Aug 112012
 

Di era saving energi saat ini, pemakaian VFD (Variable Frequency Drive) dipastikan semakin banyak. VFD memang memperbaiki starting dari motor. Selain nilai plus yang dimiliki, VFD juga memberikan tambahan nilai minus pada sistem kelistrikan. VFD menyuntikkan harmonik kedalam sistem dan interferensi frekuensi tinggi ke dalam motor. Posting saat ini hanya menyoroti efeknya pada motor.

(

PWM control pada VFD menghasilkan high frequency switching

Kita tahu motor, dalam hal ini motor induksi, memilki rugi-rugi arus eddy. Kita juga tahu bahwa rugi-rugi ini berbanding lurus dengan frekuensi yang menginduksi. Jadi, agar kita bisa meminimalisasi rugi-rugi arus eddy ini, kita harus memakai high efficiency motor. Selain rugi-rugi arus eddy, ada efek lain yaitu ground shaft current, arus yang keluar dari poros. Bagaimana ini bisa terjadi? sesuai dengan hukum Faraday bahwa perubahan fluks magnet akan menimbulkan tegangan pada object yang terinduksi, tegangan akan timbul pada shaft karena frekuensi tinggi yang diinduksikan dari stator. Karena induksi tidak merata, maka tegangan yang timbul pada shaft juga tidak merata, terjadilah perbedaan tegangan yang akan menimbulkan arus. Jadi arus ini timbul karena kuat medan magnet yang diinduksikan ke shaft tidak merata.

Kemana arus ini harus mengalir?
Ada tiga mode bagaiman arus in mengalir seperti terlihat pada gambar dibawah.

Bearing current case 1 High Frequency circulation current :
  • Sering terjadi pada motor ukuran medium dan tinggi, frame size 315 keatas, PN > 100kW.
  • \frac{du}{dt} dan switching frequency yang tinggi akan menambah resiko
  • 95% kasus keruskan bearing pada VSD adalah kasus yang seperti ini.
Bearing current case 2 Capacitive Discharge Current :
  • Ini merupakan kasus khusus pada motor dengan ukuran kecil.
  • Frame motor ditanahkan.
  • Shaft motor tidak ditanahkan dengan shaft grounding brush
Bearing current case 3 High Frequency Shaft Grounding Current :
  • Terjadi pada motor dengan power cable tidak simetris dan tanpa shielded.
  • Ada kontak tidak langsung dengan tanah melalui pompa/kompresor atau gearbox
  • Pentanahan stator yang tidak terlalu baik

dari ketiga mode tersebut, terlihat bahwa arus mengalir melalui bearing dari motor atau pompa. Hal ini menimbulkan efek fisik pada bearing, dan meningkatkan vibrasi motor. Hal ini akan kita bahas di posting selanjutnya.

Bagaimana kita mencegah kerusakan pada bearing ini? Beberapa hal yang disarankan adalah:

  • Menggunakan insulated bearing untuk memutus looping
  • Membuang arus shaft ke tanah/ melakukan equipotensial pada shaft



  • regards
    ‘engelect’

Aug 262011
 

gambar 2 (klik untuk memperbesar)

Mengikuti gambar model di atas, impedansi bocor pada stator (per-phase) R_{s}+j\omega L_{ls} sangat kecil sehingga perbedaan antar Va dan E_{ma} tidaklah besar, sehingga jika kita memindahkan X_{ms} dan R_{c} ke depan, maka tidak ada pengaruh yang terlalu banyak. Hal tersebut bisa digambarkan melaui modeling pendekatan seperti gambar 3 dibawah.

gambar 3 (Klik untuk memperbesar)

pada gambar 3, pada bagian rotor L_{L}=L_{ls}+L'_{lr} H. Dari gambar 3,kita juga mendapatkan daya masuk ke rotor P_{ma}=\frac{R'_{r}}{s}(I'_{r})^2 W. Kita juga dapatkan (pers.2) \rightarrow I'_{a}=\frac{\overline{V}_{a}}{R_{s}+R'_{r}+j\omega_{s}L_{L}} A. Dari sini terlihat, untuk slip s yang kecil R'_{r} \gg R_{s}, \omega_{s}L_{L}; jadi I'_{a} besarnya proporsional terhadap slip. dari posting terdahulu, model motor induksi dan pers.1 dan pers.2 kita bisa dapatkan bahwa (pers.3) \rightarrow T=3\frac{p}{2}\frac{P_{ma}}{\omega_{s}}=\frac {3}{\omega_{s}} \frac{p}{2} \frac{R'_{r}}{s} \frac{V^2_{a}}{(R_{s}+R'_{r})^2+(j \omega_{s}L_{L})^2}. Dari sini terlihat, bahwa Torsi sebanding dengan slip, saat slipnya kecil.

Dari persamaan di atas, torsi maksimum terjadi saat \frac{\partial T}{\partial s}=0; yaitu: (pers.4) \rightarrow s=\pm \frac{R'_{r}}{R^2_{s}+\omega^2_{s}L^2_{L}} \thickapprox \pm \frac{R'_{r}}{\omega_{s}L_{L}} pu. Jika pers.4, kita masukkan ke persamaan 3, Tmax yang terjadi adalah : T_{max}= \frac{3p}{4} \frac{V^2_{a}}{\omega^2_{s}L_{L}} N.m.

Untuk mendapatkan Torsi start, kita pilih s=1, sehingga torsi start yang dihasilkan adalah: T_{s}= \frac{3}{\omega_s}\frac{p}{2}\frac{R'{r}V^2_{a}}{(R_{s}+R'_{r})^2+(\omega_{s}L_{L})^2} N.m. Note : Persamaan ini tidak berlaku untuk motor induksi sangkar tupai klas B dan C, karena motor tipe-2 ini memakai double cages atau deep slot.

Jika kita asumsikan bahwa R_{c} begitu besarnya; sehingga dianggap open circuit, maka Pin (daya input) adalah : P_{in}= 3(R_{s}+ \frac{R'_r}{s})(I'_{a})^2 W.

Impedansi input adalah (pers.5) \rightarrow Z_{in}=\frac{-\omega^2_{s}L_{L}L_{ms}+j\omega_{s}L_{ms}(R_{s}+R'_{r}/s)}{R_{s}+R'_{r}+j\omega_{s}(L_{L}+L_{ms})}\Omega . Dari pers.5, kita bisa dapatkan power factor PF \angle Z_{in}=\pi -tan^{-1}[\frac{R_{s}+R'_{r}/s}{\omega_{s}L_{L}}]-tan^{-1}[\frac{\omega_{s}(L_{L}+L_{ms})}{R_{s}+R'_{r}/s}] rad.

Operating power factor adalah PF=cos \angle Z_{in}.

Arus yang mengalir selama beroperasi adalah I'_{a}=\frac{P_{in}}{3 V_{a}(PF)} A.

(pers.1)rightarrow

%d bloggers like this: