metode pengaturan kecepatan motor dengan

Perpustakaan Unika
METODE PENGATURAN KECEPATAN MOTOR
DENGAN INVERTER SATU FASA
TUGAS AKHIR
OLEH:
HERI BAMBANG SUTRISNO
01.50.0049
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS KATOLIK SOEGIJAPRANATA
SEMARANG
2006
Perpustakaan Unika
PENGESAHAN
Tugas Akhir dengan judul : “Metode Pengaturan Kecepatan Motor dengan
Inverter Satu Fasa“ diajukan untuk memenuhi sebagian dari persyaratan dalam
memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program Studi Teknik Elektro di
Fakultas Teknologi Industri Universitas Katolik Soegijapranata Semarang. Tugas
Akhir ini telah disetujui pada tanggal..........Juli 2006.
Semarang,.........................2005
Menyetujui
Pembimbing I
Pembimbing II
( Leonardus Heru P, ST,MT.)
( FX. Hendra Prasetya, ST, MT)
Dekan Fakultas Teknologi Industri
Unika Soegijapranata Semarang
( Yulianto Tejo, ST, MT )
ii
Perpustakaan Unika
ABSTRAK
Inverter meupakan suatu alat atau rangkaian yang berfungsi sebagai pengubah
tegangan dc menjadi tegangan ac. Dengan menggunakan teknik SPWM
(Sinusoidal Pulse Width Modulation) inverter dapat pula berfungsi sebagai
pengatur kecepatan motor 1 fasa, yaitu dengan cara mengubah frekwensi dan
indeks modulasi dari sinyal / gelombang referensi. Semakin rendah frekwensi
maka semakin rendah pula kecepatan motor. Di dalam pembuatan Tugas Akhir
ini penulis akan mencoba membuat rangkaian inverter dengan menggunakan
teknik SPWM sebagai pengatur kecepatan motor 1 fasa.
iii
Perpustakaan Unika
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas
Anugrah dan kemurahan-Nya sehingga penyusunan Laporan Tugas Akhir dengan
judul : “Metode Pengaturan Kecepatan Motor dengan Inverter Satu Fasa “
dapat terselesaikan dengan baik.
Laporan Tugas Akhir ini disusun dan diajukan untuk memenuhi sebagian
dari persyaratan dalam memperoleh gelar Sarjana Teknik Elektro pada Program
Studi Teknik Elektro di Fakultas Teknologi Industri Universitas Katholik
Soegijapranata Semarang, disamping supaya mahasiswa lebih memahami prinsipprinsip
elektronika
yang
sudah
diperoleh
dalam
bangku
kuliah
dan
menerapkannya.
Dalam pelaksanaan Tugas Akhir sampai tersusunnya laporan ini penulis
telah mendapatkan bantuan dan dukungan baik moril maupun materiil dari
berbagai pihak. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih dan
penghargaan yang sebesar-besarnya Kepada :
1. Tuhan Yesus Kristus atas kekuatan dan kemampuan yang diberikan
selama mengerjakan Tugas Akhir.
2. Bapak Leonardus Heru P, ST,MT. selaku Dosen Pembibing I yang telah
meluangkan waktu untuk membimbing saya dalam pelaksanaan tugas
akhir ini
3. Bapak Fx Hendra Prasetya, ST, MT, selaku Dosen Pembibing II. Terima
kasih atas masukan dan saran-sarannya pada pelaksanaan tugas akhir
selama ini
iv
Perpustakaan Unika
4. Bapak Yulianto Tejo, ST, MT, Selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri
Universitas Katholik Soegijapranata, Semarang.
5. Seluruh Bapak dan Ibu Dosen Fakultas Teknologi Industri atas ilmu yang
diberikan selama di bangku kuliah.
6. Seluruh staff Tata Usaha dan Laboran Fakultas Teknologi Industri Unika.
7. Orangtuaku, adik-adikku dan pacarku yang kukasihi dan kusayangi.
8. Sahabat-sahabat Genk IJO ’01 (agus, ming2, dimas, alex, adi, vickey,
domo), anak2 ROXiE (engkong, manto, iik, doni)….thanks for your
support and spirit... !!!
9. Teman-teman LAB khususnya angkatan ’00 – ‘01 (tatang, timbul, beby,
pram, dicky, frida, rina, alfred, kacuk) trim’s atas kerjasamanya..
Laporan Tugas Akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh Karena itu penulis
mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhir kata, penulis
berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini, dapat bermanfaat bagi masyarakat dan
rekan-rekan mahasiswa
Semarang………………..2006
Penulis
v
Perpustakaan Unika
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL……………………………………………………………..
i
LEMBAR PENGESAHAN……………………………………………………...
ii
ABSTRAK………………………………………………………………………..
iii
KATA PENGANTAR…………………………………………………………...
iv
DAFTAR ISI…………………………………………………………………….
vi
DAFTAR GAMBAR…………………………………………………………….
ix
DAFTAR TABEL……………………………………………………………….
xi
BAB I
1
PENDAHULUAN…………………………………………………….
1.1 Latar Belakang Masalah…………………………………………
…….
1
1.2 Batasan Masalah……………………………………………………….
2
1.3 Tujuan dan Manfaat……………………………………………………
2
1.4 Metode Penelitian……………………………………………………...
2
1.5 Sistematika Peyusunan………………………………………………...
3
BAB II
LANDASAN TEORI………………………………………………….
2.1 Inverter………………………………………………………………...
5
5
2.1.1 Inverter Satu Fasa Jembatan Penuh…………………………….
6
2.2 MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET)…………………………
7
2.2.1 Enhancement-Mode MOSFET…………………………………
2.3 Penguat Operasional (Op-Amp)……………………………………….
7
9
2.3.1 Op-Amp sebagai Komparator………………………………….
12
2.3.2 Op-Amp sebagai Pembalik……………………………………..
13
vi
Perpustakaan Unika
2.3.3 Op-Amp sebagai Penguat bukan Pembalik…………………….
BAB III
14
IMPLEMENTASI TEKNIK SPWM INVERTER SEBAGAI
PENGENDALI KECEPATAN MOTOR…………………………
16
3.1 Perancangan Daya Inverter Gelombang Penuh………………………..
16
3.2 Peancangan Kontrol Inverter Gelombang Penuh………………………
19
3.2.1 XR-2206 sebagai Pembangkit Gelombang Segitiga……………
21
3.2.2 Penguat Inverting………………………………………………
23
3.2.3 Pembangkit Gelombang Sinusoidal……………………………
24
3.2.4 SPWM (Sinusoidal Pulse Width Modulation)…………………
25
3.2.5 Rangkaian Pembalik (inverting)………………………………..
27
3.2.6 Rangkaian Driver……………………………………………….
28
3.3 Motor Kapasitor………………………………………………………..
BAB IV
HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA............................
4.1 Pengujian Rangkaian Kontrol Inverter Jembatan Penuh……………….
29
33
33
4.1.1 Pengukuran Pembangkit Gelombang Segitiga…………………
34
4.1.2 Pengukuran Pembangkit Gelombang Sinus…………………….
36
4.1.3 Pengukuran Gelombang Keluaran Rangkaian Kontrol………
39
4.2 Pengujian Rangkaian Daya Inverter Gelombang Penuh……………….
42
4.2.1 Pengujian Efisiensi Daya Beban………………………………..
42
4.2.2 Pengujian Efisiensi Kerja Inverter……………………………...
44
4.2.3 Pengujian Arus pada Pembebanan Motor………………………
47
vii
Perpustakaan Unika
BAB V
PENUTUP……………………………………………………………..
51
5.1 Kesimpulan…………………………………………………………….
51
5.2 Saran……………………………………………………………………
52
DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………………….
53
LAMPIRAN………………………………………………………………………
54
viii
Perpustakaan Unika
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1
Rangkaian Inverter Satu Fasa Jembatan Penuh……………
6
Gambar 2.2
Bentuk Gelombang Tegangan Keluaran Inverter Segi Empat
7
Jembatan Penuh…………………………………….
Gambar 2.3
Enhancement-mode MOSFEF……………………………
8
Gambar 2.4
Grafik EMOS........................................................................
9
Gambar 2.5
Simbol skematis EMOS........................................................
9
Gambar 2.6
Terminal Op-amp.................................................................
10
Gambar 2.7
Rangkaian dasar komparator................................................
12
Gambar 2.8
Rangkaian penguat pembalik................................................
14
Gambar 2.9
Penguat bukan pembalik.......................................................
14
Gambar 3.1
Rangkaian daya Inverter Gelombang penuh……………….
17
Gambar 3.2
Loop arus inverter pada siklus positif……………………...
17
Gambar 3.3
Loop arus inverter pada siklus negative…………………....
18
Gambar 3.4
Gelombang Keluaran Dasar Inverter gelombang penuh…...
19
Gambar 3.5
Sinyal kontrol pemicu gate mosfet…………………………
20
Gambar 3.6
Diagram blok rangkaian kontrol inverter………………….
21
Gambar 3.7
Rangkaian XR-2206 sebagai pembangkit gelombang
segitiga………………………………………………………
22
Gambar 3.8
Gelombang segitiga dari XR-2206…………………………
22
Gambar 3.9
Rangkaian Penguat gelombang segitiga……………………
23
Gambar 3.10
Rangkaian pembangkit gelombang sinus…………………...
25
ix
Perpustakaan Unika
Gambar 3.11
Rangkaian pembangkit SPWM…………………………….
26
Gambar 3.12
Gelombang SPWM…………………
27
Gambar 3.13
Rangkaian Inverting Schmitt Trigger ………………….
Gambar 3.14
Rangkaian Driver…………………………………………...
29
Gambar 3.15
Rangkaian motor start kapasitor...........................................
30
Gambar 3.16
Diagram fasor saat motor dihidupkan....................................
30
Gambar 3.17
Rangkaian motor kapasitor terpisah tetap.............................
31
Gambar 3.18
Rangkaian motor kapasitor ganda.........................................
32
Gambar 4.1
Gelombang segitiga keluaran XR-2206…………………….
35
Gambar 4.2
Gelombang Sinusoidal keluaran XR-2206…………………
38
Gambar 4.3
Komparasi gelombang sinus dan segitiga…………………..
40
Gambar 4.4
Pulsa kontrol SPWM inverter………………………………
41
Gambar 4.5
Rangkaian pengujian motor AC……… ……………………
42
Gambar 4.6
Grafik karakteristik kecepatan motor………………………
46
Gambar 4.7
Vd pada pembebanan motor shaded pole…………………..
47
Gambar 4.8
Gelombang arus dan Vref…………………………………..
49
Gambar 4.9
Karakteristik arus motor AC terhadap frekuensi…………..
49
x
………………………
…..
28
Perpustakaan Unika
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Perbandingan karakteristik motor dengan sistem DOL……….
43
Table 4.2
Perbandingan kecepatan terhadap frekuensi masukan…………
45
xi