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