Perancangan Kompor Listrik Menggunakan Teknologi Induksi

BAB II
PRINSIP DASAR SISTEM
KOMPOR INDUKSI ELEKTROMAGNETIK
2.1. Blok Diagram Sistem
Secara garis besar, sistem kompor induksi ini terdiri dari beberapa bagian yang
saling terhubung agar kompor induksi dapat bekerja dengan baik. Bagian awal
merupakan sumber tegangan yang kemudian melalui penyearah dan tapis. Bagian
selanjutnya merupakan konverter DC ke AC yang akan diteruskan ke kumparan. Sistem
juga akan dikendalikan oleh bagian kontrol dengan menggunakan mikrokontroler.
Sumber
Teg 220v
Penyearah
Tapis
Konverter
DC ke AC
Kumparan
Kontrol
Gambar 2.1. Blok Diagram Sistem
Penjelasan blok diagram:
1. Sumber
Power source atau sumber listrik AC berasal dari listrik PLN. Tegangan
standar 220 V dengan frekuensi 50 Hz atau 60 Hz. Untuk sumber
biasanya tegangan diturunkan dengan transformator.
2. Kontrol
Bagian ini berisi sensor suhu untuk mengetahui suhu kompor, kemudian
berisi tombol dan LCD yang dikontrol menggunakan mikrokontroler
ATMEGA 8535, berguna untuk memilih mode memasak dan
menampilkan display suhu.
4
3. Penyearah
Rectifier atau penyearah, merupakan rangkaian elektronik yang
mengubah listrik AC menjadi DC menggunakan dioda. Jumlah dioda
yang digunakan empat buah dioda yang disusun menjadi jembatan dioda.
4. Tapis
Tapis atau penyaring listrik DC digunakan agar ripple-nya sekecil
mungkin. Tapis yang digunakan adalah tapis jenis pasif dengan
kombinasi kapasitor dan induktor.
5. Konverter DC ke AC
Inverter merupakan konverter elektronik yang mengubah listrik DC
menjadi AC. Konverter ini menggunakan komponen utama IGBT. Jenis
inverter yang digunakan ada tiga macam, yaitu current source inverters
(CSI), variable voltage inverters (VMI), dan pulse-width-modulation
(PWM). PWM memiliki efisiensi yang tinggi, oleh karena itu yang
paling banyak digunakan.
6. Kumparan
Coil atau kumparan merupakan pembangkitan medan magnet, jenisnya
ada dua, yaitu bentuk spiral untuk tegangan tinggi arus rendah dan
bentuk spring untuk arus yang tinggi. Bentuk spring yang nanti akan
digunakan agar arusnya tinggi untuk mendapatkan daya yang besar.
2.2. Cara Kerja Sistem
Kompor listrik ini akan bekerja menggunakan prinsip kerja induksi
elektromagnetik dengan menggunakan kumparan sebagai pembangkit medan magnet
yang nantinya akan digunakan untuk memasak.
Kompor induksi ini menggunakan sumber listrik dari PLN dengan tegangan
sebesar 220 VAC dan frekuensi 50 Hz. Tegangan ada yang diturunkan menggunakan
transformator dan ada yang diteruskan ke penyearah. Tegangan AC akan diubah
menjadi tegangan DC melalui jembatan dioda.
5
Tegangan DC tersebut akan disaring menggunakan filter agar ripple-nya kecil.
Setelah mendapatkan tegangan DC yang bagus, tegangan tersebut akan terhubung
dengan kumparan yang dirangkai paralel dengan kapasitor. Tegangan DC akan diputushubungkan dengan menggunakan IGBT yang bekerja dalam frekuensi tinggi. Listrik
dengan frekuensi tinggi ini dialirkan ke kumparan induksi sehingga arus mengalir
melalui kumparan tersebut.
Arus bolak-balik ini membangkitkan garis-garis medan magnet. Medan magnet
ini
selalu
berubah
mengikuti
perubahan
arusnya.
Medan
magnet
ini
memotong/menembus tempat (wadah) memasak yang terbuat dari logam (penghantar).
Pada logam akan timbul ggl induksi. Oleh karena logam tempat memasak merupakan
satu kesatuan maka secara kelistrikan sama seperti dihubung singkat. Ketika tegangan
dihubung singkat akan timbul arus yang dalam hal ini arahnya berputar-putar. Karena
arahnya, arus ini kemudian disebut arus pusar atau arus Eddy (Eddy current).
Arus pusar akan mengalir dalam logam dan logam tersebut tetap mengandung
resistansi walaupun kecil, maka terbentuklah panas dan panas inilah yang dimanfaatkan
untuk memasak. Panas yang dibangkitkan oleh kompor tergantung dari energi listrik
yang dikonversikan ke bentuk panas. Semakin besar arusnya maka akan didapatkan
daya yang besar pula, sesuai dengan rumus daya: 𝑃 = 𝐼 2 R . Dimana P merupakan daya,
I merupakan arus, dan R merupakan hambatan.
Karena kerjanya seperti itu, maka tempat memasak atau wadah dari masakan
harus terbuat dari logam (penghantar). Kalau tidak, maka tidak akan terjadi pemanasan
karena tidak ada efek induksi elektromagnetik pada tempat memasaknya.
2.3. Gambaran Alat
Kompor listrik mempunyai beberapa jenis, diantaranya kompor listrik yang
menggunakan kawat nikelin yang dibakar, kompor listrik dengan infra merah, kompor
listrik dengan induksi elektromagnetik. Jenis kompor yang terakhir disebut yang akan
direalisasikan.
Kompor ini akan dirancang dengan bodi yang terbuat dari akrilik setebal 5 mm
agar didapat bodi yang kuat, kokoh, namun juga rapi. Sementara bidang pemanas akan
menggunakan piringan yang berbahan kaca tebal sehingga tidak mengganggu prinsip
kerja induksi elektromagnetik. Pada bagian depan juga terdapat LCD dan tomboltombol pilihan menu.
6
Gambar 2.2. Gambaran Alat
Keterangan:
1. AC Plug
2. Bidang pemanas
3. Bodi kompor
4. Tombol START
5. Tombol pilihan menu
6. LCD (Liquid Crystal Displays)
7