1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang
advertisement
1 BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Penggunaan motor listrik dalam aplikasi sehari-hari semakin meningkat. Motor listrik banyak digunakan dalam berbagai peralatan seperti: air conditioning, vacuum cleaner, conveyor, lemari pendingin, dan lain sebagainya. Motor universal dan motor direct current (DC) banyak digunakan dalam aplikasi tersebut. Akan tetapi penggunaan motor DC konvensional menimbulkan masalah diakibatkan oleh penggunaan sikat. Penggantian sikat secara periodik untuk menjaga kinerja serta busur api adalah masalah yang umum disoroti pada motor DC. Motor Brushless Direct Current (BLDC) adalah alternatif pengganti motor DC. Motor ini adalah salah satu jenis motor yang popularitasnya mulai naik. Motor BLDC banyak digunakan dalam automotive, aerospace, medical, industri, dan instrumentasi. Sesuai namanya motor BLDC tidak memiliki sikat pada komutatornya. Sebagai gantinya digunakan komutator elektrik. Motor BLDC memiliki beberapa keuntungan jika dibandingkan dengan motor DC konvensional antara lain: 1. Karakteristik kecepatan dan torsi yang lebih baik 2. Respon dinamik yang tinggi 3. Efisiensi tinggi 1 2 4. Umur pakai yang panjang 5. Rendahnya tingkat noise 6. Jangka kecepatan yang lebar Pengendalian motor BLDC dilakukan dengan mengetahui posisi rotor untuk menentukan fase yang akan dialiri arus listrik. Pendeteksian posisi dapat dilakukan dengan dua cara yaitu: dengan menggunakan sensor hall-effect dan sensorless. Sensor hall-effect umumnya berjumlah tiga buah yang terpasang pada bagian stator dan terpisah sejauh 600. Pada penelitian dilakukan perancangan inverter untuk menggerakkan motor BLDC yang memiliki sensor hall-effect sebagai indikator posisi dan inverter yang digunakan adalah MOSFET kanal N yang dikendalikan oleh mikrokontroler. 1.2 Rumusan Masalah Motor BLDC yang digunakan pada penelitian ini memiliki tegangan kerja sebesar 48 volt dan spesifikasi arus 30 A. Pada penelitian ini dilakukan perancangan dan pengujian rangkaian kendali motor BLDC dengan menggunakan sensor halleffect yang memerlukan tegangan suplai 8 – 20 Vdc dan menghasilkan keluaran tegangan sebesar 0.06 – 4.95 V yang dikendalikan dengan dsPIC30F4012 berbasis MOSFET kanal N IRFZ44. Inverter ini menggunakan catu daya berupa 4 buah baterai dengan tegangan nominal 12 V yang dirangkai seri. Pembahasan yang dilakukan dalam penelitian ini adalah tegangan keluaran, pengaruh pengubahan dutycycle terhadap kecepatan motor, kecepatan motor dalam keadaan tidak berbeban dan pengasutan motor. 3 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada penelitian ini adalah: 1. Motor BLDC yang digunakan adalah motor DC tiga fase dengan sensor hall-effect. 2. Tegangan suplai inverter sebesar 48 V yang bersumber dari empat buah baterai 12 V. 3. Inverter yang digunakan adalah inverter 3 fase dengan topologi full-bridge berbasis MOSFET kanal N IRFZ44. 4. Teknik pensaklaran yang digunakan adalah pulse width modulation (PWM) yang dibangkitkan oleh mikrokontroler 16-bit dsPIC30F4012. 5. Pengujian tegangan keluaran dan pengaruh pengubahan duty-cycle dilakukan dalam keadaan tanpa beban. 6. Pengendalian torsi dan kecepatan tidak dibahas. 1.4 Tujuan Penelitian Tujuan dari penelitian ini adalah: 1. Memahami konsep pengendalian motor BLDC dan inverter yang dikendalikan oleh mikrokontroler 16-bit dsPIC30F4012. 2. Memahami metode sensored control dengan mendeteksi posisi rotor menggunakan sensor hall-effect. 3. Menguji tegangan keluaran inverter dan pengaruh perubahan duty-cycle terhadap kecepatan pada motor BLDC. 4 1.5 Sistematika Penulisan Laporan tugas akhir ini merupakan karya tulis yang akan dipaparkan dalam lima bab. Bab pertama adalah pendahuluan. Bab ini membahas tentang latar belakang penelitian, rumusan masalah, batasan masalah, tujuan penelitian dan sistematika penulisan. Bab kedua adalah dasar teori. Bab ini berisi teori yang digunakan dalam merancang dan menguji inverter antara lain, motor BLDC, inverter tiga fase, MOSFET, rangkaian penggerak, dan dsPIC30F4012. Perancangan sistem secara umum, perancangan sistem elektronis dan perancangan perangkat lunak dijelaskan dalam bab ketiga. Sementara bab keempat akan merinci hasil dan pembahasan unjuk kerja inverter yang telah dirancang pada bab ketiga. Tulisan ini diakhiri dengan kesimpulan pada bab kelima. Selain kesimpulan dari pembahasan yang telah dipaparkan, dalam bab ini juga dituliskan saran-saran untuk pengembangan sistem pada tahap-tahap selanjutnya.