ABSTRACT This in final project will designed and made inverter one phase as driver motor induction one phase. Source voltage from PLN 220 v AC unidirectional by rectifier full bridge produce voltage output DC. Output result rectifier almost buck converter. Function Buck Converter for up voltage DC. In the Bridge Buck Converterhas a MOSFET. MOSFET which function for voltage switching wave inpu with trigger of mosfet using modulation dutycycle. result buck Converter as voltage AC 200 V will can input from inverter. Keyword ; Rectifier and filter C, Buck Converter,inverter
vii
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur alhamdulillah atas kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan hidayahNya selama pembuatan proyek akhir ini sehingga buku proyek akhir ini bisa terselesaikan dengan baik. Judul dari proyek akhir yang saya buat adalah:
RANCANG BANGUN INVERTER SATU PHASE SEBAGAI PENGGERAK MOTOR INDUKSI SATU PHASE (Sub Judul Rectifier dan Konverter Buck ) Proyek akhir ini diajukan sebagai salah satu persyaratan untuk mnyelesaikan Program Pendidikan Diploma III Politeknik untuk mendapatkan gelar A.Md. (Ahli Madya), Program Studi Teknik Elektro industri, Politeknik Elektronika Negeri Surabaya – Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Untuk memahami penyusunan proyek akhir ini hendaknya pembaca diharapkan mengerti latar belakang dan batasan masalah yang dibahas, sehingga memiliki persepsi yang sama. Selama penyusunan buku proyek akhir ini , banyak hambatan – hambatan yang ditemui penulis. Dengan rahmat Allah SWT dan bimbingan dari dosen pembimbing serta kemauan yang keras sehingga hambatan dan masalah dapat teratasi dengan baik. Kami sebagai penulis menyadari dalam pembuatan tugas akhir ini masih banyak kekurangan didalam pengerjaan proyek akhir ini. Akhirnya penulis mengharapkan saran dan kritik dari semua pihak agar nanti dikemudian hari menjadi lebih baik. Sehingga buku ini menjadi sesuatu yang bermanfaat bagi pembaca.
viii
UCAPAN TERIMA KASIH Syukur Alhamdulillah kami panjatkan atas rahmat serta kehadirat Allah SWT, karena atas ijin-Nyalah proyek akhir ini dapat tersusun dan terselesaikan dengan sebaik-baiknya. Dalam perencanaan dan pembuatan hingga terselesaikan tugas akhir ini penulis tak lepas dari bantuan pihak-pihak yang sangat membantu bagi penulis, sehingga pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terimakasih yang mendalam serta setulus-tulusnya kepada: 1.
2.
3. 4.
5.
6.
Bapak dan Ibuku tercinta, terima kasih atas segala kasih sayang, doa dan pengorbanan dan dukungan moril maupun spiritual yang engkau berikan kepadaku Bapak Ainur Rofiq Nansur, ST.MT. selaku Ketua Program Studi Elektro Industri dan pembimbing 1serta Ir Gigih Prabowo, One setiaji,ST selaku Dosen Pembimbing. Terima kasih atas segala bimbingan. Buat adikku Frida Pratiwi Arifin semoga menjadi anak yang sholehah dan berguna untuk Negara, bangsa dan agama. Untuk sahabatku Minarti , Terima kasih atas segala kebaikan dan persahabatan yang terjalin selama ini dan semoga Allah memberikan rahmat-Nya kepada kita semunya. Untuk partnerku Handi Ahmad Nurhidayad, Terima kasih atas kerjasamanya dan persahabatan yang terjalin selama ini dan semoga kita akan tetap bersahabat dan patner yang baik Atas segala kesalahan untuk semuanya, mohon dima’afkan.
ix
DAFTAR ISI Halaman i ii iii iv v vi vii viii x xii
Lembar Judul Lembar Pengesahan Lembar Persembahan Abstrak Abstract Kata Pengantar Ucapan Terima Kasih Daftar Isi Daftar Gambar Daftar Tabel BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 Latar Belakang 1.2 Tujuan 1.3 Metodologi 1.3.1 Studi literatur tentang teori penunjang proyek akhir 1.3.2 Perancangan sistem 1.3.3 Pengujian alat 1.4 Batasan Masalah 1.5 Sistematika Pembahasan 1.6 Tinjauan Pustaka
1 2 2 2 2 4 4 4 5
BAB II TEORI PENUNJANG 2.1 Pendahuluan 2.2 Penyearah 2.2.1 Diode 2.2.2 Rangkaian penyearah 2.2.3 Penyearah gelombang penuh 2.2.4 Rangkaian Filter C 2.2.5 Penggunaan Capasitor sebagai Filter C 2.3 Converter Buck 2.3.1 Design Induktor pada Converter Buck 2.3.2 Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor
x
9 9 9 10 11 12 13 14 15 18 20
2.3.3 Simbol rangkaian mosfet 2.3.4 Mosfet sebagai penyulutan 2.3.5 Karakteristik mosfet 2.4 PWM ( Pulse Witdh Modulation ) 2.5 Optocopler 2.6 Totempole 2.7 Rangkaian Supply BAB III PERANCANGAN DAN PEMBUATAN SISTEM 3.1 Konfigurasi Sistem 3.2 Perencanaan dan Pembuatan Rangkaian Penyearah 3.3 Perencanaan dan Pembuatan Rangkaian Converter Buck 3.3.1 Design Buck 3.3.2 Design Induktor 3.4 Perencanaan dan Pembuatan Optocopler 3.5 Penggunaan dan pembuatan Totempole BAB IV PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5
Pendahuluan Pengujian Rangkaian Rectifier dan Filter C Pengujian dan Analisa Converter Buck Pengujian dan Analisa Rangkaian Optocopler Pengujian dan Analisa Rangkaian Totempole
20 21 22 24 26 27 28 31 31 31 34 34 35 36 38 41 41 41 42 54 55
BAB V PENUTUP
59
5.1 Kesimpulan 5.2 Saran
59 60
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
xiii xiv
xi
DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Block System Rancang Bangun Inverter 3 Gambar 2.1. (a) symbol Diode (b) Karakteristik ideal 10 Gambar 2.2. (a)Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh (b)Gelombang rectifier 12 Gambar 2.3 Rangkaian Pnyearah dengan Filter C 14 Gambar 2.4 (a) Circuit Diagram Buck 15 (b) equivallent Circuit Buck 16 Gambar 2.5 Bentuk Fisik Toroid 19 Gambar 2.6 Symbol MOSFET 21 Gambar 2.7 Rangkaian Switch Pengendali 21 Gambar 2.8 Bentuk Gelombang Tegangan keluaran Dan Masukan 22 Gambar 2.9 MOSFET Jenis Pengisian 23 Gambar 2.10 Karakteristik Keluaran MOSFET 24 Gambar 2.11 Rangkaian PWM 25 Gambar 2.12 Gelombang Pulsa Keluaran PWM 25 Gambar 2.13 Rangkaian Optocopler 26 Gambar 2.14 PIN 4N25 26 Gambar 2.15 Rangkaian Totempole. 27 Gambar 2.16 Rangkaian Power Supply 28 Gambar 2.17 IC Regulator 7812 29 Gambar 3.1 Block System 31 Gambar 3.2 Rangkaian Penyearah 1 fase 32 Gambar 3.3 Rangkaian Optocopler 37 Gambar 3.4 Pin Konfigurasi 4N25 37 Gambar 3.5 White Packege And Black Package 37 Gambar 3.6 Rangkaian Totempole 39 Gambar 3.7. Transistor BD 139 And BD 140 39 Gambar 3.8 Konfigurasi PIN BD NPN 139 dan BD PNP 140 39 Gambar 4.1 Rangkaian Rectifier 41 Gambar 4.2 Rangkaian Penyearah hardware 42 Gambar 4.3 Sinyal Penyulut Chopper 43 Gambar 4.4 Rangkaian Converter Buck 43 Gambar 4.5 Output buck saat beban motor 44 Gambar 4.6 Rangkaian Optocopler 54 Gambar 4.7 Rangkaian Optocopler 55 Gambar 4.8 Rangkaian Totempole 55 Gambar 4.9 Output Totempole sebelum Lewat Mosfet 57
xii
Gambar 4.10 Output totempole setelah lewat mosfet
xiii
57
DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Komponen Optocopler 39 Tabel 3.2 Komponen totempole 41 Tabel 4 1 Pengukuran data pengujian frekuensi tetap Vrms output inverter Dengan Beban Lampu 100 W 44 Tabel 4.2 Hasil pengujian frekuensi tetap duty cycle berubah 45 Tabel 4.3 Efisiensi daya saat frekuensi tetap dutycycle berubah 45 Tabel 4.4 Pengukuran keseluruhan buck dengan beban motor 46 Tabel 4.5 Efisiens Daya motor 125 W 46 Tabel 4.6 Pengukuran dutycycle buck converter variabel dengan Dengan frekuensi inverter tetap 47 Tabel 4.7 Efisiensi Daya 47 Tabel 4.8 Pengukuran dutycycle buck converter tetap dengan Dengan frekuensi inverter tetap dengan mem Beri beban pada motor 48 Tabel 4.9 Efisiensi Daya 48 Tabel 4.10 Pengukuran dengan dutycycle tetap dan frekuensi inverter berubah - ubah 49 Tabel 4.11 Efisiensi Daya 49 Tabel 4.12 Pengukuran frekuensi inverter tetap D Buck berubah dengan lampu 50 Tabel 4.13 Efisiensi Daya saat frekuensi tetap D buck berubah 50 Tabel 4.14 Pengukuran dutycycle buck converter berubah dengan Dengan frekuensi inverter berubah daya 125 W 51 Tabel 4.15 Efisiensi Daya saat frekuensi tetap D buck berubah 51 Tabel 4.16 Pengukuran dutycycle buck converter tetap dengan Dengan frekuensi inverter tetap dengan beban resistif 52 Tabel 4.17 Efisiensi Daya saat frekuensi tetap D buck tetap 52 Tabel 4.18 Pengukuran dutycycle buck converter tetap dengan Dengan frekuensi inverter tetap dengan beban resistif 53 Tabel 4.19 Efisiensi Daya 53
xiv
DAFTAR PUSTAKA
1. Rashid, Muhammad H., “Power Electronic Circuit, Devices, and Apllications,” Second Edition, Prentice-Hall International, Inc, 1993.
2. Prastilastiarso, Joke, “ Elektronika Daya 2, “ materi kuliah, PENS-ITS, 2004.
3. Daniel W. Hart, “Introduction to Power Electronics,” Prentice-Hall International, International Edition, 1997.
4. Ned Mohan, Tore M. Underland, William P. Robbins, ” Power Electronics, Converters, Applications and Designs,” Second Edition, Jhon Wiley & Son, Inc, New York, 1995. 5. R. W. Erickson, “Fundamentals of Power Electronics,” New York, Chapman and Hall, 1997, Chapter 13. 6. P.J. Randewijk, “Inductor Design,” 2006.
xv
