LAPORAN PRAKTIKUM MESIN LISTRIK I, SISTEM KENDALI, ELEKTRONIKA DAYA DAN RANGKAIAN LISTRIK II Oleh: SETIAWAN ARIAN ESA 20160611023023 PROGRAM STUDI D3K TEKNIK ELEKTRO JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS CENDERAWASIH JAYAPURA 2017 KATA PENGANTAR Puji dan syukur atas kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, yang telah melimpahkan berkat dan ramhmat-nya kepada saya sehingga saya dapat menyelesaikan laporan praktikum mata kuliah: 1. Sistem Kendali 2. Mesin Listrik I 3. Rangkaian Listrik II 4. Elektronika Daya Adapun laporan ini telah saya ushakan semaksimal mungkin dan tentunya dengan bantuan dari banyak pihak sehingga dapat memperlancar proses pembuatan laporan ini. Oleh sebab itu, saya juga ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu saya dalam pembuatan laporan ini. Akhirnya saya mengharapkan semoga laporan ini dapat di ambil manfaatnya sehingga dapat memberikan inspirasi terhadap pembaca. Jayapura, 15 Desember 2017 Setiawan Arian Esa ii LEMBAR JUDUL ........................................................................................... i KATA PENGANTAR ..................................................................................... ii DAFTAR ISI .................................................................................................... iii DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... ix DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .............................................................................. 1 1.2 Tujuan............................................................................................ 1 1.3 Landasan Teori .............................................................................. 2 1. Karakteristik Motor DC.............................................. ......... 2 2. Karakteristik Motor AC Split Phase .................................... 10 3. Prinsip Kerja Direct On Line ............................................... 12 4. Prinsip Kerja Pengendali Putaran Kanan Kiri ..................... 14 5. Prinsip Kerja Pengendali Berurutan .................................... 17 6. Pengendali Nyala Lampu Berurutan Berbasis (PLC). ......... 19 7. Penyearah Dioda .................................................................. 20 8. Penyearah Terkendali Thyristor .......................................... 24 9. Analisis Loop ....................................................................... 28 10. Rangkaian Impedansi........................................................... 31 11. Rangkaian Resonansi RLC .................................................. 32 12. Alat Ukur yang digunakan ................................................... 34 13. Alat Kerja yang digunakan .................................................. 38 14. Jenis Kabel yang digunakan ................................................ 45 iii BAB II 2.1 2.2 2.3 PERCOBAAN-PERCOBAAN PRAKTIKUM Karakteristik Motor DC 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 46 2. Gambar Rangkaian .............................................................. 46 3. Alat dan Bahan .................................................................... 47 4. Langkah Percobaan .............................................................. 48 5. Hasil Percobaan ................................................................... 49 6. Analisa Hasil Percobaan ...................................................... 50 7. Kesimpulan .......................................................................... 52 Karakteristik Motor AC Split Phasa 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 54 2. Gambar Rangkaian .............................................................. 54 3. Alat dan Bahan .................................................................... 55 4. Langkah Percobaan .............................................................. 56 5. Hasil Percobaan ................................................................... 57 6. Analisa Hasil Percobaan ...................................................... 57 7. Kesimpulan .......................................................................... 59 Prinsip Kerja Pengendali Pengasutan Secara Langsung (Direct On Line) 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 61 2. Gambar Rangkaian .............................................................. 61 3. Alat dan Bahan .................................................................... 62 4. Langkah Percobaan .............................................................. 62 iv 2.4 2.5 2.6 5. Hasil Percobaan ................................................................... 63 6. Analisa Hasil Percobaan ...................................................... 63 7. Kesimpulan .......................................................................... 64 Prinsip Kerja Pengendalian Putaran Kanan Kiri (Forward Reverse) 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 65 2. Gambar Rangkaian .............................................................. 65 3. Alat dan Bahan .................................................................... 66 4. Langkah Percobaan .............................................................. 66 5. Hasil Percobaan ................................................................... 67 6. Analisa Hasil Percobaan ...................................................... 67 7. Kesimpulan .......................................................................... 68 Prinsip Kerja Pengendali Bekerja Berurutan 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 70 2. Gambar Rangkaian .............................................................. 70 3. Alat dan Bahan .................................................................... 71 4. Langkah Percobaan .............................................................. 72 5. Hasil Percobaan ................................................................... 73 6. Analisa Hasil Percobaan ...................................................... 74 7. Kesimpulan .......................................................................... 77 Pengendali Nyala Lampu Berurutan dan Berulang Berbasis Programmable Logic Control (PLC) 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 78 2. Gambar Rangkaian .............................................................. 78 v 2.7 2.8 2.9 3. Alat dan Bahan .................................................................... 79 4. Langkah Percobaan .............................................................. 79 5. Hasil Percobaan ................................................................... 80 6. Analisa Hasil Percobaan ...................................................... 81 7. Kesimpulan .......................................................................... 83 Penyearah Dioda 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 84 2. Alat dan Bahan .................................................................... 84 3. Gambar Rangkaian .............................................................. 85 4. Langkah Percobaan .............................................................. 87 5. Hasil Percobaan ................................................................... 88 6. Analisa Hasil Percobaan ...................................................... 89 7. Kesimpulan .......................................................................... 92 Penyearah Terkendali Thyristor 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 93 2. Gambar Rangkaian .............................................................. 93 3. Alat dan Bahan .................................................................... 95 4. Langkah Percobaan .............................................................. 95 5. Hasil Percobaan ................................................................... 96 6. Analisa Hasil Percobaan ...................................................... 98 7. Kesimpulan .......................................................................... 110 Analisis Loop 1. Tujuan Percobaan ..................................................................... 111 vi 2. Alat dan Bahan ......................................................................... 111 3. Langkah Percobaan .................................................................. 111 4. Gambar Rangkaian ................................................................... 111 5. Analisa Percobaan .................................................................... 112 6. Kesimpulan .............................................................................. 114 2.10 Rangkaian Impedansi 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 116 2. Gambar Rangkaian .............................................................. 116 3. Alat dan Bahan .................................................................... 116 4. Langkah Percobaan .............................................................. 117 5. Hasil Percobaan ................................................................... 118 6. Analisa Hasil Percobaan ...................................................... 119 7. Kesimpulan .......................................................................... 126 2.11 Rangkaian Resonansi RLC BAB III 3.1 1. Tujuan Percobaan ................................................................ 127 2. Gambar Rangkaian .............................................................. 127 3. Alat dan Bahan .................................................................... 127 4. Langkah Percobaan .............................................................. 128 5. Hasil Percobaan ................................................................... 128 6. Analisa Hasil Percoaan ........................................................ 129 7. Kesimpulan .......................................................................... 133 PENUTUP Kesimpulan ................................................................................... 130 vii 3.2 Saran ............................................................................................. 133 DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 134 LAMPIRAN ..................................................................................................... 135 viii DAFTAR GAMBAR Gambar 1.1 Prinsip Kerja Motor DC................................................................................ 3 Gambar 1.2 Klasifikasi Motor Arus Searah................................................................... 4 Gambar 1.3 Rangkaian Ekuivalen Motor DC penguat bebas........................................................ 4 Gambar 1.4 Motor DC Penguat Shunt............................................................. 6 Gambar 1.5 Motor Arus Searah Penguat Seri........................................................... 8 Gambar 1.6 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek.......................................................... 9 Gambar 1.7 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang................ 9 Gambar 1.8 Motor Fasa Belah (Split Phase).......................................... 12 Gambar 1.9 Diagram Pengasutan Direct On Line........................................13 Gambar 1.10 Penukaran Fasa Motor Tiga Fasa........................................ 14 Gambar 1.11 Sinusoida Putaran Motor ke Arah Kanan........................................ 15 Gambar 1.12 Sinusoida Putaran Motor ke Arah Kiri................................ 16 Gambar 1.13 Contoh Menghubungkan Keluaran PLC Dengan Lampu.... 220 Gambar 1.14 Penyearah Dioda Setengah Gelombang 1 Fasa.......................... 21 Gambar 1.15 Penyearah Dioda Gelombang penuh 1 Fasa......................... 22 Gambar 1.16 Penyearah Jembatan Dengan Filter Capasitor..................... 23 Gambar 1.17 Penyearah Jembatan Dengan Filter RC............................... 24 Gambar 1.18 Penyearah Terkendali Setengah Gelombang....................... 25 Gambar 1.19 Sudut Penyearah dan Output setengah Gelombang............. 25 Gambar 1.20 Tegangan dan arus DC Resistif ................................................... 26 Gambar 1.21 Tegangan dan arus DC beban Induktif.................................................... 26 ix Gambar 1.22 Penyearah Terkendali Penuh Satu Phasa............................... 27 Gambar 1.23 Cabang Rangkaian Dengan Arus Loop............................... 29 Gambar 1.24 Contoh Rangkaian Untuk Menguraikan Persamaan Tegangan.............................................................................. 29 Gambar 1.25 Rangkaian RLC seri............................................................................... 33 Gambar 1.26 Phasor diagram rangkaian RLC.................................................... 34 Gambar 1.27 Multimeter Digital............................................................... 35 Gambar 1.28 Tachometer........................................................................... 35 Gambar 1.29 Voltmeter........................................................................... 36 Gambar 1.30 Osiloskop........................................................................... 37 Gambar 1.31 Stopwatch.................................................................................... 37 Gambar 1.32 Programmable Logic Controllers (PLC)....................................................................... 39 Gambar 1.33 Tespen................................................................................... 40 Gambar 1.34 Power Supply................................................................................. 40 Gambar 1.35 MCB........................................................................................ 41 Gambar 1.36 Push Button............................................................................. 42 Gambar 1.37 Lampu Indikator...................................................................................... 42 Gambar 1.38 Time Delay Relay............................................................................ 43 Gambar 1.39 Kontaktor............................................................................... 43 Gambar 1.40 Motor DC............................................................................... 44 Gambar 1.41 Function Generator............................................................................... 45 Gambar 1.42 Kabel Penghubung............................................................................... 45 Gambar 1.43 Kabel USB-CIF02............................................................................... 45 x Gambar 2.1 Rangkaian Motor DC Penguatan Shunt....................................46 Gambar 2.2 Rangkaian Motor DC Penguatan Seri .................................... 47 Gambar 2.3 Rangkaian Motor AC Split Fasa Tanpa Belitan Starting.... 54 54 Gambar 2.4 Rangkaian Motor AC Split Fasa Tanpa Kapasior Dan Resistor................................................................................ 54 Gambar 2.5 Rangkaian Motor AC Split Fasa Starting Kapasitor........... 55 Gambar 2.6 Rangkaian Motor AC Split Fasa Starting Resistor.............. 55 Gambar 2.7 Rangkaian Pengasutan Secara Langsung (Direct On Line). 62 61 Gambar 2.8 Rangkaian Pengendalian Putaran Kanan Kiri (Forward Reverse) .............................................................................. 65 Gambar 2.9 Rangkaian Pengendali Berurutan Manual...................................... 70 Gambar 2.10 Rangkaian Pengendali Berurutan Otomatis...................................... 71 Gambar 2.11 Rangkaian Kontrol Pengendali Lampu Berurutan PLC...... 80 78 Gambar 2.12 Rangkaian Konvensional Nyala Lampu Berurutan............... 81 81 Gambar 2.13 Diagram Leadder Nyala Lampu Berurutan Berbasis PLC.............. 82 Gambar 2.14 Flowchart Timing Nyala Lampu Berurutan...................................... 83 Gambar 2.15 Rangkaian Percobaan Penyearah ½ Gelombang.......................................................... 85 Gambar 2.16 Rangkaian Percobaan Penyearah 1 Gelombang............................... 85 Gambar 2.17 Rangkaian percobaan penyearah ½ gelombang............................... 86 Gambar 2.18 Rangkaian percobaan penyearah 1 gelombang............................... 86 Gambar 2.19 Grafik ½ Gelombang Tanpa Kapasitor................................. 90 Gambar 2.20 Grafik ½ Gelombang dengan Kapasitor..................................... 91 Gambar 2.21 Grafik 1 Gelombang Tanpa Kapasitor.................................. 91 xi Gambar 2.22 Grafik 1 Gelombang dengan Kapasitor.................................. 92 Gambar 2.23 Rangkaian Thrysitor ½ gelombang tanpa kapasitor................................ 93 Gambar 2.24 Rangkaian Thrysitor ½ gelombang dengan kapasitor............ 94 Gambar 2.25 Rangkaian Thrysitor gelombang penuh................................ 94 Gambar 2.26 Rangkaian Thrysitor gelombang dengan kapasitor............. 94 Gambar 2.27 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 0°................. 99 Gambar 2.28 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 45°............... 100 Gambar 2.29 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 90°.................. 101 Gambar 2.30 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 135°…............ 101 Gambar 2.31 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 180°................. 102 Gambar 2.32 Penyearah 1⁄2 Gelombang Dengan Kapasitor...................... Gambar 2.33 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 0°............... Gambar 2.34 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 45°............. Gambar 2.35 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 90°............. Gambar 2.36 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 135°........ Gambar 2.37 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 180°........... Gambar 2.38 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 0°............ Gambar 2.39 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 45°.......... 103 103 104 105 105 106 107 107 108 Gambar 2.40 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 90°....... 109 Gambar 2.41 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 135°........ Gambar 2.42 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 180°........ 109 Gambar 2.43 Rangkaian Percobaan Loop.................................................. 111 Gambar 2.44 Rangkaian Respon Frekuensi RL......................................... 116 xii Gambar 2.45 Rangkaian Respon Frekuensi RC......................................... 117 Gambar 2.46 Grafik impendansi terhadap frekuensi Rangkaian RL seri... 121 Gambar 2.47 Grafik impendansi terhadap frekuensi Rangkaian RC seri... 122 Gambar 2.48 Grafik Rangkaian RL seri 50,01 Hz...................................... 123 Gambar 2.49 Grafik Rangkaian RL seri 100, 150.2 , 200.01Hz................. 123 Gambar 2.50 Grafik Rangkaian RC seri 50,18 Hz...................................... 124 Gambar 2.51 Grafik Rangkaian RC seri 100,8 Hz...................................... 124 Gambar 2.52 Grafik Rangkaian RC seri 150 Hz......................................... 125 Gambar 2.53 Grafik Rangkaian RC seri 200 Hz......................................... 125 Gambar 2.54 Rangkaian Percobaan RLC.................................................... 127 Gambar 2.55 Grafik Z vs f .......................................................................... 133 Gambar 2.56 Grafik I vs f............................................................................ 133 xiii DAFTAR TABEL Tabel 2.1 Hasil Pengukuran Motor Hubung Shunt.................................. 49 Tabel 2.2 50 Hasil Pengukuran Motor Hubung Seri.................................... Tabel 2.3 Hasil Perhitungan Ra dan Rs................................................................... 52 Tabel 2.4 Hasil Pengukuran Motor AC Splet Fasa......................................................... 57 Tabel 2.5 Hasil Percobaan Pengendali Pengasutan Secara Langsung.... 63 Tabel 2.6 Hasil Percobaan Pengendali Putaran Kanan Kiri (Forward Reverse) .................................................................................. 67 Tabel 2.7 Hasil Percobaan Rangkaian Pengendali Berurutan Manual... 75 73 Tabel 2.8 Hasil Percobaan Rangkaian Pengendali Berurutan Otomatis.. 75 74 Tabel 2.9 Hasil Percobaan Rangkaian Kontrol Pengendali Lampu Berurutan Berbasis PLC........................................................ Tabel 2.10 Pengalamatan I/O ................................................................ 80 82 Tabel 2.11 Hasil Pengukuran Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor................................................................................. 88 Tabel 2.12 Hasil Pengukuran Penyearah 1⁄2 Gelombang Dengan Kapasitor................................................................................. 88 Tabel 2.13 Hasil Pengukuran Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor...................................................................... 88 Tabel 2.14 Hasil Pengukuran Penyearah Gelombang Penuh dengan Kapasitor................................................................................. 89 Tabel 2.15 Hasil Percobaan ½ Gelombang Tanpa Kapasitor................... 96 xiv Tabel 2.16 Hasil percobaan Gelombang dengan Kapasitor................................................................. 96 Tabel 2.17 Hasil Percobaan Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor............. 97 Tabel 2.18 Hasil percobaan Gelombang Penuh Dengan Kapasitor.......... 97 Tabel 2.19 Pengamatan Arus Rangkaian................................................... 112 Tabel 2.20 Hasil perhitungan .................................................................... 114 Tabel 2.21 Respon Frekuensi Rangkaian RL Seri..................................... 118 Tabel 2.22 Respon Frekuensi Rangkaian RC Seri.................................... 119 Tabel 2.23 Hasil Perhitungan Rangkaian RL seri..................................... 120 Tabel 2.24 Hasil Perhitungan Rangkaian RC seri..................................... 121 Tabel 2.25 Respon Frekuensi Rangkaian RLC Seri..................................... 128 Tabel 2.26 Jarak Gelombang Sinusoidal pada Oscilloscope..................................... 129 Tabel 2.27 Hasil Perhitungan Berdasarkan Percobaan..................................... 131 xv BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, terutama dalam kompetensi keahlian bidang teknik elektro, maka teknisi bidang teknik elektro dituntun untuk mengenal berbagai teori-teori dalam dunia perkuliahan. Ada banyak teori-teori yang diajarkan di dunia perkuliahan. Namun pada kesempatan ini, khususnya mahasiswa akan diajarkan teori-teori perkuliahan dalam bentuk praktikum. Terlebih khusus mata kuliah: sistem kendali, mesin listrik 1, elektronika daya dan rangkaian listrik 2. Untuk itu dalam praktikum ini mahasiswa diharapkan mampu untuk mempelajari dan dapat memanfaatkan teori-teori pada mata kuliah tersebut serta dapat menerapkannya pada kehidupan sehari-hari. 1.2 Tujuan Dengan Praktikum ini mahasiswa diharapkan mampu mengenal dan mengetahui beberapa percobaan dan teori-teori yang berhubungan dengan mata kuliah: sistem kendali, mesin listrik 1, elektronika daya dan rangkaian listrik 2 agar dapat menerapkannya pada dikehidupan sehari-hari 1 1.3 Landasan Teori 1. Karakteristik Motor DC a. Komponen Utama Motor DC Motor arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct-undirectional. Motor DC memiliki 3 bagian atau komponen utama untuk dapat berputar sebagai berikut: 1) Kutub Medan Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi Dua kutub magnet akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor, DC memiliki kutub medan yang stasioner dan kumparan motor DC yang menggerakan bearing pada ruang diantara kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan (kutub utara dan kutub selatan). Garis magnetik energi membesar melintasi bukaan diantara kutub-kutub dari utara ke selatan. Untuk motor yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnet. Elektromagnet menerima listrik dari sumber daya dari luar sebagai penyedia struktur medan. 2 2) Kumparan Motor DC Bila arus masuk menuju kumparan motor DC, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Kumparan motor DC yang bentuk silinder, dihubungkan ke as penggerak untuk menggerakan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, kumpulan motor DC berputar dalam medan magnet yang di bentuk oleh kutub-kutub, sampai kutub utara dan selata magnet berganti lokasi. Jika hal ini terjadi, arusnya berbalik untuk merubah kutub-kutub utara dan selatan kumparan motor DC. 3) Commutator Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik kumparan motor DC. Commutator juga membantu dalam transmisi arus antara kumparan motor DC dan sumber daya. Gambar 1.1 Prinsip Kerja Motor DC 3 b. Klasifikasi Motor Searah Jenis motor arus searah dapat dibedakan berdasarkan jenis penguatnya yaitu hubungan rangkaian kumparan medan dengan kumparan jangkar. Klasifikasi motor arus searah (DC) dapat dilihat pada gambar 1.2 Gambar 1.2 Klasifikasi Motor Arus Searah 1) Motor Arus Searah Penguat Terpisah Motor arus searah penguat terpisah adalah motor arus searah yang sumber tegangan penguatnya berasal dari luar motor. Dimana kumparan medan di suplai dari tegangan DC tersendiri. Rangkaian ekivalen motor arus searah penguat bebas dapat dilihat pada gambar 1.3 berikut. Gambar 1.3 Rangkaian Ekivalen Motor DC Penguat Bebas 4 Persamaan umum motor arus searah penguat bebas Vt = Ea + Ia . Ra................................................(1.1) Vf = If.Rf ....................................................... (1.2) dimana : Vt = tegangan terminal jangkar motor arus searah (volt) Ia = arus jangkar (ampere) Ra = tahanan jangkar (ohm) If = arus medan penguat bebas (ampere) Rf = tahanan medan penguat bebas (ohm) Vf = tegangan medan penguat bebas (volt) Ea = gaya gerak listrik motor arus searah (volt) umumnya jatuh tegangan pada sikat relatif kecil sehingga besarnya dapat diabaikan. Untuk rumus selanjutnya Vsikat ini diabaikan. 2) Motor Arus Searah Penguat Sendiri Motor arus searah menggunakan energi listrik dan energi magnet untuk menghasilkan energi mekanis. Operasi motor tergantung pada interaksi dua magnet. Secara umum dikatakan bahwa motor listrik bekerja dengan prinsip bahwa dua medan magnet dapat dibuat 5 berinteraksi untuk menghasilkan gerakan. Motor arus searah penguatan sendiri dibagi atas tiga yaitu : a) Motor Arus Searah Penguatan Shunt Pada motor penguat shunt dan motor penguat secara terpisah fluks medan hampir tetap besarnya. Akibatnya, pertambahan torsi beban harus disertai dengan penambahan arus jangkar yang sangat hampir sebanding besarnya dan karena sedikit penurunan pada GGL lawan agar penambahan arus tersebut dapat melalui tahanan armature yang kecil. Seperti motor induksi sangkar tupai, motor shunt sesungguhnya merupakan suatu motor berkecepatan tetap yang mempunyai sekitar 5% penurunan kecepatan dari keadaan tanpa beban ke beban penuh. Gambar 1.4 Motor DC penguat shunt Persamaan umum motor arus searah penguat shunt: Vt = Ea + Ia . Ra........................................(1.3) Vsh = Vt = Ish . Rsh..................................(1.4) 6 IL = Ia + Ish...............................................(1.5) dimana: Ish = arus kumparan medan shunt (ampere) Rsh = tahanan medan shunt (ohm) Vsh = tegangan terminal motor DC (volt) IL = arus beban (ampere) b) Motor Arus Searah Penguatan Seri Motor DC jenis seri terdiri dari medan seri dibuat dari sedikit lilitan kawat besar yang dihubungkan seri dengan jangkar. Jenis motor DC ini mempunyai karakteristik torsi start dan kecepatan variable yang tinggi. Ini berarti bahwa motor dapat start atau menggerakan beban yang sangat berat, tetapi kecepatan akan bertanbah kalau beban turun motor DC seri dapat membangkitkan torsi starting yang besar karena arus yang sama ini juga melewati jangkar juga melewati medan. Jadi, jika jangkar memerlukan arus lebih banyak, arus ini juga melewati medan, menambah kekuatan medan. Oleh karena itu motor seri berputar cepat dengan beban ringan dan berputar lambat saat beban ditambahkan. 7 Gambar 1.5 Motor Arus Searah Penguatan Seri Persamaan umum motor arus searah penguatan seri: Vt = Ea + Ia.(Ra+Rs)................................(1.6) Ia = IL = If ..............................................(1.7) dimana : Ia = arus kumparan medan seri (ampere) Rs = tahanan medan seri (ohm) If = arus medan seri (ampere) IL = arus beban (ampere) c) Motor Arus Searah Penguatan Kompon Motor DC jenis Compount ini menggunakan lilitan seri dan lilitan shunt, yang umumnya digabung sehingga medan-medannya bertambah secara komulatif. Keistimewaan gabungan ini membuat motor compount penggunaan yang luas. 8 memberikan variasi Gambar 1.6 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Pendek Gambar 1.7 Motor Arus Searah Penguatan Kompon Panjang Persamaan umum motor arus searah penguatan kompon pendek: IL = Ia + Ish ....................................... (1.8) Vt = Ea + Ia . Ra + IL . Rs ....................... (1.9) Pin = Vt . IL ........................................... (1.10) dimana : IL .Rs = tegangan jatuh pada kumparan seri (IL )2. Rs = rugu daya pada kumparan seri Ia . Ra = tegangan jatuh pada kumparan armatur (Ia)2 . Ra = rugi daya armature 9 2. Karakteristik Motor AC Split Phase Konstruksi motor induksi satu fasa sama dengan motor induksi 3 fasa, bedanya kumparan stator ada satu fasa. Sumber bolak-balik dari jala-jala listrik yang mengalir melalui kumparan stator pada motor induksi satu fasa akan menghasilkan fluks nolak-balik di sekitar kumparan stator tersebut. Motor split phase menggunaka sumber listrik sumber listrik arus tukar. Ada 3 bagian utama pada motor, yaitu: 1. Bagian yang berputar disebut rotor 2. Bagian tetap disebut stator 3. Saklar sentrifugal Bentuk kumparan rotor menggunakan tipe gulungan kurungan (squirrel cage winding ) yang terdiri dari sejumlah kumparan kawat tembaka yang dimasukan dalam alur-alur rotor dan ujung-ujung dari masing-masing kawat tembaga dilas pada komutator. Kumparan stator terdiri dari kumparan tembaga atau kawat tembaga yang dimasukan dalm alur-alur stator yang dikenal dengan kumparan utama (main winding) dan kumparan kawat tembaga yang lain yang di sebut dengan kumparan bantu (auxiliary winding) yang ditempatkan juga pada alur-alur stator yang masih kosong. Kumparan utama selalu dirancang mempunyai nilai resistansi rendah dan nilai reaktansi tinggi dibandinkan dengan kumparan bantu yang selalu mempunyai nilai rendah dan resistansi tinggi. Kedua 10 kumparan ini dihubungkan kesumber jala-jala. Dengan kondisi nilai resistansi dan reaktansi kumparan masing masing tidak sama nilainya, maka sudut fase arus yang mengalir melalui kumparan utama. Akibat adanya beda fasa antara arus kumparan utama dan aru kumparan bantu maka pada stator akan terjadi medan magnet akan diinduksikan pada kumparan rotor dan akhirnya akan berputar. Adapun arah putaran rotor ditentukan oleh araharus yang melalui kumparan utama dan kumparan bantu. Akibat dari arus jala-jala yang terpecah atau terbelah mejadi 2 bagian dimana yang satu menuju kumparan utama sedangkan yang lain menuju kumparan bantu, maka motor ini disebut motor fasa belah. Untuk memutuskan arus, kumparan bantu dilengkapi dengan saklar pemutus yang dihuubung seri terhadap kumparan bantu. Biasanya yang dipakai adalah saklar sentrifugal. Dengan fungsi untuk memutuskan hubungan antara kumparan bantu dengan jala-jala listrik setelah rotor berputar denga kecepatan maksimum. Saklar sentrifugal model biasa terdiri dari 2 bagian pokok yaitu bagian tetap dan begian berputar. Apabila motor dalam keadaan diam maka kontak yang ada pada bagian tetap, dalam keadaan tertutup karena adanya tekanan dari bagian berputar. Pada kecepatan kira-kira 75% dari kecepatan penuh bagian berputar akan melepaskan tekanannya pada kontak tetap da menyebabkan kontak terbuka. 11 Saklar sentrifulgar jenis lain adalah electromagnetik. Dalam keadaan normally , saklar dalam kondisi normally open (NO). Pada waktu starting arus yang melewati kumparan utama sangat tinggi. Dengan pemasangan saklar elektromagnetic secara seri terhadap kumparan utama maka saat starting arus kumparan utama yang tinggi menyebabkan saklar elektromagnetik bersifat magnet. Hal ini menyebabkan kontaktor pada saklar tertarik sehingga ada arus listrik dari sumber jala-jala yang melalui kumparan bantu. Setelah motor berputar 75% dari kecepatan penuh arus yang mengalir kumparan utama akan menurun dan hal ini yang menyebabkan sifat magnet yang ada pada saklar menjadi hilang sehingga kontaktor akan terbuka lagi. Gambar 1.8 Motor Fasa Belah (Split Phase) 3. Prinsip Kerja Pengendali Pengasutan Secara Langsung (Direct On Line) Pengontrolan secara langsung (Direct On Line) merupakan metode pengaturan yang paling dasar sekali dalam dunia kendali- 12 mengendalikan motor. Penggunaan metode ini sering dilakukan untuk motor-motor AC yang mempunyai daya kapasitas kecil. L1 L2 L3 N PE -Q1 -KM1 -F1 M Gambar 1.9 Diagram Pengasutan Direct On Line Besar arus pengasutan dapat mecapai 5 sampa 7 kali lipat dari arus beban penuhnya (bila tidak diketahui biasanya dipakai 6 kali arus beban senuhnya). Hal ini terjadi karena motor pada saat diam memiliki momen inersia ini membutuhkan arus yang besar. Pengasutan ini terdiri dari breaker sebagai prokteksi hubung singkat, kontaktor, therma overload relay (TOR) dan kompone kontrol seperti push button. Kontrol start dan stop dilakukan dengan push button yang mengontrol tegangan pada koil kontraktor tidak akan dapat arus. Komponen penyusun pengasutan secara langsung ini harus mempunyai ampacity yang cukup besar. Perlu diperhitungkan juga arussaat start motor, demikian juga range overload nya. 13 4. Prinsip Kerja Pengendali Putar Kanan Kiri (Forward Reverse) Prinsip kerja untuk membalik putaran motor listrik 3 fasa adalah dengan cara menukar 2 fasa input yang masuk ke motor listrik sedangkan 1 fasa pada kondisi tetap, demikian inilah yang diterapkan pada 2 buah kontaktor sehingga diharapkan bekerjanya kontaktor hanya salah satu saja denga menggunakan sistem rangkaian interlock antar kontaktor. R S R T T V U S V U W M W M Gambar 1.10 Penukaran Fasa Motor Tiga Fasa Mulai bergesernya arah putaran pada medan magnet yang mengakibatkan adanya motor bisa berputar ke kanan dan ke kiri, untuk mengetahui perputaran tersebut, harus melihat sinosoida pada pembangkitan motor tiga fasa, (a) 14 R R + + T (b) R + + - - - (b) T - (c) (c) + - + - S + (d) S T + + (d) S Gambar 1.11 Sinusoida Putaran Motor ke Arah Kanan Gambar diatas kedudukan fasa R pada positif (+), fasa T pada positif (+) dan fasa R pada negatif (-) maka kalau kita lihat dari sinusoida dengan pergeseran sudut 90o maka pada gambar 1.11(b) fasa R kedudukan positif (+), fasa T pada posisi negatif (-) dan fasa S pada posisi negatif (-) sehingga pada gambar 1.4.2(b) arah medan magnet belum kelihatan dengan pergeserean berputar ke kanan. Pada posisi sudut 180o maka pada gambar 1.4.2(c) posisi fasa R pada positif (+), fasa T pada posisi negatif (-) dan fasa S pada posisi positif (+) sehingga pada gambar 1.11(c) arah medan magnet sudah mulai bergeser ke kanan. Pada gambar 1.11(d) pada posisi sudut 270o pada fasa R pada sinusoida menunjukkan posisi negatif (-),fasa T pada posisi negatif (-), dan fasa S pada posisi positif (+), sehingga pada kutub-kutub medan magnet sudah kelihatan pergeseran dengan jelas setiap langkah 90 o sudah terlihat untuk berputar ke kanan. 15 R R R (a) + - + + + + + T (b) - +- - + S T (c) + S T (d) S Gambar 1.12 Sinusoida Putaran ke Arah Kiri Gambar 1.12 di atas saat merubah atau menukar antara fasa T dan fasa S yang tadinya fasa T berada pada posisi positif (+) dan posisi fasa S pada posisi negatif (-). Tukar fasa T pada posisi negatif (-) dan fasa S pada posisi positif (+) dapat dilihat mulai gambar 1.12(b), gambar 1.12(c) dan gambar 1.12(d). Pada posisi sudut 90o fasa R pada posisi positif (+), fasa S pada posisi positif (+), dan fasa T pada posisi negatif (-) sehingga putaran medan magnet ini belum terlihat putarannya karena baru mulai start. Pada posisi sudut 180o maka pada gambar 1.12(b) posisi fasa R pada posisi positif (+), fasa T pada posisi positif (+), dan fasa S pada posisi negatif (-) sehingga pada gambar 1.12(b) arah medan magnet sudah mulai bergeser ke arah kiri setiap pergeseran 90o. Pada posisi sudut 270o maka pada gambar 1.12(d) posisi fasa R pada posisi negatif (-), fasa T pada posisi positif (+), dan fasa S pada 16 posisi negatif (-) sehingga fasa sudah mulai bergeser ke kiri, sehingga bila dialiri arus terus menerus maka motor akan berputar ke kiri. 5. Prinsip Kerja Pengendali Secara Berurutan Pengendalian motor yang bekerja secara berurutan adalah bekerjanya motor 2 menunggu motor 1 bekerja lebih dahulu, bekerjanya motor 3 menunggu motor 2 bekerja lebih dahulu dan seterusnya. Satu mesin industri ataupun mesin perkakas ada kalanya harus dipasang motor induksi 3 fasa lebih dari satu sebagai motor penggeraknya. Sebagai contoh mesin industri pada pabrik pupuk, mulai dari mesin pemecah batu (crussher), mesin pembawa pecahan batu (conveyor), mesin penghalus batu (milling) hingga mesin pengantongan (packing) harus terdapat interkoneksi, tidak mungkin mesin crussher, conveyor dan milling dijalankan kalau mesin packing belum siap. Jadi mesin-mesin tersebut dijalankan satu per satu secara berurutan mulai dari mesin yang terakhir hingga mesin yang pertama, begitu juga untuk mematikannya harus satu per satu secara berurutan mulai dari mesin yang pertama hingga mesin yang terakhir. Untuk mesin perkakas sebagai contoh misalnya mesin bubut, untuk mengerjakan logam-logam keras selain dipasang motor penggerak utama sebagai penggerak benda kerja, juga harus dipasang motor pompa air pendingin sebagai pendingin benda kerja yang 17 sedang dibubut. Pada saat start pertama kali dijalankan adalah motor pompa air pendingin kemudian disusul motor penggerak benda kerja, jadi motor penggerak benda kerja tidak mungkin dapat dijalankan jika motor pompa air pendingin belum bekreja. Begitu juga untuk memberhentikannya karena pekerjaan membubut telah selesai, yang perlu dimatikan terlebih dahulu adalah motor penggerak benda kerja kemudian disusul motor pompa air pendingin. Pemasangan instalasi kontrol dan pengawatan beberapa motor induksi 3 fasa yang dapat bekerja dan berhenti secara berurutan semacam ini dapat dilakukan dengan berbagai macam cara antara lain: 1. Pengendalian 2 buah motor induksi 3 fasa dengan kontaktor magnet yang dapat bekerja dan berhenti secara berurutan manual. 2. Pengendalian 3 buah motor induksi 3 fasa dengan kontaktor magnet yang dapat bekerja dan berhenti secara berurutan manual. 3. Pengendalian 3 buah motor induksi 3 fasa dengan kontaktor magnet yang dapat bekerja dan berhenti secara berurutan dengan interlocking. 18 6. Pengendali Nyala Lampu Berurutan Berbasis Programmable Logic Control (PLC) a. Landasan Teori Pengendali Secara Berurutan Perkembangan sekarang ini telah banyak sistem pengendalian nyala lampu berurutan yang otomatis dan lebih baik dari pada menggunakan pengendalian yang menggunakan system control yang konvensional. Pada saat ini telah banyak berkembang sistem pengendalian nyala lampu berurutan yang menggunakan suatu program. Salah satunya menggunakan program pengendali Programmable Logic Controller (PLC). Dengan menggunakan program tersebut maka mode nyala lampu dapat mudah diubahubah sesuai yang dikehendaki tinggal mengubah program. Sistem pengendali berbasis PLC mempunyai kelebihan dibandingkan dengan saklar sistem kendali konvensional atau saklar magnet, adapun kelebihannya adalah sebagai berikut : 1. Biaya pembuatan lebih murah, efisien dan efektif. 2. Lebih handal dan biaya perawatan lebih ringan. 3. Lebih aman pada teknisi, Karena rangkaian control dan untuk operator. 4. Menggunakan sumber tegangan Direct Current (DC). 19 Pada sistem kendali PLC terdiri dari beberapa komponen atau peralatan yang menunjang untuk mengendalikan suatu lampu reklame. Untuk input dan outputnya yang ada pada lampu reklame ini harus ada, dan timbul permasalahan bagaimana membuat sistem kendali lampu reklame dengan baik dan efisien dibanding dengan sistem kendali yang konvensioanl. Cara kerja alat ini adalah miniature lampu reklame yang dikendalikan dengan PLC, sesuai mode nyala lampu berdasarkan program software CPU PLC yang dikendaki yaitu mode 1 nyala lampu berurutan dari tengan menuju samping kanan dam samping kiri, mode 2 nyala lampu berurutan dari samping kanan dan kiri menuju ke tengah. Gambar 1.13 Contoh Menghubungkan Keluaran PLC Dengan Lampu. 7. Penyearah Dioda Penyearah digunakan untuk mengubah arus listrik AC menjadi listrik DC, listrik DC dipakai untuk berbagai kebutuhan misalnya Power Supply, Pengisi Akumulator, Alat Penyepuhan Logam. 20 Komponen elektronika yang dipakai Diode atau Thyristor. Penyearah dengan Diode sering disebut penyearah tanpa kendali, artinya tegangan output yang dihasilkan tetap tidak bisa dikendalikan. Penyearah dengan Thyristor termasuk penyearah terkendali, artinya tegangan output yang dihasilkan biasa diatur dengan pengaturan penyalaan sudut ฤฎdisebut dengan kebutuhan. Ada empat tipe penyearah dengan Diode, terdiri penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh satu phasa dan setengah gelombang dan gelombang penuh tiga phasa a. Penyearah Setengah Gelombang 1 Fasa Rangkaian transformator penurunan tegangan dengan sebuah Dioda D1 setengah gelombang dan sebuah lampu E1 sebagai beban. Sekunder trafo sebagai tegangan input U1=25V dan bentuk tegangan output DC dapat dilihat dari osiloskop. Tegangan input U1 merupakan gelombang sinusoida, dan tegangan output setelah Diode ๐๐ bentuknya setengah gelombang bagian yang positifnya saja gambar 1.14 Gambar 1.14 Penyearah Dioda Setengah Gelombang 1 Fasa 21 Persamaan tegangan dan arus DC : ๐๐๐= 0,45.U1 Iz = Id ............................................... (1.12) ๐๐= 3,1.๐๐ Udi Ud U1 Iz Id PT Pd b. ....................................... (1.11) ......................................... (1.13) Tegangan searah ideal Tegangan searah Teganagn efektif Arus melewati diode Arus searah Daya transformator Daya arus searah Penyearah Gelombang Penuh 1 Fasa Transformator penurun tegangan dipasang empat Dioda R1, R2, R3 dan R4 yang dihubungkan degan sistem jembatan gambar 1.15 Output dengan beban ๐ ๐ฟ . Tegangan DC pulsa pertama melalui Dioda R1 dan R4, sedangkan pulsa kedua melalui Diode R3 dan R2. Tegangan DC yang dihasilkan mengandung riak gelombang dan bukan DC murni yang rata. Gambar 1.15 Penyearah Dioda Gelombang Penuh 1 Fasa 22 Persamaan tegangan dan arus DC : ๐๐๐= 0,9.U1 Iz = Id/2 .................................... (1.15) ๐๐= 1,23.๐๐ Udi Ud U1 Iz Id PT Pd ............................... (1.14) ............................... (1.16) Tegangan searah ideal Tegangan searah Teganagn efektif Arus melewati diode Arus searah Daya transformator Daya arus searah Untuk meratakan tegangan DC dipasang kapasitor elektrolit CG berfungsi sebagai filter dengan beban RL gambar 1.16. ketika diode D1 dan diode D4 melakukan tegangan positif, kapasitor CG mengisi muatan sampai penuh. Saat tegangan dari puncak menuju lembah, terjadi pengosongan muatan kapasitor. Berikutnya diode D2 dan diod D3 melewatkan tegangan negatif menjadi tegangan DC positif. Kapasitor CG mengisi muatan dan mengosongkan muatan. Rangkaian filter dengan kapasitor menjadikan tegangan DC menjadi lebih rata gambar 1.17. Gambar 1.16 Penyearah Jembatan dengan Filter Kapasitor 23 Gambar 1.17 Penyearah Jembatan dengan Filter RC 8. Penyearah Terkendali Thyristor Pada percobaan sebelumnya penyearah tekendali menghasilkan tegangan keluaran DC yang tetap. Bila dikehendaki tegangan keluaran yang bisa diubah-ubah, digunakan Thyristor sebagai pengganti dioda. Tegangan keluaran penyearah Thyristor dapat diubah-ubah atau dikendalikan denhgan mengendalikan sudut penyalaan α dari Thyristor. Penyalaan ini dilakukan dengan memberikan pulsa triger pada gate Thyristor. Pulsa triger dibangkitkan secara khusus oleh rangkaian triger. a. Penyearah setengah gelombang 1 fasa Rangkaian penyearah Thyristor kelebihannya teganagn outputnya bisa diatur, dengan mengatur sudut penyalaan gate Thyristor. Sebuah Thyristor Q1 dan sebuah beban resistif RL dihubungkan dengan listrik AC (gambar 1.18). Pada gate diberikan pulsa penyulut α, maka Thyristor akan konduksi dan 24 mengalirkan arus ke beban. Dengan beban resistif R L maka arus dan teganagn yang dihasilkan sephasa. Pada gate Thyristor diberikan penyalaan sebesar α, maka tegangan positif saja yang dilewatkan oleh Thyristor (gambar 1.19). tegangan negatif di blok tidak dilewatkan, khususnya karena bebannya resistif RL. Kondisinya berbeda jika beban mengandung induktor, dimana antara tegangan dan arus ada beda phasa. Pada beban resistif RL, ketika sudut penyalaan I diperbesar, tegangan output yang dihasilkan akan mengecil sesuai dengan sudut konduksi dari Thyristor. Gambar 1.18 Penyearah Terkendali ½ Gelombang Gambar 1.19 Sudut Penyalaan dan Output ½ Gelombang 25 Pada beban resistif RL akan dihasilkan tegangan dan arus yang sephasa (gambar 1.20). dengan penyearah Thyristor ½ gelombang hanya gelombang positif dari sinusoida yang dilewatkan, gelombang negatif di blocking oleh Thyristor. Untuk beban terpasang mengandung resistif-induktif, arus beban dengan tegangan tidak sephasa, saat Thyristor diberikan trigger α, arus beban naik dan tidak segera mencapai nol saat tegangan berada di titik nol. Thyristor akan konduksi lebih lama sebesar sudut θ dan pada beban muncul siklus tegangan negatif (gambar 1.21). Gambar 1.20 Tegangan dan Arus DC Beban Resistif Gambar 1.21 Tegangan dan Arus DC Beban Induktif 26 b. Penyearah ½ gelombang satu Fasa Penyearah terkendali penuh satu phasa dengan empat buah Thyristor Q1, Q2, Q3 dan Q4 dalam hubungan jembatan (gambar 1.22). pasangan Thyristor adalah Q1-Q4 dan Q2-Q3, masingmasing diberikan pulsa penyulut pada sudut I untuk siklus positif dan siklus negatif tegangan sumber. Dengan beban resistif RL, pada sudut penyalaan I maka Thyristor Q1 dan Q4 akan konduksi bersamaan, dan pada tahap berikutnya menyusul Thyristor Q2 dan Q3 konduksi. Pada beban Resistif RL, bentuk tegangan searah antara tegangan dan arus sephasa. Gambar 1.22 Penyearah Terkendali Penuh Satu Phasa Persamaan penyearah Thyristor gelombang penuh satu phasa beban resistif RL, pengaturan sudut α dari 0° sampai 180°. Uda = 0,5 . Udo . (1 + cos α) Udo = 0,9 . U ........................ (1.17) ............................................. (1.18) 27 Untuk beban mengandung resistif dan induktif, pengaturan sudut α dari 0° sampai 90° saja, berlaku persamaan tegangan sebagai berikut : Uda = 0,5 . Udo . cos α Udo = 0,9 . U Uda Ud o U Α 9. .......................... (1.19) ....................................... (1.20) Tegangan searah terkendali Tegangan DC diode Teganagn efektif sudut penyalaan gate Analisis Loop Teknik menganalisis rangkaian listrik dengan menggunakan analisi loop merupakan pengembanagn dari penggunaan hukum kirchoff II tentang tegangan. Persamaan-persamaan loop merupakan persamaan tegangan dalam rangkaian tertutup. Langkah-langkah dalam analisis loop ini untuk menentukan arus loop, persamaan tegangan. a. Arus Loop Arus dalam rangkaian tertutup digambarkan dengan arus loop yang dapa tdiberi arah sembarang. Jika hasil perhitungan menghasilkan nilai negatif maka arah arus terbalik. Jika pada suatu cabang rangkaian ada dua arus loop maka arus riil dari cabang tersebut merupakan jumlah dari arus loop sesuai dengan tandanya. Perhatikan gambar 1.23 berikut ini. 28 Gambar 1.23 Cabang Rangkaian dengan Arus Loop b. Persamaan Tegangan Persamaan tegangan diuraikan berdasarkan hukum Kirchof tentang tegangan, yaitu jumlah tegangan dalam suatu rangkaian tertutup sama dengan nol. Dalam menuliskan persamaan teganga perlu diperhatikan hal-hal sebagai berikut: ๏ท Untuk sumber tegangan arus masuk polaritas negatif persamaan tegangan ditulis negatif, masuk polaritas positif ditulis positif. ๏ท Untuk tahanan ujung tempat arus loop polaritas positif dan tempat keluar polaritas negatif. Sebagai contoh perhatikan rangkaian pada gambar 1.24 dibawah ini. Gambar 1.24 Contoh Rangkaian Untuk Menguraikan Persamaan Tegangan 29 Persamaan teganga loop I - ๐1 + ๐ผ1 ๐ 1 +(๐ผ1 -๐ผ2 ) ๐ 2 = 0 - ๐1 + ๐ผ1 ๐ 1 +๐ผ1 ๐ 2 +๐ผ2 ๐ 2 ๐ผ1 (๐ 1 +๐ 2 ) - ๐ผ2 ๐ 2 =0 = ๐1 .....................................................(1.21) Persamaan tegangan loop II ๐2+ ( ๐ผ2 − ๐ผ1 ) ๐ 2 + ๐ผ2 ๐ 3 =0 ๐2+ ๐ผ2 ๐ 2 − ๐ผ1 ๐ 2 + ๐ผ2 ๐ 3 =0 ๐ผ1 ๐ 2 + ๐ผ2 (๐ 2 + ๐ 3 ) - = -๐2......................................(1.22) Jika persamaan (1) dan (2) ditulis kembali : ๐ผ1 ( ๐ 1 +๐ 2 ) - ๐ผ2 ๐ 2 = ๐1 ...........................................(1.23) ๐ผ1 ๐ 2 + ๐ผ2 (๐ 2 + ๐ 3 ) - = -๐2......................................(1.24) Kedua persamaaan diatas merupakan dua persamaan linier dengan dua variabel, yaitu ๐ผ1 dan ๐ผ2 . Kedua persamaan diatas dapat ditulis menjadi persamaan matrik. [ c. ๐ 1+ ๐ 2 −๐ 2 −๐ 2 ๐ผ1 ๐1 ] [ ] = [ ]..............................................(1.25) ๐ 2+ ๐ 3 ๐ผ2 ๐2 Penyelesaian Persamaan Tegangan Untuk menghitung arus loop pada persamaan diatas dapat dilakukan dengan dua cara yaitu: 1. Metode Eliminasi 2. Metode Detrminan 30 10. Rangkaian Impedansi a. Impedansi Rangkaian RL Seri Impedansi rangkaian RL seri diberikan rumus : Z = √๐ 2 + ๐๐ฟ2.. ........................................................ (1.26) Jika R adalah konstant, perubahan XLakan mempengaruhi Z. sehingga kenaikan XL, menyebabkan Z naik, sebaliknya XL turun menyebabkan Z turun. XL = 2.๐. f. L ............................................................. (1.27) Perubahan XL dapat dilakukan dengan menaikkan atau menurunkan harga L, dengan f mendekati konstant. Dapat pula dengan menaikkan atau menurunkan f, dengan L mendekati konstant. b. Arus Terhadap Frekuensi Pada Rangkaian RL Arus pada rangkaian AC diberi rumus : Besarnya arus berbanding terbalik dengan Z. Pada saat Z bertambah dengan f pada rangkaian RL seri, maka arus akan berkurang sebagaimana f bertambah. c. Impedansi Rangkaian RC Seri Impedansi rangkaian RC seri diberi rumus : Z = √๐ 2 + ๐๐ถ2 ............................................................ (1.28) 31 Perubahan Xc berbanding terbalik dengan frekuensi. Rumus Xc : 1 Xc = 2.๐.๐.๐ถ.................................................................... (1.29) Impedansi rangkaian RC seri bertambah dengan penurunan frekuensi dan sebaliknya akan berkurang dengan kenaikan frekuensi. d. Arus Terhadap Frekuensi pada Rangkaian RC Pada rangkaian RC seri, ketika f berkurang, Xc bertambah, Z bertambah dan I berkurang. Ketika f bertambah Xcberkurang, Z berkurang dan I bertambah. Hubungan ini berkebalikan dengan rangkaian RL seri. Sehingga dapat dikatakan bahwa efek dari kapasitor dan induktor pada arus rangkaian RC dan RL adalah kebalikan 11. Rangkaian Resonansi RLC Apabila terdapatsuatu resistansi murni R dan gulungan induktif murni L dan sebuah beban kapasitif murni, didalam sebuah rangkaian AC, dengan maksud tegangan rms V dan arus yang mengalir I , seperti pada gambar berikut: 32 VR VL VC V V V L C f R GND A I I I GND Gambar 1.25 Rangkaian RLC Seri Sehingga arus yang mengalir pada resistor, inductor dan kapasitor sama nilainya yaitu I dan tegangan pada rangkaian terdiri dari tegangan resistor VR, tengangan inductor VL, dan tegangan kapasitor VC. Karena arus yang mengalir pada beban sama, maka arus sebagai referensi seperti yang terlihat pada gambar phasor, sehingga tegangan V merupakan vektor yang mempunyai besaran V dan sudut φ , dimana : V = √๐๐ 2 + ( ๐๐ฟ − ๐๐ถ )2……………………………...……….(1.24) Φ = tan−1 ( ๐๐ฟ−๐๐ถ ๐๐ )…………………………………………….(1.25) Dan arus yang mengalir dalam rangkaian RLC seri adalah: I= ๐ √๐ 2 (๐๐ฟ −๐๐ถ )2 ………………………………………………..(1.26) ๐ I = ๐ ………………………………………………………….(1.27) Z adalah suatu impedansi dari rangkaian RLC seri yang terdiri dari suatu resistansi, reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif dengan satuan Ohm. Persamaan Z pada rangkaian RLC seri adalah: Z =√๐ 2 + (๐๐ฟ − ๐๐ )2.............................................................(1.28) 33 Hubungan antara impedansi, resistansi, reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif diperlihatkan pada gambar phasor berikut: Gambar 1.26 Phasor Diagram Rangkaian RLC Frekuensi ๐0 resonansi RLC seri adalah: 1 ๐0 = 2๐√๐ฟ๐ถ ……………………………………………………..(1.29) Pada saat resonansi, arus yang mengalir pada rangkaian RLC seri merupakan maksimum, karena impedansi Z nilainya akan minimum dan sama dengan resistansi R. 12. Alat Ukur yang digunakan a. Multimeter Multimeter adalah alat pengukur besaran listrik yang berfungsi untuk mengukur hambatan ohm, tegangan (Volt) dan arus (mA). Multimeter juga biasanya digunakan untuk memeriksa baik atau jeleknya komponen pada waktu pengukuran atau juga digunakan untuk memeriksa suatu rangkaian apakah sudah tersambung dengan baik sesuai dengan 34 rangkaian blok yang ada. Multimeter sering juga disebut AVO (ampere, volt, dan ohm) meter. Gambar 1.27 Multimeter Digital b. Tachometer Tachometer adalah suatu alat uji yang dibuat dan didesain untuk mengukur kecepatan putaran pada sebuah objek, seperti halnya dengan alat yang mengukur putaran mesin per menit (RPM) pada kendaraan bermotor. Kata “tachometer” berasal dari kata Yunani tachos yang berarti “kecepatan” dan metron yang berarti “untuk mengukur”. Gambar 1.28 Tachometer 35 c. Voltmeter Alat untuk mengukur besarnya tegangan listrik dalam suatu rangkaian listrik. Voltmeter pada papan trainer difungsikan untuk memastikan tegangan yang masuk pada rangkaian. Gambar 1.29 Voltmeter d. Osiloskop Prinsip kerja osiloskop yaitu menggunakan layar katoda. Dalam osiloskop terdapat tabung panjang yang disebut tabung sinar katode atau Cathode Ray Tube (CRT). Secara prinsip kerjanya ada dua tipe osiloskop,yakni tipe Analog Real Time Oscilloscope (ART) dan tipe Digital Storage Osciloscope (DSO), masing-masing memiliki kelebihan dan keterbatasan. Para insinyur, teknisi maupun praktisi yang bekerja di laboratorium perlu mencermati karakter masing masing agar dapat memilih dengan tepat osiloskop mana yang sebaiknya digunakan dalam kasus-kasus tertentu yang berkaitan dengan 36 rangkaian elektronik yang sedang diperiksa atau diuji kinerjanya. Gambar 1.30 Osiloskop e. Stopwatch Stopwatch ada dua macam yaitu Stopwatch analog dan Stopwatch digital/bergana. Stopwatch analog memiliki batas ketelitian 0,1 sekon, sedangkan Stopwatch digital memiliki batas ketelitian hingga 0,01. Gambar 1.31 Stopwatch Cara menggunakan Stopwatch dengan memulai menekan tombol di atas dan berhenti sehingga suatu waktu detik ditampilkan sebagai waktu yang berlalu. Kemudian dengan menekan tombol yang kedua pengguna dapat menyetel ulang 37 Stopwatch kembali ke nol. Tombol yang kedua juga digunakan sebagai perekam waktu. 13. Alat Kerja yang digunakan a. Programmable Logic Controllers (PLC) Programmable Logic Controllers (PLC) adalah komputer elektronik yang mudah digunakan (user friendly) yang memiliki fungsi kendali untuk berbagai tipe dan tingkat kesulitan yang beraneka ragam. Definisi Programmable Logic Controller menurut Capiel (1982) adalah, sistem elektronik yang beroperasi secara dijital dan didisain untuk pemakaian di lingkungan industri, dimana sistem ini menggunakan memori yang dapat diprogram untuk penyimpanan secara internal instruksi-instruksi yang mengimplementasikan fungsi-fungsi spesifik seperti logika, urutan, perwaktuan, pencacahan dan operasi aritmatik untuk mengontrol mesin atau proses melalui modul-modul I/O digital maupun analog. Secara umum fungsi PLC adalah sebagai berikut: 1. Sekuensial Control. PLC memproses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini 38 PLC menjaga agar semua step atau langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat. 2. Monitoring Plant. PLC secara terus menerus memonitor status suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut pada operator. Gambar 1.32 Programmable Logic Controllers (PLC) b. Tespen Tespen adalah alat yang di gunakan untuk mengecek atau mengetahui ada tidaknya suatu tegangan listrik. Rangkaian Tespen berbentuk obeng yang mempunyai mata minus (-) berukuran kecil pada bagian ujungnya. Tespen juga memiliki jepitan seperti pulpen sebelumnya dan di dalamnya terdapat led yang mampu menyala sebagai indikator tegangan listrik. Fungsi Tespen yaitu untuk mengetahui ada tidaknya tegangan listrik pada suatu benda, mesin dan sebuah rangakain listrik ada daya 39 listrik atau tidak, fungsi lainnya yaitu untuk membuka skrub dari komponen alat listrik. Gambar 1.33 Tespen c. Power Supply Pencatu Daya (Inggris: power supply) adalah sebuah peranti elektronika yang berguna sebagai sumber daya untuk peranti lain, terutama daya listrik. Pada dasarnya pencatu daya bukanlah sebuah alat yang menghasilkan energi listrik saja, namun ada beberapa pencatu daya yang menghasilkan energi mekanik, dan energi yang lain. Gambar 1.34 Power Supply d. MCB MCB (Miniature Circuit Breaker) atau Miniatur Pemutus Sirkuit adalah sebuah perangkat elektromekanikal yang berfungsi sebagai pelindung rangkaian listrik dari arus yang 40 berlebihan. Dengan kata lain, MCB dapat memutuskan arus listrik secara otomatis ketika arus listrik yang melewati MCB tesebut melebihi nilai yang ditentukan. Namun saat arus dalam kondisi normal, MCB dapat berfungsi sebagai saklar yang bisa menghubungkan atau memutuskan arus listrik secara manual. Gambar 1.35 MCB e. Push Button Push Button atau yang biasa disebut dengan tombol tekan adalah mekanisme saklar sederhana untuk mengendalikan beberapa aspek mesin dan proses. Tombol biasanya terbuat dari bahan keras, biasanya plastic atau logam. Permukaannya rata dan berbentuk untuk menampung jari manusia sehingga mudah tertekan. Tombol yang paling sering berubah menjadi bias meski banyak tombol yang bersifat bias karena sifat fisiknya masih memerlukan pegas untuk kembali ke keadaan tidak terdorong. 41 Gambar 1.36 Push Button f. Lampu Indikator Lampu indikator berfungsi sebagai isyarat atau indikator dalam sebuah panel untuk mengetahui apakah sebuah panel bekerja dengan baik ataukah terjadi sebuah gangguan. Gambar 1.37 Lampu Indikator g. Time Delay Relay TDR (Time Delay Relay) adalah suatu piranti yang menggunakan elektromagnet untuk mengoperasikan seperangkat kontak saklar sering disebut juga relay timer atau relay penunda batas waktu banyak digunakan dalam instalasi motor terutama instalasi yang membutuhkan pengaturan waktu secara otomatis. 42 Peralatan kontrol ini dapat dikombinasikan dengan peralatan kontrol lain, contohnya dengan MC (Magnetic Contactor), Thermal Over Load Relay, dan lain-lain. Gambar 1.38 Time delay Relay h. Kontaktor Kontaktor merupakan komponen listrik yang berfungsi untuk menyambungkan atau memutuskan arus listrik AC. Kontaktor atau sering juga disebut dengan istilah relay contactor dapat kita temui pada panel kontrol listrik. Pada panel listrik kontaktor sering digunakan sebagai selektor atau saklar transfer dan interlock pada sistem ATS. Berikut adalah bentuk kontaktor yang dapat kita temui. Gambar 1.39 Kontaktor 43 i. Motor DC Motor DC adalah jenis motor listrik yang bekerja menggunakan sumber tegangan DC. Motor DC atau motor arus searah sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung dan tidak langsung/direct-unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torque yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Gambar 1.40 Motor DC j. Function Generator Function Generator adalah alat ukur elektronik yang menghasilkan, atau membangkitkan gelombang berbentuk sinus, segitiga, ramp, segi empat, dan bentuk gelombang pulsa. Function generator terdiri dari generator utama dan generator modulasi. Generator Utama menyediakan gelombang output sinus, kotak, atau gelombang segitiga dengan rangkuman frekwensi 0,01 Hz sampai 13 MHz. Generator modulasi menghasilkan bentuk gelombang sinus, kotak, dan segitiga dengan rangkuman frekwensi 0,01 Hz sampai 10 kHz. 44 Generator sinyal input dapat digunakan sebagai Amplitudo Modulation (AM) atau Frequensi Modulation (FM). Gambar 1.41 Function Generator 14. Jenis Kabel yang digunakan a. Kabel Penghubung Kabel penghubung adalah kabel yang digunakan untuk menyambung satu komponen ke komponen lainnya. Gambar 1.42 Kabel Penghubung b. Kabel USB-CIF02 Kabel USB-CIF02 adalah kabel yang menghubungkan laptop pada rangkaian RLC. Gambar 1.43 Kabel USB-CIF02 45 BAB II PERCOBAAN PRAKTIKUM 2.1 Karakteristik Motor DC 1. Tujuan Percobaan Mahasiswa diharapkan mampu membaca gambar, mengerjakan pengawatan, mencoba rangkaian, membandingkan motor DC hubung shunt dan hubung series dan dapat memahami hubungan antara tegangan input dengan kecepatan motor. 2. Gambar Rangkaian a. Hubung Shunt Rheostat Shunt field Armature A1 Ea Series field T1 VT T2 Gambar 2.1 Rangkaian Motor DC Penguatan Shunt 46 b. Hubung Seri Rheostat Shunt field Armature Ea A1 Series field T1 VT T2 Gambar 2.2 Rangkaian Motor DC Penguatan Seri 3. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah : 1. Motor DC 1 buah 2. Power Supply DC 1 buah 3. Voltmeter Digital 2 buah 4. Amperemeter Digital 1 buah 5. Tachometer 1 buah 6. Tespen 1 buah 7. Kabel Penghubung secukupnya 47 4. Langkah-langkah Percobaan a. Pengukuran Motor Hubung Shunt 1. Rangkailah seperti gambar 2.1. 2. Hubung rangkaian ke sumber tegangan variabel pada terminal output power supply 0 – 120 VDC. 3. Pastikan tombol potensio pada posisi minimum (putar ke arah berlawanan jarum jam). 4. Persilahkan asisten praktikum untuk memeriksa dan memastikan rangkaian percobaan sudah benar. 5. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan sumber utama power supply dan sumber tegangan variabel. 6. Naikkan tegangan dengan cara memutar potensio perlahan-lahan, amati tegangan pada Voltmeter dan catatlah data yang ditunjukkan oleh alat ukur dalam tabel 2.1. 7. Turunkan tegangan perlahan-lahan sampai batas minimum kemudian off-kan semua sumber tegangan (power supply). b. Pengukuran Motor Hubung Seri 1. Rangkailah seperti gambar 2.2. 2. Hubung rangkaian ke sumber tegangan variabel pada terminal output power supply 0 – 120 VDC. 3. Pastikan tombol potensio pada posisi minimum (putar ke arah berlawanan jarum jam). 48 4. Persilahkan asisten praktikum untuk memeriksa dan memastikan rangkaian percobaan sudah benar. 5. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan sumber utama power supply dan sumber tegangan variabel. 6. Naikkan tegangan dengan cara memutar potensio secara perlahan-lahan, amati tegangan pada Voltmeter dan catatlah data yang ditunjukkan oleh alat ukur dalam tabel 2.2. 7. Turunkan tegangan perlahan-lahan sampai batas minimum kemudian off-kan semua sumber tegangan (power supply). 5. Hasil Percobaan a. Motor DC Hubung Shunt Tabel 2.1 Hasil Pengukuran Motor Hubung Shunt No VT Ea Ia Kecepatan (Volt) (Volt) (ampere) Putar (rpm) 1 10,07 9,10 0,57 630 2 15,03 14,60 0,37 710 3 20,08 19,85 0,30 790 4 25,08 24,75 0,25 830 5 30,09 29,90 0,21 840 49 b. Motor DC Hubung Seri No 6. Tabel 2.2 Hasil Pengukuran Motor Hubung Seri Vseri VT Ea Ia Kecepatan (Volt) (Volt) (ampere) Putar (rpm) (Volt) 1 10,04 8,35 0,50 470 15,10 2 15,04 13,30 0,50 900 15,15 3 20,11 18,20 0,50 1230 15,20 4 25,12 23,27 0,53 1620 15,82 5 30,14 27,88 0,55 1910 16,69 Analisa Hasil Percobaan Berdasarkan hasil percobaan seperti pada tabel 2.1 diatas, maka akan dicari perhitungan Ra (tahanan jangkar) dengan rumus : ๐ ๐ = 1. Ra = = = 2. Ra = = = VT − Ea ๐ผa VT− Ea ๐ผa 10,07 − 9,10 = 1,70 โฆ 0,57 = VT− Ea 5. Ra = ๐ผa 15,03 − 14,60 0,37 0,43 0,37 ๐ผa = 0,57 0,97 VT− Ea 4. Ra = = = 1,16 โฆ = 50 25,08 − 24,75 0,25 0,33 0,25 = 1,32 โฆ VT− Ea ๐ผa 30,09 − 29,90 0,21 0,19 0,21 = 0,90 โฆ 3. Ra = = = VT− Ea ๐ผa 20,08 − 19,85 0,30 0,23 0,30 = 0,76 โฆ Untuk motor DC hubung seri didapat hasil seperti tabel 2.2 diatas, maka akan dicari Rs dengan menggunakan rumus: ๐ ๐ = 1. Rs = = VT− Ea ๐ผa VT − Ea − ๐ ๐ ๐ผa – Ra 10,04 − 8,35 0,50 4. Rs = – 1,70 = = 3,38 – 1,70 = 1,68 โฆ 2. Rs = = VT− Ea ๐ผa 0,50 5. Rs = – 1,16 = = 3,48 – 1,16 = 2,32 โฆ 3. Rs = = VT− Ea ๐ผa 0,50 – Ra 25,12 − 23,27 0,53 – 1,32 VT− Ea ๐ผa − Ra 30,14 − 27,88 0,55 – 0,90 = 4,10 – 0,90 = 3,2 โฆ – Ra 20,11 − 18,20 ๐ผa = 3,49 – 1,32 = 2,17 โฆ − Ra 15,04 − 13,30 VT− Ea – 0,76 = 3,82 – 0,76 = 3,06 โฆ 51 Dari hasil perhitungan dari kedua rangkaian tersebut, dapat dilihat hasil perhitungan Ra da Rs pada tabel dibawah ini: Tabel 2.3 Hasil Perhitungan Ra dan Rs NO 1 2 3 4 5 7. Ra (ohm) 1,70 1,16 0,76 1,32 0,90 Rs (ohm) 1,68 2,32 3,06 2,17 3,2 Kesimpulan Berdasarkan percobaan pada kedua rangkaian tersebut, dapat disimpulkan bahwa: ๏ท Semakin tinggi tegangannya yang diberikan pada motor shunt, maka semakin tinggi Ea nya dan arusnya semakin mengecil/menurun. Hal ini disebabkan motor shunt memiliki torsi awal yang lemah. Jadi ketika voltase diaplikasikan ke motor, Ra yang tinggi pada kumparan pararel menjaga arus mengalir lambat. ๏ท Semakin tinggi tegangan sumber yang diberikan pada motor seri, maka semakin tinggi Ea nya dan semakin cepat putaran motor. Tetapi arusnya cenderung sama, ini dikarenakan gulungan medan shunt dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo. Maka arus medan sama dengan arus dinamo. Jika tanpa ada beban, motor seri akan berputar sangat cepat. 52 ๏ท Motor shunt menpunyai kecepatan hampir konstan. Perubahan kecepatan sekitar 10% dibandingkan motor seri yang semakin cepat bila tanpa beban. ๏ท Motor shunt mempunyai arus semakin kecil jika tegangan sumbernya dinaikkan, sedangkan motor seri memiliki arus yang cenderung sama. 53 2.2 Karakteristik Motor AC Split Phase 1. Tujuan Percobaan Mahasiswa diharapkan mampu membaca gambar, mengerjakan pengawatan, mencoba rangkaian, memahami hubungan antara tegangan input dengan keceapatan motor dan dapat membandingkan starting motor tanpa belitan bantu, starting motor tanpa kapasitor dan resistor, starting motor menggunakan kapasitor dan starting motor menggunakan resistor. 2. Gambar Rangkaian a. Rangkaian Motor AC Split Fasa Tanpa Belitan Starting Gambar 2.3. Rangkaian Motor AC Split Fasa Tanpa Belitan Starting b. Rangkaian Motor AC Split Fasa Tanpa Kapasitor dan Resistor Gambar 2.4. Rangkaian Motor AC Split Fasa Tanpa Kapasitor dan Resistor 54 c. Rangkaian Motor AC Split Fasa Starting Kapasitor Gambar 2.5. Rangkaian Motor AC Split Fasa Starting Kapasitor d. Rangkaian Motor AC Split Fasa Starting Resistor Gambar 2.6. Rangkaian Motor AC Split Fasa Starting Resistor 3. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: 1. Motor AC 1 buah 2. Power Supply AC 0-140 volt 1 buah 3. Multimeter 1 buah 4. Tacometer 1 buah 5. Stopwatch 1 buah 6. Kabel penghubung secukupnya 55 4. Langkah-Langkah Percobaan 1. Rangkai alat-alat percobaan seperti gambar 2.3 2. Hubungkan rangkaian ke sumber tegangan variabel pada terminal output 0 s/d 50 Vac 3. Pastikan tombol potensio pada posisi minimum (putar ke arah berlawanan jarum jam) 4. Persilahkan asisten praktikum untuk memeriksa dan memastikan rangkaian percobaan sudah benar 5. Jika rangkaian sudah benar, hidupkan sumber utama power supply dan sumber tegangan variabel 6. Naikkan tegangan dengan cara memutar potensio secara perlahan-lahan 0 s/d 50 Vac, amati tegangan primer pada voltmeter dan amati durasi waktu saklar sentrifugal membuka dan ukut kecepatan putar 7. Catat hasil pengamatan dan pengukuran ke dalam tabel 2.4 8. Turunkan tegangan perlahan-lahan sampai minimum, kemudian off-kan sumber tegangan variabel dan sumber utama Power Supply 9. Ulangi langkah kerja a-h untuk gambar 2.4, 2.5 dan 2.6 56 5. Hasil Percobaan No 1 2 3 4 6. Tabel 2.4 Hasil Pengukuran Motor AC Split Phase Waktu Kecepatan Starting Tegangan Sentrifugal Putar Keterangan Motor (Volt) Membuka (Rpm) (detik) Tanpa Belitan Motor 50,05 0 0 Starting Berdengung Belitan Starting Motor Tanpa 45,05 1490 6,29 Berputar Kapasitor dan Resistor Belitan Motor Starting 19,32 1480 6,51 Berputar Kapasitor Belitan Motor Starting 37,00 1490 4,99 Berputar Resistor Analisa Hasil Percobaan Pada percobaan jobsheet 2, dilakukan percobaan motor AC split fasa, yang didapatkan hasil pengukuran seperti pada tabel 2.4 diatas. ๏ท Pada rangkaian pertama, motor AC diberikan tegangan 50,05 Volt akan tetapi motor tidak berputar dan motor hanya berdengung. Ini dikarenakan tegangan langsung dihubungkan pada main winding dan tidak memiliki kumparan bantuan/belitan starting. ๏ท Pada rangkaian kedua, motor AC saat diberikan tegangan 45,05 Volt yang menghasilkan putaran motor hingga 1490 Rpm dan 57 waktu sentrifugal membuka dalam waktu 6,29 detik. Motor AC dapat berputar karena adanya kumparan bantuan/belitan starting. ๏ท Pada rangkaian ketiga, rangkaian motor AC akan ditambahkan kapasitor. Pada rangkaian tersebut diberikan tegangan 19,32 Volt yang menghasilkan putaran motor hingga 1480 Rpm dan waktu sentrifugal membuka yaitu 6,51 detik. ๏ท Pada rangkaian keempat, motor AC ditambahkan dengan resistor, akan tetapi tidak menggunakan kapasitor. Motor AC diberikan tegangan 37,00 Volt hingga menghasilkan putaran motor sebesar 1490 Rpm dan waktu sentrifugal membuka yaitu 4,99 detik. Dari percobaan diatas, juga didapat perhitungan slip dengan menggunakan rumus: Slip % = ๐๐ − ๐ ๐๐ ๐๐ X 100% Diketahui : Ns = 1500 Rpm 1. Slip % = = ๐๐−๐ ๐๐ ๐๐ 1500 − 0 1500 X 100% 3. Slip % = X 100% = = 100% ๐๐−๐ ๐๐ ๐๐ 1500 −1480 1500 = 0,13% 58 X 100% X 100% 2. Slip % = = ๐๐−๐ ๐๐ ๐๐ 1500 −1490 1500 4. Slip % = X 100% = X 100% = 6,66% 7. ๐๐−๐ ๐๐ ๐๐ X 100% 1500 −1490 1500 X 100% = 6,66% Kesimpulan Berdasarkan percobaaan diatas dapat disimpulkan bahwa: ๏ท Pada rangkaian motor tanpa belitan starting, maka motor akan berdengung dan tidak berputar walaupun diberikan tegangan ini dikarenakan pada rangkaian ini tidak ada belitan starting sehingga tidak terjadi medan magnet. ๏ท Pada rangkaian motor belitan starting tanpa kapasitor dan resistor, yang membuat motor berputar karena adanya kumparan bantuan dan pemberian medan yang menghasilkan gaya putar terhadap medan rotor. Sehingga motor berputar karena kumparan bantuan (starting winding). ๏ท Pada rangkaian motor belitan starting dengan kapasitor, motor dapat berputar karena adanya lilitan bantu dan kapasitor, maka ada beda fasa diantara ke duanya yang menyebabkan terjadinya fluks magnet dan resultan gaya yang tidak sama maju atau mundur tergantung besarnya resultan gaya tersebut. 59 ๏ท Pada rangkaian motor belitan starting resistor, motor dapat berputar karena pada rangkaian adanya kumparan bantu dan resisror. Jatuh tegangan pada resistor awalnya tinggi namun ketika motor menambah kecepatan dan arus turun, tegangan pada terminal motor bertambah dengan demikian kecepatan motor bertambah. 60 2.3 Prinsip Kerja Pengendali Pengasutan Secara Langsung (Direct On Line) 1. Tujuan Percobaan Mahasiswa diharapkan mampu membaca gambar, mengerjakan pengawatan, mencoba rangkaian serta mencari, mengatasi gangguan pada rangkaian dan memahami prinsip kerja pengendali pengasutan secara langsung (Direct On Line). 2. Gambar Rangkaian Fasa MCB 95 TOR 96 PB Stop 13 PB Start K 14 A1 K Lampu A2 Netral Gambar 2.7 Rangkaian Pengasutan Secara Langsung (Direct On Line) 61 3. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: 4. 1. Kontaktor 1 buah 2. Thermal Overload Relay (TOR) 1 buah 3. Push Button (PB) 2 buah 4. Lampu indikator 1 buah 5. MCB 1 fasa 1 buah 6. Kabel penghubung secukupnya 7. Tespen 1 buah Langkah-langkah Percobaan 1. Rangkailah rangkaian seperti gambar 2.7 2. Setelah selesai merakit, mintalah kepada instruktur untuk memeriksa rangkaian. 3. Setelah disetujui instruktur, hubungkan rangkaian ke sumber tegangan. 4. On-kan MCB dan operasikan rangkaian sebagai berikut: ๏ท Tekan sesaat “PB Start”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? ๏ท Tekan sesaat “PB Start” dan kemudian tekan sesaat “PB Stop”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? 5. Tulislah hasil pengamatan pada tabel 2.5 62 6. Selesai melakukan percobaan, lepas rangkaian dari sumber tegangan, rapihkan peralatan dan kembalikan pada tempat semula. 7. 5. Hasil Percobaan Tabel 2.5 Hasil Percobaan Pengendali Secara Langsung (Direct On Linr) Penekanan Tombol Kontaktor Lampu No 1 2 6. Analisalah hasil percobaan yang telah dilakukan PB start PB start => PB stop On On => Off On On => Off Analisa Hasil Percobaan Berdasarkan rangkaian seperti gambar 2.7 pada hasil percobaan pertama didapat : 1. Pada saat PB Start ditekan sesaat, maka PB Start tertutup, arus akan mengalir ke (A1) kontaktor yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor, sehingga kontaktor bekerja. 2. Saat kontaktor bekerja menyebabkan NO pada kontak bantu kontaktor berubah menjadi tertutup, sehingga lampu dapat menyala karena lampu terhubung juga pada netral. Pada percobaan kedua berdasarkan tabel 2.5 diatas didapat : 1. Pada saat PB Start ditekan sesaat, maka lampu menyala dan saat PB Stop ditekan sesaat, lampu menjadi padam. 63 2. Lampu menjadi padam saat PB Stop ditekan sesaat mengakibatkan PB Start yang tadinya tertutup menjadi terbuka. 3. PB Start terbuka, maka arus tidak dapat mengalir ke A1, sehingga kontaktor menjadi tidak bekerja. 4. Kontaktor tidak bekerja, menyebabkan NC pada kontak bantu berubah menjadi NO,sehingga lampu menjadi padam. 7. Kesimpulan 1. NO pada kontak bantu K dipasang pararel dengan PB start. 2. NO pada kontak bantu K berfungsi sebagai pengunci sehingga arus mengalir melalui NO kontak bantu K yang berubah menjadi tertutup. 64 2.4 Prinsip Kerja Pengendali Putaran Kanan Kiri (Forward Reverse) 1. Tujuan Percobaan Mahasiswa diharapkan mampu membaca gambar, mengerjakan pengawatan, mencoba rangkaian serta mencari, mengatasi gangguan pada rangkaian dan memahami prinsip kerja pengendali putaran kanan kiri (forward reverse). 2. Gambar Rangkaian Fasa MCB 95 TOR 96 PB Stop 13 13 PB Start 1 K1 K2 PB Start 2 14 14 21 21 K2 K1 22 22 A1 A1 K1 Lampu 1 K2 Lampu 2 A2 A2 Netral Gambar 2.8 Rangkaian Pengendalian Putaran Kanan Kiri (Forward Reverse) 65 3. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: 4. 1. Kontaktor 1 buah 2. Relay beban lebih thermis 1 buah 3. Push Button (PB) 3 buah 4. Lampu indikator 2 buah 5. MCB 1 fasa 1 buah 6. Kabel penghubung secukupnya 7. Tespen 1 buah Langkah-langkah Percobaan 1. Rangkailah rangkaian seperti gambar 2.8 2. Setelah selesai merakit, mintalah kepada instruktur untuk memeriksa rangkaian. 3. Setelah disetujui instruktur, hubungkan rangkaian ke sumber tegangan. 4. On-kan MCB dan operasikan rangkaian sebagai berikut: ๏ท Tekan sesaat “PB Start 1”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? ๏ท Tekan sesaat “PB Start 1”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? ๏ท Tekan sesaat “PB Start 1” kemudian tekan “PB Start 2”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? 66 ๏ท Tekan sesaat “PB Start 2” kemudian tekan “PB Start 1”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? 5. Tulislah hasil pengamatan pada tabel 2.6 6. Selesai melakukan percobaan, lepas rangkaian dari sumber tegangan, rapihkan peralatan dan kembalikan pada tempat semula. 7. 5. Analisalah hasil percobaan yang telah dilakukan Hasil Percobaan Tabel 2.6. hasil percobaan pengendalian putaran kanan kiri (forward reverse) Penekanan Tombol Kon. 1 Kon. 2 Lampu 1 Lampu 2 PB Start 1 ON OFF ON OFF PB Start 2 OFF ON OFF ON PB Start 1 => PB Start 2 ON =>ON OFF=>OFF OFF=>ON OFF=>OFF PB Start 2 => PB Start 1 OFF=>OFF ON=>ON OFF=>OFF ON=>ON 6. Analisa Hasil Percobaan Berdasarkan rangkaian pada gambar 2.8 didapatkan hasil : 1. Pada saat PB start di tekan sementara, arus mengalir ke (A1) kontaktor 1 yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor 1 dan lampu 1 menyala karena lampu 1 juga terhubung dengan netral, sedangkan kontaktor 2 dan lampu 2 tidak terhubung pada arus karena PB start dalam keadaan terputus. Tekan sementara PB stop 1 untuk memutuskan arus pada PB start 1. 67 2. Selanjutnya tekan sementara PB start 2, arus akan terhubung ke (A1) kontaktor 2 yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor 2 dan lampu 2 bisa menyala, karena lampu 2 juga terhubung dengan netral. Untuk kontaktor 1 dan lampu 1 padam, karena tidak terhubung ke arus. 3. Tekan sementara PB start 1 kemudian tekan sementara PB start 2, didapat hasil, pada saat PB start 1 di tekan sementara kontaktor 1 tehubung dan kontaktor 2 tidak terhubung ke arus, untuk lampu, lampu 1 menyala, lampu 2 padam. Dan pada saat PB start 2 ditekan sementara kontaktor 1 dan lampu 1 yang terhubung pada arus untuk kontaktor 2 dan lampu 2 tidak terhubung ke arus. 4. Selanjutnya PB start 2 ditekan sementara, arus mengalir pada (A1) kontaktor 2 yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor 2 dan lampu 2 menyala, karena lampu 2 juga terhubung dengan netral. Karena kontaktor 2 terhubung ke arus, untuk kontaktor 1 dan lampu 1 otomatis tidak terhubung pada arus. 7. Kesimpulan 1. Kontak bantu NC 21-22 yang di pasang seri pada masing-masing kontaktor putaran lawannya berfungsi sebagai interlock jika salah satu putaran motor bekerja. Jadi pada saat motor 68 beroperasi forward, Kontaktor reverse tidak akan bisa bekerja/beroperasi, begitupun sebaliknya. 2. Kontak bantu NC 21-22 dimaksudkan sebagai pengaman karena pada proses forward menjadi reverse akan ada pertukaran salah satu fasa supply sehingga jika kondisi forward menuju reverse tanpa menggunakan interlock, maka akan ada arus pendek antara fasa yang ditukar tersebut. 69 2.5 Prinsip Kerja Pengendali Bekerja Berurutan 1. Tujuan Percobaan Mahasiswa diharapkan mampu membaca gambar, mengerjakan pengawatan, mencoba rangkaian serta mencari, mengatasi gangguan pada rangkaian dan memahami prinsip kerja pengendali bekerja secara berurutan. 2. Gambar Rangkaian a. Pengendalian Berurutan Manual Fasa MCB 95 TOR 1 96 95 TOR 2 96 PB Stop 13 13 PB Start 1 K1 K2 PB Start 2 14 14 33 K1 34 A1 A1 K1 Lampu 1 K2 Lampu 2 A2 A2 Netral Gambar 2.9 Rangkaian Pengendali Berurutan Manual 70 b. Pengendalian Berurutan Otomatis Fasa MCB 95 TOR 1 96 95 TOR 2 96 PB Stop 13 PB Start 1 13 3 14 K2 T K1 14 21 K2 22 A1 K1 A1 T Lampu 1 A2 A1 A2 Lampu 2 K2 A2 Netral Gambar 2.10 Rangkaian Pengendali Berurutan Otomatis 3. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: 1. Kontaktor 2 buah 2. Timer Delay Relay 1 buah 3. Relay beban lebih thermis 2 buah 4. Push Button 3 buah 5. Lampu indikator 2 buah 6. MCB 1 fasa 1 buah 7. Kabel penghubung secukupnya 8. Tespen 1 buah 71 4. Langkah – Langkah Percobaan a. Pengendalian Berurutan Manual 1. Rangkailah rangkaian seperti gambar 2.9 2. Setelah selesai merakit, mintalah kepada instruktur untuk memeriksa rangkaian. 3. Setelah disetujui instruktur, hubungkan rangkaian ke sumber tegangan. 4. On-kan MCB dan operasikan rangkaian sebagai berikut: ๏ท Tekan sesaat “Push Button Start 1”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? ๏ท Tekan sesaat “Push Button Start 2”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? ๏ท Tekan sesaat “Push Button Start 1” dan kemudian tekan sesaat “Push Button Start 2”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? ๏ท Tekan sesaat “Push Button Start 2” dan kemudian tekan sesaat “Push Button Start 1”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? 5. Tulislah hasil pengamatan pada tabel 2.7 6. Selesai melakukan percobaan, lepas rangkaian dari sumber tegangan, rapihkan peralatan dan kembalikan pada tempat semula. 7. Analisalah hasil percobaan yang telah dilakukan. 72 b. Pengendalian Berurutan Otomatis 1. Rangkailah rangkaian seperti gambar 2.10 2. Setelah selesai merakit, mintalah kepada instruktur untuk memeriksa rangkaian. 3. Setelah disetujui instruktur, hubungkan rangkaian ke sumber tegangan. 4. On-kan MCB dan operasikan rangkaian sebagai berikut: ๏ท Tekan sesaat “Push Button Start 1”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? ๏ท Tekan sesaat “Push Button Start 2”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? 5. Tulislah hasil pengamatan pada tabel 2.8 6. Selesai melakukan percobaan, lepas rangkaian dari sumber tegangan, rapihkan peralatan dan kembalikan pada tempat semula. 7. 5. Analisalah hasil percobaan yang telah dilakukan Hasil Percobaan Tabel 2.7. Hasil Percobaan Rangkaian Pengendali Berurutan Manual Penekanan Tombol Kon. 1 Kon. 2 Lampu 1 Lampu 2 PB Start 1 ON OFF ON OFF PB Start 2 OFF OFF OFF OFF PB Start 1=>PB Start 2 ON=>ON OFF=>ON ON=>ON OFF=>ON PB Start 2=>PB Start 1 OFF=>ON OFF=>OFF OFF=>ON OFF=>OFF 73 Tabel 2.8. Hasil Percobaan Rangkaian Pengendali Berurutan Otomatis Penekanan Waktu Lampu Lampu Kon. 1 Kon. 2 Tombol (detik) 1 2 0 ON OFF ON OFF PB Start 1 5,06 ON ON ON ON PB Stop OFF OFF OFF OFF OFF 6. Analisa Hasil Percobaan Pada percobaab jobsheet 5, dilakukan percobaan terhadap dua rangkaian, yaitu pengendali berurutan manual dan pengendali berurutan otomatis yang sistem kerjanya dapat dilihat sebagai berikut: ๏ท Pada percobaan pertama, saat push button start 1 ditekan, maka arus mengalir ke (A1) kontaktor 1 yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor 1 yang mengakibatkan kontaktor 1 dan kontak bantu (13,14) kontaktor 1 yang awalnya NO akan menjadi tertutup dan kontaktor 2 tetap terbuka sehingga lampu 1 dapat menyala dikarenakan netral juga terhubung pada lampu 1. ๏ท Pada percobaan kedua, saat push button start 2 ditekan, maka arus tidak dapat mengalir ke kontaktor 2, dikarenakan kontaktor 1 dan kontak bantu NO (33,34) kontaktor 1 terbuka, sehingga lampu 2 tidak menyala. ๏ท Pada percobaan ketiga, saat push button start 1 ditekan, maka arus mengalir ke (A1) kontaktor 1 yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor 1 yang mengakibatkan kontaktor 1 dan kontak bantu (13,14) kontaktor 1 yang awalnya NO akan 74 menjadi tertutup sehingga lampu 1 dapat menyala karena netral juga terhubung pada lampu 1. Kemudian saat push button start 2 ditekan, maka arus mengalir ke kontak bantu NC (33,34) kontaktor 1 menuju ke (A1) kontaktor 2 yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor 2 mengakibatkan kontaktor 2 dan kontak bantu (13,14) kontaktor 2 yang awalnya NO akan menjadi tertutup sehingga lampu 2 dapat menyala karena netral juga terhubung pada lampu 2. ๏ท Pada percobaan keempat, saat push button 2 ditekan maka arus tidak dapat mengalir ke (A1) kontaktor 2 yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor 2, dikarenakan pada kontaktor 1 dan kontak bantu NO (33,34) kontaktor 1 terbuka sehingga lampu 2 tidak menyala. Kemudian saat push button 1 ditekan, maka arus mengalir ke (A1) kontaktor 1 yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor 1 mengakibatkan kontaktor 1 dan kontak bantu (13,14) kontaktor 1 yang awalnya NO akan menjadi tertutup dan lampu 1 dapat menyala dikarenakan netral juga terhubung pada lampu 1. ๏ท Saat push button stop ditekan, maka kontaktor 1 dan kontaktor 2 yang awalnya NC akan menjadi terbuka, sehingga lampu 1 dan 2 tidak menyala. 75 ๏ท Pada percobaan kelima, saat push button start ditekan, maka arus mengalir ke (A1) kontaktor 1 yang terhubung dengan netral pada (A2) kontaktor 1 yang mengakibatkan kontaktor 1 dan kontak bantu (13,14) kontaktor 1 yang awalnya NO akan berubah menjadi tertutup sehingga lampu 1 menjadi menyala dikarenakan netral juga terhung pada lampu 1. Saat lampu 1 menyala, arus mengalir ke (A1) timer yang terhubung dengan netral pada (A2) timer, timer akan mulai bekerja kemudian mulai menghitung mundur dalam waktu 5,06 detik untuk menutup kontak bantu pada NO (1,3) timer, sehingga arus mengalir ke (A1) kontaktor 2 yang terhubung dengan netral (A2) kontaktor 2 menyebabkan kontaktor 2 dan kontak bantu (13,14) kontaktor 2 yang mulanya NO berubah menjadi tertutup , yang menyebabkan lampu 2 dapat menyala dikarenakan netral juga terhubung pada lampu 2 dan kontak bantu NC (21,22) kontaktor 2 menjadi terbuka sehingga timer kemnbali ke posisi semula. ๏ท Saat push button stop ditekan, maka kontaktor 1 dan kontaktor 2 yang awalnya NC akan menjadi terbuka, sehingga lampu 1 dan 2 tidak menyala. 76 7. kesimpulan Dari hasil percobaan diatas, dapat disimpulkan bahwa: ๏ท Pada rangkaian pengendali berurutan manual, apabila push button start 1 ditekan maka kontaktor 1 bekerja, apabila push button start 2 ditekan maka kontaktor 2 tidak bekerja, dikarenakan arus berhenti/terputus pada kontak bantu (33,34) kontaktor 1 dan apabila menyalakan kontaktor 2 maka push button start 1 dan push button start 2 harus ditekan bersamaan. ๏ท Pada rangkaian pengendali berurutan otomatis, apabila push button start 1 ditekan maka kontaktor 1 bekerja, dalam waktu 5,06 detik kemudian kontaktor 2 bekerja sehingga lampu 2 dapat menyala secara otomatis dikarenakan penggunaan timer pada rangkaian tersebut. 77 2.6 Pengendali Nyala Lampu Berurutan dan Berulang Berbasis Programmable Logic Control (PLC) 1. Tujuan Percobaan Mahasiswa diharapkan mampu membaca gambar, mengerjakan pengawatan, mencoba rangkaian serta mencari dan mengatasi gangguan pada pengendali nyala Lampu berurutan dan berulang. 2. Gambar Rangkaian POWER SUPPLY 220 VAC POWER SUPPLY 24 VDC + - + MCB +24 VDC COM - 24 VDC 00 COM 01 Lampu 1 Lampu 2 Lampu 3 02 PB Start P L C 00 PB Stop 01 Gambar 2.11 Rangkaian Kontrol Pengendali Lampu Berurutan Berbais PLC 78 3. Alat dan bahan Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: 4. 1. PLC 1 buah 2. Software syswin 3.4 1 aplikasi 3. Push Button 2 buah 4. Laptop 1 unit 5. Power supply DC 1 buah 6. MCB 1 fasa 1 buah 7. Lampu indikator 3 buah 8. Kabel penghubung secukupnya 9. Kabel USB CIF02 1 buah 10. Tespen 1 buah Langkah – Langkah Percobaan 1. Siapkan alat dan bahan yang dibutuhkan sesuai job sheet 2. Rangkailah rangkaian seperti gambar 2.11. 3. Setelah selesai merakit, mintalah kepada instruktur untuk memeriksa rangkaian. 4. Setelah disetujui instruktur, hubungkan rangkaian ke sumber tegangan. 79 5. On-kan MCB dan operasikan rangkaian sebagai berikut: ๏ท Tekan sesaat “PB Start”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? ๏ท Tekan sesaat “PB Stop”, amati apa yang terjadi pada rangkaian? 6. Tulislah hasil pengamatan pada tabel 2.9. 7. Selesai melakukan percobaan, lepas rangkaian dari sumber tegangan, rapihkan peralatan dan kembalikan pada tempat semula. 8. Analisalah hasil percobaan yang telah dilakukan 5. Hasil Percobaan Tabel 2.9 Hasil Percobaan Rangkaian Kontrol Pengendali Lampu Berurutan Berbasis PLC Penekanan WAKTU Lampu 1 Lampu 2 Lampu 3 Tombol (detik) 0 ON OFF OFF PB Start 2 OFF ON OFF 4 OFF OFF ON 6 OFF OFF OFF PB Stop 0 OFF OFF OFF 80 6. Analisa Hasil Percobaan a. Rangkaian Konvensional Nyala Lampu Berurutan Fasa MCB PB Stop 1 1 PB Start T1 L1 T2 L2 L3 3 3 1 L2 L3 T3 3 A1 A1 T1 L1 A2 A1 T2 L2 A2 Netral Gambar 2.12 Rangkaian Konvensional Nyala Lampu Berurutan Dari gambar rangkaian konvensional nyala lampu berurutan diatas, prinsip kerja pada rangkaian tersebut yaitu, pada saat PB start ditekan sesaat, arus masuk ke L1 sehingga L1 bekerja dan membuat NO dari kontak bantu L1 berubah menjadi tertutup dan mengunci arus pada L1, kemudian T1 yang dihubung pararel dengan L1 akan mulai menghitung mundur dalam waktu 2 detik saat L1 menyala, untuk menutup NO dari kontak bantu T1 sehingga L2 bekerja diikuti L1 menjadi padam, begitupun seterusnya pada L2 dan L3. Pada saat L3 menyala, 81 T3 L3 A2 maka NC dari T3 berubah menjadi terbuka sehingga L3 padam. Saat semua rangkaian sedang bekerja dan kemudian PB stop ditekan sesaat, maka semua rangkaian menjadi tidak bekerja. b. Pengelamatan Input, Output dan Internal Pada Syswin 3.4 Tabel 2.10 Pengelamatan Input, Output dan Internal Nyala Lampu Berurutan INPUT OUTPUT INTERNAL Komponen Alamat Komponen Alamat Komponen Alamat PB Start 000.00 L1 010.00 T1 000 PB Stop 000.01 L2 010.01 T2 001 L3 010.02 T3 002 c. Diagram Leadder Nyala Lampu Berurutan Berbasis PLC Gambar 2.13 Diagram Leadder Nyala Lampu Berurutan Berbasis PLC 82 Setelah melakukan percobaan diatas, maka dapat kita buat flowchart timing nyala lampu berurutan seperti pada gambar dibawah ini: ON OFF ON OFF ON OFF Gambar 2.14 Flowchart Timing Nyala Lampu Berurutan 7. Kesimpulan Pada hasil percobaan rangkaian kontrol pengendali lampu berurutan berbasis PLC diatas yang kami telah lakukan diatas, prinsip kerja dari rangkaian tersebut yaitu, pada saat PB start ditekan sesaat, maka dalam waktu 0 detik lampu 1 menyala, sedangkan lampu 2 dan lampu 3 tetap padam, kemudian dalam waktu 2 detik lampu 1 padam diikuti lampu 2 menyala, selanjutnya dalam waktu 4 detik kemudian lampu 2 padam diikuti lampu 3 menyala dan saat lampu 3 menyala, 6 detik kemudian lampu 3 menjadi padam. 83 2.7 Penyearah Dioda 1. Tujuan Percobaan 1. Mahasiswa dapat mengerti dan memahami karakteristik dioda sebagai penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh satu fasa. 2. Mahasiswa dapat mengerti dan memahami faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan keluaran pada penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh satu fasa tak terkendali. 3. Mahasiswa mengerti dan memahami perilaku penyearah setengah gelombang dan gelombang penuh satu fasa tak terkendali apabila dibebani dengan beban resistif. 2. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang dibutuhkan pada percobaan ini adalah: 7. Modul Penyearah Dioda 1 buah 8. Multimeter Digital 1 buah 9. Amperemeter Digital 1 buah 10. Oscilloscope 1 buah 11. Kabel penghubung secukupnya 84 3. Gambar Percobaan a. Penyearah ๐⁄๐ Gelombang Gambar 2.15 Rangkaian Dioda Penyearah ½ Gelombang Gambar 2.16 Rangkaian Dioda Penyearah ½ Gelombang dengan Kapasitor 85 b. Penyearah Gelombang Penuh Gambar 2.17 Rangkaian Dioda Penyearah 1 Gelombang Gambar 2.18 Rangkaian Dioda Penyearah 1 Gelombang dengan kapasitor 86 4. Langkah Percobaan a. Penyearah ๐⁄๐ Gelombang 1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan 2. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan 3. Catat nilai parameter yang ditunjukan pada alat ukur input dan output pada gambar 2.16 4. Gambarkan grafik tegangan output yang ditunjukan oleh oscilloscope 5. Ulangi langkah 1-4 sesuai dengan menghubungkan filter kapasitor b. Penyearah Gelombang Penuh 1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan. 2. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan. 3. Catat nilai parameter yang ditunjukan pada alat ukur input dan output pada gambar 2.17 4. Gambarkan grafik tegangan output yang ditunjukan oleh oscilloscope. 5. Ulangi langkah 1-4 sesuai dengan menghubungkan filter kapasitor. 87 5. Hasil Percobaan a. Penyearah ½ Gelombang Tabel 2.11 Hasil Pengukuran Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor R = 500 โฆ C = 1000 ๐F Pengukuran dengan Multimeter Selektor Alat Ukur AC Vin (V) Vd (V) VR (V) ID (mA) 24,91 14,36 13,04 12,24 10,94 10,57 9,77 DC Pengukuran dengan Osiloskop Input (CH1) Vpp Output (CH2) Vp 2,5x2x10= 50 1,5x2x10= 30 Tabel 2.12 Hasil Pengukuran Penyearah 1⁄2 Gelombang Dengan Kapasitor Pengukuran dengan Multimeter Pengukuran dengan Osiloskop Alat Ukur Vin (V) Vd (V) VR (V) ID (mA) Input (CH1) Vpp Output (CH2) Vp AC 22,2 9,61 0,68 42,0 53,6 26,83 21,97 2,4x2x10= 48 1,8x0,1x10= 1.8 Selektor DC b. Penyearah Gelombang Penuh Tabel 2.13 Hasil Pengukuran Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor R = 500 โฆ Pengukuran dengan Multimeter Selektor Alat Ukur AC DC Vin (Volt) VR (Volt) ID (mA) 13,6 2,722 9,34 20,63 18,67 C = 1000 ๐F Pengukuran dengan Osiloskop Output Output Input (CH1) Output (CH2) (CH2) (CH2) Vpp Vp Vripple fripple 3,4x1x10= 34 3,4x1x10= 34 88 - - Tabel 2.14 Hasil Pengukuran Penyearah Gelombang Penuh degan Kapasitor Pengukuran dengan Multimeter Pengukuran dengan Osiloskop Selektor Output Vin VR ID Input (CH1) Output (CH2) Alat Ukur (CH2) (Volt) (Volt) (mA) Vpp Vp Vripple AC 14,30 DC 6. 4,34 37,78 28,74 25,95 3,4x1x10= 34 1,6x2x10= 32 3,6 Analisa Hasil Percobaan Pada hasil percobaan penyearah ½ gelombang terlihat bahwa pada osiloskop, tegangan input merupakan sinusoida dan teganga output setelah diode bentuknya setengah gelombang. Pada penyearah setengah gelombang, dioda berlaku sebagai penghantar selama putaran negatif. Oleh karena itu, rangkaian putaran setengah negatif menghilang dengan gambar setengah gelombang. Namun gelombang yang dihasilkan keluaran masih berupa gelombang kasar. Untuk menghaluskan, digunakan filter kapasitor pada rangkaian. Kapasitor akan menyaring gelombang keluaran sehingga akan terbentuk gelombang riak halus. Pada saat kapasitor di isi energi melalui sebuah hambatan, maka tegangan pada kapasitor naik. Kapasitor yang dirangkai secara dengan beban akan memberikan efek peralatan pulsa DC lebih halus. Penyearah gelombang penuh di bangun dan sebuah transformator CT dengan dua buah dioda. Fungsi transformator CT sebagai penghasil 2 buah sinyal sinus dengan fase berkebalikan. Satu gelombang menghasilkan fase yang sama dengan input, sedangkan 89 Output (CH2) fripple 18,5 satu gelombang lagi menghasilkan fase yang berkebalikan sinyal input. Kelebihan dari penyearah gelombang penuh ini adalah outputnya yang halus, stabil dan efisien karena megeluarkan seluruh siklus sinyal input AC. Kekurangannya rangkaian yang lebih sulit dan tentunya biaya yang diperlukan juga lebih besar. Gambar 2.19 Grafik ½ gelombang tanpa kapasitor 90 Gambar 2.20 Grafik ½ gelombang dengan kapasitor Gambar 2.21 Grafik 1 gelombang tanpa kapasitor 91 Gambar 2.22 Grafik 1 gelombang dengan kapasitor 7. Kesimpulan 1. Pada penyearah setengah gelombang, dioda berlaku sebagai penghantar selama putaran negatif. Oleh karena itu, rangkaian putaran setengah negatif menghilang dengan gambar setengah gelombang. 2. Pada penyearah gelombang penuh tegangan DC gelombang pertama melalui diode D1 dan D4 sedangkan gelombang kedua melalui D3 dan D2. 92 2.8 Karakteristik Motor DC 1. Tujuan Percobaan 1. Mahasiswa dapat mengerti dan memahami karakteristik thyristor sebagai penyearah terkendali setengah gelombang dan gelombang penuh satu fasa. 2. Mahasiswa dapat mengerti dan memahami faktor-faktor yang mempengaruhi tegangan keluaran pada penyearah terkendali setengah gelombang dan gelombang penuh satu satu fasa tak terkendali. 3. Mahasiswa mengerti dan memahami perilaku penyearah terkendali setengah gelombang dan gelombang penuh satu fasa tak terkendali apabila dibebani dengan beban resistif. 2. Gambar Rangkaian Gambar 2.23 Rangkaian Thrysitor ½ gelombang tanpa kapasitor 93 Gambar 2.24 Rangkaian Thrysitor ½ gelombang dengan kapasitor Gambar 2.25 Rangkaian Thrysitor gelombang penuh Gambar 2.26 Rangkaian Thrysitor gelombang dengan kapasitor 94 3. 4. Alat dan Bahan 1. Modul penyearah thyristor 1 unit 2. Multimeter Digital 1 buah 3. Amperemeter 1 buah 4. Oscilloscope 1 buah 5. Kabel Penghubung secukupnya Langkah Percobaan 1. Siapkan semua peralatan yang akan dipergunakan. 2. Rangkailah peralatan sesuai dengan gambar rangkaian percobaan. 3. Aturlah Vout dengan nilai α = 0แต 4. Catat nilai parameter yang ditunjukkan pada alat ukur input dan output pada tabel 2.16. 5. Gambarkan grafik tegangan output yang ditunjukkan oleh oscilloscope. 6. Ulangi langkah 1 – 5 dengan mengukur Vout dan α secara bervariasi. 7. Ulangi langkah 1 – 6 dengan menghubungkan filter kapasitor. 95 5. Hasil Percobaan Tabel 2.15 Hasil percobaan Penyearah Terkendali ½ Gelombang Tanpa Kapasitor R=500Ω No α 1. 0แต 2. 45แต 3. 90แต 4. 135แต 5. 180แต Selektor Alat Ukur C=1000μF Pengukuran dengan multimeter Vin VQ (Volt) (Volt) VR (Volt) 25,15 25,10 0,0011 1,13 16,49 25,14 17,08 17,18 26,67 15,95 16,43 14,66 64,4 15,34 0,009 16,42 11,33 26,02 12,48 15,88 13,25 1,7 AC DC AC DC AC DC AC DC AC DC 25,15 24,70 24,61 24,56 Pengukuran dengan Osiloskop Output Input (CH1) (CH2) Vpp Vp IQ (Volt) 8,80 1,12 9,49 0,33 19,67 0,19 7,46 0,06 65,3 2,8x1x10=28 0 2,8x1x10=28 1x2x10=20 2,8x1x10=28 1,4x2x10=28 2,8x1x10=28 1,6x2x10=32 2,8x1x10=28 1,6x2x10=32 Tabel 2.16 Hasil Percobaan Penyearah Terkendali ½ Gelombang Dengan Kapasitor R= 500 Ω C=1000 μF Pengukuran dengan multimeter No α 1. 0แต 2. 45แต 3. 90แต 4. 135แต 5. 180แต Selektor Alat Ukur AC DC AC DC AC DC AC DC AC DC Vin (Volt) VQ (Volt) VR IQ (Volt) (Volt) 25,13 25,12 0,012 1,12 8,61 mv 25,14 10,74 mv 23,56 24,38 mV 23,54 23,29 mV 24,24 49,5 mV 7,8 0,012 10,24 0,066 23,93 0,067 22,41 0,096 10 5,59 1,12 7,18 0 17,48 0 13,83 0,19 0,11 25,13 23,75 23,77 24,13 96 Pengukuran dengan Osiloskop Output Input (CH1) (CH2) Vpp Vp 3×1×10=30 0 3×1×10=30 0 2,6×1×10=26 0 2,6×1×10=26 0 2,6×1×10=26 0 Tabel 2.17 Hasil Percobaan Penyearah Terkendali Gelombang Tanpa Kapasitor Pengukuran dengan multimeter No α 1. 0แต 2. 45แต 3. 90แต 4. 135แต 5. 180แต Selektor Alat Ukur Vin (Volt) VQ (Volt) 9,16 6,56 3,71 0,02 3,95 mV 4,80 0,533mV 2,78 0,56mV 6,04 2,72 mV 5,5 3,013mV 2,06 2,43 4,30 4,85 2,92 0,066 28,1 0,015 2,1 0,09 0,02 0,09 0,02 0,09 0,02 0,09 0,02 0,09 AC DC AC DC AC DC AC DC AC DC 7,98 11,12 6,10 5,6 VR IQ (Volt) (Volt) Pengukuran dengan Osiloskop Input (CH1) Vpp Output (CH2) Vp 3,1x1x10=31 3,2x5x1 16 3x1x10=30 3x5x1=15 2,7x1x10=27 2,7x5x113,5 2.3x1x10 1,3x5x6,5 1,8x1x10 1,2x0,1x10,12 Tabel 2.18 Hasil percobaan Penyearah Terkendali Gelombang Penuh Dengan Kapasitor R=0,5 Ω No α Selektor Alat Ukur AC 1. 0แต 2. 45แต 3. 90แต 4. 135แต 5. 180แต C=0,1μF Pengukuran dengan multimeter Vin VQ VR IQ (Volt) (Volt) (Volt) (Volt) 7,64 DC AC DC AC DC AC DC AC DC 6,71 6,07 5,62 5,43 7,58 0,10 0,02 9,18 6,62 8,82 5,98 6,39 5,6 2,6 5,37 3,03 10,6 7,6 10,64 0,256 8,62 0,7 5,3 0,02 105,2 0,09 0,02 0,09 0,02 0,09 0,02 0,09 0,02 0,09 97 Pengukuran dengan Osiloskop Input (CH1) Vpp Output (CH2) Vp 3x1x10=30 2,2x0,2x10=0,44 2,6x1x10=26 2x0,2x1=0,4 2,5x1x10=25 2x0,5x1=1 2,2x1x10=22 4x0,5x1=2 3,4x0,5x1017 0,7x0,2x1=0,14 6. Analisa Hasil Percobaan Dari gambar penyearah gelombang penuh 1 fasa, maka terdapat kelebihan outputnya karena dapat diatur dengan adanya sudut pernyataan gate pada thyristor. Pada gate thyristor diberikan pernyataan sebesar α, maka tegangan positif saja yang dilewatkan oleh thyristor, tegangan negatif di blok, tidak dilewatkan khususnya karena bebannya resistif. Pada beban resistif, ketika sudut pernyataan di perbesar, maka tegangan output yang dihasilkan akan mengecil sesuai dengan sudut konduksi dari thyristor. Pada beban resistif akan dihasilkan tegangan dan arus sephasa. Dengan penyearah thyristor setengah gelombang hanya gelombang positif dari sinusoida yang dilewatkan, gelombang negatif di blok akan dihilangkan thyristor, yang termasuk beban resistif misalnya lampu pijar, pemanas heater, rice cooker, dan lain-lain. Saat beban terpasang mengandung resistif induktif arus beban dengan tegangan tidak sephasa, saat thyristor diberikan sudut. Arus beban naik dan tidak segera mencapai nol saat tegangan berada dititik nol. Thyristor akan konduksi lebih lama sebesar sudutnya. Sedangkan pada gelombang penuh penyearah 1 fasa, menggunakan 4 thyristor. Tegangan output dari rangkaian ini dapat diatur dengan mengatur sudut penyalaan pada thyristor. Pada beban resistif, arus akan sephasa dengan tegangan. Thyristor adalah komponen elektronika yang berfungsi sebagai saklar (switch) atau pengendali 98 yang terbuat dari bahan semikonduktor. Pada prinsipnya, thyristor memiliki tiga kaki akan menggunakan arus atau tegangan rendah yang diberikan pada salah satu kaki terminalnya untuk mengendalikan arus atau tegangan dengan fungsi yang melewati dua terminal lainnya. Channel 1 Channel 2 Gambar 2.27 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 0° 99 Channel 1 Channel 2 Gambar 2.28 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 45° Channel 1 100 Channel 2 Gambar 2.29 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 90° Channel 1 Channel 2 Gambar 2.30 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 135° 101 Channel 1 Channel 2 Gambar 2.31 Penyearah 1⁄2 Gelombang Tanpa Kapasitor 180° Channel 1 102 Channel 2 Gambar 2.32 Penyearah 1⁄2 Gelombang Dengan Kapasitor Channel 1 Channel 2 Gambar 2.33 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 0° 103 Channel 1 Channel 2 Gambar 2.34 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 45° Channel 1 104 Channel 2 Gambar 2.35 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 90° Channel 1 Channel 2 Gambar 2.36 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 135° 105 Channel 1 Channel 2 Gambar 2.37 Penyearah Gelombang Penuh Tanpa Kapasitor 180° Channel 1 106 Channel 2 Gambar 2.38 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 0° Channel 1 Channel 2 Gambar 2.39 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 45° 107 Channel 1 Channel 2 Gambar 2.40 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 90° Channel 1 108 Channel 2 Gambar 2.41 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 135° Channel 1 Channel 2 Gambar 2.42 Penyearah Gelombang Penuh Dengan Kapasitor 180° 109 7. Kesimpulan 1. Rangakaian penyearah thyristor kelebihannya tegangan outputnya bisa diatur dengan mengatur sudut penyalaan gate 2. Tegangan positif saja yang dilewatkan oleh thyristor. Tegangan negatif di blok tidak dilewatkan 110 2.9 Percobaan Analisa Loop 1. Tujuan Percobaan Mahasiswa dapat menganalisis rangkaian listrik dengan dua sumber arus menggunakan analisa loop. 2. 3. Alat dan Bahan 1. Sumber tegangan DC 2 buah 2. Ampere mter DC 3 buah 3. Modul NO- 09 Kirchoof Law 1 buah 4. Kabel penghubung secukupnya Prosedur Percobaan 1. Buatlah rangkaian seperti Gambar 9.3 dibawah ini ! Gambar 2.43 Rangkaian Percobaan Loop 111 2. Setelah rangkaian benar , atur tegangan V1 dan V2 sehingga menunjukkan nilai-nilai seperti Tabel 2.20 Catat besarnya arus pada setiap perubahan tegangan V1 dan V2! V1 (Volt) Tabel 2.19 Pengamatan Arus Rangkaian V2 I1 I2 (Volt) (A) (A) 8 12,06 16,04 4,05 8,05 12,01 0,58 0,70 0,80 0,13 0,42 0,72 I3 (mA) 497 895 1316 3. Hentikanlah kegiatan dan kemudian kembalikan semua peralatan ke tempat semula! 4. Hitunglah besarnya arus berdasarkan teori (metode matriks determinan) 5. Buatlah kesimpulan secara keseluruhan berdasarkan percobaan tadi! 4. Analisa Percobaan Dari hasil pengukuran diatas maka dapat dihitung arusnya berdasarkan teori 1. V1 = 8 V dan V2 = 4,05 [ [ ๐ 1 + ๐ 2 −๐ 2 −๐ 2 ๐ผ ๐ ] [ 1] = [ 1] ๐ 2 + ๐ 3 ๐ผ2 ๐2 8 12 + 4 −4 ๐ผ1 ][ ]=[ ] 4,05 −4 4 + 6 ๐ผ2 112 [ 8 16 −4 ๐ผ1 ][ ]=[ ] 4,05 −4 10 ๐ผ2 Mencari I1 8 −4 ] 4,05 10 16 −4 [ ] −4 10 = 16 8 ] −4 4,05 16 −4 [ ] −4 10 = [ I1 = [ I2 = 80+16,2 160−16 64,8+32 160−16 = = 96,2 144 = 0,67 Ampere 96,8 144 = 0,67 Ampere Dari hasil tersebut maka dapat dihitung error (%) antara hasil pengukuran dan hasil perhitungan Error % I1 = = I hitung−I terbaca I1 0,67−0,58 0,67 × 100% × 100% 0,09 = 0,67 × 100% = 0,13 × 100% = 13% Error % I2 I hitung−I terbaca = = I1 0,67−0,13 0,67 × 100% × 100% 0,54 = 0,67 × 100% = 0,81 × 100% = 81% 113 Tabel 2.20 hasil perhitungan V1 V2 I1 I2 Error% I1 Error% I2 8 4,05 0,67 0,67 13% 81% 12,06 8,05 1,06 1,23 34% 66% 16,04 12,01 1,45 1,78 45% 60% Dari hasil perhitungan yang telah dirangkum dalam tabel hasil perhitungan diatas, maka dapat dilihat perbedaan besarnya arus pada hasil pengukuran dan pada hasil perhitungan. Error% arus 2 lebih besar dibandingkan error % arus 1. Namun sesuai dengan teorinya bahwa jika pada suatu cabang rangkaian ada dua arus loop, maka arus riil dari cabang tersebut merupakan jumlah dari arus loop sesuai dengan tandanya. Pada hasil pengukuran, total I1 + I2 hampir mendekati dengan hasil pengukuran I3. Error % yang terjadi dapat disebabkan oleh kesalahan membaca alat ukur atau baik/tidaknya kondisi alat serta komponen dan adanya toleransi pada nilai resistor. 5. Kesimpulan 1. Jika pada suatu cabang rangkaian ada dua arus loop, maka arus riil dari cabang tersebut merupakan jumlah dari arus loop sesuai dengan tandanya. 114 2. Perhitungan arus berdasarkan teori dilakukan untuk membuktikan apakah benar atau tidaknya teori dengan hasil praktek secara langsung. 3. Error % yang terjadi dapat disebabkan oleh kesalahan membaca alat ukur atau baik/tidaknya kondisi alat serta komponen dan adanya toleransi pada nilai resistor. 115 2.10 Rangkaian Impedansi 1. Tujuan Percobaan 1. Mahasiswa dapat mempelajari efek perubahan frekuensi terhadap impedansi dan arus pada rangkaian RL. Seri. 2. Mahasiswa dapat memplajari efek perubahan frekuensi terhadap impedansi dan arus pada rangkaian RC seri. 2. 3. Alat dan Bahan 1. Funcition Generator 1 Buah 2. Oscilloscope 1 Buah 3. Digital Multimeter 1 Buah 4. Resistor 1 Buah 5. Kapasitor 1 Buah 6. Induktor 1 Buah 7. Kabel Penghubung Secukupnya Gambar Rangkaian Gambar 2.44 Rangkaian Respon Frekuensi RL 116 Gambar 2.45 Rangkaian Respon Frekuensi RC 4. Langkah Percobaan a. Respon Frekuensi Rangkaian RL 1. Buatlah Rangkaian seperti gambar 2.29 2. Dengan menggunakan multimeter, aturlah FG pada frekuensi = 50 Hz, ukur tegangan input Vin, tegangan resistor VR, dan arus rangkaian. Catat hasil pengukuran pada tabel 10.1 3. Amati layar Oscilloscop, tentukan Vpp pada CH-1 dan Vpp pada CH-2. Tentukan perbedaan sudut fasa antara Vin dan VR catat pada tabel 2.22 4. Ulangi langkah 3, pada nilai frekuensi seperti yang di tentukan pada tabel 2.22, off kan semua peralatan setelah pengukuran selesai. 117 b. Respon Frekuensi pada Rangkaian RC 1. Buatlah Rangkaian seperti gambar 2.30 2. Dengan menggunakan multimeter, aturlah FG pada frekuensi = 50 Hz, ukur tegangan input Vin, tegangan resistor VR, dan arus rangkaian. Catat hasil pengukuran pada tabel 2.23 3. Amati layar Oscilloscop, tentukan Vpp pada CH-1 dan Vpp pada CH-2. Tentukan perbedaan sudut fasa antara Vin dan VR catat pada tabel 2.22 4. Ulangi langkah 3, pada nilai frekuensi seperti yang di tentukan pada tabel 2.23, off kan semua peralatan setelah pengukuran selesai. 5. Selektor Alat Ukur AC DC Hasil Percobaan Tabel 2.21 Respon Frekuensi Rangkaian RL Seri R= 100โฆ L= 0,01H Pengukuran dengan Multimeter Pengukuran dengan Oscilloscope Vin VR I Vpp Vpp (Hz) แถฟ (volt) (volt) (mA) (CH.1) (CH.2) 6,71 6,71 0,09 50,01 3,8×5×1=19 3,8×5×1= 19 0° 360,5 0,11 AC DC 6,68 100 AC DC 6,67 150,2 AC DC 6,60 200,01 6,68 0,09 360,5 0,11 6,67 0,08 359,6 0,11 6.66 0,07 259,6 0,11 118 3,7×5×1= 18,5 3,7×5×1= 18,5 0° 3,7×5×1= 18,5 3,7×5×1= 18,5 0° 3,7×5×1= 18,5 3,7×5×1= 18,5 0° Selektor Alat Ukur AC DC Tabel 2.22 Respon Frekuensi Rangkaian RC Seri R=100โฆ C=0,1 Pengukuran dengan Multimeter Pengukuran dengan Oscilloscope F Vin VR I Vpp Vpp แถฟ (Hz) (volt) (volt) (mA) (CH.1) (CH.2) 6,2 0,007 V 0,02 50,18 2,2×5×10= 110 4,2×5×10= 210 0° 0,1 mV 0,08 AC 4,98 100,8 DC AC 4,2 150 DC AC 3,61 200 DC 6. 0,06V 0,02 0,1 mV 0,07 0,09 V 0,02 0,1 Mv 0,07 0,009 V 0,02 0,1 mV 0,07 2,2×5×10= 110 4,3×5×10= 215 0° 2,5×5×10= 125 4,4×5×10= 220 0° 2,5×5×10= 125 4,3×5×10= 215 0° Analisa Hasil Percobaan Dari hasil pengukuran tabel 2.22 Rangkaian RL seri tersebut maka dapat dihitung impedansinya 1. 50 Hz XL = 2πfL = 2.3,14.50.0,01 = 3,14 Z =√๐ 2 + ๐ฅ๐ฟ2 =√1002 + 3,142 =√10000 + 9,86 =100,05 โฆ 119 2. 100 Hz XL = 2πfL = 2.3,14.100.0,01 = 6,28 Z =√1002 + 6,282 =√10000 + 39,44 =100,197 โฆ Tabel 2.23 Hasil Perhitungan Rangkaian RL seri F (Hz) XL Z 50,01 3,14 100,05 100 6,28 100,197 150,2 9,43 100,44 200,01 12,56 100,79 Dari hasil pengukuran tabel 2.23 Rangkaian RC seri maka, dapat di hitung impendansinya 1. 50,8 Hz XC −1 = 2๐๐๐ถ =2 . −1 3,14 . 50,18. 10−7 −1 = 0,00003 = -31250 120 =√๐ 2 + ๐ฅ๐ถ 2 Z =√1002 + 312502 =√10000 + 976.562.500 =31.250,16 Tabel 2.24 Hasil Perhitungan Rangkaian RC seri F (Hz) XC Z 50,18 31.250 31.250,159 100,8 15.873 15.873,31 150 10638,3 10.638,8 200 7936,51 7.937,14 Dari hasil perhitungan tersebut dapat dibuat grafik yang menggambarkan impendansi terhadap frekuensi Gambar 2.46 Grafik impendansi terhadap frekuensi Rangkaian RL seri 121 Gambar 2.47 Grafik impendansi terhadap frekuensi Rangkaian RC seri Dari hasil perhitungan dan gambar grafik, dapat dilihat bahwa efek perubahan frekuensi terhadap arus dan impendasi pada suatu rangkaian RL adalah semakin besar frekuensi yang diberikan maka impendansi yang dihasilkan semakin besar. Sedangkan efek perubahan frekuensi terhadap arus dan impendasi pada suatu rangkaian RC adalah semakin besar frekuensi yang diberikan, maka impendansi yang dihasilkan semakin kecil. 122 Gambar 2.48 Grafik Rangkaian RL seri 50,01 Hz Gambar 2.49 Grafik Rangkaian RL seri 100, 150.2 , 200.01Hz 123 Gambar 2.50 Grafik Rangkaian RC seri 50,18 Hz Gambar 2.51 Grafik Rangkaian RC seri 100,8 Hz 124 Gambar 2.52 Grafik Rangkaian RC seri 150 Hz Gambar 2.53 Grafik Rangkaian RC seri 200 Hz 125 7. Kesimpulan 1. Pada rangkaian RL seri jika frekuensi dinaikkan, akan menyebabkan XL naik/semakin besar. 2. Arus pada rangkaian RL berbanding terbalik dengan Z, jika Z bertambah maka arus akan berkurang 3. Pada rangkaian RC seri jika frekuensi dinaikkan, akan menyebabkan XC turun/semakin kecil. 4. Arus pada rangkaian RL jika frekuensi semakin kecil, maka Z bertambah dan arus akan berkurang. 5. Sehingga dapat dikatan bahwa efek dari kapasitor dan induktor pada arus rangkaian RL dan RC adalah kebalikan. 126 2.11 Rangkaian Res.onansi RLC 1. Tujuan Percobaan 1. Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang rangkaian RLC seri. 2. Mahasiswa dapat mengerti dan memahami tentang resonansi pada rangkaian RLC. 2. 3. Alat Dan Bahan 1. Function Generator 1 buah 2. Oscilloscope 1 buah 3. Multimeter Digital 1 buah 4. Modul RLC 1 buah 5. Kabel penghubung secukupnya Gambar Rangkaian Praktikum VR VL VC V V V f GND I A L R C I f GND Gambar 2.54 Rangkaian Percobaan RLC 127 4. Langkah Percobaan 1. Buatlah rangkaian pada gambar 2.39 2. Hubungkan FG pada terminal f dan GND input rangkaian. Aturlah frekuensi FG pada 10 kHz. 3. Hubungkan CH.1 oscilloscope pada terminal f dan GND CH.2 pada terminal f dan GND di kaki resistor. 4. Catat nilai yang ditunjukkan multimeter digital, I, VR, VL, dan VC pada tabel 2.26 Amati layar oscilloscope, tentukan VP-P pada CH.1 dan VP-P pada CH.2. Tentukan perbedaan sudut fasa antara Vin dan VR catat pada tabel 2.26 5. 5. Ulangi langkah 2 sampai 3 dengan frekuensi yang bervariasi. Hasil Percobaan Tabel 2.25 Respon Frekuensi Rangkaian RLC Seri R = 100 โฆ C = 0,1 µF L = 1 mH Pengukuran dengan Oscilloscope Pengukuran dengan Mulimeter f (kHz) Vin (volt) 10,11 5,04 20,05 4,74 30,08 4,51 40,22 4,20 VR (volt) 2,82 242,9 1,597 234,6 1,1 231,8 0,84 242,5 VL (volt) 0,015 0 0,05 0 0,09 0 0,008 0 VC (volt) 0,021 1,3 0,01 1,8 0,008 1,4 0,008 1,7 128 I (mA) 0,02 0,09 0,02 0,09 0,02 0,09 0,02 0,09 VP-P (CH.1) VP-P (CH.2) ฯด 3x5x1 2,9x5x1 5 3x5x1 2,9x5x1 3,91 3x5x1 2,9x5x1 6 3x5x1 2,9x5x1 7,5 Tabel 2.26 Jarak Gelombang Sinusoidal pada Oscilloscope Pengukuran dengan Oscilloscope f (kHz) Jarak kedua Jarak Setengah Jarak Setengah Gelombang Gelombang CH.1 Gelombang CH.2 10,11 0,3 5,4 5,6 20,05 0,2 4,6 4,4 30,08 0,2 3 2,4 40,22 0,2 2,4 2,6 6. Analisa Percobaan Setelah melaksanakan percobaan, buatlah analisa berdasarkan beberapa pertanyaan/instruksi berikut: 1. Hitunglah nilai impedansi Z dengan metode: √๐ 2 + (๐๐ฟ − ๐๐ถ )2 dan bandingkan dengan metode ๐ = ๐= ๐ ๐ผ . Hitung error (%). 2. Hitunglah frekuensi resonansi rangkaian RLC seri. 3. Hitunglah nilai pf dan sudut fasa φ. 4. Hitunglah nilai daya S, P dan Q rangkaian RLC seri. 5. Buatlah grafik Z vs f dan grafik I vs f sesuai tabel hasil percobaan. 6. Dengan memperhatikan grafik Z vs f untuk rangkaian RLC seri, apa pengaruh frekuensi terhadap impedansi? Jelaskan! 7. Buatlah kesimpulan dari percobaan ini. 129 1) Hitunglah Nilai Impedansi dengan frekuensi 101.100 Hz ๐๐ฟ = 2πfL = 2 x 3,14 x 101.100 x 0,001 = 634,91 1 ๐๐ถ = 2๐๐๐ฟ = = 1 2 ๐ฅ 3,14 ๐ฅ 101.100 ๐ฅ 0,0000001 1 0,063 =15,8 Z = √๐ 2 + (๐๐ฟ− ๐๐ถ )2 = √1002 + (634,91 − 15,8)2 = √1002 + (619,11)² = √10000 + 383.297,19 = 627,134โฆ Veff = = ๐๐๐ 2 √2 15 2√2 = 5,30 130 Metode : ๐๐๐ Z = Z = Z = 252 โฆ ๐ผ 5,04 0.02 Error % = = ๐๐ข๐๐ข๐− ๐ โ๐๐ก๐ข๐๐ ๐๐ข๐๐ข๐ 627,134−252 x 100% x 100% 627,134 = 60 % Tabel 2.27 Hasil Perhitungan Berdasarkan Percobaan Frekuensi (KHz) XL XC Z Veff Z Error % 10,11 634,91 15,8 627,134 5,30 252 60% 20,05 1259,14 7,94 1255,2 5,30 237 81,11% 30,08 1889,024 5,26 1886,4 5,30 222,5 88% 40,24 2525,82 4 2523,80 5,30 210 92% 2) Frekuensi resonansi rangkaian RLC seri fr 1 = 2๐ √๐ฟ๐ถ = 2×3,14 1 √0,001×0,0000001 1 = 6,28 ×0,00001 =15923,566 Hz 131 3) Hitung Pf dan sudut fasa φ Pf ๐ =๐ 100 = 627,134 = 0,16 4) Daya S, P, Q dalam rangkaian RLC seri Daya frekuensi 10,11 Hz S =V×I =5,04 × 0,02 = 0,1008 Va P = V × I × Pf = 0,1008 × 0,16 = 0,016 watt Q = √๐ 2 − ๐2 = √0,10082 − 0,0162 = √0,0102 − 0,000256 =√0,009944 =0,099 Var 132 5) Grafik Z vs f dan grafik Z vs f Gambar 2.55 Grafik Z vs f Gambar 2.56 Grafik I vs f 7. Kesimpulan Pada hasil percobaan diatas terlihat bahwa semakin besar frekuensi yang di berikan maka impendasi akan semakin besar. Namun arusnya akan cenderung sama. 133 BAB III PENUTUP 3.1. Kesimpulan Dengan adanya percobaan pada setiap job sheet yang dikerjakan, maka kami dapat memahami dan mengetahui fungsi dan kegunaan dari setiap komponen pada rangkaian dalam sistem kendali, mesin listrik I dan elektronika daya, serta mengetahui cara merangkai setiap rangkaian job sheet yang baik dan benar. 3.2. Saran Sebelum melalukan praktikum sebaiknya dijelaskan sekilas tentang job sheet yang akan dikerjakan dan mengawasi para mahasiswa yang melakukan praktikum, sehingga meminimalisir terjadinya kecelakaan kerja atau terjadinya kerusakan pada bahan praktek. 134 DAFTAR PUSTAKA Http://TeknikKetenagalistrikan.Blogspot.Co.Id/2017/9/Makalah KarakteristikMotorDC#.Wrwwy-Z9dvi (diakses pada tanggal 9 Desember 2017 10.30 WIT). Http://Www.Miung.Com/2017/9/MakalahKarakteristikMotorACSplet Fasa (diakses pada tanggal 9 Desember 2017 10.30 WIT). Http://SikilRayapen.Blogspot.Co.Id/2017/09/MakalahPrinsipKerjaPen gendaliPengasutanSecaraLangsung (diakses pada tanggal 9 Desember 2017 10.30 WIT). Http://Revenge47.Blogspot.Co.Id/2017/10/MakalahPrinsipKerjaPenge ndaliPutaranKananKiri.Html (diakses pada tanggal 10 Desember 2017 10.30 WIT). Http://Listrikduniaterang.Blogspot.Co.Id/2017/10/MakalahPrinsipKerj aPengendaliBekerjaBerurutan (diakses pada tanggal 10 Desember 2017 10.30 WIT). 135 Https://Id.Wikipedia.Org/Wiki/MakalahPrinsipKerjaPengendaliNyala LampuBerurutanBerbasisProgrammableLogic (diakses pada tanggal 11 Desember 2017 10.30 WIT). Http://Alatukur.Web.Id/Tag/ MakalahPenyearahDioda/ (diakses pada tanggal 11 Desember 2017 10.30 WIT). Http://ElektronikaDasar.Web.Id/MakalahPenyearahTerkendaliTyrisro r / (diakses pada tanggal 12 Desember 2017 10.30 WIT). Http://Jeniskabel.Blogspot.Co.Id/2017/13/AnalisaLoop .Html (diakses pada tanggal 11 Desember 2017 10.30 WIT). Https://Www.Tokootomotif.Com/MakalahrRangkaianImpendansi= (diakses pada tanggal 13 Desember 2017 10.30 WIT). Https://Adheokta18.Blogspot.Co.Id/2017/08/RangkaianResonansi.Ht ml (diakses pada tanggal 13 Desember 2017 10.30 WIT). 136 Http://ElektronikaKelistrikan.Blogspot.Co.Id/2017/14/ModulPraktiku mTeknikElektro (diakses pada tanggal 14 Desember 2017 10.30 WIT). 137 LAMPIRAN JOB SHEET 1 JOB SHEET 2 138 JOB SHEET 3 JOB SHEET 4 139 JOB SHEET 5 JOB SHEET 6 140 JOB SHEET 7 JOB SHEET 8 141 JOB SHEET 9 JOB SHEET 10 142 JOB SHEET 11 143
