Pengaruh Kendali Kecepatan Motor DC Pada Chopper Drive Muskhaful Imam1.
Shalahuddin Al Misbah2.
Rafli Setiawan 3 Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan Universitas Hang Tuah Jl.
Arief Rahman Hakim No.
150 Surabay Email : muskhaful30@gmail.
com, sholahuddin351@gmail.
com, raflisetiawanz@gmail.
Abstrak - Motor DC adalah motor yang mudah dalam dalam pengaplikasiannya, kecepatan motor DC seringkali terjadi penurunan yang diakibatkan oleh beban sehingga kecepatan motor DC tidak Karena kecepatan motor DC sering terjadi penurunan dan tidak konstan maka terdapat berbagai penelitian yang sudah dilakukan.
Penelitian ini membahas pengaruh pengendalian kecepatan motor DC dengan menggabungkan elektronika daya sebagai pencatu, sistem elektris pada motor DC, dan sistem mekanis dari beban motor DC yang disimulasikan menggunakan software Matlab.
Penelitian ini menggunakan permodelan chopper kuadran satu sebagai konfigurasi sistem, dengan menambahkan kontrol kecepatan dan kontrol arus pada motor DC.
Kecepatan pada motor DC diatur menggunakan tegangan jangkarnya, dalam hal ini dapat dilakukan dengan penyearah Kecepatan pada motor DC dikontrol dengan menggunakan metode PI (Proportional-Integra.
Pada penelitian ini kontrol PI difungsikan sebagi pengotrol kecepatan awal motor DC.
Hasil pengontrolan pada motor DC merupakan nilai arus refrensi (Ire.
Arus refrensi ini akan dibandingkan dengan arus jangkar untuk mengatur Pengaturan close-loop menghasilkan kecepatan yang dapat dipertahankan untuk beban dinamis.
motor DC antara lain penyearah terkendali dan DC chopper.
Dalam penelitian kecepatan motor DC diusulkan menggunakan yaitu sebuah peralatan konverter untuk DC, dimana konverter mengendalikan tegangan output dari alat tersebut .
Chopper memliki pengertian yaitu sakelar on-off berkecepatan tinggi yang mengubah tegangan input DC tetap menjadi tegangan output DC variabel.
Sebuah chopper dianggap sebagai setara DC dari transformator AC karena mereka berperilaku dengan cara yang identik.
Penelitian ini membahas simulasi pengendali kecepatan motor DC dengan chopper fed menggunakan software Matlab, yaitu dengan Simulink dan Power Sistem Blokset.
Kecepatan motor DC diatur berdasarkan pengaturan tegangan jangkar menggunakan pengaturan kecepatan didalam chopper fed motor DC.
Simulasi ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh perubahan beban terhadap kecepatan motor DC.
Kata kunci: Motor DC.
Proportional-Integral.
Close- loop.
Sistem kendali kecepatan motor DC dengan menggunakan DC chopper satu kuadran berbasis kontroller PI yang diusulkan dalam paper ini diuji secara simulasi dengan permodelan seperti gambar 1.
Pada pengujian ini digunakan motor DC dengan spesifikasi 5HP/240V sebagai beban.
Gambar 1 menunjukkan sistem kendali motor DC dengan permodelan chopper yang dilengkapi kontrol kecepatan, kontrol arus, dan scope sebagai penampil hasil simulasi.
Penyearah Terkendali.
PENDAHULUAN Motor DC merupakan motor yang mudah dalam Karena kemudahannya, motor DC sering digunakan untuk berbagai macam keperluan, seperti peralatan pada indusrti maupun rumah tangga.
Motor DC merupakan merupakan motor dengan arus searah yang memiliki dua terminal dan memerlukan tegangan arus searah atau DC (Direct Curren.
untuk menggerakannya .
Namun dalam pengaplikasiannya, kecepatan motor DC seringkali terjadi penurunan diakibatkan dari beban yang ada, sehingga kecepatan motor DC tidak konstan.
Putaran pada motor DC dapat diubah Ae ubah sesuai dengan putaran beban dan dapat mengatur perpindahan putaran yang halus.
Hal tersebut diperlukan agar dapat mengurangi besarnya arus pada saat motor DC dalam keadaan start, meredam getaran dan hentakan mekanik pada saat starting.
Karena itu banyak dilakukan berbagai macam cara untuk mengatur putaran motor DC.
Sumber utama dari motor DC merupakan sumber tegangan arus searah, yang berfungsi sebagai catu daya.
Catu daya tersebut berupa arus searah atau sering disebut DC (Direct Curren.
Karena pada peneitian ini menggunakan permodelan chopper.
Beberapa konverter daya yang digunakan untuk mengendalikan kecepatan ISSN 2615-5788 Print .
Vol 8 No.
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC 2021
https://journal.
id/triac II.
METODE PENELITIAN
1 Konfigurasi Sistem Gbr.
1 Konfigurasi Sistem @ 2021 M.
Muskhaful Imam.
Shalahuddin Al Misbah & Rafli Setiawan 2 Motor DC Motor DC adalah sebuah alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik .
Pada motor DC, kumparan yang dialiri arus listrik akan menghasilkan medan magnet yang mencakup kumparan jangkar dengan arah tertentu .
Kumparan medan pada motor DC disebut stator .
agian yang tidak berputa.
sedangkan kumparan jangkar disebut rotor .
agian yang berputa.
Motor DC dapat difungsikan sebagai generator dan sebaliknya generator DC dapat difungsikan sebagai motor DC melalui medium magnet seperti yang ditunjukkan pada Gbr.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Gbr.
3 Rangkaian Kontrol PI dan nilai gain dari kontroler Gbr.
2 Spesifikasi Motor DC 3 Kontrol PI Kontrol PI merupakan suatu kontrol standar yang dapat digunakan untuk mengoreksi kesalahan antara nilai pengukuran dengan penyimpangannya .
Kontrol PI di desain untuk memperbaiki nilai error yang terjadi antara nilai umpan balik dan nilai set point yang telah ditentukan .
PI (Proportional integra.
merupakan sebuah logika yang terdiri dari dua komponen penyusunan, yaitu P (Proportiona.
dan I (Integra.
, dimana gabungan aksi kontrol PI memiliki keunggulan dibandingkan dengan masing-masing kontrol yang menyusunnya .
Pengontrol proporsional mengerjakan sistem kontrol proporsional dengan error yang mengakibatkan efek pada pengurangan rise time dan menimbulkan kesalahan keadaan tunak .
Suatu pengontrol integral yang memberikan aksi kontrol sebanding dengan jumlah kesalahan akan mengakibatkan efek yang baik dalam mengurangi kesalahan, keadaan tunak tetapi dapat mengakibatkan respon transien yang memburuk.
Pengetahuan tentang efek yang diakibatkan oleh masingmasing pengontrol tersebut yang nantinya akan digunakan pengendalian aliran tersebut memerlukan sebuah kontrol untuk rectifier, dimana kontrol yang digunakan yaitu kontrol PI analog.
4 DC Chopper DC Chopper adalah sebuah converter daya DC yang tegangan outputnya dapat dikendalikan, sehingga banyak digunakan untuk mengendalikan peralatan listrik yang menggunakan sumber tegangan DC, seperti motor DC .
Berdasarkan struktur switchnya.
DC chopper terdiri dari DC chopper satu kuadran, dua kuadran dan empat kuadran .
Dalam penelitian ini digunakan DC chopper satu kuadran yang dapat beroperasi pada kuadran satu pada sistem kuadran.
Pada kuadran satu ini, motor hanya beroperasi pada arah putaran maju dengan arah tegangan dan arus juga maju, yang disebut juga dengan forward current dan forward voltage.
Skema DC chopper satu kuadran ditunjukan oleh Gbr.
4, yang terdiri dari switch daya GTO, inductor dan dioda.
Gbr.
4 DC Chopper i.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Menjelaskan hasil analisis data serta pembahasan khususnya dalam menjawab pernyataan penelitian tentang bagaimana temuan tersebut didapat.
Hasil dan ISSN 2615-5788 Print .
Vol 8 No.
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC 2021
https://journal.
id/triac @ 2021 M.
Muskhaful Imam.
Shalahuddin Al Misbah & Rafli Setiawan Pembahasan ditulis dalam Kecepatan awal di set 150 rad/s.
Besarnya penurunan torsi tidak memberikan pengaruh pada kecepatan motor.
Simulasi pengendali kecepatan motor DC metode pengendalian proporsional integral (Kp = 1,7 dan Ki = .
menggunakan penyearah terkendali jenis semi konverter dengan software Matlab/Simulink.
1 Nilai Output Torsi Motor DC dengan Kecepatan 150 1 Nilai Output Motor DC Tanpa Beban Pada Percobaan pertama ini menggunakan inputan Vref 150 dengan beban 0 Nm.
Hasil percobaan tersebut menunjukkan nilai Vout = 149,181.
Perbedaan antara menggunakan kontrol dan tanpa kontrol yaitu pada Time measure nya yang dapat dilihat pada saat menggunakan Kontrol 0,18s dan tanpa Kontrol 0,42s.
Steady state yang didapat dari penggunaan kontrol 1,44s, sedangkan tanpa kontrol 1,9s.
Waktu percobaan yg didapat yaitu 2s.
Pada saat starting awal menggunakan kontrol mendapatkan 1500 Rpm dan tanpa kontrol mendapatkan 1493 Rpm.
3 Nilai Output Motor DC dengan Kondisi Beban 2 Pada Percobaan kedua menggunakan inputan Vref 150 dengan beban 2 Nm.
Hasil percobaan tersebut menunjukkan nilai Vout = 149,025.
Perbedaan antara menggunakan kontrol dan tanpa kontrol yaitu pada Time measure nya yang dapat dilihat pada saat menggunakan kontrol 0,19s dan tanpa kontrol 0,45s.
Steady state yang didapat dari penggunaan kontrol 0,36s, sedangkan tanpa kontrol 1,97s.
Waktu percobaan yang didapat yaitu 2s.
Pada saat starting awal menggunakan kontrol mendapatkan 1521 Rpm dan tanpa kontrol mendapatkan 1482 Rpm.
Gbr.
7 Kondisi dengan beban 2 Nm 4 Nilai Output Motor DC dengan Kondisi beban 3 Nm Gbr.
5 Kondisi tanpa beban 2 Nilai Output Motor DC dengan Kondisi beban 1 Nm Pada Percobaan kedua menggunakan inputan Vref 150 dengan beban 1 Nm.
Hasil percobaan tersebut menunjukkan nilai Vout = 149,032.
Perbedaan antara menggunakan kontrol dan tanpa kontrol yaitu pada Time measure nya yang dapat dilihat pada saat menggunakan kontrol 0,19s dan tanpa Kontrol 1,40s.
Steady state yang didapat dari penggunaan kontrol 0,37s, sedangkan tanpa kontrol 1,43s.
Waktu percobaan yang didapat yaitu 2s.
Pada saat starting awal menggunakan kontrol mendapatkan 1520 Rpm dan tanpa kontrol mendapatkan 1488 Rpm.
Pada Percobaan kedua menggunakan inputan Vref 150 dengan beban 3 Nm.
Hasil percobaan tersebut menunjukkan nilai Vout = 149,025.
Perbedaan antara menggunakan kontrol dan tanpa kontrol yaitu pada Time measure nya yang dapat dilihat pada saat menggunakan Kontrol 0,2s dan tanpa Kontrol 0,48s.
Steady state yang didapat dari penggunaan kontrol 0,45s, sedangkan tanpa kontrol 1,31s.
Waktu percobaan yg didapat yaitu 2s.
Pada saat starting awal menggunakan kontrol mendapatkan 1507 Rpm dan tanpa kontrol mendapatkan 1476 Rpm.
Gbr.
8 Kondisi dengan beban 3 Nm Tabel.
Gbr.
6 Kondisi dengan beban 1 Nm ISSN 2615-5788 Print .
Vol 8 No.
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC 2021
https://journal.
id/triac HASIL ANALISA KECEPATAN TANPA KONTROL BERKECEPATAN 150.
Beban Vref Time Measure Speed Steady State 0 Nm 1 Nm 2 Nm 3 Nm 0,42 s 1,40 s 0,45 s 0,48 s 1493 rpm 1488 rpm 1482 rpm 1476 rpm 1,9 s 1,43 s 1,97 s 1,31 s @ 2021 M.
Muskhaful Imam.
Shalahuddin Al Misbah & Rafli Setiawan Tabel.
II HASIL ANALISA KECEPATAN DENGAN KONTROL PI
BERKECEPATAN 150.
Beban Vref 0 Nm 1 Nm 2 Nm 3 Nm Time Measure 0,18 s 0,19 s 0,19 s 0,2 s Speed 1500 rpm 1520 rpm 1521 rpm 1507 rpm Steady State 1,44 s 0,37 s 0,36 s 0,45 s Gbr.
10 Kondisi dengan beban 1 Nm 2 Nilai Output Torsi Motor DC dengan Kecepatan 300 1 Nilai Output Motor DC Tanpa Beban 3 Nilai Output Motor DC dengan kondisi beban 2 Nm Pada Percobaan pertama ini menggunakan inputan Vref 300 dengan beban 0 Nm.
Hasil percobaan tersebut menunjukkan nilai Vout = 279,057.
Perbedaan antara menggunakan kontrol dan tanpa kontrol yaitu pada Time measure nya yang dapat dilihat pada saat menggunakan kontrol 0,34s dan tanpa kontrol 1,22s.
Steady state yang didapat dari penggunaan kontrol 1,81s, sedangkan tanpa kontrol 1,84s.
Waktu percobaan yang didapat yaitu 2s.
Pada saat starting awal menggunakan kontrol mendapatkan 3000 Rpm dan tanpa kontrol mendapatkan 2992 Rpm.
Pada Percobaan kedua menggunakan inputan Vref 300 dengan beban 2 Nm.
Hasil percobaan tersebut menunjukkan nilai Vout = 279,043.
Perbedaan antara menggunakan kontrol dan tanpa kontrol yaitu pada Time measure nya yang dapat dilihat pada saat menggunakan Kontrol 0,38s dan tanpa Kontrol 1,2s.
Steady state yang didapat dari penggunaan kontrol 0,64s, sedangkan tanpa kontrol 1,24s.
Waktu percobaan yang didapat yaitu 2s.
Pada saat starting awal menggunakan kontrol mendapatkan 3007 Rpm dan tanpa kontrol mendapatkan 2979 Rpm.
Gbr.
9 Kondisi tanpa beban Gbr.
11 Kondisi dengan beban 2 Nm 2 Nilai Output Motor DC dengan Kondisi Beban 1 Nm 4 Nilai Output Motor DC dengan kondisi beban 3 Nm Pada Percobaan kedua menggunakan inputan Vref 300 dengan beban 1 Nm.
Hasil percobaan tersebut menunjukkan nilai Vout = 279,044.
Perbedaan antara menggunakan kontrol dan tanpa kontrol yaitu pada Time measure nya yang dapat dilihat pada saat menggunakan kontrol 0,36s dan tanpa kontrol 1,88s.
Steady state yang didapat dari penggunaan kontrol 0,74s, sedangkan tanpa kontrol 1,92s.
Waktu percobaan yang didapat yaitu 2s.
Pada saat starting awal menggunakan kontrol mendapatkan 3002 Rpm dan tanpa kontrol mendapatkan 2985 Rpm.
Pada Percobaan kedua menggunakan inputan Vref 300 dengan beban 3 Nm.
Hasil percobaan tersebut menunjukkan nilai Vout = 279,044.
Perbedaan antara menggunakan kontrol dan tanpa kontrol yaitu pada Time measure nya yang dapat dilihat pada saat menggunakan kontrol 0,4s dan tanpa kontrol 1,35s.
Steady state yang didapat dari penggunaan kontrol 0,59s, sedangkan tanpa kontrol 1,72s.
Waktu percobaan yang didapat yaitu 2s.
Pada saat starting awal menggunakan kontrol mendapatkan 3014 Rpm dan tanpa kontrol mendapatkan 2973 Rpm.
ISSN 2615-5788 Print .
Vol 8 No.
JURNAL TEKNIK ELEKTRO DAN KOMPUTER TRIAC 2021
https://journal.
id/triac @ 2021 M.
Muskhaful Imam.
Shalahuddin Al Misbah & Rafli Setiawan Expo.
Electr.
Power Eng.
, pp.
791Ae796, 2018, doi:
1109/ICEPE.
Gbr.
12 Kondisi dengan beban 3 Nm Nagarajan.
Sathishkumar.
Deepika.
Keerthana.
Kiruthika, and R.
Nandhini.
AuImplementation of Chopper Fed Speed Control of Separately Excited DC Motor Using PI Controller,Ay Int.
Eng.
Comput.
Sci.
, no.
March, 2017, doi:
18535/ijecs/v6i3.
Untoro.
Lestyo.
Dewantara, and I.
AuPengendali Kecepatan Motor Dc Dengan Penyearah Terkendali Semi Konverter,Ay pp.
175Ae178, 2009.
Setiawan.
Yos Sudarso Km.
Kunci, and A.
Uno.
AuSistem Kontrol Motor Dc Menggunakan Pwm Arduino Berbasis Android System,Ay J.
Sains.
Teknol.
dan Ind.
, vol.
1, pp.
7Ae14, 2017, [Onlin.
Available: http://ejournal.
id/index.
php/sitekin/article/view/4131.
Putra.
Jie, and A.
Djohar.
AuPerancangan Sepeda Listrik Dengan Menggunakan Motor Dc Seri,Ay J.
Fokus Elektroda Energi List.
Telekomun.
Komputer.
Elektron.
dan Kendal.
, 4, no.
2, 2019, doi: 10.
33772/jfe.
Irhas.
Iftitah, and S.
Ilham.
AuPENGGUNAAN
KONTROL PID DENGAN BERBAGAI METODE UNTUK
ANALISIS PENGATURAN KECEPATAN MOTOR DC,Ay J.
Fis.
dan Ter.
, vol.
7, no.
2020, pp.
87Ae96, 2020.
Syafaah.
Suhardi, and I.
Pakaya.
AuKontrol ProportionalIntegral ( PI ) Optimal Pada Motor Servo DC Menggunakan Algoritma Particle Swarm Optimization ( PSO ),Ay pp.
613Ae 618, 2016.
Putranto.
Sungkono, and S.
Edi Sulistio Budi.
AuIMPLEMENTASI METODE PI (PROPORTIONAL INTEGRAL) PADA PENGATURAN KECEPATAN CRUSHER MOTOR DALAM PROSES EKSTRAKSI BUAH APEL,Ay J.
Elkolind, vol.
03, no.
1, pp.
68Ae76, 2016.
Tabel.
i HASIL ANALISA KECEPATAN TANPA KONTROL BERKECEPATAN 300 RPM.
Beban Vref Time Measure Speed Steady State 0 Nm 1 Nm 2 Nm 3 Nm 1,22 s 1,88 s 1,2 s 1,35 s 2992 rpm 2985 rpm 2979 rpm 2973 rpm 1,84 s 1,92 s 1,24 s 1,72 s Tabel.
IV Hasil Analisa Kecepatan Dengan Kontrol PI Berkecepatan 300 rpm.
Beban Vref 0 Nm 1 Nm 2 Nm 3 Nm Time Measure 0,34 s 0,36 s 0,38 s 0,4 s Speed 3000 rpm 3002 rpm 3007 rpm 3014 rpm Steady State 1,81 s 0,74 s 0,64 s 0,59 s IV.
KESIMPULAN
Dari hasil analisa pada tabel dapat disimpulkan, jika Vref semakin kecil maka steady state semakin besar.
Perubahan kecepatan berpengaruh dalam besarnya kecilnya nilai time measure.
Pengaturan kecepatan didalam chopper fed motor DC dapat digunakan untuk sistem yang memerlukan kecepatan konstan.
Pengaturan kecepatan didalam chopper fed juga dapat meningkatkan rotasi yang dihasilkan oleh motor DC.
DAFTAR PUSTAKA