Aug 202011
 

EMC?

Interferensi elektromagnetik suatu peralatan pada umumnya ditandai dengan istilah EMS atau Electro-Magnetic Compatibility. EMS ini merupakan acuan standard untuk memastikan interferensi antar peralatan seminimum mungkin. Kadangkala EMC ini diberi istilah EMI atau RFI; namun apapun istilah yang dipakai ada 2 hal yang tercakup dalam istilah tersebut :

  1. Noise yang dihasilkan oleh peralatan (emisi noise)
  2. Batas maximum noise yang dapat ditanggung oleh peralatan (immunity)

Ada dua tipe emisi, emisi radiasi dan emisi konduksi. Emisi radiasi pada umumnya merupakan emisi frekuensi tinggi diatas 10 megahertz dan emisi konduksi terjadi pada frekuensi lebih rendah (dibawah 10 megahertz).

EMI?

EMI merupakan singkatan Electromagnetic Interference dan merupakan indikasi seberapa kuat medan elektromaknetik dihasilkan oleh peralatan saat beroperasi normal.

Pengaruh EMI?

Paparan EMI pada suatu peralatan mempengaruhi atau merubah performa peralatan tersebut saat beroperasi; Pengaruhnya bisa minor atau bahkan berbahaya. Contoh EMI, adalah dengung saat kita mendengar radio. Saat interferensinya kecil, dengung itu hanya terdengar samar; jika interferensinya kuat maka gelombang radio tersebut megalami gangguan penerimaan secara total. Saat kita mnonton TV, kita bisa melihat garis membayang. Ada indikasi juga, diluar negeri, instalasi atau desain VFD (Variable Frequency Drive) di peternakan sapi, dapat menyebabkan sapi-sapi terkena setrum tegangan rendah. Halini menyebabkan produktivitas susu sapi-sapi tersebut menurun.

Bagaimana EMI terjadi dalam VFD?

Output VFD merupalan hasil operasi dari enam switching solid state device yang diatur sedemikian rupa agar menghasilkan gelombang sinusoidal. Solid state yang dipakai umumnya bertipe MOSFET dan IGBT. Alat ini beroperasi ON-OFF dengan sangat cepat dalam orde 150-25 nS. Transisi ON-OFF yang sangat cepat itulah yang menghasilkan noise. Noise ini bisa terdistribusi kemana-mana melalui frame motor dan dari jaringan pentanahan.

Apakah yang dimaksud dengan hantaran emisi (conducted emission) dan hantaran noise (conducted noise)?

Ketika peralatan elektronik beroperasi, terjadilah impuls noise yang menghasilkan radiasi emisi frekuensi tinggi dan emisi konduksi frekuensi rendah. Hantaran emisi atau noise tersebut dibawa melalui penghantar kabel fase atau pentanahan ke peralatan yang lain. Noise dibawah 1 MHz yang dihasilkan oleh peralatan biasanya disebarkan melalui cara konduksi daripada melalui radiasi.

Bagaimana cara meminimalkan EMI dan emisi konduksi dari VFD?

Cara yang paling jitu adalah dengan memilih VFD yang tepat. Kita pilih VFD yang menghasilakn noise seminimal mungkin; lalu pemasangan VFD tersebut harus tepat. Bagian penting dalam pemasangan VFD untuk meminimalkan noise adalah memberikan impedansi serendah-rendahnya dari frame motor ke chassis VFD. Hal ini memerlukan/mewajibkan kita untuk menggunakan kabel bertipe screened dengan EMC cable gland atau clam ditiap ujung kabel. Screen dari kabel tersebut harus diterminasi dengan benar baik sisi VFD maupun di sisi motor.

Apakah pengaruh dv/dt pada emisi konduksi?

Kecepatan perubahan dari tegangan berhubungan erat dengan bandwidth dari noise yang dihasilkan. Makin tajam/curam (steeper) gelombang menghasilkan noise spectrum yang makin luas. Menurunkan dv/dt berarti menurunkan lebar bandwidth dari noise sehingga hanya berkisar di frekuensi rendah. Pada praktek yang sesungguhnya, membuang interferensi bukan pratek yang gampang.

Apakah pengaruh pigtail pada emisi konduksi?

Aplikasi pigtail pada terminasi screen kabel meningkatkan impedansi pentanahan bagi noise disisi motor, dan pada gilirannya menaikan secara nyata emisi konduksi.

(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: