BAB III CARA KERJA INVERTER
4.1.
Umum Inverter adalah sebuah peralatan pengubah frekuensi yang digunakan untuk
merubah arus listrik searah (DC) menjadi arus listrik bolak-balik (AC) dengan teknik switching untuk dapat mengontrol kecepatan motor AC. Alat yang berfungsi sebagai switch adalah GTO (Gate Turn Off Thyristor), MOSFET atau IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) yang semuanya bekerja menggunakan prinsip elektronika daya. Switch tersebut bekerja dengan mendapat masukan dari rangkaian kontrol yang memodulasikan sinyal kontrol dengan sinyal atau gelombang pembawa (carrier wave), teknik modulasi yang biasa digunakan adalah PWM (Pulse Width Modulation) dengan gelombang segitiga sebagai sinyal pembawa. Menurut jenis gelombang keluarannya inverter dibedakan menjadi dua yaitu : 1. Inverter Sumber Arus (Current Source Inverter) Ciri-ciri inverter sumber arus (ISA) : a. ISA didesain hanya untuk mengontrol frekuensi, oleh karena itu diperlukan suatu rangkaian chopper untuk mengatur tegangan keluar. b. Output yang dihasilkan adalah black modulation sehingga dibutuhkan solusi tambahan untuk menekan harmonik dan pulsating torque, yaitu dengan memperbesar induktansi motor. c. Kontrol traksi yang diaplikasikan relatif sederhana sehingga dapat direalisasikan dengan menggunakan teknik TTL (Transistor-Transistor Logic) atau analog. 2. Inverter Sumber Tegangan (Voltage Source Inverter) Ciri-ciri inverter sumber tegangan (IST) : a. IST
mengontrol
baik
frekuensi
maupun
tegangan
output
dengan
mempergunakan teknik PWM (Pulse Width Modulation) oleh sebab itu diperlukan sistem kontrol yang kompleks (Microprocessor). b. PWM menghasilkan output yang mensekati sinus sehingga harmonik dan pulsating torque dapat ditekan, yaitu dengan melakukan pengaturan software untuk menghasilkan patron-patron pulsa yang diinginkan.
32
c. Kontrol traksi yang diaplikasikan sangat kompleks sehingga diperlukan teknik kontrol digital dengan mikrokomputer atau mikroprosesor dan software programming yang memerlukan kualifikasi personil yang secara khusus mendalami bidang tersebut. Inverter sumber tegangan (Voltage Source Inverter) dibedakan menjadi dua yaitu : 1. Inverter sumber tegangan dengan frekuensi dan tegangan keluaran konstan. 2. Inverter sumber tegangan dengan frekuensi dan tegangan keluaran berubah. Keluaran inverter inilah yang menjadi masukkan bagi motor AC yang banyak digunakan diperusahaan ini, terutama motor induksi (AC) untuk mesin-mesin agar diperoleh hasil produksi yang sesuai dengan keinginan perusahaan.
4.2.
Spesifikasi Alat Adapun spesifikasi alat yang penulis analisa dalam pembahasan Laporan
kerja Praktek ini dapat dilihat pada tabel di bawah ini :
Tabel 3.1. Spesifikasi Alat Standard
IEC, UL, NFC, VDE, CSA Kompabilitas elektromagnetik (IEC 801-2 level 3, 801-4 level 4, 801-5 level 3), IEC 146-1. Tegangan lebih dari VDE 0160 level. Interferensi gelombang radio EN 55011
Tegangan suplai (V)
Tiga fasa, sesuai dengan tipenya 200-15%…240+10% dan 480-15%…460+15%
Frekuensi suplai (Hz)
50/60 ± 5%
Rentang frekuensi (Hz)
0.1 … 500 Hz
Tegangan motor (V)
Maksimum sesuai tegangan suplai
Akselerasi dan deselarasi
0.1 … 999.9 detik
Tingkat proteksi (IP)
IP 31 dan 41 semua wilayah
Kelembaban relatif maksimum
96% sesuai IEC 60068-2-3
Temperatur operasi (ºC)
-10º s/d +50ºC (dan 60ºC dengan kit fan pendingin)
Pemasangan
Vertikal, spasi minimum atas bawah 100 mm
Teknologi kontrol
Sensorless dan dengan sensor Flux Vektor Control Auto tunning atau factory preset serta energy saving
Torsi lebih (Nm)
170% Torsi nominal (Tn) motor selama 60 detik 50% Tn untuk kecepatan 0.1 Hz (atau 2,5 rpm, motor kec. nom. 1500 rpm) 200% Tn untuk 200 mm/det
Torsi pengereman (Nm)
30% (Tn) motor dan 150% Tn dengan braking resistor
33
Arus lebih (A)
150% selama 60 detik
Fault relay
2 relay R1 dan R2 (dapat diprogram) 5A ~ 250V atau 30VDC untuk beban resistif 1,5A untuk ~ 250V atau 2,5A untuk 30VDC untuk beban induktif (cos ϕ = 0,54)
Pengereman
Dengan injeksi sinyal DC (lewat masukan lojik & otomatis (selama 0,5 detik dan frekuensi < 0,1 Hz, arus 0,7 In) & dengan braking resistor
Masukan lojik
4 masukan lojik (3 dapat diprogram)
Masukan analog
1 masukan tegangan AI1 1-10 V, impedansi 30kΩ 1 masukan arus AI2 4-10mA, 0-20mA, 20-4mA, X-20mA Resolusi untuk kecepatan 0,05 Hz (10 bits) atau 0,013 Hz dengan serial link
Potensiometer
1 kΩ - 10 kΩ, 10 V
Keluaran lojik
2 keluaran lojik LO1 LO2 yang dapat diprogram 24VDC (maksimum 24 V, 20 mA dengan suplai internal dan 200 mA dengan suplai eksternal
Keluaran analog
2 keluaran arus 0/4 … 20 mA, impedansi maks. beban 500Ω, presisi 0,5%
Power suplai internal
10VDC maksimum 10mA dan 24VDC maks. 200 mA
Proteksi drive
• Isolasi galvanik antara kontrol board & power board • Proteksi kehilangan fasa • Proteksi drive over heat • Pembatasan arus maks. 150% • Pembatasan siklus kerja jika terjadi beban lebih dll.
Proteksi motor
• Thermal, hubungan singkat dan kehilangan fasa • Untuk motor standard, kecepatan motor diperhitungkan • Menghitung kenaikan temperatur motor pada kecepatan rendah
Proteksi beban / mesin
• Frekuensi berbahaya dapat dihindari (skip frekuensi) • Start yang halus setelah power failure (catch on the fly start) • Fast stop • Tetap mempertahankan harga deselerasi walau suplai hilang • Memperlambat kecepatan jika torsi tinggi secara tidak normal • Keluaran lojik dapat diprogram aktif jika kecepatan tercapai • Adaptasi otomatis dari bentuk ramp jika overload dl
4.3.
Blok Diagram Rangkaian Rangkaian penggerak motor exhaustfan terdiri atas sebuah inverter dengan
keluaran berupa motor fasa tiga. Motor exhaustfan yang digunakan dalam analisa ini adalah motor induk yang mempunyai kecepatan putar sebesar 1500 putaran per menit dan memiliki daya sebesar 5,5 kiloWatt. Motor tersebut dirangkai dengan hubungan segitiga (Direct On Line). Relai R1A dalam rangkaian ini berfungsi sebagai saklar yang mengatur aktifnya inverter dengan cara menyalurkan dan memutuskan arus
34
yang mencatu logic Input ( LI1 ) dalam inverter. Apabila relai R1A aktif maka inverter akan bekerja dan arus dari sumber fasa tiga akan mengalir menuju motor sehingga motor menjadi berputar sesuai dengan frekuensi yang telah diatur dan lampu ON pun akan menyala. Begitu pula sebaliknya apabila relai R1A tidak aktif maka inverter tidak akan bekerja sehingga motor tidak akan mendapat suplai tegangan dan akan berhenti berputar dan lampu OFF pun akan menyala. Dalam menjalankannya, motor ini hanya akan berputar apabila relai R1A ini di aktifkan dengan cara menekan tombol ON pada saat Switch berada pada posisi manual. Begitu pula sebaliknya jika ingin menon aktifkan inverter cukup dengan menekan tombol OFF. Adapun blok diagram rangkaian dari alat yang dianalisa pada pembuatan Tugas Akhir ini seperti gambar 3.1 di bawah ini :
35
36
Gambar 3.1. Blok diagram rangkaian A1
U/T1
R/L1
M
V/T2
S/L2
W/T3
T/L3
N
R FUSE 01 Y
02
TRIP R
04
11
G
R1C
ON
R2A
03
3
9
5
R1A
OFF
R2A
R1B R2A PC/-
14 R2A 13 RU2
05
R2C P0 PA/+
VSD ATV61HU22N4 ( 22KW )
AUTO FACILITY 07
06
A
TBY-A
TBY-A
1
2
O SS
M
R1A
AI1-
AI2
COM +24 PWR COM
LI2 LI3 LI4 LI5 LI6
Two wire control
AO1
12
11 R1A
LI1
09 PB OFF
AI1+
10 PB ON
14 R1A 13 RU4
+10
4.4.
Gambar Rangkaian Inverter Adapun gambar rangkaian dari alat yang dianalisa adalah seperti gambar 3.2.
di bawah ini :
Gambar 3.2. Rangkaian Inverter Pertama-tama sumber tegangan tiga fasa masuk melalui input L1, L2, L3. Dimana pada sistem ini tegangan input dihubungkan secara bintang (star connection). Kemudian menuju rectifier dimana alat ini berfungsi untuk mengubah tegangan input yang berupa tegangan AC menjadi tegangan DC, setelah tegangan AC menjadi DC maka tegangan ini-pun oleh High Voltage DC Bus dijadikan tegangan internal kemudian tegangan ini menuju inverter. Maksud dari pengubahan tegangan ini karena tegangan yang berkerja (tegangan kerja) pada inverter adalah tegangan DC 24 volt. Sebelum tegangan keluar terlebih dahulu dari inverter, tegangan ini dirubah kembali menjadi tegangan AC untuk dapat menggerakkan motor AC, tentu dengan frekuensi yang telah diatur oleh inverter agar diperoleh hasil yang sesuai dengan yang kita inginkan.
37
