rumah yang selalu setia mensupport dan mendoakan agar Tugas Akhir beserta laporan ini dapat segera selesai. 7. Dan untuk semua pihak yang tidak dapat penulis sebut satu persatu atas bantuannya baik secara moril maupun materiil. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kata sempurna, maka penulis sangat mengharapkan saran maupun kritik dari berbagai pihak untuk perbaikan dimasa yang akan datang. Pada kesempatan ini penulis menyampaikan permohonan maaf apabila terdapat hal-hal yang kurang berkenan dalam penulisan laporan ini. Akhirnya besar harapan penulis bahwa laporan ini dapat memberikan sumbangsih yang berarti bagi kemajuan ilmu dan teknologi di lingkungan kampus Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Semarang, Juli 2014 Penulis, iv

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i LEMBAR PENGESAHAN... ii ABSTRAKSI... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... viii DAFTAR TABEL... ix BAB I. PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuam dan Manfaat Metodologi Penelitian Sistematikan Penulisan... 5 BAB II. LANDASAN TEORI Pendahuluan Motor Induksi Konstruksi Motor Induksi Prinsip Kerja Motor Induksi Motor Linier Induksi Elektromagnet Gaya dan Gerak v

7 2.6. Elektronika Daya MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) Mikrokontroler PIC 18F Rangkaian Buffer BAB III. PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI ALAT Pendahuluan Perancangan Catu Daya Perancangan Elektromagnet dan Mover Perancangan Sistem Kontrol Sistem Pengontrolan Magnetisasi BAB IV. HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA Pendahuluan Hasil Realisasi Rangkaian Hasil Pengujian Osciloscope Kaitan Kode Timing Diagram dengan Posisi Mover Program Maju Program Mundur Air Gap Pengaruh Besar Tegangan dan Arus dengan Gerak Mover Pembahasan BAB V. PENUTUP Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA vi

8 DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1. Klasifikasi Jenis Utama Motor Listrik... 2 Gambar 2.1. Contoh data pada plat nama motor induksi... 8 Gambar 2.2. Motor induksi bagian dalam... 8 Gambar 2.3. Pola pelilitan pada stator 3 fasa... 9 Gambar 2.4. Rangkaian ekivalen motor induksi Gambar 2.5. Slot-slot untuk belitan pada stator Gambar 2.6. (a) Rotor sangkar tupai (b) Sangkar konduktor yang telah dipisah Gambar 2.7. Rotor belitan / Wound rotor Gambar 2.8. Bentuk gelombang 3 fasa pada motor induksi Gambar 2.9. Prinsip kerja medan magnet putar motor induksi 3 fasa Gambar Cara membalik arah putaran pada motor induksi 3 fasa Gambar Bentuk stator dan rotor / mover pada motor linier Gambar Rangkaian ekivalen motor induksi linier Gambar Kaidah tangan kanan pada kawat berarus Gambar Fluks magnet dan arahnya pada magnet batang Gambar Gaya gesek pada mover Gambar Konfigurasi pin MOSFET IRF P Gambar Simbol MOSFET tipe deplesi kanal p Gambar Simbol MOSFET tipe deplesi kanal n Gambar Simbol MOSFET tipe enhancementi kanal p viii

9 Gambar Simbol MOSFET tipe enhancement kanal n Gambar Konfigurasi Pin PIC 18F Gambar Konfigurasi Pin IC Gambar 3.1. Desain Kereta (a) tampak samping (b) tampak atas Gambar 3.2. Rangkaian ekivalen prototip tugas akhir Gambar 3.3. Rangkaian catu daya 5 volt Gambar 3.4. Desain elektromagnet (a) tampak samping (b) tampak atas Gambar 3.5. Desain mover (a) tampak samping (b) tampak bawah Gambar 3.6. Timing diagram pulsa penyalaan magnet program maju Gambar 3.7. Timing diagram pulsa penyalaan magnet program mundur Gambar 3.8. Flowchart pemrograman sistem kontrol Gambar 3.9. Urutan magnetisasi pada program maju Gambar Urutan magnetisasi pada program mundur Gambar 4.1. Realisasi rangkaian buffer Gambar 4.2. Realisasi rangkaian mikrokontrol PIC 18F Gambar 4.3. Pemasangan elektromagnet Gambar 4.4. Realisasi MOSFET IRF P Gambar 4.5. Realisasi dan implementasi alat Gambar 4.6. Sinyal keluaran pada program maju Gambar 4.7. Sinyal keluaran pada program mundur Gambar 4.8. Mover pada posisi awal Gambar 4.9. Posisi mover pada kondisi 101, 100, Gambar Posisi mover pada kondisi 010 dan ix

10 Gambar Posisi mover pada kondisi Gambar Mover pada posisi awal program mundur Gambar Posisi kereta pada kondisi Gambar Posisi kereta pada kondisi Gambar Air gap pada konstruksi motor induksi linier Gambar Besar tegangan DC yang diberikan x

11 DAFTAR TABEL Tabel 3.1. Parameter rancang bangun prototip Tabel 3.2. Inisialisasi program maju dan mundur Tabel 4.1. Parameter percobaan air gap yang berbeda Tabel 4.2. Parameter pengujian delay xi