MIND Journal | ISSN (p): 2528-0015  | ISSN (e): 2528-0902 | Vol. 6 | No. 1 | Halaman 103 - 117
Juni 2021
Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor BLDC menggunakan Software PSIM

## MUHAMMAD HAMZAH ABDURRAHMAN AS-SALAF, SYAHRIAL
Teknik Elektro Institut Teknologi Nasional Bandung, Indonesia Email: hamzah.sensasi@gmail.com
Received 25 April 2021 | Revised 10 Mei 2021 | Accepted 29 Juni 2021

## ABSTRAK
Krisis  bahan  bakar  fosil  menjadi  salah  satu  alasan  pengembangan  teknologi dalam  bidang  transportasi  contohnya  kereta  listrik  dan  mobil  listrik.  Salah  satu penggerak yang saat ini banyak digunakan pada kendaraan listrik adalah motor brushless DC (BLDC) yang memiliki efisiensi tinggi, hemat biaya perawatan dan pengaturan  yang  mudah.  Pada  umumnya  penelitian  yang  dilakukan  terkait dengan motor BLDC adalah tentang pengaturan kecepatan motor, pembebanan pada motor dan yang lainnya. Penelitian ini melakukan simulasi cara pengaturan kecepatan motor BLDC dengan beban yang diubah-ubah dengan menggunakan software  PSIM (Power Simulator). Data yang diperoleh melalui simulasi dengan memberikan  beban  maksimum  sebesar  20  Nm  dan  hasil  perhitungan menunjukan  bahwa  motor  BLDC  dengan  spesifikasi  yang  digunakan  dapat berputar  dengan  baik  pada  kecepatan  1442,05  rpm  dengan  efisiensi  sebesar 81,25 %. Jika  beban yang diberikan pada motor BLDC dinaikan menjadi 30 Nm maka  kecepatan  motor  akan  mengalami  penurunan  menjadi  1221,51  rpm  dan efisiensi menjadi 78,34 %.
Kata kunci : motor BLDC, Kecepatan motor, Beban, efisiensi

## ABSTRACT
The fossil fuel crisis is one of the reasons for the development of technology in transportation,  for  example  electric  trains  and  electric  cars.  One of  the  movers that  are  currently  widely  used  in  electric  vehicles  is  the  brushless  DC  motor (BLDC)  because  this  motor  has  advantages  including  high  efficiency,  saving maintenance  costs  and  easy  setting.  In general,  research  conducted  related  to BLDC motors is about regulating BLDC motor speed, loading on BLDC motors and others.  In  this  study  a  simulation  was  conducted  discussing  how  to  regulate BLDC  motor  speed  with  a  load  that  was  changed  by  using  PSIM  (pow3er simulator)  software.  From  the  data  obtained  through  simulation  by  giving  a maximum load of 20 Nm and the calculation results show that the BLDC motor with  the  specifications used  can  rotate  well  at  speeds  of  1442.05  rpm  with  an efficiency of 81.25%. If the load given to the BLDC motor is increased to 30 Nm, the  motor  speed  will  decrease  to  1221.51  rpm  and  the  efficiency  decrease  to 78.34%.
Keywords : Brushless DC, speed of motor, load, efficiency

## Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor BLDC Menggunakan Software PSIM

## 1. PENDAHULUAN
Saat  ini  krisis  bahan  bakar fosil  menjadi  salah satu  asalan  pengembangan  teknologi  dalam bidang transportasi yang paling banyak menggunakan bahan bakar fosil. Contohnya mobil, motor  dan  kereta  api  adalah  transportasi  yang  menggunakan  bahan  bakar  fosil.  Saat  ini motor  BLDC  adalah  motor  yang  banyak  digunakan  sebagai  penggerak  karena  motor  ini memiliki kelebihan diantaranya efisiensi tinggi, hemat biaya perawatan dan pengaturan yang mudah.
Motor DC yang menggunakan sikat seringkali menimbulkan masalah yaitu ausnya „sikat‟ dan timbulnya electrical noise. Oleh karena itu dikembangkan motor DC tanpa sikat atau motor BLDC ( brushless direct current) yang mempunyai kelebihan yaitu, efisiensi tinggi, umur yang panjang, konsumsi energi yang kecil dan tidak menimbulkan electrical noise (Djodi, 2012).
Penggunaan  motor  BLDC  untuk  kendaraan  listrik,  peralatan  industri  dan  banyak  aplikasi lainnya sudah banyak digunakan karena motor BLDC hampir sama karakteristiknya dengan motor  DC  tetapi  tidak  menggunakan  sikat  untuk  dapat  beroperasi,  sehingga  tidak membutuhkan biaya perawatan yang tinggi (Chandra, 2018).
Banyak  faktor  dalam  pemilahan  motor  yang  akan  digunakan.  Contohnya  adalah  biaya, jumlah  daya  yang  dibutuhkan  dan  berapa  lama  waktu  pemakaiannya.  Motor  BLDC  adalah salah  satu  jenis  Motor  DC  yang  tepat  untuk  digunakan  dalam  jangka  waktu  yang  panjang (Eclesia, 2013)
motor  BLDC  adalah  motor  sinkron  dengan  magnet  permanen  yang  menggunakan  sensor posisi dan sebuah rangkaian elektronika ( inverter) untuk mengendalikan arus armature yang ada. Motor BLDC kadangkala dimodelkan sebagai suatu motor DC 2 arah karena armature- nya ada di stator dan magnet berada pada rotor dan karakteristik operasinya mirip dengan motor  DC.  Daripada  menggunakan  suatu  komutator  mekanik  seperti  yang  ada  pada  motor dc  konvensional, motor BLDC mengunakan komutasi elektronik yang menjadikannya motor yang minim perawatan (Azzumar, 2012).
Beberapa kelebihan dan kelemahan motor BLDC dibandingkan dengan motor DC dan motor induksi  adalah,  motor  BLDC  mempunayi  tingkat  kebisingan  yang  rendah  saat  berputar, karakteristik  kecepatan  dan  juga  memiliki  torsi  yang  lebih  rendah  dibandingkan  dengan motor  DC  maupun  motor  induksi,  umur  pakai  yang  lebih  lama  dan  efisiensi  yang  tinggi. Sedangkan  kelemahan  motor  BLDC  adalah  pengendalian  kecepatan  yang  lebih  rumit  dan harga dari motor BLDC lebih mahal dibanding motor DC dan motor induksi (Gifary, 2017).
Penelitian ini membahas tentang pengaturan kecepatan motor BLDC  dengan menggunakan inverter 3 fasa sebagai pensaklaran yang dikendalikan secara digital oleh mikrokontrol, dan diatur  dengan  menggunakan  sinyal  PWM (Pulse-Width  Modulation)  dengan  duty  cycle variable yang dihasilkan oleh mikrokontrol sebagai pengaturan kecepatan pada motor BLDC. Serta dengan ditambahkannya beban maka dapat dilihat perubahan kecepatan  pada motor BLDC dan dapat diketahui juga perubahan efisiensi dari motor BLDC tersebut.

## 2. METODE PENELITIAN

## 2.1. Diagram Alir Penelitian
Gambar  1  menjelaskan  tentang  proses  pengambilan  data  sampai  analisis  simulasi pengaturan kecepatan motor BLDC. Simulasi pada kerja praktek ini menggunakan software
PSIM  yang  kemudian  digunakan  beberapa  elemen  termasuk  motor  BLDC  agar  simulasi berjalan dengan baik.

## Gambar 1. Diagram Alir Penelitian
Pada  makalah  ini  penulis  akan  membahas  tentang  pengaturan  kecepatan  motor  BLDC menggunakan  sinyal  PWM  dan  melihat  perubahan  kecepatan  motor  BLDC  dengan  beban yang  berubah  –  ubah.  Dan  pada  penelitian  ini  diperlukan  beberapa  teori  pendukung diantaranya sebagai berikut :

## 2.2. PSIM ( Power Simulator)
PSIM  adalah  sebuah  perangkat  lunak  komputer  yang  digunakan  merancang  dan mensimulasikan  berbagai  macam  rangkaian  power  elektronik  dan  motor  kontrol.  PSIM menyediakan system simulasi yang tepat untuk menganalisa power converter, perancangan kontrol loop dan sistem motor kendali (Ali, 2021).
Pada Gambar 2 Simulasi PSIM terdiri dari tiga program circuit schematic editor (SIM CAD*), PSIM simulator dan waveform processing program SIMVIEW*
Pengaturan sinyal referensi 1. 500rpm 2. 750rpm
3. 1000rpm 4. 1250rpm 5. 1500rpm Dengan masing-masing beban 4N/m, 8N/m, 12N/m, 16N/m dan 20N/m START STUDI LITERATUR MENCARI SPESIFIKASI MOTOR BLDC MEMASUKAN SPESIFIKASI MOTOR BLDC PADA SOFTWARE PSIM MENJALANKAN SIMULASI KENDALI KECEPATAN MOTOR BLDC PERHITUNGAN HASIL SIMULASI DATA DAN ANALISIS FINISH YA TIDAK MENDAPATKAN HASIL SIMULASI

## Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor BLDC Menggunakan Software PSIM

## Gambar 2. Diagram Kerja PSIM
Secara  garis  besar  untuk  simulasi  menggunakan  PSIM  pada  penelitian  ini  ditunjukan  pada gambar  3.  Sistem  terdiri  dari  sumber  DC  48V,  inverter  3  fasa,  rangkaian  kontrol. Pemasangan  inverter  3  fasa  ini  digunakan  untuk  mengatur  kecepatan  motor  BLDC  dengan dibantu dengan rangkaian kontrol (Naufal, 2019).
Gambar 3. Sistem Kontrol BLDC Keseluruhan

## 2.3.  Motor BLDC ( Brushless Direct Current)
Motor  BLDC  adalah  salah  satu  jenis  motor  sinkron  magnet  permanen  yang  disuplai  oleh tegangan  DC  pada  kontrolnya,  dan  membutuhkan  tegangan  AC  tiga  fasa  untuk menggerakan  pada  bagian  rotor  motornya.  Motor  BLDC  ini  menggunakan  sistem  komutasi elektrik  atau  biasa  disebut electronically  comutated  motor.  Sistem  komutasi  elektrik  ini diartikan  sebagai  fungsi  dari switch  electronic.  Komutator  elektronik  ini  terdiri  dari  6 transistor  yang  biasanya  menggunakan  MOSFET  atau  IGBT  dan  membutuhkan  sinyal  atau pulsa penyalaan yang dapat mengaktifkan koil dengan waktu yang telah disesuaikan dengan tepat  sehingga  dapat  menggerakan  motor.  Dibawah  ini  akan  dijelaskan  tentang  sistem komutasi motor BLDC.
Motor BLDC ini dapat bekerja ketika stator yang terbuat dari kumparan diberikan arus 3 fasa. Karena arus yang diberikan berupa arus AC fasa, nilai medan magnet dan polarisasi setiap kumparan akan berubah – ubah setiap saat. Sebelum menjelaskan secara terperinci skema cara  kerja  motor  BLDC  ini,  Perhatikan  tabel  perubahan  komutasi  motor  BLDC  berdasarkan nilai sensor hall yang ditunjukan pada Tabel 1.
Tabel 1. Komutasi Motor BLDC Hall Sensor Value Phase Switches 101 U-V Q1 ; Q4 001 U-W Q1 ; Q6 011 V-W Q3 ; Q6 010 V-U Q3 ; Q2 110 W-U Q5 ; Q2 100 W-V Q5 ; Q4
Skema cara kerja motor BLDC adalah sebagai berikut: (Jian, 2014)
(a)                                        (b)

## Gambar 4. Komutasi Motor Step 1 dan Step 2
Perhatikan  Tabel  1  dan  Gambar  4  (a)  menunjukan  tahap  pertama  fasa  U  dan  fasa  V  di- energized dengan cara switching SW1 dan SW4 secara bersamaan, hal ini akan menciptakan medan magnet yang akan menarik kutub magnet permanen pada rotor. tahap kedua yang aktif  untuk switching  adalah  SW1  dan  SW6,  fasa  U  (SW1)  tetap  di-energized  untuk mendorong rotor, dan fasa W di- energized untuk menarik rotor ditunjukan pada Gambar  4 (b). untuk selanjutnya ditunjukan pada Gambar 5.
(a)                                         (b)

## Gambar 5. Komutasi Motor Step 3 dan Step 4
Pada  Tabel  1  dan  Gambar  5,  tahap  ketiga  fasa  V  dan  fasa  W  di- energized  dengan  cara switching SW3 dan SW6 secara bersamaan, hal ini akan menciptakan medan magnet yang akan  menarik  kutub  magnet  permanen  pada  rotor  ditunjukkan  pada  Gambar  5  (a). selanjutnya  pada  tahap  4  yang  aktif  untuk switching  adalah SW3  dan  SW2,  fasa  V  (SW3) tetap  di- energized  untuk  mendorong  rotor,  dan  fasa  U  di-energized  untuk  menarik  rotor ditunjukan pada Gambar 5 (b).

## Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor BLDC Menggunakan Software PSIM
(a)                                         (b)

## Gambar 6. Komutasi Motor Step 5 dan Step 6
Selanjutnya adalah tahap kelima yang ditunjukan pada Gambar 6 (a) fasa W dan fasa U di- energized dengan cara switching SW5 dan SW2 secara bersamaan, hal ini akan menciptakan medan magnet yang akan menarik kutub magnet permanen pada rotor. tahap terakhir untuk switching yang ditunjukan pada Gambar 6 (b) adalah SW5 dan SW4, fasa W (SW5) tetap di- energized  untuk  mendorong  rotor,  dan  fasa  U  di-energized  untuk  menarik  rotor.  dengan demikian rotor pada motor BLDC telah melakukan 1 putaran penuh.
Tabel 1 adalah nilai sensor hall yang fungsinya untuk memberikan feedback (umpan balik) pada  rangkaian  kontrol  motor  BLDC  yang  bersifat  elektronik  yang  akan  mengendalikan perubahan komutasi pada motor BLDC.
Secara konstruksi yang ditunjukan pada Gambar 7, motor BLDC mendekati seperti konstruksi motor AC sinkron, dimana belitan jangkarnya terletak pada stator dan rotor yang terdiri dari magnet  permanen,  namun  perbedaan  antara  BLDC  dan  motor  AC  sinkron  adalah  pada backEMF,  pada  motor  AC  sinkron  magnet  permanen  berbentuk sinusoidal sedangkan pada motor BLDC berbentuk trapezoidal (Hadyan P, 2016).

## Gambar 7. Konstruksi Motor BLDC

## 2.3.  Driver Motor BLDC
Driver  merupakan  suatu  rangkaian  dengan  sistem  elektronik  yang  berfungsi  untuk menggerakkan  motor  listrik  DC,  bisa  dilihat  pada  gambar  8.  Komponen  utama  yang digunakan  pada  driver  ini  merupakan solid  state  yang  fungsinya  sebagai  switching  atau penyakelaran.  Transistor  yang  digunakan  untuk  motor  listrik  DC  ini  bukan  transistor  biasa, tetapi menggunakan transistor daya seperti MOSFET, IGBT , dan sebagainya.

## Muhammad Hamzah Abdurrahman As-Salaf dan Syahrial

## Gambar 8.  Rangkaian Driver Motor BLDC
Cara kerja dari penggerak elektronik daya adalah hanya mengatur waktu penyaklaran pada 6 buah  MOSFET  secara  bergantian  sesuai  dengan  Tabel  1  komutasi  motor  BLDC.  Untuk mengatur waktu penyakelaran tersebut di atur oleh kontroler.
Sistem  penggerak  ini  juga  dapat  mengubah  kecepatan  motor  dengan  dibantu  dengan mikrokonrtoler.  Mikrokontroler  sangat  berguna  karena  memiliki  beberapa  fitur  seperti kecepatan yang lebih cepat, ukuran chip yang kecil, biaya yang murah dan yang terpenting adalah  kemudahan  untuk troubleshooting.  Jadi,  dalam  perancangan  ini  mikrokontroler digunakan  untuk  membangkitkan switching  yang  dibutuhkan  untuk  inverter  tiga  fasa (Adnan, 2016).

## 2.3. Perhitungan Hasil Simulasi
Setalah melakukan simulasi dan mendapatkan nilai yang dibutuhkan, dilakukan perhitungan hasil  simulasi  untuk  menentukan  nilai  nilai  yang  dibutuhkan  seperti  daya input,  kecepatan sudut dan daya output dengan persamaan:
Daya input motor BLDC: semakin besar tegangan input (V) dan arus input (I) maka daya input motor BLDCakan semakin besar. Untuk itu digunakan persamaan sebagai berikut: (Halliday, 2011)
Pin = V x I (1) Keterangan : Pin : Daya Input (Watt) V   : Tegangan Input (Volt) I     : Arus Input (Ampere)
Setelah  mendapat  nilai  daya  input  dari  perhitungan,  selanjutnya  menghitung  untuk mengetahui  nilai  kecepatan  sudut  pada  motor  BLDC  yang  nilainya  ini  digunakan untuk mengetahui daya output.
𝜔 = 2.π.n/60 (2)
Keterangan : 𝜔 : Kecepatan Sudut (rad/s)
n   : Kecepatan Motor BLDC (rpm) untuk mencari daya output motor diperlukan kecepatan sudut dan kecepatan motor
BLDC : (Stephen J, 2015)
Pout = 𝜔 x Tload (3) Keterangan : Pout : Daya Output (Watt)

## Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor BLDC Menggunakan Software PSIM
Tload  : Torka Beban (Nm)
Besarnya torka mekanik (T) dapat didapatkan dari perkalian antara gaya (F) dengan jari jari rotor (r). sehingga untuk mendapatkan nilai torka mekanik dapat digunakan rumus: (Rezky, 2019)
T = F x r (4) Keterangan : T    : Torka Mekanik (Nm) F    : Gaya (N)
r      : Jari – jari (cm) Efisiensi  adalah  perbandingan  antara  daya output  dengan  daya  input  motor  BLDC, untuk mencari nilai efisiensi digunakan rumus : (Fariz, 2020)
η = (Pout/Pin)x100% (5)
Keterangan : η      : Efisiensi

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN

## 3.1. Skema Simulasi Pengaturan Kecepatan
Untuk simulasi pada penelitian ini menggunakan software PSIM ( power simulator). Di dalam software  ini  ada  beberapa  rangkaian  yang  akan  digunakan  pada  penelitian  ini,  sehingga tinggal memasukan spesifikasi komponen yang digunakan.

## Gambar 9. Skema Simulasi Pengaturan Kecepatan
Rangkaian  pada  Gambar  9  adalah  rangkaian  kontrolnya  yakni  rangkian drive  six-step comutation  yang  ada  di  software  PSIM.  Six-step  comutation  adalah  metode  pengaturan motor  BLDC  yang  paling  sering  digunakan  karena  metode  ini  sederhana  dan  mudah  untuk diimplementasikan. Dikatakan six-step karena pada satu periode gelombang tebagi menjadi 6 bagian yaitu 2 bagian positif (+), 2 bagian float (0), dan 2 bagian negatif. Gelombang ini digunakan  untuk  proses  komutasi  pada  motor.  Pada  penelitian  ini,  metode six-step comutation akan diterapkan pada inverter 3 fasa sebagai Power Electronic Convertion (PEC). Metode ini akan menjalankan proses switching driver IGBT inverter. Pengaturan  kecepatan dapat  dilakukan  dengan  mengubah  nilai  sinyal  referensi  dan  dilihat  perubahan  kecepatan terhadap perubahan beban.
Cara memasukan harga/spesifikasi pada setiap komponen adalah dengan meng-klik dua kali pada  komponen  tersebut.  Lalu  untuk  menyambungkan  setiap  komponen  menggunakan kawat penghubung. Atur simulasi pada “ simulation control” dan pastikan pasang “alat ukur” pada bagian yang akan diukur.
Setelah  semua  perancangan  selesai  dilakukan  pada  PSIM,  kemudian  program  dijalankan dengan  meng-klik  ” Run  PSIM”,  apabila  tidak  terjadi  kesalahan  pada  rangaian  maka persentase akan menujukan angka 100%.

## 3.2. Hasil dan Analisis
Pengujian dilakukan pada beban 0,1, 4, 8, 12, 16, 20 N-m dan 30 N-m dengan perubahan kecepatan  referensi  dari  500,  750,  1000,  1250  dan  1500  rpm.  20  N-m  adalah  beban maksimum untuk motor dengan spesifikasi yang digunakan pada penelitian ini. Beban 30 N- m digunakan untuk melihat perubahan yang terjadi ketika motor diberikan beban yang lebih dari kapasitasnya.
a. Hasil Simulasi dan Perhitungan dengan Beban 0,1 Nm

## 1. Simulasi pada Kecepatan Referensi 500 rpm
Gambar 10. Hasil Simulasi Pada Kecepatan Referensi 500 rpm Gambar  10  adalah  hasil  dari  simulasi  menggunakan software PSIM pada kecepatan referensi  500  dengan  beban  0,1  Nm  didapatkan  tegangan  rms  38.92  V,  arus  rms 90.72 A dan kecepatan motor berputar sebesar 499.13 rpm.

## 2. Simulasi pada Kecepatan Referensi 750 rpm
Gambar 11. Hasil Simulasi Pada Kecepatan Referensi 750 rpm Gambar  11  adalah  hasil  dari  simulasi  menggunakan software PSIM pada kecepatan referensi  750  dengan  beban  0,1  Nm  didapatkan  tegangan  rms  39.47  V,  arus  rms 80.25 A dan kecepatan motor berputar sebesar 729.29rpm.
3. Simulasi pada Kecepatan Referensi 1000 rpm

## Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor BLDC Menggunakan Software PSIM

## Gambar 12. Hasil Simulasi Pada Kecepatan Referensi 1000 rpm
Gambar  12  adalah  hasil  dari  simulasi  menggunakan software PSIM pada kecepatan referensi  1000  dengan  beban  0,1  Nm  didapatkan  tegangan  rms  39.75  V,  arus  rms 84.12 A dan kecepatan motor berputar sebesar 975.00rpm.

## 4. Simulasi pada Kecepatan Referensi 1250 rpm

## Gambar 13. Hasil Simulasi Pada Kecepatan Referensi 1250 rpm
Gambar  13  adalah  hasil  dari  simulasi  menggunakan software PSIM pada kecepatan referensi  1250  dengan  beban  0,1  Nm  didapatkan  tegangan  rms  40.08  V,  arus  rms 88.23 A dan kecepatan motor berputar sebesar 1216.53rpm.

## 5. Simulasi pada Kecepatan Referensi 1500 rpm
Gambar 14. Hasil Simulasi Pada Kecepatan Referensi 1500 rpm
Gambar  14  adalah  hasil  dari  simulasi  menggunakan software PSIM pada kecepatan referensi  1500  dengan  beban  0,1  Nm  didapatkan  tegangan  rms  40.56  V,  arus  rms 91.76 A dan kecepatan motor berputar sebesar 1442.05rpm.
Tabel 2. Hasil Perhitungan Pada beban 0.1 Nm Referensi Pin Pout n Kec. Sudut Efisiensi 500 351.05 5.22 499.13 52.26 1.4 750 512.99 7.83 748.01 78.33 1.52 1000 679.005 10.43 996.66 104.37 1.52 1250 634.611 13.027 1244.01 130.27 2.05 1500 1024.23 78.135 1491.4 156.17 7.8

## b. Hasil Simulasi dan Perhitungan dengan Beban 4 Nm
Tabel 3. Hasil Simulasi Pada Beban 4 Nm Referensi Vin Iin 500 38.89 21.99 750 39.23 26.17 1000 39.5 30.29 1250 39.95 34.41 1500 40.35 38.51 Tabel 4. Hasil Perhitungan Pada beban 4 Nm Referensi Pin Pout n Kec. Sudut Efisiensi 500 854.8 200.16 496.97 52.04 23,41 750 1025.99 312.08 745.1 78.02 30.41 1000 1196.06 415.56 992.14 103.89 34.74 1250 1374.67 519.12 1239.37 129.78 37.67 1500 1553.87 622.48 1486.1 155.62 40.06

## c. Hasil Simulasi dan Perhitungan dengan Beban 12 Nm
Tabel 7. Hasil Simulasi Pada Beban 12 Nm Referensi Vin Iin 500 39.09 49.05 750 39.25 52.94 1000 39.59 56.94 1250 40.04 61.16 1500 40.48 65.45 Tabel 8. Hasil Perhitungan Pada beban 12 Nm Referensi Pin Pout n Kec. Sudut Efisiensi 500 1916.48 618.36 492.16 51.53 32.26 750 2077.89 925.92 736.9 77.16 44.56 1000 2254.25 1236 983.61 103 54.28 1250 2447.83 1545.12 1229.6 128.76 63.12 1500 2649.41 1851.24 1473.19 154.27 69.87

## d. Hasil Simulasi dan Perhitungan dengan Beban 20 N-m
Tabel 11. Hasil Simulasi Pada Beban 20 Nm Referensi Vin Iin 500 39.5 91.25 750 39.45 94.08 1000 40 98.64 1250 40.47 101.52 1500 40.50 101.58 Tabel 12. Hasil Perhitungan Pada beban 20 Nm Referensi Pin Pout n Kec. Sudut Efisiensi 500 2998.86 1010.8 482.67 50.54 33.7 750 3167.46 1527.4 729.29 76.37 48.22 1000 3167.46 2042 975 102.1 64.47 1250 3532.72 2547.8 1216.53 127.34 72.12 1500 3719.03 3020.2 1442.05 151.01 81.20

## Gambar 15. Grafik Torka Beban Terhadap Kecepatan Pada Sinyal Referensi 500 rpm
Gambar  15  adalah  grafik  yang  menunjukan  simulasi  kecepatan  motor  BLDC  diubah-  ubah torka bebannya. Pada saat simulasi dengan sinyal referensi 500 dengan beban yang pertama yaitu  0,1  Nm,  kecepatan  motor  BLDC  turun  menjadi  499,13  rpm  atau  99,8%,  pada  saat torka  beban  dinaikan  ke  4  Nm  kecepatan  motor  BLDC  juga  menurun  menjadi  496,97  rpm atau  99,4%  dan  kecepatan  motor  BLDC  akan  terus  menurun  kecepatannya  ketika  torka beban  ditambah.  Dan  pada  saat  torka  beban  maksimum  20  Nm,  kecepatan  motor  BLDC turun menjadi 482,67 rpm atau 96,6 % dari referensi.
Berdasarkan  hasil  simulasi  pada  motor  BLDC  didapatkan  beberapa  hasil  analisis  mengenai hubungan kecepatan terhadap torka yang berubah – ubah dan perubahan efisiensi terhadap perubahan torka beban :
1. Pada simulasi pertama dengan kecepatan referensi 500 dengan torka beban 0,1 Nm, nilai kecepatan berada pada 499,13 rpm, arus yang didapat pada torka beban 0,1 Nm adalah 9,07. pada saat beban dinaikan ke 4 Nm nilai kecepatan menurun menjadi 496,97 rpm. Hal tersebut juga juga terjadi untuk beban berukuran lebih besar lainnya kecepatan akan terus  turun,  bisa  dilihat  pada  Gambar  4.27  dimana  jika  beban  terus  dinaikan  hingga beban maksimum makan kecepatan motor BLDC akan terus menurun. Berbeda dengan
480 485 490 495 500 0 5 10 15 20 25 K ec epa ta n torka beban kecepatan referensi  500
arus  yang  semakin  besar  kenaikan  torka  beban,  maka  nilai  arus  akan  semakin  besar dikakrenakan nilai torka beban linier dengan nilai arus, dapat dilihat pada Tabel 4.1.
2. Pada  simulasi  pada  sinyal  referensi  750  sampai  dengan  1500  dan  dengan  cara  yang sama mengubah – ubah torka beban dari 0,1 Nm sampai dengan 20 Nm, dapat dilihat pada  Tabel  4.1,  bahwa  kecepatan  motor  BLDC  akan  turun  saat  torka  beban  ditambah. begitu juga dengan arus, arus akan semakin besar ketika torka beban ditambah, karena nilai beban torka linear dengan nilai arus.
3. Untuk  effisiensi  motor  BLDC  pada  Tabel  4.1,  dengan  torka  beban  0,1  Nm  pada  sinyal referensi 500, efisiensi motor BLDC sangat lah kecil, itu dikarenakan karakter dari motor BLDC itu sendiri, dengan torka beban yang kecil maka efisiensi akan kecil dan akan terus meningkat nilai efisiensinya sampai pada titik torka beban maksimal pada motor  BLDC, yang diketahui sebesar 20 Nm.

## Gambar 16. Grafik Perubahan Torka Beban Terhadap Efisiensi pada Sinyal Referensi 1500
Pada Gambar 16 menunjukan torka beban telah mencapai torka maksimum lalu ditambah 30 Nm sampai dengan 70 Nm, maka efisiensi motor BLDC akan turun. Begitu juga pada sinyal referensi 750, 1000, 1250 dan 1500, ketika beban bertambah maka nilai efisiensi akan naik hingga mencapai titik maksimum pada saat torka beban 20 Nm, dan ketika ditambah terus menerus maka efisiensi motor BLDC akan mencapai 0 % efisiensinya.

## 4. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  analisis  pengaturan  kecepatan  motor  BLDC  yang  dikerjakan  untuk penelitian ini, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
1.  Pada  simulasi  motor  BLDC  ini  dengan  sinyal  referensi  1500  dengan  torka  beban maksimum,  kecepatan  motor  BLDC  mengalami  penurunan  kecepatan  menjadi  1442,05 dan  pada  saat  beban  diturunkan  menjadi  16  Nm  kecepatan  motor  BLDC  meningkat menjadi 1465,44 rpm, hasil simulasi ini membuktikan bahwa kecepatan motor BLDC akan turun apabila torka beban yang digunakan terus diperbesar.
2.  Motor  BLDC  dengan  spesifikasi  yang  digunakan  pada  simulasi  dengan  speed  rating 1500rpm,  power  rating  3000 ini,  bisa  diberikan  torka  beban  maksimum  sampai  20  Nm dengan  efisiensi  81,25%.  Ketika  motor BLDC  ini  diberikan  beban  yang  melebihi 20  Nm kecepatan motor BLDC akan turun dan efisiensi motor BLDC juga mengalami penurunan yang hasilnya dapat dilihat pada Gambar 16.
0 20 40 60 80 100 0 20 40 60 80 ef is ie ns i Torka Beban Torka Beban Terhadap Perubahan Efisiensi

## Simulasi Pengaturan Kecepatan Motor BLDC Menggunakan Software PSIM
3.  Waktu untuk 1 kali putaran motor BLDC pada saat torka beban 0,1 adalah 0,026 detik, dan  pada  saat  simulasi  dengan  torka  beban  20,  motor  BLDC  memerlukan  waktu  0,029 detik.  Hasil  simulasi  ini  membuktikan  bahwa  pada  saat  motor  BLDC  diberikan  torka beban  yang  kecil  maka  putaran  motor  BLDC  akan  semakin  cepat  karena  hanya memerlukan waktu 0,026 detik untuk satu kali putaran, di bandingkan dengan di berikan torka beban 20 Nm yang membutuhkan waktu 0,029 untuk satu kali putarannya.
4.  Pada  pengaturan  kecepatan,  sinyal  referensi  diubah  pada  bagian  rangkian  kontrol dengan  nilai  500,  750,  1000,  1250  dan  1500.  Pada  pengaturan  kecepatan  ini  dilihat apakah  rangkaian  kontrol  berjalan  dengan  baik  atau  tidak.  Dan  hasilnya  dapat  dilihat pada Gambar 10 hingga 14, dimana kecepatan motor BLDC akan mengikuti sebagaimana yang di inputkan pada rangkaian kontrol.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Terima  kasih  kepada  Jurusan  Teknik  Elektro  Itenas  Bandung  karena  telah  mengizinkan penulis mengerjakan penelitian ini di Lab Teknik Energi Elektrik, Terima kasih juga untuk Pak Syahrial  S.T.,  M.T  selaku  pembimbing  yang  telah  membantu  penulis  untuk  menyelesaikan penelitian ini.

## DAFTAR RUJUKAN
Adnan, M. M. (2016). Implementation of a Three Phase Inverter for BLDC Motor Drive. 9th International  Conference  on  Electrical  and  Computer  Engineering  (p.  337).  Dhaka,
Bangladesh: IEEE.
Ali, M. (2021). Retrieved from www.wordpress.com:
https://muhal.wordpress.com/2011/09/30/simulasi-rangkaian-elektronika-daya- dengan-psim/
Azzumar, M. (2012). Pemodelan dan Desain Kendali Sistem Aktuator Kendali Sirip Berbasis Brushless Motor DC. Depok: Universitas Indonesia.
Chandra R. S. Y. (2018). Analisa Pembebanan pada Motor Brushless DC (BLDC). SNIKO (p. 277). Bandung: Institut Teknologi Bandung.
Djodi, A. (2012, November minggu ). Motor Brushless DC Tiga Fasa - Satu Kutub. ORBITH,
32.
Eclesia I, F. J. (2013). Brushless Motor DC. Jurnal Elektromagnetika - Universitas Pancasila.
Fariz, M. A. (2020). Rancang Bangun Motor BLDC Axial Flux Menggunakan Dua Kawat Email
Pada Lilitan Kumparan Stator. Jurnal Arus Elektro (JEAI).
Gifary,  H.  (2017). Rancang  bangun  motor  bldc  tiga  fasa  sensorless.  Jember:  Universitas jember .
Hadyan  P,  P.  H.  (2016).  Perbaikan  Faktor  Daya  Menggunakan  Cuk  Konverter  pada Pengaturan Kecepatan Motor Brushless DC. Jurnal Teknik ITS, B156.
Halliday, D. D. (2011). Physics 9th Edition . America: John Wiley & Sons, Inc.
Jian, Z. Y. (2014). Brushless DC Motor Fundamental Application Node. MPS Module.
Naufal,  M.  D.  (2019).  Pengaturan  Kecepatan  Motor  Brushless  DC  (Direct  Current)
Menggunakan Cuk Converter. Jurnal Teknik Elektro dan Komputer Triac, 34 - 39.
Rezky,  M.  (2019). Rancang  Bangun  Motor  BLDC  Tiga  Fasa  Sensorless  dengan  Tipe Konstruksi Out-Runneer. Jember : Universitas Jember.
Stephen J, C. (2015). Electric Machinery Fundamentals 5th Edition. Australia: Raghothaman Srinivasan.