Hasyim Asy’ari, Aris Rakhmadi, Pengendalian Kecepatan Putar Motor Induksi Satu Phasa
Pengendalian Kecepatan Putar Motor Induksi Satu Phasa Hasyim Asy’ari, Aris Rakhmadi Teknik Elektro Universitas Muhammadiyah Surakarta Jl. A. Yani Tromol Pos 1 Pabelan Kartasura Email:
[email protected],
[email protected] Abstrak Motor Induksi adalah salah satu jenis mesin listrik yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari baik untuk industri (paling banyak motor induksi 3 phasa) ataupun rumah tangga (paling banyak motor induksi 1 phasa). Faktor yang menyebabkan hal tersebut karena motor induksi memiliki beberapa kelebihan antara lain: harga lebih murah, mudah dalam perawatan, konstruksi sederhana, tetapi motor induksi juga memiliki kekurangan antara lain: motor induksi memiliki nilai slip (perbedaan kecepatan putar medan stator terhadap kecepatan medan rotor) yang sangat besar, motor induksi sulit dalam pengendalian kecepatan putarnya. Beberapa metode yang digunakan dalam pengendalian kecepatan putar motor induksi adalah metode pengendalian motor induksi dengan pengaturan frekuensi input, metode pengendalian motor induksi dengan mengatur nilai tegangan input. Dalam penelitian ini menggunakan metode pengaturan nilai tegangan input karena dinilai lebih murah dibanding dengan metode pengaturan frekuensi input, alat pengendali yang digunakan mengatur nilai tegangan menggunakan komponen jenis Triac dan Diac, dalam pengujian tegangan input mulai 10 Volt - 170 Volt, pada saat 10 – 40 Volt motor induksi tetap berhenti, pada saat tegangan input 50 Volt motor induksi mulai berputar dengan kecepatan 401.1 rpm, pada saat tegangan input 60 – 150 Volt kenaikan kecepatan putar motor induksi sangat signifikan, kecepatan putar motor induksi pada saat 160 keatas mulai menunjukkan kecilnya perubahan kecepatan putar.
Kata Kunci: Triac, Motor induksi, Kecepatan putar.
1. Pendahuluan Kemajuan teknologi membawa dampak yang signifikan terhadap kehidupan masyarakat terbukti semakin banyak peralatan rumah tangga dan industri yang menggunakan hasil pengembangan teknologi berupa penggunaan motor induksi 1 dan 3 phasa misalnya: hair dryer, pompa air, kipas angin dan lainlain. Penggunaan motor induksi 1 phasa ini karena banyak kelebihan yang dimilikinya antara lain: konstruksi yang sederhana, mudah dalam perawatan, harga lebih murah, mudah dalam perawatan. Sedangkan kelemahan motor induksi adalah memiliki slip (perbedaan kecepatan putar stator dengan kecepatan putar rotor), sulit di kontrol kecepatannya (Chapman, J.S 2002) Oleh karena itu diperlukan suatu peralatan yang digunakan untuk mengendalikan kecepatan putar motor sebagai salah satu metode untuk meningkatkan efisiensi kerja dari motor induksi tersebut, dalam dunia industri
pengendali kecepatan putar motor induksi sangat dibutuhkan karena banyak jumlah motor induksi yang digunakan dalam proses produksi dalam industri, dengan tercapainya efisiensi dari motor induksi ini akan memberi dampat yang signifikan.
2. Tinjauan Pustaka 2.1. Landasan teori Pengendalian kecepatan putar motor induksi dapat dilakukan dengan beberapa metode/cara antara lain: dengan mengatur/mengubah frekuensi input, mengubah/ mengatur nilai tegangan input serta mengubah jumlah kutub motor induksi. Prinsip kerja dari motor induksi secara umum adalah adanya tegangan yang disuplai ke terminal motor induksi tersebut (stator bagian yang tidak bergerak) peristiwa tersebut akan menimbulkan induksi pada rotor (bagian yang bergerak) sehingga mampu berputar/
5
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER EMITOR Vol. 4, No. 1, Maret 2004
Gambar 1. Simbol Triac
Gambar 2. Rangkaian Pengendali
Gambar 3. Diagram alir penelitian
beroperasi, kecepatan putar motor induksi dapat dirumuskan Ns = (120 f) / p
(1)
Dimana: Ns = kecepatan putar dari medan putar stator (rpm) f = frekuensi (Hz) p = jumlah kutub
6
Jika melihat dari persamaan (1) bahwa kecepatan medan putar stator berbanding lurus dengan nilai frekuensi artinya semakin besar nilai frekuensi maka akan diikuti kenaikan nilai kecepatan putar medan stator, tetapi nilai ini akan berbanding terbalik dengan nilai jumlah kutub dari motor induksi.
Hasyim Asy’ari, Aris Rakhmadi, Pengendalian Kecepatan Putar Motor Induksi Satu Phasa
Tabel 1. Hasil pengujian
2,500.0 2,000.0 1,500.0 1,000.0 500.0 0.0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 0 11 0 12 0 13 0 14 0 15 0 16 0 17 0
kecepatan putar (rpm)
Hubungan kecepatan putar dengan tegangan input
tegangan input (Volt) Gambar 4. grafik hubungan tegangan input dengan kecepatan putar
Alat pengendali yang berbasis pada penggunaan triac (suatu komponen yang dalam operasinya sangat mirip dengan SCR tetapi outputnya berupa arus bolakbalik, simbol triac ditunjukkan pada gambar 1) dan diac (suatu komponen yang berkelakuan seperti dua buah thyristor yang dihubungkan saling bertolak belakang), oleh karena itu diac akan mempunyai dua buah tegangan penyalaan yaitu pihak tegangan maju (+Vbo) dan tegangan mundur (-Vbo). Prinsip kerja rangkaian tersebut adalah jika tegangan 220 Volt, tegangan jala-jala yang masuk melelui beban motor masuk ke kaki T2 Triac, yang berfungsi sebagai pengatur tegangan dan meloloskan tegangan yang dibutuhkan sesuai dengan penyulutan pada kaki gate yang dilakukan oleh Diac. Kapasitor C1 adalah sebagai filter tegangan, untuk mengantisipasi lonjakan tegangan yang biasa terjadi pada rangkaian karena ketidakstabilan penyulutan oleh variabel resistor yang mempunyai kualitas kurang baik. C2 adalah berfungsi sebagai penyimpan tegangan sementara,
supaya tegangan yang masuk melalui Diac lebih stabil. R1 berfungsi untuk membantu mengenolkan tegangan dan R2 berfungsi sebagai rangkaian penyeimbang tegangan, variabel resistor yang digunakan untuk mengatur tegangan penyulutan pada gate. Fuse 5 Ampere untuk proteksi terhadap rangkaian jika ada hubung singkat ataupun kesalahan pada rangkaian untuk melindungi beban.
2.2. Telaah penelitian terdahulu Aan R (2003), memaparkan kecepatan motor induksi sejalan dengan nilai frekuensi input, semakin kecil nilai frekuensi maka kecepatan putar motor induksi semakin kecil. Andi Hartono dan Mohammad Facta (2004) memaparkan bahwa pengaturan kecepatan putar motor induksi dapat dilakukan dengan pengaturan dari sinyal frekuensi input, kecepatan putar motor induksi akan bertambah nilai rpm sejalan dengan kenaikan sinyal
7
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER EMITOR Vol. 4, No. 1, Maret 2004
frekuensi input (sinyal frekuensi yang semakin besar akan membuat putaran motor semakin naik). Andy Nugroho dan M. Facta (2004) memaparkan bahwa pengaturan kecepatan putar motor induksi menggunakan metode inverter jembatan penuh dapat digunakan mengatur kecepatan motor induksi satu phasa dapat bekerja dengan hasil yang baik. Boldea (2001), “Electric Drives” memaparkan tentang pengendalian motor induksi dengan pengaturan nilai tegangan input ke dalam terminal motor induksi, untuk peralatan menggunakan komponen Triac dan Diac, kapasitor, yang rankaian ini akan mengatur nilai tegangan yang akan disuplai ke motor induksi, sedangkan keluaran dari rangkaian ini ditentukan dari nilai tegangan yang di suplai pada salah satu kaki triac yang merupakan gate dari triac tersebut.
3. Metode Penelitian Pembuatan peralatan pengendali kecepatan putar motor induksi 1 phasa terdiri dari resistor, kapasitor, resistor variabel (potensiometer), diac dan triac (ion boldea, 2001), gambar rangkaian pengendali kecepatan putar motor induksi 1 phasa ditunjukkan pada gambar 2. Pengukuran pengujian (variabel), melakukan uji coba peralatan pengendali terhadap motor induksi (berupa kipas angin) dengan mengubah nilai tegangan input dari 10 – 170 Volt. Proses Penelitian ini ditunjukkan dalam diagram alir pada gambar 3. Analisa data, setelah data diperoleh melalui pengujian kemudian dilakukan analisa data dari perubahan nilai tegangan input terhadap kecepatan putar motor induksi tersebut.
4. Hasil Pengujian dan Pembahasan 4.1. Hasil Pengujian Dari tabel tersebut terlihat hubungan antara tegangan input dengan kecepatan putar motor induksi 1 phasa yang ditunjukkan oleh gambar 4. 1. Pengukuran kecepatan putar pada saat nilai tegangan input berubah ditunjukkan pada Tabel 1. 2. Grafik hubungan antara tegangan input terhadap kecepatan putar ditunjukkan pada gambar 4.
4.2. Pembahasan Dilihat dari tabel 1 dan gambar 4, motor induksi mulai berputar pada saat tegangan input 50 Volt dan setiap kenikan nilai tegangan input diikuti oleh kenaikan kecepatan putar, kenaikan kecepatan putar signifikan pada saat tegangan input 60–150 Volt, pada saat perubahan tegangan dari 160 Volt ke 170 Volt kenaikan kecepatan putarnya kecil sekali.
5. Kesimpulan Dari pembahasan sebagaimana diuraikan sebelumnya dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut: 1. Motor induksi mulai berputar pada saat nilai tegangan input 50 Volt 2. Pada saat nilai tegangan input 160 Volt ke 170 Volt perubahan kecepatan putar kecil 3. Kenaikan nilai tegangan input (dari tegangan yang diujikan) akan diikuti dengan kenaikan kecepatan putar motor induksi.
Daftar Pustaka [1] Aan R, (2003), Perancangan Inverter dengan Kontrol Frekuensi Menggunakan Mikrokontroller 8031, Skripsi, UMS. [2] Andi Hartono dan Muhammad Facta, (2004), Finding Wide Range Speed Regulation For Induction Motor Drive Through Frequency Controlled Applied in Pure Sinusoidal Wave and Sinusoidal PWM Programmed by Microcontroller, Rapi UMS. [3] Andy Nugroho dan Muhammad Facta, (2004), Energy Consumption Evaluation Study in Sequential Single Phase Induction motor Control Using AC Soft-Sart and Soft-Stop Merhod Programmed by Microcontroller, Rapi UMS. [4] Boldea (2001), Electric Drives, University politechnica Tunisoara, Romania [5] Chapman, J. Stephenm (2002), Electric Machinery and Power system Fundamental.
8
