i

SKRIPSI

PENGARUH DIAMETER KUMPARAN KERJA

TERHADAP PERUBAHAN SUHU PADA MESIN

PEMANAS INDUKSI

MULYOTO

NIM. 201252024

DOSEN PEMBIMBING

Solekhan, ST., MT.

Mohammad Dahlan, ST., MT.

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MURIA KUDUS

2018

ii

iii

iv

PERNYATAAN KEASLIAN

Saya yang bertanda tangan dibawah ini :

Nama : Mulyoto

NIM : 201252024

Tempat & Tanggal Lahir : Jepara, 05 April 1983

Judul Skripsi : Pengaruh Diameter Kumparan Kerja Terhadap

Perubahan Suhu Pada Mesin Pemanas Induksi

Menyatakan dengan sebenarnya bahwa penulisan Skripsi ini berdasarkan hasil

penelitian, pemikiran dan pemaparan asli dari saya sendiri, baik untuk naskah

laporan maupun kegiatan lain yang tercantum sebagai bagian dari Skripsi ini.

Seluruh ide, pendapat, atau materi dari sumber lain telah dikutip dalam Skripsi

dengan cara penulisan referensi yang sesuai.

Demikian pernyataan ini saya buat dengan sesungguhnya dan apabila di kemudian

hari terdapat penyimpangan dan ketidakbenaran dalam pernyataan ini, maka saya

bersedia menerima sanksi akademik berupa pencabutan gelar dan sanksi lain

sesuai dengan peraturan yang berlaku di Universitas Muria Kudus.

Demikian pernyataan ini saya buat dalam keadaan sadar tanpa paksaan dari pihak

manapun.

v

PENGARUH DIAMETER KUMPARAN KERJA TERHADAP

PERUBAHAN SUHU PADA MESIN PEMANAS INDUKSI

Nama mahasiswa : Mulyoto

NIM : 201252024

Pembimbing :

1. Solekhan, ST. MT.

2. Mohammad Dahlan, ST. MT.

RINGKASAN

Cor Batangan Inti dicetak didalam Cetakan Inti berbahan besi dan

alumunium. Kemudian dipanaskan secara konvesional dengan api menggunakan

tungku gas LPG (Liquid Petrolium Gass) maupun kayu bakar. Proses pemanasan

ini membutuhkan waktu start-up yang lama serta tenaga dan biaya yang besar,

resiko ledakan dan kebakaran. Tujuan dari skripsi ini adalah untuk mengetahui

seberapa besar pengaruh perubahan diameter dari Coil atau kumparan kerja yang

digunakan dalam mesin pemanas induksi terhadap kecepatan perubahan suhu

maupun daya yang digunakan didalam memanaskan logam.

Metode penelitian dari skripsi ini membuat mesin pemanas induksi yang

digunakan untuk memanaskan dua jenis logam berbahan besi dan alumunium.

Pemanasan Induksi yaitu proses pemanasan secara induksi elektromagnetik yang

menginduksi obyek berbahan logam akibat dari arus eddy yang berpusar pada

logam secara terus-menerus,proses induksi ini akan menimbulkan panas pada

logam dengan suhu yang relatif tinggi. Dengan memanfaatkan sistem pemanasan

secara induksi akan lebih cepat, praktis dan aman. Dalam skripsi ini dilakukan

penelitian dengan cara merubah-ubah diameter Coil atau kumparan kerja untk

mengetahui perubahan suhu yang timbul dari obyek yang di panaskan.

Hasil dari penelitian ini adalah alat pemanas induksi berhasil dibuat

dengan baik. Pada kumparan kerja berdiameter 2,5 cm dapat memanaskan logam

jenis besi hingga 320 0C dengan daya DC 186 Watt dan daya AC yang dibutuhkan

286 Watt. Semakin besar ukuran kumparan maka daya yang digunakan semakin

kecil dan berbanding lurus dengan kecepatan pemanasan obyek logam, semakin

kecil kumparan maka perubahan suhu semakin cepat. Pada kumparan 2,5 cm

kenaikan suhu rata-rata mencapai 50 0C/menit.

Kata kunci : Kumparan Kerja, Logam, Pemanas Induksi, Suhu

vi

INFLUENCE OF WORKING COIL DIAMETER FOR TEMPERATURE

CHANGES OF INDUCTION HEATER MODULE

Student Name : Mulyoto

Student Identity Number : 201252024

Supervisor :

1. Solekhan, ST. MT.

2. Mohammad Dahlan, ST. MT.

ABSTRACT

Core Bars are printed in core molds made of iron and aluminum. Then

heated conventionally with fire using a LPG (Liquid Petroleum Gass) gas stove

and firewood. this heating process requires a long start-up time and a large

amount of energy and costs, the risk of explosion and fire. The purpose of this

thesis is to determine how much influence the change in diameter of the coil or

working coil used in induction heating machines to the speed of change in

temperature and power used in heating the metal.

The research method of this thesis makes an induction heating machine

which is used to heat two types of metal made from iron and aluminum. Induction

Heating is an electromagnetic induction heating process that induces objects

made from metal due to continuous eddy currents that rotate on the metal, this

induction process will cause heat to the metal with relatively high temperatures.

By utilizing an induction heating system it will be faster, practical and safer. In

this thesis, research is carried out by changing the diameter of the coil or the

working coil to determine the temperature changes arising from the heated object.

The result of this research is that the induction heating device was

successfully made well. At work coils with a diameter of 2.5 cm can heat the metal

type of iron up to 320 oC with DC 186 Watt power and AC power required 286

Watts. The larger the size of the coil, the smaller the power used and is directly

proportional to the heating speed of the metal object, the smaller the coil, the

faster the temperature changes. In 2.5 cm coils the average temperature rise

reaches 50 oC / minute.

Keywords : Work Coil, Metal, Induction Heater, Temperature

vii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Dengan memanjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, yang telah

memberikan rahmat dan petunjuk kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan

laporan skripsi dengan judul “PENGARUH DIAMETER KUMPARAN

KERJA TERHADAP PERUBAHAN SUHU PADA MESIN PEMANAS

INDUKSI”.

Dalam menyelesaikan laporan skripsi ini penulis memperoleh bantuan

serta bimbingan dari berbagai pihak, sehingga penyusunan dapat berjalan dengan

lancar. Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada yang terhormat :

1. Bapak Dr. Suparnyo, S.H., M.S., selaku rektor Universitas Muria

Kudus.

2. Bapak Moh. Dahlan, S.T, M.T, selaku Dekan Fakultas Teknik

Universitas Muria Kudus.

3. Bapak Mohammad Iqbal, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi

Teknik Elektro S1 dan selaku Pembimbing I yang telah memberikan

arahan dalam penyelesaian dalam skripsi ini.

4. Bapak Solekhan, S.T., M.T., selaku Pembimbing I yang telah

memberikan arahan dalam penyelesaian dalam skripsi ini.

5. Bapak Mohammad Dahlan,ST., M.T., selaku Pembimbing II yang

telah memberikan arahan dalam penyelesaian dalam skripsi ini.

6. Bapak dan ibu saya tercinta yang selalu memberikan do’a dan motivasi

agar terus bersemangat untuk meyelesaikan studi saya.

7. Teman-teman kuliah seperjuangan khususnya dari Progam studi

Teknik Elektro yang telah membantu memberikan motivasi, saran-

saran serta segala bantuan sehingga terselesainya laporan skripsi ini.

8. Dan kepada semua pihak yang telah membantu proses penyusunan

skripsi ini yang tidak bisa disebutkan satu persatu.

viii

Semoga segala bantuan yang telah diberikan menjadi catatan amal

tersendiri di hari perhitungan kelak dan semoga Allah SWT memberikan balasan

yang setimpal.

Berbagai upaya telah penulis lakukan untuk menyelesaikan laporan skripsi

ini, tetapi penulis menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari sempurna. Untuk

itu saran dan kritik senantiasa penulis harapkan demi kesempurnaan laporan

skripsi ini.

Akhir kata semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

ix

DAFTAR ISI

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

HALAMAN PERSETUJUAN ......................................................................... ii

HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... iii

PERNYATAAN KEASLIAN .......................................................................... iv

RINGKASAN .................................................................................................. v

ABSTRACT ..................................................................................................... vi

KATA PENGANTAR ..................................................................................... vii

DAFTAR ISI .................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xxii

DAFTAR TABEL ............................................................................................ xiv

DAFTAR SIMBOL .......................................................................................... xv

DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvi

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN ....................................................... xvii

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

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

1.2. Perumusan Masalah....................................................................... 3

1.3. Batasan Masalah ............................................................................ 3

1.4. Tujuan............................................................................................ 4

1.5. Manfaat.......................................................................................... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ...................................................................... 5

2.1. Teori Pemanas Induksi .................................................................. 5

2.2. Arus Eddy ...................................................................................... 6

2.3. Transformer Step-down................................................................. 8

2.4. Kapasitor ....................................................................................... 10

2.5. Dioda ............................................................................................. 12

2.5.1 Dioda Penyearah ........................................................................ 15

2.5.2. Ultra Fast Recovery Diode (UF5408) ........................................ 17

2.5.3. Dioda Schottky ........................................................................... 18

2.6. Mosfet............................................................................................ 20

x

2.7. Rangkaian Power Supply DC ........................................................ 21

2.8. Rangkaian Inverter ........................................................................ 24

2.9. Kumparan Kerja (Coil).................................................................. 25

2.10 Amperemeter ............................................................................... 26

2.10.1.Tang Ampere (Clamp Meter) .................................................... 26

2.10.2.Ammeter DC ............................................................................. 27

2.11 Multimeter .................................................................................... 28

2.12.Termometer Inframerah ............................................................... 29

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

3.1. Perancangan Diagram Modul Pemanas Induksi............................ 31

3.1.1 Perancangan Rangkaian Elektronik............................................. 32

3.2. Tahap Pengujian Modul Pemanas Induksi .................................... 36

3.3. Metode Pengambilan Data Arus dan tegangan DC ....................... 37

3.4. Metode Pengambilan Data Arus dan Tegangan AC ..................... 38

3.5. Metode Pengambilan Data Respon Suhu Terhadap Perubahan

Kumparan ...................................................................................... 29

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ......................................................... 40

4.1. Hasil Pengujian Dan Pembahasan ................................................. 40

4.1.1 Hasil Perancangan Modul Pemanas Induksi ............................... 40

4.1.2 Hasil Pengujian Penggunaan Daya DC ....................................... 42

4.1.3 Hasil Pengujian Penggunaan Daya AC .......................... ............. 47

4.1.3.1.Pengujian Penggunaan Daya AC Beban Besi dan

Alumunium................. .............................................................. 48

4.1.4. .. Hasil Pengujian Respon Suhu Terhadap Perubahan Kumparan 50

BAB V PENUTUP ........................................................................................... 53

3.1. Kesimpulan.................................................................................... 53

3.2. Saran .............................................................................................. 53

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 55

LAMPIRAN 1 .................................................................................................. 57

BIODATA PENULIS ...................................................................................... 59

xi

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Prinsip kerja pemanas induksi (Noviansyah, 2012) ................. 6

Gambar 2.2 Tipe dasar pemanas induksi (Aung, Wai and Soe, 2008) ......... 7

Gambar 2.3 Rangkaian dasar transormer (( Malvino, A.P., 2003) ............... 9

Gambar 2.4 Proses yang terjadi dalam kapasitor (Chanif, Sarwito and K, 2014)11

Gambar 2.5 Kapasitor jenis frekuensi tinggi ................................................ 12

Gambar 2.6 Simbol dioda (qurrata a’yun, 2015) .......................................... 13

Gambar 2.7 Beberapa contoh jenis dioda (Hasad, 2011) ............................. 15

Gambar 2.8 Beberapa jenis dioda bridge (Anggraini, 2014) ....................... 16

Gambar 2.9 Rangkaian dasar penyearah gelombang penuh ......................... 16

Gambar 2.10 Bentuk gelombang penyearah dioda ........................................ 17

Gambar 2.11 Dioda seri UF5408 ................................................................... 18

Gambar 2.12 Simbol dioda schottky (Agung Matutu, 2008) ......................... 18

Gambar 2.13 Contoh fisik dioda schottky ...................................................... 19

Gambar 2.14 Simbol dasar MOSFET ............................................................ 20

Gambar 2.15 Contoh fisik MOSFET IRF260N ............................................. 21

Gambar 2.16 Blok diagram dasar power supply DC ...................................... 23

Gambar 2.17 Contoh rangkaian sederhana power supply DC ....................... 23

Gambar 2.18 Rangkaian dasar inverter (Alem and Enny, 2015) ................... 24

Gambar 2.19 Beberapa kumparan kerja yang dibuat ..................................... 24

Gambar 2.20 Cara pengukuran arus menggunakan tang ampere ................... 27

Gambar 2.21 Contoh ammeter DC tipe analog .............................................. 28

Gambar 2.22 Fisik multimeter analogdan digital ........................................... 29

Gambar 2.23 Contoh fisik termometer inframerah ........................................ 30

Gambar 3.1 Alur kerja penelitian ................................................................. 31

Gambar 3.2 Diagram blok keseluruhan dari modul pemanas induksi ......... 31

Gambar 3.3 Skema rangkaian modul pemanas induksi ............................... 32

Gambar 3.4 Foto modul pemanas induksi .................................................... 34

Gambar 3.5 Foto beberapa jenis kumparan kerja ......................................... 36

Gambar 3.6 Alur kerja pengujian alat .......................................................... 36

Gambar 3.7 Alur kerja pengujian arus dan tegangan DC ............................. 37

Gambar 3.8 Alur kerja pengujian respon arus dan tegangan AC ................. 38

Gambar 3.9 Alur kerja pengujian respon suhu dengan perbedaan kumparan 39

Gambar 4.1 Foto modul pemanas induksi .................................................... 40

Gambar 4.2 Modul saat diberi beban logam ................................................ 41

Gambar 4.3 Tampilan kenaikan suhu maksimal ......................................... 41

Gambar 4.4 Tampilan arus DC pada ammeter ............................................. 42

Gambar 4.5 Tampilan arus dan teganagan DC pada Avometer ................... 42

xii

Gambar 4.6 Grafik pengukuran arus dan tegangan DC dengan beban maupun

tanpa beban ............................................................................... 44

Gambar 4.7 Grafik Penggunaan daya DC tanpa beban dan berbeban ......... 45

Gambar 4.8 Grafik Penggunaan daya DC menggunakan beban alumunium 46

Gambar 4.9 Grafik Penggunaan daya DC berbahan logam alumunium ..... 47

Gambar 4.10 Proses Pengukuran arus dan tegangan AC ............................... 48

Gambar 4.11 Grafik Pengukuran daya AC dengan beban besi dan alumunium 49

Gambar 4.12 Pengukuran suhu menggunakan termometer inframerah ......... 51

Gambar 1.13 Grafik kenaikan suhu pada beban logam besi .......................... 52

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Pegujian penggunaan daya DC berbahan logam besi ...................... 43

Tabel 4.2 Pegujian penggunaan daya DC berbahan logam alumunium .......... 45

Tabel 4.3 Pengujian pnggunaan daya AC berbeban logam besi ...................... 48

Tabel 1.4 Pengujian pnggunaan daya AC berbeban logam alumunium .......... 49

Tabel 1.5 Pengukuran terhadap tingkat kenaikan suhu pada logam besi ......... 51

xiv

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan Nomor

Persamaan

L luas lingkaran m2 3.1

π pi 22/7 3.1

d Diameter lingkaran m 3.1

r Jari-jari m/s2 3.1

L induktansi H 3.2

µ0 permeabilitas hampa (4.π.10-7

) 3.2

N Jumlah lilitan 3.2

A luas penampang m2 3.2

ℓ panjang kawat m 3.2

R hambatan dalam Ω 3.6

ρ hambatan jenis pada tembaga 1,68 x 10-8

Ω/m 3.6

W daya Watt 4.1

V tegangan V 4.1

I arus A 4.1

xv

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Foto hasil penelitian ......................................................................57

xvi

DAFTAR ISTILAH DAN SINGKATAN

IKM : Industri Kecil Menengah

LPG : Liquid Petrolium Gas

AC : Alternating Current (Arus bolak-balik)

DC : Direct Current (Arus searah)

Coil : Kumparan/lilitan