## Jurnal Teknik Elektro
Vol.12 No.2 Tahun 2022 e-ISSN :  2715-565X

## PERUBAHAN SUDUT PENYALAAN TIRISTOR PADA PENYEARAH JEMBATAN TERSULUT PENUH TERHADAP TEGANGAN DAN PUTARAN MOTOR DC
Mutiar 1) , Marliyus Sunarhati 2) , Surya Dharma 3) , Sutan Marsus 4)
Dosen Tetap Teknik Elektro Politeknik Negeri Sriwijaya 1,4)
Dosen Tetap Teknik Elektro Universitas Palembang 2, 3)
e-mail: Mutiar.tiar @gmail .com e-mail: marliyussunarhati@ymail.com

## ABSTRAK
Dengan  berkembangnya  teknologi  dewasa  ini  motor  DC  banyak  digunakan  di  setiap  bidang terutama bidang yang membutuhkan tenaga mekanik seperti menggerakan barang. Pergerakan barang dapat berupa maju dan mundur, keatas dan kebawah dan lain-lain. Untuk melakukan ini motor DC perlu kendalikan  oleh  peralatan  tambahan  seperti  pengendalian  putaran.  Pengendalian  putaran  ini  dapat dilakukan  dengan  menggunakan  peralatan  penyearah  seperti  penyearah  jembatan  terkendali  penuh. Penyearah ini dikendalikan oleh rangkaian penyalaan tiristor yang mengatur sudut penyalaan, sehingga tegangan  keluaran  penyearah  akan  dapat  diatur.  Perubahan  tegangan  dari  peyearah  jembatan  akan mempengaruhi tegangan masukan pada motor DC, jika motor tersebut dihubungkan dengan penyearah. Dari perubahan sudut penyalaan tiristor pada penyearah jembatan tersulut penuh yang dapat merubah tegangan dan putaran Motor DC ini , maka didapatkan dari hasil penelitian ini adalah dengan merubah sudut penyalaan tiristor  (α) dari 0 0 sampai dengan 180 0 , didapatkan untuk motor tanpa beban didapatkan putaran motor  2132 Rpm dan tegangan jangkar 115 Volt dengan sudut penyalaan 0 0 , 0 Rpmdan 77 Volt untuk sudut penyalaan 150 0. . Begitu juga dengan motor berbeban 0,5 Nm didapatkan putaran Motor 1920 Rpm dan tegangan jangkar 115 Volt dengan sudut penyalaan 0 0 , serta 0 Rpm dan tegangan jangkar 82 Volt untuk sudut penyalaan 150 0 .
Kata kunci : Motor DC seri, Thyristor, Kecepatan Putaran, Sudut Penyalaan

## 1. PENDAHULUAN

## 1.1 Latar Belakang
Penyearah  (converter)  jembatan  terkendali  adalah  salah  satu  rangkaian  yang  dapat  merubah tegangan bolak balik menjadi tegangan searah yang dapat diatur tegangan keluarannya. Penyearah ini menggunakan  empat  buah  komponen  semikonduktor  yaitu  tiristor  yang  merupakan  konponen  yang berdaya besar. Penyearah ini akan menyearah kan tegangan bolak balik menjadi tegangan searah pada dua siklus yaitu siklus antara 0 sampai dengan 180 0 dan siklus kedua antara 180 0 sampai dengan 360 0 yang dapat dilakukan dengan  rangkaian penyulutan. Perubahan sudut siklus ini merupakan perubahan sudut penyalaan tiristor yang dapat merubah tegangan keluaran penyearah.  Penyearah yang digunakan adalah  penyearah  jembatan  dengan  empat  buah tiristor,  dimana  dua tiristor  akan  tersulut  pada  siklus positif dan dua tiristor yang lain tersulut pada siklus negatif. Dari penyulutan kedua siklus ini dihasilkan bentuk keluaran penyearah gelombang penuh yang terpotong dan tegangan keluarannya berubah ubah sesuai  dengan  besarmya  sudut  penyalaan.  Perubahan  tegangan  penyearah  ini  dapat  digunakan  untuk merubah  kecepatan  putaran    motor  DC,  karena  salah  satu  parameter  yang  dapat  merubah  kecepatan putaran mtor DC adalah dengan perubahan tegangan masukannya. Pengaturan tegangan masukan motor dengan penyearah ini akan mendapatkan putaran yang lebih halus rugi–rugi tegangan lebih kecik jika dibadingkan pengaturan tegangan dengan Autotransformator yang menghasilkan rugi tegangannya lebih
besar. Kerena pengaturan tegangan yang lebih halus, maka untuk pengaturan putaran motor DC akan menghasilkan putaran yang lebih halus juga.

## 1.2.    Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Untuk  mengetahui  pengaruh  perubahan  sudut  penyalaan  dari  0 0 sampai  dengan  180 0 pada penyearah jembatan tersulut penuh terhadap tegangan keluarannya .
2. Untuk  mengetahui  pengaruh  perubahan  sudut  penyalaan  dari  0 0 sampai  dengan  180 0 pada penyearah jembatan tersulut penuh terhadap putaran  motor DC tanpa beban dan berbeban.

## 1.3. Manfaat Penelitian
Adapun manfaat dari penelitian ini adalah sebagai:
1. Dapat  mengetahui  pengaruh  perubahan  sudut  penyalaan  dari  0 0 sampai  dengan  180 0 pada penyearah jembatan tersulut penuh terhadap tegangan keluarannya.
2. Dapat    mengetahui  pengaruh  perubahan  sudut  penyalaan  dari  0 0 sampai  dengan  180 0 pada penyearah jembatan tersulut penuh terhadap putaran  motor DC tanpa beban dan berbeban.

## 1.4. Ruang Lingkup Penelitian
Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Bagaimana pengaruh perubahan sudut penyalaan dari 0 0 sampai dengan 180 0 pada penyearah jembatan tersulut penuh terhadap tegangan keluarannya.
3. Bagaimana pengaruh perubahan sudut penyalaan dari 0 0 sampai dengan 180 0 pada penyearah jembatan tersulut penuh terhadap putaran motor DC tanpa beban dan berbeban.

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Teknik pengumpulan dan analisis data dilakukan sebagai berikut:
a. Studi Literatur adalah Pada metode ini mengambil dan mengumpulkan teori-teori dasar serta teori pendukung dari berbagai sumber, terutama mengambil data dari buku-buku referensi.
b. Observasi  adalah  metode penelitian  pengumpulan  data  dengan  cara  pengamatan  langsung melakukan pengujian di Laboraturium Teknik Listrik Politeknik Negeri Sriwijaya. Pengujian yang  dilakukan  pada  penelitian  ini  adalah  merakit  rangkaian  penyearah  jembatan  dengan empat buah tiristor (Th1, Th2, Th3 dan Th4), Transformator 220/110, Rangkaian kontrol 4 penyulutan yang dilengkapi catu daya DC terlihat pada gambar 1.
Gambar 1. Rangkaian Penyearah jembatan gelombang penuh dengan kontrol 4 penyulutan.
Transformator  isolasi  digunakan  untuk  menurunkan  tegangan  dari  220  V  menjadi  117  V  sebagai tegangan masukan penyearan jembatan yang akan disearahkan oleh empat buah tiristor merek BT141. Rangkaian kontrol empat penyulutan terdiri dari dua penyulutan siklus positif (0 0 sampai dengan 180 0 ) dan dua  penyulutan  siklus  negatif  (0 0 sampai  dengan  180 0 )  dan  catu  daya  +15V  dan  -15V  sebagai sumber dari rangkaian kontrol empat penyulutan. Bentuk  penggabungan gambar 1 dan 2 terlihat pada gambar  3  yang  digunakan  sebagai  pengukuran  untuk  pengambilan  data  penelitian,  data  pengukuran berupa tegangan dan arus jangkar motor serta putaran motor dengan perubahan sudut penyalaan thiristor.
Gambar 2.  Peralatan dan rangkaian  pengambilan data.

## 3. HASIL dan PEMBAHASAN
Hasil  dari  penelitian  ini  didapatkan  dari  pengujian  motor  DC  dikendalikan  oleh  penyearah jembatan  tersulut  penuh  di  laboratorium  Teknik  Listrik  Politeknik  Negeri  Sriwijaya.  Hasil  yang didapatkan adalah tegangan jangkar, arus jangkar dan putaran motor DC dari perubahan sudut penyalaan tiristor. Adapun data yang didapatkan dari hasil pengukuran terlihat pada Table 1 dan 2.
Tabel 1. Hasil Pengukuran tegangan, arus dan putaran motor DC tanpa beban terhadap perubahan sudut penyalaan tiristor
Sudut penyalaan ( 𝜶 ) Thyristor Tegangan jangkar motor ( 𝑽 𝒂 ) Arus jangkar motor ( 𝑰 𝒂 ) Putaran (RPM) 0 ° 115 V 1,22 A 2132 RPM 15 ° 113V 1,21 A 2077 RPM 30 ° 111 V 1,20 A 1928 RPM 45 ° 110 V 1,17 A 1786 RPM 60 ° 117 V 1,16 A 1696  RPM 75 ° 105 V 1,15 A 1475 RPM 90 ° 101 V 1,14 A 1194 RPM 105 ° 98 V 1,10 A 980 RPM 120 ° 94 V 1,07 A 702 RPM 135 ° 88 V 1,05 A 230 RPM 150 ° 77 V 0,83 A 0   RPM 165 ° 55 V 0,46 A 0   RPM
180 ° 35 V 0,24 A 0   RPM
Gambar 3. Grafik hubungan antara tegangan jangkar (Va) dengan Sudut Penyalaan (α) untuk motor tanpa beban.
Pada  gambar  3 merupakan  grafik  hubungan antara  tegangan jangkar  dengan  sudut  penyalaan tiristor pada  saat  motor  tanpa  beban  ,  terlihat  bahwa  semakin  besar  nilai  sudut  penyalaan,  maka  tegangan jangkar  semakin  kecil.  Perubahan  tegangan  jangkar  ini  terjadi  pada  perubahan  tegangan  penyearah jembatan terkendali dengan menggunakan tiristor. Apabila tiristor disulut dengan sudut penyalaan yang besar maka, tegangan keluarannya akan mengecil. Dari persamaan penyearah jembatan tersulut penuh dimana Cos φ, berbanding terbalik dengan tegangan DC.

## Gambar 4. Grafik hubungan Antara Putaran dengan Sudut Penyalaan (α) Untuk   Motor Tanpa Beban.
Pada  gambar  4,  merupakan  grafik  hubungan  antara  putaran  motor  terhadap  sudut  penyalaan  tiristor dimana  semakin  besar  sudut  penyalaan  tiristor,  maka  putaran  motor    akan  mengecil.  Ketika  sudut penyalaan 153 0 putaran motor sudah berhenti yang bearti tegangan DC yang terhubung ke motor kecil, hal ini jelas bahwa sudut penyalaan tiristor berbanding terbalik terhadap kecepatan putaran motor DC yaitu  semakin  besar  sudut penyalaan  tiristor  yang  diatur  maka akan  berpengaruh  terhadap  kecepatan putaran motor DC yang semakin menurun.
Tabel 2. Hasil Pengukuran tegangan, arus dan putaran motor DC beban 0,15 Nm terhadap perubahan sudut penyalaan tiristor
Sudut penyalaan ( 𝜶 ) Thyristor Tegangan jangkar motor ( 𝑽 𝒂 ) Arus jangkar motor ( 𝑰 𝒂 ) Putaran (RPM) 0 ° 115 V 1,28A 1920 RPM 15 ° 114 V 1,27 A 1861 RPM 30 ° 111 V 1,26 A 1732 RPM 45 ° 108 V 1,24 A 1519 RPM 60 ° 106 V 1,23 A 1448 RPM 75 ° 104 V 1,21 A 1282 RPM 90 ° 103 V 1,20 A 946 RPM 105 ° 102 V 1,18 A 741 RPM 120 ° 100 V 1,17 A 477 RPM 135 ° 97  V 1,13A 104 RPM 150 ° 82 V 0,86 A 0 RPM 165 ° 58 V 0,51A 0 RPM 180 ° 37 V 0,24 A 0 RPM
Gambar 5. Grafik hubungan Antara Tegangan Jangkar dengan Sudut Penyalaan (α) Untuk Motor Berbeban 0,15 Nm.
Untuk pengaruh tegangan jangkar terhadap kecepatan putaran motor DC berbanding lurus yaitu apabila tegangan jangkar pada sebuah motor DC semakin besar maka kecepatan putaran dari motor DC 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  Gambar  5,  grafik  hubungan  tegangan  jangkar  dengan  sudut  penyalaan  pada  motor berbeban, terlihat bahwa tegangan jangkar menurun secara perlahan yaitu dari sudut 0 0 sampai 150 0 dan setelah diatas sudut 150 0 tengan jangkar turun drastis.
Gambar 6. Grafik hubungan antara Putaran  dengan Sudut Penyalaan (α) Untuk Motor Berbeban 0,15 Nm
Dari Gambar 6, merupakan grafik hubungan antara kecepatan motor berbeban dengan sudut penyalaan tiristor, dimana terlihat bahwa pada saat motor dibebani putaran motor turun setelah sudut penyalaan tiristor  naik.  Putaran  motor  berhenti  pada  sudut  penyalaan  mencapai  140 0 ,  hal  ini  disebabkan  kopel motor besar sedangkan tegangan yang disuplai kecil sehingga motor berat untuk berputar.
Kecepatan  motor  DC  tanpa  beban  dan  berbeban  dapat  dilakukan  secara  tioritis  dengan  menghitung kecepatan motor DC dari perubahan sudut penyalaan tiristor. Mengacu data pengukuran Tabel 1 dan 2 sera  data-data motor arus searah adalah sebagai berikut :
E a = 110 Volt n max = 2300 Rpm Ra     = 4,6 ohm (Berdasarkan pengukuran langsung) Rs = 4,8 ohm (Berdasarkan pengukuran langsung)
E a = k Φ n k Φ = E a 𝑛 = 110 2300 = 0,048 V-rad/A-detik
Menghitung kecepatan putaran motor  DC tanpa beban : Sudut Penyalaan ( 𝛼 ) = 0 0
n = Ea K Φ n = V a− I a (R a + R s ) K Φ
= 115−1,22 (4,6 + 4,8) 0,048 = 103,53 0,048 = 2156,9 RPM
Sudut Penyalaan ( 𝛼 ) = 15 0
n = V a− I a (R a + R s ) K Φ = 114−1,21 (4,6 + 4,8) 0,048 = 102,63 0,048

## = 2138,0 RPM
Menghitung kecepatan putaran motor  DC  beban :
n = V a− I a (R a + R s ) K Φ
= 115−1,28 (4,6 + 4,8) 0,048 = 102,97 0,048
= 2145,2 RPM
Sudut Penyalaan ( 𝛼 ) = 15 0
n = V a− I a (R a + R s ) K Φ = 114−1,27 (4,6 + 4,8) 0,048 = 102,06 0,048 = 2126,3 RPM
Perhitungan putaran motor DC untuk sudut penyalaan tiristor yang laiannya dilakukan dengan cara yang sama dan tercantum pada Tabel 3 .
Tabel 3. Tabel Perhitungn Putaran Motor Tanpa Beban dan Berbeban 0,15 Nm Terhadap Perubahan Sudut Penyalaan Tiristor
Sudut penyalaan
( 𝛼 ) Thyristor Putaran (RPM) Sudut penyalaan ( 𝛼 ) Thyristor Putaran (RPM) 0 2156,9 0 2145,2 15 2138,0 15 2126,3 30 2077,1 30 2065,7 45 2062,7 45 2007,2 60 2010,3 60 1967,4 75 1962,3 75 1929,7 90 1880,0 90 1910,8 105 1826,3 105 1893,9 120 1748,9 120 1854,2 135 1627,7 135 1799,6 150 1441,6 150 1540,0 165 1055,8 165 1108,5 180 682,2 180 724,4
Perubahan  sudut  penyalaan  tiristor  pada  penyearah  jembatan  tersulut  penuh  terlihat  di  tabel  hasil perhitungan pada motor DC tanpa beban dan berbeban 0,15 Nm. Didapatkan nilai putaran motor DC terjadi perubahan, dimana semakin besar sudut penyalaan tiristor , maka nilai putaran motor DC akan semakin turun. Perubahan putaran ini dikerenakan juga tegangan jangkar pada motor DC turun.

## 4. PENUTUP
Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan adalah sebagai berikut:
1. Perubahan sudut penyalaan dari 0 0 sampai dengan 180 0 pada penyearah jembatan tersulut penuh terhadap tegangan  keluarannya  dan  putaran motor tanpa  beban  didapatkan  putaran motor    2132 Rpm dan tegangan jangkar 115 Volt dengan sudut penyalaan 0 0 , 0 Rpm dan 77 Volt untuk sudut penyalaan 150 0. .
2. Perubahan sudut penyalaan dari 0 0 sampai dengan 180 0 pada penyearah jembatan tersulut penuh terhadap tegangan keluarannya dan putaran motor beban 0,15 Nm didapatkan putaran motor  2132 Rpm dan tegangan jangkar 115 Volt dengan sudut penyalaan 0 0 , 0 Rpm dan 77 Volt untuk sudut penyalaan 150 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.