Aplikasi Variable Speed Drive ATV610U75N4 Pada Kontrol Motor AC 3 Fasa Berbasis PLC

(1)

78

Aplikasi Variable Speed Drive ATV610U75N4 Pada Kontrol Motor AC 3 Fasa Berbasis PLC

Thania Anggita Nada

¹

, Kusnadi

²

, Wisnu Hendri Mulyadi

¹

1Prodi Teknik Listrik, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Jl prof.Dr.GA Siwabessy, Kampus Baru UI Depok 16425

2Prodi Teknik Otomasi Listrik Industri, Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Jakarta, Jl prof.Dr.GA Siwabessy, Kampus Baru UI Depok 16425

E-mail: [email protected]

Abstrak

Penggunaan Variable Speed Drive (VSD) pada motor induksi tiga fasa dapat mengurangi konsumsi energi yang dibutuhkan oleh peralatan secara signifikan. Pada modul kontrol motor ini terdiri dari beberapa mode yaitu mode otomatis, mode manual, dan mode gangguan. Dengan menggunakan PLC untuk memproses perintah kerja, kemudian Input dan output PLC dapat dikendalikan dan dipantau melalui SCADA. Pengujian inverter atau VSD bertujuan untuk mengetahui apakah VSD dapat beroperasi sesuai dengan setting parameter yang telah dibuat atau sudah sesuai dengan deskripsi kerja. Dan didapatkan hasil pengujian VSD dari mode otomatis dan mode manual pada metode multi speed untuk arah forward dan reverse. Untuk pengujian ini telah dilakukan settingan pada ACC (acceleration) yaitu nilai percepatan putar motor dan DEC (deceleration) yaitu nilai perlambatan putar motor 4 detik, sehingga dibutuhkan waktu 4 detik untuk mencapai frekuensi yang diinginkan seperti speed 1 15 Hz hingga speed 8 50 Hz. Setting parameter pada VSD untuk pengaturan kecepatan putar motor dilakukan dengan mengatur nilai frekuensi preset speeds sesuai dengan banyak kecepatan yang diinginkan. Pada kontrol kecepatan motor ini memiliki 8 preset speeds dengan arah forward dan reverse, yang bekerja dengan mode manual dan otomatis. Kecepatan putaran motor akan semakin cepat apabila nilai frekuensi / preset speeds semakin besar .

Kata Kunci : Frekuensi, Motor, PLC, SCADA, VSD

Abstract

The use of Variable Speed Drive (VSD) in a three-phase induction motor can significantly reduce the energy consumption required by the equipment. The motor control module consists of several modes, namely automatic mode, manual mode, and disturbance mode. By using PLC to process work orders, PLC inputs and outputs can be controlled and monitored via SCADA. Inverter or VSD testing aims to determine whether the VSD can operate in accordance with the parameter settings that have been made or are in accordance with the job description. And the VSD test results obtained from automatic mode and manual mode on the multi speed method for forward and reverse directions.

For this test, settings have been made to ACC (acceleration) which is the value of the motor rotational acceleration and DEC (deceleration) which is the value of the motor rotation deceleration of 4 seconds, so it takes 4 seconds to reach the desired frequency such as speed 1 15 Hz to speed 8 50 Hz. Parameter setting on the VSD for motor rotation speed regulation is done by setting the preset speeds frequency value according to the desired speed. In speed control, this motor has 8 preset speeds with forward and reverse directions, which work in manual and automatic modes. The motor rotation speed will be faster if the frequency value / preset speeds is getting bigger.

Keywords: Frequency, Motor, PLC, SCADA, VSD

(2)

79

1. Pendahuluan

Motor induksi fasa tiga merupakan salah satu jenis motor listrik yang paling banyak digunakan di industry [1].

Karena kelebihan dari motor ini, diantaranya adalah konstruksinya yang sederhana dan kuat serta memerlukan sangat sedikit pemeliharaan sebagaimana pada motor DC [1].

Motor induksi merupakan jenis motor listrik dengan arus bolak balik (AC) yang pada umumnya banyak digunakan sebagai tenaga penggerak untuk mesin-mesin di industri. Pada proses di industri terdapat jenis beban yang bervariasi sehingga diperlukan pengendali kecepatan putaran motor yang dapat diubah sesuai dengan kebutuhan. Pengaturan kecepatan motor induksi dapat dilakukan dengan cara mengatur tegangan sumber atau frekuensi sumber. Alat yang seringkali digunakan yaitu inverter atau yang biasa disebut juga sebagai Variable Speed Drive (VSD) atau Variable Frequency Drive (VFD) [2].

Aplikasi pengaturan kecepatan motor induksi dengan inverter ini menggunakan Programmable Logic Controller (PLC) dan Supervisory Control And Data Acquisition (SCADA) sebagai pengontrol jarak jauh dalam pengoperasiannya [3]. Beberapa peneliti telah membuat hal yang sama [4-8]. Namun pada penelitian ini, penulis mefokuskan pada penggunaan inverter atau Variable Speed Drive (VSD) pada motor AC tiga fasa, sehingga kecepatan motornya dapat dikontrol dan beroperasi dengan mode multi speed. Tujuan dari penelitian ini adalah melihat performansi kecepatan motor dengan berbagai mode kerja melalui pengaturan VSD.

2. Metode Penelitian

Sistem Pengendalian Dan Pemantauan Kecepatan Motor AC Tiga Fasa Dengan Inverter Berbasis PLC dan SCADA yang dirakit dalam bentuk panel kontrol yang dapat dimobilisasikan (Gambar 1) dan blok diagram sistem pada Gambar 2.

Pada modul kontrol motor ini terdapat mode multi speed baik forward maupun reverse. Dengan mengatur parameter inverter di PS (preset speed) sebagai parameter kecepatan motor. Pada inverter, parameter preset speed 1 hingga 8 merupakan parameter yang mengatur nilai frekuensi dengan batas frekuensi motor 50Hz. Terdapat dua varian kontrol untuk aplikasi ini yaitu secara otomatis dan manual. Pada pengendalian manual untuk mengatur perubahan kecepatan motor dilakukan secara manual (oleh operator). Sedangkan pada pengendalian otomatis, motor akan secara otomatis merubah kecepatan setiap 5 detik dan dapat berhenti pada kecepatan yang diinginkan. Aplikasi multi speed ini memungkinkan untuk memilih arah putaran motor dalam arah forward atau reverse. Untuk putaran forward, ada delapan variabel kecepatan maupun sebaliknya yang berlaku

untuk kontrol manual dan otomatis. Deskripsi kerja dalam bentuk flowchart terlihat pada Gambar 3.

Gambar 1. Modul latih Sistem Kontrol Kecepatan Motor

Tombol Tekan (Push Button)

SCADA

PLC Inverter /

VSD

Motor Induksi 3 Fasa

INPUT PROSES OUTPUT

Gambar 2. Blok Sistem Kontrol Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa

Langkah-langkah penelitian yang dilakukan adalah : 1. Melakukan pengaturan parameter pada inverter /

VSD agar inverter dapat bekerja sesuai deskripsi kerja.

2. Mengambil data hasil pengujian kontrol kecepatan motor dengan mode multispeed secara manual dan otomatis.

3. Menganalisis hubungan antara frekuensi dengan nilai kecepatan putar motor.

4. Menganalisis hubungan antara frekuensi dengan slip motor.

5. Menganalisis kondisi gangguan yang terdapat pada inverter.

(3)

80 Gambar 3. Flowchart Sistem Kontrol Kecepatan Motor

Induksi 3 Fasa

3. Hasil dan Pembahasan

3.1 Pengaturan Parameter Inverter

Proses pengaturan parameter ini dapat dilakukan dengan melalui keypad atau tombol pengaturan pada inverter, selanjutnya pengoperasian inverter ini dapat dikontrol oleh SCADA dan PLC (Tabel 1).

Tabel 1. Pengaturan Parameter Inverter

No Display Parameter Nilai

Parameter

1. Macro Config Modbus -

2. Simply Start Nominal

Motor Power 1.50kW 3 Simply Start Nominal

Motor Current 3.95A 4. Simply Start Motor Th

Current 3.16A

5 Simply Start Acc 3.6s

6 Simply Start Dec 4.0s

7 Simply Start Low Speed 15.0 Hz 8 Simply Start High Speed 50.0 Hz

9 Preset Speeds 2Preset DI4

10 Preset Speeds 4Preset DI5 11 Preset Speeds 8Preset DI6 12 Preset Speeds Preset

speed2 20.0 Hz 13 Preset Speeds Preset

speed8 50.0 Hz 19 Communication Modbus

Address 1

20 Communication Modbus Baud

Rate 9600bps 21 Communication Modbus

Format 8-E-1 22 Communication Modbus

Timeout 10s

3.2 Data Hasil Pengujian Multi Speed

Berdasarkan pengujian kecepatan motor dengan pengaturan parameter inverter yang sesuai dengan prosedur pada metode multi speed. Sehingga dapat diperoleh data hasil pengujian pada Tabel 2 dan 3.

(4)

81 Tabel 2. Data Hasil Pengujian Multi speed Otomatis

Frek

(Hz) Waktu (s) Nr Ns F/R

F R

15 2 710 704 900

20 4 1060 1104 1200

25 6 1290 1360 1500

30 8 1540 1648 1800

35 10 1720 1856 2100

40 12 2020 2160 2400

45 14 2120 2272 2700

50 16 2240 2416 3000

Tabel 3. Data Hasil Pengujian Multi speed Manual

Frek

(Hz) Waktu (s) Nr Ns F/R

F R

15 2 750 810 900

20 4 1060 1080 1200

25 6 1290 1270 1500

30 8 1540 1560 1800

35 10 1740 1780 2100

40 12 2020 2030 2400

45 14 2120 2170 2700

50 16 2340 2370 3000

3.3 Hubungan Frekuensi (f) Dengan Kecepatan Motor (Nr)

Dari data pengujian dan pengukuran yang telah dilakukan pada metode multispeed baik forward maupun reverse dapat dilakukan analisa kecepatan motor terhadap frekuensi dengan menggunakan grafik, gambar 3 dan 4.

Gambar 3. Grafik Hubungan Antara Frekuensi Dengan Kecepatan (Forward)

Gambar 4. Grafik Hubungan Antara Frekuensi Dengan Kecepatan (Forward)

Berdasarkan grafik kecepatan motor dapat dilihat bahwa nilai kecepatan motor pada rotor dari hasil pengukuran dengan arah putaran motor forward reverse tidak jauh berbeda. Besar nilai kecepatan motor multi speed dipengaruhi oleh nilai frekuensi yang diberikan. Semakin besar nilai yang dikeluarkan oleh inverter, maka kecepatan putaran motor yang dihasilkan akan semakin besar. Oleh karena itu, nilai frekuensi motor sebanding (berbanding lurus) dengan kecepatan putar motor.

3.4 Hubungan Frekuensi (f) Dengan Slip Motor (s) Pada motor terdapat kecepatan putar stator (Ns) dan kecepatan putar rotor (Nr) yang memiliki perbedaan nilai yang disebut dengan slip. Jika Nr sama dengan Ns, maka tidak akan timbul GGL induksi dan arus tidak akan mengalir pada rotor.

Tabel 4. Hasil Perhitungan Slip Motor dengan Mode Otomatis

Frek (Hz)

Nr (Rpm) Ns (Rpm)

Slip (%)

F R F R

15 710 704 900 21 22

20 1060 1104 1200 12 8

25 1290 1360 1500 14 9

30 1540 1648 1800 14 8

35 1720 1856 2100 18 12

40 2020 2160 2400 16 10

45 2120 2272 2700 21 16

50 2240 2416 3000 25 19

0 500 1000 1500 2000 2500

15 20 25 30 35 40 45 50

Kecepatan (Rpm)

Frekuensi (Hz) Grafik Kecepatan Forward

0 500 1000 1500 2000 2500

15 20 25 30 35 40 45 50

Kecepatan (Rpm)

Frekuensi (Hz) Grafik Kecepatan Reverse

(5)

82 Tabel 5. Hasil Perhitungan Slip Motor dengan Mode

Manual

Frek (Hz)

Nr (Rpm) Ns (Rpm)

Slip (%)

F R F R

15 750 810 900 17 10

20 1060 1080 1200 12 10

25 1290 1270 1500 14 15

30 1540 1560 1800 14 13

35 1740 1780 2100 17 15

40 2020 2030 2400 16 15

45 2120 2170 2700 21 20

50 2340 2370 3000 22 21

3.5 Kondisi Gangguan Pada Inverter

Berdasarkan hasil pengujian terhadap kondisi gangguan pada inverter dilakukan, dapat diketahui bahwa ketika inverter mendeteksi adanya kondisi gangguan kehilangan fasa keluaran (Output Phase Loss) sehingga sistem tidak akan bekerja karena inverter akan memberi peringatan error. Hal ini terjadi karena daya output inverter minimal 1,5 kW sedangkan motor yang digunakan memiliki daya sebesar 0,25 kW .

Sehingga untuk menghindari terdeteksinya kondisi gangguan OPL pada inverter, pengaturan parameter OPL harus dimatikan sehingga sistem dapat tetap berjalan.

4.

Kesimpulan

1. Setting parameter pada VSD untuk pengaturan kecepatan putar motor dilakukan dengan mengatur nilai frekuensi preset speeds sesuai dengan banyak kecepatan yang diinginkan.

2. Pada kontrol kecepatan motor ini memiliki 8 preset speeds dengan arah forward dan reverse, yang bekerja dengan mode manual dan otomatis. Kecepatan putaran motor akan semakin cepat apabila nilai frekuensi / preset speeds semakin besar.

Daftar Acuan

[1] Bagia, I. N., & Parsa, I. M. (2017). Motor Motor Listrik. Kupang: CV.Rasi Terbit.

[2] Isdawimah & Ismujianto. (2018). Mesin Listrik.

Depok: PNJ Press.

[3] Dwiyaniti, M. (2019). Dasar-dasar Pemrograman SCADA dengan software Vijeo Citect. Depok Politek. Negeri Jakarta.

[4] Evalina, N., & Zulfikar, A. A. (2018). Pengaturan Kecepatan Putaran Motor Induksi 3 Fasa Menggunakan Programmable Logic Controller.

Journal of Electrical Technology, 3(2).

[5] Agung, Muhammad, dkk (2021). Aplikasi SCADA Pada Pengendali Kecepatan Motor Induksi 3 Fasa

Berbasis PLC – PID. Prosiding Seminar Nasional Teknik Elektro Volume 6. Politeknik Negeri Jakarta, Jurusan Teknik Elektro

[6] Taufik, H., Wardono, S., & Dwiyaniti, M.

(2020). Performansi Pengendalian Kecepatan Motor Induksi berbasis PLC-PID-SCADA.

ELECTRICES, 2(2), 62-70.

[7] Dwiyaniti, M., Nasution, S., & Daffa, M. F.

(2021, February). Pemrograman PLC Pada Sistem Pengendalian dan Pemantauan Kecepatan Motor. In Seminar Nasional Teknik Elektro (Vol. 6, No. 2, pp. 180-187).

[8] Dwiyaniti, M., Nasution, S., & Mahendra, T.

(2021, February). Aplikasi Scada Pada Sistem Pengendalian Dan Pemantauan Kecepatan Motor. In Seminar Nasional Teknik Elektro (Vol. 6, No. 2, pp. 194-198).