SKRIPSI PENGARUH DIAMETER KUMPARAN KERJA TERHADAP PERUBAHAN SUHU PADA MESIN PEMANAS INDUKSI MULYOTO NIM. 201252024
SKRIPSI PENGARUH DIAMETER KUMPARAN KERJA TERHADAP PERUBAHAN SUHU PADA MESIN PEMANAS INDUKSI MULYOTO NIM. 201252024 DOSEN PEMBIMBING Solekhan, ST., MT
Mohammad Dahlan, ST., MT.
PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MURIA KUDUS
2018
PERNYATAAN KEASLIAN
Saya yang bertanda tangan dibawah ini : Nama : Mulyoto NIM : 201252024 Tempat & Tanggal Lahir : Jepara, 05 April 1983 Judul Skripsi : Pengaruh Diameter Kumparan Kerja Terhadap
Perubahan Suhu Pada Mesin Pemanas Induksi Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasil penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini. Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Skripsi dengan cara penulisan referensi yang sesuai.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus. Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak manapun.
PENGARUH DIAMETER KUMPARAN KERJA TERHADAP
PERUBAHAN SUHU PADA MESIN PEMANAS INDUKSI
Nama mahasiswa : Mulyoto NIM : 201252024 Pembimbing : 1.
Solekhan, ST. MT.
RINGKASAN
Cor Batangan Inti dicetak didalam Cetakan Inti berbahan besi dan alumunium. Kemudian dipanaskan secara konvesional dengan api menggunakan tungku gas LPG (Liquid Petrolium Gass) maupun kayu bakar. Proses pemanasan ini membutuhkan waktu start-up yang lama serta tenaga dan biaya yang besar, resiko ledakan dan kebakaran. Tujuan dari skripsi ini adalah untuk mengetahui seberapa besar pengaruh perubahan diameter dari Coil atau kumparan kerja yang digunakan dalam mesin pemanas induksi terhadap kecepatan perubahan suhu maupun daya yang digunakan didalam memanaskan logam.
Metode penelitian dari skripsi ini membuat mesin pemanas induksi yang digunakan untuk memanaskan dua jenis logam berbahan besi dan alumunium. Pemanasan Induksi yaitu proses pemanasan secara induksi elektromagnetik yang menginduksi obyek berbahan logam akibat dari arus eddy yang berpusar pada logam secara terus-menerus,proses induksi ini akan menimbulkan panas pada logam dengan suhu yang relatif tinggi. Dengan memanfaatkan sistem pemanasan secara induksi akan lebih cepat, praktis dan aman. Dalam skripsi ini dilakukan penelitian dengan cara merubah-ubah diameter Coil atau kumparan kerja untk mengetahui perubahan suhu yang timbul dari obyek yang di panaskan.
Hasil dari penelitian ini adalah alat pemanas induksi berhasil dibuat dengan baik. Pada kumparan kerja berdiameter 2,5 cm dapat memanaskan logam jenis besi hingga 320 C dengan daya DC 186 Watt dan daya AC yang dibutuhkan 286 Watt. Semakin besar ukuran kumparan maka daya yang digunakan semakin kecil dan berbanding lurus dengan kecepatan pemanasan obyek logam, semakin kecil kumparan maka perubahan suhu semakin cepat. Pada kumparan 2,5 cm kenaikan suhu rata-rata mencapai 50 C/menit. Kata kunci : Kumparan Kerja, Logam, Pemanas Induksi, Suhu
INFLUENCE OF WORKING COIL DIAMETER FOR TEMPERATURE
CHANGES OF INDUCTION HEATER MODULE
Student Identity Number : 201252024 Supervisor :1. Solekhan, ST. MT.
2. Mohammad Dahlan, ST. MT.
ABSTRACT
Core Bars are printed in core molds made of iron and aluminum. Then
heated conventionally with fire using a LPG (Liquid Petroleum Gass) gas stove
and firewood. this heating process requires a long start-up time and a large
amount of energy and costs, the risk of explosion and fire. The purpose of this
thesis is to determine how much influence the change in diameter of the coil or
working coil used in induction heating machines to the speed of change in
temperature and power used in heating the metal.The research method of this thesis makes an induction heating machine
which is used to heat two types of metal made from iron and aluminum. Induction
Heating is an electromagnetic induction heating process that induces objects
made from metal due to continuous eddy currents that rotate on the metal, this
induction process will cause heat to the metal with relatively high temperatures.
By utilizing an induction heating system it will be faster, practical and safer. In
this thesis, research is carried out by changing the diameter of the coil or the
working coil to determine the temperature changes arising from the heated object.
The result of this research is that the induction heating device was
successfully made well. At work coils with a diameter of 2.5 cm can heat the metal
otype of iron up to 320 C with DC 186 Watt power and AC power required 286
Watts. The larger the size of the coil, the smaller the power used and is directly
proportional to the heating speed of the metal object, the smaller the coil, the
faster the temperature changes. In 2.5 cm coils the average temperature rise
o reaches 50 C / minute.Keywords : Work Coil, Metal, Induction Heater, Temperature
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum Wr. Wb.memberikan rahmat dan petunjuk kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan laporan skripsi dengan judul “PENGARUH DIAMETER KUMPARAN
KERJA TERHADAP PERUBAHAN SUHU PADA MESIN PEMANAS
INDUKSI ”.
Dalam menyelesaikan laporan skripsi ini penulis memperoleh bantuan serta bimbingan dari berbagai pihak, sehingga penyusunan dapat berjalan dengan lancar. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada yang terhormat :
1. Bapak Dr. Suparnyo, S.H., M.S., selaku rektor Universitas Muria Kudus.
2. Bapak Moh. Dahlan, S.T, M.T, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muria Kudus.
3. Bapak Mohammad Iqbal, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Elektro S1 dan selaku Pembimbing I yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian dalam skripsi ini.
4. Bapak Solekhan, S.T., M.T., selaku Pembimbing I yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian dalam skripsi ini.
5. Bapak Mohammad Dahlan,ST., M.T., selaku Pembimbing II yang telah memberikan arahan dalam penyelesaian dalam skripsi ini.
6. Bapak dan ibu saya tercinta yang selalu memberikan do’a dan motivasi agar terus bersemangat untuk meyelesaikan studi saya.
7. Teman-teman kuliah seperjuangan khususnya dari Progam studi Teknik Elektro yang telah membantu memberikan motivasi, saran- saran serta segala bantuan sehingga terselesainya laporan skripsi ini.
8. Dan kepada semua pihak yang telah membantu proses penyusunan skripsi ini yang tidak bisa disebutkan satu persatu.
Semoga segala bantuan yang telah diberikan menjadi catatan amal tersendiri di hari perhitungan kelak dan semoga Allah SWT memberikan balasan yang setimpal. ini, tetapi penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu saran dan kritik senantiasa penulis harapkan demi kesempurnaan laporan skripsi ini.
Akhir kata semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak. Wassalamu’alaikum Wr. Wb.
DAFTAR ISI
6 2.3. Transformer Step-down.................................................................
18 2.6. Mosfet............................................................................................
17 2.5.3. Dioda Schottky ...........................................................................
15 2.5.2. Ultra Fast Recovery Diode (UF5408) ........................................
12 2.5.1 Dioda Penyearah ........................................................................
10 2.5. Dioda .............................................................................................
8 2.4. Kapasitor .......................................................................................
5 2.2. Arus Eddy ......................................................................................
HALAMAN JUDUL ........................................................................................ i HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii PERNYATAAN KEASLIAN .......................................................................... iv RINGKASAN .................................................................................................. v ABSTRACT ..................................................................................................... vi KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii DAFTAR ISI .................................................................................................... ix DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xxii DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv DAFTAR SIMBOL .......................................................................................... xv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvi DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ....................................................... xvii BAB I PENDAHULUAN ................................................................................
5 2.1. Teori Pemanas Induksi ..................................................................
4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................
4 1.5. Manfaat..........................................................................................
3 1.4. Tujuan............................................................................................
3 1.3. Batasan Masalah ............................................................................
1 1.2. Perumusan Masalah.......................................................................
1 1.1. Latar Belakang ..............................................................................
20
2.7. Rangkaian Power Supply DC ........................................................
40 4.1. Hasil Pengujian Dan Pembahasan .................................................
57 BIODATA PENULIS ......................................................................................
55 LAMPIRAN 1 ..................................................................................................
53 DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................
53 3.2. Saran ..............................................................................................
53 3.1. Kesimpulan....................................................................................
50 BAB V PENUTUP ...........................................................................................
48 4.1.4. .. Hasil Pengujian Respon Suhu Terhadap Perubahan Kumparan
4.1.3.1.Pengujian Penggunaan Daya AC Beban Besi dan Alumunium................. ..............................................................
47
42 4.1.3 Hasil Pengujian Penggunaan Daya AC .......................... .............
40 4.1.2 Hasil Pengujian Penggunaan Daya DC .......................................
40 4.1.1 Hasil Perancangan Modul Pemanas Induksi ...............................
29 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .........................................................
21 2.8. Rangkaian Inverter ........................................................................
3.5. Metode Pengambilan Data Respon Suhu Terhadap Perubahan Kumparan ......................................................................................
38
37 3.4. Metode Pengambilan Data Arus dan Tegangan AC .....................
36 3.3. Metode Pengambilan Data Arus dan tegangan DC .......................
32 3.2. Tahap Pengujian Modul Pemanas Induksi ....................................
31 3.1.1 Perancangan Rangkaian Elektronik.............................................
31 3.1. Perancangan Diagram Modul Pemanas Induksi............................
29 BAB III METODOLOGI .................................................................................
28 2.12.Termometer Inframerah ...............................................................
27 2.11 Multimeter ....................................................................................
26 2.10.2.Ammeter DC .............................................................................
25 2.10.1.Tang Ampere (Clamp Meter) ....................................................
24 2.9. Kumparan Kerja (Coil)..................................................................
59
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsip kerja pemanas induksi (Noviansyah, 2012) .................6 Gambar 2.2 Tipe dasar pemanas induksi (Aung, Wai and Soe, 2008) .........
7 Gambar 2.3 Rangkaian dasar transormer (( Malvino, A.P., 2003) ...............
9 Gambar 2.4 Proses yang terjadi dalam kapasitor (Chanif, Sarwito and K, 2014)11 Gambar 2.5 Kapasitor jenis frekuensi tinggi ................................................
12 Gambar 2.6
Simbol dioda (qurrata a’yun, 2015) .......................................... 13 Gambar 2.7 Beberapa contoh jenis dioda (Hasad, 2011) ............................
16 Gambar 2.9 Rangkaian dasar penyearah gelombang penuh .........................
31 Gambar 3.2 Diagram blok keseluruhan dari modul pemanas induksi .........
42
42 Gambar 4.5 Tampilan arus dan teganagan DC pada Avometer ...................
41 Gambar 4.4 Tampilan arus DC pada ammeter .............................................
41 Gambar 4.3 Tampilan kenaikan suhu maksimal .........................................
40 Gambar 4.2 Modul saat diberi beban logam ................................................
38 Gambar 3.9 Alur kerja pengujian respon suhu dengan perbedaan kumparan 39 Gambar 4.1 Foto modul pemanas induksi ....................................................
37 Gambar 3.8 Alur kerja pengujian respon arus dan tegangan AC .................
36 Gambar 3.7 Alur kerja pengujian arus dan tegangan DC .............................
36 Gambar 3.6 Alur kerja pengujian alat ..........................................................
34 Gambar 3.5 Foto beberapa jenis kumparan kerja .........................................
32 Gambar 3.4 Foto modul pemanas induksi ....................................................
31 Gambar 3.3 Skema rangkaian modul pemanas induksi ...............................
30 Gambar 3.1 Alur kerja penelitian .................................................................
16 Gambar 2.10 Bentuk gelombang penyearah dioda ........................................
29 Gambar 2.23 Contoh fisik termometer inframerah ........................................
28 Gambar 2.22 Fisik multimeter analogdan digital ...........................................
15 Gambar 2.8 Beberapa jenis dioda bridge (Anggraini, 2014) .......................
24 Gambar 2.20 Cara pengukuran arus menggunakan tang ampere ...................
24 Gambar 2.19 Beberapa kumparan kerja yang dibuat .....................................
23 Gambar 2.18 Rangkaian dasar inverter (Alem and Enny, 2015) ...................
23 Gambar 2.17 Contoh rangkaian sederhana power supply DC .......................
21 Gambar 2.16 Blok diagram dasar power supply DC ......................................
20 Gambar 2.15 Contoh fisik MOSFET IRF260N .............................................
19 Gambar 2.14 Simbol dasar MOSFET ............................................................
18 Gambar 2.13 Contoh fisik dioda schottky ......................................................
18 Gambar 2.12 Simbol dioda schottky (Agung Matutu, 2008) .........................
17 Gambar 2.11 Dioda seri UF5408 ...................................................................
27 Gambar 2.21 Contoh ammeter DC tipe analog ..............................................
Gambar 4.6 Grafik pengukuran arus dan tegangan DC dengan beban maupun tanpa beban ...............................................................................44 Gambar 4.7 Grafik Penggunaan daya DC tanpa beban dan berbeban .........
45 Gambar 4.8 Grafik Penggunaan daya DC menggunakan beban alumunium
46 Gambar 4.9 Grafik Penggunaan daya DC berbahan logam alumunium .....
47 Gambar 4.10 Proses Pengukuran arus dan tegangan AC ...............................
48 Gambar 4.11 Grafik Pengukuran daya AC dengan beban besi dan alumunium 49 Gambar 4.12 Pengukuran suhu menggunakan termometer inframerah .........
51 Gambar 1.13 Grafik kenaikan suhu pada beban logam besi ..........................
52
DAFTAR TABEL Tabel 4.1 Pegujian penggunaan daya DC berbahan logam besi ......................
43 Tabel 4.3 Pengujian pnggunaan daya AC berbeban logam besi ......................
48 Tabel 1.4 Pengujian pnggunaan daya AC berbeban logam alumunium ..........
49 Tabel 1.5 Pengukuran terhadap tingkat kenaikan suhu pada logam besi .........
51
- 7
3.2 N Jumlah lilitan
4.1 I arus A
V
4.1 V tegangan
3.6 W daya Watt
Ω/m
hambatan jenis pada tembaga 1,68 x 10
ρ
3.6
3.2 R hambatan dalam Ω
panjang kawat m
ℓ
3.2
2
3.2 A luas penampang m
)
(4.π.10
µ permeabilitas hampa
3.2
3.1 L induktansi H
2
r Jari-jari m/s
3.1
d Diameter lingkaran m
3.1
pi 22/7
π
3.1
Simbol Keterangan Satuan Nomor Persamaan L luas lingkaran m2
DAFTAR SIMBOL
- 8
4.1