BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA

Transkripsi

1 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Pendahuluan Pada bab ini akan dijelaskan tentang simulasi dan hasil penelitian serta analisa Motor switched reluctance. Pengujian alat ini dilakukan di Laboratorium Program Studi Teknik Elektro. Pada tugas Akhir ini akan dilakukan analisa dan putaran motor switched reluctance 4 fasa, serta diuraikan hasil pengujian dan pembahasan, 4.2 Simulasi pada Software PSIM Simulasi tugas akhir ini menggunakan software PSIM, yang hasil simulasinya dapat memberikan gambaran mendekati kondisi nyata. Namun karena keterbatasan simulasi software PSIM yang tidak bisa mensimulasikan motor switched reluctance 4 fasa, maka pada simulasi ini akan digunakan simulasi motor switched reluctance 3 fasa. Pada simulasi ini masih menggunakan kontrol analog, dimana hidup dan matinya saklar statis diatur oleh time delay. Berikut merupakan skema sistem yang telah dirancang dan disimulasikan. 13

2 Gambar 4.1 Skema rangkaian Switched Reluctance Motor. Pada simulasi ini digunakan inverter 3 fasa dengan 6 saklar. Untuk mengontrol posisi rotor dan kecepatan motor yang pertama dilakukan adalah dengan mengkonversi nilai kecepatan motor yang dihasilkan oleh (RPM) menjadi rad/s dimana nilainya nanti akan digunakan sebagai acuan posisi sensor. Setelah itu nilai referensi dari posisi sensor akan digunakan untuk mengatur duty cycle pada saklar inverter, yang pada akhirnya akan mengatur kecepatan motor. 14

3 Gambar 4.2 Skema rangkaian kontrol Switched Reluctance. Gambar 4.3 Gambar keluaran sinyal sensor hitam putih. Pada simulasi ini, dihasilkan keluaran sinyal sensor hitam putih dimana masing masing sensor berjarak 30 derajat, kemudian keluaran dari sensor hitam putih digunakan untuk mengatur mati dan hidupnya saklar statis. 15

4 Gambar 4.4 Arus Motor switched Reluctance. Dari pensaklaran PWM akan mengendalikan inverter 3 fasa dan menentukan arah arus dari sumber menuju beban motor. Dan pada Gambar 4.4 menunjukan bahwa motor sudah berputar. Ini membuktikan bahwa inverter 3 fasa yang berperan menjadi driver Motor switched reluctance sudah bekerja dengan baik. Gambar 4.5 Tegangan Motor switched reluctance 16

5 4.3 Putaran Switched Reluctance Motor 4 fasa Pada dasarnya switched reluctance motor berputar setelah salah satu kutub rotornya terinduksi oleh stator yang diberi tegangan, Dalam perancangan switched reluctance motor 4 fasa ini, program yang digunakan adalah dengan melakukan pergeseran fasa yang diperoleh dari pengendalian saklar statik pada inverter 4 fasa. Di mana setiap masing masing fasa akan tergeser Dengan melakukan pengendalian saklar statik pada mosfet maka stator motor dapat berubah polaritasnya. Dengan memanfaatkan sensor photo dioda/ sensor hitam putih yang akan menjadi indikator posisi rotor terhadap posisi stator yang akan mengeluarkan sinyal sampling yang akan dibaca dan diolah DsPIC18F4012 untuk menentukan saklar statis mana yang akan bekerja. Pada switched reluctance motor 4 fasa ini terdapat 8 step putaran yang terdiri seperti gambar dibawah ini : 17

6 a. Step 1 pada kondisi 1101 Dibawah ini adalah gambar posisi antara rotor, stator, dan sensor hitam putih. A B C D A D B C ROTOR C B D A Gambar 4.6 motor pada kondisi 1101 Pada kondisi ini data keluaran sensor hitam yang terbaca oleh DsPIC18f4012 adalah 1101, di mana fasa stator akan aktif saat mengenai sensor warna hitam pada kutub rotor. Pada step ini fasa stator A, B, dan D akan menjadi aktif karena masing-masing kutub stator mengenai sensor hitam pada rotor sehingga berlogika 1, dan fasa stator C berlogika 0 dikarenakan mengenai sensor putih pada rotor. 18

7 b. Step 2 pada kondisi 0101 Dibawah ini adalah gambar posisi antara rotor, stator, dan sensor hitam putih A D B C ROTOR C B D A Gambar 4.7 motor pada kondisi 0101 Pada kondisi ini data keluaran sensor hitam yang terbaca oleh DsPIC18f4012 adalah 0101, di mana fasa stator akan aktif saat mengenai sensor warna hitam pada kutub rotor. Pada step ini fasa stator B, dan C menjadi aktif karena masingmasing kutub stator mengenai sensor hitam pada rotor sehingga berlogika 1, dan fasa stator A dan D berlogika 0 dikarenakan mengenai sensor putih pada rotor. 19

8 c. Step 3 pada kondisi 0100 Dibawah ini adalah gambar posisi antara rotor, stator, dan sensor hitam putih A D B ROTOR C C B D A Gambar 4.8 motor pada kondisi 0100 Pada kondisi ini data keluaran sensor hitam yang terbaca oleh DsPIC18f4012 adalah 0100, di mana fasa stator akan aktif saat mengenai sensor warna hitam pada kutub rotor. Pada step ini fasa stator B menjadi aktif karena masing-masing kutub stator mengenai sensor hitam pada rotor sehingga berlogika 1, dan fasa stator A, C dan D berlogika 0 dikarenakan mengenai sensor putih pada rotor. 20

9 d. Step 4 pada kondisi 0110 Dibawah ini adalah gambar posisi antara rotor, stator, dan sensor hitam putih A D B ROTOR C C B D A Gambar 4.9 motor pada kondisi 0110 Pada kondisi ini data keluaran sensor hitam yang terbaca oleh DsPIC18f4012 adalah 0110, di mana fasa stator akan aktif saat mengenai sensor warna hitam pada kutub rotor. Pada step ini fasa stator B, dan C menjadi aktif karena masingmasing kutub stator mengenai sensor hitam pada rotor sehingga berlogika 1, dan fasa stator A dan D berlogika 0 dikarenakan mengenai sensor putih pada rotor. 21

10 e. Step 5 pada kondisi 0010 Dibawah ini adalah gambar posisi antara rotor, stator, dan sensor hitam putih A D B ROTOR C C B D A Gambar 4.10 motor pada kondisi 0010 Pada kondisi ini data keluaran sensor hitam yang terbaca oleh DsPIC18f4012 adalah 0010, di mana fasa stator akan aktif saat mengenai sensor warna hitam pada kutub rotor. Pada step ini fasa stator C menjadi aktif karena masing-masing kutub stator mengenai sensor hitam pada rotor sehingga berlogika 1, dan fasa stator A, B dan D berlogika 0 dikarenakan mengenai sensor putih pada rotor. 22

11 f. Step 6 pada kondisi 1010 Dibawah ini adalah gambar posisi antara rotor, stator, dan sensor hitam putih A D B C ROTOR C B D A Gambar 4.11 pada kondisi 1010 Pada kondisi ini data keluaran sensor hitam yang terbaca oleh DsPIC18f4012 adalah 1010, di mana fasa stator akan aktif saat mengenai sensor warna hitam pada kutub rotor. Pada step ini fasa stator A dan C menjadi aktif karena masingmasing kutub stator mengenai sensor hitam pada rotor sehingga berlogika 1, dan fasa stator B dan D berlogika 0 dikarenakan mengenai sensor putih pada rotor. 23

12 g. Step 7 pada kondisi 1011 Dibawah ini adalah gambar posisi antara rotor, stator, dan sensor hitam putih A D B C ROTOR C B D A Gambar 4.12 pada kondisi 1011 Pada kondisi ini data keluaran sensor hitam yang terbaca oleh DsPIC18f4012 adalah 1011, di mana fasa stator akan aktif saat mengenai sensor warna hitam pada kutub rotor. Pada step ini fasa stator A, B dan D menjadi aktif karena masing-masing kutub stator mengenai sensor hitam pada rotor sehingga berlogika 1, dan fasa stator C berlogika 0 dikarenakan mengenai sensor putih pada rotor. 24

13 h. Step 8 pada kondisi 1001 Dibawah ini adalah gambar posisi antara rotor, stator, dan sensor hitam putih A D B C ROTOR C B D A Gambar 4.13 pada kondisi 1001 Pada kondisi ini data keluaran sensor hitam yang terbaca oleh DsPIC18f4012 adalah 1001, di mana fasa stator akan aktif saat mengenai sensor warna hitam pada kutub rotor. Pada step ini fasa stator A dan D menjadi aktif karena masingmasing kutub stator mengenai sensor hitam pada rotor sehingga berlogika 1, dan fasa stator B dan C berlogika 0 dikarenakan mengenai sensor putih pada rotor. 25

14 4.4 Pengujian Tegangan dan Arus dengan Osiloskop Dari pengujian tegangan dan arus yang telah dilakukan pada Switched Reluctance Motor 4 fasa, terlihat bahwa arus yang diperlukan sangat kecil sedangkan tegangan yang dibutuhkan adalah Volt. Dalam hal ini arus yang digunakan tidak terlalu besar sehingga menyebabkan mosfet dan elektromagnet tidak mengalami panas yang berlebihan. Pengujian program yang dilakukan dengan menggunakan osiloskop ini adalah dengan cara melihat keluaran dari PORT E. Di mana port tersebut akan mengeluarkan sinyal kotak 4 fasa, Hasil dari penyemplingan yang tergeser Gambar 4.14 Perbandingan antara RE1234 1x. 26

15 Gambar 4.15 Perbandingan antara Va,Vb,Vc,Vd 10x. Gambar di atas adalah gambar hasil perbandingan antara tegangan keluaran fasa A, B, C,dan D dengan penguatan 10 kali pada Osiloscop. Gambar 4.16 Perbandingan antara Va,Ia 10x 1x. Gambar di atas adalah gambar hasil perbandingan antara Tegangan pada fasa A dengan penguatan 10 kali dengan Arus keluaran Fasa A dengan penguatan 1 kali pada Osiloscop. 27

16 Gambar 4.17 Perbandingan antara Vb, Ib 10x 1x. Gambar di atas adalah gambar hasil perbandingan antara Tegangan keluaran fasa B dengan penguatan 10 kali dan Arus keluaran Fasa B dengan penguatan 1 kali pada Osiloscop. Gambar 4.18 Perbandingan antara Vc, Ic 10x 1x. Gambar di atas adalah gambar hasil perbandingan antara Tegangan keluaran fasa C dengan penguatan 10 kali dan Arus keluaran fasa C dengan penguatan 1 kali pada Osiloscop. 28

17 Gambar 4.19 Perbandingan antara Vd, Id 10x 1x. Gambar di atas adalah gambar hasil perbandingan antara tegangan keluaran fasa D dengan penguatan 10 kali dan Arus keluaran fasa D dengan penguatan 1 kali pada Osiloscop. 4.5 Implementasi Switched Reluctance Motor 4 Fasa Pada implementasi Switched Reluctance Motor 4 fasa ini, motor dirancang sederhana mungkin agar motor dapat berputar secara baik dan terlihat rapi. Rotor terbuat dari bahan Feromagnetic (inti Besi) yang tadinya berbentuk bulat dimodifikasi menjadi kutub tonjol berjumlah 6 buah, sedangkan stator terbuat dari belitan kawat yang berjumlah 8 buah yang disusun mengelilingi rotor. Untuk sensor sendiri berjumlah 4 buah disusun pada sebuah kepingan CD yang diwarnai hitam dan putih sejajar dengan bentuk rotor. 29

18 Gambar 4.20 Desain Kontrol Motor Reluctance 4 fasa Gambar 4.21 Motor Switched Reluctance 4 fasa 30

19 4.6 Pembahasan Pada pembuatan Switched Reluctance Motor 4 fasa ini, telah dilakukan pengujian dan analisa agar Switched Reluctance Motor 4 fasa ini dapat berputar dengan baik. Ada beberapa hal yang bisa mempengaruhi putaran atau kecepatan switched reluctance motor ini. Pertama adalah bentuk konstruksi switched reluctance motor, jika jumlah stator diperbanyak dan jumlah belitan pada stator semakin besar, maka akan menimbulkan fluks magnetik yang besar pula karena fluks magnetik dan torka berbanding lurus maka semakin besar fluks magnetik semakin besar pula torka yang akan dihasilkanya. Selain stator, rotor pada switched reluctance motor juga berpengaruh semakin banyak rotor yang digunakan maka semakin cepat pula switched reluctance motor ini berputar. Selain dari konstruksi switched reluctance motor sendiri, hal yang penting lainya adalah sensor dan program apa akan digunakan untuk pengontrolanya. Pada pembuatan Switched Reluctance Motor 4 fasa ini penulis menggunakan sensor berupa photodioda sensor/sensor hitam putih yang kemudian akan mengeluarkan sinyal 4 fasa yang akan tergeser Sebelum hasil dari keluaran photodioda sensor/sensor hitam putih digunakan sebagai pacuan untuk membuat program sebelum itu terlebih dahulu kita harus membuat sinyal sampling pergeseran sinyal 4 fasa untuk mendapatan data. Setelah itu data yang diperoleh akan diolah menggunakan softwaremikro C for dspic. Program selain digunakan untuk menggolah data dari photo sensor/sensor hitam putih memiliki kegunaan lain yaitu untuk menentukan pensaklaran pada inverter 4 fasa. Dalam menentukan frekuensi dan kecepatan motor ini digunakanlah program delay. Dalam pembuatan switched reluctance motor 4 fasa ini, terdapat 8 step putaran motor yaitu saat kondisi 1101, 0101, 0100, 0110, 0010, 1010, 1011, dan Dengan mengontrol saklar statik maka akan mendapatkan sinyal dari photodioda sensor/sensor hitam putih yang akan tergeser 45 derajat untuk merubah polaritas kutub pada stator 31