Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara e-ISSN  2549-3701
Analisa Gangguan Belitan Stator Pada Motor Brushless DC

## Menggunakan Matlab Simulink
Didit Lestyo Kurniawan 1 , Iradiratu Diah PK 2 , Belly Yan Dewantara 3 1,2,3 Universitas Hang Tuah, Surabaya e-mail: Diditlestyo917@gmail.com 1 , bellyyandewantara@hangtuah.ac.id
2 , iradiratu@hangtuah.ac.id 3 Diterima: 14-08-2020
Disetujui: 21-01-2021                     Diterbitkan: 13-02-2021

## Abstract
Motorcycle  Brushless  Direct  Current  is  known  as  an  electric  machine  that  widely  used  in  industry.    In condition  loaded,  the  motor  speed  will  change  and  affect  the  motor  transfer  function.  The  most  common breakdown mechanisms in BLDC motors categorising based on the main components of the engine as stator windings disturbances, rotors, and bearings. The disturbance in the stator winding section is caused by the stator winding ’s short circuit. This study aims to discuss and analyze the disturbance in the stator winding section. This disturbance is carried out in several variations of loading conditions by using software Matlab R2013a. The load used is 10 Nm and 20 Nm. The results of the data are processed by using the method Fast Fourier Transform (FFT) for analyzing the stator currents from the time to the frequency domain. The data  analysis  is  showed  in  the  form  of  characteristics  of  the  current  values  against  the  frequency.  The detection of stator winding disturbances on a BLDC motor is carried out by observing the amplitude at the frequency of the stator winding disturbance that appears around the fundamental frequency. The frequency resolution  was  used  to  adjust  the  accuracy  of  amplitude  observations  in  the  frequency  spectrum.  The average percentage presented the success rate for detection of the stator winding short circuit for loading and  had  no  loading  in  rate  94%.  However,  the  positive  impact  of  the  stator  winding  disturbance  could anticipate the fatal damage to the BLDC motor.

## Keywords : BLDC motor, matlab, stator winding, FFT

## Abstrak
Motor Brushless Direct Current merupakan salah satu mesin listrik yang banyak digunakan di industri. Pada saat  diberi  pembebanan  menyebabkan  kecepatan  motor  akan  berubah  sehingga  fungsi  alih  motor  juga mengalami perubahan.  Mekanisme kerusakan  pada motor BLDC  yang  paling  umum  dapat  dikategorikan menurut komponen utama mesin seperti gangguan pada belitan stator, rotor dan bearing. Gangguan pada bagian belitan stator hal ini disebabkan adanya hubung singkat belitan stator. Atas dasar itulah, penelitian ini membahas analisa gangguan pada bagian belitan stator yang dilakukan dalam beberapa variasi kondisi pembebanan  dengan  menggunakan software Matlab  R2013a.  Beban  yang  digunakan  adalah    tanpa beban,10  N.m dan  20  N.m.  Pengolahan  data  menggunakan  metode Fast Fourier  Transform (FFT)  untuk menganalisis arus stator dari domain waktu ke dalam domain frekuensi. Data analisa berupa karakteristik nilai-nilai  arus  terhadap  frekuensi.  Deteksi  gangguan  belitan  stator  pada  motor  BLDC  dilakukan  dengan mengamati  amplitudo  pada  frekuensi  terjadinya  gangguan  belitan  stator  yang  muncul  disekitar  frekuensi fundametal.  Resolusi  frekuensi  digunakan  untuk  mengatur  tingkat  akurasi  pengamatan  amplitudo  pada spectrum  frekuensi.  Persentase  tingkat  keberhasilan  deteksi  hubung  singkat  belitan  stator  untuk pembebanan  dan  tanpa  beban  berada  pada  nilai  rata-rata  94  %.  Dampak  positif  adanya  sistem  analisa gangguan belitan stator dapat mengantisipasi kerusakan fatal pada motor BLDC.
Kata kunci : motor BLDC, matlab, belitan stator, FFT
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701

## Pendahuluan
Aplikasi  dari  motor  listrik  telah  menyebar  keberbagai  macam  bidang  dalam  kehidupan  kita sebagai alat konversi energi utama listrik menjadi mekanik. Motor listrik banyak digunakan dalam berbagai peralatan seperti air conditioning, vacuum cleaner, conveyor , lemari pendingin dan lain sebagainya.Seiring  dengan  masa  pakai  dari  motor  tersebut  maka  memungkinkan  motor mengalami kerusakan pada komponen-komponen tertentu ( Park dan Jin Hur, 2015 ) . Maka dari itu  perlu  dilakukan  pengecekan  pada  motor brushless  Direct  Current setiap  saat  untuk mengantisipasi kerusakan.
Mekanisme kerusakan pada mesin BLDC dikategorikan menurut komponen utama mesin seperti  gangguan  pada  belitan  stator,  rotor  dan  bearing.  Belitan  stator  merupakan  tempat terjadinya medan magnet yang ditempatkan pada alur stator motor. Kumparan stator di rancang agar  membentuk  jumlah  kutub  tertentu  untuk  menghasilkan  putaran.  Belitan  stator  ini  ditutup dengan  bahan  isolasi  untuk  mencegah  hubung  sikat  antar  belitan  stator.  Bahan  isolasi  dalam pemakaian  yang  lama  dapat  mengalami  penurunan  kualitas  sehingga  mengakibatkan  hubung singkat belitan stator pada motor BLDC (Kimkyung, 2014).
Pada  Penelitian  Jin  Hur  (2013),  melakukan  deteksi  kesalahan  belitan  motor  dan kesalahan eksentrisitas  dinamis pada  motor  BLDC  type Interior  Permanent  Magnet (IPM). Kesalahan  belitan  stator  dan  kesalahan  eksentrisitas  dinamis  yang  digabungkan  pada system hybrid atau sistem kombinasi. Motor BLDC terdapat magnet permanen  yang tempat terjadinya medan elektro magnetik. Pengukuran arus input pada stator motor BLDC dapat mengetahui pola gelombang frekuensi. Analisa pola frekuensi arus inputan stator dengan menggunakan alat ukur berupa Osiloskop. Dengan menggunakan metode 2-D finitit element metods dan sistem matriks kemudian melakukan konfigurasi pola frekuensi dan diagnosa arus stator oleh FFT. Pada analisa pola  frekuensi  ada  beberapa  jenis  kesalahan  pada  motor  BLDC  yang  diverifikasi  oleh  hasil eksperimen (Jin Hur dkk. 2013)
Pada  penelitian  sebelumnya,  membahas  tentang  deteksi  kerusakan  belitan stator pada motor BLDC dengan menggunakan metode 2-D finitit element metods dan sistem matriks.  Analisa  pola  frekuensi  arus  inputan  stator  dengan  menggunakan  alat  ukur  berupa Osiloskop yang dikonfigurasi pola frekuensi dan diagnosa arus stator oleh FFT (Hosseini dkk., 2019). Penelitian  ini  akan  membahas mengenai  analisa  gangguan  belitan stator  pada motor BLDC  yang  dilengkapi  dengan  algoritma  FFT  menggunakan  simulasi  Matlab R2013a.  Metode  algoritma  FFT  diaplikasikan  pada  motor  BLDC  untuk  melakukan beberapa eksperimen percobaan simulasi berupa rekonstruksi gangguan belitan stator antar fasanya serta pemberian beban mekanis yang bervariasi mulai dari tanpa beban dan  menggunakan  variasi  beban . Salah  satu  cara  mengetahui  performa  motor  BLDC dilakukan eksperimen percobaan simulasi dengan menggunakan beberapa komponen yang  ada  pada Software Matlab  R2013a  (Diwatelwar  dkk.,  2018)  untuk memudahkan proses pengukuran dan pengolahan sinyal arus stator motor BLDC. Hasil dari penelitian ini dapat digunakan sebagai data awal dalam melakukan deteksi kerusakan pada motor BLDC dalam proses perawatan dan penggunaan (Alham dkk. 2018).
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
Studi Pustaka (Optional)

## a. Motor BLDC
Motor  BLDC  merupakan  termasuk  jenis  motor  sinkron  yang  berarti  medan  magnet  yang dihasilkan oleh stator dan medan magnet yang dihasilkan oleh rotor berputar pada frekuensi yang sama. Motor BLDC tidak mengalami slip seperti yang terjadi pada motor induksi biasa (Masudi dan  nang,  2014).  Rotor  adalah  bagian  pada  motor  yang  berputar  karena  adanya  gaya elektromagnetik dari stator, dimana pada motor DC brushless bagian rotornya berbeda dengan rotor  pada  motor  DC  konvensional  yang  hanya  tersusun  dari  satu  buah  elektromagnet  yang berada  diantara brushes (sikat)  yang  terhubung.  Stator  merupakan  bagian  pada  motor  yang diam/statis dan berfungsi sebagai medan putar motor untuk memberikan gaya elektromagnetik pada rotor sehingga motor dapat berputar. Motor jenis ini mempunyai magnet permanen pada bagian rotor dan elektromagnet pada bagian stator. Setelah itu, dengan menggunakan sebuah rangkaian ( simple computer system ) yang sederhana ( Namrata, 2019 ).

## b. Inverter
Agar  dapat  menghasilkan  medan  magnet  pada  stator  dibutuhkan  suatu  alat  yang  dapat mengalirkan arus bolak-balik untuk menghasilkan elektromagnetik kutub utara ataupun selatan. Karena pada asasnya stator pada motor BLDC terdiri dari tiga belitan yang disusun bintang, Oleh karena  itu  untuk  menggerakan  motor  BLDC  diperlukan  inverter t iga  fasa.  Inverter  itu  sendiri merupakan  rangkaian  elektronika  daya  yang  berfungsi  mengubah  arus  dan  tegangan  searah (DC)  menjadi  arus  dan  tegangan  bolak-balik  (AC).  Inverter  tiga  fasa  sendiri  pada  dasarnya memiliki kesamaan dengan inverter satu fasa. Akan tetapi outputnya berupa tiga gelombang AC yang  saling  bergeser  120˚  yang  satu  dengan  yang  lainya  (Kim  dkk.,  2011). Pada  komponen simulasi  inverter  3  fasa  Dioda  (Diode)  berfungsi  sebagai  komponen elektronika  aktif yang berfungsi untuk menghantarkan arus listrik ke satu arah dan akan menghambat atau memblok arus listrik dari arah sebaliknya. Alat ini mempunyau dua kutub yang di sebut anoda dan katoda.

## c. Matlab Simulink R2013a
MATLAB ( Matrix Laboratory) adalah sebuah program untuk analisis dan komputasi numerik dan merupakan  suatu  bahasa  pemrograman  matematika  lanjutan  yang  dibentuk  dengan  dasar pemikiran menggunakan sifat dan bentuk matriks. Namun sekarang, MATLAB merupakan produk komersial  dari  perusahaan  Mathworks  yang  dalam  per  kembangan  selanjutnya  dikembangkan menggunakan  bahasa  C++  dan  assembler  (utamanya  untuk  fungsi-fungsi  dasar  MATLAB). Pemrograman yang canggih yang berisi fungsi-fungsi built-in untuk melakukan tugas pengolahan sinyal,  aljabar  linier  dan  kalkulasi  matematis  lainnya.  MATLAB  juga  berisi toolbox yang  berisi fungsi-fungsi  tambahan  untuk  aplikasi  khusus.  MATLAB  bersifat extensible ,  dalam  arti  bahwa seorang pengguna dapat menulis fungsi baru untuk ditambahkan pada library ketika fungsi-fungsi built-in yang tersedia tidak dapat melakukan tugas tertentu (Nanang 2014). Simulink merupakan bagian  tambahan  dari  software  MATLAB  (Mathworks  Inc.).  Simulink  dapat  digunakan  sebagai sarana  pemodelan,  simulasi  dan  analisa  dari  sistem  dinamik  dengan  menggunakan  ntarmuka grafis (GUI). Simulink terdiri dari beberapa kumpulan toolbox yang dapat digunakan untuk analisa sistem linier dan non-linier. Beberapa library yang sering digunakan dalam sistem kontrol antara lain math, sinks, dan sources (Nayar, 2019).
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701

## d. Kerusakan Sistem Motor BLDC
Rekonstruksi hubung singkat belitan dilakukan dengan memberikan pada bagian penyambungan antar  fasanya  belitan  stator  motor  BLDC. Hubung  singkat  antar  belitan  yang  berdekat  pada kumparan stator motor serempak magnet permanen merupakan gangguan internal.  Gangguan belitan stator akan muncul apabila antar belitannya terhubung singkat pada salah satu fasanya dan hal ini menyebabkan ketidak seimbangannya system karena impedansi salah satu fasanya menurun  (Kim  dkk.,  2017).  Kerusakan  dibuat  dengan menghubungkan Fault fasa  A  to fasa  B, Foult fasa  B  to  fasa  C, Fault Fasa  C  to  fasa  A  dan Fault fasa  A  to  fasa  BC.  Pada  terjadinya kerusakan dengan pemberian beban 10 N.m dan 20 N.m untuk dapat mengetahui karakeristik arus motor BLDC. Pada simulasi ini bertujuan agar data yang dihasil dapat terukur tingkatanya pada  saat  terjadi  gangguan.  (Kyung-Tae  K,  Jin  Hur,  and  Gyu-Hong  K)  Untuk  lebih  jelasnya menghubungkan antara fasa 1 dengan yang lainnya seperti Gambar 1.
Gambar 1. Kerusakan belitan sator pada motor BLDC

## e. Letak Kerusakan belitan Stator
Gangguan belitan stator akan muncul apabila antar belitannya terhubung singkat pada salah satu fasanya dan hal ini menyebabkan ketidak seimbangannya sistem karena impedansi salah satu fasanya  menurun.  Gangguan  belitan  stator  dapat  mengakibatkan  lonjakan  arus.  Jika  belitan stator  terhubung  singkat  maka  arus  akan  mengalami  peningkatan  yang  akan  menyebabkan overloading  thermal  pada  sistem.  Hal  ini  pada  akhirnya  akan  menyebabkan  kerusakan  motor. Oleh  karena  itu  tujuan  identifikasi  gangguan  belitan  secara  dini  adalah  untuk  mendeteksi gangguan pada tahap proses berbagai variasi kerusakan untuk mengetahui kerusakan yang lebih serius ( Park dan Jin Hur, 2015).
ƒSITF = (2k-1) ƒf………………………………………………………………(1)
ƒSITF = frekuensi prediksi gangguan belitan stator K = Nilai konstanta ƒf= Frekuensi fundamental
frekuensi fundamental digunakan sebagai  perhitungan dalam menganalisis pola frekuensi arus stator pada motor BLDC dan sebagai frekuensi dasar.
ƒf = 𝑅𝑃𝑀 𝐹𝑠  [𝐻𝑧] × 𝑃 ………………………………………………….....................(2)
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
RPM = kecepatan Fs= Frekuensi Sumber Listrik (50 atau 60 Hz) P = Jumlah kutub
f . Fast Fourier Transform
Fast  Fourier  Transform merupakan  suatu  metode  perhitungan  cepat  dari Discrete  Fourier Transform (DFT)  atau  dengan  kata  lain  FFT  merupakan  pengembangan  dari  DFT.  DFT merupakan  suatu  metode  perhitungan  yang  mengubah  sinyal  dari  domain  waktu  ke  domain frekuensi. Biasanya FFT digunakan untuk keperluan analisis spektrum dalam domain frekuensi (Abduh dkk., 2019). Dengan menggunakan FFT, suatu sinyal dapat dilihat sebagai objek dalam domain frekuensi. FFT lebih cocok digunakan pada sinyal diskrit yang periodik dan simetri. Sinyal diskrit  yang  periodik  dan  simetri  adalah  sinyal  diskrit  yang  terus  berulang  pada  rentang  waktu tertentu dan memiliki pencerminan disekitar titik tengahnya (Marcin dkk., 2019).

## Metodologi Penelitian
Pada penelitian ini akan dilakukan analisa untuk mendeteksi terjadinya kerusakan belitan stator pada motor BLDC melalui analisa pola frekuensi pada arus input rangkaian motor BLDC yang dilengkapi  dengan  algoritma Fast  Fourier  Transform (FFT).  Pada  saat  simulasi  menggunakan program simulink MATLAB 2013a. Namun melalui beberapa penyesuaian yang harus dilakukan karena ada beberapa parameter yang harus diganti untuk mendapatkan parameter yang sesuai dengan motor BLDC yang dimiliki.

## a. Perancangan Sistem
Perancangan  sistem  pada  gambar  3.2  menujukan  menggunakan  sumber  DC  dan  beberapa bagian seperti pemasangan inverter motor BLDC sebagai pengubah tengangan dan pengolahan arus DC menjadi arus AC untuk mengoprasikan motor BLDC
Gambar 2. Konfigurasi sistem gangguan belitan stator motor BLDC
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
Penjelasan Gambar 2 Konfigurasi sistem gangguan belitan stator motor BLDC. Dalam simulasi sumber yang digunakan sumber DC merupakan tegangan dengan aliran arus searah. Tegangan DC memiliki notasi dan tanda positif pada satu titiknya dan negatif pada titik lainya. Karena stator pada motor BLDC terdiri dari tiga belitan yang disusun bintang, Oleh karena dalam simulasi untuk menggerakan motor BLDC diperlukan inverter tiga fasa Inverter itu sendiri merupakan rangkaian elektronika  daya  yang  berfungsi  mengubah  arus  dan  tegangan  searah  (DC)  menjadi  arus  dan tegangan  bolak-balik  (Tashakori,  2012).  Dari  analisis  arus  stator  pada  simulasi  bahwa  selama motor  BLDC  beroprasi  pembacaan  singal  arus  tiga  fasa. Kemudian  pengujian  atau  simulasi dengan  analisa  berdasarkan  hasil  karakterisasi  yang  telah  dilakukan.  Simulink  adalah  aplikasi dalam MATLAB untuk melakukan modeling, simulasi, dan untuk melakukan analisis dinamik pada suatu  sistem  (Jain,  2017).  Dengan  simulink  kita  dimudahkan  untuk  membuat  sebuah  simulasi secara lebih  interaktif. Sehingga dengan simulink  ini kita dapat lebih mudah atau dengan kata lain memperoleh haasil analisa kerusakan pada motor BLDC. Sim Power Systems adalah salah satu  blok  simulasi  khusus  untuk  sistem  tenaga  listrik  yang  terdapat  dalam  toolbox  aplikasi Simulink (Suganti dkk. 2017).

## b. Diagram Alir Perancangan Sistem
Langkah pertama sebelum melakukan percobaan adalah membuat design sesuai dengan konsep penelitian  didalam  software  matlab.  Kemudian  pengujian  atau  simulasi  dengan  memasukkan parameter  dengan  nilai  awal  (berdasarkan  hasil  karakterisasi  yang  telah  dilakukan  pada penelitian sebelumnya).pecatatan hasil pengujian, apakah sesuai dengan hasil yang diinginkan Jika hasil yang diperoleh tidak memuaskan berikutnya akan dilakukan input parameter dengan variabel  yang berbeda hingga diperoleh hasil yang optimum. Setelah semua selesai kemudian dilakukan pencatatan hasil dari analisa gangguan belitan stator motor BLDC.
Gambar 3. FlowChart gangguan belitan stator pada motor BLDC
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701

## c. Rangkain keseluruhan Simulink Motor Brushless DC
Seperti  komponen –  komponen  dari  simulasi  pada  motor  BLDC  diperlukan  tahapan-tahapan permodelan pada masing-masing poin, karena masing-masing point saling terhubung antara satu dengan  yang  lain. Untuk melakukan pengujian dan simulasi pada penelitian analisa  gangguan belitan  stator motor  BLDC dilukakan  dengan  menggunakan  perangkat  lunak  Matlab Simulink. Perencanaan desain simulasi gangguan belitan stator pada motor BLDC dilakukan menggunakan program  symulink  pada  Matlab  2013a.  Namun  melalui  beberapa  penyesuaian  yang  harus dilakukan  karena  ada  beberapa  parameter  yang  harus  diganti  untuk  mendapatkan  parameter yang  sesuai  dengan  motor  BLDC  yang  dimiliki  (lee  dkk.,  2017).  Pada  simulasi  blok  powergui memungkinkan memilih salah satu dari metode ini untuk menyelesaikan rangkaian Continuous, yang menggunakan pemecah langkah variabel dari Simulink .Diskritisasi sistem kelistrikan untuk solusi  pada  langkah waktu yang tetap Blok powergui  juga membuka alat untuk kondisi mapan dan analisis hasil simulasi dan untuk desain parameter lanjutan (Diwatelwar dkk., 2018).
Gambar 4. Rangkain simulink gangguan hubung singkat pada motor BLDC

## d. Pemodelan Motor Brushless DC
Simulasi percobaan kali ini menggunakan fitur permanent brushless DC motor yang didapat dari Simulink library . Pada data tabel spefisikasi motor yang digunakan untuk nilai input  yang akan digunakan pada simulasi percobaan kali ini. Adapun nilai yang diperoleh berdasarkan spesifikasi dari  motor  sebagai  bahan  input  ke  dalam  block  diagram  yang  telah  dibuat  didalam software matlab (Jain, 2017) dengan rincian sebagai berikut;
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
Tabel 1. Parameter Motor Brushless DC Tengangan sumber 72                       Volt Frekuensi 50                       Hz Daya 500                     watt Stator phase resistansi 0.18                    Ohm Inductance 0.000835            H Flux magnet 0.07145              Vs Voltage constant 51.8384     V_peak / Krpm Torque constant 0.4287         N.m/ A_peak Inertia 0.00062         Kg.m’2 Viscous damping 0.003035          F(N.m.s) Pole 2                          p

## Hasil dan Pembahasan
Hasil pengujian sistem yang telah dilakukan akan dilakukan analisis mengenai gangguan belitan motor BLDC menggunakan simulasi matlab. Pengujian dilakukan dengan menentukan frekuensi pada simulasi matlab untuk mengetahui kondisi motor BLDC dalam kondisi normal dan kondisi gangguan  belitan.  Dalam  pengujian  simulasi  supaya mendapatkan  variasi  pengambilan  data pada penelitian dan membandingan hasil analisa spektrum frekuensi pada motor BLDC kondisi normal dan kondisi gangguan belitan. Kondisi kerusakan dibuat dengan menghubungkan antar fasa dengan fasa dengan variasi beban. Desain matematis melalui simulasi dapat diamati melalui data grafik yang ditampilkan melalui fitur scope yang terdapat didalam software tersebut. Metode yang  digunakan  adalah  dengan  menggunakan  metode Fast  Fourier  Transform (FFT)  untuk Analisa  arus  pada  input  motor  BLDC  yang  mengubah  sinyal  tegangan  dari  domain  waktu  ke domain frekuensi.

## a. Hasil Arus Stator Current dalam kondisi normal dan gangguan
Output  yang  dihasilkan  dari  simulasi  percobaan  kali  ini  adalah  data  berupa  grafik  yang menjelaskan efek yang terjadi ketika tabel parameter dimasukkan kedalam block diagram, yang kemudian dicatat oleh scope sebagai monitor dari simulasi
Gambar 5. Hasil arus kondisi normal
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
Pada Gambar 4 menunjukan karakeristik beberapa grafik hasil scope simulasi pada saat simulasi dijalankan.dengan  waktu  simulasi  0.3  detik  menunjukkan  bahwa  hasil  gelombang  arus  tidak terdapat ripple.

## Gambar 6. Hasil arus kondisi gangguan
Pada  Gambar  5  menunjukan  karakeristik  beberapa  grafik  hasil  scope  simulasi  menunjukkan bahwa hasil gelombang arus terdapat ripple pada waktu 0 detik sampai 0, 1 detik.
b. Analisa Letak Frekuensi gangguan belitan fasa to fasa pada motor BLDC
Metode deteksi analisa gangguan belitan stator pada motor BLDC dengan melalui analisa sinyal arus fasa memiliki karakteristik spektrum frekuensi yang berbeda-beda disetiap kerusakan motor. Letak spektrum kerusakan motor dalam kasus deteksi ganggua belitan stator pada motor BLDC perlu  diperhatikan  untuk  awal  dari  analisa.  Berdasarkan persamaan  (2)  dapat  menentukan jumplah frekuensi fundamental ( f f ) yang digunakan sebagai perhitungan dalam menganalisa pola frekuensi  arus  stator  pada  motor  BLDC.  Sehingga  dapat  menghitung  Letak  gangguan  belitan stator  pada  spektrum frekuensi  tertentu. Untuk menentukan  letak  spektrum  pada  penelitian  ini menggunakan persamaan (1), dimana letak spektrum frekuensi muncul pada frekuensi rendah atau di sekitar frekuensi fundamental (Park dan Jin Hur, 2016). Pada persamaan diatas tersebut sehingga  Letak  spektrum  frekuensi  dapat  di  ketahui  karakeristiknya.  maka  dapat  disimpulkan bahwa dengan  menggunakan  analisa  perhitungan,  karakteristik  letak  spektrum  frekuensi gangguan belitan stator berada di frekuensi 25Hz, 75Hz, 125Hz, 175Hz,225Hz, 275Hz, 325Hz, 375Hz, 425Hz dan 475Hz . Dalam kondisi terjadinya gangguan pada belitan stator nilai amplitudo semakin meningkat dari kondisi normal.

## c. Analisa Dalam Kondisi Tanpa Beban
Analisa nilai total distorsi harmonisa dalam sistem yang ditunjukkan dengan spectrum frekuensi. Pada simulasi menggunakan metode fast fourier transform (FFT) dengan kondisi tanpa beban. Pengambilan data dimulai dari motor dalam kondisi normal pada keluaran sinyal frekuensi saat simulasi. Pada hasil simulasi ini kondisi motor BLDC terjadi dalam kondisi Normal tanpa beban dan hubung singkat antar fasa A-B, fasa B-.C, fasa A-C dan hubung singkat fasa A-B-C. Berikut ini adalah gambar hasil spektrum motor   BLDC sebagai berikut;
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
(a)
(b)

## Gambar 4. Spektrum frekuensi pada motor dengan kondisi tanpa beban
Pada  gambar  4.  adalah  contoh  perbandingan  jika  diambil  salah  satu  sampel.  Hasil menunjukkan terdapat perbedaan pola spektrum frekuensi pada motor kondisi tanpa beban dan kondisi  gangguan  belitan  stator  pada  motor  BLDC.  Pada  perbandingan  antara  hasil  kondisi normal dan terjadinya gangguan belitan stator untuk lebih jelasnya terdapat pada tabel berikut;
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
Tabel 4 . Hasil Analisa deteksi kerusakan pada kondisi tanpa beban
Amplitudo (A) Sampel Frekuensi Hz Normal Fault fasa A-B Fault fasa B-C Fault fasa A-C Fault fasa A-B-C 1 25 3.96 6.37 6.85 5.22 7.40 2 75 2.16 2.51 3.43 3.40 2.11 3 125 1.43 1.41 1.83 1.85 1.99 4 175 0.14 0.73 0.51 0.55 0.34 5 225 0.16 0.22 0.37 0.46 0.34 6 275 0.15 0.21 0.19 0.19 0.18 7 325 0.13 0.15 0.14 0.14 0.19 8 375 0.11 0.12 0.11 0.09 0.07 9 425 0.10 0.13 0.10 0.14 0.12 10 475 0.9 0.10 0.09 0.13 0.11
Hasil  menunjukkan  terdapat  perbedaan  pola  spektrum  frekuensi  pada  motor  kondisi tanpa  beban  dan  kondisi  gangguan  belitan  stator  pada  motor  BLDC.  Pada  pengambilan  data menggunakan simulasi Matlab R2013 terlihat pada kondisi normal frekuensi di koordinat x 25 Hz, 75, 125 hz, 175 Hz, 225 Hz, 275 Hz, 325 Hz, 375 Hz, 375 Hz, 425 Hz dan 475 Hz dengan nilai amplitude pada  koordinat  y  3.93, 2.16,  1.43,  0.14,  0.16,  0.15,  0.13,  0.11,  0.10,  dan  0.9  dalam satuan  amper  dengan  percobaan  tanpa  menggunakan  beban.  Dari  hasil  simulasi  menunjukan bahwa terjadinya perubahan nilai amplitude pada kondisi normal dan kondisi gangguan belitan setiap nilai-nilai fasanya. Pada motor BLDC dimana terlihat keberhasilan prediksi frekuensi pada persamaan ƒSITF  =  (2k-1)  ƒf.  Pada  perbandingan  antara  hasil  kondisi  normal  dan  terjadinya gangguan.

## d. Analisa Dalam Kondisi Denagan Beban 10 N.m
Analisa nilai total distorsi harmonisa dalam sistem yang ditunjukkan dengan spectrum frekuensi kondisi menggunakan beban 10 N.m. Pengambilan data dimulai dari motor dalam kondisi normal pada keluaran sinyal frekuensi saat simulasi. Berikut adalah gambar hasil spektrum motor   BLDC dalam kondisi menggunakan beban 10 N.m sebagai berikut;
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
(b)
(c)
Gambar 5. Spektrum frekuensi pada motor dengan kondisi denga beban 10 N.m
Penjelasan  gambar  5  merupakan  percobaan  menggunakan  beban  10  N.m  memiliki perbedaan dengan percobaan tanpa beban, yaitu frekuensi terdapat lonjakan di koordinat x 25 Hz, 75, 125 hz, 175 Hz, 225 Hz, 275 Hz, 325 Hz, 375 Hz , 375 Hz, 425 Hz dan 475 Hz dengan nilai amplitude pada koordinat y adalah 18.09, 14.13, 9.72. 1.65, 2.11, 0.12, 0.15, 0.15, 0.9, 0.7 dari Kondisi Fault fasa A to fasa.
Tabel 5 . Hasil Analisa deteksi kerusakan pada kondisi dengan menggunakan beban 10 N.m
Amplitudo (A) Sampel Frekuensi Hz Normal Fault fasa A-B Fault fasa B-C Fault fasa A-C Fault fasa A-B-C 1 25 3.75 18.09 13.11 10.95 4.51 2 75 3.25 14.13 5.34 14.13 2.16 3 125 1.48 9.72 7.86 2.06 1.93 4 175 0.22 1.65 1.13 3.99 2.37 5 225 0.13 2.11 0.46 0.95 0.47 6 275 0.0.9 0.12 0.18 0.17 0.21 7 325 0.08 0.15 0.10 0.18 0.11 8 375 0.07 0.15 0.09 0.06 0.05 9 425 0.07 0.09 0.8 0.07 0.04 10 475 0.06 0.07 0.07 0.06 0.09
Pada Tabel 5. Hasil dari percobaan menggunakan beban 10 N.m terlihat ada beberapa letak  nilai  frekuensi  spectrum  yang  tidak  terdeksi  tapi  lebih  sedikit.  Pada  tabel  di  atas  terjadi kenaikan amlitudo ada juga beberapa titik fekuensi tidak mengalami kenaikan. Masing-masing kondisi terlihat jelas lonjakan yang terjadi dari kondisi normalnya. Hasil nilai-nilai amplitude pada simulasi dapat dilihat pada tabel diatas. Dari hasil keterangan diatas berwarna biru merupakan hasil Amplitude arus motor  yang tidak terdeteksi. Perbandingan  hasil perhitungan menunjukan
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
dapat  mendeteksi  hubung  singkat  belitan  stator  saat  terjadi  kenaikan  amplitude  lebih  tinggi dibandingkan kondisi motor normal sehingga terdapat perbedaanya.

## e. Analisa Dalam Kondisi Denagan Beban 20 N.m
Pada percobaan ketiga  hasil simulasi ini kondisi motor BLDC terjadi dalam kondisi Normal tanpa beban dan hubung singkat antar fasa A-B, fasa B-.C, fasa A-C dan hubung singkat fasa A-B-C dengan kondisi menggunakan beban 20 N.m. Pengambilan data dimulai dari motor dalam kondisi normal  pada  keluaran  sinyal  frekuensi  saat  simulasi.  Dari  hasil  percobaan  dapat  sebagai pebandingan  nili-nilai  harmonisa  dalam  sistem  yang  ditunjukkan  dengan  spectrum  frekuensi. Sehingga Berikut ini adalah gambar hasil spektrum motor   BLDC menggunakan beban 20 N.m sebagai berikut;
(a)
(b)
(c)
Gambar 6. Spektrum frekuensi pada motor dengan kondisi denga beban 20 N.m
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
Pejelasan  gambar 6. adalah data pertama hasil  analisa menggunakan beban semakin besar yaitu 20 N.a. Kondisi Fault fasa A to Fasa B menunjukan bahwa  frekuensi dikoordinat x 1.25 Hz, 3.75 Hz dan 4.75 Hz mengalami penurunan amplitude pada koordinat y 5.43 A, 4.24 A dan  3.82  A.  Dapat  Terlihat  juga  pada  sampel  10  pada  frekuensi  dikoordinat  x  475  Hz  terjadi penurunan  jumplah  amplitude  sebesar  3.82  A,  3.59  A,  3.75  dan  3.72  A.  Pada  perhitungan perbandingan  antara  hasil  kondisi  normal  dan  terjadinya  gangguan  belitan  stator  menunjukan terdapat  lonjakan amplitude dari  kondisi  normal.  Untuk  mengetahu  Perhitungan  didapat  dari selisih hasil data normal dengan data menggunakan tanpa beban 20 N.m dapat dilihat pada Tabel 6.
Tabel 6. Hasil Analisa deteksi kerusakan pada kondisi dengan menggunakan beban 20 N.m
Amplitudo (A) Sampel Frekuensi Hz Normal Fault fasa A-B Fault fasa B-C Fault fasa A-C Fault fasa A-B-C 1 25 4.86 7.42 5.83 7.05 5.99 2 75 6.67 7.21 11.22 7.90 8.27 3 125 7.13 5.43 8.09 5.90 4.16 4 175 3.59 4.12 4.05 3.86 4.52 5 225 4.57 4.84 4.86 4.81 4.97 6 275 3.41 4.57 4.28 4.55 4.54 7 325 3.67 4.64 3.88 3.75 4.25 8 375 4.28 4.23 4.04 4.65 4.28 9 425 4.09 4.30 4.30 4.30 4.11 10 475 3.85 3.82 3.59 3.75 3.72
Pada Tabel 6 hasil tabel pada tabel di atas terjadi kenaikan amplitude juga beberapa titik fekuensi tidak mengalami kenaikan, dikarnakan pemberian beban semakin besar dari percobaan sebelumnya. Dari masing-masing kondisi terlihat jelas lonjakan yang terjadi pada kondisi beban dari  kondisi  normal.  Hasil  nilai-nilai  amplitude  pada  simulasi  dapat  dilihat  pada  tabel  diatas. Berwarna biru merupakan hasil Amplitudo arus motor yang tidak terdeteksi. Perbandingan hasil perhitungan menunjukan dapat mendeteksi hubung singkat belitan stator saat terjadi kenaikan amplitude lebih tinggi dibandingkan kondisi motor normal.

## f. Persentase keberhasilan deteksi gangguan belitan stator Pada Motor Brushless DC
Untuk melihat keberhasilan dalam mendeteksi gangguan hubung singkat fasa to fasa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini:
Persentase keberhasilan %   = 𝑗𝑢𝑚𝑝𝑙𝑎ℎ 𝑑𝑒𝑡𝑒𝑘𝑠𝑖 𝑔𝑎𝑛𝑔𝑔𝑢𝑎𝑛 𝑏𝑒𝑙𝑖𝑡𝑎𝑛 𝑠𝑡𝑎𝑡𝑜𝑟
Banyak data x10
Jumlah  data  terdeteksi  gangguan  belitan  stator  pada  motor  BLDC  tergantung  dari banyaknya data motor gangguan yang mempunyai nilai-nilai amplitude dari setiap sampel. Tabel rangkuman amplitudo dari data motor gangguan akan ditunjukkan pada dua sub bab. Hal tersebut merupakan  hasil  dari  setiap  sampel  sudah  dipersentase  berdasarkan  pembebanan  dengan variasi kerusakan. Dengan kondisi motor BLDC terjadi dalam kondisi Normal tanpa beban dan hubung singkat antar fasa A-B, fasa B-.C, fasa A-C dan hubung singkat fasa A-B-C. Berdasarkan hasil  pada  simulasi  perhitungan  dan  pengujian  diatas  didapatkan  bahwa  pengambilan  data dengan variasi pembebanan. Pada saat simulasi untuk mendeteksi gangguan belitan stator pada motor BLDC memiliki hasil yang sangat maksimal baik, terbukti saat kondisi normal tanpa beban terdapat lonjakan di frekuensi predikisi gangguan belitan stator pada motor BLDC.  Persentase keberhasilan dapat dilihat pada tabel berikut ini;
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701
Tabel 7. Persentase keberhasilan Pada simulasi berdasarkan pembebanan
Persentase  terdeteksi gangguan belitan stator Kondisi motor Fault fasa A-B Fault fasa B-C Fault fasa A-C Fault fasa A-B-C Tanpa Beban 90 % 80% 90% 90% Dengan beban 10 newton/ms 100% 90% 80% 80% Dengan beban 20 Newton/ms 70% 80% 80% 70% Ratat-Rata 94%
Penjelasan dari tabel 7  didapatkan hasil simulasi dari persentase terdeteksi gangguan belitan  stator  setiap  sampel  dengan  variasi  pembebanan.  Hasil  dari  persentase  terdeteksi gangguan  belitan  digunakan  supaya  mendapatkan  hasil real pada  penelitian  ini.  Pada  kondisi tanpa beban dapat mendeteksi gangguan belitan stator pada motor BLDC Fault fasa A-B 90%, Fault Fasa  B-C  80%, Fault fasa  A-C  90%  dan Fault fasa  A-B-C  90%.  Sedangkan  dengan menggunakan beban 10 Newton Fault fasa A-B 100%, Fault Fasa B-C 90%, Fault fasa A-C 80% dan Fault fasa A-B-C 80%. Pada penggunaan beban 20 Newton/ms Fault fasa A-B 70%, Fault Fasa B-C 80%, Fault fasa  A-C 80%  dan Fault fasa  A-B-C 70%.  Data tersebut dapat dianalisa bahwa deteksi gangguan Belitan stator pada motor BLDC saat dilakukan tanpa beban, memiliki hasil  yang  lebih  baik  dibandingkat  saat  berbeban.  Rata –  rata  persentase  pada  penelitian  ini dihasilkan dari 3 percobaan simulasi dari jumlah 10 sampel untuk pembebanan dan tanpa beban 94 %.

## Kesimpulan
Berdasarkan hasil yang didapatkan melalui proses pengambilan data, pengujian data dan analisis data mengenai sistem deteksi gangguan belitan stator pada motor BLDC didapatkan kesimpulan sebagai  berikut,  (1)  Dari  kesuluruhan  percobaan  menggunakan  variasi  kerusakan  gangguan belitan stator dengan kondisi tanpa beban, berbeban 10 N.m dan 20 N.m, dari hasil analisa bahwa tingkat kesensitifan yang dapat mendeteksi pada letak frekuensi prediksi ƒSITF = (2k-1) kondisi normal. (2) Dari hasil pengujian juga didapat simpulan bahwa tingkat keparahan hubung singkat belitan  stator  motor  BLDC  berdampak  pada  peningkatan  amplitudo  pada  frekuensi  25  Hz,  75, 125  hz,  175  Hz,  225  Hz,  275  Hz,  325  Hz,  375  Hz,  375  Hz,  425  Hz  dan  475  Hz.  Karakteristik spektrum  frekuensi  pada  gangguan  belitan  stator  motor  BLDC  berada  pada  frekuensi  sekitar fundamental yaitu di frekuensi tersebut. Keberhasilan deteksi gangguan belitan stator pada motot BLDC sangat efektif dilakukan pada tanpa beban dengan Persentase terdeteksi gangguan belitan stator pada hubung singkat Fault fasa A- B 90%, fasa B-C 80%, fasa C-A 90% dan fasa A-B-C 90%.  Hasil  total  rata-rata  dari  hasil  setiap  sampel  percobaan  berdasarkan  simulasi  memiliki persentase  tingkat  keberhasilan  sebesar  94%.  Adapun  saran  dari  penelitian  ini  adalah  perlu adanya  pengembangan  dengan  melakukan  pengujian  dengan  jenis  kerusakan  yang  berbeda selain kerusakan belitan stator pada motor BLDC.
Didit Lestyo Kurniawan, Iradiratu Diah PK, Belly Yan Dewantara, e-ISSN  2549-3701

## Referensi
Abduh, Muhammad, Iradiratu D.P.K, and Belly Yan Dewantara. (2019) . “Deteksi Kerusakan Outer Race Bearing Pada Motor Induksi Menggunakan Analisis Arus Stator.” Seminar Nasional Inovasi dan Aplikasi Teknologi di Industri 1(2): 1 –6.
Alham, Nur Rani, Dimas Anton Asfani, I. Made Yulistya Negara, and Belly Yan Dewantara. (2018). “Analysis  of  Load  and  Unbalance  Voltage  on  Air  Gap  Eccentricity  in  Detection  of  Three Phase  Induction  Motor.” International  Conference  on  Information  and  Communications Technology, ICOIACT 2018 . Diah,  Iradiratu  P.K.  et al.  (2019). “Decomposition Wavelet Transform as Identification of Outer Race Bearing Damage through Stator Flow Analysis in Induction Motor.” 2019 International Conference on Information and Communications Technology, ICOIACT 2019 . Diwatelwar, Ketan P, and Soniya K Malode. (2018) . “ Fault Detection and Analysis of Three-Phase Induction Motors Using MATLAB Simulink Model .” DPK, Iradiratu, Belly Yan Dewantara, and Achmad Misfakul Janudin. (2019) . “Deteksi Kerusakan Inner Race Bearing Menggunakan Motor Current Signature Analysis Berbasis Fast Fourier Transform.” Jurnal Teknik Elektro dan Komputer TRIAC 6(1), 6 –9. Hosseini,  Saba  M.,  Faezeh  Hosseini,  and  Mostafa  Abedi.  (2019) . “ Stator  Fault  Diagnosis  of  a BLDC Motor Based on Discrete Wavelet Analysis Using ADAMS Simulation .” SN Applied Sciences 1(11). https://doi.org/10.1007/s42452-019-1449-5. Jain, A M. (2017) . “ Modelling and Simulation of Three Phase Bldc Motor for Electric Braking Using Matlab / Simulink Principle and Operating .” (7): 48–53. Kim, Kyung Tae, Jin Hur, and Gyu Hong  Kang.  (2011) . “ Inter-Turn Fault Analysis of IPM Type BLDC  Motor  Using  Fault  Impedance  Modeling .” 8th  International  Conference  on  Power Electronics  - ECCE Asia: “Green World with Power Electronics”, ICPE 2011-ECCE Asia : 2216 –24.
Kim, K. H., B. G. Gu, and I. S. Jung. (2011) . “ Online Fault-Detecting Scheme of an Inverter-Fed Permanent  Magnet  Synchronous  Motor  under  Stator  Winding  Shorted  Turn  and  Inverter Switch Open.” IET Electric Power Applications 5(6): 529 –39.
Kim, Kyung Tae, Seung Tae Lee, and Jin Hur. (2014) . “ Diagnosis Technique Using a Detection Coil in BLDC Motors with Interturn Faults.” IEEE Transactions on Magnetics 50(2): 2 –5. Lee, Seung Tae, and Jin Hur. 2017. “ Detection Technique for Stator Inter-Turn Faults in BLDC Motors  Based  on  Third-Harmonic  Components  of  Line  Currents. ” IEEE  Transactions  on Industry Applications 53(1): 143 –50. Masudi,  Nanang.  (2014) .  “Desain  Controller  Motor  Bldc  Untuk  Meningkatkan  Performa  (Daya Output ) Sepeda Motor Listrik.”: 1–65. Nayar, N. (2019). Model-based fault detection and diagnosis of BLDC motors working at variable speed using wavelet transform [Tesis]. The University of Texas at Austin Park,  Jun  Kyu,  and  Jin  Hur.  (2016) .  “ Detection  of  Inter-Turn  and  Dynamic  Eccentricity  Faults Using Stator Current Frequency Pattern in IPM- Type BLDC Motors.” IEEE Transactions on Industrial Electronics 63(3)
Rohan, Ali, Mohammed Rabah, and Sung Ho  Kim.  (2018) . “ An Integrated Fault  Detection and Identification  System  for  Permanent  Magnet  Synchronous  Motor  in  Electric  Vehicles .” International Journal of Fuzzy Logic and Intelligent Systems 18(1): 20 –28.
Suganthi,  P.,  S.  Nagapavithra,  and  S.  Umamaheswari.  (2017) .  “ Modeling  and  Simulation  of Closed Loop Speed Control for BLDC Motor.” 2017 Conference on Emerging Devices and Smart Systems, ICEDSS 2017 (March) Tashakori, A., and M. Ektesabi. (2012) . “ Comparison of Different PWM Switching Modes of BLDC Motor as Drive Train of Electric Vehicles .” 6(7) Skora, Marcin, Pawel Ewert, and Czeslaw T. Kowalski. (2019) . “ Selected Rolling Bearing Fault Diagnostic  Methods  in  Wheel  Embedded  Permanent  Magnet  Brushless  Direct  Current Motors.” Energies 12(21).