ek SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO

dokumen-dokumen yang mirip
ek SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO

Dampak Perubahan Putaran Terhadap Unjuk Kerja Motor Induksi 3 Phasa Jenis Rotor Sangkar

PERBANDINGAN PENGARUH TAHANAN ROTOR TIDAK SEIMBANG DAN SATU FASA ROTOR TERBUKA : SUATU ANALISIS TERHADAP EFISIENSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Sistem Perlindungan menggunakan Optical Switching pada Tegangan Tinggi

SISTEM PENGENDALIAN MOTOR SINKRON SATU FASA BERBASIS MIKROKONTROLER

RANGKAIAN INVERTER SATU FASA BERDASARKAN PERUBAHAN FREKUENSI UNTUK PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR KAPASITOR

Perancangan Pembuatan Pengasut Pada Motor Kapasitor 1 Phase

Kata Kunci: motor DC, rugi-rugi. 1. Pendahuluan. 2. Rugi-Rugi Pada Motor Arus Searah Penguatan Seri Dan Shunt ABSTRAK

ANALISIS PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP KINERJA MOTOR ARUS SEARAH KOMPON

BAB III PERANCANGAN ALAT

PENGEREMAN DINAMIK PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Pemodelan Sistem Kontrol Motor DC dengan Temperatur Udara sebagai Pemicu

Perancangan dan Analisis Back to Back Thyristor Untuk Regulasi Tegangan AC Satu Fasa

Jurnal Teknik Elektro Vol. 2, No. 1, Maret 2002: 22-26

RANGKAIAN PENYEARAH SETENGAH TERKENDALI TIGA FASA UNTUK PENGENDALIAN KARAKTERISTIK MOTOR ARUS SEARAH SHUNT

STUDI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC SHUNT DENGAN METODE WARD LEONARD (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

Protech Vol. 6 No. 1 April Tahun

PENGARUH POSISI SIKAT TERHADAP WAKTU PENGEREMAN PADA MOTOR ARUS SEARAH PENGUATAN SHUNT DENGAN METODE DINAMIS

BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN ALAT Flow Chart Perancangan dan Pembuatan Alat. Mulai. Tinjauan pustaka

PENGARUH PEGATURAN KECEPATAN MENGGUNAKAN METODE PENGATURAN FLUKSI TERHADAP EFISIENSI PADA MOTOR ARUS SEARAH KOMPON

DESAIN SENSORLESS (MINIMUM SENSOR) KONTROL MOTOR INDUKSI 1 FASA PADA MESIN PERONTOK PADI. Toni Putra Agus Setiawan, Hari Putranto

PENGUJIAN PERFORMANCE MOTOR LISTRIK AC 3 FASA DENGAN DAYA 3 HP MENGGUNAKAN PEMBEBANAN GENERATOR LISTRIK

BAB III PENGUMPULAN DAN PENGOLAHAN DATA. Dalam system tenaga listrik, daya merupakan jumlah energy listrik yang

Perancangan Soft Starter Motor Induksi Satu Fasa dengan Metode Closed Loop Menggunakan Mikrokontroler Arduino

Politeknik Elektronika Negeri Surabaya ITS Kampus ITS Sukolilo Surabaya

ABSTRAK. Kata Kunci: generator dc, arus medan dan tegangan terminal. 1. Pendahuluan

BAB III METODE PENELITIAN

Elektrodinamometer dalam Pengukuran Daya

BAB IV PENGUJIAN, ANALISA DAN PEMBAHASAN

3/4/2010. Kelompok 2

Praktikum Rangkaian Elektronika MODUL PRAKTIKUM RANGKAIAN ELEKRONIKA

DAYA ELEKTRIK ARUS BOLAK-BALIK (AC)

DAFTAR ISI ABSTRAK... DAFTAR ISI...

Hubungan Antara Tegangan dan RPM Pada Motor Listrik

BAB 3 PERANCANGAN SISTEM

SISTEM PENGATURAN BEBAN PADA MIKROHIDRO SEBAGAI ENERGI LISTRIK PEDESAAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB IV ANALISA DAN PENGUJIAN ALAT

SIMULASI PENGENDALIAN KECEPATAN MOTOR DC BERBASIS PULSE WIDTH MODULATION (PWM)

Bab V. Motor DC (Direct Current)

BAB II HARMONISA PADA GENERATOR. Generator sinkron disebut juga alternator dan merupakan mesin sinkron yang

BAB II DASAR TEORI. arus dan tegangan yang sama tetapi mempunyai perbedaan sudut antara fasanya.

PENGATURAN TEGANGAN DAN FREKUENSI GENERATOR INDUKSI MENGGUNAKAN VSI UNTUK SISTEM TIGA FASA EMPAT KAWAT

ANALISIS PENGARUH JATUH TEGANGAN TERHADAP KINERJA MOTOR INDUKSI TIGA FASA ROTOR BELITAN (Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU)

PENGATURAN KECEPATAN DAN POSISI MOTOR AC 3 PHASA MENGGUNAKAN DT AVR LOW COST MICRO SYSTEM

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. relevan dengan perangkat yang akan dirancang bangun yaitu trainer Variable Speed

KENDALI KECEPATAN MOTOR INDUKSI SATU FASA PADA V/F KONSTAN DENGAN INVERTER SPWM BERBASIS FPGA ALTERA ACEX1K

Universitas Medan Area

III. METODE PENELITIAN. Teknik Elektro Universitas Lampung dilaksanakan mulai bulan Desember 2011

Analisis Pengaruh Harmonisa terhadap Pengukuran KWh Meter Tiga Fasa

Elektronika Daya dan Electrical Drives. AC & DC Driver Motor

KENDALI FASA THYRISTOR SEBAGAI SISTEM PENYEARAH TIGA FASA DENGAN PENYINKRON DISKRIT UNTUK PRAKTIKUM ELEKTRONIKA DAYA

Rancang Bangun Pengatur Tegangan Otomatis pada Generator Ac 1 Fasa Menggunakan Kendali PID (Proportional Integral Derivative)

Air menyelimuti lebih dari ¾ luas permukaan bumi kita,dengan luas dan volumenya yang besar air menyimpan energi yang sangat besar dan merupakan sumber

LAPORAN PENELITIAN HIBAH BERSAING DENGAN BIAYA BOPTN

Analisis Kinerja Motor Arus Searah Dengan Menggunakan Sistem Kendali Modulasi Lebar Pulsa. Sudirman S.*

Departemen Teknik Elektro, Universitas Diponegoro Jl. Prof. Sudharto, SH, Kampus UNDIP Tembalang, Semarang 50275, Indonesia

Rangkaian Dimmer Pengatur Iluminasi Lampu Pijar Berbasis Internally Triggered TRIAC

Desain dan Implementasi Catu Daya Searah Berarus Besar Bertegangan Kecil

ANALISIS SISTEM KONTROL MOTOR DC SEBAGAI FUNGSI DAYA DAN TEGANGAN TERHADAP KALOR

BAB III 3 METODE PENELITIAN. Peralatan yang digunakan selama penelitian sebagai berikut : 1. Generator Sinkron tiga fasa Tipe 72SA

Momentum, Vol. 10, No. 2, Oktober 2014, Hal ISSN

PERBANDINGAN PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI SATU FASA MENGGUNAKAN VARIAC DAN KONVERTER AC AC KONTROL SUDUT FASA BERBASIS IC TCA 785

KONVERTER ELEKTRONIKA DAYA UNTUK PEMAKAIAN TENAGA LISTRIK PADA BEBAN LISTRIK STATIS DAN LISTRIK DINAMIS

Desain dan Implementasi Catu Daya Searah Berarus Besar Bertegangan Kecil

BAB VI PEMANGKAS (CHOPPER)

KOREKTOR FAKTOR DAYA OTOMATIS PADA INSTALASI LISTRIK RUMAH TANGGA

PENGATURAN KECEPATAN KIPAS ANGIN DENGAN TEKNOLOGI INVERTER FAN CONTROLLING BASED ON INVERTER TECHNOLOGY

BAB I PENDAHULUAN. sumber energi tenaga angin, sumber energi tenaga air, hingga sumber energi tenaga

TINJAUAN PUSTAKA. Sistem kontrol adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengendalikan,

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

ANALISA PENGARUH BESAR NILAI KAPASITOR EKSITASI TERHADAP KARAKTERISTIK BEBAN NOL DAN BERBEBAN PADA MOTOR INDUKSI SEBAGAI

NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH PEMASANGAN MOTOR DC PADA SEKUTER DENGAN PENGENDALI PULSE WIDTH MODULATION

Pradesa, et al., Pengendalian Motor Induksi Tiga Fasa dengan Sumber Inverter menggunakan JST

Alat Penstabil Tegangan Bolak-Balik satu fasa 220 V, 50 Hz Menggunakan Thrystor Dengan Daya 1,5 kva

Pengendali Kecepatan Motor Induksi 3-Phase pada Aplikasi Industri Plastik

Karakteristik Kerja Paralel Generator Induksi dengan Generator Sinkron

UNIT I MOTOR ARUS SEARAH MEDAN TERPISAH. I-1. JUDUL PERCOBAAN : Pengujian Berbeban Motor Searah Medan Terpisah a. N = N (Ia) Pada U = k If = k

KENDALI MOTOR DC. 3. Mahasiswa memahami pengontrolan arah putar dan kecepatan motor DC menggunakan

Rancangan Awal Prototipe Miniatur Pembangkit Tegangan Tinggi Searah Tiga Tingkat dengan Modifikasi Rangkaian Pengali Cockroft-Walton

PEMANFAATAN ENERGI MATAHARI MENGGUNAKAN SOLAR CELL SEBAGAI ENERGI ALTERNATIF UNTUK MENGGERAKKAN KONVEYOR

OPERASI DAN APLIKASI TRIAC

STUDI PEMODELAN ELECTRONIC LOAD CONTROLLER SEBAGAI ALAT PENGATUR BEBAN II. PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA MIKRO-HIDRO

Desain Sistem Kontrol Sudut Penyalaan Thyristor Komutasi Jaringan Berbasis Mikrokontroler PIC 16F877

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

ANALISIS MOTOR INDUKSI SATU FASA DENGAN METODE CYCLOCONVERTER BERBASIS MIKROKONTROLER AT89C51

1.KONSEP SEGITIGA DAYA

KOMPONEN-KOMPONEN ELEKTRONIKA

PENGARUH POSISI SIKAT DAN PENAMBAHAN KUTUB BANTU TERHADAP EFISIENSI DAN TORSI MOTOR DC SHUNT

MODUL 1 PRINSIP DASAR LISTRIK

MODUL 10 DASAR KONVERSI ENERGI LISTRIK. Motor induksi

Pembuatan Modul Inverter sebagai Kendali Kecepatan Putaran Motor Induksi

ABSTRAK PENDAHULUAN TINJAUAN PUSTAKA

ANALISIS PENGARUH PERUBAHAN ARUS EKSITASI TERHADAP ARUS JANGKAR DAN FAKTOR DAYA MOTOR SINKRON TIGA FASA. Elfizon. Abstract

RANCANG BANGUN WHIRLPOOL DENGAN MENGGUNAKAN MIKROKONTROLLER

BAB II GENERATOR SINKRON

VERONICA ERNITA K. ST., MT. Pertemuan ke - 5

LABSHEET PRAKTIK MESIN LISTRIK MESIN ARUS BOLAK-BALIK (MESIN SEREMPAK)

PWM (PULSE WIDTH MODULATION)

PENGARUH PENGATURAN TAHANAN SHUNT DAN SERI TERHADAP PUTARAN DAN EFISIENSI MOTOR ARUS SEARAH KOMPON

Transkripsi:

ek SIPIL MESIN ARSITEKTUR ELEKTRO PERBANDINGAN KONSUMSI DAYA OLEH ALAT PENGATAUR KECEPATAN MOTOR UNIVERSAL YANG MENGGUNAKAN METODE MODULASI LEBAR PULSA (PWM) DAN METODE TAHANAN DEPAN Ahmad Antares Adam * Abstract A universal motor is a small seri motor with capacity of fractional and subfractional horse power which can be operated at both alternating current and direct current. The speed control of this motor can be done by pulse width modulation (PWM) and rheostat resistance methods. The aim of this research is to compare the power consumed of speed controller with pulse width modulation method and rheostat resistance method. The result of this experiment showed that the speed controller of the PWM method consumed less power from the voltage source than the rheostat resistance one for the same speed and torque. Key words : Pulse Width Modulation (PWM), speed controller, rheostat resistance methods Abstrak Motor universal adalah sebuah motor seri berukuran kecil dengan kapasitas daya pecahan dan sub pecahan daya kuda yang dapat dioperasikan baik pada sumber tegangan bolakbalik maupun tegangan searah. Pengaturan kecepatan motor ini dapat dilakukan dengan metoda modulasi lebar pulsa maupun metoda tahanan depan. Tujuan penelitian ini adalah untuk membandingkan daya yang dikonsumsi oleh alat pengatur kecepatan pada kedua metode ini. Hasil percobaan menunjukkan bahwa untuk putaran motor dan torsi yang sama, alat pengatur kecepatan dengan metoda modulasi lebar pulsa menkonsumsi daya yang lebih sedikit dari metoda tahanan depan. Kata Kunci : Modulasi lebar pulsa, pengaturan kecepatan, metode tahanan depan 1. Pendahuluan Motor universal adalah motor seri atau motor seri yang terkompensasi yang didesain untuk beroperasi pada kecepatan dan daya yang sama untuk tegangan searah (DC) ataupun tegangan tegangan bolak-balik (AC) satu fasa yang nilai tegangan rms-nya sama dengan tegangan DC tersebut dan frekuensinya tidak lebih besar dari 60 Hz (Cyne and Martin, 1987). Kecepatan tanpa beban motor ini sangat tinggi, yaitu 20.000 rpm, namun rangkaian jangkarnya telah dirancang untuk tidak rusak pada kecepatan ini (Theraja and Theraja, 1999). Kecepatan beban penuhnya adalah 4000 sampai dengan 16.000 rpm. Motor ini mempunyai rating daya 1 mili tenaga kuda sampai dengan 1 tenaga kuda. Pengaturan kecepatan motor universal dapat dilakukan dengan memasang tahanan depan (rheostat resistance) dan tapping medan. Tetapi metoda-metoda tersebut tidak efisien karena terdapat rugi-rugi daya pada tahanan depan (I 2 R). Dengan melihat hubungan antara tegangan dengan kecepatan pada motor universal selalu * Staf Pengajar Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Tadulako, Palu

Perbandingan Konsumsi Daya oleh Alat Pengatur Kecepatan Motor Universal Yang menggunakan Metode Modulasi Lebar Pulsa (PWM) dan Metode Tahanan Depan (Ahmad Antares Adam) berbanding lurus, salah satu cara pengaturan kecepatan motor universal adalah dengan menghasilkan tegangan yang bervariasi (berubah-ubah). Seiring dengan kemajuan di bidang elektronika daya, tegangan masukan motor yang bervariasi untuk pengaturan kecepatan motor universal dapat dilakukan dengan mengatur besarnya sudut penyalaan komponen elektronika daya seperti TRIAC dan SCR. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui perbandingan antara daya yang dikonsumsi oleh alat pengatur kecepatan motor universal pada metoda modulasi lebar pulsa dan metoda tahanan depan. Alat pengatur kecepatan pada metoda modulasi lebar pulsa adalah rangkaian PWM sedangkan alat pengatur kecepatan pada metode tahanan depan adalah tahanan geser (rheostat). 2. Tinjauan Pustaka 2.1 Karakteristik motor universal Motor universal mempunyai karakteristik motor seri karena berputar pada kecepatan rata-rata bila bebannya juga rata-rata, dan apabila bebannya dikurangi maka kecepatannya akan naik. Motor ini mempunyai sifat-sifat yang sama seperti motor DC seri. Pada pembebanan ringan motor berputar dengan cepat dan menghasilkan kopel yang kecil. Tetapi pada keadaan pembebanan yang berat, maka motornya berputar secara perlahan-lahan dengan torsi yang besar. Jadi, motor mengatur kecepatannya sesuai dengan beban yang dihubungkan kepadanya. Motor jenis ini banyak ditemui antara lain pada: blower, dinamo mesin jahit rumah, mesin bor, dan mixer (Cyne and Martin, 1987). Putaran motor universal biasanya tinggi, apalagi dalam keadaan tanpa beban. Maka dari itu, biasanya motor universal dihubungkan langsung dengan beban sehingga putaran motor yang tinggi bisa berkurang dengan pembebanan tersebut. Gambar 1. Karakteristik kecepatan motor universal Karakteristik motor universal AC dan DC cukup berbeda karena dua alasan (ibid): a. Pada motor universal dengan sumber tegangan AC, tegangan reaktansi akan timbul pada rangkaian AC ketika sebuah magnet dibentuk oleh arus yang mengalir dalam rangkaian listrik. Tegangan reaktansi ini menyerap sebagian dari tegangan jala-jala dan akan mengurangi tegangan yang diaplikasikan ke jangkar sehingga mengurangi kecepatan motor. b. Dengan sumber tegangan AC, rangkaian magnetis menjadi cukup jenuh pada puncak gelombang arus, dan nilai rms fluks menjadi lebih kecil dibandingkan dengan sumber tegangan DC. Pada keadaan tanpa beban dengan nilai rms 231

Jurnal SMARTek, Vol. 9 No. 3. Agustus 2011: 230-241 yang sama, torsi cenderung lebih kecil dan kecepatannya lebih tinggi dibandingkan dengan sumber tegangan DC. 2.2 Pengaturan kecepatan Motor universal Pengaturan kecepatan motor universal adalah dengan cara mengatur besar tegangan yang diberikan kepada motor. Motor universal merupakan motor yang dapat bekerja dengan sumber tegangan AC maupun DC, sehingga pengaturan tegangannya pun dapat dilakukan dengan dua macam yaitu pengaturan dalam bentuk sumber tegangan AC dan pengaturan dalam bentuk sumber tegangan DC. Semakin besar tegangan yang diberikan kepada motor universal ini, maka semakin besar pula kecepatan putarnya. Sebaliknya, semakin kecil tegangan yang diberikan kepadanya, maka semakin kecil pula kecepatannya. Menurut Theraja (1999) untuk mengatur kecepatan motor universal ada beberapa metoda yang dapat dilakukan, yaitu: 1) Metoda tahanan depan Kecepatan motor dikendalikan dengan memasang sebuah tahanan variabel R seri dengan motor. Dengan metoda ini kita dapat mengurangi suplai arus pada motor untuk mengatur kecepatannya. 2) Metoda tapping medan Untuk metoda ini, medan kutub di tap pada beberapa titik dan kecepatan motor dikendalikan dengan merubah-merubah kuat medan. Untuk maksud tersebut, dapat digunakan susunan sebagai berikut: a. Kumparan medan dilihat dalam beberapa bagian dengan ukuran kawat berbeda dan ujung tapping dikeluarkan dari setiap bagian tersebut. b. Kawat tahanan nichrom dililit pada satu kutub medan dan tap dikeluarkan dari kawat tersebut. 2.3 Rangkaian Pembangkit Modulasi Lebar Pulsa (PWM) Pulsa PWM dibangkitkan dari perbandingan sinyal referensi (Vref) dan sinyal kontrol (Vcont). Sinyal PWM ini digunakan untuk melakukan pengontrolan besarnya waktu Ton dan Toff yang merupakan representasi dari perbandingan kedua sinyal tersebut. Pembangkit PWM diperlihatkan seperti gambar berikut ini dimana sinyal PWM dihasilkan oleh sebuah komparator. Gambar 2. Pembangkit PWM 232

Perbandingan Konsumsi Daya oleh Alat Pengatur Kecepatan Motor Universal Yang menggunakan Metode Modulasi Lebar Pulsa (PWM) dan Metode Tahanan Depan (Ahmad Antares Adam) (a). Bentuk kedua sinyal input. (b) bentuk sinyal output PWM. Gambar 3. Bentuk sinyal input dan output komparator. Tegangan kontrol dan gelombang segitiga yang dihasilkan oleh rangkaian pembangkit gelombang dan rangkaian pembagi tegangan diinputkan dikedua input komparator. Komparator ini akan memodulasi gelombang yang masuk yang akan menghasilkan suatu sinyal pengendali berupa gelombang PWM (Mohan et al, 1989) a. Pembanding (comparator) Sebuah pembanding adalah rangkaian dengan dua tegangan input (membalik dan tidak membalik) dan satu tegangan keluaran. Bila masukan tak membalik lebih besar dari pada masukan membalik, pembanding menghasilkan tegangan keluaran yang tinggi. Bila masukan tak membalik lebih kecil dari pada masukan membalik, keluarannya rendah (Malvino, 1994). Cara yang paling sederhana untuk membuat sebuah pembanding adalah dengan memasang sebuah Op- Amp tanpa tahanan umpan balik. Sebuah pembanding dapat dilihat pada gambar 4. Gambar 4. Gambar sebuah pembanding (komparator) b. Ramp Generator Ramp generator adalah sebuah rangkaian yang melaksanakan operasi matematik karena dapat menghasilkan tegangan keluaran yang sebanding dengan tegangan masukan. Pada prinsipnya ramp generator merupakan sebuah rangkaian yang bekerja seperti integrator (Malvino, 1994). Pemakaian yang lazim adalah penggunaan tegangan yang tetap untuk menghasilkan suatu lerengan (ramp) atau sinyal gigi gergaji pada tegangan keluaran. Sebuah lerengan adalah tegangan yang 233

Jurnal SMARTek, Vol. 9 No. 3. Agustus 2011: 230-241 naik atau turun secara linear. Dengan menggunakan Op-Amp, maka ramp generator dapat dibuat yaitu rangkaian yang menghasilkan sebuah lerengan dari masukan empat persegi (gelombang kotak). Gambar 5 adalah sebuah integrator yang prinsip kerjanya sama dengan ramp generator. karena itu dimungkinkan untuk mengisolasi resistansi antara dua rangkaian dalam orde ribuan mega Ohm. Isolasi seperti ini berguna dalam aplikasi tegangan tinggi dimana dapat memisahkan rangkain tegangan tinggi dengan rangkain kontrol tegangan rendah. Pada pengaturan kecepatan pada motor universal, pulsa PWM yang dihasilkan oleh komparator digunakan untuk menggerakkan optocoupler. Sehingga tegangan pada motor dapat diatur berdasarkan sinyal PWM. Gambar 5 Integrator c. Optocoupler Sebuah optocoupler (Optoisolator) menggunakan led dan komponen foto dioda, foto transistor atau foto diac dalam satu kemasan. Pada optocoupler driver triac, terdapat led pada sisi inputnya dan foto diac pada sisi outputnya. Modulasi lebar pulsa merupakan input led dan resisitor seri mengatur arus yang menyuplai led. Kemudian cahaya dari led mengenai foto diac dan akan mengatur arus balik pada rangkaian output. Saat lebar pulsa PWM berubah, jumlah cahaya yang dihasilkan juga akan berubah. Ini berarti tegangan output berubah bersamaan dengan berubahnya tegangan input. Keuntungan pokok optocoupler adalah terjadinya isolasi elektrik antara rangkaian input dan output. Dengan optocoupler, hanya terdapat kontak input dan output dalam bentuk pancaran sinar. Oleh Gambar 6. Optocoupler menggabungkan LED dan foto diac 3. Metodologi Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mesin-mesin Listrik Jurusan Teknik Elektro Universitas Tadulako. Metode yang digunakan pada penelitian ini adalah metode eksperimental, melalui tahapantahapan sebagai berikut: a. Mengumpulkan alat dan bahan yang akan digunakan untuk melakukan penelitian pengaturan kecepatan motor universal, baik dengan menggunakan metode modulasi lebar pulsa, maupun metode tahanan depan. b. Membuat alat pengatur kecepatan motor universal dengan metoda PWM. 234

Perbandingan Konsumsi Daya oleh Alat Pengatur Kecepatan Motor Universal Yang menggunakan Metode Modulasi Lebar Pulsa (PWM) dan Metode Tahanan Depan (Ahmad Antares Adam) Langkah-langkah pembuatan alat: a) Perancangan rangkaian elektronika berdasarkan teori dan spesifikasinya. b) Perakitan masing-masing blok rangkaian pada papan PCB untuk memudahkan penyambungan dan pengujian laboratorium. c) Pengecekan ulang pada rangkaian yang telah selesai dibuat. Diagram blok rangkaian alat pengatur kecepatan motor universal dengan metoda PWM diberikan pada gambar 7. c. Melakukan pengujian laboratorium Pengujian laboratorium dilakukan dengan maksud untuk mengetahui tingkat keberhasilan rangkaian, membandingkan nilai komsumsi daya pada pengaturan kecepatan dengan metoda PWM dan metoda tahanan depan. Pengujian ini meliputi: a) Pengujian alat Pengujian ini dilakukan untuk membuktikan kinerja dan tingkat keberhasilan dari proses perancangan dan pembuatan rangkaian pengatur kecepatan motor universal. b) Pengujian nilai konsumsi daya alat pengatur kecepatan (tahanan geser) pada pengaturan kecepatan menggunakan tahanan depan. Pengujian ini dilakukan dengan memasang tahanan geser (rheostat) yang seri dengan motor. Dilakukan pengaturan kecepatan yang bervariasi (dari nilai tahanan 0, 25, 50, 75, 100 Ohm) pada beban motor konstan, kemudian dilakukan pembacaan arus, tegangan, daya, faktor daya dan putaran yang terukur pada alat ukur seperti pada gambar 8. d. Pengujian Nilai Konsumsi Daya Pada Pengaturan Kecepatan Dengan Metoda PWM Dengan menggantikan posisi tahanan depan dengan alat pengatur kecepatan dengan metoda PWM, kemudian mengatur nilai kecepatan dan beban (torsi) motor sama dengan pada saat menggunakan metoda tahanan depan. Maka akan dilihat perbedaan nilai konsumsi daya yang diserap oleh kedua rangkaian. Gambar 9 memperlihatkan diagram satu garis pengaturan kecepatan dengan metoda kontrol fasa berdasarkan sinyal PWM. Gambar 7. Diagram blok rangkaian pengatur kecepatan motor 235

Jurnal SMARTek, Vol. 9 No. 3. Agustus 2011: 230-241 Gambar 8. Diagram satu garis pengujian pengaturan kecepatan dengan tahanan depan Gambar 9. Diagram satu garis pengujian pegaturan kecepatan dengan metoda kontrol fasa berdasarkan sinyal PWM e. Melakukan pengambilan data Setelah pengujian dilakukan dan rangkaian pengatur kecepatan motor universal bekerja sesuai dengan yang diinginkan maka dilakukan pengambilan data yaitu perbandingan nilai konsumsi daya pada alat pengatur kecepatan dengan metoda PWM dan metoda tahanan depan. f. Analisa Data Data yang diperoleh dari hasil pengujian, kemudian dianalisis untuk mengetahui daya yang dikonsumsi alat pengatur kecepatan pada masing-masing metode. Alat dan bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: a) Motor universal b) Voltmeter 2 buah c) Amperemeter d) Wattmeter 2 buah e) Torsimeter f) Tachometer g) Osiloskop h) cos Ф meter i) Tahanan geser j) Ramp generator k) zero crossing detector l) Ramp & V komparator m) Driver TRIAC n) TRIAC 236

Perbandingan Konsumsi Daya oleh Alat Pengatur Kecepatan Motor Universal Yang menggunakan Metode Modulasi Lebar Pulsa (PWM) dan Metode Tahanan Depan (Ahmad Antares Adam) 4. Hasil dan Pembahasan 4.1 Hasil pengujian Pengujian di laboratorium dilakukan untuk membandingkan nilai konsumsi daya alat pengatur kecepatan pada pengaturan kecepatan menggunakan tahanan depan dan pengaturan kecepatan dengan metoda PWM. Data pengujian dan pengukuran diperlihatkan pada gambar 10 dan tabel 1 dan tabel 2. Tegangan Kontrol (a) Output PWM Tegangan Kontrol (b) Output PWM Tegangan Kontrol (c) Output PWM Tegangan Kontrol 100% Output PWM (d) Gambar 10. Perubahan tegangan kontrol terhadap sinyal PWM, (a). Tegangan kontrol 25%, (b). Tegangan kontrol 50%, (c). Tegangan kontrol 75%, (d). Tegangan kontrol 100% 237

Jurnal SMARTek, Vol. 9 No. 3. Agustus 2011: 230-241 Tabel 1. Nilai konsumsi daya pada pengaturan kecepatan dengan menggunakan tahanan depan (0, 25, 50, 75, 100 Ohm) No 1 2 3 4 5 VL (Volt) R (Ohm) 100 75 50 25 0 Vmotor (Volt) 127 147 169 195 Arus (A) 0,95 1,1 1.12 1.13 1.14 P1 (watt) 213 235 240 245 248 P2 (watt) 115 150 171 205 246 CosØ 0,996 0,99 0,995 0,995 0,995 Putaran (rpm) 1000 3100 3900 4900 5900 Torsi (N-m) Tabel 2. Nilai konsumsi daya pada pengaturan kecepatan dengan menggunakan metoda PWM NO 1 2 3 4 5 VL (Volt) Sudut α (%) 60 70 75 85 100 Vmotor (Volt) 130 148 162 192 Arus (A) 0,99 1,1 1,12 1,13 1,14 P1 (watt) 112 158 180 210 245 P2 (watt) 110 156 174 206 240 CosØ 0,98 0,99 0,985 0,995 0,99 Putaran (rpm) 1000 3100 3900 4900 5900 Torsi (N-m) Tegangan (Volt) 250 200 150 100 50 Metoda Tahanan Depan Metoda PWM 0 1000 3100 3900 4900 5900 Kecepatan (rp m ) Gambar 11. Grafik perubahan tegangan terhadap kecepatan 4.2 Analisa Hasil pengujian Berdasarkan tabel 1 dan tabel 2 dapat dianalisa perbandingan antara pengaturan kecepatan dengan metoda tahanan depan dan pengaturan kecepatan dengan metoda PWM. Hubungan tegangan masukan motor dengan kecepatan Berdasarkan hasil pengujian terlihat bahwa perubahan tegangan mengakibatkan terjadinya perubahan kecepatan. Gambar 11 memperlihatkan grafik perubahan tegangan terhadap kecepatan motor. 238

Perbandingan Konsumsi Daya oleh Alat Pengatur Kecepatan Motor Universal Yang menggunakan Metode Modulasi Lebar Pulsa (PWM) dan Metode Tahanan Depan (Ahmad Antares Adam) Dari grafik gambar 11 terlihat bahwa kecepatan putaran motor berbanding lurus dengan kenaikan tegangan. Makin besar tegangan yang diberikan pada motor makin besar pula kecepatannya. Perbandingan nilai konsumsi daya pada pengaturan kecepatan dengan metoda tahanan depan dan dengan metoda PWM Perbandingan nilai konsumsi daya pada pengaturan kecepatan dengan metode tahanan depan dan metode PWM disajikan pada Tabel 3. Dari hasil pengujian dapat dilihat perbandingan nilai konsumsi daya pada alat pengatur kecepatan dengan metoda tahanan depan dan alat pengatur kecepatan dengan metoda PWM. Perbandingan ini dilakukan pada kecepatan yang sama dan torsi yang konstan, yaitu N-m. a. Untuk putaran motor 1000 rpm - Metode tahanan depan, daya yang dikonsumsi alat pengatur ΔP = P1 P2 = 213 115 = 98 Watt - Metode PWM, daya yang dikonsumsi alat pengatur ΔP = P1 P2 = 112-110 = 2 Watt b. Untuk putaran motor 3100 rpm - Metode tahanan depan, daya yang dikonsumsi alat pengatur ΔP = P1 P2 = 235 150 = 85 Watt - Metode PWM, daya yang dikonsumsi alat pengatur ΔP = P1 P2 = 158-156 = 2 Watt c. Untuk putaran motor 3900 rpm - Metode tahanan depan, daya yang dikonsumsi alat pengatur ΔP = P1 P2 = 240 171 = 69 Watt - Metode PWM, daya yang dikonsumsi alat pengatur ΔP = P1 P2 = 180-174 = 6 Watt d. Untuk putaran motor 4900 rpm - Metode tahanan depan, daya yang dikonsumsi alat pengatur ΔP = P1 P2 = 245 205 = 40 Watt - Metode PWM, daya yang dikonsumsi alat pengatur kecepatan (ΔP) : ΔP = P1 P2 = 210-206 = 4 Watt Tabel 3. Perbandingan nilai konsumsi daya pada pengaturan kecepatan dengan metoda tahanan depan dan dengan metoda PWM. No. VL (Volt) Kec. (rpm) Torsi (N-m) Vm (V) Metoda Tahanan I (A) P1 (W) P2 (W) Vm (V) Metoda PWM I (A) P1 (W) P2 (W) 1 2 3 4 5 1000 3100 3900 4900 5900 127 147 165 193 0,95 1,1 1,12 1,13 1,14 213 235 240 245 248 115 150 171 205 246 130 148 162 192 0,99 1,1` 1,12 1,13 1,14 112 158 180 210 245 110 156 174 206 240 239

Jurnal SMARTek, Vol. 9 No. 3. Agustus 2011: 230-241 e. Untuk putaran motor 5900 rpm - Metode tahanan depan, daya yang dikonsumsi alat pengatur ΔP = P1 P2 = 248 246 = 2 Watt - Metode PWM, daya yang dikonsumsi alat pengatur kecepatan (ΔP) : ΔP = P1 P2 = 245-240 = 5 Watt Dari hasil pengukuran daya yang diserap oleh masing-masing alat pengatur kecepatan untuk metode tahanan depan dan metode PWM, terlihat bahwa makin besar nilai tahanan depan yang dihubungkan ke motor, maka makin besar daya yang diserap oleh tahanan ini. Hal ini sesuai dengan persamaan I 2 R, dimana R adalah besar nilai tahanan dan I adalah arus. Semakin besar daya yang dikonsumsi oleh tahanan ini, maka putaran motor semakin kecil. Sebaliknya, dengan berkurangnya nilai tahanan yang dihubungkan ke motor, maka daya yang diserap oleh tahanan juga semakin kecil. Hal ini berakibat putaran motor semakin bertambah, karena tegangan masukan ke motor bertambah besar. Pada hasil pengukuran pada tabel 3, besarnya daya yang dikonsumsi tahanan depan yang terbesar adalah 98 Watt pada putaran motor yang terendah yaitu 1000 rpm. Ketika tahanan depan bernilai nol, hanya sedikit daya yang dikonsumsi oleh alat pengatur kecepatan ini, yaitu 2 Watt. Seiring dengan semakin kecilnya daya yang diserap oleh tahanan, maka motor akan menyerap tegangan penuh dari jala-jala ( V). Hal ini menyebabkan motor berputar dengan kecepatan tanpa bebannya, yaitu 5900 rpm. Kerugian daya yang diserap oleh tahanan depan ini tidak akan terjadi jika metode pengaturan kecepatan motor memakai metode PWM. Pada pengaturan kecepatan motor dengan metode PWM, nilai daya yang dikonsumsi oleh alat pengatur kecepatan ini relatif jauh lebih kecil dan cenderung konstan, yaitu hanya berkisar 2 sampai dengan 6 Watt. Sehingga untuk aplikasi penggunaan motor universal di industri yang membutuhkan kecepatan yang berubah-ubah (variabel speed), maka metode PWM lebih efisien dibandingkan dengan metode tahanan depan karena rugirugi (konsumsi daya) pada alat pengatur kecepatan jauh lebih kecil. Dengan menggunakan metode ini besar tegangan masukan motor dapat divariasikan, tanpa rugi-rugi yang signifikan. 5. Kesimpulan Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : a. Pada pengaturan kecepatan motor dengan metode tahanan depan, semakin rendah kecepatan motor, maka semakin besar daya yang dikonsumsi oleh alat pengatur kecepatan. Dari hasil pengujian, diperoleh bahwa pada putaran motor universal yang rendah yaitu 1000 rpm, besarnya daya yang dikonsumsi tahanan adalah 98 Watt. Nilai ini terus turun dengan berkurangnya nilai tahanan yang dihubungkan ke motor. Semakin kecil nilai tahanan yang dihubungkan, maka semakin tinggi tegangan yang masuk ke motor, sehingga kecepatan motor juga semakin bertambah. b. Pada pengaturan kecepatan motor dengan metode PWM, nilai daya yang dikonsumsi oleh alat pengatur kecepatan ini relatif jauh 240

Perbandingan Konsumsi Daya oleh Alat Pengatur Kecepatan Motor Universal Yang menggunakan Metode Modulasi Lebar Pulsa (PWM) dan Metode Tahanan Depan (Ahmad Antares Adam) lebih kecil dibandingkan dengan metode tahanan depan, yaitu hanya berkisar 2 sampai dengan 6 Watt. Metode ini lebih efisien untuk aplikasi penggunaan motor universal di industri yang membutuhkan kecepatan yang berubah-ubah (variabel speed), karena dengan metode ini besar tegangan masukan motor dapat divariasikan tanpa rugi-rugi yang berarti. Technology, S. Chand & Company LTD, New Delhi. Zuhal., 2000, Teknik Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia, Jakarta. 6. Daftar Pustaka Bogart, T.F.,at.al., 1997, Electronic Devices and Circuit, Prentice Hall, New York. Cyne, V.G ; Joseph, Martin E., 1987, Fractional and Subfractional Horsepower Electric Motors, Mc. Graw Hill International Edition, Singapore. Lister. E.C., 1993, Mesin dan Rangkaian Listrik, Terjemahan Oleh Hanapi Gunawan, Erlangga, Jakarta. Malvino, A.P., 1994, Aproksimasi Rangkaian Semikonduktor, Terjemahan Oleh Barmawi, Erlangga, Jakarta. Malvino, A.P., 1996, Prinsip-Pinsip Elektronika, Terjemahan Oleh Barmawi, Erlangga, Jakarta. Mohan N., Undeland T.M., and Robbins W.P., 1989, Power Electronics: Converters, Applications and Design, Singapore. Petruzella, F.D., 1996, Elektronika Industri, Terjemahan Oleh Sumanto, Andi, Yogyakarta. Theraja, B.L., and A.K. Theraja, 1999, A Text Book of Elektrical 241