Modul Bahan Ajar
Modul Bahan Ajar
VARIABLE SPEED DRIVE
VARIABLE SPEED DRIVE
Nama : Karunia Ratna Istiqlal, S.Pd Nama : Karunia Ratna Istiqlal, S.Pd
PPG PRAJABATAN
PPG PRAJABATAN BERSUBSIDI
BERSUBSIDI
Universitas Negeri Yogyakarta
Universitas Negeri Yogyakarta
2017
2017
Judul Modul : Variable Speed Drive dalam pengendalian motor listrik
Nomor Modul :
Oleh penulis : Karunia Ratna Istiqlal, S.Pd
I. Pendahuluan
Saat dunia industri sudah didominasi dengan pergantian kerja manusia menggunakan motor motor penggerak yang mampu meringankan kerja manusia. Hingga pada perkembangan terakhir, kinerja motor sudah dapat dilakukan secara otomatis sehingga produksi mampu mencapai tujuan yang utama yaitu ekonomis dan efektif. Apakah ada yang tahu bagaimana pengontrolan motor di pabrik kertas, rolling mill ,
pompa, dan alat-alat mesin?
Untuk selengkapnya akan di jabarkan dalam peta konsep berikut :
II. Kegiatan Belajar
Pada modul ini berisi tentang penjabaran dari Variable Speed Drive. Penjelasan selengkapnya sebagai berikut :
A. Pengertian Variable Speed Drive
Berbagai aplikasi industri memerlukan kontrol gerak mesin dengan bantuan motor-motor. Dalam hal ini instalasi motor listrik penting digunakan dalam pengaplikasian di industri. perancangan instalasi motor listrik pada hakikatnya terletak pada ketepatan menganalisa spesifikasi yang direkomendasi oleh otoritas yang bersangkutan. Demi mencapai nilai keselamatan dan ekonomis, maka instalasi motor listrik diciptakan secara efisien.
Variable Speed Drive (VSD) atau Variable frecuency Drive merupakan alat yang digunakan dalam starting motor di industri. variable frequency drive / variable speed drive merupakan sebuah alat pengatur kecepatan motor dengan mengubah nilai frekuensi
Variable Speed
Drive
Pengertian
Variable Speed
Drive
Cara kerja
Variable
Speed Drive
Mengidentifikasi
spesifikasi
Variable
dan tegangan yang masuk ke motor. VSD memberi batasan kontrol kontinu atas kecepatan mesin. VSD digunakan dalam pengendalian motor listrik 3 phasa.
Nilai frekuensi dan tegangan yang diatur dalam VSD mempengaruhi suatu kecepatan motor. Semakin tinggi frekwensi listrik yang menyuplai suatu motor listrik, akan semakin besar kecepatan putaran (Rpm) motor listrik tersebut. Inverter atau VSD (Variable Speed Drives) mengatur besaran nilai dari Frekwensi dengan tujuan untuk mendapatkan kecepatan putaran sesuai dengan yang diinginkan, namun dengan Kemampuan Torsi (Torque) Motor listrik yang tetap dan meminimalkan lonjakan Arus start motor listrik.
Beberapa aplikasi, seperti pabrik kertas, rolling mill , pompa, dan alat-alat mesin tidak dapat berjalan tanpa VSD ini sedangkan yang lainnya, seperti pompa sentrifugal, bisa mendapat manfaat dari penghematan energi.
Umumnya VSD digunakan untuk melakukan berikut ini:
• Menyesuaikan kecepatan pengendali dengan keperluan kecepatan proses • Menyesuaikan torque (kopel/torsi) pengendali dengan keperluan kopel proses • Menghemat energi dan meningkatkan efisiensi.
Gambar 1 : penerapan VSD di industri
Kelebihan menggunakan Variable speed drive (VSD) pada motor induksi:
Dapat mengatur kecepatan motor induksi.
Dapat digunakan untuk berbagai macam beban.
Jika motor induksi digunakan untuk memutar pompa (pump) ataupun kompresor
(compressor), jika kita ingin mengurangi tekanan ataupun flow pada suatu fluida dapat kita lakukan dengan mengatur kecepatan. Sehingga energi yang
dikeluarkan lebih efisien dibandingkan dengan mengatur persentase bukaan valve.
Dapat mengatur kekuatan torsi dari motor induksi yang digunakan
Untuk tipe-tipe tertentu, variable speed drive (VSD) dapat membuat arus
starting motor induksi menjadi lebih kecil, jauh lebih efisien dibanding dengan metode starting Wye – Delta
Dapat dihubungkan dengan beragam controller seperti Programable Logic
Controller (PLC) dan Distributed Control System (DCS). B. Dasar dasar Variable Speed Drive
Variable speed drive terdiri dari sebuah motor penggerak, unit kontrol pengendali, unit sensor dan unit input operator.
Gambar 2. Diagram Blok VSD C. Prinsip kerja dari Variable Speed Drive
Aplikasi variable speed banyak diperlukan dalam industri. Jika sebelumnya banyak dipergunakan system mekanik, kemudian beralih ke motor slip/ pengereman maka saat ini banyak menggunakan semikonduktor. Tidak seperti softstarter yang mengolah level tegangan, inverter menggunakan frekuensi tegangan masuk untuk mengatur speed
motor.
Gambar 3. Inverter Block Diagram Prinsip kerja inverter yang sedehana adalah :
Tegangan yang masuk dari jala jala 50 Hz dialirkan ke board Rectifier/ penyearah DC, dan ditampung ke bank capacitor. Jadi dari AC di jadikan DC.
Tegangan DC kemudian diumpankan ke board inverter untuk dijadikan AC kembali dengan
frekuensi sesuai kebutuhan. Jadi dari DC ke AC yang komponen utamanya adalah Semiconduktor aktif seperti IGBT. Dengan menggunakan frekuensi carrier (bisa sampai 20 kHz), tegangan DC dicacah dan dimodulasi sehingga keluar tegangan dan frekuensi yang diinginkan.
Variable speed drive didominasi oleh motor AC. Akan tetapi dalam VSD motor AC sistem komutasi komutasi mekanik motor DC telah digantikan dengan sirkuit elektronik power yang dinamakan inverter. Tetapi kesulitan utama dengan VSD AC selalu kompleksitas, biaya, dan reliabilitas sirkuit inverter frekuensi AC. VSD dalam pengontrolan kecepatan dibagi menjadi :
a. Pengontrolan kecepatan motor AC
Metode-metode kontrol kecepatan mencakup:
1. Kontrol tegangan stator 2. Kontrol frekuensi suplai 3. kontrol resistansi rotor 4. perubahan kutub (pole )
b. Kontrol kecepatan motor Arus Searah (DC)
Metode-metode kontrol kecepatan adalah sebagai berikut :
2. Kontrol field flux.
D. Cara mengidentifikasi spesifikasi pada Variable Speed Drive
Pemilihan inverter yang benar tentunya dengan memperhatikan spesifikasi dari motor serta keperluan dalam pemakaian inverter itu sendiri. seperti dengan memperhatikan daya motor, tegangan motor, frekuensi motor. contohnya anda memiliki motor 3 phase 3KW, maka anda perlu menggunakan inverter dengan spesifikasi daya diatas 3 kw seperti 3,2 kw atau 3,3 kw dan tentunya tegangan keluaran dari inverter harus sama dengan tegangan motor. sebenarnya anda juga bisa menggunakan inverter dengan daya 3 kw untuk motor 3 kw tapi dengan syarat anda menggunakan motor tersebut dengan beban yang kecil atau dengan kata lain motor tidak digunakan dengan daya maksimal. Jadi penting untuk mengetahui arus pada motor saat dijalankan dengan beban, untuk settingan ampere pada inverter sebagai proteksi motor, serta untuk menghitung daya beban yang berguna dalam pemilihan inverter. Pemilihan inverter dengan mendekati daya motor akan lebih efisien daripada memilih inverter jauh diatas dari daya motor.
Contoh pembacaan spesifikasi pada variable speed drive:
Altivar ATV312 Schneider Electric Inverter dan Konverter Schneider Electric Altivar Variable Speed Drive AC, Inverter Altivar Schneider Electric
Spesifikasi Produk :
Untuk Asynchronous Motor 0,75-2.400 Kw, Index Proteksi IP20 & 54, Koneksi 3 Phase 380/415, 3.1 A for 240 V 3 phases
Yang dimaksud dari spesifikasi diatas adalah VSD Altivar ATV312 dari Schneider Electric. VSD digunakan untuk motor AC asingkron dengan daya 0,75-2.400 Kw. Indeks proteksi yang digunakan yaitu IP20 & 54 (untuk ketengan proteksi selengkapnya melihat IEC 60529 (Ed. 2.1), Ayat 4.1). koneksi tegangan 1 fasa 220/250Vac & 3 Phase 380/415.
E. Pemilihan Variable Speed Drive
Berikut adalah langkah-langkah pemilihan VSD:
Menetapkan spesifikasi awal untuk aplikasi drive
Untuk memilih kombinasi motor dan VSD yang tepat, informasi berikut sebaiknya tersedia:
Tegangan (Volt) dan frekuensi (Hz) sumber listrik. Torsi start (Newton meters).
Torsi beban (Newton meters) dan hubungannya dengan kecepatan. Rentang kecepatan (rev/min).
Nilai percepatan yang dibutuhkan.
Momen inersia motor dan beban (kgm^2).
Pemilihan jumlah pole (kutub) motor
Pemilihan jumlah pole ini berkaitan dengan pemilihan kecepatan putaran motor yang akan digunakan.
Menentukan nilai daya (power ) motor
Nilai daya motor dihitung berdasarkan persamaan berikut Power = (Torsi (Nm) * kecepatan(rev/min)) / 9550 kW
*torsi disini adalah torsi mekanik, dan kecepatan adalah kecepatan putaran
Langkah berikutnya adalah memilih VSD yang sesuai dengan spesifikasi kebutuhan. Dalam pemilihannya faktor-faktor berikut patut dipertimbangkan:
Tegangan dan frekuensi suplai listrik. Nilai arus listrik motor.
Duty type (Variable torque atau constant torque ).
VSD yang dipilih memiliki nilai arus listrik yang lebih tinggi dengan nilai arus listrik motor.
III. Latihan soal
Jawab dengan tepat pertanyaan berikut :
1. Jelaskan fungsi VSD dan manfaatnya !
……….
2. Jelaskan langkah-langkah pemilihan VSD !
……….
3. Bagaimana VSD bisa menghemat penggunaan energy dalam pengendalian motor?
……… IV. Rangkuman
Variable speed drive atau sering disebut dengan variable frecuency drive merupakan alat yang dapat digunakan untuk mengatur / mengontrol kecepatan, torsi (torque) dan putaran motor induksi 3 phasa. VSD mengatur kecepatan dengan mengatur tegangan dan frekuensi inputan dari motor. Prinsip kerja inverter yang sedehana adalah tegangan yang masuk dari jala jala dialirkan ke board Rectifier kemudian diumpankan ke board inverter untuk dijadikan AC. V. Tes Formatif
1. VSD merupakan singkatan dari ….. a. Variable shoot drive
c. Variable speed drive d. Variable inverter drive
2. Variable speed drive sering disebut juga ….. a. Inverter
b. Converter c. Rectifier d. FET
3. Menurut tegangan yang digunakan, variable speed drive digunakan pada pengendalian motor …
a. 1 fasa b. 2 fasa c. 3 fasa d. singkron
4. Faktor yang mempengaruhi kecepatan motor menggunakan VSD adalah …. a. Arus dan tegangan
b. Arus dan frekuensi c. Frekuensi
d. Tegangan dan frekuensi
5. Kelebihan dari variable speed drive sebagai berikut, kecuali …. a. Dapat mengatur kecepatan motor induksi.
b. Dapat digunakan untuk berbagai macam beban. c. Dapat digunakan untuk pengganti PLC
d. Dapat mengatur kekuatan torsi dari motor induksi yang digunakan 6. variable speed drive terdiri dari …
a. generator penggerak, unit kontrol pengendali, unit sensor dan unit input operator. b. motor penggerak, unit kontrol pengendali, unit sensor dan unit input operator c. motor penggerak, unit sensor dan unit input operator.
d. motor penggerak, unit kontrol pengendali, unit sensor dan unit output operator. 7. Metode pengontrolan kecepatan motor AC adalah sebagai berikut, kecuali … a. Kontrol tegangan stator
b. Kontrol frekuensi suplai c. kontrol resistansi rotor d. perubahan tegangan
8. Salah satu faktor yang tepat dalam pemilihan VSD, kecuali… a. Tegangan dan frekuensi suplai listrik.
b. Nilai arus listrik motor. c. Duty type
d. Merek
VI. Umpan Balik dan Tindak lanjut
Setelah peserta didik menjawab soal dan mencocokan jawaban dengan kunci jawaban, peserta didik memperoleh jumlah soal yang benar. Untuk menghitung gunakan rumus berikut :
=
100%
S= skore
N= jumlah soal
kriteria ketuntasan skore > 75%
VII. Kunci jawaban 1. c 2. a 3. c 4. d 5. c 6. b 7. d 8. d
VIII. Daftar Pustaka
Kementrian pendidikan dan kebudayaan RI. 2013. Instalasi motor listrik. Jakarta : Kemendikbud RI
. 2013. Sistem kontrol elektro mekanik dan elektronik. Jakarta : Kemendikbud RI
