Ketika kontrol motor tidak lagi sekedar ON/OFF saja maka sudah saatnya menggunakan variable speed drive. Sebuah alat yang mampu untuk menawarkan fungsi pengontrolan motor yang lebih lanjut. Itulah yang saya dapatkan ketika kuliah tanpa pernah melihat kerja langsung dari sebuah VSD dan contoh barangnya.
Apa itu variable speed drive?
Variable speed drive atau juga disebut dengan variable frequency drive atau singkatnya disebut dengan inverter adalah solusi aplikasi yang membutuhkan kemampuan pengaturan motor lebih lanjut, misal: pengaturan putaran motor sesuai bebannya atau sesuai nilai yang kita inginkan. Penggunaan VSD bisa untuk aplikasi motor AC maupun DC. Istilah inverter sering digunakan untuk aplikasi AC.
Ada tiga jenis inverter yang biasa dipelajar di bangku kuliah:
- variable voltage inverter (VVI)
- current source inverter (CSI)
- pulse width inverter (PWM)
- cycloconverter
Bagaimana prinsip kerja variable speed drive?
Secara sederhana untuk drive AC, variable speed drive atau inverter akan mengubah AC ke DC yang kemudian diatur dengan suatu teknik penyaklaran ‘switching‘ mengubah DC menjadi tegangan dan frekuensi keluaran AC yang bervariasi.
Variable Voltage Inverter (VVI)
Jenis inverter ini menggunakan konverter jembatan SCR untuk mengubah tegangan input AC ke DC. SCR adalah komponen elektronika daya yang memiliki kemampuan untuk mengatur nilai tegangan DC mulai dari 0 hingga mendekati 600 VDC. Induktor L1 sebagai choke dengan kapasitor C1 membentuk bagian dengan istilah DC-link yang membantu memperhalus kualitas tegangan DC hasil konversi. Bagian inverter sendiri terdiri dari kumpulan divais penyaklaran seperti: thyristor, transistor bipolar, MOSFET, atau IGBT. Gambaran berikut menunjukkan inverter yang menggunakan transistor bipolar. Pengatur logika, biasanya dalam bentuk kartu elektronik, yang memiliki komponen utama sebuah mikroprosesor akan mengatur kapan waktu transistor-transistor inverter hidup atau mati untuk menghasilkan tegangan dan frekuensi yang bervariasi untuk dilanjutkan ke motor sesuai bebannya.
Tipe inverter ini menggunakan enam langkah untuk menyelesaikan satu putaran 360°(6 langkah masing-masing 60°). Oleh karena hanya enam langkah, inverter jenis ini memiliki kekurangan yaitu torsi yang pulsatif (peningkatan/penurunan nilai yang mendadak) setiap penyaklaran terjadi. Dan ini dapat ditemui pada operasi kecepatan rendah seiring variasi putaran motor. Istilah teknis dari putaran yang bervariasi ini adalah cogging. Selain itu, bentuk gelombang sinyal keluaran yang tidak sinusoidal sempurna mengakibatkan pemanasan berlebih di motor yang mengakibatkan motor mesti dijalankan di bawah nilai rating-nya.
Current Source Inverter (CSI)
Jenis inverter satu ini menggunakan SCR untuk menghasilkan tegangan DC-link yang bervariasi untuk suplai ke bagian inverter yang juga terdiri dari SCR untuk menyaklarkan keluaran ke motor. Beda dengan VVI yang mengontrol tegangan, CSI justru mengontrol arus yang akan disuplai ke motor. Karena inilah pemilihan motor haruslah hati-hati agar cocok dengan drive. Berikut gambaran sederhana inverter sumber arus.
Percikan arus akibat proses penyaklaran dapat dilihat pada keluaran jika kita mengukurnya menggunakan osciloscope. Pada kecepatan rendah sifat arus yang pulsatif dapat mengakibatkan motor tersendat ‘cog‘.
Pulse Width Modulation
Teknik penyaklaran satu ini memberikan output yang lebih sinusoidal dibandingkan dua jenis inverter sebelumnya. Drive yang menggunakan PWM terbukti lebih efisien dan memberikan tingkat performa yang lebih tinggi. Sama seperti VVI, sebuah PWM juga terdiri atas rangkaian konverter, DC link, control logic, dan sebuah inverter. Biasanya konverter yang digunakan adalah tipe tidak terkontrol (dioda biasa) namun juga ada yang menggunakan setengah terkontrol atau kontrol penuh. Perhatikan gambar sebuah PWM berikut ini.
Konverter
Konverter akan mengubah tegangan AC 3 fasa menjadi tegangan DC dan dihaluskan oleh rangkaian induktor L1 dan kapasitor C1. Nilai tegangan DC yang dihasilkan adalah 1.35 kali tegangan inputnya, misal: 480VAC dihasilkan 650 VDC.
Inverter
Untuk bagian inverter, rangkaian PWM di atas menggunakan divais elektronika daya “Insulated Gate Bipolar Transistor” (IGBT ). IGBT memiliki kemampuan penyaklaran yang sangat tinggi hingga ribuan kali per detik dimana dapat aktif kurang dari 400 nano detik dan mati dalam waktu 500 nano detik. IGBT dibangun oleh sebuah gate, kolektor, dan emiter. Saat gate diberikan tegangan positif (biasanya +15VDC), arus akan mengalir melalui kolektor dan emiter. IGBT akan mati saat tegangan positif dihilangkan dari gate. Selama kondisi mati, tegangan gate IGBT akan ditahan pada nilai tegangan negatif yang kecil sekitar -15V VDC untuk mencegah agar tidak hidup dengan sendirinya.
Berikut gambaran gelombang keluaran inverter PWM. Penjelasan PWM sendiri adalah di luar dari bahasan kita kali ini.
Sebagai catatan, amplituda tegangan dapat kita mainkan dengan mengatur durasi hidupnya. Untuk frekuensi rendah yang membutuhkan tegangan rendah, durasi ini akan diperpendek hingga pembentukan arus dan tegangan motor akan lambat. Dengan memperpanjang durasi penyaklaran, pembentukan arus dan tegangan akan cukup lama hingga mencapai nilai yang maksimal dibandingkan waktu yang lebih pendek.
Cukup sekian untuk tulisan saat ini. Di tulisan selanjutnya kita akan membahas prinsip kerja kontrol drive dan aplikasinya.
Semoga bermanfaat. 🙂
Referensi
http://ecmweb.com/powerquality/electric_improving_power_factor/
http://www3.sea.siemens.com/step/flash/STEPACDrives/index.htm
http://www3.sea.siemens.com/step/flash/STEPControlComponents/index.htm
http://www3.sea.siemens.com/step/flash/acmotors/index.htm
Inverter (VVI) bridge to convert the incoming AC voltage into DC. The SCRs
provide a means of controlling the value of the rectified DC
voltage from 0 to approximately 600 VDC. The L1 choke and
C1 capacitor(s) make up the DC link section and smooth
the converted DC voltage. The inverter section consists of
six switching devices. Various devices can be used such as
thyristors, bipolar transistors, MOSFETS, and IGBTs. The
following schematic shows an inverter that utilizes bipolar
transistors. Control logic (not shown) uses a microprocessor
to switch the transistors on and off providing a variable voltage
and frequency to the motor
salam kenal.. semoga bisa sama-sama bagi ilmu demi kebaikan.
semoga bermanfaat..:)
Mas Taufik, minta ijin untuk menggunakan materi tulisannya ya.
Kapan VSD Part 2-nya keluar? Saya tunggu ya…
Terima kasih.
oh silahkan. Tgu tgl mainnya. Dlm bulan ini ato bln depan.
Mas. bisa minta rangkaian lengkap untuk masing-masing VSD.
untuk keperluan ta.
trima kasih.
Kamu butuh rangkaian daya dan kontrol yg lengkap bukan?
wah saia ga bisa ngasih rangkaian lengkap masing2 VSD-nya karena berkaitan dengan hak paten.
khir saya, mohon bantuannya yach? tanks
maaf tulisannya terpotong kayaknya tu bro..bisa kirm lg? send to my email taufiq.sabirin@gmail.com
Sorry pak taufik tulisan saya terpotong, sebenarnya saya cuma mau minta ijin untuk menggunakan materi Variabel Speed Drive motor sebagai bahan TA saya, mohon bantuannya pak jika ada bahan Variabel Speed Drive Motor Type yang lain yang bisa saya kutip untuk TA saya,,, tanks yach
boleh kok. 🙂
pak .. boleh minta materi ttg vsd lainnya untuk bahan ta saya ? 🙂
ada klo mau aku emailkan.
tolong diemail kealamat riyadi_am@yahoo.com, kalo pak taufik punya materi tentang VSD, sekaligus contoh perhitungan dan penerapannya.
Terimakasih
mohon maaf bru membalas. sebelumnya ada yang pernah minta dan saya janjikan kirim tapi karena berkaitan dengan isu privasi saya tidak bisa bantu pak lebih banyak.
boleh pak, ni email saya ariapurasundana@gmail.com
maksudnya pak?
pa maaf, emailnya ko belum ada ya? 🙂
maaf saya juga ga ngerti maksudnya pak
wah bagus nih artikelnya, mas taufik say juga mau minta materi tentang vsd.. tolong mas krim ke email saya.. terimakasih
mohon maaf baru balas dan saya g bs janji bisa kirimkan soalnya gede2 filenya.
pak minta tolong donk.. kirim ke saya juga tentang materi VSD kayak nya menarik… soalny di tempat kerja saya pake
mo dikirim ke alamat emailnya apa pak? emang ada tuh alamat @yhaoo.com? 😀
pak,,,minta izin make rangkaian.x buat bahan TA ???
sama mw nanya induktor sama kapasitor pake yg brapaan???
terimah kasih,,pak….
rangkaiannya itu common kok jadi silahkan aja dipakai. klo untuk itu silahkan ditentukan berdasarkan rumusannya. trims
boleh. rangkaiannya common itu. hmmm klo hitungannya maaf saya g bs bantu. ada cara ngitungnya itu.
mau nanya komponen yg menghasilkan frekwensi dlm iverter apa ya ?
sederhananya inverter itu isinya transistor misal: IGBT, dll
Bang Taufiq, Kontrol VSD mau tanya tentang penggunakan PWM, ?? Kalo boleh tau, PWM itu ada berapa jenis, trus kontrol PWM itu bagaimana cara mengasut agar bisa mengeluarkan pulsa sebagai frekruensi ???
Mohon Penjelasannya???
maaf ris. ane kurang mendalami PWM sekarang jadi g bs menjelaskan lebih lanjut.
mas Taufik yg baik, saya ingin mengganti penggerak motor roll calender dg menggunakan VSD yang dirangkai 3 buah dengan satu potensio master yang dua sebagai slave nya, bagaimana rangkaian pemasangan potensionya, mohon pencerahan di email saya arosyana@yahoo.co.id
maaf mas agus saya tidak mendalami kontrol VSD lagi sekarang jadi g bs mbantu banyak.
I read this paragraph fully concerning the resemblance of most recent
and previous technologies, it’s remarkable article.
You are very welcome.
pak minta materi tentang VSD dong, kelebihan dan kekurangan dibanding yang lainya.
saya lagi pingin mendalaminya. terima kasih
mohon maaf saya tidak lagi berkecimpung di VSD. soal materi pun sudah ketinggalan jaman yang saya punya.
wah saya g bisa bagi. confidential soalnya.
mas taufiq, mau tanya
apakah motor induksi yang dikontrol menggunakan inverter masih perlu dihubungkan star-delta?
terima kasih
no need for that andrew. inverter mengalahkan segala jenis starter konvensional kecuali dlm hal harga
Potensio di gunakan sebagai Referensi Speed masuk ke kontrol I/O Analog input, Buat di dua mode Auto dan local mode. sekian mudah”an membantu
bener gan. makasi infonya.
Trimakasih banyak atas share ilmunya gan, sangant bermanfaat
alhmdlh semoga manfaat jg bagi saya.
pak, mau minta bahan bacaan tentang vsd nya dong. thx
maaf bahannya itu g bisa dibagi mas.
Pak Taufiq mau ikut nanya, kalau VFD (inverter drive) yang input power nya DC apakah dipasaran ada ?
tolong bantu pencerahan Pak, kalau saya punya sumber arus dari baterai (DC) tapi ingin mengendalikan motor AC, komponen apa saja yang dibutuhkan dan kira kira seperti apa diagram skematik nya !
maaf saya belum pernah menemukannya. Klo outputnya DC untuk motor DC saya dah pernah liat
maaf mas , saya bisa tanya referensi” VSD bisa didapatkan dari mana ya terima kasih ^^
maaf mas , bisa sharing bahan” referensi buat VSD yang lain dan terupdate , terima kasih ^^
saya g kerjakan vsd lagi mas, mohon maaf ya
Minta izin untuk bahannya ya bg.. 🙂
silakan
Dear Pka Taufiq
Boleh minta cara setting program VSD gak yach?? datanya dari contoh kita pakai VSD , brp KW dan motor nya?( merek dan typenya apa saja )
Sebelumnya saya minta maaf…boleh email roy_nhp@yahoo.com
saya dah lupa hahaha dah lama g ngerjakan hiks
om saya juga minta materi VSDnya untuk laporan akhir saya. tolong om banget om. email saya fpebriani884@yahoo.com makasih om sebelumnya
maaf saya g bs bantu..datanya dah kelamaan nti g bs jadi referensi lagi
terima kasih kang, di tunggu yang k 2
terima kasih kang smoga ilmunya berkah
sama2 amin