Oleh EVAN F.O. MANURUNG NIM :

Transkripsi

1 START MOTOR DC SHUNT DAN MOTOR DC SERI DENGAN THYRISTOR CONTROLLER SESUAI DENGAN RESPON ARUS START Diajukan untuk memenuhi salah satu persyaratan dalam menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh EVAN F.O. MANURUNG NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

2 START MOTOR DC SHUNT DAN MOTOR DC SERI DENGAN THYRISTOR CONTROLLER SESUAI DENGAN RESPON ARUS START Oleh : EVAN F.O. MANURUNG NIM : Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN Sidang pada Tanggal 18 Bulan November Tahun 2015 di depan penguji : 1. Ketua Penguji : Ir. Riswan Dimzi, M.T. 2. Anggota Penguji : Ir. Raja Harahap, M.T. Disetujui Oleh: Pembimbing Tugas Akhir (Ir. Syamsul Amin, MS) NIP : Diketahui Oleh: Ketua Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik USU (Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.) NIP : \

3 ABSTRAK Motor listrik adalah mesin yang mengkonversi energi listrik ke energi mekanik. Ketika motor tidak bekerja maka tidak akan ada ggl balik yang dihasilkan pada armatur. Jika tegangan supply diberikan secara penuh pada armatur, armatur akan menyerap arus yang sangat besar karena tahanan armatur yang relatif kecil. Arus yang besar ini akan mentrip fuse dan akan merusak komutator dan sikat motor. Untuk mencegah hal ini, sebuah tahanan tambahan diberikan secara seri pada armatur (sepanjang durasi periode start, misalkan 5 sampai 10 detik) yang akan membatasi arus start ke nilai yang aman. Tahanan starting akan berkurang secara bertahap ketika motor mencapai kecepatan dan menghasilkan ggl balik yang dapat mengatur kecepatannya sendiri. Tugas akhir ini mensimulasikan start Motor DC Shunt dan Motor DC Seri dengan thyristor controller sesuai dengan respon arus start. Hasil yang diperoleh bahwa pada start Motor DC Shunt dan Motor DC Seri dengan menggunakan thyristor controller dapat menurunkan arus start ke nilai yg aman dan mengurangi tahanan starting secara bertahap. Kata kunci : Start Motor DC, Thyristor Controller, Arus Start i

4 KATA PENGANTAR Penulis memanjatkan puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan hikmat yang diberikannya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul START MOTOR DC SHUNT DAN MOTOR DC SERI DENGAN THYRISTOR CONTROLLER SESUAI DENGAN RESPON ARUS START. Tugas Akhir ini merupakan syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana Strata Satu di Departemen Teknik Elektro, Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa dalam selama masa kuliah dan pengerjaan Tugas Akhir ini, penulis mendapat banyak dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada: 1. Kedua orang tua, Drs.D.Manurung dan Drs. D. Hutagaol, adik dan semua keluarga yang telah mendoakan dan memberikan banyak bantuan selama penulis menjalani masa perkuliahan. 2. Bapak Ir. Syamsul Amin M.S., selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang telah memberikan banyak bimbingan dan pengarahan dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini. 4. Bapak Ir. Riswan Dinzi, M.T., selaku Dosen Penguji Tugas Akhir yang telah banyak memberikan masukan demi perbaikan Tugas Akhir ini. ii

5 5. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.si., selaku Ketua Departemen Teknik Elektro FT USU serta Bapak Rachmad Fauzi S.T., M.T. selaku sekretaris Departemen Teknik Elektro FT USU yang banyak memberi motivasi selama penulis menjalani kuliah. 6. Seluruh Bapak dan Ibu dosen yang telah mendidik penulis selama masa perkuliahan. 7. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro FT USU yang telah membantu penulis dalam pengurusan administrasi, terkhusunya Bang Martin atas bimbingan administrasi kampus. 8. Kelompok Lost Child (Bang Bonar, Rianto, Leo, Adventus, Jhon Palmer), dan adik-adikku (Miska, Dewi, Sarah, Ami, Andre, Arvinta, Anita), terima kasih untuk dukungan, bantuan, semangat, dan doanya selama ini. 9. Keluarga Harmonika 76 ( Bang Baga, Iqnatius, Hans, Tommy, Ramson, Yuki, dan Lela), terima kasih untuk dukungan, doa, dan kebersamaannya. 10. Teman-teman pelayanan UKM KMK USU UP FT, terima kasih untuk dukungan dan doanya selama ini. 11. Teman-teman stambuk 2009 (Lamcan, Raymon, Daniel, Felix, David Tampubolon, David Aritonang, Alvin, Jehuda, Alfonso dan semua stambuk 2009 lainnya yang tidak dapat disebutkan satu per satu) yang selalu saling memberi semangat, bantuan dan cerita selama perkuliahan. iii

6 12. Seluruh abang dan kakak senior serta adik-adik junior yang telah memberi dukungan dan bantuan. 13. Semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran dalam rangka memperbaiki dan melengkapi Tugas Akhir ini. Penulis mengharapkan semoga Tugas Akhir ini dapat berguna dan dikembangkan di kemudian hari. Medan, Juli 2015 Penulis Evan F.O. Manurung NIM iv

7 DAFTAR ISI ABSTRAK... i KATA PENGANTAR... ii DAFTAR ISI... v DAFTAR GAMBAR... vii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perumusan Masalah Batasan Masalah Tujuan Manfaat Sistematika Penulisan... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Motor DC Prinsip Kerja Motor DC Persamaan Tegangan Motor DC Starting Motor DC v

8 2.2 Thyristor Start Motor DC dengan Thyristor Controller BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Bahan dan Peralatan Variabel yang Diamati Prosedur Penelitian BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Persiapan Data Motor DC Shunt Motor DC Seri Tahanan Starting Motor DC Shunt Tahanan Starting Motor DC Seri Rangkain Sensor Start Motor DC Shunt Rangkain Sensor Start Motor DC Seri Rangkain Start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller Rangkain Start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller Hasil Simulasi Start Motor DC Shunt Hasil Simulasi Start Motor DC Seri BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran vi

9 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penampang kumparan rotor dari atas Gambar 2.2 Penampang garis medan magnetik...6 Gambar 2.3 Penampang dari depan Motor DC...8 Gambar 2.4 Rangkaian ekivalen Motor DC Shunt Gambar 2.5 Rangkaian ekivalen Motor DC Seri..10 Gambar 2.6 Rangkaian ekivalen Motor DC Shunt dengan tahanan tambahan terhubung seri Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen Motor DC Seri dengan tahanan tambahan terhubung seri Gambar 2.8 Rangkain pengurangan tahanan mekanik Gambar 2.8 Diagram rangkaian Motor DC Shunt dengan tahanan seri yang diatur dengan Thyristor Controller Gambar 2.10 Grafik Arus Waktu saat start dengan tahanan seri Gambar 2.11 Simbol Rangkaian Thyristor...20 Gambar 2.12 Karakteristik i-v Thyristor...20 Gambar 2.12 Karakteristik ideal i-v Thyristor Gambar 3.1 Flowchart pensimulasian start Motor DC Shunt dan motor DC Seri dengan Thyristor Contorller Gambar 4.1 Diagram rangkaian start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller Gambar 4.2 Rangkaian delay dengan RL...33 vii

10 Gambar 4.3 Diagram rangkaian start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller...33 Gambar 4.4 Rangkain Start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 4 kali arus nominal Gambar 4.5 Rangkain Start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 3 kali arus nominal Gambar 4.6 Rangkain Start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 2 kali arus nominal Gambar 4.7 Rangkain Start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller dimana memiliki 1 tahanan start Gambar 4.8 Rangkain Start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller Controller dimana memiliki 2 tahanan start Gambar 4.9 Rangkain Start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller Controller dimana memiliki 3 tahanan start...37 Gambar 4.10 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt tanpa Thyristor Controller Gambar 4.11 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kw tanpa Thyristor Controller Gambar 4.12 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 4 kali arus nominal Gambar 4.13 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 3 kali arus nominal Gambar 4.14 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 2 kali arus nominal viii

11 Gambar 4.15 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kw dengan Thyristor Controller dimana arus start 4 kali arus nominal Gambar 4.16 Grafik i-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kw dengan Thyristor Controller dimana arus start 1,75 kali arus nominal Gambar 4.17 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 4 kali arus nominal Gambar 4.18 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 3 kali arus nominal Gambar 4.19 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt dengan Thyristor Controller dimana arus start 2 kali arus nominal Gambar 4.20 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kw dengan Thyristor Controller dimana arus start 4 kali arus nominal Gambar 4.21 Grafik n-t arus start Motor DC Shunt 31,5 kw dengan Thyristor Controller dimana arus start 2 kali arus nominal Gambar 4.22 Grafik i-t arus start Motor DC Seri tanpa Thyristor Controller Gambar 4.23 Grafik i-t arus start Motor DC Seri 31,5 kw tanpa Thyristor Controller Gambar 4.24 Grafik i-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller dengan 1 tahanan start ix

12 Gambar 4.25 Grafik i-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller dengan 2 tahanan start Gambar 4.26 Grafik i-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller dengan 3 tahanan start Gambar 4.27 Grafik i-t arus start Motor DC Seri 31,5 kw dengan Thyristor Controller dengan 1 tahanan start Gambar 4.28 Grafik i-t arus start Motor DC Seri 31,5 kw dengan Thyristor Controller dengan 3 tahanan start Gambar 4.29 Grafik n-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller dengan 1 tahanan start Gambar 4.30 Grafik n-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller dengan 2 tahanan start Gambar 4.31 Grafik n-t arus start Motor DC Seri dengan Thyristor Controller dengan 3 tahanan start Gambar 4.32 Grafik n-t arus start Motor DC Seri 31,5 kwdengan Thyristor Controller dengan 1 tahanan start Gambar 4.33 Grafik n-t arus start Motor DC Seri 31,5 kwdengan Thyristor Controller dengan 3 tahanan start x

13 DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 1 tahanan Motor DC Shunt Tabel 4.2 Hasil perhitunganarus puncak 1 tahanan Motor DC Shunt Tabel 4.3 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 2 tahanan Motor DC Shunt Tabel 4.4 Hasil perhitungan arus puncak 2 tahanan Motor DC Shunt Tabel 4.5 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 3 tahanan Motor DC Shunt Tabel 4.6 Hasil perhitungan arus puncak 3 tahanan Motor DC Shunt Tabel 4.7 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 1 tahanan Motor DC Shunt 31,5 kw Tabel 4.8 Hasil perhitungan arus puncak 1 tahanan Motor DC Shunt 31,5 kw Tabel 4.9 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 1 tahanan Motor DC Shunt 31,5 kw Tabel 4.10 Hasil perhitungan arus puncak 3 tahanan Motor DC Shunt 31,5 kw Tabel 4.11Hasil simulasi waktu dan arus puncak 3 tahanan Motor DC Seri xi

14 Tabel 4.12 Hasil perhitungan arus puncak 1 tahanan Motor DC Seri Tabel 4.13 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 2 tahanan Motor DC Seri Tabel 4.14 Hasil perhitungan arus puncak 2 tahanan Motor DC Seri Tabel 4.15 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 3 tahanan Motor DC Seri Tabel 4.16 Hasil perhitungan arus puncak 3 tahanan Motor DC Seri Tabel 4.17 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 1 tahanan Motor DC Seri 31,5 kw Tabel 4.18 Hasil perhitungan arus puncak 1 tahanan Motor DC Seri 31,5 kw Tabel 4.19 Hasil simulasi waktu dan arus puncak 3 tahanan Motor DC Seri 31,5 kw Tabel 4.20 Hasil perhitungan arus puncak 3 tahanan Motor DC Seri 31,5 kw xii