RANCANG BANGUN SOFT STARTER UNTUK MOTOR INDUKSI 3 220/380 VOLT 1KW BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA 16 BUILD
AND DESIGN SOFT STARTER FOR INDUCTION MOTOR 3 220/380 VOLT 1 KW BASED MICROCONTROLLER ATMEGA 16
Proyek Akhir
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai derajat Diploma Tiga
Program Studi Teknik Listrik Jurusan Teknik Elektro
Oleh : WISNU WIHARJAT 091321031
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2012
ABSTRAK
Pada saat motor induksi 3 fasa rotor sangkar dihubungkan langsung dengan tegangan di jaringan tenaga listrik,motor akan menarikarus start yang besar. Arus
start yang akan mengalir pada sistem saluran tenaga dapat mencapai 5 sampai dengan 7 kali dari arus nominal motor. Hal tersebut dapat menyebabkan turunnya tegangan
sistem yang cukup besar dandapat berpengaruh padaperalatan lain yang terhubung
pada saluran tersebut. Maka dari itu pada proyek akhir ini akan dilakukan suatu pembuatan alat yang dapat mengatur nilai arus start yang dihasilkan motor tersebut dengan metoda pengasutan soft starter. Soft Starter adalah suatu metoda pengasutan
yang berbeda dari pengasutan sebelumnya, dimana komponen elektonika daya adalah
komponen utama yang digunakannya. Komponen elektronika daya yang digunakan dalam rangkaian soft starter adalah TRIAC. Nilai tegangan yang akan masuk ke motor melalui TRIAC tergantung dari waktu diberikannya sudut pemicuan. Sudut pemicuan yang diberikan dapat diatur dengan menggunakan mikrokontroler ATmega 16. Metode pengasutan soft starting dapat digunakan untuk mengatur dan mengurangi arus start pada motor induksi,sehingga arus start dapat diatur mulai 30% hingga mencapai arus nominal motor dibandingkan dengan starting langsung yang mencapai 350% dari arus nominal motor untuk sebuah motor induksi tiga fasa 220/380 V berdaya 1 kW. Kata kunci : Motor Induksi, Zero Detector, Mikrokontroler ATmega 16, TRIAC
ABSTRACT
At the 3-phase induction motor cage rotor is connected directly to the voltage in the electric power grid, the motor will start a big menarikarus. Currents start to
flow in the channel system power can reach 5 to 7 times the nominal current of the motor. This can cause a voltage drop large enough system dandapat padaperalatan
influence other connected to the channel. Thus at the end of this project will be done
a creation tool that can set the start value of current produced by the method of Starting of motor soft starter. Soft Starter is a method different from the Starting Starting earlier, in which the component is a major component elektonika power it
uses. Power electronics components used in a series of soft starter is TRIAC. Voltage
value that will go into the motor through the TRIAC depends on the given time point triggers. Triggers a given angle can be adjusted by using a microcontroller ATmega 16. Starting of soft starting method can be used to regulate and reduce the start current induction motor, so that the start current can be set from 30% to reach nominal current the motor starting immediate compared with that reached 350% of the motor nominal current for a three-phase induction motor 220/380 V-power 1 kW. Key words : Induction Motor, Zero Detector, Mikrokontroler ATmega 16, TRIAC
KATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan proyek akhir yang berjudul
“ RANCANG BANGUN SOFT STARTER UNTUK MOTOR
INDUKSI 3 220/380 VOLT 1 KW BEBBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA
16 “, yang Insya Allah tepat pada waktunya. Sholawat serta salam semoga tercurah limpahkan kepada Nabi Muhammad SAW. Laporan proyek akhir ini merupakan salah satu syarat kelulusan pendidikan III, Program Studi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Diploma
Negeri Bandung. Dalam penyusunannya, penulis menggunakan metode penelitian, konsultasi dan studi literatur yaitu dengan mempelajari referensi-referensi untuk memperkaya dan memperkuat argumen penulis di dalam karya tulis ini. Penulis menyadari sepenuhnya tanpa bantuan dari berbagai pihak, laporan proyek akhir ini tidak akan terselesaikan dengan baik. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu baik secara materil maupun moril, diantaranya kepada : 1. Bapak Hari Purnama, Ir., M.Eng sebagai ketua Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung, 2. Bapak Hasan Surya, Drs., ST., MT. sebagai pembimbing utama yang telah meluangkan banyak waktu untuk memberikan nasehat, masukan dan bimbingannya kepada penulis, 3. Bapak Asikin S Y, ST sebagai pembimbing pendamping yang telah meluangkan waktu untuk memberikan saran, masukan, dan bimbingannya kepada penulis, 4. Ayah, Ibu, Kakak, Adik dan Keponakanku tercinta yang selalu memberikan do’a, motivasi, semangat dan bantuan moril maupun materilnya,
5. Stap panitia proyek akhir yang selalu memperhatikan dan memberi
informasi terbaru dalam proses penyusunan laporan akhir ini hingga
dilangsungkannya siding proyek akhir,
6. Dosen-dosen di program studi Teknik Listrik yang telah memberikan
ilmu-ilmu yang bermanfaat bagi penulis,
7. Teman-teman Teknik Listrik angkatan 2009, teman-teman seperjuangan di
Himpunan Mahasiswa Listrik (HML) dan khususnya kepada teman
teman di kelas 3A (TMB) dengan dorongan semangat dan motivasinya membuat penulis masih sanggup bertahan di almamater tercinta Politeknik Negeri Bandung,
8. Yanti Nuristian, yang telah banyak memberikan dukungan secara moril, 9. Semua pihak yang telah banyak membantu penulis yang tidak dapat disebutkan satu-persatu, Penulis menyadari dalam penuyusunan Laporan Proyek Akhir ini masih jauh dari kata sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk perbaikan dan pengembangan Laporan Proyek Akhir ini dimasa yang akan datang. Akhir kata semoga Laporan Proyek Akhir bermanfaat bagi penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.
Bandung, Juli 2012
Penulis
ini dapat
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. ii DAFTAR RIWAYAT HIDUP ........................................................................iii
KATA MUTIARA............................................................................................ iv ABSTRAK ......................................................................................................... v
ABSTRACT ....................................................................................................... vi
KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii DAFTAR ISI ..................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xii
DAFTAR TABEL .......................................................................................... xiv
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .............................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ......................................................................................... 2 1.3 Tujuan ........................................................................................................... 2 1.4 Batasan Masalah............................................................................................ 2 1.5 Metodologi .................................................................................................... 3 1.6 Urutan Penulisan ........................................................................................... 4 BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Motor Listrik ................................................................................................. 5 2.2 Prinsip dan Mekanisme Kerja Motor Listrik ................................................ 5 2.3 Motor Induksi Tiga Fasa ............................................................................... 6 2.3.1 Torsi ........................................................................................................... 8 2.3.2 Tegangan Induksi Pada Rotor .................................................................. 10 2.4 Metode-Metode Pengasutan Motor Induksi Tiga Fasa ............................... 10 2.4.1 Direct On Line (DOL) .............................................................................. 10 2.4.2 Star Delta ( Y/D ) ..................................................................................... 12 2.4.3 Autotransformer ....................................................................................... 13 2.4.4 Soft Starter ............................................................................................... 14 2.5 Komponen-Komponen Elektronika Daya ................................................... 16
2.5.1 Dioda ........................................................................................................ 16
2.5.2 Dioda Zener.............................................................................................. 18 2.5.3 Resistor..................................................................................................... 19
2.5.4 Kapasitor .................................................................................................. 20 Amplifier .............................................................................. 20 2.5.5 Operational
2.5.6 Ic Regulator .............................................................................................. 22
2.5.7 TRIAC ...................................................................................................... 24 BAB III PERANCANGAN 3.1 Pendahuluan ............................................................................................... 26
3.2 Tujuan Perancangan .................................................................................... 26
3.3 Langkah – Langkah Perancangan ............................................................... 26 3.3.1 Spesifikasi Motor Induksi 3 Fasa ............................................................. 27 3.3.2 Fungsi Alat ............................................................................................... 27 3.3.3 Prinsip Kerja Alat ..................................................................................... 28 3.3.4 Rangkaian Kontrol ................................................................................... 29 3.3.5 Rangkaian Daya ....................................................................................... 33 3.3.6 Box Panel ................................................................................................. 34 3.4 Langkah Kerja Mengoperasikan Alat ......................................................... 34 3.5 Fan ............................................................................................................... 35 BAB IV Pengujian dan Analisis 4.1 Tujuan Pengujian ........................................................................................ 36 4.2 Metoda Pengujian........................................................................................ 36 4.3 Pengujian dan Analisa ................................................................................. 36 4.3.1
Pengujian dan Analisa Rangkaian Kontrol ........................................... 36
4.3.2
Pengujian dan Analisa Rangkaian Pemisah .......................................... 41
4.3.3
Pengujian dan Analisa Rangkaian Daya ............................................... 42
BAB V Simpulan dan Saran 5.1 Kesimpulan ................................................................................................. 49 5.2 Saran ............................................................................................................ 49 Daftar Pustaka ................................................................................................. 50
Lampiran
DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Kode Warna pada Resistor 4 Gelang ............................................... 21
Tabel 2.2 Deskripsi Pin IC 7805 ...................................................................... 20 Deskripsi Pin IC 7905 ...................................................................... 20 Tabel 2.3
Tabel 4.1 Tabel hasil pengujian timer pada mikrokontroler ATmega 16 ........ 40
Tabel 4.2 Tabel hasil pengujian pengasutan DOL ............................................ 48 Tabel 4.3 Tabel hasil pengujian pengasutan Y/D ............................................. 48 Tabel 4.3 Tabel hasil pengujian dengan rancang bangun alat .......................... 48
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Motor listrik..................................................................................... 5
Gambar 2.2 Komponen Stator............................................................................. 6 Gambar 2.3 Rotor Sangkar Tupai dan Bagian-bagiannya .................................. 6
Gambar 2.4 Motor induksi tiga fasa .................................................................... 7
Gambar 2.5 Rotor sangkar .................................................................................. 8 Gambar 2.6 Diagram Pengasutan DOL ............................................................ 11 Gambar 2.7 Diagram Pengasutan Star Delta..................................................... 12
Gambar 2.8 Diagram Pengasutan Autotransformer .......................................... 13
Gambar 2.9 Proses pencacahan gelombang pada thyristor ............................... 15 Gambar 2.10 Flow chart timer pada soft stater ................................................. 16 Gambar 2.11 Konstruksi Dioda......................................................................... 17 Gambar 2.12 Karakteristik diode ...................................................................... 17 Gambar 2.13 Simbol diode ............................................................................... 18 Gambar 2.14 Kurva Karakteristik dan Simbol Dioda Zener............................ 18 Gambar 2.15 Dioda Zener ................................................................................. 18 Gambar 2.16 Simbol resistor tetap .................................................................... 19 Gambar 2.17 (a) Kapasitor ; (b) Simbol Kapasitor ........................................... 20 Gambar 2.18 Penguat Operasi Dasar ................................................................ 21 Gambar 2.19 Tata Letak Kaki IC 741 ............................................................... 21 Gambar 2.20 Penguat Tak Membalik (Non Inverting Amplifier) .................... 22 Gambar 2.21 Pin Diagram IC 7805 .................................................................. 22 Gambar 2.22 Pin Diagram IC 7905 .................................................................. 23 Gambar 2.23 TRIAC Equivalent Circuit .......................................................... 24 Gambar 2.24 Simbol Skematik TRIAC ............................................................ 25 Gambar 2.25 Konstruksi Simbol TRIAC .......................................................... 25 Gambar 3.1 Name Plate Motor ......................................................................... 27 Gambar 3.2 Rangkaian Dasar Soft Starter Dengan TRIAC .............................. 28 Gambar 3.3 Schematic rangkaian power suplay DC ±5V dan rangkaian
zero detector ...................................................................................................... 30
Gambar 3.4 Design rangkaian power suplay DC ±5V dan rangkaian zero detector ...................................................................................................... 30
Gambar 3.5 Rangkaian power suplay DC ±5V dan rangkaian zero detector ... 31 Gambar 3.6 Rangkaian power suplay DC 12V ................................................. 31
Gambar 3.7 Rangkaian Sistem Minimum Mikrokontroler ATmega 16 .......... 32
Gambar 3.8 Rangkaian Pemisah ...................................................................... 32 Gambar 3.9 Rangkaian Daya Sistem ............................................................... 33 Gambar 3.10 Box Panel ................................................................................... 34
Gambar 3.11 Fan .............................................................................................. 35
Gambar 4.1 Rangkaian pengujian power suplay DC ± 5 V .............................. 37 Gambar 4.2 Rangkaian pengujian zero detector ............................................... 37 Gambar 4.3 Hasil Pengujian rangkaian power suplay DC ± 5 V...................... 38 Gambar 4.4 Hasil Pengujian sinyal output dari rangkaian zero detector .......... 38 Gambar 4.5 Hasil Pengujian sinyal output dari mikrokontroler ATmega 16 di portA.0 dan portA.1 .......................................................................................... 40 Gambar 4.6 Hasil pengujian gelombang output dari rangkaian pemisah ......... 41 Gambar 4.7 Hasil pengujian pemotongan gelombang tegangan 1 .................... 43 Gambar 4.8 Hasil pengujian pemotongan gelombang tegangan 2 .................... 43 Gambar 4.9 Hasil pengujian pemotongan gelombang tegangan 3 .................... 44 Gambar 4.10 Hasil pengujian pemotongan gelombang tegangan 4 .................. 44 Gambar 4.11 Hasil pengujian pemotongan gelombang tegangan 5 .................. 44 Gambar 4.12 Hasil pengujian pemotongan gelombang tegangan 6 .................. 45 Gambar 4.13 Lampu pijar dalam keadaan redup ............................................. 45 Gambar 4.14 Lampu pijar mulai terang ............................................................ 46 Gambar 4.15 Lampu pijar nyala terang............................................................. 46
DAFTAR PUSTAKA
Sumadjati ,Prih ,dkk. (2008). “ TEKNIK PEMANFAATAN TENAGA LISTRIK “.Jakarta :Departemen Pendidikan Nasional.
Frima ,Awan A ,dkk. “ Motor Induksi 3 Fasa “. http://www.google.co.id. (13
Agustus2011).
Kjellberg, Magnus dan Sören Kling. (2003). “ SOFTSTARTER HANDBOOK” http://www.abb.com Sugiharto B ,Agung. “ SOFT STARTING DAN DYNAMIC BRAKING PADA MOTOR
INDUKSI
TIGA
FASA
MENGGUNAKAN
MIKROKONTROLER AT89S51 “. http://www.google.co.id. (13 Agustus
2011). .
(2006).
CD
Training
SIEMENS
AG
A&D
.http://www.siemens.com/ softstarter . ( 16 Agustus 2011 ).
CD
BR3
DAFTAR RIWAYAT HIDUP
Nama NIM
: Wisnu Wiharjat
Tempat, tanggal lahir
: Tasikmalaya, 6 Oktober 1990
Alamat
: Jalan Situ Gede II No.27 RT 02 RW 01, Cikurubuk
: 091321031
Kota Tasikmalaya : 46131 Agama
: Islam
No. Telepon
: 085723570493
E-Mail
:
[email protected]
SD lulus tahun
: 2003 di SD Negeri Cilingga
SMP lulus tahun
: 2006 di SLTP Negeri 2 Tasikmalaya
SMA lulus tahun
: 2009 di SMA Negeri 2 Tasikmalaya
Hobi
: Main music dan berenang
Pengalaman Organisasi
: 1. Anggota Himpunan Mahasiswa Listrik (HML) POLBAN 2009-2012 2. Majelis perwakilan mahasiswa listrik 2010-2011 3. Anggota depot kreasi seni SMA Negeri 2 Tasikmalaya 2006-2009
Motto hidup
: Berawalah dari hal yang kecil untuk menjadi sesuatu yang besar dan berkembang
