Aug 212011
 

Seperti posting terdahulu berjudul VFD : Interferensi Elektromagnetik, dijelaskan bahwa untuk mengurangi terjadinya emisi EMI baik radiasi maupun konduksi, diperlukan salah satunya screened cable. Mengapa harus menggunakan kabel jenis tersebut? Penelitian menunjukkan bahwa pemakaian screened cable untuk menghubungkan VFD dan motor yang dikendalikannya, jika benar terminasinya, akan menurunkan impedansi balik untuk noise yang terkopling ke motor frame sebesar 120 kalinya; tentu saja ini pada gilirannya mengurangi tegangan noise pada frame motor secara proporsional. Test menunjukkan saat VFD beroperasi dengan motor, apabila screened cable dan di-gland di VFD serta motor menggunakan EMC type cable gland, maka tegangan noise di motor frame adalah 0.82Vp-p dan jika motor yang sama dipakai dengan empat core unscreened cable, maka tegangan noise motor frame adalah 96 Vp-p.

Pentingnya Terminasi

Ada beberapa cara untuk melakukan terminasi screen pada screened cable; akan tetapi hanya beberapa yang benar-benar meminimalisir noise yang dihasilkan pada motor frame. Permukaan screen harus dibonding secara penuh 3600 derajat; baik dengan EMC type cable gland atau dengan clamp.

Kadang-kadang kita melihat pemakaian pigtail sebagai usaha untuk menggantikan pemakain screened cable. Dibawah adalah tabel yang menunjukkan tipikal pengukuran tengangan EMC dibandingkan dengan panjang pigtail.


Panjang Pigtail Tegangan EMC
0 mm 0.82 V
50 mm 3 V
100 mm 7 V
250 mm 15 V
500 mm 30 V

Panjang pigtail merupakan keseluruhan panjang pigtail pada sisi VFD dan motor. Jadi ada dua pigtail, dan jika tiap sisi memiliki panjang 50 mm maka total panjang pigtail adalah 100 mm dan peningkatan tegangan EMC adalah 8 kali jika tanpa pigtail.

Apakah itu pigtail?

Setelah ktia melihat begitu besarnya efek pigtail pada tegangan noise pada motor frame, sebenarnya yang mana sich pigtail itu? Ada dua pilihan utama untuk menterminasi screen pada screened cable. Cara yang pertama, dan yang paling direkomendasikan, adalah dengan cara meng-clamp screen yang terexpose dengan koneksi penuh 3600 derajat dengan menggunakan metallic clamp atau EMC type cable gland. Hal ini akan memberikan permukaan koneksi yang besar ke system pentanahan atau chassis dari peralatan.

Alternatif terminasi yang lain adalah dengan menterminasi screen dengan kabel standard and menghubungkannya ke sistem pentanahan atau chassis peralatan. Cara ini ditempuh dengan cara mengupas screen dan dipuntir secara bersamaan lalu dikoneksikan ke penghantar atau kabel standard. Penghantar yang lebih kecil dari disebut sebagai pigtail connection dan memiliki permukaan koneksi yang jauh lebih kecil daripada screen sehingga terjadilah impedansi yang lebih tinggi saat frekuensi tinggi dibandingkan impedansi screen.



(disadur dari vfd-ems.co.nz)


Jul 232011
 

by : Wahyu Pamungkas

Mungkin sudah umum kita mendengar bahwa transformer
∆-Y dapat membuang harmonik ketiga supaya tidak masuk ke sistem pembangkitan. Harmonik ketiga tersebut akan tinggal di transformer karena terhalang oleh belitan ∆. Cukup jarang kita temui persamaan matematika yang menjelaskan hal yang umum ini. Tujuan dari tulisan ini adalah untuk menjelaskan hal tersebut dalam persamaan matematika.

Definisi Harmonik(1) (Square D, 1994)

Gelombang harmonik adalah suatu komponen dari gelombang yang periodic dan memiliki frekuensi yang merupakan kelipatan integral dari frekuensi dasar. Bagaimana gelombang harmonik ini dihasilkan dalam sistem kelistrikan? Harmonik sesungguhnya merupakan efek samping dari kemajuan power electronic. Harmonik ini sering muncul pada situasi dimana sejumlah beban yang cukup besar menggunakan power switching berbasis solid state untuk mengkonversi listrik AC menjadi DC. Beban yang tidak linear tersebut menimbulkan harmonik dikarenakan tarikan arusnya yang kasar dan durasi yang singkat dan tidak mulus seperti pada gelombang sinusoidal. Lihat gambar 1.

Gambar 1

Definisi harmonik ketiga adalah kelipatan ganjil dari perkalian tiga dari frekuensi dasar, contoh 3,9,15,21. Jika frekuensi dasar gelombang listrik di definisikan dalam persamaan matematikan sebagai :

Maka harmonik ketiga (3), didefinisikan sebagai :A(3)=cos (3(2n-1)omega t); dimana A(3) perwakilan untuk gelombang harmonik ketiga dari phase A dan (2n-1) deret hitung untuk bilangan ganjil.

Pembentukan persamaan pada Transformer ∆-Y

Transformer ∆-Y adalah transformer yang cukup umum dipakai di sistem ketenagaan. Biasanya bagian delta (∆ ) dikenakan pada bagian primer (atau sis pembangkitan) dan belitan wye (Y) dikenakan pada sisi sekunder (atau beban). Salah satu tujuan dari instalasi ini adalah mencegah produk harmonik di sisi beban mengalir ke generator.

Dalam sistem pembebanan yang seimbang, pada netral belitan wye (Y) tidak ditemukan arus sisa atau tidak ada rugi-rugi listrik di kabel netral, dikarenakan overrightarrow{A} +overrightarrow{B} +overrightarrow{C} =0 . Seperti didefinikan diatas untuk A(3) adalah :A(3)=cos (3(2n-1)omega t).

Untuk phase B, harmonik ketiganya didefinikan sebagai :B(3)=cos (3(2n-1)(omega t+120^0)) atau

B(3)=cos (3(2n-1)omega t+360(2n-1)^0)

= cos (3(2n-1)omega t)=A(3).

Untuk phase C,dideskripsikan sebagai

C(3)=cos (3(2n-1)(omega t+240^0))

=C(3)=cos (3(2n-1)omega t+720(2n-1)^0)

= cos (3(2n-1)omega t)=A(3) .

Hal ini berarti, untuk harmonik ketiga terjadi penjumlahan vektor  overrightarrow{A} +overrightarrow{B} +overrightarrow{C} =3overrightarrow{A} (3) . Terlihat dari penjumlahan vektor tersebut, di bagian netral pada sistem wye (Y) tidak lagi NOL,tetapi tiga kali gelombang harmonik dari tiap phase. Hal ini harus menjadi pertimbangan saat mendesain sistem ketenagaan yang melibatkan banyak beban non-linear.

Apakah akibat dari harmonik ketiga di sisi belitan delta (∆). Setiap bentuk gelombang sinusoid di sisi wye (Y) akan digeser 300 di belitan delta (∆). Hal ini termasuk juga harmonik ketiga dari tiap phase akah digeser 300 juga, sehingga

A(3)=cos (3(2n-1)(omega t+30))

B(3)=cos (3(2n-1)omega t+360(2n-1)^0 +30^0)

C(3)=cos (3(2n-1)omega t+720(2n-1)^0 +30^0)

Semisal n=1, maka :

A(3)=cos (3(2n-1)(omega t+30^0))       B(3)=cos (3(2n-1)(omega t+390^0))      C(3)=cos (3(2n-1)(omega t+750^0))

Akibat dari pergeseran phase ini akan dirasakan oleh sistem jika gelombang produk belitan delta (∆) dirasa oleh sistem yang bersangkutan, dalam hal ini sistem pembangkitan (generator). Tegangan antar phase pada belitan delta (∆) dapat dimodelkan sebagai :

V(3AB)=overrightarrow{A(3)} -overrightarrow{B(3)}, pada kasus n=1

= cos (3k omega t+30^0) - cos (3(komega t+390^0)

= cos(300)-cos(3600+300)=cos(300)-cos(300)

= 0 volt

Dari contoh persamaan diatas cukup jelas bahwa tegangan antar yang ditimbulkan harmonik ketiga adalah NOL dilihat dari sisi pembangkitan. Sehingga efek harmonik di blok oleh belitan delta (∆) agar tidak mencapai sisi pembangkitan dan mengijinkannya bersirkulasi di belitan delta (∆). Efek dari bersirkulasinya arus harmonik di sisi delta (∆) adalah rugi-rugi arus eddy akan membesar, yang gilirannya meningkatkan rugi-rugi termal transformer.

Kesimpulan

Transformer ∆-Y adalah peralatan sederhana yang bisa memfilter harmonik ketiga dan mengamankan sisi pembangkita (generator) dari efek negative harmonik ketiga. Jika harmonik ketiga dibiarkan terjadi pada sistem tiga phase, maka akan terjadi kenaikan rugi-rugi thermis pada transformer. Aspek tersebut harus diperhitungkan dalam mendesain (sizing)peralatan, seperti transformer. Factor K, yang sering dijumpai pada desian transformer, harus diberikan untuk menyesuaikan dengan komponen harmonik ketiga ini atau transformer tersebut harus di derating.

  1. Square D, Bulletin No. 8800DB0102, April 2001, Raleigh, NC, USA
%d bloggers like this: