MIND Journal | ISSN (p): 2528-0015  | ISSN (e): 2528-0902
Juni 2021
Torka Motor Induksi pada Mesin CNC di PT. Dirgantara Indonesia menggunakan Software PSIM

## SENI NURJANAH, NASRUN HARIYANTO, SABAT ANWARI
Program Studi Teknik Elektro , Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia Email : senurjanahh@gmail.com
Received 19 April 2021 | Revised 11 Mei 2021 | Accepted 24 Juni 2021

## ABSTRAK
Mesin CNC digunakan untuk membuat kerangka pesawat terbang, motor induksi sebagai tenaga penggerak diatur kecepatan putarnya untuk menghasilkan torka sesuai  kebutuhan  dikendalikan  oleh  VSD.  Pengendalian  VSD  pada  mesin  CNC menggunakan software PSIM untuk mengetahui karakteristik mesin CNC dengan tegangan  dan  frekuensi  yang  divariasikan  agar  menghasilkan  torka  konstan. Analisis  karakteristik  motor  induksi  digunakan  rangkaian  pengganti  dan perhitungan  matematis.  Untuk  mengetahui  rentan  kerja  mesin  CNC  maka  arus starting  61,83Ampere;  torka  starting  23,28N.m;  torka  maksismum  14,1N.m; putaran  sinkron  1500rpm.  Pengolahan  data  dilakukan  secara  matematis,  pada pengukuran  mendapatkan  torka  35N.m  sedangkan  simulasi  beban  30% menghasilkan  torka  4.2N.m;  beban  60%  menghasilkan  torka  8.3N.m;  beban 90% menghasilkan torka 12.5N.m. Dapat disimpulkan kendali V/f menghasilkan torka konstan sepanjang pengaturan kecepatan putar.
Kata kunci : PSIM, Variable Speed Drive, Torka Motor Induksi, Mesin CNC

## ABSTRACT
CNC  machines  are  used  to  make  aircraft  frames,  the  induction  motor  as  the driving force is set to rotate its speed to produce torque as needed, controlled by a  variable  speed  drive.  VSD  control  on  CNC  machines  uses  PSIM  software  to determine  the  characteristics  of  CNC  machines  with  varied  voltages  and frequencies  to  produce  constant  torque.  Analysis  of  the  characteristics  of  the induction  motor  used  a  replacement  circuit  and  mathematical  calculations  to determine the working range of the CNC machine. Then the starting current is 61.83Amperes;  starting  torque  23.28N.m;  maximum  torque  14.1N.m; synchronous  speed  1500rpm.  Data  processing  is  done  mathematically,  the measurement  gets  35N.m  of  torque  while  the  30%  load  simulation  produces 4.2N.m  of  torque;  60%  load  produces  8.3N.m  torque;  90%  load  produces 12.5N.m of torque. It can be concluded that the V/f control produces constant torque throughout the rotational speed setting.
Keywords : PSIM, Variable Speed Drive, Induction Motor Torque, CNC Machine

## 1. PENDAHULUAN
PT. Dirgantara Indonesia memfokuskan salah satu bisnisnya di bidang Aerostructure. Bisnis satuan aerostructure memproduksi pengembangan rekayasa dan perencanaan (Indonesia, 2016).
Mesin  CNC  ( ComputerNumericalControl)  paling  banyak  digunakan  pada  industri  salah satunya adalah PT.Dirgantara Indonesia dengan menggunakan motor induksi sebagai mesin penggerak  mesin  CNC  dalam  proses  pembuatan  komponen  di  bidang aerostructure (Indonesia, 2016) (Jufrizaldy, Ilyas, & Marzuki, 2020).
Mesin bubut CNC proses pemahatan benda kerja memerlukan kecepatan potong yang tetap agar hasil kerja memiliki tingkat presisi tinggi. Agar dapat menghasilkan benda yang halus, torka spindle  pada  saat  pemotongan  harus  dijaga  konstan,  sedangkan  pada  saat pemotongan  kecepatan spindle  dapat  berkurang  yang  diakibatkan  naiknya  torka  beban (Permana & Rameli, 2013).
Kendali V/f konstan merupakan salah satu cara untuk mengendalikan kecepatan putar motor induksi  dengan  merubah  tegangan  dan  frekuensi,  tetapi  menjaga  konstan  rasio  keduanya. Sehingga  dengan  cara  kendali  ini,  torka  yang  dihasilkan  dapat  dijaga  konstan  sepanjang daerah  pengaturan  kecepatan.  Hal  yang  paling  umum  dalam  penerapan  cara  ini  adalah dengan  menggunakan  perangkat  yang  dikenal  sebagai  inverter (Haryanto,  2011) (Atmam, Tanjung, & Zulfahri, 2018).
PSIM  merupakan software  yang  dirancang  untuk    elektronika    daya  dan  kontrol  motor (Powersim,  2020) .  Simulasi  pada  PSIM  terdiri  dari  tiga  program  yaitu circuit  schematic editor  -  SIMCAD,  PSIM  simulator,  waveform  processing  –  SIMVIEW (Asnil,  2013) .  Pada penelitian  ini software    PSIM  digunakan  untuk  simulasi  penggerak  motor  induksi  yang  di kopel  dengan  mesin  CNC  menggunakan  pengendalian  inverter  sehingga  mendapatkan karakteristik  torka  motor  induksi  pada  mensin  CNC.  Rangkaian  pengganti  motor  induksi digunakan  untuk  menentukan  nilai  torka  dan  nilai  torka  tersebut  menjadi  perbandingan dengan hasil simulasi software PSIM.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1. Diagram alir
Gambar  1  merupakan  alur  metedologi  yang  digunakan  secara  singkat.  Pengamatan dilapangan  diketahui  aliran  proses  penggunaan  mesin  CNC  setelah  itu  menjabarkan  latar belakang,  merumuskan  masalah.  Pengumpulan  data  yaitu  dengan  pengukuran  pada  mesin CNC  dan  selanjutnya  melakukan  perhitungan  matematis  dan  melakukan  simulasi  pada software PSIM.

## Gambar 1. Diagram Alir Metodelogi Penelitian

## 2.2.  Diagram Blok Sistem
Gambar 2 merupakan perancanan sistematik yang akan dibuat secara umum.
Gambar 2. Blok Perencana Sistematik
Gambar 2 DC Chopper Buck merupakan rangkaian untuk sumber tegangan output  DC yang besarannya  diatur  sesuai  dengan  kebutuhan  beban (Nurlana  &  Murnomo,  2019) .  DC Chopper digunakan untuk tegangan masukkan pada inverter (Juarsah, Facta, & Nugroho, 2015) . Tegangan keluaran DC Chopper Buck  akan masuk ke dalam inverter, disini inverter berfungsi  sebagai  rangkaian  kontrol  V/f  agar  mendapatkan  nilai output  sesuai  dengan kebutuhan produksi. Nilai tegangan dan frekuensi yang diatur tersebut lalu masuk ke motor induksi  sebagai  motor  penggerak  yang  dikopel  dengan  mesin  CNC  sehingga  mesin  CNC mendapatkan beberapa nilai putaran yang dapat diatur pada mata bor ( spindle).

## 2.3.  DC Chopper Buck
DC Chopper Buck atau Buck Converter berfungsi untuk mengkonversi tegangan input searah yang  diatur  sesuai  perubahan duty  cycle  sehingga  tegangan  arus  searah  menjadi  sumber arus  tegangan  yang variable (Wibowo  &  Facta,  2013)  (Hushaini  &  Hasan,  2019). Rangkaian  DC Chopper  Buck  dibangun  oleh  komponen  MOSFET,  induktor,  kapasitor  dan resistor. Gambar 3 merupakan Rangkaian DC Chopper Buck pada simulasi PSIM.

## Gambar3.  Rangkaian DC Chopper Buck
 Untuk parameter dalam DC Chopper Buck digunakan persamaan:
(1)
Keterangan :
= Duty Cycle (%) 𝑉𝑖𝑛 = Tegangan Input Buck Converter (Volt) 𝑉𝑜𝑢𝑡 = Tegangan Output Buck Converter (Volt)  Menentukan nilai induktor : 𝑜𝑢𝑡 (2) Keterangan : = Ripple Arus Induktor (Ampere) 𝑜𝑢𝑡 = Arus Output Konverter (Ampere)
Maka parameter induktansinya adalah sebagai berikut :
(3) Keterangan: = Induktansi (H) 𝑉𝑖𝑛 = Tegangan Input Buck Converter (Volt) 𝑉𝑜𝑢𝑡 = Tegangan Output Buck Converter (Volt)
= Frekuensi Switching (Hz)
= Ripple Arus Induktor (Ampere)
 Menentukan nilai kapasitor :
𝑉𝑜          𝑉𝑜𝑢𝑡 (4) Keterangan: 𝑉𝑜 = Ripple Tegangan kapasitor (Volt) 𝑉𝑜𝑢𝑡 = Tegangan Output Konverter (Volt)  Maka parameter kapasitansinya adalah sebagai berikut :
(5)
Keterangan : = Kapasitansi (Farad) 𝑉𝑜 = Ripple Tegangan kapasitor ( Volt) = Frekuensi Switching (Hz)

## 2.4. Perhitungan Rangkaian Ekivalen Motor Induksi
Rangkaian  pengganti  dari  rangkaian  ekivalen  satu  phasa  dari  motor  induksi  yang  dikopel dengan mesin CNC ditunjukan pada Gambar 4.

## Gambar 4. Rangkaian Ekivalen perphasa dari Motor Induksi
Nilai parameter motor induksi sesuai dengan name plate dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Name Plate Motor Induksi Daya (P) 3 HP Tegangan (Volt) 380 V Frekuensi (f) 50 Hz Phasa (F) 3 Pole (p) 4 Resistansi Rotor (R 1 ) 0.249 ohm Resistansu Stator (R 2 ) 0.156 ohm Induktansi Rotor (X 2 ) 1.39 mH Induktansi Stator (X 1 ) 0.74 mH Induktansi Gandeng (X m ) 41mH Momen inersia (J) 0.4 kg.m 2  Perhitungan tegangan Thevenin adalah: 𝑉 𝑉 (6) 𝑉 𝑉 (7) 𝑉 𝑉 √ (8)
Keterangan:
𝑉 = Tegangan Thevenin (Volt) = Resistansi Stator (Ω) = Reaktans Stator (Ω) = Reaktans Magnetitasi  (Ω)
 Perhitungan impedansi Thevenin adalah:
(9) (10) Keterangan: = Impedansi Theveni (Ω) = TahananThevenin (Ω) = Reaktansi Thevenin (Ω) = Tahanan Stator   (Ω) = Reaktansi Stator (Ω)
= Reaktansi Magnetitasi  (Ω)
 Perhitungan slip pada torka maksimum adalah:
√ (11) Keterangan: = Slip Maksimum (%) = Tahanan Rotor (Ω) = Resistansi Thevenin (Ω)  Perhitungan dari kecepatan putaran sinkron adalah : 𝑛 (12) Keterangan: 𝑛 = Putaran Sinkron (rpm) = Frekuensi (Hz) = Pole  Perhitungan dari putaran sinkron adalah: 𝑛 (13) Keterangan: = Kecepatan Sudut (rad/s) 𝑛 = Kecepatan Sinkron (rpm)
 Perhitungan dari torka starting motor adalah :
(14) Keterangan: = Torka Starting (N.m) = Kecepatan Sudut (rad/s) 𝑉 = Tegangan Thevenin (Volt) = Resistansi Thevenin (Ω) = Reaktansi Thevenin (Ω) = Tahanan Rotor (Ω)  Perhitungan dari torka maksimum motor adalah :
√
(15)
Keterangan: = Torka Maksimum (N.m) = Kecepatan Sudut (rad/s) 𝑉 = Tegangan Thevenin  (Volt) = Resistansi Thevenin  (Ω) = Reaktansi Thevenin  (Ω) = Reaktansi Rotor (Ω)  Perhitungan dari arus starting adalah √ (16) Keterangan: = Arus Starting (Ampere) 𝑉 = Tegangan Thevenin (Volt) = Reaktansi Thevenin (Ω = Reaktansi Thevenin (Ω) = Reaktansi Rotor (Ω) = Tahanan Rotor (Ω)

## 2.5. Perhitungan Torka Poros Motor
Torka  merupakan  suatu  gaya  yang  dibutuhkan  untuk  memutar  sebuah  benda,  sehingga benda tersebut berputar pada poros (Hariyanto, Saodah, & Robby, 2016) (Chapman, 1991). Sebelum  menghitung  torka  pada  poros  motor  perlu  diketahui  perhitungan- perhitungan seperti persamaan berikut ini.
 Menghitung daya masukan motor menggunakan Persamaan (17) (Fizgerald, 1909) : √    𝑉 (17) Keterangan: 𝑖𝑛 = Daya masukan ( watt) 𝑉 3
= Tegangan tiga phasa ( volt)
= Arus (ampere) cos 𝜃 = Faktor daya
 Berdasarkan  data name  plate  motor  maka  nilai  η  sebesar  0.80  %  sehingga  daya keluaran motor sebagai berikut ini:
(18) Keterangan : 𝜂 = Efisiensi (%) 𝑖𝑛 = Daya masukan (Watt) 𝑜𝑢𝑡 = Daya keluaran (Watt)
 Untuk nilai slip pada motor, menggunakan Persamaan (19):
(19) Keterangan : 𝑙𝑖𝑝 = Slip (%) 𝑛 = Kecepatan sinkron (rpm) 𝑛 𝑟 = Kecepatan rotor (rpm)  Untuk kecepatan poros mekanik pada rotor, menggunakan Persamaan (20) : 𝑙𝑖𝑝 (20) Keterangan : 𝑚 = Kecepatan poros mekanik (rad/s)
𝑦𝑛𝑐 = Kecepatan sinkron (rad/s)
Sedangkan,  untuk  torka  beban  yang  terjadi  pada  motor  dihitung  dengan  Persamaan (21):
( )
(21)
Keterangan:
= Torka beban motor (N.m)
Dengan asumsi 𝑟 ,  sehingga untuk menghitung torka dinamik yang terjadi pada motor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut ini (Desphande, 1990) :
(22)
Keterangan :
= Torka dinamik motor (N.m) = Momen inersia dari sistem penggerak (Kg.m 2 )
ω = Kecepatan sudut dalam mekanik (rad/s)
Sehingga untuk menghitung torka motor yang dibutuhkan motor ketika diberikan beban dapat dihitung menggunakan persamaan, berikut ini :
(23)
Keterangan: = Torka motor (N.m)

## 2.6. Rangkaian Variable Speed Drive pada PSIM
Gambar rangkaian variable speed drive  ditunjukkan pada Gambar 5.
Gambar 5. Rangkaian Variable Speed Drive pada PSIM
Pada Gambar 5 rangkaian variable speed drive untuk mendapatkan kecepatan putaran dan torsi  motor.  Tegangan  DC  dialirkan  ke board  DC  Chopper  Buck  dimana  tegangan  DC menajdi  tegangan  arus  yang  bersifat variable.  Berdasarkan  Persamaan  (1)  –  (5)  maka parameter Chopper Buck ditunjukan pada Tabel 2.
Tabel 2. Parameter DC Chopper Buck Parameter Simbol Nilai Tegangan Input 𝑉𝑖𝑛 500V-DC Arus Output 5A Riak Arus 5 % Riak Tegangan 𝑉 5 % Frekuensi Switching f 20 kHz
Tegangan  keluaran  dari  DC Chopper Buck merupakan tegangan masukan inverter, dimana rasio  tegangan  dan  frekuensi  harus  dijaga  seimbang  dengan  merubah duty cycle pada DC Chopper Buck. Kontrol V/f pada inverter ditunjukkan pada Tabel 3.
Tabel 3. Kontrol V/f Tegangan Output DC Buck (Volt) Duty Cycle. Frekuensi (Hz) 360 0.7 40 405 0.8 45 450 0.9 50
Setelah itu tegangan DC dicacah dan dimodulasi sehingga menjadi tegangan AC lalu dialirkan ke  motor  induksi  tiga  phasa.  Motor  induksi  kemudian    dikopel  dengan  mesin  CNC,  pada mesin  CNC  akan  dilakukan  pembebanan  sebesar  30%,  60%  dan  90%.  Adapun  nilai parameter-parameter  pada  rangkaian  motor  induksi  tiga  phasa  sesuai  dengan name  plate dalam simulasi software PSIM ditunjukkan pada Tabel 4.
Tabel 4. Name Plate Motor Induksi pada PSIM
Daya (P) 3 HP Tegangan (Voly) 380 V Frekuensi (f) 50 Hz Phasa (F) 3 Pole (p) 4 Resistansi Rotor (R 1 ) 0.249 ohm Resisitansi Stator (R 2 ) 0.156 ohm Induktansi Rotor (X 2 ) 1.39 mH Induktansi Stator (X 1 ) 0.74 mH Induktansi Gandeng (X m ) 41mH Momen inersia (J) 2 kg.m 2 3.  HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1.  Data Perhitungan Rangkaian Ekivalen Motor Induksi
Tabel 5 merupakan data mengukuran motor induksi pada mesin CNC .
Tabel 5. Data Pengukuran Motor Induksi pada Mesin CNC
NO Tegangan Phasa phasa Frekuensi Arus Input Kecepatan Putar (RPM) Efesiensi Motor (%) (Volt) (Hz) (A) 1 110.75 50 15.5 510 80 2 138.58 50 17.7 750 80 3 170.53 50 18.8 980 80 4 187.62 50 19.9 1100 80 5 202.64 50 23.7 1420 80
Hasil  pengukuran  pada  Tabel  5  maka  dilakukan  perhitungan  matematis  torka  pada  poros motor sesuai dengan Persamaan (17) – (23). Berikut adalah Tabel 6 data hasil perhitungan matematis torka motor induksi.

## Tabel6.  DataPerhitungan Matematis Torka Motor Induksi
Daya Input (Watt) Daya Output (Watt) Slip Kecepatan Rotor ω m (rad/s) Torka Load (N.m) Percepatan Dinamik Motor (N.m) Torka Dinamik (N.m) Torka Motor (N.m) 2379 1903 0.7 510 35 0.1 0.2 35.2 3399 2719 0.5 750 34 0.1 0.2 34.2 4442 3554 0.3 980 34 0.1 0.2 34.2 5173 4139 0.3 1100 35 0.1 0.2 34.2 6655 5324 0.1 1420 3.5 0.1 0.2 34.2

## 3.2. Perhitungan Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Phasa
Perhitungan rangkaian ekivalen motor induksi satu phasa ditunjukkan pada Tabel 7.
Tabel 7. Hasil Perhitungan Rangkaian Ekivalen Motor Induksi Satu Phasa No Perhitungan Nilai 1 V TH Volt 2 R TH Ω 3 X TH Ω 4 Z TH Ω 5 S Max 6 n sync 1500 Rpm 7 ω sync 50π rad/s 8 T start 𝑚 9 T max 𝑚 10 I start

## 3.3. Pengujian dengan Software PSIM
Simulasi dengan software PSIM berdasarkan Gambar 5 maka didapatkan hasil output berupa grafik  karakteristk  motor  induksi  tiga  fasa  yang  beroperasi  pada  mesin  CNC,  hasil  grafik karakteristiknya sebagai berikut:

## a. Tegangan 487 Volt dan Frekuensi 50Hz

## Gambar 6. Grafik Kecepatan pada Tegangan 487 V dan Frekuensi 50 Hz
Pada Gambar 6 saat motor dijalankan ( starting) kecepatan putaran motor berubah dari nol mendekati  nilai  sinkronnya.  Kecepatan  putar  bergerak  dari  0  menuju  1499rpm  kondisi mantap  ( steady  state)  pada  waktu  0  sampai  2  detik  dengan  beban  0  %.  Saat  beban  di naikan  30%  dengan  peralihan  transien  selama  0.2  detik  kecepatan  akan  menurun  sampai 1492 rpm.   Pada waktu 4 detik beban di naikan 60% kecepatan menurun pada  waktu 4.2 detik  sebesar  1484  rpm.  Kemudian  pada  waktu  6  detik  beban  di  naikan  90%  dengan peralihan transien selama 0.2 detik kecepatan akan menurun sampai 1476 rpm.

## Gambar 7. Grafik Torka pada Tegangan 487 V dan Frekuensi 50 Hz
Dapat dilihat Gambar 7 saat motor dijalankan ( starting) torka elektromagnetik mencapai 62 N.m  pada  waktu  0.0133  detik,  pengasutan  torka  elektromagentik  untuk  mencapai  kondisi mantap  ( steady  state)  membutuhkan  waktu  1.5detik  dengan  beban  0%  dengan  torka sebesar 0.2 N.m. Ketika beban di naikan transien peralihan selama 0.2 detik, sehingga pada waktu  2.2  detik  dengan  beban  30%  torka  sebesar  4.2  N.m,  pada  waktu  4.4  detik  dengan beban  60%  torka  sebesar  8.3  N.m  dan  pada  waktu  6.2  detik  dengan  beban  90%  torka sebesar 12.5 N.m.

## Gambar 8. Grafik Arus pada Tegangan 487 V dan Frekuensi 50 Hz
Berdasarkan Gambar 8 dapat dilihat bahwa pada saat motor dijalankan ( starting) nilai arus mencapai 250 A pada waktu 0.1 detik, pengasutan nilai arus hingga kondisi kondisi mantap ( steady state) dengan beban 0% sebesar 21 A pada waktu 1.5 detik. Peralihan transien pada perubahan beban membutuhkan waktu selama 0.2 detik. Ketika beban 30% pada waktu 2.2 detik  nilai  arus  sebesar  22  A,  selanjutnya  beban  dinaikan  30%  pada  waktu  4.2  detik  nilai arus sebesar 24 A dan beban 90% pada waktu 6.2 detik nilai arus sebesar 28 A.

## Gambar 9. Grafik Daya pada Tegangan 487 V dan Frekuensi 50 Hz
Berdasarkan Gambar 9 nilai daya output inverter sama dengan daya input motor pada saat motor  dijalankan  ( starting)  nilai  daya  mencapai  11.264  Watt  pada  waktu  0.02  detik, pengasutan nilai daya hingga kondisi mantap ( steady state) dengan beban 0% sebesar 2000 Watt  pada  waktu  1.5  detik.  Perlihan  transien  pada  perubahan  beban  membutuhkan  waktu selama  0.2  detik.  Ketika  beban  30%  pada  waktu  2.2  detik  nilai  daya  sebesar  2020  Watt, selanjutnya  beban  dinaikan  30%  pada  waktu  4.2  detik  nilai  daya  sebesar  2691  Watt  dan beban 90% pada waktu 6.2 detik nilai daya sebesar 3373 Watt.

## Gambar 10. Grafik Cosh Phi pada Tegangan 487 V dan Frekuensi 50 Hz
Pada Gambar 10  saat motor dijalankan ( starting) nilai cosh phi mencapai 0.8 Pf pada waktu 0.01  detik,  pengasutan  nilai  daya  hingga  kondisi  mantap  ( steady state) dengan beban 0% sebesar  0.003  Pf  pada  waktu  1.5  detik.  Perlihan  transien  pada  perubahan  beban membutuhkan  waktu  selama  0.2  detik. Ketika  beban  30%  pada  waktu  2.2  detik  nilai  daya sebesar 0.3 Pf, selanjutnya beban dinaikan 30% pada waktu 4.2 detik nilai daya sebesar 0.6 Pf dan beban 90% pada waktu 6.2 detik nilai daya sebesar 0.6 Pf.
Berdasarkan  simulasi  menggunakan software  PSIM,  maka  data  hasil  simulasi  beban  30% ditunjukan pada Tabel 8.
Tabel 8. Data Simulasi Beban 30%
Dari  hasil  simulasi  menggunakan software  PSIM,  maka  data  hasil  simulasi  beban  60% ditunjukan pada Tabel 9.
Tabel 9. Data Simulasi Beban 60% Vo DC Buck (Volt) F (Hz) VLL (Volt) Arus (A) Daya Input (Watt) Kecepatan (RPM) Cosh PHI Torka (N.m) Daya Output (Watt) η (%)  Slip 450 50 380 21 2691 1484 0.5 8.3 1289 0.5  0.01 405 45 342 24 2485 1334 0.5 8.3 1159 0.5  0.11 360 40 306 28 2004 1184 0.5 8.3 1029 0.5  0.21
Dari  hasil  simulasi  menggunakan software  PSIM,  maka  data  hasil  simulasi  beban  90% ditunjukan pada Tabel 10.
Tabel 10. Data Simulasi Beban 90% Vo DC Buck (Volt) F (Hz) VLL (Volt) Arus (A) Daya Input (Watt) Kecepatan (RPM) Cosh PHI Torka N.m Daya Output (Watt) η (%)  Slip 450 50 380 28 3373 1476 0.6 12.5 1931 0.6  0.02 405 45 342 28 3101 1326 0.6 12.5 1734 0.6  0.12 360 40 306 30 2519 1176 0.6 12.5 1538 0.6  0.22

## 3.4. Analisis
Berikut adalah analisis sesuai dengan hasil penelitian: Pada  simulasi  PSIM  saat  motor starting  dengan  kondisi  tanpa  beban  sampai  motor beroperasi secara normal, kecepatan putaran rotor akan berubah dari nol sampai mendekati kecepatan  sinkronnya.  Pada  frekuensi  50Hz  kecepatan  sinkron  mencapai  1499rpm,  pada frekuensi 45 Hz kecepatan sinkron sebesar 1350 rpm, sedangkan pada frekuensi minimum 40Hz  kecepatan  sinkron  mencapai  1200rpm.  Nilai  frekuensi  berbanding  lurus  dengan  arus yang  masuk  pada  kumparan  sehingga  fluks  magnet  terjadi  gaya  gerak  listrik  (GGL)  maka rotor  akan  berputar.  Perubahan  pada  kecepatan  rotor  menyebabkan  terjadinya  perubahan slip (S) dari satu menjadi lebih kecil dari satu. Nilai slip pada frekuensi 50Hz sebesar 0.01, pada frekuensi 45 Hz sebesar 0.1 dan pada frekuensi 40Hz sebesar 0.21. Perubahan nilai slip (S) akan menyebabkan perubahan nilai arus, torka dan kecepatan.  Nilai slip (S) pada saat motor  dijalankan  sama  dengan  satu,  sedangkan  pada  kondisi steady  state  harga  slip  (S) lebih kecil dari satu. Saat motor mulai dijalankan akan lebih keclil dari kondisi steady state, sehingga arus dan torka pada kondisi saat mulai dijalankan ( starting) akan lebih besar bila dibandingkan dengan kondisi steady state.
Vo DC Buck (Volt) F (Hz) VLL (Volt) Arus (A) Daya Input (Watt) Kecepatan (RPM) Cosh PHI Torka (N.m) Daya Output (Watt) η (%)  Slip 450 50 380 21 2020 1492 0.3 4.2 656 0.3 0.1 405 45 342 24 1882 1342 0.3 4.2 590 0.3  0.11 360 40 306 28 1747 1192 0.3 4.2 524 0.3  0.21
(a)
(b)
(c) (d)
Gambar 11. (a)Kecepatan terhadap Frekuensi; (b). Torka dan Arus terhadap Kecepatan Beban 30%; (c).Torka dan Arus terhadap Kecepatan Beban 60%; (d). Torka dan Arus terhadap Kecepatan Beban 90%
Saat diberi beban 30%, 60% dan 90% maka akan terjadi penurunan kecepatan putar rotor. Berdasarkan Gambar 10.(a) dapat dilihat garis berwarna biru merupakan kecepatan dengan beban 30%, pada frekuensi 40Hz kecepatan mencapai 1192 rpm, frekuensi 45Hz kecepatan mencapai  1342  rpm  dan  frekuensi  50Hz  kecepatan  mencapai  1492.  Untuk  garis  berwarna kuning  merupakan  kecepatan  dengan  beban  60%  dimana  pada  frekuensi  40Hz  kecepatan mencapai  1184  rpm,  frekuensi  40Hz  kecepatan  mencapai  1334  rpm  dan  frekuensi  50Hz kecepatan  mencapai  1484  rpm.  Sedangkan  garis  berwarna  merah  merupakan  kecepatan dengan beban 90% dimana pada frekuensi 40Hz kecepatan mencapai 1176 rpm, frekuensi 45Hz  kecepatan  mencapai  1326  rpm  dan  frekuensi  50Hz  kecepatan  mencapai  1476  rpm. Nilai  slip  menjadi  lebih  besar  setelah  beroperasi  secara  normal  menyebabkan  Penurunan kecepatan pada kondisi berbeban. Kenaikan slip ini akan berpengaruh terhadap daya, motor membutuhkan  daya  yang  sangat  besar  untuk  menggerakan  motor  pada  saat  kondisi  diam dengan  beban  dan  slip  yang  besar  sehingga  nilai  cosh  phi  pada  motor  akan  bertambah besar.  Namun  pada  arus  dan  torka  akan  mengalami  kenaikan,  berdasarkan  Gambar  10(b) sampai dengan Gambar 10 (c) nilai arus dan torka akan naik seiring bertambahnya beban. Nilai  arus  pada  frekuensi  40Hz  sebesar  21  A,  pada  frekuensi  45Hz  sebesar  24  A  dan frekuensi 50Hz sebesar 28 A. Sedangkan  untuk nilai torka dengan beban 30% sebesar 4.2 N.m,  dengan  beban  60%  sebesar  8.3  N.m  dan  beban  90%  sebesar  12.5  N.m.  Nilai  torka tersebut  akan  selalu  konstan  sepanjang  daerah  pengaturan  kecepatan  motor.  Nilai  torka konstan terjadi karena pengaturan tegangan dan frekuensi yang seimbang pada inverter.
1176 1326 1476
1184 1334 1484 1192 1342 1492 0 2000 4000 6000 40 45 50 K E CE PA T A N (RPM) FREKUENSI  (HZ) Kecepatan terhadap Frekuensi Beban 90% Beban 60% Beban 30% 4,2 4,2 4,2 21 24 28 0 20 40 1492 1342 1192 T O RK A (N .M) & A RU S (A ) KECEPATAN (RPM) Torka dan Arus terhadap Kecepatan Beban 30% BEBAN 30% Arus (A) 8,3 8,3 8,3 21 24 28 0 20 40 1484 1334 1184 T T O RK A (N .M) & A RU S (A ) KECEPATAN (RPM) Torka dan Arus terhadap Kecepatan Beban 60% BEBAN 60% Arus (A) 12,5 12,5 12,5 21 24 28 0 50 1476 1326 1176 T O RK A (N .M) & A RU S (A ) KECEPATAN (RPM) Torka dan Arus terhadap Kecepatan Beban 90%
BEBAN 90%
Arus (A)

## 4. KESIMPULAN
Hasil  penelitian  dapat  disimpulkan variable  speed  drive  dengan  kendali  V/f  akan mempengaruhi  kinerja  motor  induksi.  Berdasarkan  persamaan  12  kecepatan  motor  induksi berbanding lurus dengan frekuensi sumber daya dan jumblah kutub dari motor. Pembebanan akan  berpengaruh  terhadap  kecepatan  rotor.  Semakin  besar  beban  maka  nilai  torka  akan besar  dan  kecepatan  akan  menurun  hal  itu  disebabkan  pengaruh  nilai  slip.  Nilai  slip  pada frekuensi  50Hz  sebesar  0.01,  pada  frekuensi  45  Hz  sebesar  0.1  dan  pada  frekuensi  40Hz sebesar  0.21.  Dengan  kendali  V/f  konstan  pada  inverter,  tegangan  dan  frekuensi  dijaga konstan  seiring  laju  kecepatan  putar  yang  diatur.  maka  pada  pembebanan  sebesar  30% menghasilan  torka  konstan  sebesar  4.2  N.m,  sedangkan  pada  beban  60%  menghasilkan torka  kontan  sebesar  8.3  N.m,  dan  pada  beban  90%  meghasilkan  torka  konstan  sebesar 12.5 N.m. Pemodelan simulasi pada PSIM dilakukan untuk mengetahui perbandingan antara hasil  simulasi,  perhitungan  dan  pengukuran  untuk  memperoleh  torka  konstan  dengan pengaturan kecepatan putar pada mesin CNC yang dikendalikan oleh variable speed drive.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis  mengucapkan  terimakasih  kepada  PT.Dirgantara  Indonesia  telah  memberikan kesempatan untuk melaksanakan penelitian serta penulis mengucapkan terimakasih kepada keluarga yang selalu memberi dukungan secara moral dan materil kepada penulis.

## DAFTAR PUSTAKA
Asnil.  (2013).  Applikasi  Perangkat  Lunak  Simulasi  sebagai  Alat  Bantu  untuk  Mempelajari Rangkaian Konverter Daya. Jurnal Teknologi Informasi & Pendidikan, 6(2), 2.
Atmam,  Tanjung,  A.,  &  Zulfahri.  (2018).  Analisis  Penggunaan  Energi  Listrik  Motor  Induksi
Tiga Phasa Menggunakan Variable Speed Drive (VSD) . SainETIn, (pp. 52).
Chapman,  S.  J.  (1991). Electric  Manchinery  Fundamental  (Second  edition).  United  States:
McGraw-Hill.
Desphande, M. V. (1990). Electric Motor Applications and Control. India: Wheller.
Fizgerald, A. K. (1909). Electric Machinery Fifth Edition in SI units. London: McGraw-Hill.
Hariyanto, N., Saodah, S., & Robby, A. (2016). Analisis Karakteristik Kerja Motor Listrik Hoist di PT. Nikkatsu Electric Works. SENTIA, 86.
Haryanto,  H.  (2011).  Pembuatan  Modul  Inverter  sebagai  Kendali  Kecepatan  Putaran  Motor
Induksi. Rekayasa, 4(1),  9-20.
Hushaini, M., & Hasan, H. (2019). Stabilisasi Tegangan DC Menggunakan Boost Konverter. Seminar Nasional dan Expo Teknik Elektro (p. 128). Aceh: Jurusan Teknik Elektro dan Komputer, Universitas Syiah Kuala.
Indonesia, P. D. (2016). Buku Pedoman Pemeliharaan Mesin CNC. Bandung: PT. Dirgantara Indonesia (Persero).
Juarsah,  M.  A.,  Facta,  M.,  &  Nugroho,  A.  (2015).  Perancangan  DC  Chopper  Buck-Boost Converter Penguatan Umpan Balik IC TL 494. Transient, 4(3), 597.
Jufrizaldy,  M.,  Ilyas,  &  Marzuki.  (2020). Rancang  Bangun  Mesin  CNC  Milling  menggunakan System Kontrol GRBL untuk Pembuatan Layout PCB. Jurnal Mesin Sains Terapan 4(1),
37.
Nurlana, M. E., & Murnomo, A. (2019). Pembuatan Power Supply dengan Tegangan Keluaran
Variabel Menggunakan Keypad Berbasis Arduino Uno. Edu Elektrika, 72.
Permana,  F.  Y.,  &  Rameli,  M.  (2013).  Pengaturan  Kecepatan  Spindle  pada  Retrofit  Mesin Bubut CNC Menggunakan Kontroler PI Gain Scheduling. Jurnal Teknik Pomits, 1-5.
Powersim. (2020). PSIM User's Manual, Version 9.1. Powersim Inc.
Wibowo, B. A., & Facta, M. (2013). Simulasi Kinerja Inverter - Rectifier Kelas D – E Berbasis PSIM. Transient, 2(4). 2.