RANCANG BANGUN PROTOTIPE SISTEM PENGONTROLAN MOTOR ASINKRON 1 FASA UNTUK MEMBUKA DAN MENUTUP PINTU GERBANG LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI Oleh : HEMAT PARNINGOTAN SIAHAAN NIM : 1005052068 HERMAN P. LUMBAN GAOL NIM : 1005052071 DERRI AZHARI NIM : 1005052059 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEKNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2013
KATA PENGANTAR Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan karunia-nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir ini sesuai dengan waktu yang ditentukan oleh Jurusan Teknik Mesin. Adapun laporan tugas akhir ini berjudul RANCANG BANGUN PROTOTIPE SISTEM PENGONTROLAN MOTOR ASINKRON 1 FASA UNTUK MEMBUKA DAN MENUTUP PINTU GERBANG. Ditulis sebagai salah satu syarat bagi setiap mahasiswa jurusan Teknik Mesin, Program Studi Teknik Konversi Energi untuk menyelesaikan pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Medan. Dalam menyelesaikan laporan tugas akhir ini, penulis telah mendapat bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak, baik berupa material, spiritual, informasi maupun segi administrasi. Oleh karena itu, penulis mengucapkan terima kasih kepada: 1. M. Syahruddin, S.T., M.T. sebagai Direktur Politeknik Negeri Medan. 2. Ir. Gidion Sembiring, M.T. sebagai Ketua Jurusan Teknik Mesin. 3. Aulia Salman, S.T., M.T. sebagai Sekretaris Jurusan Teknik Mesin. 4. Ir. Isman Harianda, M.T. sebagai Kepala Program Studi Teknik Energi; 5. Aulia Salman, S.T., M.T. sebagai Dosen Pembimbing. 6. Seluruh dosen pengajar di jurusan Teknik Mesin, khususnya dosen program studi Teknik Konversi Energi. 7. Teristimewa kepada orangtua penulis yaitu : Bapak saya T. Siahaan dan Ibu saya R. Manalu serta T.B. Siahaan S.H. (abang) Santa Mariana Siahaan Amkeb (kakak) Adi Swanto Siahaan (Adik), Novelina Elisabet Siahaan (Adik), yang telah memberikan motivasi, dukungan moril, doa dan materi, juga kepada
keluarga yang telah memberikan doa dan bimbingan selama ini sehingga penulis dapat menyelesaikan pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Medan. 8. Rekan satu kelompok tugas akhir yang telah bekerja sama sampai tugas akhir ini selesai yaitu. Derri Azhari dan Herman P. Lumban Gaol. 9. Seluruh rekan-rekan mahasiswa Teknik Konversi Energi stambuk 2010,2011, 2012 terkhusus kepada kelas EN-6D (Sahabat Tanpa Batas) stambuk 2010, KMC futsal EN-D 10, susunan kepengurusan HMPS-EN periode 2012-2013, dan kepada semua keluarga besar program studi teknik konversi energy sukses buat kita semua. 10. Kepada seluruh kawan-kawan seperjuangan anak siborongborong yang telah memberikan motivasi dan semangat, sukses selalu buat kita salam manis, salam damai. Penulis menyadari bahwa laporan tugas akhir ini masih ada kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari para pembaca. Akhir kata penulis mengharapkan agar laporan tugas akhir ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca pada umumnya dan bagi penulis khususnya. Medan, September 2013 Hormat Penulis, Hemat Parningotan Siahaan NIM 1005052068
DAFTAR ISI HALAMAN SPESIFIKASI TUGAS AKHIR... i LEMBAR PERSETUJUAN... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii KATA PENGANTAR... iv DAFTAR ISI... vi DAFTAR GAMBAR... ix DAFTAR TABEL... xi INTISARI... xii ABSTRACT... xiii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Batasan Masalah... 2 C. Tujuan Penulisan... 2 D. Manfaat Penulisan... 2 E. Metode Pengumpulan Data... 3 F. Sistematika Penulisan... 3 BAB II DASAR TEORI A. Motor Induksi Satu Fasa... 4 1. Rotor... 4 2. Stator... 5 a. Motor kapasitor terpisah... 7
b. Motor Kapasitor Start... 7 c. Motor Kapasitor Permanen... 7 d. Motor Kapasitor Star Kapasitor Run 8 e. Motor Shaded Pole... 9 B. Relay... 9 C. Magnetic Contactor... 11 1. Prinsip Kerja... 11 2. Karakteristik... 12 D. Limit Switch... 13 1. Prinsip kerja... 13 E. Gear Box... 14 F. Sistem Kontrol... 16 BAB III PROSEDUR KERJA A. Fungsi dan Gambar Peralatan... 17 1. Motor Asinkron 1 Fasa... 17 2. Gear Box... 18 3. Tombol Forward, Reverse dan Off... 18 4. Relay... 19 5. Kontaktor... 20 6. Panel Box... 20 7. Pully... 21 8. V-Belt... 22 9. Kabel... 22 B. Desain Konstruksi... 23 C. Desain Rangkaian Listrik... 25 D. Bahan-Bahan pada Konstruksi dan Instalasi Listrik... 26 E. Peralatan yang Digunakan Pada Saat Merakit Bahan-Bahan... 27 F. Langkah Kerja Pengujian Alat... 27 G. Biaya Pembuatan... 28 H. Sistem Kerja Motor AC 1 Fasa. 30
BAB IV BAB V PEMBAHASAN A. Proses Pengujian... 32 B. Tabel Percobaan... 33 1. Data Percobaan... 33 2. Perhitungan pemakaian Energi Listrik... 33 PENUTUP A. Kesimpulan... 37 B. Saran... 37 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR HALAMAN Gambar 1. Konstruksi Motor Induksi... 4 Gambar 2. Kumparan Utama Dan Kumparan Bantu... 5 Gambar 3. Grafik Arus Kumparan Bantu Dan Kumparan Utama... 5 Gambar 4. Rangkaian Motor Induksi 1 Fasa Terpisah..... 6 Gambar 5. Rangkaian Motor Induksi 1 Fasa Kapasitor Start... 7 Gambar 6. Rangkaian Motor Induksi 1 Fasa Kapasitor... 8 Gambar 7. Rangkaian Motor Induksi 1 Fasa Kapasitor Start Run... 8 Gambar 8. Rangkaian Motor Induksi 1 Fasa Shaded Pole... 9 Gambar 9. Relay... 10 Gambar 10. Simbol Relay 8 Pin.... 10 Gambar 11. Gambar Komponen Utama Magnetic Contactor... 11 Gambar 12. Prinsip Kerja Kontaktor Magentik.. 12 Gambar 13. Limit Switch 13 Gambar 14. Simbol Limit Switch.. 14 Gambar 15. Gear Box 15 Gambar 16. Gear Box Menyesuaikan Torsi Dari Motor 15 Gambar 17. Motor Asinkron 1 Fasa... 17
Gambar 18. Gear Box. 18 Gambar 19. Tombol Forward, Reverse, Dan Off 19 Gambar 20. Relay 19 Gambar 21. Kontaktor. 20 Gambar 22. Panel Box. 21 Gambar 23. Pully. 21 Gambar 24. V-Belt.. 22 Gambar 25. Kabel.. 22 Gambar 26. Diagaram Satu Garis Tahapan Sistem Kerja Konstruksi 23 Gambar 27. Desain Konstruksi 23 Gambar 28. Desain Denah Konstruksi 24 Gambar 29. Desain Rangkaian Listrik 25
Daftar Tabel Halaman Tabel 1. Biaya Pembuatan... 28 Tabel 2. Data Pecobaan... 33
INTISARI Manusia senantiasa menginginkan hal baru demi efisiensi dan hidup yang lebih praktis. Semua hal ini ditunjang oleh kemajuan teknologi yang pesat. Teknologi bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Salah satu hasil teknologi yang baik diterapkan di masyarakat adalah teknologi tepat guna. Untuk itu pada tugas akhir ini kami menerapkan teknologi tepat guna tersebut dengan membuat alat pengontrolan untuk membuka dan menutup pintu gerbang yang merupakan suatu sistem pengopersian yang dapat mempermudah pekerjaan rumah manusia yaitu dikendalikan atau dikontrol dengan menekan tombol yang telah dirangkai di dalam panel box.sistem kerja alat pengontrolan untuk membuka dan menutup pintu gerbang adalah sebagai berikut : untuk membuka pintu gerbang dengan menekan tombol reverse dan untuk menutup pintu gerbang dengan menekan tombol forward serta tombol off untuk memberhentikan pintu gerbang dengan jarak tertentu sehingga kerja dari pintu gerbang ini lebih effisien dan lebih praktis. Ini dapat dilihat dari biaya pemakaian energy listrik setiap bulannya, untuk membuka dan menutup pintu gerbang pada tegangan 180 volt adalah sebesar Rp. 64.938,-, sedangkan untuk tegangan 228 volt, biaya pemakaian energi listriknya untuk membuka dan menutup pintu gerbang adalah sebesar Rp. 91.245,-. Kata kunci : pintu gerbang otomatis, balik putaran motor ac 1 fasa
ABSTRACT People always want new things for the sake of efficiency and practical life. All this is supported by the rapid advancement in technology. Technology aims to inprove the welfare of the community. One result of good technology is applied in the appropriate technology. Therefore in this thesis we apply the appropriate technology to create appliance control to open and close the gate which is an operating system that button that has been assembled in the panel box. Work tool control system for opening and closing the gate is as follows : to open the gate by pressing the reverse button and close the gate by pressing the forward button and the off button to dismiss the gate with a certain distance so that the work of the gate is more efficient and more practical. It can be seen from the cost of electrical energy consumption every month, to open and close the gates on the voltage 180 volts is Rp. 64,038,-, while for the voltage 228 volts, the electrical energy consumption costs for opening and closing the gates is Rp. 91,245,-. Keywords: automatic gates, turning round 1 phase ac motor
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dewasa ini manusia senantiasa menginginkan hal baru demi efisiensi dan hidup yang lebih praktis. Semua hal ini ditunjang oleh kemajuan teknologi yang pesat. Teknologi bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan masyarakat. Salah satu hasil teknologi yang baik diterapkan di masyarakat adalah teknologi tepat guna. Oleh karena itu, penulis ingin menerapkan teknologi tepat guna ini pada pintu gerbang supaya pintu gerbang yang ada di rumah masyarakat atau di industri bisa dibuka atau ditutup dengan dikendalikan atau dikontrol dengan menekan tombol yang telah dirangkai di dalam panel box. Pintu gerbang pada dasarnya berguna sebagai jalan keluar atau masuk pada rumah dan juga sebagai pembatas lingkungan rumah dengan lingkungan luar. Pintu gerbang biasanya dibuka dan ditutup dengan secara manual atau menggunakan tenaga manusia. Namun pada umumnya manusia selalu menginginkan hal yang terlihat effisien dan lebih praktis. Sehingga membantu mereka untuk mempermudah suatu pekerjaan mereka. Tentu keinginan ini dapat diatasi dengan membuat alat penunjang gerbang agar kerja gerbang tersebut lebih effisien yaitu dengan menggunakan motor AC 1 fasa untuk membuka dan menutup pintu gerbang. Prinsip kerjanya sama dengan pintu gerbang biasa, tidak ada yang berbeda sama sekali. Hanya saja pada pintu gerbang ini dapat membuka dengan menekan tombol reverse dan menutup dengan menekan tombol forward serta tombol off untuk memberhentikan pintu gerbang dengan jarak tertentu sehingga kerja dari pintu gerbang ini lebih effisien dan lebih praktis. Atas dasar pemikiran dan permasalahan di atas, penulis berkeinginan untuk membuat tugas akhir tentang RANCANG BANGUN SISTEM PENGONTROLAN MOTOR ASINKRON 1 FASA UNTUK MEMBUKA DAN MENUTUP PINTU GERBANG.
B. Batasan Masalah Untuk mendapatkan hasil pembahasan yang dimaksimalkan maka penulis perlu membatasi masalah yang akan di bahas. Adapun batasan masalah dalam tugas akhir ini adalah sebagai berikut : a. Berat pintu gerbang yang digunakan adalah 3 Kg. b. Jarak terbuka dan tertutup pintu gerbang pada saat pengoperasian adalah 40 cm. C. Tujuan Penulisan Adapun tujuan utama penulisan tugas akhir ini adalah sebagai berikut : a. Untuk membuat sistem pengontrolan motor asinkron 1 fasa untuk membuka dan menutup pintu gerbang. b. Untuk mengetahui rangkaian instalasi rancang bangun sistem pengontrolan motor asinkron 1 fasa untuk membuka dan menutup pintu gerbang. c. Untuk membuat suatu alat pengontrolan yang dapat mempermudah suatu pekerjaan manusia agar lebih praktis. d. Untuk memenuhi sebagian persyaratan dalam menyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Politeknik Negeri Medan Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi. D. Manfaat Penulisan Laporan tugas akhir ini diharapkan bermaanfaat bagi : a. Penulis sendiri, menambah pengetahuan dan pengalaman sehingga dapat diterapkan nantinya di dunia kerja. b. Masyarakat umum, alat ini merupakan salah satu alternatif alat pembuka pintu gerbang yang dapat diterapkan dalam kehidupan sehari-hari. c. Pembangunan nasional, dapat meningkatkan effisien kerja.
E. Metode Pengumpulan Data Berbagai cara yang dilakukan penulis dalam pengumpulan data di antaranya: a. Studi literature dengan mencari buku buku yang ada di perpustakaan Politeknik Negeri Medan maupun sumber lain yang berkaitan dengan perancangan alat tersebut. b. Melakukan konsultasi dengan dosen pembimbing maupun dengan pihak pihak yang dapat membantu menyelesaikan tugas akhir ini yang memahami dan mengerti tentang perancangan alat tersebut. c. Website teknologi tepat guna dan website lainnya yang berhubungan dengan perancangan alat. d. Melakukan percobaan. F. Sistematika Penulisan Dalam penulisan laporan tugas akhir ini, kami menggunakan sistematika penulisan dimana sistematika penulisan tersebut seperti dibawah ini : Bab I : latar belakang, batasan masalah, tujuan penulisan, manfaat penulisan, metode pengambilan data, dan sistematika penulisan. Bab II : dasar teori, yang berisi tentang teori-teori yang digunakan dalam penyelesaian tugas akhir ini. Bab III : instalasi sistem alat membuka dan menutup pintu gerbang, metode pelaksanaan, yang berisi tentang prosedur kerja. Bab IV : pembahasan, yang berisi tentang perhitungan-perhitungan pada saat pengujian alat. Bab V : kesimpulan dan saran dari tugas akhir ini.