MOTOR SINKRON 3 FASA SEDERHANA DENGAN 2 KUTUB ROTOR BERBASIS DIGITAL

Transkripsi

1 MOTOR SINKRON 3 FASA SEDERHANA DENGAN 2 KUTUB ROTOR BERBASIS DIGITAL TUGAS AKHIR Oleh : YOSAFAT ADITYAS NUGROHO PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA SEMARANG 2014 i

2 PENGESAHAN Laporan Tugas Akhir dengan judul MOTOR SINKRON 3 FASA SEDERHANA DENGAN 2 KUTUB ROTOR BERBASIS DIGITAL diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Laporan Tugas Akhir ini disetujui pada tanggal Juli Semarang, Juli 2014 Menyetujui, Dekan Program Studi Teknik Elektro Dosen Pembimbing Dr. Fl. Budi Setiawan,MT Dr. Ir. Ign. Slamet Riyadi, MT ii

3 ABSTRAK Motor Sinkron adalah mesin sinkron yang digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Mesin sinkron mempunyai kumparan jangkar pada stator dan kumparan medan pada rotor. Pada motor sinkron, ketika motor masih bekerja maka rotor motor sinkron akan selalu terikat atau terkopel secara magnetis dengan medan putar dan dipaksa untuk turut berputar dengan kecepatan sinkronnya. Dengan demikian, penambahan beban tidak berpengaruh terhadap putaran motor. Namun jika penambahan beban melebihi batas kekuatan kopel rotor dan medan putar stator maka rotor motor akan berhenti bekerja. Pada makalah ini akan dikaji motor sinkron 3 fasa sederhana dengan 2 rotor. Dimana stator terbuat dari sebuah kumpulan lempengan besi yang dililit dengan kawat tembaga dan rotor dari magnet neyodium. Perputaran motor ini dengan memanfaatkan medan elektromagnetik serta program PWM yang tergeser Kata kunci : Motor sinkron,pwm, PIC 18F 4550 iii

4 KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena dengan segala rahmat dan anugerahnya sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir beserta laporan Tugas Akhir yang berjudul MOTOR SINKRON 3 FASA SEDERHANA DENGAN 2 KUTUB ROTOR BERBASIS DIGITAL yang menjadi tugas studi penulis sebagai mahasiswa Program Sarjana Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Katolik Soegijapranata. Pembuatan Tugas Akhir dan penyusunan laporan Tugas Akhir ini tak lepas dari bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis ingin menyampaikan ucapan terimakasih kepada : 1. Bapak Dr. Florentinus Budi Setiawan, MT. selaku Dekan Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang telah memfasilitasi laboratoruim dan perlengkapannya. 2. Bapak Dr.Ir. Slamet Riyadi, MT. selaku dosen pembimbing Tugas Akhir, yang telah membimbing saya dalam penyelesaian Tugas Akhir ini dan yang juga memberikan saran, kritik, dan semangat pada saya. 3. Bapak Vincent, yang telah memberikan banyak bantuan, dukungan, dalam penyelesaian Tugas Akhir ini. 4. Seluruh Dosen dan Karyawan Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang, yang telah banyak membantu memberikan fasilitas sehingga pengerjaan Tugas Akhir ini dapat berjalan lancar. iv

5 5. Keluarga yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materiil. 6. Teman temanku elektro : Catur, Lukas, Deli, Agung, Adi, Yuni, Mocos, Ram, Silvanus, Adit dan seluruh rekan yang lain, terimakasih untuk doa dan dukungannya. 7. Pihak-pihak lain yang telah banyak membantu dalam penulisan laporan Tugas Akhir ini, yang pada kesempatan ini tidak dapat disebutkan satu persatu. Penulis menyadari bahwa laporan ini masih banyak kekurangan, 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 sumbangan yang berarti bagi kemajuan ilmu dan teknologi di lingkungan kampus Fakultas Teknik Program Studi Teknik Elektro Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Semarang, Juli 2014 Penulis v

6 DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii ABSTRAK... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Perumusan Masalah Pembatasan Masalah Tujuan dan Manfaat Metodologi Penelitian Sistematika Penulisan... 4 BAB II LANDASAN TEORI Pendahuluan Motor Sinkron Konstruksi Motor Sinkron Karakteristik Motor Sinkron Perinsip Kerja Motor Sinkron Model dan Dinamika Mesin Sinkron vi

7 2.4 Elektromagnet Fluks Magnetik Tegangan GGL Induksi Arus Induksi Mosfet Irf P Rangkaian Buffer Mikrokontroler PIC 18F BAB III PERANCANGAN DAN IMPLEMENTASI MOTOR SINKRON 3 FASA DENGAN 2 KUTUB ROTOR Pendahuluan Rotor Stator Rangkaian Kontrol Rangkaian Catu Daya Perancangan Blok Driver Perancangan Blok Sistem Kontrol Digital Pemrograman Pada Mikro PIC 18F Pembacaan Data PWM 3 Fasa Delay Program Keluaran Program Berupa Sinyal ON-OFF vii

8 BAB IV HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA Pendahuluan Putaran Motor Sinkron 3 fasa dengan 2 kutub rotor Analisa Alat Pengujian Tegangan Dan Arus Pengujian Dengan Menggunakan Osiloskop Pengukuran Kecepatan Motor Realisasi Motor Sinkron 3 Fasa Dengan 2 Kutub Rotor Pembahasan BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Saran DAFTAR PUSTAKA viii

9 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Motor Sinkron... 7 Gambar 2.2 Rotor motor sinkron... 8 Gambar 2.3 Stator motor sinkron... 9 Gambar 2.4 Karakteristik motor sinkron Gambar 2.5 Terjadinya torsi pada motor sinkron (a) tanpa beban (b) kondisi Berbeban Gambar 2.6 Rangkaian Ekuivalen Motor Sinkron Gambar 2.7 Induktor yang digunakan sebagai Elektromagnet Gambar 2.8 Flux pada penampang elektromagnet...15 Gambar 2.9 GGL induksi Gambar 2.10 (a) Konfigurasi Mosfet Irf P460,(b) Realisasi mosfet Irf P Gambar 2.11 Mosfet tipe deplesi kanal n Gambar 2.12 Mosfet tipe deplesi kanal p Gambar 2.13 Mosfet tipe enchancement kanal n Gambar 2.14 Mosfet tipe enhancement kanal p Gambar 2.15 (a) Konfigurasi IC Buffer DM74LS14 (b) Realisasi IC Buffer DM74LS Gambar 2.16 (a) Konfigurasi Mikrokontroler PIC 18F4550 (b)realisasi Mikrokontroler PIC 18F Gambar 3.1 konstruksi motor sinkron ix

10 Gambar 3.2 konstruksi rotor motor sinkron Gambar 3.3 Elektromagnet yang digunakan pada stator Gambar 3.4 (a) Stator motor sinkron, (b) hubung bintang Gambar 3.5 (a) Rangkaian blok sistem, (b) Realisasi motor sinkron Gambar 3.6 Timing Diagram sinyal yang tergeser Gambar 3.7 Magnetisasi motor sinkron Gambar 3.8 Resultan motor sinkron Gambar 3.9 (a) Catu daya 5 Volt, (b) Catu daya 4 Volt Gambar 3.10 Rangkaian Blok Driver Gambar 3.11 Flow Chart Sistem Kontrol Gambar 3.12 Timing Diagram tergeser Gambar 3.13 Sinyal pwm kotak Gambar 4.1 Motor pada kondisi Gambar 4.2 Motor pada kondisi Gambar 4.3 Motor pada kondisi Gambar 4.4 Hasil Pengujian Dengan Catu Daya Gambar 4.5 Pengujian Dengan Osiloskop Gambar 4.6 Hasil Pengujian Dengan Osiloskop Gambar 4.7 Pengukuran kecepatan motor dengan menggunakan tachometer 43 Gambar 4.8 Realisasi Kontrol Motor sinkron Gambar 4.9 Motor sinkron tampak atas Gambar 4.10 Urutan putaran Motor sinkron x

11 DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Fitur dan spesifikasi penting pada PIC 18F Tabel 3.1 Parameter elektromagnet Tabel 3.2 Data timing diagram xi