## Penyearah Terkontrol Satu Phasa Gelombang Penuh terhadap Motor DC 3 HP
Author: Anggara Trisna Nugraha 1 , Mochamad Dhani Inwanul Farikh 2 , Diego Ilham Yoga Agna 3 , Reza Fardiyan As'ad 4
Afiliation: D4-Teknik Otomasi, Politeknik Pekapalan Negeri Surabaya 1,2,3,4
Corresponding email anggaranugraha@ppns. ac.id
Histori Naskah:
Submit: 2023-05-23 Accepted: 2023-05-25 Published: 2023-05-31
This is an Creative Commons
License This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License

## Abstrak :
Alat  ini  dibuat  untuk  mengatur  tegangan  pada  lilitan  jangkar  dengan menggunakan  penyearah  terkontrol  IC  TCA  785.  Sebuah  autotrafo  yang mengalami  kerusakan  maka  untuk  mendapatkan  komponen  atau penggantian dengan yang  baru akan harganya yang cukup  mahal. Setelah dilakukan pengujian dan alat bekerja, dapat mengemudikan motor DC tanpa lonjakan  arus  setiap  kenaikan  tegang  an  hingga  mencapai  putaran  yang diinginkan  (1500  rpm).  Penyearah  terkontrol  adalah  rangkaian  konversi tegangan AC menjadi DC. Pengaturan kecepatan motor DC dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain dengan cara mengatur tegang an terminal (Vt).  Dalam  perancangan  tugas  akhir  ini  digunakan  motor  3  HP berpenguatan terpisah sebagai plant yang akan dikontrol. Pangaturan motor pada  konveyor  sangat  diperlukan  untuk  mengatur  laju  barang  yang  akan dikirim. Hal ini dikarenakan motor arus searah memiliki keunggulan seperti torsi awal yang besar dan metode. Pengujian tegangan kontrol ini dilakukan pada  pin  11  dari  TCA  785  terhadap  ground.  Bentuk  Gelombang  yang dihasilkan  osiloskop  seperti  gambar  berikut.  Cara  pengambilan  datanya dalam  kondisi  awal  tanpa  beban  dengan  cara  memutar  regulator  hingga kecepatan motor DC mencapai 1500 rpm, kemudian berikan beban berupa lampu pijar pada generator sesuai dengan tabel 4.2 tanpa mengubah posisi regulator.  Hasil  perancangan,  pengujian  dan  analisa  tentang  pembuatan penyearah terkontrol penuh satu fasa pengemudi motor DC 3 HP sebagai berikut. Pembebanan motor DC dilakukan setelah motor mencapai putaran minimal 1500 rpm dengan cara output generator AC dihubungkan ke lampu pijar  15  watt  akan  mengakibatkan  penurunan  pada  kecepatan  motor. Variabel  arus  searah  keluaran  penuh  dapat  diatur  dengan  menggunakan kendali sudut fasa thyristor pada rangkaian pemicuan yang diinginkan, nilai tegangan eksitasi tetap dan tidak diubah- ubah.
Kata  kunci :  Pengaturan  Kecepatan,  Motor  DC,  Penyearah  Terkontrol Penuh, IC TCA 785

## Pendahuluan
Rangkaian  Penyearah  adalah  rangkaian  konversi  tegangan  AC  menjadi  DC  [1].  Penyearah  terkontrol adalah  rangkaian  yang  menjadikan  thyristor  sebagai  komponen  penyearah  yang  dapat  mengendalikan tegangan keluaran DC [2]. Penyearah terkontrol dapat dibedakan menjadi penyearah terkontrol penuh dan setengah terkontrol. Penyearah ini dapat digunakan untuk pengaturan kecepatan motor DC [3]. Pengaturan kecepatan motor DC dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain dengan cara mengatur tegangan terminal  (Vt)  [4].  Pengaturan  tegangan  terminal  pada  lilitan  jangkar  dapat  langsung  digunakan  untuk mengatur  kecepatan  pada  saat  pengasutan  (starting)  dan  sekaligus  pada  saat  berjalan  (running)  [5]. Pengaturan pada Vt menjadi lebih mudah dan efisien jika menggunakan peralatan elektronika daya [6]. Dalam perancangan tugas akhir ini digunakan motor DC 3 HP berpenguatan terpisah sebagai plant yang akan  dikontrol  [7].  Pengaturan  kecepatan  motor  DC  dilakukan  dengan  menaikkan  fluks  magnet  dari kumparan medan dengan menggunakan penyearah setengah terkontrol 1 fasa sampai mencapai nominal yang diinginkan dan mengatur tegangan jangkar dengan menggunakan penyearah terkontrol penuh 1 fasa [8].

## Studi Literatur
Penelitian  mengenai  simulasi  penyearah  terkontrol satu  fasa  gelombang  penuh  dengan  motor  DC  3  HP telah  diteliti  sebelumnya  [9].  Jurnal  dan  penelitian  yang  membahas  kemiripan  teori  maupun  subjek penelitian dijadikan sebagai acuan dalam penelitian ini [10].
Berikut merupakan penelitian yang dilakukan oleh Kharla Aji Wahyu Hudaya dalam jurnal yang berjudul Pembuatan Penyearah Terkontrol Penuh Satu Fasa Sebagai Pengemudi Motor Dc 3 Hp [11]. Penelitian ini meneliti tentang simulasi penyearah terkontrol gelombang penuh satu phasa terhadap motor DC 3 HP [12]. Hasil penelitian ini ditemukan software simulasi seperti proteus dan thinker cad [13]. Softwarae ini dapat membantu proses perencanaan system dan pengaturan penyearah terkontrol satu phasa gelombang penuh terhadap motor DC 3 HP [14]. Untuk pengaturan sudut pemicuan pada thyristor, kemudian tegangan yang dihasilkan disuplaikan ke lilitan jangkar motor [15].

## Metode Penelitian
Motor Arus Searah
Motor  arus  searah  merupakan  salah  satu  jenis  motor  yang  digunakan  sebagai  penggerak  konveyor. Pangaturan motor pada konveyor sangat diperlukan untuk mengatur laju barang yang akan dikirim. Namun, pada  masa  sekarang  ini  masih  banyak  pegnaturan  motor  arus  searah  yang  menggunakan  kendali konvensional dengan proses penyearahan menggunakan autotransformator. Hal ini dikarenakan motor arus searah memiliki keunggulan seperti torsi awal yang besar dan metode.

## Penyearah Terkontrol Penuh Satu Fasa
Penyearah terkontrol penuh satu fasa tersusun dari 4 buah thyristor dan 1 dioda freewheeling digunakan untuk  mensuplai  daya  listrik  pada  lilitan  jangkar  dimana  tegangan  lilitan  jangkar  digunakan  untuk mengatur kecepatan putar motor arus searah baik untuk starting maupun running saat kerja pada kalang terbuka (openloop).
Gambar 1. Penyearah gelombang penuh terkontrol penuh dan bentuk gelombang Vac, Igate, VR, dan IR [1]
Thyristor
Thyristor adalah komponen yang prinsip kerjanya mirip dioda, namun dilengkapi gate yang dapat diatur besar fasa konduksi.
Gambar 2. Karakteristik thyristor
Isolator Pulsa (Optocoupler)
Rangkaian  optocoupler  berfungsi  untuk  melindungi  rangkaian  kontrol  apabila  terjadi  kesalahan  atau gangguan pada rangkaian daya.
Gambar 3. Rangkaian Optocoupler
Suplai AC 1 Fasa
Suplai AC 1 Fasa yang digunakan berasal dari jala-jala PLN dengan tegangan 220 Volt dan frekuensi 50 Hz.

## Penyearah
Penyearah  (rectifier)  berfungsi  untuk  mengubah  tegangan  bolak-balik  menjadi  tegangan  DC  terdiri Penyearah terkontrol penuh ,Penyearah setengah terkontrol .

## Penyearah terkontrol penuh
Penyearah  terkontrol  penuh  dirancang  menggunakan  4  buah  Thyristor.  Dimana  tegangan  AC  sumber merupakan  gelombang  sinus  murni.  Rangkaian  penyearah  terkontrol  penuh  digunakan  sebagai  input tegangan pada rangkaian jangkar motor DC.

## Hasil
Perancangan Perangkat Keras
Blok diagramnya dapat dilihat pada gambar dibawah ini.
Gambar 4. Blok diagram rangkaian penyearah terkontrol penuh satu fasa sebagai pengemudi motor DC 3 HP
Perancangan Pemicuan Pengendali Fasa ( Phase-Control Trigger )
Rangkaian keseluruhan dari rancangan pemicuan dapat dilihat pada gambar 3.8 dibawah ini.
Pengujian Sumber Tegangan
Pengujian sumber tegangan dengan menggunakan osiloskop menghasilkan gambar-gambar sebagai berikut
Gambar 4.1 Gelombang sumber tegangan rangkaian daya(220 Vac)
Gambar 4.2 Gelombang sumber tegangan pemicuan (15 Vdc)
Gambar 4.3 Gelombang sumber tegangan optocoupler (12 Vdc)

## Pembahasan
Pengujian Tegangan contro.
Pengujian tegangan kontrol ini dilakukan pada pin 11 dari TCA 785 terhadap ground.
Pengujian  dilakukan  untuk  melihat  batas  minimal  dan  batas  maksimal  dari  tegangan  kontrol  dengan mengatur sebuah tahanan variabel. Bentuk Gelombang yang dihasilkan osiloskop seperti gambar berikut.
Gambar 4.4 Batas minimal tegangan control

## Gambar 4.5 Batas maksimal tegangan control

## Pengujian Berbeban
Cara  pengambilan  datanya  dalam  kondisi  awal  tanpa  beban  dengan  cara  memutar  regulator  hingga kecepatan motor DC mencapai 1500 rpm, kemudian berikan beban berupa lampu pijar pada generator sesuai dengan tabel 4.2 tanpa mengubah posisi regulator. Setelah didapatkan data percobaan diperoleh grafik sebagai berikut : Untuk mengetahui perubahan tegangan jangkar (Vt) yang dihasilkan, terhadap perubahan arus jangkar (Ia) akan tampak jelas dengan melihat grafik pada gambar 4.16

## Gambar 4.6 Grafik perbandingan Vt terhadap Ia

## Membuat Rangkaian pada software proteus
Membuat  rangkaian  pada  software  proteus  merupakan  cara  untuk  mensimulasikan  rangkaian  dengan mudah. Pada simulasi ini akan terlihat fungsi dari penyearah dalam mengatur kecepatan motor DC. Untuk menentukan keefektifan maka akan terlihat dari hasil simulasi ini.

## Gambar 4.6 Gambar rangkaian pada proteus

## Kesimpulan
Dari kesimpulan Hasil perancangan, pengujian dan analisa tentang pembuatan penyearah terkontrol penuh satu  fasa  pengemudi  motor  DC  3  HP  sebagai  berikut  Pembuatan  penyearah  terkontrol  penuh  satu  fasa dengan  pengaturan  output  tegangan  pada  jangkar  motor  (maksimal  190  Vdc)  dan  eksitasi  pada  medan motor (maksimal 198 Vdc) dapat menjalankan motor DC 3 HP dengan baik, Pengaturan tegangan pada jangkar  motor  dilakukan  setelah  eksitasi  medan  dinaikkan  sampai  mencapai  tegangan  nominal  yang diinginkan, nilai tegangan eksitasi tetap dan tidak diubah- ubah. Yang diatur perubahannya hanya pada tegangan jangkar motor hingga mencapai putaran pada motor maksimal 1750 rpm, Variabel arus searah keluaran penyearah terkontrol penuh dapat diatur dengan menggunakan kendali sudut fasa thyristor pada rangkaian pemicuan kendali fasa IC TCA 785, Pembebanan motor DC dilakukan setelah motor mencapai putaran  minimal  1500  rpm  dengan  cara  output  generator  AC  dihubungkan  ke  lampu  pijar  15  watt, penambahan beban lampu secara bertahap sampai beban mencapai 75 watt akan mengakibatkan penurunan pada kecepatan motor.

## Referensi
[1] Hudaya, K. A. W., Warsito, A., & Facta, M. (2002). Pembuatan Penyearah Terkontrol Penuh Satu Fasa Sebagai  Pengemudi  Motor  Dc  3  Hp.  Undergraduate  Thesis,  Jurusan  Teknik  Elektro  Fakultas  Teknik Undip., 1–6.
[2] Tawakal, P., Nugroho, A., & Facta, M. (2017). Penyearah Terkontrol Penggerak Motor Arus Searah Pada Purwarupa Konveyor. Transient, 5(3), 389–394.
https://ejournal3.undip.ac.id/index.php/transient/article/view/15892
[3]  Fathoni,  K.,  &  Suni,  F.  (2016).  Perancangan  Kendali  Kecepatan  Motor  Arus  Searah  Menggunakan Metode Root Locus. Jurnal Teknik Elektro Unnes, 8(2), 39–42.
[4] Fajar, M. R., Andromeda, T., & Facta, M. (n.d.). Fase Pada Penyearah Tiga Fase Jembatan Terkontrol Penuh.
[5]  Widodo,  B.  (n.d.).  Simulasi  pengendali  p.  i.  d.  fuzzy  pada  sistem  pengaturan  kecepatan  motor  arus searah. 18(3), 175–190.
[6] Setiawan, D. (2019). Studi Penggunaan Semikonverter AC-DC Untuk Mengatur Kecepatan Motor DC. SainETIn: Jurnal Sains, Energi, Teknologi, dan Industri, 3(2), 33-41.
[7] Mustofa, M. J., & Agus Ulinuha, S. T. (2021). Perancangan Penyearah Terkendali Untuk Pengaturan Kecepatan Motor DC (Doctoral dissertation, Universitas Muhammadiyah Surakarta).
[8]  Sadi,  S.  (2017).  PERANCANGAN  DAN  ANALISA  PENGENDALIAN  KECEPATAN  MOTOR ARUS SEARAH 15 HP DENGAN α= 00-750 MENGGUNAKAN TC 780 DAN SCR. Jurnal Teknik, 2(2) [9] Irza, M. F., Susanto, E., & Kurniawan, E. (2015). implementasi emi filter untuk meningkatkan efisiensi dan mereduksi harmonisa pada penyearah terkendali satu fasa penuh. eProceedings of Engineering, 2(2).
[10]  Alberth,  Z.  N.,  Warsito,  A.,  &  Syakur,  A.  PERANCANGAN  MODUL  INVERTER  FREKUENSI TINGGI SEBAGAI PEMANAS INDUKSI UNTUK APLIKASI PENGERING PAKAIAN.
[11] ZACHARIACE NUGRAHA, A. L. B. E. R. T., Warsito, A., & Syakur, A. (2011). PERANCANGAN MODUL  INVERTER  FREKUENSI  TINGGI  SEBAGAI  PEMANAS  INDUKSI  UNTUK  APLIKASI PENGERING PAKAIAN (Doctoral dissertation, University Diponegoro).
[12] Adiyoso, Y., & Facta, M. (2011). Penggunaan Mikrokontroler AT89C52 Untuk Mengatur Kecepatan Motor Arus Searah Penguatan Terpisah (Doctoral dissertation, Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Undip).
[13] Rahman, Z. J. A. R. A., Windarta, J., & Hermawan, H. (2018). PERANCANGAN ZERO VOLTAGE SWITCHING  BUCK  CONVERTER  DENGAN  BEBAN  RESISTIF  BERVARIASI  DAN  SEBAGAI CATU DAYA UNTUK MOTOR ARUS SEARAH. Transient: Jurnal Ilmiah Teknik Elektro, 7(1), 108- 115.
[14] IRWAN, U. S. ANALISIS SISTEM PENGONTROLAN KECEPATAN MOTOR DC KILN PADA PT. SEMEN TONASA UNIT IV PANGKEP.
[15] MAULANA, M. A. (2019). PENGGUNAAN VARIABLE SPEED DRIVE SEBAGAI PENGATUR FREKUENSI KECEPATAN PADA MOTOR HOISTING DI FIXED GRAB JETTY STG DAN BB PT PUSRI (Doctoral dissertation, POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA).
[16] Utomo, Agung Prasetyo, and Anggara Trisna Nugraha. "Speed Adjustment on Variable Frequency Induction  Motor  Using  PLC  for  Automatic  Polishing  Machine."  Indonesian  Journal  of  Electronics, Electromedical Engineering, and Medical Informatics 3.2 (2021): 70-75.
[17]  Nugraha,  Anggara  Trisna,  Mayda  Zita  Aliem  Tiwana,  and  Alwy  Muhammad  Ravi.  "Analisis Optimalisasi Manajemen Daya Chiller Untuk Rencana AC Sentral Industri." Jurnal Janitra Informatika dan Sistem Informasi 1.1 (2021): 35-46.
[18] Priyambodo, Dadang, and Anggara Trisna Nugraha. "Design and Build A Photovoltaic and Vertical Savonious Turbine  Power Plant  as  an  Alternative  Power  Supply  to  Help  Save  Energy  in  Skyscrapers." Journal of Electronics, Electromedical Engineering, and Medical Informatics 3.1 (2021): 57-63.
[19]  Putra,  Muhammad  Dwi  Hari,  and  Anggara  Trisna  Nugraha.  "RANCANG  BANGUN  BATTERY CHARGER  DENGAN  SISTEM  CONSTANT  VOLTAGE  BERBASIS  KONTROL  PI."  Seminar MASTER PPNS. Vol. 6. No. 1. 2021.