MONITORING SUPLAI TEGANGAN PADA MOTOR INDUKSI TIGA …repository.unj.ac.id/3607/17/COVER.pdf ·...

MONITORING SUPLAI TEGANGAN PADA MOTOR INDUKSI

TIGA FASA MENGGUNAKAN MIKROKONTROLER ARDUINO

DAN SENSOR TEGANGAN ZMPT101B

SKRIPSI

Disajikan sebagai salah satu syarat

Untuk memperoleh gelar Sarjana Pendidikan

Program Studi S1 Pendidikan Teknik Elektro

Oleh:

PUTRI RAMADHANI ADAM

5115152457

PROGRAM STUDI PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS NEGERI JAKARTA

2020

v

ABSTRAK

PUTRI RAMADHANI ADAM, MONITORING SUPLAI TEGANGAN

PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA MENGGUNAKAN

MIKROKONTROLER ARDUINO DAN SENSOR TEGANGAN

ZMPT101B, Skripsi. Jakarta: Fakultas Teknik Universitas Negeri Jakarta 2020.

Dosen Pembimbing: Drs. Purwanto Gendroyono, MT., Nur Hanifah Yuninda,

ST.MT.

Penelitian ini bertujuan untuk membuat sistem monitoring suplai tegangan

motor induksi tiga fasa berbasis mikrokontroler Arduino Uno menggunakan sensor

tegangan ZMPT101B. Selain itu, dalam penelitian ini bertujuan untuk mengetahui

persentase ketidakseimbangan tegangan sumber yang masuk pada motor induksi 3

fasa berdasarkan standar The National Standard for Electric Power System and

Equipment ANSI Std C84.1-1995, NEMA Std MGI.2009 dari hasil monitoring alat

yang telah dibuat.

Metode penelitian yang digunakan penulis yaitu metode eksperimen

laboratorium yang meliputi manipulasi, pengendalian, dan pengamatan. Adapun

penelitian yang dilakukan yaitu membuat sistem monitoring tegangan

menggunakan tiga Arduino Uno dan tiga sensor tegangan ZMPT101B yang

dihubungkan pada laptop. Kemudian dibuat pemrograman untuk pembacaan

masing-masing sensor tegangan ZMPT101B yang telah dihubungkan pada sumber

tegangan yang masuk ke motor induksi tiga fasa. Setelah itu, hasil monitoring

pembacaan sensor dapat ditampilkan pada serial monitor yang ada di aplikasi

Arduino IDE pada laptop.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa nilai persentase ketidakseimbangan

tegangan rata rata untuk di waktu pagi nilainya masih di bawah 1 %. Sedangkan

untuk nilai persentase ketidakseimbangan tegangan di waktu siang dan sore hari

nilainya sudah di atas 1 %. Jika sesuai dengan standar, persentase

ketidakseimbangan tegangan yang diijinkan tanpa melakukan derating (penurunan

daya) berdasarkan NEMA adalah 1 %. Sedangkan, maksimum persentase

ketidakseimbangan tegangan yang diijinkan adalah 5 %. Maka, hasil dari data

penelitian ketiga waktu tersebut yang paling aman kondisinya adalah di waktu pagi

hari. Sedangkan, data penelitian yang diambil saat siang dan sore hari kondisinya

masih aman tetapi akan ada penurunan daya. Selain itu, Perbandingan sensor

tegangan ZMPT101B dengan alat ukur AVO meter digital saat mendeteksi

tegangan memiliki error rata-rata yaitu 0,07 % untuk sensor tegangan ZMPT101B

yang pertama, 0,28 % untuk sensor tegangan ZMPT101B yang kedua dan 0,15 %

untuk sensor tegangan ZMPT101B yang ketiga. Sehingga dapat dikatakan bahwa

sistem monitoring tegangan yang dibuat sesuai dengan ketentuan dan bisa

diaplikasikan sebagai pembelajaran mahasiswa Pendidikan Teknik Elektro.

Kata Kunci: Ketidakseimbangan Tegangan, Monitoring, Motor Induksi 3 Fasa,

Arduino Uno, Sensor Tegangan ZMPT101B

vi

ABSTRACT

PUTRI RAMADHANI ADAM, VOLTAGE SUPPLY MONITORING ON

THREE PHASE INDUCTION MOTOR USING ARDUINO

MICROCONTROLLER AND ZMPT101B VOLTAGE SENSOR, Skripsi.

Jakarta: Faculty of Engineering, Jakarta State University 2020. Supervisor: Drs.

Purwanto Gendroyono, MT., Nur Hanifah Yuninda, ST.MT.

The purpose of this study is to create a three-phase induction motor voltage

monitoring system based on Arduino Uno microcontroller using a ZMPT101B

voltage sensor. In addition, this study aims to determine the percentage of voltage

unbalance on a 3 phase induction motor based on the National Standard for

Electric Power System and Equipment ANSI Std C84.1-1995, NEMA Std MGI.2009

from the results monitoring tools that have been made.

The research method used by the author in completing this research is the

laboratory experimental method which includes manipulation, control, and

observation. The research conducted is to create a voltage monitoring system using

three Arduino Uno and three ZMPT101B voltage sensors that are connected to a

laptop. Then programming is made for the reading of each ZMPT101B voltage

sensor which has been connected to the voltage source that enters the three-phase

induction motor. After that, the results of monitoring the sensor readings can be

displayed on the serial monitor in the Arduino IDE application on the laptop.

The results showed that the value of the percentage of voltage unbalance, the

average for the morning the value is still below 1%. As for the value of the

percentage of voltage unbalance in the afternoon and evening, the value is already

above 1%. If according to the standard, the percentage of voltage unbalance

permitted without derating (based on power reduction) based on NEMA is 1%.

Meanwhile, the maximum percentage of allowable voltage unbalance is 5%. So, the

results of the research data of the three times the safest condition is in the morning.

Meanwhile, research data taken during the afternoon and evening conditions are

still safe but there will be a decrease in power. In addition, the comparison of the

ZMPT101B voltage sensor with a digital AVO meter when detecting the voltage has

an average error of 0.07% for the first ZMPT101B voltage sensor, 0.28% for the

second ZMPT101B voltage sensor and 0.15% for the sensor the third voltage

ZMPT101B. So that it can be said that the voltage monitoring system that is made

in accordance with the provisions and can be applied as learning by students of

Electrical Engineering Education.

Keywords: Voltage Unbalance, Monitoring, 3 Phase Induction Motor, Arduino

Uno, ZMPT101B Voltage Sensor

vii

KATA PENGANTAR

Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat, hidayah serta karunia-Nya, serta sholawat dan salam semoga

selalu tercurahkan kepada Nabi Muhammad SAW. Alhamdulillah penulis telah

menyelesaikan penelitian skripsi yang berjudul “MONITORING SUPLAI

TEGANGAN PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA MENGGUNAKAN

MIKROKONTROLER ARDUINO DAN SENSOR TEGANGAN ZMPT101B”

sebagai salah satu persyaratan kelulusan untuk menyelesaikan studi S1 Program

Studi Pendidikan Teknik Elektro, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Jakarta.

Penulis sampaikan terimakasih kepada semua pihak yang telah membantu

hingga terselesaikannya skripsi ini, penulis haturkan terima kasih kasih kepada:

1. Bapak Massus Subekti, S.Pd., M.T, selaku Koordinator Program Studi

Pendidikan Teknik Elektro.

2. Bapak Drs. Purwanto Gendroyono, M.T selaku Dosen Pembimbing I dan

Ibu Nur Hanifah Yuninda, S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing II yang

telah memberikan motivasi, ilmu yang bermanfaat, hal-hal baru dalam

membuka pemikiran saya dan selalu bersemangat untuk membimbing saya

untuk menyelesaikan skripsi ini.

3. Keluarga, terutama orangtua yang saya cintai yaitu ibu dan bapak yang

selalu menyemangati dan mendoakan saya, dava sebagai adik saya yang

membuat saya lebih termotivasi untuk menyelesaikan skripsi ini, dan ibi

yang menemani saya disini.

4. Kak Nadya dari Prodi Teknik Elektronika yang sudah meluangkan

waktunya untuk memberikan ilmu mikrokontrolernya kepada saya.

5. Teman-teman dekat saya yang selalu menyemangati dan menemani selama

saya mengerjakan skripsi ini yaitu Purnama Catur Pandini, Eka Mardiana,

Desitha Rosyanti, dan Nindiya Suhaerani.

6. Teman-teman Prodi Pendidikan Teknik Elektro angkatan 2015 yang sudah

menemani dan membantu mengajarkan saya tentang mikrokontroler

maupun rangkaian kendali motor induksi tiga fasa dintaranya Abrar Yusra,

viii

Dhelvian Gading, Danu Rizky Fadilla, Wildan Gunawan, Raihan Afif

Ruselando, Ahmad Saepul Bahri, Syahroni Kurniawan, Anjar, Fahrul, dan

yang lainnya yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

7. Teman-teman Best Akhwat yang selalu menyemangati saya yaitu Nuraini

Azizah, Dinda Marta Astari, Rifma Vivi, Khoirina, Sheila Khoirunnisa,

Rizka Amalia, Iis, Irna, Nurul Annisa, dan Kak Nadya yang selalu

memberikan nasihat terbaiknya.

8. Teman-teman pejuang skripsi yang selalu saling menyemangati yaitu Eka

Mardiana, Purnama Catur Pandini, Desitha Rosyanti, Nindiya Suhaerani,

Ageng Khoirunnisa, Farras, Awalia, Nurhidayanti, Abdullah Fuad, Imam

Wahyudi, Irfan Nurhadi, Raihan Afif Ruselando, Anggi Hermawan, Wildan

Gunawan, Intan Agustina, dan Fajar Faturachman.

9. Seluruh dosen, staff tata usaha dan karyawan Prodi Pendidikan Teknik

Elektro, Universitas Negeri Jakarta yang saya hormati, yang telah

membantu saya dalam memberikan ilmu dalam menyelesaikan skripsi ini.

Mudah-mudahan segala sesuatu yang telah diberikan menjadi manfaat dan

bernilai ibadah dihadapan Allah SWT. Penulis memahami sepenuhnya bahwa

skrispi ini tidak luput dari kesalahan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang

membangun sangat diharapkan demi perbaikan dimasa mendatang. Semoga skrispi

ini dapat memberikan inspirasi bagi para pembaca untuk melakukan hal yang lebih

baik lagi dan semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca. Terima kasih.

Jakarta, 31 Januari 2020

Putri Ramadhani Adam

NIM. 5115152457

ix

DAFTAR ISI

Halaman

HALAMAN JUDUL ...................................................................................... i

LEMBAR PENGESAHAN ......................................................................... ii

PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................................. iii

ABSTRAK ................................................................................................... iv

ABSTRACT.................................................................................................. v

KATA PENGANTAR ................................................................................. vi

DAFTAR ISI ............................................................................................... viii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................... xi

DAFTAR TABEL ....................................................................................... xiii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................... xiv

BAB I PENDAHULUAN .......................................................................... 1

1.1. Latar Belakang Masalah ........................................................... 1

1.2. Identifikasi Masalah ................................................................. 4

1.3. Pembatasan Masalah ................................................................ 5

1.4. Perumusan Masalah .................................................................. 5

1.5. Tujuan Penelitian...................................................................... 6

1.6. Manfaat Penelitian .................................................................... 6

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ................................................................ 7

2.1. Kerangka Teoritik .............................................................. 7

2.1.1. Sistem Listrik 3 Fasa .......................................................... 7

2.1.1.1. Hubungan Bintang ............................................................. 8

2.1.1.2. Hubungan Segitiga ............................................................ 9

2.1.2. Motor Induksi Tiga Phasa ................................................. 10

2.1.3. Prinsip Kerja Motor Induksi Tiga Phasa ............................ 12

2.1.4. Gangguan Ketidakseimbangan Tegangan........................... 14

2.1.5. Mikrokontroler .................................................................. 17

2.1.6. Arduino Uno ...................................................................... 18

2.1.6.1. Software ArduinoIDE ........................................................ 19

2.1.7. Modul Sensor Tegangan ZMPT101B ................................. 21

2.1.7.1. Cara Kerja Sensor Tegangan ZMPT101B .......................... 23

2.1.7.2. Rangkaian Koneksi Arduino dengan Sensor Tegangan

ZMPT101B ....................................................................... 23

x

2.1.8. Kontaktor .......................................................................... 24

2.1.9. Thermal Overload Relay (TOR)......................................... 25

2.2. Kerangka Berpikir ............................................................. 26

2.2.1. Diagram Blok Alat............................................................. 26

2.2.2. Flowchart Penelitian .......................................................... 28

BAB III METODOLOGI PENELITIAN .................................................. 31

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ............................................ 31

3.2. Metode Penelitian .............................................................. 31

3.3. Alat dan Bahan Penelitian .................................................. 32

3.4. Prosedur Penelitian ............................................................ 33

3.5. Tahap Perencanaan dan Perancangan Alat ......................... 34

3.5.1. Desain Mekanik Alat ......................................................... 34

3.5.2. Skematik Alat .................................................................... 35

3.5.3. Perancangan Input/Output Arduino Uno ............................ 36

3.5.4. Flowchart Alat .................................................................. 37

3.6. Deskripsi Kerja Alat .......................................................... 39

3.7. Teknik Pengumpulan Data ................................................. 40

3.7.1. Pengujian Arduino Uno ..................................................... 41

3.7.2. Pengujian Sensor Tegangan ZMPT101B............................ 42

3.7.3. Pengujian Alat Keseluruhan ............................................... 43

3.8. Teknik Analisis Data ......................................................... 44

BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................. 46

4.1. Deskripsi Hasil Penelitian .................................................. 46

4.2. Pembuatan Hardware Alat................................................. 46

4.2.1. Pemasangan Sistem Kontrol Motor .................................... 47

4.2.2. Instalasi dan Pemasangan Sensor ....................................... 48

4.3. Pembuatan Software .......................................................... 48

4.3.1. Instalasi Software Arduino IDE ......................................... 49

4.3.2. Pemograman Kontrol Software Arduino IDE ..................... 50

4.3.3. Proses Compiling dan Peng-upload Arduino IDE .............. 51

4.4. Analisis Data Penelitian ..................................................... 52

xi

4.4.1. Hasil Pengujian Mikrokontroler Arduino Uno.................... 53

4.4.2. Hasil Pengujian Sensor Tegangan ZMPT101B .................. 56

4.4.3. Hasil Pengujian Alat Keseluruhan...................................... 61

4.4.3.1. Hasil Pengujian Ke-1 ......................................................... 61



4.5. Pembahasan Hasil Analisis Data Penelitian ........................ 76

4.6. Pembahasan Alat ............................................................... 80

4.6.1. Kelebihan Alat ................................................................... 80

4.6.2. Kekurangan Alat ................................................................ 81

4.7. Aplikasi Hasil Penelitian.................................................... 81

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 82

5.1. Kesimpulan ....................................................................... 82

5.2. Saran ................................................................................. 83

DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 84

LAMPIRAN ................................................................................................ 86

RIWAYAT HIDUP ..................................................................................... 97

xii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1. Gelombang Tegangan 3 Fasa .................................................. 7

Gambar 2.2. Hubungan Bintang (Y, wye) .................................................... 9

Gambar 2.3. Hubungan Segitiga (delta, Δ, D).............................................. 10

Gambar 2.4. Penampang Rotor dan Stator yang Memperlihatkan Medan

Magnet dalam Celah Udara .................................................... 13

Gambar 2.5. Unbalance Voltage pada Motor ............................................... 16

Gambar 2.6. Board Arduino Uno ............................................................... 18

Gambar 2.7. Software Arduino IDE 1.9.0 .................................................... 20

Gambar 2.8. Contoh Pemrograman Arduino ................................................ 21

Gambar 2.9. Modul Sensor Tegangan ZMPT101B ...................................... 22

Gambar 2.10. Rangkaian Koneksi Arduinodengan Modul Sensor Tegangan

ZMPT101B ............................................................................ 24

Gambar 2.11. Kontruksi Kontaktor Magnit ................................................... 24

Gambar 2.12. Thermal Overload Relay (TOR) .............................................. 25

Gambar 2.13. Diagram Blok Alat .................................................................. 28

Gambar 2.14. Flowchart Penelitian ............................................................... 30

Gambar 3.1. Maket Alat Monitoring Tegangan Motor Induksi 3 Fasa ......... 35

Gambar 3.2. Skematik Alat Monitoring Tegangan Motor Induksi 3 Fasa..... 36

Gambar 3.3. Flowchart Sistem Monitoring Tegangan ................................. 38

Gambar 4.1. Pemasangan Sistem Kontrol Motor pada Panel ....................... 47

Gambar 4.2. Pemasangan Sensor Tegangan ZMPT101B ............................. 48

Gambar 4.3. Tampilan Awal Arduino IDE .................................................. 49

Gambar 4.4. Tampilan Siap Program .......................................................... 50

Gambar 4.5. Tampilan Program Monitoring Suplai Tegangan pada Motor

Induksi Tiga Fasa ................................................................... 50

Gambar 4.6. Proses Compiling Program pada Arduino IDE ........................ 51

Gambar 4.7. Compiling Arduino IDE .......................................................... 52

Gambar 4.8. Grafik Pengujian Sensor Tegangan ZMPT101B 1 ................... 57


xiii


Gambar 4.11. Grafik Hasil Monitoring Tegangan Pengujian ke-1 ................. 63

Gambar 4.12. Grafik Nilai Tegangan Rata-rata (Vav) Pengujian ke-1 ........... 64

Gambar 4.13. Grafik Nilai Tegangan Fasa R (Va) Pengujian ke-1 ................. 64

Gambar 4.14. Grafik Nilai Tegangan Fasa S (Vb) Pengujian ke-1 ................. 65

Gambar 4.15. Grafik Nilai Tegangan Fasa T (Vc) Pengujian ke-1 ................. 66











Gambar 4.26. Grafik Hasil Rekapitulasi Nilai Persentase Ketidakseimbangan

Tegangan Sumber .................................................................. 79

xiv

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1. Spesifikasi Arduino Uno.................. ........................................ 19

Tabel 2.2. Spesifikasi Elektrik Sensor Tegangan ZMPT101B................... 22

Tabel 3.1. Perancangan Input / Output Arduino Uno 1 ............................. 37



Tabel 3.4. Pengujian Mikrokontroler Arduino Uno 1 ................................ 41



Tabel 3.7. Pengujian Sensor Tegangan ZMPT101B 1 ............................... 42



Tabel 3.10. Pengujian Alat Keseluruhan ..................................................... 44

Tabel 4.1. Hasil Pengujian Mikrokontroler Arduino Uno 1 ....................... 53



Tabel 4.4. Hasil Pengujian Sensor Tegangan ZMPT101B 1...................... 56



Tabel 4.7. Hasil Pengujian ke-1 pada Pagi Hari ........................................ 62

Tabel 4.8. Hasil Pengujian ke-2 pada Siang Hari ...................................... 67

Tabel 4.9. Hasil Pengujian ke-3 pada Sore Hari ........................................ 72

Tabel 4.10. Rekapitulasi Hasil Analisis Data Penelitian.............................. 77

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Surat Permohonan Peminjaman Alat.................. ....................... 86

Lampiran 2. Dokumentasi Penelitian.................... ........................................ 87

Lampiran 3. Program Alat.................. .......................................................... 93

MONITORING SUPLAI TEGANGAN PADA MOTOR INDUKSI TIGA …repository.unj.ac.id/3607/17/COVER.pdf ·...

Documents

Transcript of MONITORING SUPLAI TEGANGAN PADA MOTOR INDUKSI TIGA …repository.unj.ac.id/3607/17/COVER.pdf ·...