BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI MOTOR SWITCHED RELUCTANCE

Transkripsi

1 BAB III DESAIN DAN IMPLEMENTASI MOTOR SWITCHED RELUCTANCE Pendahuluan Pada tugas akhir ini akan dibahas tentang cara memaksimalkan daya dari motor Switched Reluctance dengan mengubah-ubah sudut penyalaan motor. Dengan mengubah sudut penyalaan tersebut akansangat berpengaruh terhadap jalannya motor Switched Reluctance, sebab dari pulsa rotaryinilah skema gerakan akan diatur. Sehingga nantinya diharapkan dengan mengatur-atur sudut penyalaan ini dapat menentukan waktu yang tepat agar setiap fasa motor dapat bekerja pas pada waktunya. Dengan timming diagram yang pas ini maka akan didapat torka maksimal motor yang terbukti dengan meningkatnya kecepatan motor dengan frekuensi yang sama. Torka yang maksimal didapat ketika lilitan motor tidak sampai menghasilkan torka negatif atau tidak terlalu dini dalam pemberian arus kedalam lilitan motor. Torka negatif menimbulkan efek menahan rotor untuk berputar sehingga terdapat energi yang terbuang dan tidak dimanfaatkan. 24

2 Gambar-3.1. Medan Elektromagnet Motor Berdasarkan Gambar-3.1dapat dilihat bahwa reluktansi terbesar adalah ketika posisi rotor sebelum berada sejajar dengan posisi belitan stator. Apabila posisi rotor sudah berada sejajar dengan posisi stator maka secepat mungkinfasa yang lain harus diaktifkan Rancangan Motor Switched Reluctance Motor Switched Reluctance adalah motor yang memiliki konstruksi sederhana dan pada bagian rotor tidak terdapat magnet permanen. Pada bagian rotor motor Switched Reluctance berupa laminasi besi yang ditumpuk ke poros. Untuk bagian stator berupa kutub menonjol (salient pole), untuk itu motor ini sering juga disebut motor yang memiliki dua kutub tonjol (double salient pole). Motor ini dibuat dengan memodifikasi motor kapasitor baik dari segi belitan stator dan bentuk rotornya. Perombakan rotor dilakukan dengan membelah rotor menjadi kutub-kutub sebanyak empat buah atau dua pasang.untuk stator dilakukan penggulungan ulang sesuai dengan motor Switched Reluctancetiga fasa. 25

3 Belitan Stator Switched Reluctance Stator adalah bagian motor yang tidak bergerak atau statis. Stator motor Switched Reluctance berupa belitan yang disusun sehingga membentuk stator yang memiliki kutub tonjol (silent pole). Lilitan motor dibuat berpasangpasang,sehingga untuk motor tiga fasa diperlukan enam buah lilitan. Lilitan dimasukkan pada selongsong pertama dengan selongsong kedua, kemudian diberi celah satu selongsong untuk dilanjutkan dengan lilitan setelahnya.masing-masing lilitan dipasangkan dengan lilitan yang ada didepannya secara seri.pemasangan tersebut bertujuan untuk menghasilkan kutub yang berlawanan antar lilitan satu dan lawannya. Untuk lebih jelasnya akan diterangkan pada gambar berikut ini. A1 A Gambar-3.2. Bentuk lilitan pada stator Dari lilitan diatas akan diperoleh kutub magnet yang berlawanan antar belitan,sehingga nantinya rotor akan tertarik oleh medan magnet yang dihasilkan oleh lilitan tersebut. Dari satu belitan tersebut kemudian disusun lagi menjadi tiga buah belitan agar menghasilkan motor Switched Reluctancetiga fasa. 26

4 COM L1 L2 L3 L1 L2 L3 (a) Gambar-3.3. (b) (a) Hubungan Lilitan antar kutub (b) Rangkaian ekuivalen Pada Gambar-3.3. hubungan antar lilitan dihubungkan secara paralel. Ini bertujuan agar medan magnet yang dihasilkan dapat bergantian antara fasa satu dengan yang lain. Dengan tujuan supaya impedasi pada induktor kecil. Sehingga arus yang mengalir akan besar Konstruksi Rotor Switched Reluctance Rotor adalah bagian dari motor yang bergerak.rotor pada motor Switched Reluctane berupa inti besi, sehingga dengan penggunaan motor kapasitor yang dimodifikasi menjadi motor Switched Reluctance hanya perlu pembentukan rotornya saja. Motor kapasitor yang semula rotornya berupa sangkar tupai dipotong sehingga menghasilkan empat buah tonjolan pada rotornya. Pemotongan ini dilakukan secara hati-hati agar nantinya hasil yang didapat dapat presisi supaya dapat berputar. Untuk lebih jelanya bentuk dari motor tersebut akan dijelaskan pada gambar berikut. 27

5 Gambar-3.4. Rotor motor Switched Reluctance Prinsip Kerja Rotary Encoder Pada motor Switched Reluctance diperlukan urutan dalam penyalaan saklar pada konverternya.untuk itu diperlukan sebuah alat yang berfungsi untuk menentukan urutan fasa yang aktif pada motor.rotary encoder yang digunakan adalah rotary encoder tipe E50S T-3-24.Outputrotary tersebut berupa sinyal persegi yang frekuensinya berubah-ubah tergantung kecepatan putar rotary. Gambar-3.5. Rotary encoder 28

6 3.3. Rangkaian Sensor Arus Sensor dapat diartikan sebagai indra atau alat yang bisa membaca tentang suatu posisi,besar tegangan,besar arus, dan ketinggian suatu benda. Dalam tugas akhir ini, sensor digunakan untuk membaca hasil dari arus motor untuk diambil datanya. Data tersebut yang nantinya akan membuktikan bahwa penempatan dari sensor sangat berpengaruh terhadap bentuk arus yang dibutuhkan oleh motor. Oleh karena itu penulis menggunakan sensor arus sebagai alat ukurnya. Prinsip kerjanya adalah mendeteksi arus dari suatu sistem, kemudian diterjemahkan menjadi tegangan dengan perbandingan yang dapat kita tentukan sendiri. Tegangan tersebut yang nantinya kita baca sebagai arus yang mengalir disitem tersebut. Sensor arus ini dipasang pada salah satu bagian stator untuk melihat aliran arus yang mengalir pada motor Switched Reluctance. +12 V HX 10-P V V -12 V Gambar-3.6. Skema blok sensor arus 29

7 3.4. Rangkaian Driver Secara umum,driverdigunakan sebagai antar muka antara kontrol dengan daya. Driver ini yang nantinya akan bertugas untuk menyalakan MOSFET atas dasar perintah dari DSC. Secara rangkaian, rangkaian driver ini memisahahkan ground antara kontrol dan daya. Sebab antar kedua ground itu tidak boleh disatukan karena dapat mengakibatkan kerusakan pada semua sistemnya. Berikut adalah skema rangkaian driver dari motor Switched Reluctance. Gambar-3.7. Blok driver Pada Gambar-3.7terlihat bahwa rangkaian driver terdiri dari dua komponen utama yaitu ICbuffer dan TLP250. ICbuffer berfungsi untuk menguatkan sinyal output dari mikro kontrol agar nantinya tegangan yang masuk TLP250 benar-benar bernilai 5 Volt. Rangkaian buffer terdiri dari dua buah gerbang NOT sehingga sinyal dari DSC apabila bernilai 4 Volt masuk ke gerbang NOT pertama akan bernilai 0 Volt kemudian masuk gerbang NOT berikutnya akan bernilai 5 Volt. Sedangkan untuk TLP250 memiliki delapan buah pin yang terpisah antara input dan output. Sinyal inputan masuk melalui pin ke-2 dan 30

8 keluar di pin ke-3, sedangkan output bisa diambil pada pin ke-7 atau pin ke-6dan keluar melalui pin ke-5. Gambar-3.8. TLP Blok Kontrol Blok kontrol pada desain ini berbasis digital menggunakan Digital Signal Controller (DSC) dspic30f4012. Didalam minimal sistem dari dspic30f4012 dilengkapi dengan kapasitor dan crystal sebagai pembangkit clock dari mikrokontrol. Selain itu didalam minimum sistemnya juga dilengkapi dengan resistor 10k tersambung ke power, yang memiliki fungsi sebagai resistor pull up. 31

9 dspic30f MCLR AVDD 28 H1 H2 2 AN0/RB0 3 AN1/RB1 AVSS 27 RE0 26 H3 H4 4 AN2/RB2 5 AN3/RB3 6 AN4/RB4 RE1 25 RE2 24 RE AN5/RB5 8 Vss RE4 22 RE OSC1/CLKIN 10 OSC2/CLKO VDD 20 VSS RC13 12 RC14 RF2 18 RF3 17 C1 5Vdc 13 VDD RE INT2/RD1 INT1/RD0 15 R1 R2 Crystal C2 C3 Gambar-3.9. Skema sistem minimum dspic30f4012 dan buffer Alogaritma Pemrograman dspic30f4012 dspic30f4012merupakan DSC yang memiliki lebar data 16bit yang berfungsi sebagai pengolah sinyal digital yang dilengkapi dengan pengaturan 30 MIPSinstruksi yang dikeluarkan oleh Microchip Technology. Sebagai pengolah sinyal digital yang mempunyai frekuensi yang tinggi, maka DSC ini cocok untuk digunakan sebagai pengendali motor Switched Reluctance. Pemrograman awal adalah inisalisasitimer interrupt sebagai awal eksekusi program, kemudian dilakukan inisialisasi Port. Didalam inisialisasi port ditentukan port yang berfungsi sebagai input dan port yang berfungsi sebagai output. Hasil pembacaan pulsa dari rotarykemudian dikelompokkan menjadi beberapa sektor untuk selanjutnya di teruskan ke driver untuk mengerakkan motor.berikut adalah diagram alir (flowchart) dari pemrograman. 32

10 START Program Initialization Rotary Reading (339-x)-507 (846-x)-1014 (1352-x)-1521 (1860-x)-31 NO (170-x)-338 (677-x)-845 (1184-x)-1352 (1690-x)-1859 NO (32-x)-169 (508-x)-676 (1015-x)-1183 (1522-x)-1690 YES YES YES S1 ON S2 ON S1 ON S3 ON S1 ON S4 ON SWITCHING BASE ON PULSE IN ROTARY Gambar Flowchart Pemrograman Dari Gambar-3.10 flowchart menunjukkan pembagian pulsa rotary pada setiap fasa motor. Pulsa itulah yang nantinya akan berpengaruh terhadap torka dari motor Switched Reluctance. 33