## PERUBAHAN SUDUT PENYALAAN TIRISTOR PADA PENYEARAH GELOMBANG PENUH TERKENALI PENUH TERHADAP PUTARAN MOTOR DC SERI

## MUTIAR, ST.,MT
Dosen Teknik Elektro Program Studi Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang Email: Mutiar.tiar @gmail .com

## ABSTRAK
Pengaturan  kecepatan  putaran  motor  arus  searah  seri  dengan  torsi  0  Nm  dan  0,15  Nm dengan  menggunakan  penyearah  gelombang  penuh  terkenali  penuh  pasa  satu  dapat  dilakukan dengan  merubah  sudut  penyalaan  tiristor  /  (α)  dari  0 0 sampai  dengan  180 0 ,  begitu  juga  denan tegangan jangkar dan arus jangkar. Dari hasil pengukuran untuk beban 0 Nm didapatkan putaran motor  2131 Rpm dengan sudut penyalaan 0 0 dan 0 Rpm untuk sudut penyalaan 180 0. Dari hasil perhitungan  untuk  beban  0,5  Nm  didapatkan  putaran  Motor  2175,2  Rpm  dengan  sudut penyalaan 0 0 dan 0 Rpm untuk sudut penyalaan 180 0 .
Kata kunci : Motor DC seri, Thyristor, Kecepatan Putaran, Sudut Penyalaan

## I. PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Penyerah  terkenali  merupakan  rangkaian  yang  dapat  merubah  tegangan  bolak  balik menjadi  tegangan  searah  yang  dapat  diatur  tegangan  keluarannya.  Penyearah  ini  terdiri  dari penyearah  setengah  gelombang,  gelombang  penuh  CT  dan  gelombang  penuh  jembatan  yang menggunakan  komponen  tiristor.  Pengaturan  tegangannya  dapat  dilakukan  dengan  merubah sudut  penyalaan  tiristor  dari  0 o sampai  dengan  180 o .  Bentuk  terkendali  penuh  adalah  keempat tiristor mendapat trigger dimana dua tiristor mendapat trigger siklus positif dan dua tiristor lagi mendapat trigger siklus negatif. Penyerah ini sering digunakan sebagai sumber motor DC untuk mengatur  putarannya.  Hal  ini  dikarenakan  pengaturan  tegangan  masukan  motor  dengan penyearah ini  akan  mendapatkan  putaran  yang  lebih halus rugi–rugi  tegangan  lebih  kecik  jika dibadingkan  pengaturan  dengan  Autotransformator  rugi  tegangannya  lebih  besar.  Kerena pengaturan  tegangan  yang  lebih  halus,  maka  untuk  pengaturan  putaran  motor  DC  akan menghasilkan  putaran    yang  lebih  halus  juga.  Pada  penelitian  ini  mengunakan  motor  DC  seri penguat sendiri dimana sumber penguat medan menyatu dengan sumber penguat jangkar.

## 1.2  Tujuan
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk  mengetahui  pengaruh  perubahan  sudut  penyalaan  dari  penyearah  gelombang penuh terkenali penuh terhadap putaran  motor DC seri dengan Torsi 0 Nm.
2. Untuk  mengetahui  pengaruh  perubahan  sudut  penyalaan  dari  penyearah  gelombang penuh terkenali penuh terhadap putaran  motor DC seri dengan Torsi 0,15 Nm.

## 1.3. Manfaat
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai:
1. Dapat  mengetahui  pengaruh  perubahan  sudut  penyalaan  dari  penyearah  gelombang penuh terkenali penuh terhadap putaran motor DC seri dengan Torsi 0 Nm.
2. Dapat  mengetahui  pengaruh  perubahan  sudut  penyalaan  dari  penyearah  gelombang penuh terkenali penuh terhadap putaran motor DC seri dengan Torsi 0,15 Nm.

## 1.4  Perumusan Masalah
Adapun perumusan masalah dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana mengetahui pengaruh perubahan sudut penyalaan dari penyearah gelombang penuh terkenali penuh terhadap putaran motor DC seri dengan Torsi 0 Nm.
2. Bagaimana  pengaruh  dari  mengetahui  pengaruh  perubahan  sudut  penyalaan  dari penyearah  gelombang  penuh  terkenali  penuh  terhadap  putaran  motor  DC  seri  dengan Torsi 0,15 Nm.

## 2.  TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Motor DC 1
Motor  arus  searah  (motor  DC)  adalah  mesin    yang    mengubah  energi  listrik  arus searah  menjadi  energi  mekanis. 1 Sebuah  motor  listrik  berfungsi  untuk  mngubah  daya  listrik menjadi  daya  mekanik.  Pada  prinsip  pengoperasiannya,  motor  arus  searah  sangat    identik dengan    generator  arus  searah.    Kenyataannya    mesin      yang  bekerja  sebagai  generator  arus searah  akan  dapat  bekerja  sebagai  motor  arus  searah.  Oleh  sebab    itu,    sebuah    mesin    arus searah  dapat  digunakan  baik  sebagai  motor  arus searah maupun generator arus searah.
Berdasarkan fisiknya motor arus searah secara umum terdiri atas bagian  yang diam dan bagian  yang  berputar.  Pada  bagian  yang  diam  (stator)  merupakan  tempat  diletakkannya kumparan  medan  yang  berfungsi  untuk  menghasilkan  fluksi  magnet  sedangkan  pada  bagian yang  berputar  (rotor)  ditempati  oleh  rangkaian  jangkar  seperti  kumparan  jangkar,  komutator dan sikat.
2 Keuntungan  pemakaian  motor  DC  terletak  didalam  berbagai  karakteristik  penampilan yang  diberikan  oleh  banyaknya  kemungkinan  dari  peneralan  shunt,  seri  dan  Kompon.  Masih banyak lagi kemungkinan yang ada jika ditambahkan lagi seperangkat sikat sehingga diperoleh tegangan  lain  dari  komutator.  Jadi  keluasan  dari  pemakaian  dari  system  mesin  DC  dan mudahnya dipasangkan sistem pengaturannya, baik secara manual maupun automatis. Besarnya torsi beban dapat dituliskan dengan:
T=                    ..................................................................................................  (2.1)

## 2.2    GGL Lawan Pada Motor Arus Searah 2
Ketika  jangkar  motor  berputar  konduktornya  juga  berputar  dan    memotong  fluksi utama.  Sesuai  dengan  hukum  faraday,  akibat  gerakan  konduktor  di  dalam  suatu  medan magnetik  maka  pada  konduktor  tersebut  akan  timbul  GGL  induksi  yang  diinduksikan  pada konduktor  tersebut  dimana  arahnya  berlawanan  dengan  tegangan  yang  diberikan  pada  motor. Karena arahnya melawan, maka hal tersebut disebut GGL lawan.
Besarnya tegangan yang diinduksikan tersebut sesuai dengan persamaan berikut :
E b = n. .......................................................................................................... (2.2)
Persamaan tegangan secara umum dapat ditulis sebagai berikut :
E b = K.n. ......................................................................................................... (2.3)

## 2.3    Motor Arus Searah Penguatan Sendiri Shunt 3
Pada  motor  yang  dipteral  shunt  dan  motor  yang  dipteral  secara  terpisah  fluks  medan hampir  tetap  besarnya.  Akibatnya,  pertambahan  momenkakas  harus  disertai  dengan penambahan  arus  armatur  yang  sangat  hamper  sebanding  besarnya  dan  karenanya  dengan
1 Yon Rijono, Dasar Tenaga Listrik,  (Yogyakarta ; 1997) hlm :163
2 Fitzgerald, A.E. and Team, “Mesin-mesin listrik”.,(Jakarta, Erlangga, 1997)hlm : 221
3 Fitzgerald, A.E. and Team , op.cit., halaman : 220
sedikit  penurunan  pada  tgl  lawan  agar  penambahan  arus  tersebut  dapat  melalui    tahanan armature  yang  kecil.  Rangkaian ekivalen motor arus searah penguatan shunt
Gambar 2.1  Motor Arus Searah  Shunt
Persamaan umum motor arus searah penguatan shunt V t = E a + Ia R a .......................................................................................................... (2.4)
V sh = V t = I sh . R sh ..................................................................................................... (2.5)
I L = I a + I sh ................................................................................................................. (2.6)

## 2.4    Motor Arus Searah Penguatan Sendiri Seri
4
Pada motor DC, penambahan beban akan disertai dengan penambahan arus armature dan fluks medan stator (asal besinya tidak jenuh sama sekali). Karena fluks bertambah besar  menurut beban,  maka  kecepatannya  harus  berkurang  untuk    menjaga    kesetimbangan    antara tegangan   yang   diberikan   dan tegangan   lawan; selanjutnya, penambahan arus armature yang disebabkan  oleh  penambahan  momen-  kakas  lebih  kecil  dari  pada  yang  tedapat  pada  motor shunt  karena  penambahan  fluks.  Karenanya  motor  seri  merupakan  suatu  motor  dengan kecepatan  berubah-ubah  yang  ditandai  dengan  suatu  karakteristik  kecepatan  beban    yang melungkung  ke  bawah.
Gambar 2.2  Motor Arus Searah  Seri
V a = E a + I a (R a + R s ) ................................................................................................. (2.7) I a = [ ............................................................................................................... (2.8)
I a = I L = I F ................................................................................................................. (2.9)

## 2.5  Thyristor 5
Thyristor berasal  dari  bahasa  Romawi  dan  memiliki  arti  “  pintu  ’’  karena  sifat  dari komponen ini yang  mirip dengan pintu yang dapat dibuka dan ditutup untuk melewatkan arus listrik. Thyristor dikembangkan  oleh Belt  Laboratories tahun  1950-an  dan  mulai  dan  mulai digunakan  secara  komersial  oleh  General  Electric  tahun  1960-an. Thyristor atau  SCR  ( Silicon Controlled Rectifier ) termasuk dalam komponen elektronik yang banyak dipakai dalam aplikasi listrik industri, salah satu alasannya adalah memiliki kemampuan untuk bekerja dalam tegangan dan arus yang besar. Thyristor memiliki tiga kaki, yaitu Anoda, Katoda, dan Gate. Juga dikenal ada dua jenis Thyristor dengan P-gate dan N-gate gambar
Fungsi Gate pada Thyristor menyerupai basis pada transistor, dengan mengatur arus gate I a yang besarnya antara 1 mA sampai terbesar 100 mA , maka tegangan keluaran dari anoda bisa diatur, tegangan yang mampu diatur mulai dari 50 Volt.
4 Fitzgerald, A.E.and Team, op.cit, halaman :220
5 Siwoyo, “Teknik Listrik Industri Jilid 3”., (Jakarta,Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat  Jendral  Manajemen  Pendidikan  Dasar  dan  Menengah  ,  Departemen  Pendidikan  Nasional, 2008) halaman :14

## 2.6  Penyearah Terkendali
Penyearah  thyristor  fasa  terkendali  merupakan  penyearah  yang  sederhana  dan  lebih murah  dan  penyearah  ini  secara  umum  berada  diatas  95  %.  Karena  penyearah-penyearah  ini mengkonversi  dari  tegangan  AC  ke  DC,  penyearah  inidikenal  sebagai  konverter  AC-DC  dan digunakan secara intensif pada aplikasi-aplikasi industri.
Konverter  dengan  fasa  terkendali  dapat  diklasifikasikan  pada  dua  tipe,  tergantung  pada suplai masukan :
1. Konverter satu fasa
2. Konverter tiga fasa
2.7  Penyearah Terkendali Gelombang Penuh Terkenali Penuh Satu Fasa 5
Penyearah  terkendali  penuh  satu  fasa  dengan  empat  buah thyristor Q1,  Q2,  Q3  dan  Q4 dalam  hubungan jembatan gambar  3.4.  Pasangan thyristor adalah  Q1-Q4  dan  Q2-Q3,  masing- masing diberikan pulsa penyulut pada sudut α untuk siklus positif dan siklus negative tegangan sumber.  Dengan  beban  resistif  R L pada  sudut  penyalaan  α  maka  thyristor  Q1  dan  Q4  akan konduksi bersamaan dan pada tahap berikutnya menyusul Thyristor Q2 dan Q3 konduksi. Pada beban resistif R L bentuk tegangan searah antara tegangan dan arus se-phasa.
Gambar 2.3  Rangkaian Penyearah Terkendali Gelombang Penuh Satu Fas

## 3. METODOLOGI PENELITIAN
Dalam penulisan laporan akhir, penulis menggunakan metode-metode    sebagai berikut :
1. Metode Literatur
Pada metode ini mengambil dan mengumpulkan teori-teori dasar serta teori pendukung dari berbagai  sumber,  terutama  mengambil  data  dari  buku-buku  referensi  dan  situs-situs  di internet tentang apa yang menunjang dalam penelitian ini.
2. Metode Observasi
Melakukan  praktikum  di  Laboraturium  Teknik  Listrik  Politeknik  Negeri  Sriwijaya,  adapun gambar praktikum yang dilakukan seperti terlihat pada gambar 3.1
Gambar 3.1 praktikum pengambilan data.

## 4.HASIL DAN PEMBAHASAN

## 4.1  Hasil Pengukuran
Hasil  pengukuran  dilaboratorium  Teknik  Listri  didapatkan  data  seperti  terlihat  pada tabel 4.1 dan 4.2.
Tabel  4.1  Hasil  Pengukuran  tegangan  jangkar,  arus  jangkar  dan  putaran  dengan    perubahan sudut penyalaan tiristor pada motor DC seri dengan torsi 0 Nm
Sudut
penyalaan ( ) Thyristor Torsi (Nm) Tegangan jangkar motor ( ) Arus jangkar motor ( ) Putaran (RPM) 0 0 116 V 1,23 A 2131 RPM 15 0 114 V 1,22 A 2079 RPM 30 0 112 V 1,20 A 1930 RPM 45 0 111 V 1,18 A 1788 RPM 60 0 110 V 1,17 A 1698 RPM 75 0 108 V 1,15 A 1478 RPM 90 0 107 V 1,13 A 1196 RPM 105 0 106 V 1,10 A 981 RPM 120 0 101 V 1,08 A 703 RPM 135 0 92 V 1,06 A 234 RPM 150 0 80 V 0,84 A 0   RPM 165 0 58 V 0,47 A 0   RPM 180 0 38 V 0,23 A 0   RPM
Tabel 4.2  Hasil Pengukuran tegangan jangkar, arus jangkar dan putaran dengan perubahan sudut penyalaan tiristor pada motor DC seri dengan torsi 0,15 Nm Sudut penyalaan ( ) Thyristor Torsi (Nm) Tegangan jangkar motor ( ) Arus jangkar motor ( ) Putaran (RPM) 0 0,15 114 V 1,27A 1921 RPM 15 0,15 113 V 1,26 A 1862 RPM 30 0,15 110 V 1,25 A 1733 RPM 45 0,15 108 V 1,23A 1520 RPM 60 0,15 107 V 1,21 A 1449 RPM 75 0,15 105 V 1,20 A 1283 RPM 90 0,15 104 V 1,19A 948 RPM 105 0,15 103 V 1,17A 743 RPM 120 0,15 102 V 1,16 A 478 RPM 135 0,15 98  V 1,14 A 102 RPM 150 0,15 83 V 0,88 A 0 RPM 165 0,15 60 V 0,53 A 0 RPM 180 0,15 38 V 0,25 A 0 RPM

## 4.2    Pembahasan
Setelah mendapatkan parameter-parameter yang diperlukan kemudian dapat dilakukan sebagian dari perhitungan kecepatan putaran motor DC seri dari pengujian yang dilakukan. Diketahui data-data motor arus searah adalah sebagai berikut :
= 110 Volt
= 2300 Rpm
Ra     = 4,6 ohm (Berdasarkan pengukuran langsung)
Rs = 4,8 ohm (Berdasarkan pengukuran langsung)
E a = k n k =
= = 0,048 V-rad/A-detik
Menghitung kecepatan putaran motor  DC :
Torsi = Nm Sudut Penyalaan ( ) = n = n = = = = 2175,2 RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 2136,1 RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 2098,3 RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 2081,4 RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 2062,5 RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 2024,8 RPM Sudut Penyalaan ( ) =
n =
= = = 2007,8RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 1992,9 RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = =
= = 1892,6 RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 1709,1 RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 1508,1 RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 1116,3RPM Sudut Penyalaan ( ) = n = = = = 746,6 RPM
Data  pengukuran  yang  dilihat  adalah  tegangan  jangkar ,  arus  jangkar    ( )  dan  putaran motor DC penguat sendiri seri, dimana motor DC dibebani dengan beban torsi = 0 Nm, dan 0,15 Nm, Dari hasil pengujian diatas maka diketahui pengaruh dari sudut penyalaan (α) berbanding terbalik terhadap kecepatan putaran motor DC penguat seri yaitu semakin besar sudut penyalaan (α) thyristor yang diatur maka akan berpengaruh terhadap kecepatan putaran motor DC penguat sendiri  seri  yang  semakin  menurun.  Untuk  pengaruh  tegangan  jangkar  terhadap  kecepatan
putaran  motor  DC  penguat  seri  berbanding  lurus  yaitu  apabila  tegangan  jangkar  pada  sebuah motor  DC  semakin  besar  maka  kecepatan  putaran  dari  motor  DC  penguat  sendiri  seri  akan meningkat. Begitu juga dengan pengaruh arus jangkar terhadap kecepatan putaran motor yaitu berbanding lurus yaitu semakin besar arus jangkar (I a ) maka kecepatan putaran dari motor DC akan meningkat.
Dari  hasil  pengukuran  telah  didapat  perubahan  putaran  dengan  perubahan  sudut penyalaan tiristor dan dari hasil perhitungan terlihat juga perubahan  putaran dengan perubahan sudut penyalaan tiristor. Hasil pengukuran  untuk sudut penyalaan (α) = dengan Torsi = 0 Nm    didapat  nilai  kecepatan  putaran  sebesar  2.131  Rpm  dan  hasil  perhitungan  didapat  nilai kecepaan putaran sebesar 2175,2.

## 5. PENUTUP
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan adalah sebagai berikut:
1. Pengaturan  kecepatan  putaran  motor  arus  searah  seri dengan  torsi  0  Nm  dan  0,15  Nm dengan  menggunakan  penyearah  gelombang  penuh  terkenali  penuh  pasa  satu  dapat dilakukan  dengan  merubah  sudut  penyalaan  tiristor  /  (α)  dari  0 0 sampai  dengan  180 0 , begitu juga denan tegangan jangkar dan arus jangkar.
2. Dari hasil pengukuran untuk beban 0 Nm didapatkan putaran motor  2131 Rpm dengan sudut penyalaan 0 0 dan 0 Rpm untuk sudut penyalaan 180 0.
3. Dari  hasil  perhitungan  untuk  beban  0  Nm  didapatkan  putaran  Motor  2175,2  Rpm dengan sudut penyalaan 0 0 dan 0 Rpm untuk sudut penyalaan 180 0 .

## DAFTAR PUSTAKA
Berahim, Hamzah, (1991) . Pengantar Teknik Tenaga Listrik . Yogyakarta : Andi Offset. Drs  Daryanto,  (2014). konsep  Dasar  Teknik  Elektronika  Kelistrikan Edisi  Kesatu  Bandung  : Alfabeta.
Fitzgerald, A.E. and Team, (1997). Mesin-mesin listrik . Jakarta : Erlangga. Lister, Eugene C, (1993). Mesin dan Rangkaian Listrik. Jakarta: Penerbit Erlangga. Siwoyo, (2008). Teknik Listrik Industri Jilid 3 . (Jakarta : Direktorat Pembinaan Sekolah Menengah Kejuruan, Direktorat Jendral Manajemen Pendidikan Dasar dan Menengah , Departemen Pendidikan Nasional.
Yon Rijono, (1997). Dasar Tenaga Listrik . Yogyakarta : Andi Offset.