KEYPAD 4x4 MOTOR INDUKSI AC TIGA FASA

commit to user Gambar 2.13 Karakter Sumber: Newtec.com, 2010

2.7 KEYPAD 4x4

Keypad diperlukan untuk berinteraksi dengan sistem pada saat dilakukan penyetingan set-point suatu kontrol umpan balik pada saat program masih berjalan. Sebenarnya tiap program memiliki cara yang berbeda untuk berinteraksi dengan sistem. Bahkan untuk keypad secara hardware tiap pemograman dapat berbeda. Hal ini lebih dikarenakan keperluan yang berbeda. Keypad 4x4 lebih sering digunakan oleh pemogram. Selain hardwarenya mudah, softwarenya juga tidak sulit. Pada dasarnya keypad 4x4 adalah 16 push-button yang di rangkai secara matriks Iswanto, 2008. II-21 commit to user Gambar 2.14 Bentuk fisik keypad 4x4 Sumber: Iswanto, 2008 Gambar 2.15 Matriks keypad 4x4 Sumber: Iswanto, 2008 Gambar 2.15 menjelaskan tentang keypad matriks yang terdiri dari 4 kolom dan 4 baris yang disebut juga dengan keypad 4 x 4. penggunaan keypad matriks memungkinkan jumlah input sampai 2 x lipat dari input sesungguhnya. Contoh hanya memiliki alokasi 8 port input mikrokontroler, sehingga menggunakan keypad matriks dapat mengkombinasikan logika input hingga mencapai 16 input hanya dengan menggunakan 8 bit mikrokontroler. Caranya dengan membagi port tersebut menjadi 4 baris dan 4 kolom4x4 seperti gambar 2.15 penggunaannya, sebagai berikut: 1. Jadikan port kolom sebagai sumber input tegangan. 2. Port baris berguna menscan tombol mana saja yang ditekan, gunakan perintah dari mikrokontroler untuk melakukan scanning ini. Ketika SW13 ditekan maka arus mengalir dari kolom1 ke baris 4 dengan begitu mikrokontroler dapat mengetahui tombol tersebut aktif sedangkan tombol lain mati. Teknik ini memudahkan para praktisi elektronika untuk menentukan tombol mana yang ditekan dan prosedur program mana yang digunakan sebagai konsekuensi penekanan tombol bersangkutan.

2.8 ARUS SEARAH AC

II-22 commit to user Ada 2 macam arus listrik yaitu arus searah dc: direct current dan arus bolakbalik ac: alternating current. Arus searah apabila elektro berpindah dalam arah yang tetap tidak berubah-ubah dan diberi tanda, sedangkan apabila pada saat elektron berpindah terjadi perubahan yang bolak-balik saat tertentu ke atas atau ke kiri, kemudian ke bawah atau ke kanan kembali ke atas atau ke kiri lagi dan seterusnya dinamakan arus bolak-balik. 2.8.1Arus Listrik Arus listrik adalah mengalirnya elektron secara terus-menerus pada konduktor akibat perbedaan jumlah elektron pada beberapa lokasi yang jumlah elektronnya tidak sama. Arus listrik ini diberi notasi I dalam satuan ampere A, diambil dari nama Andre Marie Ampere 1775 – 1836 menyatakan bahwa : “Satuan ampere adalah jumlah muatan listrik dari 6,24 x 1018 elektron yang mengalir melalui suatu titik tertentu selama satu detik”. 1 A arus adalah mengalirnya elektron sebanyak 628x10 16 atau sama dengan 1 Coulumb per detik meliwati suatu penampang konduktor. ……………………. …………………………persamaan 2.1 dengan; i = Arus listrik A q = Muatan listrik C t = Lamanya waktu detik Muatan listrik dengan notasi Q dalam satuan Coulomb, yang diambil dari nama Charless Aaugusti de Coulomb 1736 – 1806 menyatakan bahwa : Satu Coulomb adalah jumlah muatan listrik yang melalui suatu titik sebesar satu ampere selama satu detik www.bops.pln-jawa-bali.co.id. 2.8.2Rangkaian Arus Searah Pada suatu rangkaian akan mengalir arus gambar, apabila dipenuhi syarat- syarat yaitu adanya sumber tegangan, adanya alat penghubung dan adanya beban. Tiga syarat tersebut dapat dilihat pada gambar 2.16. II-23 commit to user Gambar 2.16 Rangkaian arus Sumber: PLN.co.id, 2008 Pada kondisi saklar S terbuka maka arus tidak akan mengalir melalui beban. Apabila sakelar S ditutup maka akan mengalir arus ke beban R dan Ampere meter akan menunjuk. Dengan kata lain syarat mengalir arus pada suatu rangkaian harus tertutup. 2.8.31Resistansi Dan Konduktansi Gaya gerak listrik ggl pada suatu rangkaian tertutup akan menekan elektronelektro bebas dari atomnya dan membuatnya bergerak sepanjang penghantar. Jalan elektron di dalam penghantar amat berliku-liku di antara berjuta-juta atom dan saling bertumbukan satu dengan yang lainnya termasuk juga dengan atom. Rintangan yang terdapat di dalam penghantar ini disebut tahanan atau resistansi dari penghantar tersebut. Besar kecilnya tahanan tersebut diukur dengan suatu alat ukur ohm meter dalam satuan ohm, disingkat dengan ? yang diambil dari huruf besar Yunani omega, sebagai penghargaan kepada seorang ahli fisika Jerman bernama George Simon Ohm. Satu ohm adalah tahanan satu kolam air raksa yang panjangnya 1,063 m dengan penampang 1mm 2 pada suhu 0 O celcius. Penghantar yang mempunyai tahanan yang kecil amat mudah dialiri arus listrik, artinya daya kemampuan menghantarkan arus listriknya besar. Besarnya daya kemampuan untuk menghantarkan arus ini dinamakan daya antar arus atau konduktansi. Jadi penghantar yang mempunyai tahanan kecil berarti mempunyai daya-antar arus kecil. Satuan untuk daya-antar arus adalah siemens atau mho kebalikan ohm. Tahanan atau resistansi diberi simbol R, sedangkan daya antar atau konduktansi diberi simbol G. Berdasarkan keterangan di atas, maka tahanan itu kebalikan dari daya-antar arus. Jika tahanan suatu kawat besarnya 5 ohm, maka daya-antar arus listriknya 15 siemens. Penghantar listrik seperti tembaga, II-24 commit to user alumunium, dan perak mempunyai tahanan yang kecil atau mempunyai daya-antar yang besar dan mudah dilalui arus listrik, sedangkan penyekat listrik seperti porselin, karet, dan mika mempunyai tahanan yang besar sekali atau daya-antar yang kecil, sehingga sulit dialiri arus listrik www.bops.pln-jawa-bali.co.id.

2.8.4 Tegangan Listrik

Tegangan listrik dapat dimisalkan dengan tekanan air di dalam menara air. Di atas menara itu air disimpan dalam bak air dan dihubungkan dengan pipa melalui suatu keran pembuka dan penutup. Apabila makin tinggi penempatan bak air makin besar tekanannya, begitu pula bila makin rendah posisi bak air makin rendah pula tekanan air tersebut. Menurut teori elektron, jika sebuah benda bermuatan positif kalau benda tersebut kehilangan elektron dan jika bermuatan negatif kalau benda tersebut kelebihan elektron. Dalam keadaan perbedaan muatan inilah timbul tenaga atau energi potensial yang berada di antara benda- benda tersebut. Tenaga potensial tersebut dapat menunjukkan kemampuan untuk melaksanakan kerja, sehingga bila sepotong kawat penghantar dihubungkan di antara kedua benda yang berbeda muatan tersebut akan menyebabkan terjadinya perpindahan energi di antara benda-benda itu. Peralihan energi ini akan berlangsung terus menerus selama ada perbedaan tegangan. Terjadinya beda tegangan disebabkan karena setiap muatan mempunyai tenaga potensial untuk menggerakan suatu muatan lain dengan cara menarik untuk muatan yang tidak sama atau tidak sejenis atau menolak untuk muatan yang sama atau sejenis. Beda tegangan dapat juga dihasilkan dengan memberikan tekanan listrik dari suatu pembangkit listrik kepada salah satu penghantar. Baterai atau generator dapat bertindak sebagai pompa listrik untuk menghasilkan tegangan di antra dua titik. Satuan untuk mengukur tegangan ini adalah volt ditulis dengan notasi huruf V, yang diambil dari nama seorang sarjana Italia Alessandro Volta 1775–1827. Beda tegangan di antara dua terminal dapat berubah-ubah, mulai dari seperjuta volt sampai beberapa juta volt. Beda tegangan di antara terminal-terminal pada PLN ada yang 110 volt, 220 volt, 380 volt, 20 kVolt, 150 kvolt, 500 kvolt. Beda tegangan diantara terminal aki adalah 6 volt, 12 volt, 24 volt, sedangkan beda tegangan pada terminal baterai umumnya 1,5 volt Fitzgerald, 1985. II-25 commit to user 2.8.5Hukum Ohm Hubungan antara arus listrik, tegangan listrik dan hambatan listrik dalam suatu rangkaian listrik dinyatakan dalam hukum Ohm. Nama Ohm ini diambil dari seorang ahli fisika dan matematika Jermal bernama George Simon Ohm 1787-1854 dengan percobaan tentang listrik, yaitu: 1. Bila hambatan tetap, maka arus pada setiap rangkaian adalah berbanding langsung dengan tegangannya. Bila tegangan bertambah, maka aruspun bertambah begitu pula bila arus berkurang, maka aruspun semakin kecil. 2. Bila tegangan tetap, arus dalam rangkaian menjadi berbanding terbalik terhadap rangkaian itu, sehingga bila hambatan bertambah maka arus akan berkurang dan sebaliknya bila hambatan berkurang maka arus akan semakin besar. Gambar 2.17 Hubungan arus, tegangan dan hambatan Sumber: ictsleman.com 2.8.6 Relay Relay adalah saklar yang dikendalikan secara elektronik electronically switch. Arus listrik yang mengalir pada kumparan relay akan menciptakan medan magnet yang kemudian akan menarik lengan relay dan mengubah posisi saklar, yang sebelumnya terbuka menjadi terhubung. Relay memiliki tiga jenis kontak : COMMON = kutub acuan, NC Normally Close = kutub yang dalam keadaan awal terhubung pada COMMON, dan NO Normally Open = kutub yang pada awalnya terbuka dan akan terhubung dengan COMMON saat kumparan relay diberi arus listrik KF ibrahim, 1986. II-26 commit to user Gambar 2.18 Relay Sumber: andreasviklund, 2010 Gambar 2.19 Jenis-jenis kontak Sumber: andreasviklund, 2010 Kontak Normally Open NO, saat coil dalam kondisi tidak energized kontak dalam posisi terbuka open, OFF dan saat coil diberikan arus listrik dan 1 maka kontak dalam posisi menutup ON. Kontak Normally Close NC, kebalikan dari kontak NO saat coil dalam kondisi tidak energized kontak dalam posisi tertutup close, ON dan saat coil diberikan arus listrik dan energized maka kontak dalam posisi membuka OFF. Kontak Single pole double trough, memiliki satu kontak utama dan dua kontak cabang, saat coil tidak energized kontak utama terhubung dengan cabang atas, dan saat coil energized justru kontak utama terhubung dengan kontak cabang bawah. II-27 commit to user Gambar 2.20 Bentuk fisik kontak diam dan kontak bergerak Sumber: andreasviklund, 2010 Gambar 2.21 Simbol dan bentuk fisik relay Sumber: andreasviklund, 2010 Komponen relay bekerja secara elektromagnetis, ketika coil K terminal A1 dan A2 diberikan arus listrik angker akan menjadi magnet dan menarik lidah kontak yang ditahan oleh pegas, kontak utama 1 terhubung dengan kontak cabang 4. Ketika arus listrik putus unenergized, elektromagnetiknya hilang dan kontak akan kembali posisi awal Gambar 2.25 bentuk fisik kontak diam dan kontak bergerak karena ditarik oleh tekanan pegas, kontak utama 1 terhubung kembali dengan kontak cabang 2. Relay menggunakan tegangan DC 12 V, 24 V, 48 V, dan AC 220 V. 2.8.7 Kontaktor Motor listrik yang mempunyai daya besar harus dapat dioperasikan dengan momen kontak yang cepat agar tidak menimbulkan loncatan bunga api pada alat penghubungnya. Selain itu, dalam pengoperasian yang dapat dilengkapi dengan beberapa alat otomatis paling mudah dengan menggunakan alat penghubung saklar magnet yang dikenal dengan kontaktor. Kontaktor magnet adalah suatu alat II-28 commit to user penghubung listrik yang bekerja atas dasar magnet yang dapat menghubungkan antara sumber arus dengan muatan. Bila inti coil pada kontaktor diberikan arus, maka coil menjadi magnet dan menarik kontak sehingga arus mengalir. Kontaktor magnet atau saklar magnet ialah saklar yang bekerja berdasarkan kemagnetan. Artinya saklar ini bekerja jika ada gaya kemagnetan. Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak-kontak. Sebuah kontaktor harus mampu mengalirkan arus dan memutuskan arus dalam keadaan kerja normal. Arus kerja normal ialah arus yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Sebuah kontaktor dapat memiliki coil yang bekerja pada tengangan DC atau AC. Pada tengangan AC, tegangan minimal adalah 85 tegangan kerja, apabila kurang maka kontaktor akan bergetar. Ukuran dari kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan arusnya. Pada kontaktor terdapat beberapa kontak yaitu kontak normal membuka Normally Open = NO dan kontak normal menutup Normally Close = NC. Kontak NO berarti saat kontaktor magnet belum bekerja kedudukannya membuka dan bila kontaktor bekerja kontak itu menutup atau menghubung. Kontak NC berarti saat kontaktor belum bekerja kedudukan kontaknya menutup dan bila kontaktor bekerja kontak itu membuka. Jadi fungsi kerja kontak NO dan NC berlawanan. Kontak NO dan NC bekerja membuka sesaat lebih cepat sebelum kontak NO menutup. II-29 commit to user Gambar 2.22 Kontaktor Sumber: Budipurwa, 2009 Pada gambar 2.26 kontak 3 dan 4 adalah NC sedangkan kontak 1 dan 2 adalah NO. Apabila tidak ada arus maka kontak akan tetap diam. Tetapi apabila arus dialirkan dengan menutup switch maka kontak 3 dan 4 akan menjai NO sedangkan kontak 1 dan 2 menjadi NC. Fungsi dari kontak-kontak dibuat untuk kontak utama dan kontak bantu. Kontak utama tendiri dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dan kontak NO dan NC. Konstruksi dari kontak utama berbeda dengan kontak bantu, yang kontak utamanya mempunyai luas permukaan yang luas dan tebal. Kontak bantu luas permukaannya kecil dan tipis. Kotaktor pada umumnya memiliki kontak utama untuk aliran 3 fasa. Dan juga memiliki beberapa kontak bantu untuk berbagai keperluan. Kontak utama digunakan mengalirkan arus utama yaitu arus yang diperlukan untuk beban, misalnya motor listrik, pesawat pemanas. Sedangkan, kontak bantu digunakan mengalirkan arus bantu yaitu arus yang diperlukan untuk kumparan magnet, alat bantu rangkaian, lampu indicator Budipurwa, 2009.

2.9 MOTOR INDUKSI AC TIGA FASA

Prinsip kerja motor induksi tiga fasa berdasarkan induksi elektromagnetis. Jika kumparan stator diberi tegangan sinusoida tiga fasa maka arus akan mengalir yang memiliki beda fasa 120° tiap fasanya pada kumparan tersebut dan menimbulkan medan magnet putar dengan kecepatan putar sinkron. Hubungan antara kecepatan medan magnet putar rpm dengan frekuensi tegangan stator dapat dirumuskan. ........................................................................persamaan 2.2 dengan; n s = Kecepatan medan magnet putar stator rpm s f = frekuensi tegangan stator II-30 commit to user P = Jumlah kutub motor induksi Garis gaya fluks stator tersebut berputar memotong penghantar rotor sehingga pada penghantar tersebut timbul GGL atau tegangan induksi. Arus yang mengalir pada penghantar rotor tersebut berada dalam medan putar stator sehingga menghasilkan gaya-gaya yang berpasangan dan berlawanan arah. Gaya- gaya itu akan menimbulkan torsi yang cenderung memutar rotor sehingga rotor akan berputar dengan kecepatan n r . Perbedaan putaran relatif antara rotor dan stator disebut Slip. Slip yang timbul karena perbedaan kecepatan medan putar stator dengan kecepatan putaran rotor dapat dinyatakan dengan persamaan Yusivar, 2008. ……………………………………..………… persamaan 2.3 dengan; S = Slip n s = Kecepatan medan putar stator n r = Kecepatan putar rotor Pada saat rotor diam maka frekuensi rotor f r sama dengan frekuensi stator f s . Pada saat rotor berputar maka frekuensi rotor dipengaruhi oleh slip dengan persamaan. Suatu motor induksi tiga fasa dapat diwakili oleh suatu rangkaian ekivalen satu fasa seperti ditunjukkan pada gambar 2.18. Gambar 2.23 Rangkaian ekivalen satu fasa motor induksi Sumber: Yusivar, 2008 II-31 commit to user Pada sistem tenaga listrik 3 fasa, idealnya daya listrik yang dibangkitkan, disalurkan dan diserap oleh beban semuanya seimbang, P pembangkit = P pemakaian, dan tegangan yang seimbang. Pada tegangan yang seimbang terdiri dari tegangan 1-fasa yang mempunyai magnitude dan frekuensi yang sama tetapi antara 1-fasa dengan yang lainnya mempunyai beda fasa sebesar 120° listrik. Secara fisik mempunyai perbedaan sebesar 60°, dan dihubungkan secara bintang Y, wye atau segitiga delta, Δ, D. 2.9.1Hubungan Bintang Y, wye Pada hubungan bintang Y, wye, ujung-ujung tiap fasa dihubungkan menjadi satu dan menjadi titik netral atau titik bintang. Tegangan antara dua terminal dari tiga terminal a–b–c mempunyai besar magnitude dan beda fasa yang berbeda dengan tegangan tiap terminal terhadap titik netral. Tegangan V a , V b dan V c disebut tegangan “fasa” atau V f . Gambar 2.24 Hubungan bintang Y, wye Sumber: Dunia listrik.com, 2010 Adanya titik netral maka besaran tegangan fasa dihitung terhadap titik netralnya, juga membentuk sistem tegangan 3 fasa yang seimbang dengan magnitudenya akar 3 dikali magnitude dari tegangan fasa. Vline = akar 3 Vfasa = 1,73Vfasa Sedangkan arus yang mengalir pada semua fasa mempunyai nilai yang sama, ILine = Ifasa Ia = Ib = Ic II-32 commit to user 2.9.2Hubungan Segitiga Pada hubungan segitiga delta, Δ, D ketiga fasa saling dihubungkan sehingga membentuk hubungan segitiga 3 fasa. Gambar 2.25 Hubungan segitiga Sumber: Dunia listrik.com, 2010 Tidak adanya titik netral, maka besarnya tegangan saluran dihitung antar fasa, karena tegangan saluran dan tegangan fasa mempunyai besar magnitude yang sama, maka: Vline = Vfasa Tetapi arus saluran dan arus fasa tidak sama dan hubungan antara kedua arus tersebut dapat diperoleh dengan menggunakan hukum Kirchoff, sehingga: Iline = akar 3 Ifasa = 1,73Ifasa

2.10 METODE FAST