BAB IPENDAHULUAN

1.1. Latar BelakangMotor listrik merupakan perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energy mekanik. Energi mekanik yang dihasilkan sangat bermanfaat dalam kehidupan sehari-hari, misalnya untuk memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan,dll. Motor listrik mempunyai berbagai jenis seperti motorAC maupun DC , pada jenis AC ataupun DC pula terdapat lagi jenis-jenis motor yang berbeda fungsi dan spesifikasinya maka perlu adanya penjelasan secara khusus tentang jenis-jenis motor sehingga tidak akan terjadi ketidaksesuain dalam penggunaan motor listrik. 1.2. Rumusan MasalahDalam makalah ini penulis membatasi tentang pengenalan.

1.3. TujuanTujuan makalah ini adalah untuk memenuhi tugas mata kuliah elektronika industry, dan juga mengetahui pemakaian sistem kerja, penggunaan, dan fungsi dari berbagai jenis transformator.

BAB IIDASAR TEORI

2.1. Teori TransformatorTransformator merupakan suatu alat listrik yang termasuk ke dalam klasifikasi mesin listrik static yang berfungsi menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah dan sebaliknya. Atau dapat juga diartikan mengubah tegangan arus bolak-balik dari satu tingkat ke tingkat yang lain melalui suatu gandengan magnet dan berdasarkan prinsip-prinsip induksi-elektromagnet. Transformator terdiri atas sebuah inti, yang terbuat dari besi berlapis dan dua buah kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder. Transformator digunakan secara luas, baik dalam bidang tenaga listrik maupun elektronika. Penggunaan transformator dalam sistem tenaga listrik memungkinkan terpilihnya tegangan yang sesuai dan ekonomis untuk tiap-tiap keperluan, misalnya kebutuhan akan tegangan tinggi dalam pengiriman daya listrik jarak jauh. Dasar teori dari transformator adalah apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnet dan apabila magnet tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan mengelilingi magnet, sehingga akan timbul Gaya Gerak Listrik (GGL). Untuk keperluan apa tegangan atau arus suatu trasformator diubah, ada beberapa alasan antara lain:1.Digunakan untuk pengiriman tenaga listrik2.Untuk menyesuaikan tegangan3.Untuk mengadakan pengukuran dari besaran listrik4.Untuk memisahkan rangkaian yang satu dengan yang lain5.Untuk memberikan tenaga pada alat tertentu

2.2. Prinsip Kerja TransformatorPrinsip Kerja Transformatorsebenarnya bertujuan untuk menaikan dan atau menurunkan arus tegangan. Arus tegangan yang akan di naikan dan atau di turunkan olehtransformatortersebut adalah arus tegangan bolak balik, secara umum arus tegangan bolak balik tersebut lebih dikenal dengan AC. Sebagai pengantar, transformator biasanya dapat anda lihat dan temukan di beberapa barang barang kelistrikan, seperti televisi, radio, komputer dan peralatan peralatan yang berhubungan dengan listrik lainnya. yang jelas alat alat yang berhubungan dengan listrik tersebut memang memerlukan penyesuai dalam hal tegangan atau arus. Sebagai contoh, televisi yang memerlukan tegangan 50 volt pada listrik di rumah dengan tegangan 220 volt.

Gambar 2.1 Tentang Prinsip Kerja Transformator

Maka di gunakan transformator pada televisi tersebut untuk merubah tegangan listrik AC atau tegangan bolak balik sebesar 220 volt menjadi tegangan atau arus listrik 50 volt pada televisi tersebut. Karenaprinsip kerja transformatoryang dapat mengubah tegangan tersebut maka transformator selalu dapat di temukan di hampir semua alat alat yang ada hubungannya dengan listrik. Terdapat tiga bagian pada sebuah transformator yaitu, kumparan yang terdiri dari kumparan primer dan skunder, dan kumparan utama atau kumparan primer. Bagi anda yang ingin menghitung jumlah lilitan sekunder yang dibutuhkan juga sebenarnya cukup mudah, ada rumus fisika yang dapat anda gunakan untuk menghitungnya.Rumus yang digunakan untuk menghitung lilitan sekunder adalah besar tegangan listrik yang dibutuhkan alat elektronik anda dibagi besarnya tegangan listrik di rumah anda dikali dengan jumlah banyaknya lilitan primer yang terdapat pada transformator. Contoh, tegangan listrik yang dibutuhkan untuk charger hp 10 volt pada tegangan listrik rumah sebesar 220 volt dan jika kumparan primer yang terdapat pada transformatornya adalah 1.100 lilitan, jadi rumus menghitungnya 10 volt per 220 volt dikali 1100 maka hasilnya adalah 50. Angka 50 tersebut adalah jumlah dari lilitan skundernya. Prinsip kerja transformator merupakan hal yang harus dimengerti oleh orang yang mengambil jurusan kelistrikan atau elektro, karena seperti yang sudah diketahui bersama, transformator hampir pasti ada disetiap peralatan elektronik.

2.3. Transformator Ideal

Gambar 2.2 Prinsip Kerja Transformator Ideal

Pada transformator ideal, tidak ada energi yang diubah menjadi bentuk energi lain di dalam transformator sehingga daya listrik pada kumparan skunder sama dengan daya listrik pada kumparan primer. Pada transformator Ideal perbandingan antara tegangan sebanding dengan perbandingan jumlah lilitannya. Dengan demikian dapat dituliskan dengan persamaan berikut:

Namun, pada kenyataannya tidak ada transformator yang ideal. Hal ini karena pada transformator selalu ada rugi-rugi yang antara lain sebagai berikut: Rugi-rugi tembaga; rugi-rugi yang disebabkan oleh pemanasan yang timbul akibat arus mengalir pada hambatan kawat penghantar yang terdapat pada kumparan primer dan sekunder dari transformator. Rugi-rugi tembaga sebanding dengan kuadrat arus yang mengalir pada kumparan. Rugi-rugi arus eddy; rugi-rugi yang disebabkan oleh pemanasan akibat timbulnya arus eddy (pusar) yang terdapat pada inti besi transformator. Rugi-rugi ini terjadi karena inti besi terlalu tebal sehingga terjadi perbedaan tegangan antara sisinya maka mengalir arus yang berputar-putar di sisi tersebut. Rugi-rugi arus eddy sebanding dengan kuadrat tegangan yang disuplai ke transformator. Rugi-rugi hysteresis; rugi-rugi yang berkaitan dengan penyusunan kembali medan magnetik di dalam inti besi pada setiap setengah siklus, sehingga timbul fluks bolak-balik pada inti besi. Rugi-rugi ini tidak linear dan kompleks, yang dituliskan dalam persamaan:

Gambar 2.3 Persamaan Rugi Rugi Hysteresis Fluks Bocor; kebocoran fluks terjadi karena ada beberapa fluks yang tidak menembus inti besi dan hanya melewati salah satu kumparan transformator saja. Fluks yang bocor ini akan menghasilkan induktansi diri pada lilitan primer dan sekunder sehingga akan berpengaruh terhadap nilai daya yang disuplai dari sisi primer ke sisi sekunder transformator.

2.4. Rangkaian Ekivalen TransformatorDalam membuat rangkaian ekivalen transformator, kita harus memperhitungkan semua ketidaksempurnaan (cacat) yang ada pada transformator yang sebenarnya. Setiap cacat utama diperhitungkan dan pengaruhnya dimasukkan dalam membuat model transformator. Effect yang paling mudah untuk dimodelkan adalah rugi-rugi tembaga. Rugi-rugi tembaga dimodelkan dengan dengan resistor Rp di sisi primer transformator dan resistor Rs di sisi sekunder transformator.Fluks bocor pada kumparan primer ?lpmenghasilkan tegangan elpyang diberikan oleh persamaan:Sedangkan Fluks bocor pada kumparan sekunder ?lsmenghasilkan tegangan elsyang diberikan oleh persamaan:Karena fluks bocor banyak yang melalui udara, kontanta reluktansi udara lebih besar daripada reluktansi inti besi, maka fluks bocor primer ?lpproporsional dengan arus primer Ip dan fluks bocor sekunder ?lsproportional dengan arus sekunder Is. Sehingga didapatkan:

Dengan Lp induktansi diri lilitan primer dan Ls induktansi diri lilitan sekunder. Dengan demikian fluks bocor pada rangkaian ekivalen transformator akan dimodelkan sebagai induktor primer dan sekunder.Kemudian yang terakhir adalah memodelkan pengaruh dari eksitasi inti transformator, yaitu dengan memperhitungkan arus magnetisasi Im, rugi-rugi arus eddy, dan rugi-rugi hysteresis. Arus magnetisasi Im adalah arus yang sebanding dengan tegangan pada inti transformator dan lagging (tertinggal) 90 dengan tegangan supplai, sehingga dapat dimodelkan sebagai reaktansi Xm yang dipasang paralel dengan sumber tegangan primer. Arus rugi inti (arus eddy dan hysteresis) merupakan arus yang sebanding dengan tegangan pada inti transformator dan satu phase dengan tegangan supplai, sehingga dapat dimodelkan dengan hambatan Rc yang dipasang paralel dengan sumber tegangan primer. Dengan demikian maka dihasilkan model untuk real transformator sebagai berikut.Gambar 2.4 Model Real Transformator

Kemudian rangkaian ekivalen diatas dapat disederhanakan dengan melihat pada sisi primer atau pada sisi sekunder. Seperti terlihat pada gambar dibawah ini:

Gambar 2.5 Rangkaian Ekivalen Transformator

2.5. Penyebab Gangguan Trafo 1. Tegangan Lebih Akibat Petir Gangguan ini terjadi akibat sambaran petir yang mengenai kawat phasa, sehingga menimbulkan gelombang berjalan yang merambat melalui kawat phasa tersebut dan menimbulkan gangguan pada trafo. Hal ini dapat terjadi karena arrester yang terpasang tidak berfungsi dengan baik, akibat kerusakan peralatan/pentanahan yang tidak ada. Pada kondisi normal, arrester akan mengalirkan arus bertegangan lebih yang muncul akibat sambaran petir ke tanah. Tetapi apabila terjadi kerusakan pada arrester, arus petir tersebut tidak akan dialirkan ke tanah oleh arrester sehingga mengalir ke trafo. Jika tegangan lebih tersebut lebih besar dari kemampuan isolasi trafo, maka tegangan lebih tersebut akan merusak lilitan trafo dan mengakibatkan hubungan singkat antar lilitan.

2. Overload dan Beban Tidak Seimbang Overload terjadi karena beban yang terpasang pada trafo melebihi kapasitas maksimum yang dapat dipikul trafo dimana arus beban melebihi arus beban penuh (full load) dari trafo. Overload akan menyebabkan trafo menjadi panas dan kawat tidak sanggup lagi menahan beban, sehingga timbul panas yang menyebabkan naiknya suhu lilitan tersebut. Kenaikan ini menyebabkan rusaknya isolasi lilitan pada kumparan trafo.

3. Loss Contact Pada Terminal Bushing Gangguan ini terjadi pada bushing trafo yang disebabkan terdapat kelonggaran pada hubungan kawat phasa (kabel schoen) dengan terminal bushing. Hal ini mengakibatkan tidak stabilnya aliran listrik yang diterima oleh trafo distribusi dan dapat juga menimbulkan panas yang dapat menyebabkan kerusakan belitan trafo. 4. Isolator Bocor/Bushing Pecah Gangguan akibat isolator bocor/bushing pecah dapat disebabkan oleh : a) Flash Over Flash Over dapat terjadi apabila muncul tegangan lebih pada jaringan distribusi seperti pada saat terjadi sambaran petir/surja hubung. Bila besar surja tegangan yang timbul menyamai atau melebihi ketahanan impuls isolator, maka kemungkinan akan terjadi flash over pada bushing. Pada system 20 KV, ketahanan impuls isolator adalah 160 kV. Flash over menyebabkan loncatan busur api antara konduktor dengan bodi trafo sehingga mengakibatkan hubungan singkat phasa ke tanah.

b) Bushing Kotor Kotoran pada permukaan bushing dapat menyebabkan terbentuknya lapisan penghantar di permukaan bushing. Kotoran ini dapat mengakibatkan jalannya arus melalui permukaan bushing sehingga mencapai body trafo. Umumnya kotoran ini tidak menjadi penghantar sampai endapan kotoran tersebut basah karena hujan/embun.

5. Kegagalan Isolasi Minyak Trafo/Packing Bocor Kegagalan isolasi minyak trafo dapat terjadi akibat penurunan kualitas minyak trafo sehingga kekuatan dielektrisnya menurun. Hal ini disebabkan oleh : 1. Packing bocor, sehingga air masuk dan volume minyak trafo berkurang. 2. Karena umur minyak trafo sudah tua.

BAB IIIMENGENAL MOTOR SERVO

3.1.Pengertian Motor Servo Motor Servo adalah sebuah motor DC yang dilengkapi rangkaian kendali dengan sistem closed feedback yang terintegrasi dalam motor tersebut. Pada motor servo posisi putaran sumbu (axis) dari motor akan diinformasikan kembali ke rangkaian kontrol yang ada di dalam motor servo. Motor servo disusun dari sebuah motor DC, gearbox, variabel resistor (VR) atau potensiometer dan rangkaian kontrol. Potensiometer berfungsi untuk menentukan batas maksimum putaran sumbu (axis) motor servo. Sedangkan sudut dari sumbu motor servo diatur berdasarkan lebar pulsa yang pada pin kontrol motor servo.

Gambar 1 Komponen bagian dalam motor servo

Gambar 2 Komponen bagian luar motor servo

Motor servo ini terdiri dari beberapa bagian sebagai berikut: Jangkar untuk menghubungkan motor servo dengan obyek-obyek yang akan digerakkan. Lubang Jangkar bagian ini berfungsi untuk menempatkan sekrup yang mengaitkan jangkar ke obyek-obyek yang akan digerakkan. Pada gambar tampak lubang jangkar dihubungkan ke obyek dengan sekrup untuk gerakan memutar. Lubang Sekrup yang berfungsi untuk mengaitkan motor servo dengan tubuh robot Housing Servo, di dalam bagian ini terdapat motor DC, gearbox dan rangkaian pengatur sudut servo Kabel, kabel yang menghubungkan rangkaian servo dengan pengendali servo Konektor, konektor 3 pin yang terdiri dari input tegangan positif (+), input tegangan negatif (GND) dan input pulsa (Signal)

Gambar 3 Jenis-jenis konektor

Cara yang paling mudah untuk menentukan posisi kabel signal adalah dengang mengingat Kabel Merah adalah (+), Kabel Hitam adalah (-), Warna lain selain Merah dan hitam adalah kabel signal. Untuk dapat melakukan controling pada servo, kabel signal di sambung langsung pada Salah satu port Mikrocontroller, dan di set sebagai Output. kemudian servo di beri suplay 5-6V. Sedangkan nilai sinyal yang di kirm dan sudut yang di hasilkan terlihat seperti berikut:

Gambar 4 hasil pengiriman sinyal pada motor servo

3.2.Jenis Jenis Sudut Putaran Motor Servo Secara umum terdapat 2 jenis motor servo. Yaitu motor servo standard dan motor servo Continous. Motor servo standard : Motor servo jenis ini hanya mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) dengan defleksi masing-masing sudut mencapai 90 sehingga total defleksi sudut dari kanan tengah kiri adalah 180 Motor servo continuous : Motor servo jenis ini mampu bergerak dua arah (CW dan CCW) tanpa batasan defleksi sudut putar (dapat berputar secara kontinyu). Sudut putarannya bisa mencapai 360.

Motor servo standard sering dipakai pada sistim robotika misalnya untuk membuat Robot Arm ( Robot Lengan ) sedangkan motor servo Continous sering dipakai untuk Mobile Robot.

3.3.Jenis-jenis Horn Motor servo merupakan sebuah motor dc kecil yang diberi sistim gear dan potensiometer sehingga dia dapat menempatkan horn servo pada posisi yang dikehendaki. Karena motor ini menggunakan sistim close loop sehingga posisi horn yang dikehendaki bisa dipertahanakan. Horn pada servo ada dua jenis. Yaitu Horn X dan Horn berbentuk bulat ( seperti pada gambar di samping ).

Servo Dengan Horn BulatServo Dengan Horn X

Jenis jenis motor servo yang biasa digunakan Jenis-jenis motor servo yang biasa digunakan adalah sebagai berikut:

Servo HS-645MG

Gambar 9 servo HS-645MG

Motor servo ini memiliki torsi yang cukup besar yaitu 9.6 kg-cm dengan metal gear sehingga biasa ditempatkan pada bagian-bagian terberat yaitu bagian yang menopang robot. Dengan kecepatan 60 derajat dalam 0.2 second berarti motor dapat bergerak 60 derajat dengan kecepatan 0.2 detik

servo HS-225BB

Gambar 8 servo HS-225BB

Untuk aplikasi yang tidak terlalu berat dapat digunakan motor servo yang lebih lemah torsinya seperti HS-225BB

servo HS-225MG

Gambar 9 servo HS-225MG

Motor ini memiliki torsi 3.9 kg-cm dan juga terdapat versi metal gearnya yaitu HS-225MG

servo HS-311

Gambar 10 servo HS-311

Untuk gerakan sudut yang torsinya lebih ringan lagi dapat dilakukan dengan menggunakan HS-311 yang dari segi harga sangat ekonomis. Servo ini memiliki torsi 3.7 kg-cm dan kecepatan untuk menempuh sudut 60 derajat dalam 0.19 detik.

3.4.Alasan Penggunaan Servo Motor pada robot Penggunaan motor servo untuk bidang robotika tentu ada alasannya. Alasannya adalah motor servo memiliki putaran yang lambat dan torsi yang kuat berkat adanya sistim gear. Hal ini cocok dengan bidang robotika, bandingkan misalnya dengan motor dc biasa yang memiliki putaran cepat namun torsi rendah. Poros Motor dc yang dihubungkan langsung dengan roda, tidak akan kuat untuk menggerakkan mobile robot tersebut. Untuk aplikasi robot berkaki, gerakan-gerakan tidak hanya memutar, namun gerakan sudut lebih banyak diperlukan. Untuk itu dibutuhkan motor servo, yaitu motor yang bergerak menuju sudut tertentu berdasarkan lebar pulsa PWM yang diterima.

3.5.Contoh Motor Servo Pada Robot Berkaki

Gambar 11 Hexapod mechanic

Robot ini dikendalikan dengan 18 motor servo dan 6 buah kaki di mana masing-masing kaki memiliki 3 derajat kebebasan.

BAB IVPENUTUP

4.1 KesimpulanMotor servo sangat memiliki peran dalam pengoperasian robot, khususnya pada arm robot. Dengan servo motor, gerakan lengan robot tidak hanya memutar tetapi juga bisa melakukan gerakan-gerakan sudut. Keunggulan motor servo memiliki putaran yang lambat dan torsi yang kuat berkat adanya sistim gear.

DAFTAR PUSTAKA

[1] Agus F. Suyatno, Teknik Listrik Motor & generator Arus Bolak Balik, 1984 [2] Bakhtiar hasan, system proteksi system tenaga listrik, kuliah teknik elektro IKIP bandung, 1989. [3] Tim Pelatihan Operator Gardu Induk, 2002, Pengantar Teknik Tenaga Listrik, PT PLN (Persero). [4] Joko Prakoso, Isna (2010). Laporan Kerja Praktek Transformator Arus dan Pemeliharaannya pada Gardu Induk 150 kV Srondol PT. PLN (PERSERO) P3B JB Region Jawa Tengah dan DIY UPT Semarang. Semarang: Universitas Diponegoro

1