Pengaturan Pengereman Regeneratif Pada Motor Induksi Tiga Fasa Dengan Microcontroller Atmega8
TUGAS AKHIR
PENGATURAN PENGEREMAN REGENERATIF PADA MOTOR
INDUKSI TIGAFASA DENGAN MICROCONTROLLER ATMEGA8
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Yudha Pratama Simamora
NIM : 110402026
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PENGATURAN PENGEREMAN REGENERATIF
PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA
DENGAN MICROCONTROLLER ATMEGA 8
Oleh :
YUDHA PRATAMA SIMAMORA
NIM: 110402026
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada tanggal 16 bulan Maret tahun 2016 di depan Penguji :
1. Ketua Penguji
: Ir. Eddy Warman M.T
2. Anggota Penguji
: Ir. Syamsul Amien, M.Si.
Disetujui oleh :
Pembimbing Tugas Akhir,
Ir. Raja Harahap, M.T
NIP: 196501131998021002
Diketahui oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro,
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si
NIP : 195405311986011002
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Motor induksi ialah motor AC yang penggunaannya sangat banyak baik
dalam dunia industri maupun dalam keperluan rumah tangga. Dalam
pemakaiannya motor induksi tidak lepas dari sistem pengereman. Pengereman
bertujuan untuk menghentikan putaran motor apabila motor sudah tidak
digunakan dalam kondisi tertentu.
Salah satu jenis pengereman yang dapat diaplikasikan dalam hal ini adalah
metode pengereman regeneratif. Adapun parameter yang diperhatikan dalam
pengereman regeneratif ialah tegangan DC yang disuplai ke rotor, waktu
pengereman serta tegangan output DC yang dihasilkan pada terminal output
stator.
Hasil analisis menunjukkan bahwa waktu pengereman dan tegangan output
DC yang dihasilkan pada terminal output stator bergantung pada tegangan DC
yang disuplai ke rotor. Pengereman akan semakin cepat serta tegangan DC yang
dibangkitkan semakin besar bila tegangan DC yang disuplai ke rotor semakin
besar.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
i
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
berkat dan rahmat yang telah diberikan-Nya kepada penulis, sehingga penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Pengaturan Pengereman
Regeneratif Pada Motor Induksi Tiga Fasa Dengan Microcontroller
Atmega8”. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk
menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua penulis, yaitu
Alm. Ramlan Simamora dan Nehemia br. Hutauruk, saudari kandung penulis
Eirene Yuli Lasniroha Simamora dan Erisha Amelia Agustina Simamora serta
kepada keluarga besar Simamora dan Hutauruk atas dukungan dan perhatiannya
kepada penulis.
Selama perjalanan masa perkuliahan hingga penyelesaian Tugs Akhir ini,
penulis juga mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak.
Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih
yang sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T selaku dosen pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktu dan memberikan ide dalam menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Ir. Eddy Warman, M.T dan Bapak Ir. Syamsul Amien, M.T selaku
dosen penguji yang juga sudah memberikan saran maupun masukan dalam
menyelesaikan Tugas Akihir ini.
ii
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku dosen wali penulis dan selaku
Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara yang senantiasa memberikan bimbingan selama masa perkuliahan.
4. Seluruh staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberi ilmu dan
bantuan administrasi kepada penulis.
5. Pusat
Pengembangan
dan
Pemberdayaan
Pendidik
dan
Tenaga
Kependidikan (PPPPTK) Medan yang telah mengizinkan penulis untuk
melakukan penelitian di laboratorium PPPPTK Medan.
6. Keluarga besar Benari Hutauruk yang telah banyak memberikan dukungan,
doa serta semangat kepada penulis.
7. Saudara Franking Hutauruk yang sudah banyak memberikan perhatian
kepada keluarga saya selama masa pendidikan saya.
8. Sahabat – sahabat yang senantiasa memberi semangat dan saran terbaik :
Ari, Sandro, Dedy, Youki, Widy, Mey, Febri, Riandi, Mian, Nerly, Theo,
Denago, Toni serta sahabat seperjuangan Guntur Andy.
9. Seluruh keluarga besar Elektro Balak 1 serta keluarga besar Terompet 28
yang namanya tidak dapat disebutkan satu per satu.
Universitas Sumatera Utara
10. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan,
untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi
penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Penulis juga berharap semoga
iii
tulisan ini bermanfaat bagi penulis dan pada khususnya dan semua pihak yang
membutuhkannya. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, 05 Oktober 2016
Penulis
(Yudha Pratama Simamora)
NIM : 110402026
Universitas Sumatera Utara
Daftar Isi
Halaman
iv
Abstrak .................................................................................................................... i
Kata Pengantar ..................................................................................................... ii
Daftar Isi .................................................................................................................v
Daftar Gambar .................................................................................................... vii
Daftar Tabel........................................................................................................ viii
BAB I. PENDAHULUAN ......................................................................................1
1.1 Latar Belakang ..............................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah .......................................................................................1
1.3 Batasan Masalah ............................................................................................2
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian......................................................................2
1.4.1 Tujuan Penelitian.................................................................................2
1.4.2 Manfaat Penelitian...............................................................................3
1.5 Metodologi Penulisan ....................................................................................3
1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................................3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................6
2.1 Motor Induksi Tiga Fasa ...............................................................................6
2.1.1 Konstruksi Motor Induksi ...................................................................6
2.1.2 Medan Putar Tiga Fasa ........................................................................9
2.1.3 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa .............................................12
2.1.4 Pengereman Motor Induksi Tiga Fasa ..............................................14
2.2 Pengereman Regeneratif..............................................................................16
2.3 Motor Induksi Sebagai Generator Induksi ..................................................17
2.3.1 Slip ....................................................................................................18
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Frekuensi Rotor .................................................................................19
2.3.3 Syarat – Syarat Motor Induksi Sebagai Generator ............................20
v
2.4 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh....................................................20
2.5 Mikrokontroler ATMega8 ...........................................................................22
2.6 Prinsip Kerja Peralatan ................................................................................25
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .........................................................28
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .....................................................................28
3.2 Bahan dan Perlengkapan Penelitian ............................................................28
3.3 Prosedur Penelitian ......................................................................................29
BAB IV. PENGUJIAN DAN HASIL ANALISA DATA ..................................32
4.1 Metode Pengujian ........................................................................................32
4.2 Pengujian Pengereman Regeneratif.............................................................32
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................37
5.1 Kesimpulan ..................................................................................................37
5.2 Saran ............................................................................................................37
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................39
Universitas Sumatera Utara
Daftar Gambar
vi
Gambar 2.1 Penampang stator dan rotor motor induksi tiga fasa ............................7
Gambar 2.2 Tumpukan inti dan kumparan dalam cangkang stator .........................7
Gambar 2.3Rotor Belitan .........................................................................................8
Gambar 2.4 Skematik diagram motor induksi rotor belitan.....................................9
Gambar 2.5 Arus fasa seimbang ............................................................................10
Gambar 2.6 Diagram fasor fluksi tiga fasa seimbang ............................................10
Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen mesin induksi .....................................................18
Gambar 2.8Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 6 dioda ...................21
Gambar 2.9Rangkaian filter yang digunakan untuk mengurangi denyut keluaran
penyearah ...............................................................................................................22
Gambar 2.10Susunan penampang pin ATMega8 ..................................................24
Gambar 3.1Diagram alir penelitian ........................................................................30
Gambar 4.1Diagram pengujian pengereman regeneratif .......................................32
Gambar 4.2Bentuk fisik rangkaian kendali pengereman motor induksi ................33
Gambar 4.3Peralatan pengujian pengereman regeneratif ......................................33
Gambar 4.3Peralatan pengujian pengereman regeneratif ......................................33
Universitas Sumatera Utara
Daftar Tabel
vii
Tabel 4.1 Data hasil pengujian pengereman regeneratif ........................................34
Tabel 4.2 Data hasil pengujian pengereman plugging ...........................................35
Universitas Sumatera Utara
PENGATURAN PENGEREMAN REGENERATIF PADA MOTOR
INDUKSI TIGAFASA DENGAN MICROCONTROLLER ATMEGA8
Diajukan untuk memenuhi persyaratan
menyelesaikan pendidikan Sarjana (S-1) pada
Departemen Teknik Elektro Sub Konsentrasi Teknik Energi Listrik
Oleh
Yudha Pratama Simamora
NIM : 110402026
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2016
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
PENGATURAN PENGEREMAN REGENERATIF
PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA
DENGAN MICROCONTROLLER ATMEGA 8
Oleh :
YUDHA PRATAMA SIMAMORA
NIM: 110402026
Tugas Akhir ini diajukan untuk melengkapi salah satu syarat
untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
pada
DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
Sidang pada tanggal 16 bulan Maret tahun 2016 di depan Penguji :
1. Ketua Penguji
: Ir. Eddy Warman M.T
2. Anggota Penguji
: Ir. Syamsul Amien, M.Si.
Disetujui oleh :
Pembimbing Tugas Akhir,
Ir. Raja Harahap, M.T
NIP: 196501131998021002
Diketahui oleh :
Ketua Departemen Teknik Elektro,
Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si
NIP : 195405311986011002
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Motor induksi ialah motor AC yang penggunaannya sangat banyak baik
dalam dunia industri maupun dalam keperluan rumah tangga. Dalam
pemakaiannya motor induksi tidak lepas dari sistem pengereman. Pengereman
bertujuan untuk menghentikan putaran motor apabila motor sudah tidak
digunakan dalam kondisi tertentu.
Salah satu jenis pengereman yang dapat diaplikasikan dalam hal ini adalah
metode pengereman regeneratif. Adapun parameter yang diperhatikan dalam
pengereman regeneratif ialah tegangan DC yang disuplai ke rotor, waktu
pengereman serta tegangan output DC yang dihasilkan pada terminal output
stator.
Hasil analisis menunjukkan bahwa waktu pengereman dan tegangan output
DC yang dihasilkan pada terminal output stator bergantung pada tegangan DC
yang disuplai ke rotor. Pengereman akan semakin cepat serta tegangan DC yang
dibangkitkan semakin besar bila tegangan DC yang disuplai ke rotor semakin
besar.
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
i
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala
berkat dan rahmat yang telah diberikan-Nya kepada penulis, sehingga penulis
dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang berjudul “Pengaturan Pengereman
Regeneratif Pada Motor Induksi Tiga Fasa Dengan Microcontroller
Atmega8”. Penulisan Tugas Akhir ini merupakan salah satu persyaratan untuk
menyelesaikan studi dan memperoleh gelar Sarjana Teknik di Departemen Teknik
Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Tugas akhir ini penulis persembahkan kepada kedua orang tua penulis, yaitu
Alm. Ramlan Simamora dan Nehemia br. Hutauruk, saudari kandung penulis
Eirene Yuli Lasniroha Simamora dan Erisha Amelia Agustina Simamora serta
kepada keluarga besar Simamora dan Hutauruk atas dukungan dan perhatiannya
kepada penulis.
Selama perjalanan masa perkuliahan hingga penyelesaian Tugs Akhir ini,
penulis juga mendapat dukungan, bimbingan, dan bantuan dari berbagai pihak.
Untuk itu, dengan setulus hati penulis hendak menyampaikan ucapan terima kasih
yang sebesar – besarnya kepada :
1. Bapak Ir. Raja Harahap, M.T selaku dosen pembimbing yang telah banyak
meluangkan waktu dan memberikan ide dalam menyelesaikan Tugas Akhir
ini.
Universitas Sumatera Utara
2. Bapak Ir. Eddy Warman, M.T dan Bapak Ir. Syamsul Amien, M.T selaku
dosen penguji yang juga sudah memberikan saran maupun masukan dalam
menyelesaikan Tugas Akihir ini.
ii
3. Bapak Ir. Surya Tarmizi Kasim, M.Si selaku dosen wali penulis dan selaku
Ketua Departemen Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera
Utara yang senantiasa memberikan bimbingan selama masa perkuliahan.
4. Seluruh staf pengajar dan seluruh pegawai Departemen Teknik Elektro,
Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara yang telah memberi ilmu dan
bantuan administrasi kepada penulis.
5. Pusat
Pengembangan
dan
Pemberdayaan
Pendidik
dan
Tenaga
Kependidikan (PPPPTK) Medan yang telah mengizinkan penulis untuk
melakukan penelitian di laboratorium PPPPTK Medan.
6. Keluarga besar Benari Hutauruk yang telah banyak memberikan dukungan,
doa serta semangat kepada penulis.
7. Saudara Franking Hutauruk yang sudah banyak memberikan perhatian
kepada keluarga saya selama masa pendidikan saya.
8. Sahabat – sahabat yang senantiasa memberi semangat dan saran terbaik :
Ari, Sandro, Dedy, Youki, Widy, Mey, Febri, Riandi, Mian, Nerly, Theo,
Denago, Toni serta sahabat seperjuangan Guntur Andy.
9. Seluruh keluarga besar Elektro Balak 1 serta keluarga besar Terompet 28
yang namanya tidak dapat disebutkan satu per satu.
Universitas Sumatera Utara
10. Serta semua pihak yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.
Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih jauh dari kesempurnaan,
untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang membangun demi
penyempurnaan isi dan analisa yang disajikan. Penulis juga berharap semoga
iii
tulisan ini bermanfaat bagi penulis dan pada khususnya dan semua pihak yang
membutuhkannya. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih.
Medan, 05 Oktober 2016
Penulis
(Yudha Pratama Simamora)
NIM : 110402026
Universitas Sumatera Utara
Daftar Isi
Halaman
iv
Abstrak .................................................................................................................... i
Kata Pengantar ..................................................................................................... ii
Daftar Isi .................................................................................................................v
Daftar Gambar .................................................................................................... vii
Daftar Tabel........................................................................................................ viii
BAB I. PENDAHULUAN ......................................................................................1
1.1 Latar Belakang ..............................................................................................1
1.2 Perumusan Masalah .......................................................................................1
1.3 Batasan Masalah ............................................................................................2
1.4 Tujuan dan Manfaat Penelitian......................................................................2
1.4.1 Tujuan Penelitian.................................................................................2
1.4.2 Manfaat Penelitian...............................................................................3
1.5 Metodologi Penulisan ....................................................................................3
1.6 Sistematika Penulisan ....................................................................................3
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA...........................................................................6
2.1 Motor Induksi Tiga Fasa ...............................................................................6
2.1.1 Konstruksi Motor Induksi ...................................................................6
2.1.2 Medan Putar Tiga Fasa ........................................................................9
2.1.3 Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Fasa .............................................12
2.1.4 Pengereman Motor Induksi Tiga Fasa ..............................................14
2.2 Pengereman Regeneratif..............................................................................16
2.3 Motor Induksi Sebagai Generator Induksi ..................................................17
2.3.1 Slip ....................................................................................................18
Universitas Sumatera Utara
2.3.2 Frekuensi Rotor .................................................................................19
2.3.3 Syarat – Syarat Motor Induksi Sebagai Generator ............................20
v
2.4 Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh....................................................20
2.5 Mikrokontroler ATMega8 ...........................................................................22
2.6 Prinsip Kerja Peralatan ................................................................................25
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .........................................................28
3.1 Tempat dan Waktu Penelitian .....................................................................28
3.2 Bahan dan Perlengkapan Penelitian ............................................................28
3.3 Prosedur Penelitian ......................................................................................29
BAB IV. PENGUJIAN DAN HASIL ANALISA DATA ..................................32
4.1 Metode Pengujian ........................................................................................32
4.2 Pengujian Pengereman Regeneratif.............................................................32
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ..............................................................37
5.1 Kesimpulan ..................................................................................................37
5.2 Saran ............................................................................................................37
DAFTAR PUSTAKA ...........................................................................................39
Universitas Sumatera Utara
Daftar Gambar
vi
Gambar 2.1 Penampang stator dan rotor motor induksi tiga fasa ............................7
Gambar 2.2 Tumpukan inti dan kumparan dalam cangkang stator .........................7
Gambar 2.3Rotor Belitan .........................................................................................8
Gambar 2.4 Skematik diagram motor induksi rotor belitan.....................................9
Gambar 2.5 Arus fasa seimbang ............................................................................10
Gambar 2.6 Diagram fasor fluksi tiga fasa seimbang ............................................10
Gambar 2.7 Rangkaian ekivalen mesin induksi .....................................................18
Gambar 2.8Rangkaian penyearah gelombang penuh dengan 6 dioda ...................21
Gambar 2.9Rangkaian filter yang digunakan untuk mengurangi denyut keluaran
penyearah ...............................................................................................................22
Gambar 2.10Susunan penampang pin ATMega8 ..................................................24
Gambar 3.1Diagram alir penelitian ........................................................................30
Gambar 4.1Diagram pengujian pengereman regeneratif .......................................32
Gambar 4.2Bentuk fisik rangkaian kendali pengereman motor induksi ................33
Gambar 4.3Peralatan pengujian pengereman regeneratif ......................................33
Gambar 4.3Peralatan pengujian pengereman regeneratif ......................................33
Universitas Sumatera Utara
Daftar Tabel
vii
Tabel 4.1 Data hasil pengujian pengereman regeneratif ........................................34
Tabel 4.2 Data hasil pengujian pengereman plugging ...........................................35
Universitas Sumatera Utara