Open Loop Motor DC dengan Simulink. UNHAS

1. TUGAS 4
PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
Dr. Ir. H. Rhiza S. Sadjad, MSEE
Oleh :
IMAM SUKARDI
P2700214020
TEKNIK ELEKTRO – TEKNIK KENDALI KOMPUTER ELEKTRONIKA
PROGRAM PASCASARJANA UNIVERSITAS HASANUDDIN
MAKASSAR
2014

2. IMAM SUKARDI – P2700214020 - TKKE 2
TUGAS 4 - PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
BAB 1 PENDAHULUAN
Sebagaimana tugas 3 mata kuliah Pemodelan dan Pengendalian Motor DC, diketahui bahwasanya suatu motor dalam keadaan diam menuju ke keadaan berputar (bergerak) atau yang umumnya disebut Starting hingga mencapai keadaan steady membutuhkan arus yang besar, kebutuhan arus ini dapat menyebabkan lonjakan arus (transient) yang tinggi. Selain itu meng-off-kan motor pun akan terjadi arus transient yang tidak diharapkan.
Gambar 1. Grafik Arus dan Putaran Motor DC (sumber tugas 3 PPML Imam Sukardi)
00.511.522.533.544.55x 10-300.20.40.60.81ARUS JANGKAR (Simulink) time (sec) Arus (A) 00.511.522.533.544.55x 10-3020406080100120KECEPATAN MOTOR (Simulink) time (sec) omega (rpm)

3. IMAM SUKARDI – P2700214020 - TKKE 3
TUGAS 4 - PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
Salah satu teknik pengontrolan ON dan OFF motor DC terkendali jangkar untuk pengontrolan arus lonjakan ini adalah dengan memasangkan resistor (hambatan), yang ditempatkan antara sumber tegangan dengan motor DC terkendali jangkar tersebut. Sehingga didapatkanlah rangkaian resistor yang dihubungkan secara seri (Rs) dan secara pararel (Rp)
Data Motor yang digunakan dalam percobaan ini:
Daya (P)
:
0,0043
HP
:
3,2
Watt
Tegangan Jangkar (Ea)
:
12
Volt
Arus Jangkar (Ia)
:
0,33
Ampere
Putaran nominal (ωnom)
:
71
RPM
:
7,4
rad/sec
Momen Inersia (J)
:
0,0000071
N.m.sec2/rad
Tahanan jangkar (Ra)
:
0,71
Ohm
Induktansi Jangkar (La)
:
0,00066
Henry
Efisiensi (η)
:
80,8
%
Konstanta motor (Km)
:
1,31040131
N.m/A
Konstantan GGL lawan (Kb)
:
1,589959459
V.sec/rad
Koefisien gesekan /beban (B)
:
0,058436815
Kg.m2/rad.sec (N.m.sec/rad)
*(Sumber: Tugas 1 PPML Imam Sukardi – P2700214020)

4. IMAM SUKARDI – P2700214020 - TKKE 4
TUGAS 4 - PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
BAB 2
PEMBAHASAN
A. Pemodelan Motor DC Secara Simulink dengan pengontrolan open loop motor
DC dengan Hambatan Rs di pasang seri terhadap beban
Model rangkaian yang telah di kerjakan pada tugas 2 akan dimodivikasi sehingga
tampak seperti gambar di bawah ini:
ω (t)
Ea
ea (t)
Medan tetap
B
Model elektrik Model mekanik
M
J
Rs Ra La
+
-
Gambar 2. Model rangkaian sederhana pengontrolan motor DC dengan Hambatan di
pasang seri terhadap beban
Di mana terdapat 2 hambatan yakni Ra yang di serikan dengan Rs bagian komponen
yakni bagian elektrik dan bagian mekanik yang masing-masing keluaran berupa Ia(t)
untuk rangkaian elektrik dan ω(t) untuk rangkaian mekanik.
1. Model Sistem Motor DC
Gambar 3. Model Sistem Motor DC secara keseluruhan dengan Simulink

5. IMAM SUKARDI – P2700214020 - TKKE 5
TUGAS 4 - PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
Model ini menggambarkan model umum inputan pada suatu motor dan keluaran dari motor tersebut dengan suatu sistem Time Generator untuk melihat keluaran dari Time yang di gunakan oleh sistem yang ada pada motor DC. Tetapi dengan pengendalian arus beban secara seri untuk mengurangi arus yang mengalir.
Output berupa kecepatan putar ω(t) dan Ia(t) yang masing-masing untuk t tertentu akan di tampilkan di scope.
2. Model Simulink motor DC
Gambar 4. Model Simulasi Motor DC dengan Simulink Matlab
Pada model ini terdapat 3 masukkan berupa beban yang terhubung ke rangkaian mekanik beban Rs dan Ea(t) (sumber tegangan) yang terhubung ke rangkaian elektrik. Keluaran dari rangkaian elektrik berupa Arus jangkar (Ia) dan keluaran dari rangkaian mekanik adalah Kecepatan Putar yaitu (RPM) setelah di kalikan dengan fungsi rad/sec do RPM.

6. IMAM SUKARDI – P2700214020 - TKKE 6
TUGAS 4 - PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
B. Pemodelan Motor DC Secara Simulink dengan pengontrolan open loop motor
DC dengan Hambatan Rp di pasang paralel terhadap beban
Pada design ini hambatan paralel akan mempengaruhi nilai tegangan input pada motor
DC. Dengan hukum kirchoff sebagai landasan maka di ambil sebuah kesimpulan jika
sebuah rangkaian di pasang paralel terhadap yang lainnya maka nilai tegangan pada
hambatan tersebut akan sama dengan Model rangkaian yang akan dikerjakan akan tampak
seperti gambar di bawah ini:
Medan tetap
B
Model elektrik Model mekanik
M ω (t)
J
Ra La
+ Rp
-
Ea
ea (t)
Gambar 5. Model rangkaian sederhana pengontrolan motor DC dengan Hambatan di
pasang Paralel terhadap beban
Di mana terdapat 2 hambatan yakni Ra yang di serikan dengan Rp bagian komponen
yakni bagian elektrik dan bagian mekanik yang masing-masing keluaran berupa Ia(t)
untuk rangkaian elektrik dan ω(t) untuk rangkaian mekanik.
1. Model Sistem Motor DC
Gambar 6. Model Sistem Motor DC secara keseluruhan dengan Simulink

7. IMAM SUKARDI – P2700214020 - TKKE 7
TUGAS 4 - PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
Model ini menggambarkan model umum inputan pada suatu motor dan keluaran dari motor tersebut dengan suatu sistem Time Generator untuk melihat keluaran dari Time yang di gunakan oleh sistem yang ada pada motor DC. Tetapi dengan pengendalian arus beban secara seri untuk mengurangi arus yang mengalir.
Output berupa kecepatan putar ω(t) dan Ia(t) yang masing-masing untuk t tertentu akan di tampilkan di scope.
2. Model Sumber tegangan Jangkar (Ea)
Gambar 7. Model Sumber Tegangan Jangkar (Ea)
Pada model ini digunakan sumber tegangan sebesar 12V dengan fungsi step. Fungsi step di sini untuk mengatur penyalaan sumber tegangan. Tegangan akan aktif ketika 0 second dan akan mati ketika 0.004 second.

8. IMAM SUKARDI – P2700214020 - TKKE 8
TUGAS 4 - PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
3. Model Simulink motor DC
Gambar 8. Model Simulasi Motor DC dengan Simulink Matlab
Pada model ini terdapat 3 masukkan berupa beban yang terhubung ke rangkaian mekanik beban Rs dan Ea(t) (sumber tegangan) yang terhubung ke rangkaian elektrik. Keluaran dari rangkaian elektrik berupa Arus jangkar (Ia) dan keluaran dari rangkaian mekanik adalah Kecepatan Putar yaitu (RPM) setelah di kalikan dengan fungsi rad/sec do RPM.

9. IMAM SUKARDI – P2700214020 - TKKE 9
TUGAS 4 - PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
BAB 3 PENGUJIAN
A. Open Loop Dengan Hambatan Rs yang di pasang seri
Dari model simulink tersebut kemudian dilakukan simulasi hingga diperoleh grafik
Gambar 9.
Berdasarkan pengamatan hasil simulink bahwa besarnya nilai Rs akan mempengaruhi riak dari arus starting dan stopping begitu pula lama pengaturan akibat dari jumlah pengaturan tahanan yang diberikan, bahwa semakin besar waktu yang diberikan dalam pengaturan tahanan maka semakin kecil resiko arus balik yang dihasilkan oleh motor DC terkendali jangkar tersebut.
00.511.522.533.54x 10-3050100(Simulink) R seri (ohm) 00.511.522.533.54x 10-3050100 omega (rpm) 00.511.522.533.54x 10-300.51 Arus (A) time (sec)

10. B. Open Loop Dengan Hambatan Rp yang di pasang Paralel
Untuk model Paralel yang menjadi tolak ukur adalah perubahan tegangan pada input Ea. Dimana tegangan input akan di variasikan dengan kontrol waktu yang berubah- ubah.
Gambar 10.
Dari grafik di atas terdapat 3 plot yang mana :
Plot ke 1 menggambarkan nilai arus yang mengalir pada motor dengan sejalan naiknya tegangan input maka arus juga akan naik dan mencapai arus maksimum ketika detik mencapai 0,5x10-3 detik dan stabil setelah 1,5x10-3 detik
Plot ke 2. mengambarkan nilai kecepatan putar dari motor sama halnya dengan arus kecepatan putar naik secara linier bersamaan dengan input tegangan jangkar
Plot ke 3. menggambarkan tegangan input di mana tegangan akan di mulai dari 0 dan naik hingga tegangan maksimum yaitu 12 volt pada detik ke 0,5x10-3 s dan akan turun pada detik ke 2x10-3 s dan akan menjadi nilai 0 volt pada detik ke 2,5x10-3 s.
Dari hasil simulasi di atas di peroleh kecepatan putar maksimum berada pada sekitar 71 RPM dan arus putarnya adalah 0,33 Ampere
00.511.522.533.54x 10-3-0.500.5(Simulink) Arus (A) 00.511.522.533.54x 10-3-1000100 omega (rpm) 00.511.522.533.54x 10-301020time (sec) tegangan (V)

11. IMAM SUKARDI – P2700214020 - TKKE 11
TUGAS 4 - PEMODELAN DAN PENGENDALIAN MOTOR LISTRIK
BAB IV KESIMPULAN
Dari hasil analisa diatas dapat disimpulkan bahwa metode pengendalian open loop pada motor DC yang terbaik adalah metode pengendalian motor DC dengan pengaturan Rparalel / tegangan jangkar (Ea). Metode ini menghasilkan perubahan kecepatan motor yang lebih linier dan arus lonjakan yang lebih kecil dibandingkan dengan metode pengendalian motor DC dengan pengaturan Rseri.
DAFTAR PUSTAKA
http://www.unhas.ac.id/rhiza/arsip//kuliah/PPML/dokumentasi-2014/
http://elektro.unm.ac.id/jurnal/ME/ME%20Vol%203%20No.1%20edisi%20Juni%202008/Harifuddin.pdf
Makassar, 20 Oktober 2014
Imam Sukardi
P2700214020