## Efek Sudut Kemiringan Alur Rotor Motor Arus Searah terhadap Torsi dan Daya Luaran
Herlina 1, *, Sri Agustina 1 , Sariman 1 , Diaz Dwi R 1 1 Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya
Inderalaya, Indonesia
correponding author : herlinawahab@unsri.ac.id
Abstrak — Penggunaan  motor  listrik  yang  semakin  luas  di  berbagai  bidang  mengakibat  tuntutan  terhadap karakteristik motor listrik yang semakin baik dan efisien.   Pada penelitian ini motor yang digunakan sebagai objek adalah motor arus searah (MAS), jenis ini diketahui lebih banyak memiliki keunggulan dibandingkan jenis lainnya. Efisiensi  MAS ini  diharapkan  sebesar mungkin  dengan indikatornya  besaran  daya, torsi,  arus  yang  dihasilkan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis efek dari perubahan atau penambahan kemiringan alur rotor terhadap nilai  torsi  dan  daya  yang  dihasilkan.  Metode  yang  digunakan  adalah  restrukturisasi  model  MAS  dengan penambahan kemiringan alur rotor  kearah kanan sejauh 25 derajat dan 45 derajat dari model referensi yang tegak lurus  90  derajat.  Pengukuran  dilakukan  pada  tegangan  2,  4,  6,  8,  10  dan  12  Volt.  Selain  itu  penelitian  ini  juga menambahan PWM pada rangkaian pengukuran dan pengujiannya. Hasil yang didapatkan pengukuran kecepatan motor (RPM), semakin tinggi tegangan motor akan mengakibatkan RPM yang makin besar pula.  Semakin besar sudut kemiringan alur rotor, maka kenaikan RPM juga makin besar. RPM terbesar didapatkan pada pengukuran tegangan 12 V sudut kemiringan 45 derajat dengan kecepatan motor sebesar 2925 RPM, begitu juga dengan nilai torsinya sebesar 0,019 Nm. Secara prinsip nilai torsi akan berbanding terbalik dengan kecepatan putar. Namun, dalam  penelitian  ini,  ini  terjadi  sebaliknya.  Ini  disebabkan  oleh  penggunaan  PWM  yang  berfungsi  sebagai pengubah  lebar  pulsa  tanpa  mengurangi  nilai  torsi.  Hal  inilah  yang  menghasilkan  peningkatan  torsi  seiring dengan kecepatan putar MAS.

## Keywords —Kemiringan, alur, Rotor, Motor Arus Searah, Torsi, Daya
Abstract — The widespread use of electric motors in a variety of disciplines necessitates improved and more efficient motor characteristics. The object of this research is a direct current motor (DCM), which is known to have more advantages than other motor types. On the basis of the indicators of generated power, torque, and current, the DCM efficiency is anticipated to be as high as feasible. This research aims to determine the effect of altering or adding the slope of the rotor groove on the torque and power values produced. The method employed is the restructuring of the DCM model with the addition of a rotor groove sloping to the right of 25 and 45 degrees from the reference model, which is perpendicular to 90 degrees. Voltages of 2, 4, 6, 8, 10, and 12 Volts were used for measurements. In addition, PWM is added to the series of measurements and investigated in this study. According to the motor speed measurement results, the higher the motor voltage, the higher the motor speed  (RPM). The greater the rotor groove's angle of inclination, the greater the increase in RPM. With a motor speed of 2925 RPM and a torque value of 0.019 Nm, the highest RPM was obtained from a 12 V voltage measurement at a 45-degree tilt angle and a motor speed of 2925 RPM. In theory, torque is inversely proportional to rotational speed. However, the  opposite was  true  in  this  research.  This  is  due  to  the  use  of  pulse-width modulation,  which functions as a pulse-width converter without diminishing torque. This is what causes an increase in torque along with the DCM's rotational speed.
Keywords — Inclination, Groove, Rotor, Direct Current Motor, Torque, Power

## I.  P ENDAHULUAN
Saat ini daya listrik menjadi kebutuhan mendasar di berbagai bidang terutama di bidang industri. Laporan Kementerian  ESDM  menunjukkan  bahwa  konsumsi  listrik  per  kapita  Indonesia  pada  tahun  2022  mencapai 1.173  kilowatt-jam  per  kapita,  naik  sekitar  4%  dibandingkan  tahun  2021  (tahun  ke  tahun/tahun).  Angka  ini merupakan rekor tertinggi dalam lima puluh tahun terakhir [1, 2]. Akibatnya, ketersediaan listrik yang disediakan oleh  perusahaan  pengelola  daya  (PLN)  ini  harus  stabil,  murah,  dan  aman  bagi  pengguna.  Hal  ini  akan menguntungkan industri dalam negeri untuk menyediakan barang-barang berkualitas tinggi dengan harga yang kompetitif. Sumber daya listrik sangat memengaruhi keberhasilan Making Indonesia 4.0, yang menggabungkan strategi pembangunan industri nasional dengan penerapan industri 4.02 .
Motor  arus  searah  digunakan  dalam  berbagai  bidang  kehidupan.  Ini  adalah  jenis  motor  listrik  yang mengubah energi arus searah menjadi energi mekanik. Berdasarkan interaksi antara dua fluks magnetik, motor arus  searah  digunakan  untuk  menggerakkan  berbagai  peralatan  dan  alat  transportasi  yang  membutuhkan berbagai kecepatan dan beban kerja. Misalnya, motor starter mobil, tape recorder , mainan anak-anak, lokomotif
84
atau  kereta,  mesin  bubut,  pompa  air,  mesin  jahit,  kulkas,  freezer,  dan  lain-lain.  Metode  konvensional  atau rangkaian elektronik dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan putar motor arus searah.
Pulse width modulation (PWM) merupakan salah satu metode yang digunakan untuk mengontrol kecepatan putar motor. Di tahun 2010, Hamdani telah mendahului meneliti penggunaan PWM untuk mengontrol kecepatan putar  motor  DC  terhadap  fluktuasi  temperatur.  Prototipe  yang  dihasilkan  memungkinkan  untuk  mengontol kecepatan Motor DC dengan PWM. Pengendalian dilakukan dengan pengaturan durasi waktu tunda dari pulsa yang diumpankan kepada rangkaian pengendali (driver) motor DC 12 Volt yang juga berfungsi sebagai penguat sinyal  PWM  [3].  Penelitian  terdahulu  yang  dilakukan  oleh  Silalahi  di  tahun  2021  yang  membandingkan penggunaan  inverter  PWM  dan  sinusoidal  PWM  untuk  mengontrol  kecepatan  motor  induksi  3  fasa.  Hasil perbandingan menunjukkan bahwa dengan menggunaan inverter PWM menghasilkan kinerja yang lebih baik yaitu sebesar  84  persen  dibandingkan  dengan  sinusoidal  PWM  [4].  Selain  itu  para  peneliti  dunia  juga  telah melakukan penelitian sejenis seperti yang dilakukan oleh Heng Shi di tahun 2021 yang mengontrol pelacakan arus  eksitasi  mesin  sinkron  berbasis  PWM  untuk  pesawat  dengan  hasil  simulasi  menunjukkan  peningkatan kinerja yang cukup besar untuk kinerja dinamis sistem pembangkit penyearah PWM jika dibandingkan dengan sistem penyearah dioda tradisional, termasuk waktu penyesuaian dinamis yang lebih baik, kemampuan anti- gangguan yang lebih baik, tegangan transien yang lebih rendah, dan THD arus fasa yang lebih rendah [5].
Thanh di tahun 2021 melakukan penelitian dengan mengoptimalisasi sudut kemiringan batang rotor motor induksi  menggunakan pemodelan analitis dengan tujuan melihat perubahan daya dan efektifitas dari motor [6]. Mengatur kemiringan alur rotor pernah dilakukan oleh Yuski di tahun 2017 dengan mengubah kemiringan alur rotor  menjadi  30  derajat  ke  kanan  dan  30  derajat  kekiri  dari  posisi  awal.  Hasil  yang  dicapai  adalah  terjadi peningkatan daya yang dihasilkan ketika alur rotor dimiringkan baik ke kiri maupun ke kanan  [7].  Berdasarkan latar belakang di atas, pada penelitian ini penulis bertujuan untuk menganalisis perubahan RPM dan torsi yang terjadi jika terjadi perubahan sudut kemiringan alur rotor sebesar 25 dan 45 derajat. Dengan adanya penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi bagi ilmu pengetahuan khususnya untuk MAS yang sekarang ini makin banyak digunakan untuk berbagai bidang kehidupan. Selain itu, hasil yang didapatkan dapat dijadikan acuan untuk penelitian lanjutan dengan perkembangan disain dan hasil yang lebih baik.

## II. T INJAUAN P USTAKA

## A. Motor Arus Searah (MAS)
Di bidang industri, penggunaan listrik paling banyak adalah untuk mesin-mesin listrik dan penerangan. Mesin listrik adalah mesin yang mengkonversi energi menggunakan medan elektromagnetik untuk perubahan energi listrik sebagai masukan menjadi energi mekanis sebagai keluarannya. Klasifikasi mesin listrik berdasarkan arah transformasi  energi  dibedakan  menjadi  generator  dan  motor  listrik.  Sedangkan  klasifikasi  berdasarkan  jenis besaran listrik yang dihasilkan menjadi transformator, mesin arus searah, dan mesin arus bolak-balik. Prinsip dasar mesin listrik adalah penggunaan medan elektromagnetik sebagai pengkonversi energi terhadap energi listrik dan energi mekanis. Definisi motor listrik adalah mesin yang dapat mengubah energi listrik menjadi energi mekanik (gerak) untuk melakukan suatu tugas. Sedangkan generator adalah kebalikannya. Baik motor listrik mau pun generator diklasifikasikan berdasarkan arus nya searah ( Direnct Current ) atau bolak balik ( Alternating Current ). Untuk pembagiannya adalah motor DC, motor AC, generator AC dan generator DC [8].
Motor arus searah (MAS) atau Direct Current (DC) merupakan bagian dari mesin listrik dengan fungsinya sebagai  pengubah  arus  listrik  sebagai  masukan  menjadi  energy  mekanik  atau  gerak.  MAS  ini  dibedakan menjadi beberapa jenis, yaitu MAS tipe shunt, tipe seri, dan tipe campuran ( Compound ). Perbedaan untuk jenis shunt, kumparan medannya dihubungkan seri dengan kumparan armature, sedangkan untuk jenis seri kedua kumparan  dihubungkan  seri.  MAS  Jenis  compound  memiliki  kumparan  medan  yang  dihubungkan  secara parallel, kemudian dihubungkan seri dengan kumparan armaturnya. Pada MAS seri penambahan beban akan mengurangi kecepatan motornya. Konstruksi umum MAS sama seperti konstruksi mesin listrik lainnya, yaitu terdiri  dari  stator  dan  rotor.  Bagian  stator  terbagi  lagi  menjadi  bagian  badan  atau  frame,  magnet,  sikat  dan komutator. Bagian rotor terbagi menjadi rotor jangkar beserta lilitannya, poros jangkar, kumparan jangkar dan inti jangkar itu sendiri. Untuk lebih jelas, konstruksi MAS dapat dilihat pada gambar 1 berikut ini:

## Gambar 1. Konstruksi MAS [9]
MAS  bekerja  dengan  prinsip  konversi  energi  listrik  arus  searah  menjadi  energi  mekanis.  Jenis  mesin  ini memiliki 2 kumparan yang menghasilkan fluks magnetik yang berinteraksi, kumparan tersebut adalah kumparan medan dan jangkar. Fluks magnetik yang mengalir dari kutub utara ke selatan dihasilkan oleh kumparan medan, sedangkan fluks magnetik yang arahnya melingkar dihasilkan oleh kumparan jangkar.  MAS beroperasi ketika arus  searah  mengalir  melalui  penghantar  listrik  yang  diletakkan  pada  medan  magnet.  Penghantar  listrik mengalami gaya gerak listrik (GGL) yang menghasilkan torsi berupa rotasi mekanik. GGL induksi ini dihasilkan oleh  penghantar  listrik  saat  berputar  di  dalam  medan  magnet.  Untuk  menyearahkan  arus  listrik,  merupakan fungsi dari cincin belah atau komutator yang dipasang pada rotor.
Untuk  menghitung  besaran  gaya  pada  MAS  berdasarkan  kaidah  tangan  kiri  (percobaan  Lorents) menggunakan persamaan berikut ini [8]:
F = B. I. l. sin θ (1)
F merupakan gaya pada penghantar dengan satuan Newton, B mewakili rapat garis gaya pada magnet dengan satuan Weber/m 2 , I merupakan kuat arus dalam satuan Amper dan Ɵ merupakan sudut diantara garis gaya magnet dan kawat penghantar.

## B. Torsi, Kecepatan dan Daya MAS
Definisi torsi adalah tenaga gerak yang dihasilkan oleh motor listrik arus searah yang diukur dalam satuan Newton meter (Nm). Jumlah putaran per menit ( rotation per minute /RPM) yang dihasilkan oleh motor listrik arus searah disebut sebagai kecepatan. Perhitungan torsi didapatkan dari gambar 2 berikut ini:
Gambar 2. Pola Torsi MAS [7]
Dari gambar di atas dapat diturunkan menjadi persamaan berikut ini [8]:
86
𝜏 = 𝑟 . 𝐹 . sin 𝜃 (2)
di mana Ƭ merupakan torsi motor dengan satuan Newton meter (Nm), r mewakili jarak dalam satuan meter, 𝜃 merupakan sudut yang berada diantara ujung benda dan gaya diukur dalam derajat, dan F merupakan gaya dengan satuannya Newton. Daya didefinisikan sebagai jumlah energi listrik yang digunakan oleh motor listrik arus searah. Ini biasanya diukur dalam satuan Watt (W) atau Horsepower (HP). Pada motor listrik arus searah, hubungan antara torsi dan daya adalah berbanding lurus dengan persaman sebagai berikut:
𝑃  =  𝑤. 𝑡 (3) 𝑃  =  𝑉. 𝐼 (4)
di sini, w adalah kecepatan sudut dalam radian per detik dan t adalah torsi dalam Newton meter (Nm), V adalah tegangan dalam satuan Volt (V) dan I merupakan arus dalam satuan ampere (A).  Hubungan antara kecepatan dan torsi motor listrik arus searah adalah berbanding terbalik. Kecepatan putar motor dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut [8]:
𝑁 = 5252 ×𝑃 𝑇 (5)
n = 𝑃 𝑥 60 𝜏 𝑥 2𝜋
(6)
dimana P adalah daya HP dan N adalah kecepatan RPM. Torsi yang dihasilkan oleh motor meningkat seiring dengan kecepatan motor.

## C. Modulasi Lebar Pulsa
Modulasi  lebar  pulsa  (Pulse  Width  Modulation/PWM)  merupakan  perangkat  tambahan  yang penggunaannya  memiliki  fungsi  sebagai  modulasi  lebar  pulsa  untuk  pengaturan  kecepatan  putar  motor. Pengaturan  modulasi  ini  dengan  tidak  mengubah  besar  amplitudo  maupun  frekuensi.  Gambar  PWM  dapat dilihat pada gambar 3 di bawah ini.
Gambar 3. PWM pengontrol kecepatan

## III. M ETODOLOGI P ENELITIAN
Penelitian  ini  dilakukan  di Laboratorium  Mesin-Mesin Listrik Jurusan  Teknik  Elektro  Universitas  Sriwijaya Inderalaya, selama kurun waktu September-November 2022. Alur Penelitian mengikuti alur yang dibuat pada diagram berikut 4 ini:

## Gambar 4. Diagram alir penelitian
Penelitian ini melalui beberapa tahapan pengerjaan, yaitu tahap disain, pabrikasi dan pengujian.
• Pada tahap disain ditetapkan spesifikasi Motor Arus Searah (MAS) yang dijadikan sebagai referensi dan dua disain restruktur rotor dengan masing-masing kemiringan alur sebesar 25 derajat dan 45 derajat. Adapun  pemilihan  sudut  kemiringan  alur  ini  dengan  melihat  penelitian  sebelumnya  yang  telah dilaksanakan dengan sudut kemiringan alur sebesar 30 derajat. Ketiga disain MAS tersebut dapat dilihat pada gambar 5 berikut ini:
(a). Disain MAS Referensi
(b). Disain MAS Restruktur rotor alur 25 0
(c). Disain MAS Restruktur rotor alur 45 0
Gambar 5. Disain MAS Referensi dan Restruktur
88
• Setelah  melalui  tahapan  disain,  kedua  disain  resktruktur  diaplikasikan  pada  MAS  referensi.  Tahap pabrikasi ini membutuhkan ketelitian tinggi untuk mendapatkan hasil seperti yang telah di set pada disain awal.
• Tahapan  selanjutnya  adalah  melakukan  pengujian  dan  pengukuran  parameter-parameter.  Kecepatan putar MAS dengan satuan rotasi per menit (RPM) untuk kedua disain restruktur diukur pada tegangan 2- 12 Volt dengan rentang kenaikan tiap 2 Volt, begitu juga dengan pengukuran torsi dan arus MAS.
• Tahap akhir adalah tahapan pengolahan data. Pada tahapan ini dilakukan perhitungan untuk torsi dan daya pada ketiga disain MAS, serta analisa hasil perhitungan dan pengukuran.
Sebagai  referensi  MAS  yang  digunakan  adalah  motor  tipe  NC5475  dengan  spesifikasi  khusus  sebagai berikut:
• Model : NC5475F • Tegangan : 24 Volt
• Efisiensi kondisi maksimum o Torsi :  54.93 o Kecepatan :  1694 rpm o Arus :  0.599 Amper o Daya luaran :  0.75 Watt o Efisiensi :  67.8%
• Daya luaran pada kondisi operasi kontinu  :  14.7 Watt
• Kondisi tanpa beban
o Kecepatan :  1993 Rpm o Arus
:   0.106 Amper
• Kondisi Awal
o Torsi :  366.30 o Arus :  3394 Amper
• Berat :  700 gram
Gambar 6 berikut ini merupakan gambar MAS NC5475 yang digunakan pada penelitian ini.

## Gambar 6. MAS Referensi
Setelah  penentuan  model  referensi  dan  restrukturisasi  rotor,  semua  model  di  manufaktur  dan  dilakukan pengujian untuk mengetahui torsi, kecepatan dan daya yang dihasilkan pada masing-masing model.

## IV. H ASIL DAN P EMBAHASAN
A. Manufaktur MAS
Data spesifikasi MAS referensi telah dinyatakan di atas. Untuk spesifikasi disain restruktur rotor MAS adalah sebagai berikut:
Jumlah alur rotor :  7 alur Panjang :  3,2 cm Diameter :  1,6 cm Jumlah lilitan :  46 lilitan Diameter kawat
:  0,35 mm
Dari spesifikasi disain di atas kemudian diimplementasikan menjadi 3 bentuk MAS masing-masing adalah MAS referensi tanpa kemiringan alur rotor, kemiringan 25 0 dan 45 0 . Untuk melihat perbedaan yang jelas antara ketiganya, dapat dilihat pada gambar berikut 7 ini.
(a). MAS Referensi
(b) MAS Restruktur alur rotor 25 0
(c) MAS Restruktur alur rotor 45 0

## Gambar 7. Manufaktur MAS Referensi dan restruktur

## B. Pengukuran Putaran Rotor dan Arus MAS
Restruktur  MAS  dilakukan  dengan  membuat  kemiringan  alur  rotor  sebesar  250  dan  45  derajat.  Setelah proses manufaktur disain, tahapan penelitian selanjutnya adalah pengukuran variabel putaran rotor, dan arus pada ketiga MAS. Pengukuran didisain pada tegangan 2, 4, 6, 8, 10 dan 12 Volt. Namun karena pengukuran menggunakan tachometer digital mengakibatkan tidak sama persis dengan yang telah ditentukan. Data hasil pengukuran RPM dan arus MAS dapat dilihat pada tabel 1 berikut ini:
T ABEL 1.D ATA P ENGUKURAN P UTARAN DAN A RUS MAS Putaran Rotor MAS (RPM) Tegangan (volt) 2,5 4,4 6,2 8,2 10,3 12 Referensi RPM 353,3 625,5 908,4 1118 1486 1754 Arus (A) 0,09 0,10 0,11 0,13 0,14 0,15 Alur rotor Miring 25 0 RPM 443,5 838,7 1163 1520 1934 2360 Arus (A) 0,11 0,14 0,18 0,22 0,26 0,30 Alur rotor Miring 45 0 RPM 532,5 1068 1495 1992 2493 2925 Arus (A) 0,18 0,26 0,33 0,42 0,46 0,49
Dari tabel  1  diatas  dapat  dilihat  bahwa  pada tegangan  yang sama, dengan  merestrukturisasi kemiringan alur rotor terjadi kenaikan kecepatan motor yang signifikan. Pada pengukuran tegangan terkecil 2,5 V didapat kecepatan motor berturutan pada model referensi, alur 25 derajat dan 45 derajat adalah 353,3; 443,5 kenaikan sebesar  25  persen  dan  532,5  atau  mengalami  kenaikan  sebesar  50  persen.  Untuk  pengukuran  dengan tegangan tertinggi 12 Volt, didapatkan kecepatan motor berturutan pada model referensi, alur 25 derajat dan 45 derajat adalah 1754, 2360 (kenaikan sebesar 34 persen) dan 2925 (kenaikan sebesar 67 persen). Pada
90
tegangan 2,5 Volt, arus hasil pengukuran secara berturutan pada model referensi, alur 25 derajat dan alur 45 derajat adalah sebesar 0,09 A, 0,11 A dan 0,18 A. tren yang terjadi pada pengukuran tegangan berikutnya juga mengalami kenaikan arus lebih dari 20 persen. Jika digambar dalam bentuk grafik, dapat dilihat secara lengkap pada grafik 8 berikut ini.

## Gambar 8. Hasil Pengukuran Kecepatan Putar Rotor MAS terhadap Tegangan
Seperti yang ditunjukkan oleh hasil pengukuran pada gambar 8 di atas, kita dapat melihat dan menganalisis perbedaan RPM dari ketiga motor arus searah yang digunakan. Pada grafik ditunjukkan bahwa MAS dengan kemiringan  alur  sebesar  45°  menghasilkan  kecepatan  motor  RPM  tertinggi  dengan  tegangan  yang  sama dibandingkan  dengan  model  referensi  dan  kemiringan  alur  25  derajat.  MAS  referensi    menghasilkan  RPM terkecil. Dapat disimpulkan bahwa makin besar sudut kemiringan alur rotor akan menghasilkan kecepatan rotor yang makin besar.

## C. Perhitungan Torsi dan Daya MAS
Pada penelitian selain pengukuran, dilakukan juga perhitungan daya dan torsi yang dihasilkan oleh ketiga jenis  MAS  yang  digunakan.  Untuk  perhitungan  daya  digunakan  persamaan  (4)  dan  perhitungan  torsi menggunakan persamaan (6). Hasil perhitungan selengkapnya dapat dilihat pada tabel 2 berikut ini.
T ABEL 2.H ASIL P ERHITUNGAN T ORSI DAN N ILAI D AYA MAS Putaran Rotor MAS (RPM) Tegangan (volt) 2,5 4,4 6,2 8,2 10,3 12 Referensi Daya (Watt) 0,26 0,44 0,68 1,066 1,442 1,80 Arus (Amper) 0,09 0,10 0,11 0,13 0,14 0,15 Torsi (Nm) 0,0061 0,0067 0,0072 0,0091 0,0093 0,0098 Alur rotor Miring 25 0 Daya (Watt) 0,25 0,62 1,12 1,80 2,68 3,6 Arus (Amper) 0,11 0,14 0,18 0,22 0,26 0,30 Torsi (Nm) 0,0064 0,0070 0,0092 0,0113 0,0132 0,0145 Alur rotor Miring 45 0 Daya (Watt) 0,45 1,14 2,046 3,44 4,738 5,88 Arus (Amper) 0,18 0,26 0,33 0,42 0,46 0,49 Torsi (Nm) 0,008 0,010 0,013 0,016 0,018 0,019
Hasil  perhitungan  pada  tabel  2  di  atas  memiliki  kecenderungan  kenaikan  ada  setiap  penambahan kemiringan alur rotor. Untuk perhitungan pada nilai tegangan terkecil besaran daya mengalami fluktuatif secara berturutan pada model referensi, kemiringan alur 25 dan 45 adalah sebagai berikut : 0,26 watt, 0,25 watt dan 0,45 watt. Sedangkan pada perhitungan tegangan tertinggi 12 V terjadi kenaikan daya yang sangat signifikan dibandingkan  dengan  model  referensi.  Secara  berturutan  model  referensi,  alur  25  dan  45  adalah  sebagai berikut: 1,80 watt, 3,6 watt (kenaikan 100 persen) dan 5,88 watt (kenaikan 227 persen). Hal serupa juga terjadi
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 0 2 4 6 8 10 12 K e c e pat a n P ut a r (R P M ) Tegangan (V) Grafik Kecepatan Putar Rotor MAS terhadap Tegangan Normal 25° 45°
pada perhitungan torsi motor. Untuk perhitungan torsi di tegangan 2,5 Volt, nilai torsi secara berturutan dimulai dari model referensi, kemiringan alur 25 dan 45 derajat adalah sebagai berikut : 0,0061 Nm, 0,0064 Nm dan 0,008  Nm.  Untuk  perhitungan  torsi  di  kecepatan  motor  12  Volt  didapatkan  hasil  secara  berturutan  adalah sebagai berikut : 0,0098 Nm, 0,0145 Nm (kenaikan 48 persen), dan 0,019 Nm (kenaikan 94 persen). Kemiringan alur yang makin besar mengakibatkan torsi dan daya yang dihasilkan juga semakin besar. Dalam bentuk grafik, hasil perhitungan torsi terhadap tegangan dapat dilihat pada gambar 9 berikut ini.

## Gambar 9. Perbandingan Hasil Perhitungan Torsi MAS terhadap Tegangan
Pada  gambar  9  dapat dilihat tren  kenaikan torsi  berbanding  lurus  dengan kenaikan  tegangan.    Dari hasil  penelitian  di  atas  dapat  dilihat  pengaruh  kemiringan  alur  rotor  MAS  ini.  Dengan  perhitungan  dapat dihubungkan dengan persamaan (2)

## 𝜏 = 𝑟 . 𝐹 . sin 𝜃
Dengan  merestrukturisasi  kemiringan  alur  menjadi  25  dan  45  derajat,  di  saat  kemiringan  alur  45  derajat maka nilai sinus makin besar mengakibatkan torsi yang dihasilkan pun semakin besar. Sedangkan kecepatan motor jika dilihat dari persamaan (6), yaitu:

## 𝑛 = 𝑃 𝑥 60 𝜏 𝑥 2𝜋
Jika berdasarkan persamaan di atas, nilai torsi akan berbanding terbalik dengan kecepatan putar. Namun pada  penelitian  ini  kondisi  yang  terjadi  adalah  sebaliknya.  Hal  ini  disebabkan  karena  ketika  pengukuran ditambahkan  PWM  sebagai  mana  diketahui  fungsi  PWM  adalah  untuk  memanipulasi  lebar  pulsa  tanpa menurunkan  nilai  torsi.  Hal  inilah  yang  mengakibatkan  torsi  yang  dihasilkan  pun  semakin  meningkat  seiring dengan pertambahan kecepatan putar MAS.

## V. K ESIMPULAN
Penelitian ini dilakukan dengan mendisain dan manufaktur MAS menjadi tiga bentuk alur rotor yaitu, lurus (tanpa  kemiringan),  sudut  kemiringan  25  derajat  dan  45  derajat.  Pengukuran  torsi  dilakukan  dengan menggunakan bantuan Pulse Width Modulation (PWM) yang menghasilkan torsi dan kecepatan yang makin besar jika  alur kemiringan diperbesar.  Pengukuran  di setting  dengan  memberikan  tegangan  tiap kenaikan  2 Volt, yaitu mulai dari 2 V sampai dengan 12 Volt. Dari hasil pengukuran dan perhitungan terlihat perbedaan signifikan ketika sudut kemiringan alur rotor diperbesar dan besar tegangan juga mempengaruhi putaran rotor makin tinggi. Hal ini bisa dilihat pada tabel 2 di atas. Untuk penelitian yang akan dating perlu untuk dilakukan modifikasi kemiringan alur rotor dengan kemiringan yang lebih variatif dengan penggunaan PWM maupun tanpa PWM.
0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 T ors i (N m ) Tegangan (Volt) Grafik Perbandingan Torsi ketiga Disain MAS terhadap Tegangan Normal Modifikasi 25° Modifikasi 45°
92

## D AFTAR P USTAKA
[1] EBTKE,  “Dirjen  EBTKE  Paparkan  Pemenuhan  Kebutuhan  Listrik  Indonesia  Melalui  Pemanfaatan  EBT,”  available: https://ebtke.esdm.go.id/post/2023/01/20/3405/dirjen.ebtke.paparkan.pemenuhan.kebutuhan.listrik.indonesia.melalui.pemanfaata n.ebt , akses 6 Maret 2023.
[2] A. Ahdiat, “Konsumsi Listrik Penduduk Indonesia Naik pada 2022, Capai Rekor Baru,” available:
https://databoks.katadata.co.id/datapublish/2023/02/23/konsumsi-listrik-penduduk-indonesia-naik-pada-2022-capai-rekor-baru , akses 6 Maret 2023.
[3] M. Hamdani, “Pengendalian kecepatan putaran motor DC terhadap perubahan temperature dengan system modulasi lebar pulsa,” Skripsi, Universitas Indonesia, Depok, Jawa Barat, 2010.
[4] A. S. Silal ahi, “Perbandingan pengendalian kecepatan motor induksi tiga fasa dengan inverter pulse width modulation (PWM) dan sinusoidal pulse width modulation (SPWM),” Skripsi, Universitas Sumatera Utara, Sumatera Utara, 2021.
[5] H. Shi, Z. Zhang, Y. Li, J. Li, J. Han, and X. Liu, “Excitation current tracking control wound rotor synchronous machine based on PWM rectifier for more electric aircraft,”  in 24 th International  conference  on  electrical  and  systems  (ICEMS),  ,  Gyeongju,  Korea, Republic of,  November 2021, pp. 873-87,.
[6] T. T. To, E. Roshandel, A. Mahmoudi, Z. Cao, and S. Kahourzade, ”Optimization of IM rotor bars inclination angle using analytical model in free FEA software,” in 2021 IEEE Energy conversion congress and exposition (ECCE), Vancouver, BC, Canada, November 2021, pp. 4119-4126.
[7] M. Nur Yuski, W. Hadi, dan A. Saleh, “Rancang bangun jangkar motor DC,”  Berkala sainstek, vol.2 2017, pp. 98-103.
[8] S. A. Nasar, Handbook of electric machines; Mc. Graw-Hill, University of Michigan, 1987.
[9] Ciwa, VSD Basic 4 – Motor DC, available: https://automation.or.id/2020/01/13/vsd-basic-4-motor-dc/ , akses 7 Maret 2023.