## RANCANG BANGUN STARTING MOTOR INDUKSI 3 FASA HUBUNG BINTANG SEGITIGA DILENGKAPI PENGAMAN 3 FASA BERBASIS MIKROKONTROLER ATMEGA8535

## Sujarot, Abdul Haris, Agus Trisanto

## Jurusan Teknik Elektro Fakultas Teknik Universitas Lampung
Ir.djarot@yahoo.co.id , aharis@unilla.ac.id , at@unilla.ac.id

## Abstrak
Motor induksi 3 fasa pada industri besar merupakan sebuah peralatan yang sangat penting, mengingat kontruksi dan perawatannya yang sederhana  dan relative tidak ada biaya pemeliharaan karena tidak menggunakan komutator dibanding penggerak penggerak yang lain seperti motor bakar. Perlindungan terhadap peralatan saat ini semakin ditingkatkan agar keandalan sistem dapat terpenuhi. Pengaman motor induksi 3 fasa adalah salah satu pengaman yang digunakan untuk melindungi motor induksi 3 fasa dari hubung singkat kumparan dan mengakibatkan terbakarnya belitan. Pada motor induksi 3 fasa dengan kapasitas daya yang besar memiliki arus starting yang besar saat ini masih menggunakan timer yang sifat kerjanya tetap tidak sesuai kondisi sistem saat itu. Dari dua permasalahan diatas dapat dilakukan penyelesaian dengan menggunakan mikrokontroler, yaitu dengan cara mendeteksi arus nominal motor sebagai acuan peralihan dari bintang ke segitiga. Pemasangan trafo tegangan pada masing masing fasa digunakan sebagai inputan mikrokontroler yang akan mengendalikan suplay 3 fasa disaat starting. Dari data hasil pengujian peralatan dapat diperoleh apabila salah satu fasa pada masukan motor induksi 3 fasa tidak terdeteksi maka proses starting motor induksi 3 fasa tidak dapat berjalan, hubung bintang segitiga dari data yang diperoleh memiliki penurunan arus starting hingga 1/3. Starting dengan acuan arus nominal motor induksi 3 fasa saat itu dapat mengoptimalkan torque.
Kata kunci :  starting motor induksi 3 fasa hubung bintang( Ү ) – segitiga  ( Δ ), serta pengaman 3 fasa. Mikrokontroler.

## Abstrak
3-phase induction motors in the industry is a very important equipment,  given the construction and maintenance is simple and relatively no maintenance costs as compared to not using a commutator mover  such as motor fuel. The protection  of  the  equipment  is  now  getting  upgraded  so  that  the  system  reliability  can  be  met.  Safety  of  3  phase induction  motor  is  one  of  the  safeguards  used  to  protect  three-phase  induction  motor  from  short  circuit  and  cause burning coil windings. In 3-phase induction motor with a power capacity has great large starting currents today still use the timer still does not fit the nature of his condition of the system at that time. Of the two problems above can be done using a microcontroller settlement, that is by detecting the motor nominal current as the reference transition from star to triangle. Installation of transformer voltage on each phase is used as an input microcontroller that will control  3  phase  suply  when  starting.From  the  data  of  the  test  equipment  can  be  obtained  if  one  phase  to  3  phase induction motor input is not detected then the starting of 3 phase induction motor can not run, triangular star circuit of  the  data  obtained  had  a  reduced  starting  currents  up  to  1/3.  Starting  with  reference  to  the  nominal  current  of  3 phase induction motor as it can optimize torque.
Keywords:  3-phase  induction  motor  starting  circuits  stars  (Ү)  -  triangle  (Δ),  as  well  as  3-phase  safety. Microcontroller
1. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Motor  induksi  3  fasa  merupakan  peralatan  yang sangat  penting  dalam  dunia  industri.    Motor  induksi 3 fasa adalah sebuah instrumen listrik yang berfungsi untuk  mengubah  energi  listrik  menjadi  energi mekanik, prinsip kerjanya adalah berdasarkan prinsip induksi  elektromagnetik.  Motor  induksi  3  fasa memiliki banyak  macam dan jenisnya terutama pada motor-motor  induksi  yang  berdaya  besar.  Motor induksi  3  fasa  yang  memiliki  daya  besar,  tentu memiliki  perbedaan  starting  dengan  motor  yang berdaya  kecil.  Untuk  itu,  motor  induksi  yang memiliki  daya  besar    membutuhkan  supply  daya yang  besar  dalam  proses  pengoperasian  awal, kondisi ini tentu mempengaruhi kondisi sitem hal ini dapat  dikurangi  dengan  melakukan  starting  motor induksi  tidak  secara  langsung,  yaitu  dengan  metode hubung  bintang  segitiga.  Motor  induksi  yang digunakan  pada  industri  besar  merupakan  motor yang  memiliki  daya  di  atas  2.25  KW,  sehingga konsumsi  daya  yang  besar  disaat  starting  dengan kondisi  motor  induksi  beban  penuh.  Permasalahan ini  yang  menjadi  pemikiran  pentingya  starting dengan  menggunakan  hubung  bintang  (  Y  )  ke segitiga  ( Δ ).

## B. Tujuan
Tujuan dari penelitian yang dilakukan adalah :
1. Merancang bangun starting motor induksi 3 fasa dengan menggunakan  hubung bintang( Y )- segitiga( Δ ) dilengkapi pengaman 3 fasa berbasis Mikrokontroler ATmega8535.
2.  Membuat starting hubung bintang ke segitiga sesuai dengan kondisi arus  nominal motor induksi 3 fasa.

## C. Manfaat
Adapun  manfaat  yang  diharapkan  dapat  tercapai, dalam penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Dapat digunakan sebagai salah satu pertimbangan dalam perancangan mesin listrik yang menggunakan motor induksi 3 fasa dengan kapasitas daya yang besar.
2. Menghasilkan sebuah alat yang dapat digunakan dalam starting motor induksi 3 fasa yang dilengkapi dengan pengaman 3 fasa.
3. Sebagai referensi untuk penelitian berikutnya yang membahas mengenai starting  motor induksi 3 fasa.
4. Menghasilkan starting hubung bintang - segitiga yang sesuai dengan arus nominal motor induksi 3 fasa disaat starting.

## D. Rumusan Masalah
Metode  starting  motor  induksi  3  fasa  yang  sering digunakan, adalah  starting  menggunakan  timer  yang memiliki  tingkat  peralihan  berdasrkan  waktu  yang bersifat  permanen,  kondisi  ini  tanpa  dipengaruhi kondisi sistem saat itu. Timer yang digunakan hanya bekerja sesuai dengan pengaturan waktu ketika awal, hal ini tentu kurang efektif mengingat kondisi sistem tidak  selalu  tetap,  sehingga  mempengaruhi  proses peralihan dari bintang segitiga.

## E. Batasan Masalah
Ada  beberapa  hal  yang  menjadi  batasan  masalah dalam tugas ahir ini adalah :
1. Menggunakan motor induksi 3 fasa dengan kapasitas 1 KW
2. Sistem pengendalian utama menggunakan mikrokontroler ATmega8535.
3. Menggunakan pengaman 3 fasa disaat starting awal.
4. Dalam menguji arus starting motor induksi 3 fasa tidak dilakukan pemvariasian beban.

## F. Hipotesis
Starting  yang  dilakukan  menggunakan  hubung bintang(  Y  )  -  segitiga(  Δ  )  dengan  menggunakan ATmega8535  diharapkan  dapat  mengendalikan kondisi  starting  dari  motor  induksi  3  fasa  ketika bekerja,  waktu  perpindahan    bintang  ke  segitiga dapat terjadi secara tepat, kondisi ini tercapai  ketika sensor arus yang ada pada fasa S yang sesuai dengan arus nominalnya, kemudian akan dilakukan pemprosesan di ATmega8535. Waktu yang dibutuhkan  dapat  dengan  tepat    sesuai  dengan kondisi arus nominalnya.

## II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Hubung Bintang( Ү ) - Segitiga( Δ ) Pada Motor Induksi 3 Fasa
Pengaturan starting hubung  bintang  -  segitiga digunakan  untuk  mengurangi  arus  starting  yang besar  ketika  motor  induksi  3  fasa    mulai  bekerja. Untuk motor induksi 3 fasa yang dihubungan secara langsung  yaitu  motor-motor  yang  memiliki    daya  di bawah    2.25  KW  tidak  perlu  menggunakan  metode hubung  bintang-  segitiga  atau  metode  metode starting  yang  lainnya,  hal  ini  dikarenakan  arus starting  yang  ada  pada  motor  tersebut  relative  kecil sehingga  tidak  mengganggu  kondisi  sistem  saat  itu, namun pada motor yang memiliki daya besar seperti daya  5  KW  sampai    50  KW  sangat  penting  dalam perancangan  kendali  motor  induksi  3  fasa  yang digunakan,  salah  satunya  dengan  menggunakan hubung bintang segitiga.
Hubung Bintang ( Y ).
√ / fasa
Keterangan Ist = Arus start ( A ) V = Tegangan ( V ) Z = Impedansi (Ω) X = Reaktansi (Ω)
Hubung segitiga ( Δ ).
√ √
Gambar 1. Rangkaian Y/Δ

## Gambar 2. karakteristik starting motor induksi 3 fasa

## B. Motor induksi 3 Fasa
Motor  induksi  3  fasa  merupakan  sebuah  perangkat elektromagnetis  yang  mengubah  energi  listrik menjadi  energi  mekanik.  Energi  mekanik  ini digunakan  untuk memenuhi  kebutuhan  sehari-hari, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan  kompresor,  memindahkan  barang  dari satu tempat  ke tempat  yang lain dan  masih bannyak lagi fungsi dari motor induksi.
Gambar 3. Motor Induksi 3 Fasa

## II. METODE PENELITIAN

## A. Waktu dan Tempat
Penelitian dan perancangan tugas akhir dilakukan di Laboratorium  Terpadu  Teknik Elektro  Universitas Lampung mulai dilaksanakan Bulan  April 2011 dan direncanakan selesai pada Bulan Desember 2011
S S R S R

## 1. Spesifikasi Rancangan
Secara garis besar sistem pada tugas akhir ini adalah seperti gambar di bawah ini :

## Gambar 4. Blok Diagram

## 2. Pengujian Alat
Pengujian dari hasil perancangan pengendali bintang segitiga  dilengkapi  pengaman  3  fasa  pada  motor induksi  3  fasa  menggunakan  pengendali  elektronik, dilakukan  pada  masing-masing  bagianya  yaitu  pada rangkaian  dan  program.  Pada  pengujian  perangkat keras  dilakukan  pengujian    per-blok  rangkaian,  dan pengujian  secara  keseluruhan.  Pengujian  per-blok bertujuan  agar  kesalahan  pada  rangkaian  dapat diketahui  apakah  masing–masing  bagian  dari rangkaian  dapat  berfungsi  dengan  baik  sebagaimana mestinya. Sedangkan pengujian keseluruhan dimaksudkan,  untuk  mengetahui  apakah  hasil  dari perancangan  yang  telah  selesai  pengerjaannya  dapat bekerja  dengan  baik  sesuai  dengan  spesifikasi,  dan rancangan dari alat tersebut.

## IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

## A. Realisasi Perancangan Dan Pengujian Alat
Realisasi perancangan alat dan pengujian dibagi menjadi dua bagian yaitu realisasi perancangan perangkat keras dan realisasi perancangan dan pengujian perangkat lunak perbagian maupun secara keseluruhan.

## 1. Realisasi Perangkat Keras
Pada starting motor induksi 3 fasa hubung bintang - segitiga dilengkapi pengaman 3 fasa, terdapat
beberapa perangkat keras yang mendukung sistem kerja alat, terutama sistem kerja pada mikrokontroler ATMega8535, sistem peralihan dari hubung bintang ke segitiga maupun pendeteksi adanya sumber 3 fasa dari sumber 3 fasa.
Gambar 5. Rangkaian Actuator
2c. Pengujian Trafo Tegangan Yang dikonversi ke Arus
Pengujian ini dilakukan dengan melakukan pengukuran  pada  tegangan  keluaran  disisi  sekunder trafo  maupun  disisi  primer  sehingga  dapat  terlihat ketika  tegangan  pada  sisi  primer  trafo  mengalami penurunan  maka  tegangan  pada  sisi  skunder  pun akan  secara  automatis  turun.  Pada  sisi  primer  trafo tegangan  dipengaruhi  oleh  besarnnya  arus  yang mengalir  pada  sisi  primer,  pada  sisi  primer  trafo disusun  secara  seri  dengan  beban  motor  induksi  3 fasa.  Sehingga  arus  yang  mengalir  pada  sisi  primer akan  mempengaruhi  besarnya  tegangan  primer  dan sekunder  pada  trafo  tegangan.  Seperti  terlihat  pada tabel di bawah ini :
Gambar 6. Trafo Tegangan
A C Senso r arus Mikroko pengua t Pendet kont Y  Δ

## 2. Rangkaian Pendeteksi Sumber  3 Fasa
Pada rangkaian ini digunakan transformator 3 fasa yang akan mendeteksi masing-masing fasa pada sumber tiga fasa, ketika masing-masing trafo 1 fasa mendapat sumber 3 fasa maka transistor 2n3904, pada dasarnya apabila transistor pada kaki base mendapat trigger arus sehingga electron pada transistor akan bergerak. Transistor bekerja maka collector dan emitter berada dalam kondisi satu rasi sehingga tegangan V CE adalah nol volt ketika kondisi di atas harus terpenuhi
Gambar 7. Pendeteksi Sumber 3 Fasa

## 3. Pengujian Perangkat Lunak
Penelitian ini menggunakan pemrograman bahasa C dan  menggunakan software Code Vision AVR Evaluation V2.049a. Adapun program yang dibuat merupakan program starting motor induksi 3 fasa hubung bintang – segitiga dilengkapi pengaman 3 fasa, Pada Pemrograman ini semua port terpakai namun tidak semua pin digunakan. Port A digunakan pada masukan sensor tegangan pada posisi ADC di portA pada mikrokontroller, port B digunakan sebagai masukan indikasi adanya line 3 fasa pada jala jala, port C sebagai output yang nantinya akan masuk pada masing masing rangkaian pendukung dan port d digunakan sebagai masukan pada LCD yang dapat digunakan sebagai informasi dititik mana rangkaian sudah bekerja. Berikut ini  Program secara keseluruhan :

## Gambar 8. Skematik kendali Ү/Δ dilengkapi pengaman 3 fasa
Pada gambar diatas merupakan rangkaian skematik starting hubung bintang ke segitiga dilengkapi pengaman 3 fasa. Proses starting hubung bintang ke segitiga yang dilengkapi pengaman 3 fasa, bekerja apabila masing masing trafo 1 fasa, yang terpasang pada setiap fasa mendapat supply untuk memberi tegangan pada transistor 2N3904 sehingga transistor bekerja bekerjannya transistor akan memberikan masukan low pada mikrokontroler. Apabila salah satu fasa pada trafo tidak bekerja maka proses starting motor induksi 3 fasa tidak berjalan program yang ada pada mikrokontroler berhenti sampai perintah awalnya hal ini terjadi karena tiga iputan low pada mikrokontroler tidak terpenuhi.
Ketika kondisi di atas terpenuhi maka proses selanjutya dapat berjalan yaitu starting hubung bintang ke segitiga, proses perpindahan ini dapat berjalan apabila ADC mikrokontroler bekerja sesuai dengan program yang telah dibuat, yaitu ketika port A pin 0 mendapat masukan tegangan <= 4.2 Volt, nilai ini terbaca pada ADC 215, pada kondisi ini berada pada hubung segitiga, sehingga apabila nilai
masukan tegangan pada port A pin 0 > 4.2 – 5 volt maka sistem berada pada hubung bintang. Tegangan maksimum pada masukan di port A adalah sebesar 5 volt.
Pada gambar 32. Kontaktor utama dan kontaktor bintang bekerja secara bersamaan disaat starting awal, dan disaat arus nominal pada motor telah tercapai maka kontaktor segitiga bekerja, dalam kondisi ini kontaktor utama tetap bekerja dan kontaktor bintang mati. Kontaktor akan bekerja apabila masing masing relay bekerja ketika mendapat masukan dari optocopler yang diperintahkan oleh mikrokontroler, maka kontaktor magnit akan bekerja apabila relay telah bekerja terlebih dahulu sehingga arus listrik dapat mengalir pada coil kontaktor magnit. Dan selanjutnya untuk proses pennonaktifan yaitu dengan menekan tombol off pada saklar, dalam kondisi ini maka semua rangkaian sudah dalam kondisi tidak bertegangan.
Gambar 35. Realisasi Alat Rancang Bangun Starting Motor Induksi 3 Fasa Hubung Bintang – Segitiga Dilengkapi Pengaman 3
Fasa Berbasis Mikrokontroler ATmega8535.

## Tabel 4. Arus Nominal dan Arus Starting Motor
Induksi 3 Fasa 1 KW

## Pengujian  Berbeban
Vsumbe r ( V ) Vsumber ( V ) Arus Starting Aru s Wakt u Fasa - Fasa Fasa - N (A) (A) (S) 380 220 2 1.2 1 4.1

## Pengujian Tanpa Beban
380 220 1.22 1.2 1
Pada tabel di atas tegangan sumber yang diberikan dalam kondisi yang normal, ketika motor induksi 3 fasa starting arus yang mengalir adalah sebesar 2 (A) dan disaat beban sudah dalam kondisi konstan maka arus yang mengalir pada motor induksi 3 fasa adalah sebesar 1,21 (A), pada kondisi ini adalah kondisi peralihan dari bintang ke segitiga. Besarnya arus 1,21 menjadi patokan proses peralihan dari bintang ke segitiga mengingat nilai ini merupakan nilai nominal disaat motor induksi 3 fasa starting. Ketika motor induksi 3 fasa dikondisikan tidak berbeban maka besarnya arus yang mengalir pada motor induksi adalah sebesar 1,21 (A), dalam kondisi ini nilainya tidak mengalami perubahan, kondisi ini terjadi karena motor induksi dalam kondisi tidak berbeban.

## V. SIMPULAN DAN SARAN

## A. Simpulan
Berdasarkan pengamatan dan pengujian alat secara keseluruhan maupun perbagian  dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut :
1. Dengan  adanya  pengaman  3  fasa  sebelum dilakukan  pengoperasian,  menghindarkan  motor induksi 3 fasa bekerja dalam kondisi 1 fasa atau 2 fasa,  sehingga  kopel  motor  induksi  3  fasa  tidak berkurang disaat starting.
2. Waktu  perpindahan  dari  bintang  -  segitiga  dapat lebih tepat, sesuai arus nominalya.
3. Metode  hubung  bintang  ke  segitiga  dapat mengurangi  arus  starting  motor  induksi  3  fasa hingga 1/3.
4. Besarnya  arus  yang  mengalir  pada  kumparan primer trafo tegangan berbanding terbalik dengan tegangan.
5. Kondisi motor induksi 3 fasa berbeban atau tidak sangat mempengaruhi arus starting.

## B. SARAN
1. Sebaiknya perlu dilakukan pengoptimalan fitur fitur yang ada pada mikrokontroler untuk diaplikasikan pada motor induksi 3 fasa.
2.  Perlunya  pengujian  mengenai  peralatan  peralatan elektronika  yang  digunakan  sebagai  peralatan pendukung dalam tugas ahir ini agar dapat diketahui tingkat keandalannya dalam jangka panjang.
3.  Penggunaan  sensor  kecepatan  yang  digunakan sebagai acuan peralihan dari bintang ke segitiga.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Rasid,  Muhammad  H.  1999.  Elektronika  Daya jilid 1. PT. Prenhallindo. Jakarta.
[2] Daryanto.2004.Pengetahuan
Teknik
Elektronika.PT. Bumi Aksara. Jakarta.
[3] Theraja.A.k.Theraja.BL.T.1999.electrical technology.S Chend & company. New Delhi.
[4] Wardhana,  Lingga.  2006.  Belajar  Sendiri Mikrokontroler  Seri  ATmega8535.  Penerbil Andi. Yogyakarta.
[6] Winoto,  Ardi.  2010.  Mikrokontroler  AVR ATmega8/16/32/8535  dari  pemprogramannya dengan  bahasa  C  pada  win  AVR.  Penerbit Informatika. Bandung.
[7] paul  Malvino,  Albert.  2003.  Prinsip-prinsip Elektronika. Penerbit Salemba Teknika.
[8] Muhammad  Dwi  Kurniawan,  Aris  Kurniawan. Starting motor induksi 3 fasa dengan metode Y/Δ menggunakan mikrokontroler  AT89C31.
Institut Sepuluh November. Surabaya.
www.digilib.itb.ac.id akses tanggal 10 Mei 2012
[9] http://id.wikipedia.org/wiki/motor listrik 3 F 10 Maret 2012 [10] http:/IEE.com starting Motor induksi 3 fasa Januari 2012
[11] http://id.wikipedia.org/wiki/Triac 10  maret 2011 Starting motor 3 F [12] http:// www.4shared.com/ starting  motor Induksi 12 Maret 2011 All datasheet