## KONTROL KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA MELALUI ARUS ROTOR MENGGUNAKAN PI

## Adlio Dwismara E
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan, Universitas Hang Tuah, Surabaya adlioe52 @gmail.com
Geral Junio R Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan, Universitas Hang Tuah, Surabaya geraljunio12@gmail.com

## Moch Toriq Setiawan
Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan, Universitas Hang Tuah, Surabaya muhammadtoriksetiawan@gmail .com
Abstract —  Dalam  makalah  ini  disajikan  pengaturan kecepatan  motor  induksi  tiga  fasa  dalam    bentuk  simulasi. Pengaturan kecepatan motor dilakukan dengan menghubungkan resistor luar tiga fasa pada slip-ring rotornya. Arus  bolak  balik  dari slip-ring rotor  motor  kemudian disearahkan  oleh  penyearah  tiga  fasa  dan  dihubungkan  pada DC-DC konverter. Pensaklaran DC-DC konverter menggunakan  metode Zero  Voltage  Switching (ZVS).  Proses pensaklaran  tegangan  tegangan  nol  sewaktu turn-on dengan bantuan  komponen  induktor  resonansi  L r dan  kapasitor resonansi  C r .  Penelitian  ini  bertujuan  merancang  suatu  DC- DC  konverter  dengan  sumber  tegangan  dari  terminal  rotor pada  motor  induksi  tiga  fasa.  DC-DC  konverter  yang dirancang  menggunakan  mode  pensaklaran zero  voltage switching (ZVS)  dengan  komponen  induktor  dan  kapasitor yang  diparalel.  Berdasarkan  hasil  pengukuran  pengaturan arus  rotor  induksi  tiga  fasa  dengan  metode  ZVS  dapat mengubah kecepatan rotor pada motor induksi tiga fasa pada rotor lilit tersebut.
Kata  Kunci— induksi,  DC-DC  konverter,  Zero  Voltage Switching, tiga fasa

## I. P ENDAHULUAN
Motor  induksi  tiga  fasa  merupakan  motor  arus  bolak-balik yang  paling  banyak  digunakan  sebagai  aktuator  yang  mengubah energi  listrik  menjadi  energi  gerak  untuk  berbagai  keperluan dalam  proses  produksi  pada  suatu  industri.  Konstruksinya  yang sederhana  dan  kuat  mendasari  alasan  keluasan  pemakaianya. Namun  motor  induksi  3  fasa  tidak  terlepas  dari  beberapa kekurangan seperti arus start yang besar dan nilai overshoot motor yang  mempengaruhi  performa  motor induksi  tersebut.  Salah  satu pengatur  kecepatan  pada  motor  induksi  rotor  belitan  tiga  fasa yakni  menghubungkan  resistor  luar  tiga  fasa  pada  slip-ring rotornya. Cara ini akan didapatkan torsi awal yang tinggi dan arus awal  yang  rendah.  Tetapi  cara  ini  tidak  efisien  bila  terjadi ketidakseimbangan  tegangan  dan  arus  karena  resistansi  tiap fasanya  tidak  seimbang.  Untuk  hal  tersebut,  resistor  tiga  fasa  ini dapat  digantikan  dengan  satu  resistor  yang  bernilai  tetap.  Daya dari  slip  motor  kemudian  di  searahkan  oleh  penyearah  tiga  fasa yang  dihubungkan  ke  Dc-Dc  konverter  dengan  pensaklaran. Pensaklaran  DC-DC  konverter  menggunakan  metode Zero Voltage  Switching  (ZVS). Proses  pensaklaran  tegangan  tegangan nol sewaktu turn-on dengan bantuan komponen induktor resonansi L r dan kapasitor resonansi C r. .

## II. B AHAN DAN M ETODE
Metode  modul  penelitian  ZVS  buck  konverter  dengan  motor induksi  tiga  fase  terdiri  dari  dua  blok  rangkaian,  yaitu  blok rangkaian  kontrol  dan  blok  aliran  rangkaian  daya.  Berikut  adalah gambar blok diagram metode tersebut.
Ket : : aliran sinyal : aliran daya

## A. Perancangan zvs dengan motor induksi tiga fasa
Perancangan  simulasi  di  software  PSIM  digunakan untuk mengetahui karakteristik dan respon modul yang akan dibuat.
Gbr. A Zvs dengan motor induksi tiga fasa.

## B. Motor induksi rotor belit tiga fasa
Motor  induksi  tiga  fasa  yang  digunakan  adalah  motor induksi tiga fasa rotor lilit.
Gbr B. Motor Induksi tiga fasa
Tabel 1. Spesifikasi Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Lilit
Tahanan Luar

## C. Rangkaian penyearah tiga fasa
Rangkaian  ini  berfungsi  mensuplai  tegangan  dari  rotor  ke rangkaian DC konverter. Tegangan sumber 220 AC diturunkan dan didapat  dari  penyearahan  tegangan  AC  25  Volt  sehingga  menjadi tegangan DC 35 Volt .
Gbr C. Rangkaian Penyearah Tiga Fasa

## D. ZVS buck konverter
proses pensaklaran terjadi pada kondisi arus nol dan pada tipe pensaklaran ZVS, proses pensaklaran terjadi pada kondisi tegangan nol.
Gbrr D. ZVS buck converter
Frekuensi  pensaklaran  dan  frekuensi  resonansi  ditentukan berdasarkan Persamaan 1 berikut :
f 0 ≥ f s (1)
Pada  penelitian  ini  frekuensi  pensaklaran  (fs)  yang  diinginkan adalah sebesar 15 kHz– 45 kHz, dan ditetapkan frekuensi resonansi (f0) sebesar 25 kHz.

## 1. Menentukan duty cycle buck
Vo = k.vs (2) Vo  = Tegangan output Vs  = Tegangan input
k   = Duty cycle
2. Menentukan Resistor (R) R = Vo/Io (3) 3. Menentukan Capasitor (C) C = (k.V s+ ∆V) ((1-k))/fR∆V (4) f= frekuensi
R = Resistor

## E. Pengendali PI
Dalam  pengendali PI  terdapat beberapa  parameter  yang  harus diatur  untuk  mendapatkan  respon  keluaran  yang  lebih  baik. Parameter parameter yang dimaksud adalah parameter proportional (Kp), integral (1/s K1). Beberapa parameter di atas memiliki fungsi dan  kelebihan  masing-masing  untuk  mengontrol  suatu  plant  . Parameter proportional (Kp) berfungsi untuk mengurangi rise time dan  steady  state  error.  Parameter  integral  berfungsi  untuk menghilangkan  steady  state  error  pada  suatu  plant.  Jika  kedua pengendali  di  atas  P  dan  I  digabung  maka  akan  menghasilkan pengendali PI.

## III. H ASIL DAN P EMBAHASAN
Simulasi  ZVS  buck  converter  dengan  menggunakan  control loop  tertutup  yang  di  lakukan  pada  paper  ini  bertujuan  untuk menganalisa  eror  study  state  respon  time,  dengan  memberikan kontrol kecepatan yang berbeda-beda

## A. Analisa hasil tanpa beban
Gbr A hasil kontrol kecepatan tanpa beban
Dengan adanya perbandingan antara rangkaian buck converter, maka di buktikan dengan adanya hasil grafik di atas dimana untuk warna merah terkontrol dan warna biru tidak terkontrol.
Kecepatan Eror Respon time Overshoot Tanpa kontrol 985 - 0.65 1004
Tabel A.  kontrol kecepatan tanpa beban

## B. Analisa hasil dengan beban 0.1 Nm
Gbr B. hasil kontrol kecepatan dengan beban 1 Nm
Penjelasan  dari  grafik  ini  sama  dengan  perbedaan  pada pengaruh  adanya  beban  ,  aapun  parameter  dari  kecepatan  =  990, respon  time  =  0.62  ,  Eror  study  state  =  2.1%  ,  Beban  =  0.1  Nm, overshoot = 1003
Kecepatan Eror Respon time Overshoot Tanpa kontrol 990 - 0.65 1003 Dengan kontrol 1180 2.1% 0.62 -

## Tabel B. kontrol kecepatan dengan beban 0.1 Nm

## C. Analisa hasil dengan beban 0.2 Nm
Penjelasan  dari  grafik  sama  dengan  gambar  4  dan  5. Perbedaan  terletak  pada  pengaruh  adanya  beban,  adapun parameter  dari  kecepatan  =  1160,  respon  time  =  0.69,  Error stedy state = 2.7% Beban = 0.2 Nm, Overshoot = 1001.
Kecepatan Eror Respon time Overshoot Tanpa kontrol 990 - 0.69 1001 Dengan kontrol 1160 2.7% 0.69 -
Tabel C  kontrol kecepatan dengan beban 0.2 Nm

## IV. K ESIMPULAN
Berdasarkan    hasil  simulasi  dari  paper    ini  dapat disimpulkan pengaturan kecepatan motor dengan menghubungkan  resistor  luar  tiga  fasa  pada  slip  ring rotornya.Hasil  pengukuran  pengaturan  arus  rotor    pada  motor induksi  tiga  fasa  dengan  metode  ZVS  dapat  merubah kecepatan  rotor  pada  motor  induksi  tiga  fasa  pada  rotor  lilit terserbut.  kecepatan  yang  dihasilkan  sesuai  dengan pemasangan  variable  resistor  tiga  fase.  Pengaturan  variabel resistor  dilakukan  secara  mekanik  untuk  mengubah  kecepatan motor.  Untuk  memudahkan  pengaturan  kecepatan  motor, digunakan  rangkaian  arus  searah  yang  hanya  membutuhkan satu tahanan luar.

## D AFTAR P USTAKA
[1] M. K. Kazimierczuk, Pulse-width Modulated DC – DC Power Converters,  3rd  ed.  Ohio:  John  Wiley  &  Sons  Ltd,  2008.J. Clerk Maxwell, A Treatise on Electricity and Magnetism, 3rd ed., vol. 2. Oxford: Clarendon, 1892, pp.68–73.
[2] Lendyanto  Reza,  Sukmadi,  Windarta. Pengaruh  Pengaturan Boost Converter terhadap torsi dan kecepatan motor induksi tiga  fasa  rotot  belitan, 2017.K.  Elissa,  “Title  of  paper  if known,” unpublished.
[3] S.  J.  Chapman,  Electric  Machinaery  Fundamentals,  4th  ed. Australia: McGraw-Hill Companies, 2003.
[4] Andreycak,  Bill.  Zero  Voltage  Switching  Resonant  Power Conversion. Texas Instruments Inc. United States. 1999.
[5] Rahman  Zya,  Windarta  dan  Hermawan. Perancangan  Zero Voltage Switching Buck dengan beban resistif bervariasi dan sebagai catu daya untuk motor arus searah . 2018.
[6] Gunawan. Rancang  Bangun  DC-DC  Buck  Converter  dengan PID  Diskrit  sebagai  Pengendali  Tegangan  Keluaran .  UI,
2009.
[7] Jamlay  Marselin,  Faizal. Dual  Feedback  control  Boost Converter menggunakan PI Controller . 2014.
[8] Ashari, Mochamad. Sistem Konverter DC”ITS Pers, Surabaya 2012 W.E Robert “Fundamentals Power Electronics” Cluwer Academic Publisshers, New York. 2001.