starting motor induksi 3 fasa berbasis mikrokontroler …

i

STARTING MOTOR INDUKSI 3 FASA BERBASIS MIKROKONTROLER ARDUINO

OLEH

HAERUL HAKIM HASBAR HADA

105 82 1174 13 105 82 1186 13

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2019

ii

STARTING MOTOR INDUKSI TIGA FASA BERBASIS

MIKROKONTROLER ARDUINO

Skripsi

Diajukan sebagai salah satu syarat

Untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Elektro

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Teknik

Disusun dan diajukan oleh

HAERUL HAKIM HASBAR HADA

105 82 1174 13 105 82 1186 13

PADA

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR

2019

v

Haerul Hakim1, Hasbar Hada2

1.2Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Makassar

Email: [email protected], [email protected]

ABSTRAK

Abstrak: Haerul Hakim dan Hasbar Hada (2019). Starting motor induksi 3 fasa berbasis mikrokontroler arduino. Motor induksi adalah mesin listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Motor induksi tiga phase banyak digunakan karena konstruksi yang sederhana dan perawatan yang mudah. Kendala operasi motor induksi ini adalah arus pengasutannya mencapai lima sampai tujuh kali arus nominal, sehingga diperlukan suatu metode pengasutan untuk mengatasi hal tersebut. Penelitian ini bertujuan untuk mensimulasikan alat starting dengan metode way delta dimana proses perpindahan dari way ke delta akan di atur secara otomatis pada sebuah rangkaian arduino dan beberapa relay. Penelitian ini akan menciptakan suatu alat starting motor induksi dengan metode way delta yang diatur secara otomatis dimana hal sangat membantu pekerjaan terutama dalam hal efisiensi waktu.

Kata Kunci: Motor induksi Tiga Fasa, Metode Way Delta, Arduino

mailto:[email protected]


vi

Haerul Hakim1, Hasbar Hada2

1.2Prodi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Makassar

Email: [email protected], [email protected]

ABSTRAK

Abstract: Haerul Hakim and Hasbar Hada (2019). Starting 3 phase induction motor based on Arduino microcontroller. An induction motor is an electric machine that converts electrical energy into mechanical energy. Three phase induction motor is widely used because of simple construction and easy maintenance. The operating constraints of this induction motor are that the starting current reaches five to seven times the nominal current, so a starting method is needed to overcome this problem. This study aims to simulate starting with the way delta method where the process of moving from way to delta will be set automatically on an Arduino circuit and several relays. This study will create a tool for starting an induction motor with the way delta method that is automatically regulated where things really help work, especially in terms of time efficiency.

Keywords: Three Phase Induction Motor, Way Delta Method, Arduino



vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Warahmatullahi Wabarakatuh.

Alhamdulillah segala puji bagi Allah SWT , sang pemilik dunia dan

seisinya, tiada Tuhan selain Allah dan hanya kepada-Nya lah kita patut memohon

dan berserah diri. Hanya karena nikmat kesehatan dan kesempatan dari Allah

SWT lah kami dapat menyelesaikan laporan skripsi ini. Dan tak lupa pula kita

kirimkan salam dan shalawat selalu kita haturkan kepada junjungan kita Nabi

Muhammad SAW. Sang kekasih Allah, dengan syafaat dari beliaulah kita dapat

terbebas dari zaman kejahiliyaan.

Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam dalam penulisan skripsi ini

masih banyak kekurangan-kekurangan, hal ini disebabkan karena akami selaku

penulis hanyalah manusia biasa yang tak lepas dari kesalahn dan kekurangan baik

itu di tinjau dari segi tehnis penulisan maupun perhitungan. Oleh karena itu kami

selaku penulis siap menerima dengan ikhlas segala koreksiserta perbaikan guna

menyempurakan penulisan ini agar nantinya dapat bermanfaat

Tak lupa pada kesempatan kali ini kami sebagai penulis mengucapkan

banyak terima kasih kepada pihak yang telah membantu dan mendukung

penulisan skripsi ini. Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada :

1. Allah SWT yang telah memberikan kehidupan, keselamatan dan kesehatan

baik jasmani dan rohani.

viii

2. Nabi Muhammad SAW yang senantiasa menjadi panutan kita.

3. Ayah, ibu serta kakak adik, terima kasih atas doa dan dukungannya selama

proses penulisan skripsi.

4. Bapak Hamzah Al Imran, ST. MT, sebagai Dekan Fakultas Teknuk

UniversitasMuhamadiyah Makassar.

5. Ibu Adriani , ST, MT, sebagai Ketua Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Makassar.

6. Bapak Dr. Eng. Ir. H. Zulfajri Basri Hasanuddin, M.Eng selaku pembimbing I

dan Bapak Ir. Abdul Hafid, MT, selaku pembimbing II, yang telah banyak

meluangkan waktunya dalam membimbing kami.

7. Bapak dan Ibu dosen serta staff pegawai pada Fakultas Teknik atas segala

waktunya telah mendidik dan melayani penulis selam menikuti proses belajar

mengajar di Universitas Muhammadiyah Makassar

Semoga semua pihak tersebut di atas mendapat pahala yang berlipat ganda di

sisi Allah SWT dan skripsi yang ederhana ini dapat bermanfaat bagi penulis,

rekan-rekan, mayarakat serta bangsa dan Negara ini.

Makasssar,13 Juni 2019

ix

Daftar Isi

Sampul..............................................................................................................

Halaman Judul……………………………………………………………….. ii

Halaman Pengesahan………………………………………………………… iii

Abstrak……………………………………………………………………….. iv

Kata Pengantar ................................................................................................. vii

Daftar isi ........................................................................................................... ix

Daftar gambar................................................................................................... xii

Daftar tabel ....................................................................................................... xiv

Bab I Pendahuluan ........................................................................................... 1

1.1 Latar belakang ................................................................................ 1

1.2 Rumusan masalah........................................................................... 2

1.3 Tujuan penulisan ............................................................................ 2

1.4 Batasan masalah ............................................................................. 2

1.5 Manfaat penelitian .......................................................................... 2

1.6 Sistematika penulisan ..................................................................... 3

Bab II Tinjauan Pustaka……………………………………………………… 5

2.1 Mikrokontroler………………………………………………….... 5

a. Pengertian mikrokontroler………………………………… 5

x

b. Pengertian arduino………………………………………… 6

2.2 Liquid Crystal Display (LCD)…………………………………… 7

2.3 Motor Induksi……………………………………………………. 9

a. Pengertian motor induksi…………………………………. 9

b. Prinsip kerja motor induksi………………………………. 10

c. Konstruksi motor induksi………………………………… 12

2.4 Lght Emitting Diode (LED)…………………………………….. 16

2.5 Software Arduino IDE………………………………………….. 17

2.6 Relay……………………………………………………………. 18

Bab III Metode Penelitian………………………………………………….. 20

3.1 Waktu dan Tempat Pelaksanaan……………………………….. 20

3.1.1 Waktu…………………………………………………. 20

3.1.2 Tempat Pelaksanaan………………………………….. 20

3.2 Diagram Proses Penelitian……………………………………… 22

3.3 Metode Penelitan……………………………………………….. 23

3.4 Pengumpulan Alat/ Bahan……………………………………… 23

3.5 Skema Perancangan …………………………………………… 23

xi

3.6 Flowchart Program arduino...………………………………….. 24

Bab IV Hasil dan Pembahasan……………………………………………... 25

4.1 Pengujian Rangkaian Sistem Mikrokontroler………………….. 26

4.4 Pengujian Alat………………………………………………….. 26

4.5 Perhitungan Daya………………………………………………. 27

Bab V Penutup……………………………………………………………… 30

5.1 Kesimpulan…………………………………………………....... 30

5.2 Saran……………………………………………………………. 30

Daftar Pustaka……………………………………………………………… 31

Lampiran…………………………………………………………………… 32

xii

Daftar Gambar

Gambar 2.1 Jenis-jenis Arduino…………………………………………….. 6

Gambar 2.2.1 Liquid Crystal Display (LCD)……………………………….. 8

Gambar 2.3.1. Konstruksi motor induksi …………………………………… 12

Gambar 2.3.2. Komponen stator motor induksi tiga fase…………………… 13

Gambar 2.3.4 Rotor Belitan…………………………………………………. 13

Gambar 2.3.5 Rangkaian Motor Induksi Rotor Belitan Terhubung Dengan

Tahanan Luar………………………………………………… 14

Gambar 2.3.6 Rotor Sangkar……………………………………………….. 14

Gambar 2.3.7 Rangkaian Motor induksi Rotor Sangkar menggunakan

ototransformator atau saklar λ-∆…………………………….. 15

Gambar 2.4 Light Emitting Diode (LED)…………………………………... 16

Gambar 2.5. Software Arduino……………………………………………... 18

Gambar 2.6. rangkaian relay 4 kaki………………………………………… 19

Gambar 2.6.1 rangkaian relay 4 kaki……………………………………….. 19

Gambar 2.6.2 rangkaian relay 5 kaki……………………………………….. 19

Gambar 3.2. Bagan Alir dari Proses Penelitian….………………………….. 22

xiii

Gambar 3.2. Skema Rancangan…………………………………………….. 23

Gambar 3.3 Skema Rangkaian……………………………………………... 23

Gambar 3.4 Flowchart Program Arduino…………………………………... 24

Gambar 4.1 Alat Starting…………………………………………………… 25

xiv

Daftar Tabel

Tabel 2.2.1 Deskripsi Pin LCD………………………………………………. 8

Tabel 4.1 Indikator…………………………………………………………… 27

Tabel 4.4.1 tegangan sebelum arduino aktif…………………………………. 27

Tabel 4.4.2 tegangan saat arduino aktif……………………………………… 29

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Motor Induksi 3 fasa merupakan alat penggerak yang banyak

digunakan dalam dunia perindustrian. Hal tersebut dikarenakan motor ini

mempunyai konstruksi yang sederhana, kokoh, harganya relatif murah, serta

perawatannya yang mudah. Namun dalam pemakaiannya terdapat

permasalahan awal. Yaitu lonjakan arus starting yang diterima lilitan atau

rotor pada motor induksi tiga fasa secara terus menerus dan dalam waktu

yang lama akan merusak belitan motor.

Pada kebanyakan motor induksi terutama motor induksi tiga fasa, arus

starting bisa mencapai empat sampai tujuh kali dari besar arus nominalnya.

Sehingga apabila hal ini terjadi di dunia perindustrian yang mayoritas

menggunakan motor-motor dengan Horse Power yang besar, memungkinkan

dapat terjadi lonjakan arus starting yang lebih besar dan ini tidak dapat

diizinkan, karena dapat mengganggu jaringan dan dapat merusak motor itu

sendiri.

Oleh karena itu dibutuhkan metode starting yang dapat megurangi

lonjakan arus starting yang sangat besar. Metode starting untuk motor listrik

ada beberapa macam. Diantaranya yaitu, DOL ( direct 2 on line ), star-delta,

auto transformer, dan soft starting. Metode yang akan digunakan pada tugas

akhir ini adalah metode starting motor dengan berbasis mikrokontroler.

2

Starting dengan metode ini adalah dengan cara memanfaatkan sebuah alat

mikrokontroler

1.2. Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah sebagai berikut:

a. Merakit alat starting motor induksi 3 fasa.

b. Menganalisa tingkat keberhasilan alat.

1.3. Tujuan Penelitian

Adapun tujuan penulis melakukan penelitian ini yaitu:

1. Menciptakan alat starting motor induksi berbasis mikrokontroler.

2. Mendapatkan hasil dari pengujian alat yang telah di rancang.

1.4. Batasan Masalah

Batasan masalah dalam penelitian ini adalah :

Menguji tingkat keberhasilan dari alat starting motor induksi tiga fasa

berbasis mikrokonroler arduino yang di simulasikan dengan menggunakan

lampu LED sebagai pengganti motor 3 fasa.

1.5. Manfaat Penelitian

• Memberikan informasi pada penulis dan pembaca mengenai perancangan

serta proses perakitan alat starting motor yang akan di buat

3

• Dapat digunakan sebagai media pembelajaran dalam mata kuliah motor

induksi arus bolak-balik

• Sebagai referensi untuk penelitian-penelitian selanjutnya.

1.6. Sistematika Penulisan

Untuk mempermudah pembahasan dan pemahaman maka penulis

membuat sistematika pembahasan tentang starting motor induksi 3 fasa

dengan menggunkan mikrokontroler, maka penulis membuat sistematika

penulisan dalam penyusunan tugas akhir ini adalah sebagai berikut:

BAB I : PENDAHULUAN

Dalam bab ini berisi mengenai latar belakang, rumusan

masalah, tujuan penulisan, batasan masalah, manfaat penelitian

yang dilakukan serta sistematika Penulisan dari hasil penelitian

yang dilakukan.

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

Bab ini menjelaskan tentang teori-teori pendukung yang

berkaitan dengan judul penelitian. Teori meliputi pengertian

mikrokontroler, motor induksi, prinsip kerja motor induksi,dan

konstruksi motor induksi 3 fasa,

BAB III : METODE PENELITIAN

Dalam bagian ini akan dibahas perancangan dari alat,

yaitu waktu dan tempat pelaksanaan, diagram proses

perancangan, dan metode penelitian.

4

BAB IV : HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil dan analisa dari penelitian akan dibahas pada bagian

ini.

BAB V : PENUTUP (SIMPULAN DAN SARAN)

Kesimpulan dan saran dari hasil penelitian akan dibahas

pada bab ini.

DAFTAR PUSTAKA

5

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Mikrokontroler

a. Pengertian Mikrokontroler

Mikrokontroler adalah sistem mikroprosesor lengkap yang terkandung

di dalam sebuah chip. Mikrokontroler berbeda dari mikroprosesor serba

guna yang digunakan dalam sebuah PC, karena di dalam sebuah

mikrokontroler umumnya juga telah berisi komponen pendukung sistem

minimal mikroprosesor, yakni memori dan antarmuka I/O, sedangkan di

dalam mikroprosesor umumnya hanya berisi CPU saja.

Mikrokontroler ini pertama kali dibuat oleh Intel pada tahun 1976,

yaitu mikrokontroler 8-bit seri Intel 8748. Mikrokontroler tersebut adalah

bagian dari keluarga mikrokontroler MCS-48. Sebelumnya, Texas

instruments telah memasarkan mikrokontroler 4-bit pertama yaitu TMS

1000 pada tahun 1974. TMS 1000 yang mulai dibuat sejak 1971 adalah

mikrokomputer dalam sebuah chip, lengkap dengan RAM dan ROM.

Fungsi mikrokontroler ada banyak sekali sampai tidak bisa

disebutkan semua tapi ada beberapa yang penting – penting saja yaitu :

a. Sebagai Counter

b. Sebagai Decoder dan Encoder

c. Sebagai Flip - Flop

d. Sebagai Pembangkit Osilasi

e. Sebagai Timer / Pewaktu

f. Sebagai ADC ( Analog Digital Converter )

Mikrokontroler sendiri terdiri dari beberapa jenis yaitu:

https://id.wikipedia.org/wiki/Sirkuit_terpadu

https://id.wikipedia.org/wiki/Mikroprosesor

https://id.wikipedia.org/wiki/Komputer_pribadi

https://id.wikipedia.org/wiki/CPU

https://id.wikipedia.org/wiki/Texas_instruments

https://id.wikipedia.org/wiki/Texas_instruments

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=TMS_1000&action=edit&redlink=1



https://id.wikipedia.org/wiki/Sirkuit_terpadu

6

a. AVR dimana mikrokontroler ini merupakan alat yang sering

digunakan dalam pembuatan modul, project, dan pembelajaran.

b. PIC

c. MCS51

d. ARM

b. Pengertian Arduino

Arduino merupakan pengendali mikro single-board yang bersifat

open-source, diturunkan dari Wiring platform, dirancang untuk

memudahkan penggunaan elektronik dalam berbagai bidang. Hardwarenya

memiliki prosesor Atmel AVR dan softwarenya memiliki bahasa

pemrograman sendiri. Saat ini Arduino sangat populer di seluruh dunia.

Ada beberapa jenis arduino yang dikenal di pasaran yaitu Arduino

Nano,Arduino Uno,Arduino Mega dimana ketiganya memiliki fitur dan

kelebihan masing-masing.

Gambr 2.1 Jenis-jenis Arduino

7

2.2 Liquid Crystal Display (LCD)

Liquid Crystal Display (LCD) adalah panel penampil yang dibuat dari

bahan Kristal cair. Kristal dengan sifat-sifat khusus yang menampilkan warna

lengkap yang berasal dari efek pantulan/transmisi cahaya dengan panjang

gelombang pada sudut lihat tertentu. LCD merupakan salah satu perangkat

penampil yang sekarang ini mulai banyak digunakan.. Pada layar LCD, setiap

matrik adalah susunan dua dimensi piksel yang dibagi dalam baris dan

kolom.Dengan demikian, setiap pertemuan baris dan kolom adalah sebuah

LED terdapat sebuah bidang latar (backplane), yang merupakan lempengan

kaca bagian belakang dengan sisi dalam yang ditutupi oleh lapisan elektroda

transparan.

Dalam keadaan normal, cairan yang digunakan memiliki warna cerah.

Daerah-daerah tertentu pada cairan akan berubah warnanya menjadi hitam

ketika tegangan diterapkan antara bidang latar dan pola elektroda yang

terdapat pada sisi dalam lempeng kaca bagian depan.

Keunggulan LCD adalah hanya menarik arus yang kecil (beberapa

microampere), sehingga alat atau sistem menjadi portable karena dapat

menggunakan catu daya yang kecil. Keunggulan lainnya adalah tampilan yang

diperlihatkan dapat dibaca dengan mudah di bawah terang sinar matahari. Di

bawah sinar cahaya yang remang-remang dalam kondisi gelap, sebuah lampu

(berupa LED) harus dipasang dibelakang layar tampilan. Gambar berikut

adalah contoh LCD 16 x 2yang umum digunakan :

8

Gambar 2.2.1 Liquid Crystal Display (LCD)

Tabel 2.2.1 Deskripsi Pin LCD

NO Nama Pin Deskripsi Port

1 VCC +5V VCC

2 GND 0V GND

3 VEE Tegangan Kontras LCD Trimpot

4 RS Register Select, 0=Input Instruksi, 1=Input Data

PD5

5 R/W’ 1=Read, 0=Write PD6

6 E Enable Clock PD7

7 D0 Data Bus 0 PC0

8 D1 Data Bus 1 PC1

9 D2 Data Bus 2 PC2

10 D3 Data Bus 3 PC3





15 Anode Teganga Positif Backlight vCC

16 Katode Tegangan Negatif Backlight Gnd

9

2.3 Motor Induksi

a. Pengertian Motor Induksi

Motor induksi adalah motor listrik arus bolak-balik (AC) yang

putaran rotornya tidak sama dengan putaran medan putar pada stator,

dengan kata lain putaran rotor dengan putaran medan pada stator terdapat

selisih putaran yang disebut slip.

Motor induksi merupakan motor yang memiliki konstruksi yang

baik, harganya lebih murah dan mudah dalam pengaturan kecepatannya,

Stabil ketika berbeban dan mempunyai efisiensi tinggi. Mesin induksi

adalah mesin (AC) yang paling banyak digunakan dalam industri dengan

skala besar maupun kecil, dan dalam rumah tangga. Alasannya adalah

bahwa karakteristiknya hampir sesuai dengan kebutuhan dunia industri,

pada umumnya dalam kaitannya dengan harga, kesempurnaan,

pemeliharaan, dan kestabilan kecepatan. Mesin induksi (asinkron) ini pada

umumnya hanya memiliki satu suplay tenaga yang mengeksitasi belitan

stator. Belitan rotornya tidak terhubung langsung dengan sumber tenaga

listrik, melainkan belitan ini dieksitasi oleh induksi dari perubahan medan

magnetik yang disebabkan oleh arus pada belitan stator.

Hampir semua motor (AC) yang digunakan adalah motor induksi,

Sebagian besar alat industri menggunakan tenaga listrik sebagai energi

penggerak utamanya, dan di berbagai perindustrian banyak menggunakan

mesin-mesin dengan penggerak uatamanya adalah Motor AC Phasa Satu.

10

Motor induksi satu fase banyak dipakai sebagai penggerak di perindustrian

karena banyak memiliki keuntungan, tetapi ada juga kelemahannya.

Keuntungan motor induksi satu fase :

a. Lebih efisien. Sebagaimana dijelaskan diatas, bahwa listrik 3

fasa akan mengeluarkan arus yang lebih ringan. Begitupun

pada motor listrik;

b. Lebih bertenaga. Ini adalah yang paling utama. Mesin yang

menggunakan 3 fasa akan berenergi lebih besar karena dialiri

dengan 3 fasa berbeda gelombang sekaligus;

c. Lebih mudah diutak atik. Pada umumnya, sebuah motor listrik

3 fasa memiliki 6 terminal, meskipun ada yang 3 terminal,

terminal tersebut sebenarnya ada 6 namun direkayasa dan

dimudahkan sehingga menghasilkan 3 terminal 9 kontak

Hubung).

Kelemahan motor induksi satu fase :

a. Kecepatan tidak mudah dikontrol

b. Power faktor rendah pada beban ringan

c. Arus start biasanya 5 sampai 7 kali dari arus nominal

b. Prinsip Kerja Motor Induksi

Motor induksi bekerja berdasarkan induksi elektromagnetik dari

kumparan stator kepada kumparan rotornya. Apabila sumber tegangan satu

fase dipasang pada kumparan stator, timbullah medan putar yang berputar

11

dengan kecepatan sinkron (Ns), besarnya Ns ditentukan oleh jumlah kutub p

dan frekuensi stator f yang dirumuskan dengan :

Ns = 120 x f (rpm) p

Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada

rotor, sehingga pada kumparan rotor akan timbul tegangan induksi atau gaya

gerak listrik (ggl) per fase sebesar : 𝐸𝑟 = 4,44𝑓𝑠𝑁𝑟𝑚 (volt)

Er = Tegangan induksi pada rotor saat rotor dalam keadaan diam (volt)

Nr = Jumlah lilitan kumparan rotor

𝑚 = Fluksi maksimum (Wb)

Karena kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup ggl (E)

akan menghasilkan arus (I). Adanya arus (I) di dalam medan magnet

menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya

Lorenz (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan

berputar searah dengan medan putar stator. Seperti yang sudah disebutkan

sebelumnya bahwa tegangan induksi timbul karena terpotongnya batang

konduktor rotor oleh medan magnet putar stator. Artinya agar adanya

tegangan terinduksi maka diperlukan relatif antara kecepatan medan magnet

putar stator (Ns) dan kecepatan putar rotor (Nr). Dan perbedaan antara Ns

dan Nr ini disebut dengan slip (S) yang dinyatakan dengan :

(

)

Bila Nr = Ns maka slip bernilai nol, tidak ada fluks yang memotong

belitan rotor sehingga pada belitan rotor tidak diinduksikan tegangan, maka

12

tidak ada arus yang mengalir pada belitan rotor, dengan demikian tidak

dihasilkan kopel. Kopel motor akan timbul bila Nr < Ns. Dilihat dari cara

kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau

asinkron.

c. Konstruksi Motor Induksi

Motor induksi adalah motor AC yang paling banyak dipergunakan,

karena konstruksinya yang kuat dan karakteristik kerjanya yang baik. Secara

umum motor induksi terdiri dari rotor dan stator. Keduanya merupakan

rangkaian magnetik yang berbentuk silinder dan simetris. Diantara rotor dan

stator ini terdapat celah udara yang sempit.

Rotor merupakan bagian yang bergerak, sedangkan stator bagian yang

diam. Diantara stator dengan rotor ada celah udara yang jaraknya sangat

kecil, konstruksi motor induksi dapat dilihat pada gambar 1.

Gambar 2.3.1. Konstruksi motor induksi

Stator merupakan bagian yang diam sebagai rangka tempat kumparan

stator yang terpasang. Stator terdiri dari : inti stator, kumparan stator, dan

alur stator. Motor induksi dilengkapi dengan dua kumparan stator yang

dipasang terpisah, yaitu kumparan utama (main winding) atau sering disebut

13

dengan kumparan berputar dan kumparan bantu (auxiliary winding) atau

sering disebut dengan kumparan start.

Gambar 2.3.2. Komponen stator motor induksi tiga fase

Komponen stator motor induksi satu fase terdiri dari : (a) Lempengan inti,

(b) Tumpukan inti dengan kertas isolasi pada beberapa alurnya, (c)

Tumpukan inti dan kumparan dalam cangkang stator.

Rotor merupakan bagian yang berputar. Bagian ini terdiri dari : inti

rotor, kumparan rotor dan alur rotor. Pada umumnya ada dua jenis rotor yang

sering digunakan pada motor induksi yaitu, rotor belitan (wound rotor) dan

rotor sangkar (squirrel cage rotor).

a. Rotor Belitan

Gambar 2.3.4 Rotor Belitan

Motor induksi jenis ini mempunyai rotor dengan belitan kumparan

tiga fase sama seperti kumparan stator. Kumparan stator dan rotor juga

14

mempunyai jumlah kutub yang sama. Penambahan tahanan luar sampai

harga tertentu dapat membuat kopel mula dapat mencapai harga kopel

maksimumnya. Kopel mula yang besar memang diperlukan pada waktu

start.

Motor induksi dengan rotor belitan memungkinkan penambahan

(pengaturan) tahanan luar. Tahanan luar yang dapat diatur ini dihubungkan

ke rotor melalui cincin. Selain untuk menghasilkan kopel mula yang besar

pada saat start. Disamping itu dengan mengubah-ubah tahanan luar,

kecepatan motor dapat diatur.

Gambar 2.3.5 Rangkaian Motor Induksi Rotor Belitan Terhubung

Dengan Tahanan Luar

b. Rotor Sangkar

Gambar 2.3.6 Rotor Sangkar

15

Motor induksi jenis ini mepunyai rotor dengan kumparan yang

terdiri dari beberapa batang konduktor yang disusun sedemikian rupa

hingga mempunyai sangkar tupai. Konstruksi rotor seperti ini sangat

sederhana bila dibandingkan dengan rotor mesin listrik lainnya.

Dengan demikian harganya pun murah. Karena konstruksinya yang

demikian, padanya tidak mungkin diberikan pengaturan tahanan luar

seperti pada motor induksi dengan rotor belitan.

Untuk membatasi arus mula yang besar, tegangan sumber harus

dikurangi dan biasanya digunakan ototransformator atau saklar λ-∆.

Tetapi berkurangnya arus akan berakibat berkurangnya kopel mula. Untuk

mengatasi hal ini dapat digunakan rotor jenis sangkar ganda.

Gambar 2.3.7 Rangkaian Motor induksi Rotor Sangkar

menggunakan ototransformator atau saklar λ-∆

16

2.4 Light Emitting Diode (LED)

Lampu LED adalah produk diode pancaran cahaya (LED) yang

disusun menjadi sebuah lampu. Lampu LED memiliki usia pakai dan

efisiensi listrik beberapa kali lipat lebih balik daripada lampu pijar dan tetap

jauh lebih efisien daripada lampu neon, beberapa chip bahkan dapat

menghasilkan lebih dari 300 lumen per watt. Pasar lampu LED diperkirakan

akan meningkat hingga 12 kali lipat dalam satu dekade ke depan, dari US$2

milyar diawal tahun 2014 menjadi US$25 milyar pada tahun

2023.Lampu LED hanya butuh energi sebesar 10% dari energi yang

dibutuhkan lampu pijar.

Tidak seperti lampu pijar dan lampu neon, lampu LED akan menghasilkan

terang sepenuhnya tanpa perlu waktu pemanasan (warm-up); usia pakai

lampu neon juga berkurang jika sering menyalakan dan mematikan

lampu.Biaya awal lampu LED umumnya lebih mahal. Degradasi pewarna

LED dan material pembungkus mengurangi keluaran cahaya seiring waktu.

Gambar 2.4 Light Emitting Diode (LED)

https://id.wikipedia.org/wiki/Diode_pancaran_cahaya

https://id.wikipedia.org/wiki/Lampu

https://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Efisiensi_listrik&action=edit&redlink=1

https://id.wikipedia.org/wiki/Lampu_pijar

https://id.wikipedia.org/wiki/Lampu_neon

17

2.5 Software Arduino IDE

Arduino IDE dibuat dari bahasa pemrograman JAVA. Arduino IDE

juga dilengkapi dengan library C/C++ yang biasa disebut Wiring yang

membuat operasi input dan output menjadi lebih mudah. Arduino IDE ini

dikembangkan dari software Processing yang dirombak menjadi Arduino

IDE khusus untuk pemrograman dengan Arduino.

IDE itu merupakan kependekan dari Integrated Developtment

Enviroenment, atau secara bahasa mudahnya merupakan lingkungan

terintegrasi yang digunakan untuk melakukan pengembangan. Disebut

sebagai lingkungan karena melalui software inilah Arduino dilakukan

pemrograman untuk melakukan fungsi-fungsi yang dibenamkan melalui

sintaks pemrograman. Arduino menggunakan bahasa pemrograman sendiri

yang menyerupai bahasa C. Bahasa pemrograman Arduino (Sketch) sudah

dilakukan perubahan untuk memudahkan pemula dalam melakukan

pemrograman dari bahasa aslinya. Sebelum dijual ke pasaran, IC

mikrokontroler Arduino telah ditanamkan suatu program bernama Bootlader

yang berfungsi sebagai penengah antara compiler Arduino dengan

mikrokontroler.

https://processing.org/

18

Gambar 2.5. Software Arduino

2.6 Relay

Relay adalah Saklar (Switch) yang dioperasikan secara listrik dan

merupakan komponen Electromechanical (Elektromekanikal) yang terdiri

dari 2 bagian utama yakni Elektromagnet (Coil) dan Mekanikal

(seperangkat Kontak Saklar/Switch). Relay menggunakan Prinsip

Elektromagnetik untuk menggerakkan Kontak Saklar sehingga dengan

arus listrik yang kecil (low power) dapat menghantarkan listrik yang

bertegangan lebih tinggi. Sebagai contoh, dengan Relay yang

menggunakan Elektromagnet 5V dan 50 mA mampu menggerakan

Armature Relay (yang berfungsi sebagai saklarnya) untuk menghantarkan

listrik 220V 2A.

Kontak Poin (Contact Point) Relay terdiri dari 2 jenis yaitu :

Normally Close (NC) yaitu kondisi awal sebelum

diaktifkan akan selalu berada di posisi CLOSE (tertutup)

19

Normally Open (NO) yaitu kondisi awal sebelum

diaktifkan akan selalu berada di posisi OPEN (terbuka)

Gambar 2.6. Rangkaian relay 4 kaki

Berdasarkan gambar diatas, sebuah Besi (Iron Core) yang dililit

oleh sebuah kumparan Coil yang berfungsi untuk mengendalikan Besi

tersebut. Apabila Kumparan Coil diberikan arus listrik, maka akan timbul

gaya Elektromagnet yang kemudian menarik Armature untuk berpindah

dari Posisi sebelumnya (NC) ke posisi baru (NO) sehingga menjadi Saklar

yang dapat menghantarkan arus listrik di posisi barunya (NO). Posisi

dimana Armature tersebut berada sebelumnya (NC) akan menjadi OPEN

atau tidak terhubung.

Gambar 2.6.1 Rangkaian relay 4 kaki Gambar 2.6.2 Rangkaian relay 5 kaki

20

BAB III

METODE PENELITIAN

Metode penelitian yang digunakan dalam penyusunan tugas akhir ini

adalah:

3.1. Waktu Dan Tempat Pelaksanaan

3.1.1. Waktu

Penelitian tugas akhir ini dilakukan selama 2 bulan, dimulai pada

bulan September 2018 sampai dengan bulan Desember 2018. Penulis

memulai dengan studi literatur yaitu, mencari buku-buku, jurnal dan

situs-situs internet yang berkaitan dengan judul alat yang akan di

rancang.

Pada bulan Oktober 2018 penulis mengumpulkan alat dan bahan

yang diperlukan, setelah alat dan bahan sudah dikumpulkan penulis

memulai melakukan perancangan alat pendeteksi kecepatan motor

induksi dengan menggunakan mikrokontroler dan rotary encoder.

Pada bulan Desember 2018 penulis memulai menguji alat yang

telah dirancang dan mencatat hasil yang didapatkan.

3.1.2. Tempat Pelaksanaan

Tempat pelaksanaan dilakukan di Universitas Muhammadiyah

Makassar

21

Perakitan Alat

3.2. Diagram Proses Penelitian

Gambar 3.2. Bagan Alir dari Proses Penelitian

Studi literatur

Pengumpulan alat/bahan

Perancangan

Pengambilan Data

START

SELESAI

Pengujian Alat Sesuai ? TIDAK

IYA

22

Penulis memulai penelitian dengan mengumpulkan referensi atau

teori yang berkaitan dengan perancangan alat yang akan di buat kemudian

mulai mengumpulkan alat dan bahan yang dibutuhkan. Setelah alat dan bahan

tersedia, selanjutnya dilakukan perancangan alat dan untuk proses akhir

menguji alat yang telah dirancang untuk pengambilan data.

3.3. Metode Penelitian

Metode dalam penelitian ini, penulis mengumpulkan data dengan

cara mencari buku, jurnal dan modul yang berkaitan dengan judul penelitian

sebagai referensi untuk alat yang kami rancang.

3.4. Pengumpulan Alat / Bahan

Spesifikasi perangkat lunak yang digunakan dalam penelitian ini yaitu ;

1. sistem operasi yang digunakan dalam penelitian ini adalah windows 7

2. perangkat lunak yang digunakan sebagai penulisan kode starting motor

induksi adalah Software Arduino V1.8.7

Sedangkan perangkat keras utama yang digunakan dalam penelitian ini yaitu :

1. PC/Laptop

2. Led pengganti motor induksi

3. Lcd 16x2 sebagai indicator

4. Relay

23

3.5. Skema Perancangan dan gambar rangkaian

Gambar 3.2. Skema Rancangan

Dari skema perancangan diatas menjelaskan, sumber tegangan yang

digunakan yaitu langsung dari PLN untuk menyalakan motor digunakan

Potensio sebagai pengatur tegangan yang masuk ke motor dan untuk

mengatasi tegangan PLN yang tinggi maka digunakan Adaptor.

Laptop/PC digunakan untuk mengisi program pada Mikrokontroler,

yang nantinya akan mengatur tiap-tiap relay pada rangkaian yang tersambung

ke terminal lampu/motor induksi.adapun gambar rangkaian dapat di lihat

pada gambar 3.3

Gambar 3.3 Skema rangkaian

Motor/lampu led

Laptop/PC arduino

PLN relay

24

3.6 Flowchart Program arduino

Start

Tombol Start

ditekan

Inisialisasi Liquid crystal,Tombol, Relay, Program

Program berjalan

Rangkaian

way aktif, 2

lampu

menyala

Rangkaian

delta aktif, 3

lampu

menyala

Selesai

25

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil penelitian dan pembahasan dalam skripsi ini berupa deskripsi

mengenai mekanisme menghidupkan motor induksi 3 fasa menggunakan

mikrokontroller, dimana terminal-terminal motor 3 fasa saya ubah ke lampu LED

sebagai contoh pada saat push button yang ada pada alat penelitian ditekan dan

lampu LED menyala itu menandakan bahwa motor 3 fasa sudah berjalan.

Pengujian terhadap keseluruhan sistem berguna untuk mengetahui

bagaimana kinerja dan tingkat keberhasilan dari sistem tersebut, dan hasil dari

perancangan dan pembuatan alat pun dapat di lihat pada gambar 4.1:

Gambar 4.1 Alat Starting

26

4.1 Pengujian Rangkaian Sistem Mikrokontroller

Pada pengujian ini dilakukan program penyalaan LED yang bertujuan

untuk mengetahui pin-pin input atau output (I/O) pada port berfungsi dengan

baik atau tidak. Dengan listing program LED akan menyala sesuai dengan

input yang diberikan, maka nantinya dapat dipastikan bahwa port I/O pada

mikrokontroller sudah bekerja dengan baik atau tidak.

4.2 Pengujian Alat

Pada tahap ini sumber listrik yang digunakan adalah milik

PLN.Mula-mula dihubungkan arus listrik bertegangan 220V sebagai daya

untuk menghidupkan Lampu, kemudian untuk menghidupkan

mikrokontroler digunakan sebuah adaptor kecil bertegangan 5V, setelah

semua jalur rangkaian terpasang,lalu menginput program yang telah dibuat

sebelumnya menggunakan software Arduino.

Setelah proses penginputan selesai, mulai mengamati apakah

program yang telah di buat dapat berjalan dengan baik atau masih ada

error. Sesuai dengan perkiraan program pun dapat berjalan dengan baik

dimana pada kondisi awal, saklar pada hubungan star dan delta berada

pada posisi off,saat tegangan sudah di masukan hubungan yang pertama

kali aktif adalah hubungan star (Y) setelah itu baru terhubung ke delta

(Δ),,untuk jelasnya dapat dilihat pada table 4.1

27

Tabel 4.1 indikator

Y1 Y2 Δ1 Δ2 Δ3

OFF OFF OFF OFF OFF

ON ON OFF OFF OFF

OFF OFF ON ON ON

Dari tabel 4.4.di buat sebuah pogram arduino untuk mengatur perpindahan

hubungan way (Y) ke delta (Δ) secara otomatis dengan menambahkan timer

pada program tersebut.

4.3 Perhitungan Daya

Tabel 4.2 Tegangan sebelum arduino aktif

No

Chanel

Pada Relay

Rangkaian Lampu

Tanpa Beban Dengan Beban

Way (Y) Delta (Δ) Way (Y) Delta (Δ)

1 Relay 1 222 VAC 222 VAC 217 VAC 217 VAC





28

Dari tabel 4.2 dapat dilihat pada saat rangkaian diberikan tegangan

tanpa beban, setiap output relay yang diukur dengan avometer menunjukan

angka 220 VAC dan saat di beri beban lampu maka tegangan berkurang

menjadi 217 VAC. Kondisi ini terjadi pada saat rangkaian arduino belum di

aktifkan. Pada saat arduino di aktifkan maka kondisi tegangan akan berubah

sesuai dengan program yang telah di buat. Adapun kondisi tegangan dapat

dilihat pada tabel 4.3.

Tabel 4.3 Tegangan saat arduino aktif

No

Chanel

Pada Relay

Rangkaian Lampu

Tanpa Beban Dengan Beban

Way (Y) Delta (Δ) Way (Y) Delta (Δ)






Pada tabel 4.5.2 ini rangkaian arduino sudah ditambahkan sehingga di

dapatkan hasil pengukuran dimana relay 1 dan relay 5 yang merupakan

rangkaian Way (Y) mendapat hasil tegangan 222 VAC tanpa beban dan

29

rangkaian Delta mendapat tegangan 0 VAC. Kondisi ini memang sudah diatur

pada program arduino dimana relay 1 dan relay 5 adalah terminal yang

menjalankan rangkaian Way pada motor 3 fasa. Saat diberi beban berupa

lampu, avometer menunjukan hasil tegangan 271VAC. Saat 5 detik berselang

pengukuran pada ralay 2,3, dan 4 mendapat tegangan 222 VAC yang

menandakan rangkaian Delta sudah aktif sedangkan relay 1 dan 5 yang

merupakan rangkaian Way sudah tidak mendapat tegangan lagi.

Relay yang digunakan ada 5 relay dimana spesifikasi dari tiap-tiap relay

adalah 220 VAC dengan arus maksimal 10A, dengan kata lain setiap relay

mampu mengangkat beban daya sampai dengan 2200 watt, jadi daya pada

tiap-tiap terminal pada motor induksi yang terhubung dengan relay bisa

dihubungkan dengan baik.

30

BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dalam pembuatan tugas akhir ini, maka penulis dapat menyimpulkan

beberapa hal, antara lain :

1. Ketika sumber tegangan belum di masukan maka posisi dari rangkaian star

dan delta dalam keadaan off yang ditandai dengan lampu yang tidak

mnyaala.

2. Saat sumber tegangan dimasukan, mikrokontroler mulai menganalisa

program yang telah di input dan mualai menjalankan setiap perintah-

perintah yang ada.

3. Rangkaian yang pertama kali aktif saat tegangan tersambung adalah

rangkaian star (Y) yang ditandai dengan adanya 2 buah lampu led sebagai

indikator yang menyala .

4. Setelah berselang waktu 5 detik program secara otomatis memindahkan

rangkaian star yang pertama aktif ke rangkaian delta

5.2 Saran

Masih diperlukan Pemahaman yang lebih baik tentang motor induksi 3 fase

dengan menggunakan mikrokontroler agar pengontrolan motor induksi 3 fase

yang dilakukan dapat lebih mudah dipahami agar hasil yang diperoleh dapat

ditingkatkan.

31

DAFTAR PUSTAKA

Budiono, Rangkaian Listrik, Bandung, ITB: 1995

Daryanto. 2002. Pengetahuan Teknik Listrik. Jakarta. PT Bumi Aksara

Djoko Santoso, Teori Dasar Rangkaian Listrik, Yogyakarta: Aswaja Pressindo,

2003

Drs. Kismet Fadillah, Drs. Wurdono. 1999. Instalasi Motor-motor Listrik.

Penerbit Angkasa, Bandung.

Kadir, Abdul. 2000. Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik. Jakarta : Universitas

Indonesia

Taufik Barlian, Rangkaian Listrik, Yogyakarta: Andi Offset, 2013

Ujangaja.wordpress.com/2008/04/16/motor induksi/ (diakses tgl 12-06-2019)

32

Lampiran

Berikut ini adalah program yang akkan digunakaan untuk menyalakan

rangkaian tersebut:

#include<LiquidCrystal_I2C.h>

#define y1 5 //IN4 => 5

#define y2 6//IN => 6

#define d1 2 //IN1 => 2

#define d2 3 //IN2 => 3

#define d3 4 //IN3 => 4

#define pb_start 7

#define pb_stop 8

LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);

void setup() {

lcd.begin();

Serial.begin(9600);

pinMode(y1,OUTPUT);

pinMode(y2,OUTPUT);

pinMode(d1,OUTPUT);

pinMode(d2,OUTPUT);

pinMode(d3,OUTPUT);

pinMode(pb_start,INPUT_PULLUP);

pinMode(pb_stop,INPUT_PULLUP);

digitalWrite(y1,HIGH);


33

digitalWrite(d1,HIGH);



lcd.setCursor(2,0);

lcd.print("START MOTOR");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("TUGAS AKHIR 2019");

delay(5000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(3,0);

lcd.print("TEKAN START");

lcd.setCursor(2,1);

lcd.print("UNTUK MEMULAI");

}

void loop() {

if(digitalRead(pb_start)==LOW){

Serial.println("STARTING Y");

lcd.clear();

lcd.setCursor(1,0);

lcd.print("MODE STARTING");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("STARTING Y");

digitalWrite(y1,LOW);

34

digitalWrite(y2,LOW);




delay(5000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(1,0);


lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("SWITCHING");

Serial.println("SWITCHING");

delay(2000);

lcd.clear();

lcd.setCursor(1,0);


lcd.setCursor(0,1);

lcd.print("STARTING DELTA");

Serial.println("STARTING DELTA");



digitalWrite(d1,LOW);



}

else if(digitalRead(pb_stop)==LOW){

35

lcd.clear();

lcd.setCursor(1,0);

lcd.print("MOTOR STOP");






}

}

starting motor induksi 3 fasa berbasis mikrokontroler …

Documents