TUGAS AKHIR RANCANG BANGUN PENGEREMAN DINAMIK MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN PENGATURAN ARUS DC DAN OUTPUT ROTOR Diajukan untuk memenuhi persyaratan Menyelesaikan pendidikan sarjana (S-1) pada Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik Oleh Guntur Andy NIM: 110402046 DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2016
ABSTRAK Motor induksibanyak digunakan oleh dunia industri karena memiliki banyak keuntungan. Sekarang ini, pada motor induksi tiga fasamenggunakan 2 metoda pengereman,yaitu secara mekanik dan elektomekanik, cara mekanik membutuhkan jadwal pemeliharan yang teratur dan cara elektromekanik menggunakan energi listrik untuk melakukan pengerman. Penelitian ini merupakan penelitian eksperimen yang bertujuan untuk melihat hubungan pengereman dinamik motor induksi 3 fasa dengan pengaturan arus DC dan tegangan output rotor dengan cara mengumpulkan data dari template motor induksi. Kemudian dilakukan perhitungan menggunakan rumus yang ada, selanjutnya dilakukan pengujian terhadap alat pengereman dinamik motor induksi 3fasa. Pengujian dilakukan sebanyak 3 kali untuk pengambilan data pengereman dinamik tanpa kontrol, pengereman plugging, dan pengereman dinamik terkontrol. Hasil metode pengujian pengereman dinamik pada motor induksi tiga fasa adalah dengan tegangan DC 40V pengereman secara terkontrol sebesar 0,6 detik, tanpa kontrol 0,8 detik dan untuk plugging mendapatkan hasil paling cepat. Dari hasil yang diperoleh pengereman plugging paling cepat, namun membutuhkan arus yang paling besar dan ini berbahaya bagi motor.untuk dapat meningkatkan kinerja alat dapat dilakukan dengan menambahkan daya motor yang akan diuji sehingga kehandalan alat tersebut dapat ditingkatkan. Alat dapat digunakan dengan metode pengereman yang lain, seperti pengereman regenerative, pengereman plugging atau mengontrol pengereman dengan menggunakan sepatu rem. Selain untuk pengereman dinamik, alat ini juga dapat digunakan untuk jenis pengontrolan lain menggunakan metoda yang berbeda seperti pengaturan besar tahanan luar rotor. Kata kunci : Pengereman Dinamik, Motor Induksi 3 fasa. i
KATA PENGANTAR Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan anugerah serta kasih dan rahmat-nya yang berlimpah kepada penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul Rancang Bangun Pengerman Dinamik Motor Induksi 3 Fasadengan Pengaturan Arus DC dan Tegangan Output Rotor Tugas Akhir ini dibuat sebagai syarat untuk menyelesaikan pendidikan Sarjana (S-1) di Departemen Teknik Elektro Fakultas Teknik. Penulis berharap ke depannya Tugas Akhir ini dapat menjadi inspirasi bagi mahasiswa dalam mengembangkan penelitian ini. Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada yang teristimewa, yang telah menyayangi, mendidik serta menjadi inspirasi penulis yaitu kedua Orang Tua penulis Darwis Sihotang dan Yustina Sitohang yang semangat dari mereka, penulis banyak mendapat pelajaran yang sangat berharga, serta bimbingan yang tiada berkesudahan. Mereka lah alasan penulis akan selalu berusaha dan bekerja dengan semangat untuk dapat memberikan semua yang terbaik buat mereka. Serta Kakanda Yusiana, S.P, Abangda Alex Chandra dan Abangda Epraim dan Adinda Dwi Anggun Alami, SKM yang selalu memberikan dukungan dan motivasi secara terus menerus. Terwujudnya skripsi ini tidak lepas dari bantuan berbagai pihak yang telah mendorong dan membimbing penulis, baik tenaga, ide-ide, maupun pemikiran. Oleh karena itu dalam kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada : ii
1. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si.selaku ketua jurusan Departemen Teknik Elektro. 2. Bapak Ir. Riswan Dinzi, MT selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir penulis, atas segala kesabaran dan motivasi yang besar dari beliau kepada penulis dalam menyelesaikan Tugas Akhir ini. Penulis berharap agar terus mendapatkan bimbingan dari beliau. 3. Seluruh Staf Pengajar Departemen Teknik Elektro, khususnya bapak Ir. Zulkarnain Pane, Ir. Masykur Sj, Ir. Eddy Warman, Ir. Panusur S.M.L. Tobing, dan Ibu Ir. Windalina Syafiar yang telah banyak memberi inspirasi dan masukan bagi penulis untuk lebih baik dalam bersikap. 4. Seluruh staf pegawai Departemen Teknik Elektro Abangda penulis Arbi Divo dan Kakanda penulis Ummi dan Ester yang telah banyak membantu. 5. Saudara seperjuangan penulis di Teknik Elektro yang sudah seperti keluarga Fandry H Panggabean, Tidauccy SH Marbun, Irvan P Hutajulu, Frans M Silaban, Mian Martua Sianturi, Tony Putra L. Tobing, Christo Putra Surbakti, Andri D Simamora, Biondi Y Laurens, Fernando E P Manurung, Bill Imanuel Tarigan, Yoshua B Bangun, Marluhut G H Sigiro, Risjen Sianturi, Harry Panjaitan, Ricky Frans Sitorus, Yudha Pratama Simamora,Canboy R.D,Frederik M Silaban, Ari Frahma Ginting, Ferro Hudson, Samgar Siahaan, Afrisanto Pakpahan, Mangatur Sihombing, Juanda A M Hasugian, Andriadi Sinaga, Surya Roganda Situngkir, Andreas V H S, Eric Malahia Katio, Winner Roedily, Trendy Tampubolon, Seprianti, Andry S F Sihite, Hendrik Hutagalung, Suranta Sitorus, Rizky Wira Handalan, Yosef Tarigan, Josua D Napitulu, Anry E iii
H Hutagaol Marco, Zhuhri Ramadhani, Longser Tampubolon, serta teman teman lain yang tidak dapat disebutkan semua yang telah membantu dan mendukung penulis menyelesaikan tugas akhir ini. 6. Kepada senior senior di elektro yang telah membantu serta membimbing dan memberikan pengetahuan tambahan yang sangat berguna bagi penulis dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 7. Kepada seluruh staf P4TK departemen listrik khususnya Bapak Simatupang, Bapak Hefri, Ibu Durhana yang telah banyak membantu penulis dalam menguji dan mendapatkan data yang sangat diperlukan dalam menyelesaikan tugas akhir ini 8. Serta semua pihak yang telah membantu penulis dalam penyelesaikan tugas akhir ini. Semoga segala bantuan yang tidak ternilai harganya ini mendapat imbalan di sisi Tuhan Yang Maha Esa sebagai amal ibadah, Amin. Akhirnya penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan, untuk itu kritik saran yang membangun dari berbagai pihak sangat penulis harapkan demi perbaikanperbaikan ke depan. Amin. Medan, 3Mei 2016 Penulis, Guntur Andy 110402046 iv
Daftar Isi Halaman Abstrak... i Kata Pengantar.. ii Daftar Isi... v Daftar Gambar... vii Daftar Tabel... x BAB 1. PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang.. 1 1.2 Perumusan Masalah.. 2 1.3 Batasan Masalah... 3 1.4 Tujuan dan Manfaat Penulisan... 4 1.5 Metodologi Penulisan... 4 1.6Sistematika Penulisan... 5 BAB II. TINJAUAN PUSTAKA... 7 2.1 Motor Induksi... 7 2.2 Konstruksi Motor Induksi... 7 2.2.1 Stator... 8 2.2.2Rotor... 10 2.3 Prinsip Kerja Motor Induksi... 11 2.4 Pengereman Motor Listrik...... 13 2.4.1 Pengereman Mekanis...... 14 2.4.2 Pengeraman Secara Elektrodinamik... 15 2.4.2.1 Pengereman Regeneratif... 15 2.4.2.2 Pengereman Plugging... 17 2.4.2.3Pengereman Dinamik... 18 v
2.5Proses Rancang Bangun... 21 2.6Prinsip Kerja Rangkaian Pengendali... 23 2.7Penyearah Penuh Satu Fasa... 25 2.8 Mikrokontroler Atmega 8... 29 BAB III. METODOLOGI PENELITIAN... 32 3.1 Tempat dan Waktu... 32 3.2 Bahan dan Perlengkapan... 32 3.3 Prosedur Penelitian... 33 BAB IV. PENGUJIAN SISTEM DAN ANALISA DATA...36 4.1 Metode Pengujian... 36 4.2 Pengujian Pengereman Dinamik. 37 4.2.1Simulasi Pengereman Motor Induksi 3 Fasa 2,2 Kw..... 43 4.2.2Simulasi Pengereman Motor Induksi 3 Fasa 5,5 Kw...... 45 4.2.3Simulasi Pengereman Motor Induksi 3 Fasa 11 Kw...... 60 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN... 69 5.1 Kesimpulan...... 69 5.2 Saran.... 70 DAFTAR PUSTAKA... 71 vi
Daftar Gambar Gambar 2.1 Konstruksi stator dan rotor motor induksi.. 8 Gambar 2.1.1 Komponen stator motor induksi 3 fasa 9 Gambar 2.2 Bentuk alur slot... 9 Gambar 2.3 a) Rotor belitan b) Motor induksi tiga fasa rotor belitan.. 10 Gambar 2.4 a) Rotor sangkar tupai b) Motor induksi tiga fasa rotor sangkar tupai... 11 Gambar 2.5 Skematik diagram motor induksi rotor belitan 11 Gambar 2.6 Rangkaian pengereman regeneratif motor induksi 3 fasa.. 16 Gambar 2.7 Rangkaian pengereman plugging motor induksi 3 fasa.. 17 Gambar 2.8 Rangkaian pengereman dinamik motor induksi 3 fasa.. 18 Gambar 2.9 Diagram blok pengereman dinamik motor induksi 3 fasa dengan dengan menggunakan pengendali..... 20 Gambar 2.10 Rangkaian kendali pengereman dinamik motor induksi 3 fasa... 25 Gambar 2.11 Penyearah setengah gelombang.... 26 Gambar 2.12 Penyearah gelombang penuh dengan transformator tap-tengah... 27 Gambar 2.13 a) penyearah jembatan gelombang penuh satu fasa b) penyearah jembatan gelombang penuh tiga fasa 27 vii
Gambar 2.14 Rangkaian filter digunakan untuk mengurangi denyut.. 28 Gambar 2.15 Kemasan PDIP Atmega 8... 30 Gambar 2.16 Arsitektur AVR Atmega 8.. 31 Gambar 4.2.1 Rangkaian percobaan pengereman dinamik motor induksi 3 fasa terkontrol.... 37 Gambar 4.2.2 Alat kontrol pengereman dinamik motor induksi 3 fasaterkontrol...... 37 Gambar 4.2.1.1.1 Rangkaian simulasi menggunakan matlab pengereman dinamik motor induksi 3 fasa rotor belitan... 40 Gambar 4.2.1.1.2 Parameter Matlab motor induksi 3 fasa rotor belitan 37 Gambar 4.2.1.1 (a) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksi terkontrol motor induksi 2,2 Kw.. 43 Gambar 4.2.1.1 (b) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor induksi terkontrol motor induksi 2,2 Kw... 45 Gambar 4.2.1.2 (a) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksi tak terkontrol motor induksi 2,2 Kw.. 46 Gambar 4.2.1.2 (b) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor induksi Tak terkontrol motor induksi 2,2 Kw... 47 Gambar 4.2.1.3 (a) Grafik pengereman plugging motor induksi 2,2 Kw... 48 Gambar 4.2.1.3 (b) Grafik pengereman plugging motor induksi 2,2 Kw... 49 Gambar 4.2.2.1 (a) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksi Tak terkontrol motor induksi 5,5 Kw.. 51 viii
Gambar 4.2.2.1 (b) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksi tak terkontrol motor induksi 5,5 Kw 53 Gambar 4.2.2.2 (a) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksi tak terkontrol motor induksi 5,5 Kw... 54 Gambar 4.2.2.2 (b) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksi tak terkontrol motor induksi 5,5 Kw... 56 Gambar 4.2.2.3 (a) Grafik pengereman plugging motor induksi 5,5 Kw.. 57 Gambar 4.2.2.3 (b) Grafik pengereman plugging motor induksi 5,5 Kw.. 58 Gambar 4.2.3.1 (a) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksiterkontrol motor induksi 11 Kw. 60 Gambar 4.2.3.2 (b) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksi terkontrol motor induksi 11 Kw...... 62 Gambar 4.2.3.2 (a) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksi tak terkontrol motor induksi 11 Kw... 63 Gambar 4.2.3.2 (b) Grafik kecepatan putar dengan pengereman motor Induksi tak terkontrol motor induksi 11 Kw.. 65 Gambar 4.2.2.3 (a) Grafik pengereman plugging motor induksi 11 Kw.. 66 Gambar 4.2.2.3 (a) Grafik pengereman plugging motor induksi 11 Kw.. 67 ix
Daftar Tabel Tabel 4.2.1 Perbandingan waktu dan arus pengereman dinamik tanpa kontrol, dinamik terkonrol dan plugging motor 1 Kw 38 Tabel 4.2.1.1 Perbandingan waktu dan arus pengereman dinamik tanpa kontrol,dinamik terkonrol dan plugging motor 2,2 Kw... 50 Tabel 4.2.2.1 Perbandingan waktu dan arus pengereman dinamik tanpa kontrol, dinamik terkonrol dan plugging motor 5,5 Kw 59 Tabel 4.2.3.1 Perbandingan waktu dan arus pengereman dinamik tanpa kontrol,dinamik terkonrol dan plugging motor 11 Kw 68 x