Daya Dan Tegangan Pada Capacitor Bank

Daya Dan Tegangan Pada Capacitor Bank 

Perubahan Daya Capacitor Bank karena Tegangan Line

Seringkali ditemukan penggunaan komponen dengan spesifikasi yang tidak 100 % mengikuti spesifikasi yang tertulis. Ini dikarenakan pada spesifikasi dicantumkan pada kondisi yang berbeda dengan keadaan di lapangan yang ada. Misal pada penggunaan komponen capacitor, di spesifkasi tertulis 50 kVAR // 415 VAC pada jaringan dengan tegangan 380 V. Hal ini sangat dimungkinkan, namun akan terjadi beberapa perubahan pada komponen tersebut.

Output daya capacitor akan turun jika terpasang pada tegangan yang lebih rendah dari tegangan spesifikasi.
Q(eff) = Qn (V1/Vn)^2
dimana :
Q(eff) : Daya reaktif capacitor pada tegangan V1 ( kVAR )
Qn     : Daya reaktif capacitor pada tegangan Vn ( kVAR )
V1    : Tegangan pada jaringan ( Volt )
Vn    : Tegangan pada spesifikasi komponen ( Volt )
Contoh :
Capacitor dengan daya 50 kVAR // 415 V terpasang pada jaringan 380 V
Q(eff)    = 50 kVAR ( 380/415 ) ^2
            =  41.92 kVAR

Penghitungan Daya Capacitor dari nilai Capacitance
Daya reaktif yang dihasilkan capacitor sangat tegantung pada nilai capacitance serta tergantung pada tegangan dan frekuensi jaringan yang tersambung. Dimana daya reaktif dapat dirumuskan sbb :
Q(eff)    = V^2 C 2pf 10^9
dimana :
Q(eff)      = Daya reaktif capacitor ( kVAR )
V            = Tegangan ( Volt )
C            = Capacitance (mF)
f            = Frekuensi jaringan (Hz)
Jika capacitor terangkai secara delta dirumuskan sbb :
Q(eff)    = 3 V^2 C 2pf 10^9

Pemilihan Kabel dan Fuse pada Capacitor

Besar kabel penghantar dan fuse capacitor harus dihitung berdasarkan spesifikasi. Arus capacitor biasanya tertulis di spesifikasi barang atau bisa dihitung dengan sbb :

I(n)     = 1000 Q(n) / 1.73 V

dimana :

I(n)        : Arus Capacitor (Amp)

Q(n)      : Daya Capacitor (kVAR)

V          : Tegangan Capacitor (Volt)

Fuse yang dipergunakan untuk menjaga overcurent 1,6 sampai 2 kali I(n).

Kabel harus disesuaikan dengan arus dan dinaikan sampai 30% untuk mengantisipasi adanya hamonisa.

Untuk lebih memudahkan berikut ini tabel ukuran fuse dan kabel pada beberapa ukuran capacitor.

Kompensasi power faktor dengan Kapasitor Bank

Pada dasarnya setiap mesin tu diciptakan untuk merubah energi.. sadarkah anda? kenapa bisa demikian?

Dilihat dari sudut pandang bidang ketenaga listrikan, terdapat dua point utama:

1. “Active“ Energy atau yang lebih populer disebut daya aktif, yang terukur pada kWh meter (P), digunakan untuk merubah energi listrik menjadi energi mekanik dan panas.
2. “Reactive” Energy atau yang lebih beken disebut dengan daya reaktif (Q), diperlukan untuk beban-beban induktif seperti motor, transformer dan lain sebagainya.

Diagram penyaluran energi listrik ke beban

“Efisiensi tenaga listrik dari sebuah sistem instalasi, di ukur dengan faktor daya/cos phi“

dimana:

PF= active power/apparent power = P (kW)/S (kVA) = cos phi

Pada sistem sinosudial, cos phi mengindikasikan tingkat dari daya reaktif yang dikonsumsi oleh beban. Berikut adalah rata-rata pengaruh tingkat pembebanan beban induktif terhadap power faktor:

Perbandingan pembebanan beban induktif terhadap power faktor

“Lho, kenapa kok pada saat beban penuh motor asinkron power faktornya tambah bagus? bukannya motor asinkron itu beban induktif-nya gede?”

Begini… Daya reaktif (Q), dibutuhkan oleh beban-beban induktif seperti diatas, jika beban tersebut dimanfaatkan secara maksimal, maka hasilnya juga maksimal, karena daya reaktif terpenuhi.. lihat point 2 pada mukadimah diatas. ini dia perbandingannya :

Perbandingan efisiensi konsumsi daya reaktif beban-beban induktif

Pada artikel ini telah dibahas pengertian dari daya dan faktor daya pada jaringan listrik. Perbaikan faktor daya dapat dilakukan dengan cara kompensasi kapasitif menggunakan kapasitor. 

Referensi :
* Understanding power quality,B.Gridwood,Energy Mad Ltd.
* Understanding power and power quality measurement,–,http://www.transcat.com.
* Understanding power factor,–,http://www.princetongreen.org

Capacitor Bank (part 2)

Jenis Panel Capacitor Bank

 
Ditinjau dari cara kerjanya, capacitor bank dibedakan menjadi 2 :

1. Fixed type, dengan memberikan beban capasitive yang tetap walaupun terdapat perubahan beban. Biasanya digunakan pada beban langsung seperti pada motor induksi. Nilai yang aman adalah 5% dari kapasitas motor, pertimbangannya adalah kondisi saat tanpa beban.
2. Automatic type, memberikan beban capasitive yang bervariasi sesuai dengan kondisi beban. Jenis panel ini dilengkapi dengan sebuah Power Factor Controller (PFC) sebagai referensi www.circutor.com . PFC akan menjaga cos phi jaringan sesuai dengan target yang ditentukan. Untuk beban yang berfluktuasi dengan cepat digunakan Static Var Compensator type (SVC) yang menggunakan Thyristor sebagai switchernya. Sedangkan untuk fluktuasi beban yang tidak terlalu cepat digunakan Dynamic Var Compensator dengan menggunakan Magnetic Contactor serta PFC relay sebagi switchernya.

Komposisi Panel Capacitor (Dynamic type)
Sebelum menyusun panel capacitor, ditentukan terlebih dahulu besar kompensasi yang diperlukan dan jumlah step. Perlu dipertimbangkan juga adanya distorsi harmonik pada jaringan. Total Harmonic Distortion atau THD ini menentukan jenis kapasitor bank yang digunakan. Secara global komponen-komponen penyusun panel Capasitor adalah sebagai berikut :

1. Box Panel/ Enclosure, perhatikan ukuran panel jangan terlalu sempit agar panas yang ditimbulkan kapasitor bank dan komponen lain bisa cepat terbuang melalui ventilasi/ exhaust fan. Jarak antar kapasitor bank sebaiknya 5 cm (temperatur akan mempengaruhi life time).
2. Main breaker, bisa menggunakan LBS (Load Brake Switch) atau MCCB sesuai dengan kebutuhan (1,3 X In).
3. Kapasitor Bank, disesuaikan dengan ukuran yang diperlukan dan dipertimbangkan THD jaringan.
4. Contactor, lebih aman menggunakan contactor khusus capacitor bank tetapi bisa juga dengan menggunakan contactor biasa (size -up).
5. Protection, menggunakan Fuse atau MCCB/ NFB dengan kapasitas 1,3 X In(capacitor).
6. PFC, sesuaikan dengan step yang diperlukan. Perhatikan wiring diagram PFC, kadang terdapat perbedaan wiring requirement untuk merk yang berbeda.
7. Cos phi meter, untuk memonitor faktor daya saat kondisi manual.
8. CT, Curret transformer untuk mengukur arus pada panel induk.
9. Pilot Lamp, untuk indikasi ON, OFF tiap-tiap step dan R,S, T.
10. Push Button, untuk START – STOP pada kondisi Manual.
11. Selektor Switch, untuk memilih mode Automatic atau Manual.
12. Relay Auto – Manual, gunakan yang 4 pole bisa MY4 atau LY4.
13. Breaker Kontrol, dengan beberapa MCB 1 pole untuk proteksi jalur kontrol.
14. Relay Back-up, digunakan untuk back-up kontak coil contactor pada ukuran yang besar.
15. Kabel dan lain lain.

16. Capacitor Bank (part 1)

17.  Capacitor Bank
Teori Cos phi adalah parameter dasar untuk pengukuran daya di suatu instalasi listrik. Ini merupakan perbandingan antara daya active dan daya reactive. Cos phi = P (kW) / S (kVA)
Daya reactive timbul karena beban listrik yang tidak murni resitive, bisa inductive atau capacitive.
Mayoritas beban pada jaringan listrik adalah beban induktif. Berapa banyak beban induktif yang ada disebuah jaringan listrik, mulai dari transformer, dan yang paling banyak adalah motor listrik. Sehingga beban listrik kebanyakan adalah beban inductive. Untuk menghilangkan/ mengurangi conponen daya inductive ini diperlukan kompensator yaitu capacitor/ capacitor bank.
Hubungan antara daya S (KVA), daya aktif P (KW) dan daya reaktif R (KVAR) adalah sbb :
S^2 = P^2 + R^2
Jadi, untuk menghitung besar capactor bank yang diperlukan sebuah sistem dari nilai daya aktif sudah langsung bisa ditentukan.
Misal daya aktif terukur adalah 450 KW dengan cos j 0.78, maka :
R = ( 100^2 – 78^2)^0.5 X 450
R = (62.3/100) X 450
R = 280.35 KVAR

Untuk lebih aman dalam berinvestasi maka gunakan 300 KVAR.
Effisiensi max. daya listrik yang diperoleh adalah sbb :
S(awal) = 577 KVA
S(akhir) = 450 KVA (dianggap ideal dengan cos j 1)
Effisiensi = (1 – (450/577)) X 100%
= 22 %
Selain untuk effisiensi, capacitor bank juga akan mengurangi tegangan jatuh pada saluran.

Electronic Over Current Relays

Overload elektronik EOCR mempunyai fasilitas proteksi yang lebih banyak dan lengkap dibanding thermal overload. Arus yang mengalir pada integated CT di monitor dan diambil dengan rangkaian elektronik yang ada didalamnya.

Data tersebut kemudian diolah oleh MCU yang ada didalamnya untuk acuan proteksi atau display yang dihasilkan.

Beberapa sistem proteksi yang ada pada EOCR adalah sbb :

• Overload protection, proteksi jika kelebihan beban ampere. EOCR akan trip jika arus motor (In) melebihi setting overload (Is) untuk waktu yang lebih lama dari  O-Time.
• Phasseloss protection, proteksi jika salah satu fasa putus. Pada saat terjadi phase loss arus motor akan naik sekitar 150 % atau lebih. Kenaikan arus ini akan mengakibatkan kenaikan suhu motor dan sangat memungkinan bila motor akan rusak. Ini merupakan problem yang paling sering terjadi.
• Locked Rotor protection, Pengaturan kondisi untuk start. Kondisi Over-current yang terjadi pada saat motor mulai bekerja dan ini diabaikan selama waktu yang diatur pada D-Time. Selanjutnya relay akan trip jika kondisi masih overcurrent. Proteksi ini juga akan bekerja saat rotor terkunci.
• Underload protection, Proteksi jika beban Ampere jatuh atau hilang. Underload protection berguna untuk membatasi arus minimum yang dialirkan oleh protection atau menentukan batas bawah. Jika arus yang mengalir (In) lebih kecil dari  setting underload (Is) selama lebih lama dari setting waktu tip (O-Time) maka protection akan trip.
• Reverse Phasse protection, Proteksi pada urutan phasse (R – S – T). Dipergunakan untuk mengantisipasi akibat kesalahan urutan pemasangan fasa yang mengakibatkan terbaliknya arah putaran rotor. Fungsi ini hampir sama untuk semua model dengan kecepatan 0.1 sec
• Short Circuit protection, proteksi terhadap hubung singkat. Short circuit mampu dideteksi dengan menggunakan overload ini. Range yang mampu dideteksi mulai 300 % sampai 2000 % dari setting arus. Sedangkan kecepatan trip maksimal 0.05 detik
• Ground Fault protection, Proteksi arus bocor atau insulation fail. Ground fault (Arus bocor) protection berguna untuk mencegah terjadinya masalah yang lebih besar akibat isolasi antar fasa ke ground yang jelek. Range arus bocor yang bisa dideteksi mulai 0.05 A – 2.50 A dan kecepatan trip dari 1 sampai 0.5 detik
• Stall protection, proteksi terhadap kondisi macet. Jika motor yang terbebani tiba tiba macet karena beban yang bertumpuk akan mengakibatkan lonjakan arus yang tinggi. Kondisi ini terkadang memerlukan penangan yang lebih cepat dari overload.

Dengan rangkaian elektronik EOCR juga menyediakan beberapa fasilitas  yang akan mendukung kinerja alat ini, seperti berikut :

• Wide Ampere Range, EOCR mempunyai minimal range ratio 1 : 10 (mis. 0,5 ~ 6 Amp). Jika mempergunakan thermal overload akan menggantikan beberapa buah dengan range yang berurutan. Ini jelas akan memudahkan untuk penyediaan sparepart cadangan.
• Quick Reset, saat terjadi problem pada starter dan kemudian trip, tidak perlu menunggu terlalu lama untuk di reset. Lain halnya menggunakan thermal dimana harus menunggu bimetal kembali dingin.
  Trip Incator, EOCR ini dapat menampilkan penyebab trip yang terjadi padanya. Untuk yang model display langsung akan ditampilkan  kode-kode dan angka. Sedangkan yang tanpa display ditunjukan oleh LED dengan kombinasi tertentu.
• Amperemeter, dengan overload ini dapat diketahui besar arus yang dihantarkan melaluinya. Untuk model yang menggunakan display dapat langsung dilihat pada layer display. Sedangkan untuk yang tanpa display dapat diketahui melalui LED indikator pada overload. Pada saat motor running setting ampere diatur sehingga LED menyala.
• Alerting, EOCR dengan display terdapat fungsi alerting. Fasilitas ini berguna untuk memberikan signal untuk memberitahukan bahwa arus listrik telah mencapai level yang ditentukan. Range level alert mulai dari 50% sampai 100% dari setting arus (Is) untuk tipe EOCR. Untuk ECR konstan 95% dari setting.
• Manipulasi Range Ampere, EOCR dapat dengan mudah dimanipilasi range amperenya. Jika terlalu tinggi bisa dilakukan looping pada integrated CT-nya. Jika diperlukan range ampere yang jauh lebih tinggi, hanya dengan menambahkan CT external.

Teknologi berkembang sesuai dengan kebutuhan yang ada. Maka dengan penggunaan alat proteksi yang bekerja optimal akan didapat beberapa keuntungan dari beberapa aspek.

• Dengan proteksi yang sangat tepat maka umur motor (live time) akan semakin lama, sehingga penyediaan spare motor merupakan pertimbangan terakhir.
• Dari segi biaya maintenance jelas akan menurunkan konsumsi email dan komponen lain yang digunakan untuk perbaikan motor, atau juga biaya penggulungan motor.
• Kondisi motor setelah digulung ulang, maka cos phi akan turun + 5 % . Penurunan tersebut akan mengakibatkan kenaikan konsumsi energi, dan ini mengakibatkan kenaikan biaya. Jika hal tersebut dapat dihindari maka biaya tersebut tidak perlu dikeluarkan.
• Karena mempunyai range ampere yang luas (minimal 1 : 10) dengan range terkecil 0.5 – 6A, akan memudahkan dalam penyediaan spare part overload untuk bermacam kapasitas motor. Misal spare part untuk motor dari 1 A sampai 60 A cukup disediakan 2 range overload EOCR yaitu 0,5 – 6,5 A dan 5 – 60 A. Jika menggunakan thermal overload harus disediakan + 14 macam range ampere
• Meminimalkan down time produksi, ini jelas terjadi meski secara financial tidak langsung terlihat berapa kerugiannya.

Variable Speed Drive (VSD) sistem INVERTER

Aplikasi variable speed banyak  diperlukan dalam industri. Jika sebelumnya banyak dipergunakan system mekanik, kemudian beralih ke motor slip/ pengereman maka saat ini banyak menggunakan semikonduktor. Tidak seperti softstarter yang mengolah level tegangan, inverter menggunakan frekuensi tegangan masuk untuk mengatur speed motor. Seperti diketahui, pada kondisi ideal (tanpa slip)

            
        RPM = 120 . f         
                      P
Dimana:
RPM        : Speed Motor (RPM)
F              : Frekuensi (Hz)
P              : Kutup motor (pole)

Jadi dengan memainkan perubahan frekuensi tegangan yang masuk pada motor, speed akan berubah. Karena itu inverter disebut juga Variable Frequency Drive.

 

Prinsip kerja inverter yang sedehana adalah :

• Tegangan yang masuk dari jala jala 50 Hz dialirkan ke board Rectifier/ penyearah DC, dan ditampung ke bank capacitor. Jadi dari AC di jadikan DC.
• Tegangan DC kemudian diumpankan ke board inverter untuk dijadikan AC kembali dengan frekuensi sesuai kebutuhan. Jadi dari DC ke AC yang komponen utamanya adalah Semiconduktor aktif seperti IGBT. Dengan menggunakan frekuensi carrier (bisa sampai 20 kHz), tegangan DC dicacah dan dimodulasi sehingga keluar tegangan dan frekuensi yang diinginkan.

Untuk pemasangan inverter sebaiknya juga dipasang unit pengaman hubung singkat seperti Seconductor Fuse atau bisa juga Breaker. Ini seperti pada pemasangan softstarter hanya saja tanpa contactor bypass.

Pengontrolan start, stop, jogging dll bisa dilakukan dengan dua cara yaitu via local dan remote. Local maksudnya adalah dengan menekan tombol pada keypad di inverternya. Sedangkan remote dengan menghubungkan terminal di board control dengan tombol external seperti push button atau switch. Masing masing option tersebut mempunyai kelemahan dan keunggulan sendiri sendiri.

Frekuensi dikontrol dengan berbagai macam cara yaitu : melalui keypad (local), dengan external potensiometer, Input 0 ~ 10 VDC , 4 ~ 20 mA atau dengan preset memori. Semua itu bisa dilakukan dengan mengisi parameter program yang sesuai.

Beberapa parameter yang umum dipergunakan/ minimal adalah sebagai berikut (istilah/nama parameter bisa berbeda untuk tiap merk) :

• Display : Untuk mengatur parameter yang ditampilkan pada keypad display.
• Control : Untuk menentukan jenis control local/ remote.
• Speed Control : Untuk menentukan jenis control frekuensi reference
• Voltage : Tegangan Suply Inverter.
• Base Freq. : Frekuensi tegangan supply.
• Lower Freq. : Frekuensi operasi terendah.
• Upper Freq. : Frekuensi operasi tertinggi.
• Stop mode : Stop bisa dengan braking, penurunan frekuensi dan di lepas seperti starter DOL/ Y-D.
• Acceleration : Setting waktu Percepatan.
• Deceleration : Setting waktu Perlambatan.
• Overload : Setting pembatasan arus.
• Lock : Penguncian setting program.

Jika beban motor memiliki inertia yang tinggi maka perlu diperhatikan beberapa hal dalam acceleration dan deceleration. Untuk acceleration/ percepatan akan memerlukan torsi yang lebih, terutama pada saat start dari kondisi diam.

Pada saat deceleration/ perlambatan, energi inertia beban harus didisipasi/ dibuang. Untuk perlambatan dalam waktu singkat atau pengereman, maka energi akan dikembalikan ke sumbernya. Motor dengan beban yang berat pada saat dilakukan pengereman akan berubah sifat menjadi “generator”. Jadi energi yang kembali ini akan masuk ke dalam DC Bus Inverter dan terakumulasi di sana karena terhalang oleh rectifier. Sebagai pengamanan, inverter akan trip jika level tegangan DC Bus melebihi batas yang ditoleransi.

Untuk mengatasi tripnya inverter dalam kondisi ini diperlukan resistor brake. Resistor brake akan membuang tegangan yang lebih dalam bentuk panas. Besar kecilnya resistor brake ini sangat tergantung dengan beban dan siklus kerja inverter.

Seng Nulis myvstain

Softstarter (2)

Untuk mempermudah pengoperasian softstarter, lebih baik mengunakan external control dengan mempergunakan push button. Line control ini ada yang dry contact atau dengan tegangan. Selain itu diperlukan proteksi tambahan seperti Fuse atau Circuit breaker.

Dengan memanfaatkan salah satu output contact yang ada, bisa dirangkai contactor “by pass”. Tujuan contactor bypass ini adalah mengalihkan arus listrik yang mengalir melalui softstarter ke contactor saat motor sudah full speed. Jadi saat tegangan yang dikeluarkan sudah 100 %, softstarter akan mengeluarkan output yang selanjutnya mengaktifkan by pass contactor. Dengan system by pass ini, diharapkan akan memperpanjang live time softstarter.

Saat ini ada dua rangkaian yang paling banyak digunakan dalam merangkai softstarter. In-line, yang umum dipergunakan (seperti Direct On Line Starter ) dan Inside- Delta ( terangkai dengan sistem Delta ). Perlu diketahui juga tidak semua jenis softstarter yang bisa dihubung dengan Delta.

In-line adalah rangkaian yang paling umum dan mudah untuk merangkai softstarter. Line supply dihubungkan secara seri dengan Magnetic Contactor, Overload, Softstarter dan motor seperti pada gambar. Komponen yang dipergunakan harus disesuaikan dengan dengan beban motor, misal beban motor 125 A maka komponen harus setidaknya 125 Amp juga. Contoh rangkaian softstarter dengan bypass comtactor (dari ABB).

Inside Delta adalah dengan merangkai softstarter seperti pada Y/D starter (seperti gambar). Dan ini akan dengan mudah menggantikan starter Y/D. Softstarter yang dirangkai Inside delta hanya akan menerima 58 % (1√3) arus main line. Misal motor 100 A hanya akan memerlukan softstarter 58 Amp. Dengan demikian akan cost akan lebih redah dibandingkan system In-Line.

Selain dua macam rangkaian diatas, softstarter juga bisa dipergunakan untuk system sequential (berurutan). Logikanya adalah seperti berikut, sofstarter hanya bekerja saat start saja! Setelah motor mencapai nominal speed, power akan di bypass. Kemudian softstarter diaktifkan lagi untuk motor berikutnya. Begitu seterusnya. Tetapi perlu diperhatikan kemampuan starting dari softstarter untuk aplikasi ini.

Seng Nulis myvstain

Electro Motor Starter

Untuk menggerakan elektro motor, diperlukan peralatan pendukung yaitu, motor starter atau biasa disebut starter. Saat ini dikenal ada beberapa macam jenis starter. Diantaranya seperti berikut ini. 

Direct On Line (DOL) Starter 

Starter model ini sangat banyak dipakai saat ini, terutama untuk motor motor kecil. Komposisi komponennya terdiri dari satu contactor dan satu proteksi arus dengan TOR atau elektronik. Kelemahan starter model ini adalah kemungkinan timbulnya arus start yang sangat tinggi. biasanya bisa mencapai 6 sampai 7 kali. Pada saat starter ini di start, torsi saat start ini juga sangat tinggi dan biasanya lebih tinggi dari kebutuhan. Ini dapat terlihat adanya lonjakan/ gerakan yang keras saat motor di start. Tingginya torsi start ini juga akan memberikan tekanan lebih pada coupling dan beban.Komponen penyusun starter ini harus mempunyai ampacity yang cukup besar. Perlu diperhitungkan juga arus saat start motor, demikian juga ukuran range overloadnya. 

Star Delta Starter

Starter ini mengurangi lonjakan arus dan torsi pada saat start. Tersusun atas 3 buah contactor yaitu Main Contactor, Star Contactor dan Delta Contactor, Timer untuk pengalihan dari Star ke Delta serta sebuah overload relay. Pada saat start, starter terhubung secara Star. Gulungan stator hanya menerima tegangan sekitar 0,578 (seper akar tiga) dari tegangan line. Jadi arus dan torsi yang dihasilkan akan lebih kecil dari pada DOL Starter. Setelah mendekati speed normal starter akan berpindah menjadi terkoneksi secara Delta. Starter ini akan bekerja dengan baik jika saat start motor tidak terbebani dengan berat.  

Autotransformer Starter

Starter ini pada prinsipnya hampir sama dengan  Star Delta Stater yaitu dengan mengurangi arus dan torsi saat start. Pada Autotranformer terdapat beberapa tap yang dapat menurunkan tegangan line. Starter akan mengatur masuknya tegangan yang mengalir ke motor dimulai dengan tegangan yang paling rendah bertahap sampai ke tegangan normal. Jika Star Delta starter hanya dua step, dengan autotransformer bisa beberapa step. Ini berguna untuk mengurangi lonjakan arus dan torsi saat start. 

Soft Starter

Softstarter sangat berbeda dengan starter lain. Alat ini mempergunakan thyristor sebagai komponen utamanya. Tegangan yang masuk ke motor akan diatur dimulai dengan sangat rendah sehingga arus dan torsi saat start juga rendah. Pada saat start ini tegangan yang masuk hanya cukup untuk menggerakkan beban dan akan menghilangkan kejutan pada beban. Secara perlahan tegangan dan torsi akan dinaikan sehingga motor akan mengalami percepatan kehingga tercapai kecepatan normal. Salah satu keuntungan mempergunakan alat ini adalah kemungkinan dilakukannya pengaturan torsi pada saat yang diperlukan, tidak terpengaruh ada atau tidaknya beban. 

Frequency Drive

Frequency Drive sering disebut juga dengan VSD (Variable Speed Drive), VFD (Variable frequency Drive) atau Inverter. VSD terdiri dari 2 bagian utama yaitu penyearah tegangan AC (50 atau 60 HZ) ke DC dan bagian kedua adalah membalikan dari DC ke tegangan AC dengan frequency yang diinginkan. VSD memanfaatkan sifat motor sesuai dengan rumus sbb : 

RPM = (120.f)/p 

dimana

RPM   : Kecepatan putar/ speed motor (RPM)

F        : Frequency (Hz)

P        : pole  

Jadi dengan mengatur frequency tegangan yang masuk, maka kecepatan motor akan dapat diatur pula. Demikian pula pada saat start, dimulai dengan frequency rendah sampai rated frequency nya hasilnya kecepatan motor akan mengalami percepatan yang lebih halus. 

Reff :- Technical Bulletin Schneider Vol 4 2006- ABB Softstarter Handbook.

Seng Nulis myvstain

Jame

Phaseloss on Thermal Overload

Thermal Overload/ thermis mempunyai karakteristik pemutusan (trip) sesuai dengan grafik seperti pada gambar (Class 10). Sebenarnya terdapat berbagai macam grafik inverse karakteristik thermal overload yaitu untuk class 10, Class 15, Class 20, dan Class 30. Sumbu datar menunjukan perbandingan arus yang mengalir (In) terhadap setting arus overload(Is). Sumbu tegak menunjukan waktu (detik) yang diperlukan untuk trip.

Berikut ini kami berikan contoh aplikasi overload untuk stater motor dengan data seperti berikut :

Motor : 40 kW Voltage : 3 phase 380 VAC
FLA : 79 Amp Freq : 50 Hz

Pada saat terjadi phase loss ( salah satu fasa putus ) arus akan naik + 1,73 dari arus nominal. Sebagai contoh adalah seperti berikut: Jika setting overload pada 85 Amp, motor runing In dengan arus 60 Amp kemudian terjadi phaseloss maka :

Arus naik sehingga = 60 X 1,73 = 103 Amp

Multiple of current setting = 103 A / 85A = 1.22
Dari titik pertemuan di grafik (garis merah), maka overload akan trip dalam waktu maksimal 90 detik jika pada kondisi hot start, dan jika motor dalam kondisi cold start maka overload akan trip setelah 400 detik atau lebih dari 6 menit.

Contoh berikutnya :

Data motor :FLA = 79 Amp
Setting ovr (Is) = 85 Amp

Pada saat In motor 51 Amp kemudian terjadi phaseloss maka :

Arus akan naik sehingga = 51 X 1.73 = 87 Amp

Kecepatan trip overload dapat dihitung sbb :
= 87 Amp/85 Amp

= 1,02

Jika refer ke grafik (garis hijau) pada gambar maka overload tidak akan trip.

Thermal Overload/ thermis mempunyai karakteristik pemutusan (trip) sesuai dengan grafik seperti pada gambar (Class 10). Sebenarnya terdapat berbagai macam grafik inverse karakteristik thermal overload yaitu untuk class 10, Class 15, Class 20, dan Class 30. Sumbu datar menunjukan perbandingan arus yang mengalir (In) terhadap setting arus overload(Is). Sumbu tegak menunjukan waktu (detik) yang diperlukan untuk trip.

Berikut ini kami berikan contoh aplikasi overload untuk stater motor dengan data seperti berikut :

Motor : 40 kW Voltage : 3 phase 380 VAC
FLA : 79 Amp Freq : 50 Hz

Pada saat terjadi phase loss ( salah satu fasa putus ) arus akan naik + 1,73 dari arus nominal. Sebagai contoh adalah seperti berikut: Jika setting overload pada 85 Amp, motor runing In dengan arus 60 Amp kemudian terjadi phaseloss maka :

Arus naik sehingga = 60 X 1,73 = 103 Amp

Multiple of current setting = 103 A / 85A = 1.22
Dari titik pertemuan di grafik (garis merah), maka overload akan trip dalam waktu maksimal 90 detik jika pada kondisi hot start, dan jika motor dalam kondisi cold start maka overload akan trip setelah 400 detik atau lebih dari 6 menit.

Contoh berikutnya :

Data motor :FLA = 79 Amp
Setting ovr (Is) = 85 Amp

Pada saat In motor 51 Amp kemudian terjadi phaseloss maka :

Arus akan naik sehingga = 51 X 1.73 = 87 Amp

Kecepatan trip overload dapat dihitung sbb :
= 87 Amp/85 Amp

= 1,02

Jika refer ke grafik (garis hijau) pada gambar maka overload tidak akan trip.

 

Seng Nulis myvstain

Permasalahan Elektro Motor 3 Fasa

Apa yang menyebabkan elektro motor terbakar, korslet, putus atau njebluk ?? Ada beberapa penyebab yang mengakibatkan terbakarnya sebuah elektro motor (selanjutnya disebut elmot), Overload, Single Phassing, Bearing Problem, Terkontaminasi, Rotor Problem, Usia Pakai dan lain lain. Beberapa symtom tersebut akan menimbulkan efek perubahan arus yang mengalir dan “PANAS” bila hal itu terjadi, seperti Overload dan Single Phassing.

Panas ini akan berpengaruh langsung dengan insulasi motor yang mengakibatkan short dan terbakar.Panas juga juga berpengaruh dengan usia elmot. Jika sebuah elmot beroperasi 10 deg C diatas operating temperature, maka usia elmot akan berkurang 50%. Untuk menghindari problem tersebut digunakan elmot protection yang berupa fuse, thermal overload relay (TOR/OCR) yang banyak dipakai dan motor protection jenis lain.

Single Phassing

Single Phassing atau Phasseloss berarti salah satu dari 3 line supply terputus. Kondisi phaseloss merupakan keadaan terburuk dari unbalance voltage.Jika elmot beroperasi saat terjadi phaseloss, ia akan terus berusaha berputar dengan daya yang sama untuk memutar beban. Elmot akan terus berusaha memutar beban sampai motor terbakar atau starter TRIP !

Penyebab terjadinya phaseloss adalah sbb :

1. Loss kontak pada starter (MCCB/NFB, Contactor atau terminal).

2. Thermal Overload relay yang terputus salah satu fasanya.

3. Salah satu fuse terputus.

Jika terjadi phaseloss maka, dua phase yang lain akan dialiri arus setidaknya 1.73X dari arus normal(silakan dihitung dengan persamaan star-delta). Misal untuk elmot dengan aplikasi ringan dibebani 70%, saat terjadi phaseloss arus akan naik menjadi 120% FLA. Misalkan setting overload pada 125% FLA maka “SAY GOOD BYE” pada elmot tersebut.

Voltage Unbalance

Jika tegangan diantara tiga phasa adalah sama, arus yang mengalir akan sama pula disetiap phasanya. NEMA standart merekomendasikan untuk elmot dan generator maksimum unbalance tegangan adalah 1%.Saat terjadi unbalance, arus elmot akan naik dan jika berjalan terus menerus elmot akan terbakar.

Batasan 1% tersebut bisa diatasi dengan menurunkan beban elmot. Jika beban elmot diturunkan maka toleransi unbalance tegangan bisa lebih longgar.
* Saat Unbalance 1%, penurunan beban menjadi 98 %

* Saat Unbalance 2%, penurunan beban menjadi 95 %

* Saat Unbalance 3%, penurunan beban menjadi 88 %

* Saat Unbalance 4%, penurunan beban menjadi 82 %

* Saat Unbalance 5%, penurunan beban menjadi 75 %

Unbalance tegangan bisa disebabkan beberapa hal berikut :

1. Beban Single Phase yang tidak seimbang di setiap phase.

2. Jaringan Delta terputus.3. Terjadi phaseloss di trafo.

4. Tap setting trafo yang tidak tepat.

5. Power Faktor Corecction tidak sama atau off-line.

Adapun untuk mengetahui unbalance tegangan sebagai berikut:

1. Hitung tegangan rata -rata.

Vtot = (Vr + Vs + Vt)/3

2. Cari selisih terbesar antara tegangan rata-rata dengan tegangan line.

Vd = V – Vtot

3. Unbalance % = (Vd/Vtot) X 100%

(Dicuplik dari Cooper Bussman)

Seng Nulis myvstain

Daya Dan Tegangan Pada Capacitor Bank

Perubahan Daya Capacitor Bank karena Tegangan Line

Seringkali ditemukan penggunaan komponen dengan spesifikasi yang tidak 100 % mengikuti spesifikasi yang tertulis. Ini dikarenakan pada spesifikasi dicantumkan pada kondisi yang berbeda dengan keadaan di lapangan yang ada. Misal pada penggunaan komponen capacitor, di spesifkasi tertulis 50 kVAR // 415 VAC pada jaringan dengan tegangan 380 V. Hal ini sangat dimungkinkan, namun akan terjadi beberapa perubahan pada komponen tersebut.

Output daya capacitor akan turun jika terpasang pada tegangan yang lebih rendah dari tegangan spesifikasi.
Q(eff) = Qn (V1/Vn)^2
dimana :
Q(eff) : Daya reaktif capacitor pada tegangan V1 ( kVAR )
Qn     : Daya reaktif capacitor pada tegangan Vn ( kVAR )
V1    : Tegangan pada jaringan ( Volt )
Vn    : Tegangan pada spesifikasi komponen ( Volt )
Contoh :
Capacitor dengan daya 50 kVAR // 415 V terpasang pada jaringan 380 V
Q(eff)    = 50 kVAR ( 380/415 ) ^2
            =  41.92 kVAR

Penghitungan Daya Capacitor dari nilai Capacitance
Daya reaktif yang dihasilkan capacitor sangat tegantung pada nilai capacitance serta tergantung pada tegangan dan frekuensi jaringan yang tersambung. Dimana daya reaktif dapat dirumuskan sbb :
Q(eff)    = V^2 C 2pf 10^9
dimana :
Q(eff)      = Daya reaktif capacitor ( kVAR )
V            = Tegangan ( Volt )
C            = Capacitance (mF)
f            = Frekuensi jaringan (Hz)
Jika capacitor terangkai secara delta dirumuskan sbb :
Q(eff)    = 3 V^2 C 2pf 10^9

Pemilihan Kabel dan Fuse pada Capacitor

Besar kabel penghantar dan fuse capacitor harus dihitung berdasarkan spesifikasi. Arus capacitor biasanya tertulis di spesifikasi barang atau bisa dihitung dengan sbb :

I(n)     = 1000 Q(n) / 1.73 V

dimana :

I(n)        : Arus Capacitor (Amp)

Q(n)      : Daya Capacitor (kVAR)

V          : Tegangan Capacitor (Volt)

Fuse yang dipergunakan untuk menjaga overcurent 1,6 sampai 2 kali I(n).

Kabel harus disesuaikan dengan arus dan dinaikan sampai 30% untuk mengantisipasi adanya hamonisa.

Untuk lebih memudahkan berikut ini tabel ukuran fuse dan kabel pada beberapa ukuran capacitor.

Kompensasi power faktor dengan Kapasitor Bank

Pada dasarnya setiap mesin tu diciptakan untuk merubah energi.. sadarkah anda? kenapa bisa demikian?

Dilihat dari sudut pandang bidang ketenaga listrikan, terdapat dua point utama:

1. “Active“ Energy atau yang lebih populer disebut daya aktif, yang terukur pada kWh meter (P), digunakan untuk merubah energi listrik menjadi energi mekanik dan panas.
2. “Reactive” Energy atau yang lebih beken disebut dengan daya reaktif (Q), diperlukan untuk beban-beban induktif seperti motor, transformer dan lain sebagainya.

Diagram penyaluran energi listrik ke beban

“Efisiensi tenaga listrik dari sebuah sistem instalasi, di ukur dengan faktor daya/cos phi“

dimana:

PF= active power/apparent power = P (kW)/S (kVA) = cos phi

Pada sistem sinosudial, cos phi mengindikasikan tingkat dari daya reaktif yang dikonsumsi oleh beban. Berikut adalah rata-rata pengaruh tingkat pembebanan beban induktif terhadap power faktor:

Perbandingan pembebanan beban induktif terhadap power faktor

“Lho, kenapa kok pada saat beban penuh motor asinkron power faktornya tambah bagus? bukannya motor asinkron itu beban induktif-nya gede?”

Begini… Daya reaktif (Q), dibutuhkan oleh beban-beban induktif seperti diatas, jika beban tersebut dimanfaatkan secara maksimal, maka hasilnya juga maksimal, karena daya reaktif terpenuhi.. lihat point 2 pada mukadimah diatas. ini dia perbandingannya :

Perbandingan efisiensi konsumsi daya reaktif beban-beban induktif

Pada artikel ini telah dibahas pengertian dari daya dan faktor daya pada jaringan listrik. Perbaikan faktor daya dapat dilakukan dengan cara kompensasi kapasitif menggunakan kapasitor. 

Referensi :
* Understanding power quality,B.Gridwood,Energy Mad Ltd.
* Understanding power and power quality measurement,–,http://www.transcat.com.
* Understanding power factor,–,http://www.princetongreen.org

Capacitor Bank (part 2)

Jenis Panel Capacitor Bank

 
Ditinjau dari cara kerjanya, capacitor bank dibedakan menjadi 2 :

1. Fixed type, dengan memberikan beban capasitive yang tetap walaupun terdapat perubahan beban. Biasanya digunakan pada beban langsung seperti pada motor induksi. Nilai yang aman adalah 5% dari kapasitas motor, pertimbangannya adalah kondisi saat tanpa beban.
2. Automatic type, memberikan beban capasitive yang bervariasi sesuai dengan kondisi beban. Jenis panel ini dilengkapi dengan sebuah Power Factor Controller (PFC) sebagai referensi www.circutor.com . PFC akan menjaga cos phi jaringan sesuai dengan target yang ditentukan. Untuk beban yang berfluktuasi dengan cepat digunakan Static Var Compensator type (SVC) yang menggunakan Thyristor sebagai switchernya. Sedangkan untuk fluktuasi beban yang tidak terlalu cepat digunakan Dynamic Var Compensator dengan menggunakan Magnetic Contactor serta PFC relay sebagi switchernya.

Komposisi Panel Capacitor (Dynamic type)
Sebelum menyusun panel capacitor, ditentukan terlebih dahulu besar kompensasi yang diperlukan dan jumlah step. Perlu dipertimbangkan juga adanya distorsi harmonik pada jaringan. Total Harmonic Distortion atau THD ini menentukan jenis kapasitor bank yang digunakan. Secara global komponen-komponen penyusun panel Capasitor adalah sebagai berikut :

1. Box Panel/ Enclosure, perhatikan ukuran panel jangan terlalu sempit agar panas yang ditimbulkan kapasitor bank dan komponen lain bisa cepat terbuang melalui ventilasi/ exhaust fan. Jarak antar kapasitor bank sebaiknya 5 cm (temperatur akan mempengaruhi life time).
2. Main breaker, bisa menggunakan LBS (Load Brake Switch) atau MCCB sesuai dengan kebutuhan (1,3 X In).
3. Kapasitor Bank, disesuaikan dengan ukuran yang diperlukan dan dipertimbangkan THD jaringan.
4. Contactor, lebih aman menggunakan contactor khusus capacitor bank tetapi bisa juga dengan menggunakan contactor biasa (size -up).
5. Protection, menggunakan Fuse atau MCCB/ NFB dengan kapasitas 1,3 X In(capacitor).
6. PFC, sesuaikan dengan step yang diperlukan. Perhatikan wiring diagram PFC, kadang terdapat perbedaan wiring requirement untuk merk yang berbeda.
7. Cos phi meter, untuk memonitor faktor daya saat kondisi manual.
8. CT, Curret transformer untuk mengukur arus pada panel induk.
9. Pilot Lamp, untuk indikasi ON, OFF tiap-tiap step dan R,S, T.
10. Push Button, untuk START – STOP pada kondisi Manual.
11. Selektor Switch, untuk memilih mode Automatic atau Manual.
12. Relay Auto – Manual, gunakan yang 4 pole bisa MY4 atau LY4.
13. Breaker Kontrol, dengan beberapa MCB 1 pole untuk proteksi jalur kontrol.
14. Relay Back-up, digunakan untuk back-up kontak coil contactor pada ukuran yang besar.
15. Kabel dan lain lain.

16. Capacitor Bank (part 1)

17.  Capacitor Bank
Teori Cos phi adalah parameter dasar untuk pengukuran daya di suatu instalasi listrik. Ini merupakan perbandingan antara daya active dan daya reactive. Cos phi = P (kW) / S (kVA)
Daya reactive timbul karena beban listrik yang tidak murni resitive, bisa inductive atau capacitive.
Mayoritas beban pada jaringan listrik adalah beban induktif. Berapa banyak beban induktif yang ada disebuah jaringan listrik, mulai dari transformer, dan yang paling banyak adalah motor listrik. Sehingga beban listrik kebanyakan adalah beban inductive. Untuk menghilangkan/ mengurangi conponen daya inductive ini diperlukan kompensator yaitu capacitor/ capacitor bank.
Hubungan antara daya S (KVA), daya aktif P (KW) dan daya reaktif R (KVAR) adalah sbb :
S^2 = P^2 + R^2
Jadi, untuk menghitung besar capactor bank yang diperlukan sebuah sistem dari nilai daya aktif sudah langsung bisa ditentukan.
Misal daya aktif terukur adalah 450 KW dengan cos j 0.78, maka :
R = ( 100^2 – 78^2)^0.5 X 450
R = (62.3/100) X 450
R = 280.35 KVAR

Untuk lebih aman dalam berinvestasi maka gunakan 300 KVAR.
Effisiensi max. daya listrik yang diperoleh adalah sbb :
S(awal) = 577 KVA
S(akhir) = 450 KVA (dianggap ideal dengan cos j 1)
Effisiensi = (1 – (450/577)) X 100%
= 22 %
Selain untuk effisiensi, capacitor bank juga akan mengurangi tegangan jatuh pada saluran.

Electronic Over Current Relays

Overload elektronik EOCR mempunyai fasilitas proteksi yang lebih banyak dan lengkap dibanding thermal overload. Arus yang mengalir pada integated CT di monitor dan diambil dengan rangkaian elektronik yang ada didalamnya.

Data tersebut kemudian diolah oleh MCU yang ada didalamnya untuk acuan proteksi atau display yang dihasilkan.

Beberapa sistem proteksi yang ada pada EOCR adalah sbb :

• Overload protection, proteksi jika kelebihan beban ampere. EOCR akan trip jika arus motor (In) melebihi setting overload (Is) untuk waktu yang lebih lama dari  O-Time.
• Phasseloss protection, proteksi jika salah satu fasa putus. Pada saat terjadi phase loss arus motor akan naik sekitar 150 % atau lebih. Kenaikan arus ini akan mengakibatkan kenaikan suhu motor dan sangat memungkinan bila motor akan rusak. Ini merupakan problem yang paling sering terjadi.
• Locked Rotor protection, Pengaturan kondisi untuk start. Kondisi Over-current yang terjadi pada saat motor mulai bekerja dan ini diabaikan selama waktu yang diatur pada D-Time. Selanjutnya relay akan trip jika kondisi masih overcurrent. Proteksi ini juga akan bekerja saat rotor terkunci.
• Underload protection, Proteksi jika beban Ampere jatuh atau hilang. Underload protection berguna untuk membatasi arus minimum yang dialirkan oleh protection atau menentukan batas bawah. Jika arus yang mengalir (In) lebih kecil dari  setting underload (Is) selama lebih lama dari setting waktu tip (O-Time) maka protection akan trip.
• Reverse Phasse protection, Proteksi pada urutan phasse (R – S – T). Dipergunakan untuk mengantisipasi akibat kesalahan urutan pemasangan fasa yang mengakibatkan terbaliknya arah putaran rotor. Fungsi ini hampir sama untuk semua model dengan kecepatan 0.1 sec
• Short Circuit protection, proteksi terhadap hubung singkat. Short circuit mampu dideteksi dengan menggunakan overload ini. Range yang mampu dideteksi mulai 300 % sampai 2000 % dari setting arus. Sedangkan kecepatan trip maksimal 0.05 detik
• Ground Fault protection, Proteksi arus bocor atau insulation fail. Ground fault (Arus bocor) protection berguna untuk mencegah terjadinya masalah yang lebih besar akibat isolasi antar fasa ke ground yang jelek. Range arus bocor yang bisa dideteksi mulai 0.05 A – 2.50 A dan kecepatan trip dari 1 sampai 0.5 detik
• Stall protection, proteksi terhadap kondisi macet. Jika motor yang terbebani tiba tiba macet karena beban yang bertumpuk akan mengakibatkan lonjakan arus yang tinggi. Kondisi ini terkadang memerlukan penangan yang lebih cepat dari overload.

Dengan rangkaian elektronik EOCR juga menyediakan beberapa fasilitas  yang akan mendukung kinerja alat ini, seperti berikut :

• Wide Ampere Range, EOCR mempunyai minimal range ratio 1 : 10 (mis. 0,5 ~ 6 Amp). Jika mempergunakan thermal overload akan menggantikan beberapa buah dengan range yang berurutan. Ini jelas akan memudahkan untuk penyediaan sparepart cadangan.
• Quick Reset, saat terjadi problem pada starter dan kemudian trip, tidak perlu menunggu terlalu lama untuk di reset. Lain halnya menggunakan thermal dimana harus menunggu bimetal kembali dingin.
  Trip Incator, EOCR ini dapat menampilkan penyebab trip yang terjadi padanya. Untuk yang model display langsung akan ditampilkan  kode-kode dan angka. Sedangkan yang tanpa display ditunjukan oleh LED dengan kombinasi tertentu.
• Amperemeter, dengan overload ini dapat diketahui besar arus yang dihantarkan melaluinya. Untuk model yang menggunakan display dapat langsung dilihat pada layer display. Sedangkan untuk yang tanpa display dapat diketahui melalui LED indikator pada overload. Pada saat motor running setting ampere diatur sehingga LED menyala.
• Alerting, EOCR dengan display terdapat fungsi alerting. Fasilitas ini berguna untuk memberikan signal untuk memberitahukan bahwa arus listrik telah mencapai level yang ditentukan. Range level alert mulai dari 50% sampai 100% dari setting arus (Is) untuk tipe EOCR. Untuk ECR konstan 95% dari setting.
• Manipulasi Range Ampere, EOCR dapat dengan mudah dimanipilasi range amperenya. Jika terlalu tinggi bisa dilakukan looping pada integrated CT-nya. Jika diperlukan range ampere yang jauh lebih tinggi, hanya dengan menambahkan CT external.

Teknologi berkembang sesuai dengan kebutuhan yang ada. Maka dengan penggunaan alat proteksi yang bekerja optimal akan didapat beberapa keuntungan dari beberapa aspek.

• Dengan proteksi yang sangat tepat maka umur motor (live time) akan semakin lama, sehingga penyediaan spare motor merupakan pertimbangan terakhir.
• Dari segi biaya maintenance jelas akan menurunkan konsumsi email dan komponen lain yang digunakan untuk perbaikan motor, atau juga biaya penggulungan motor.
• Kondisi motor setelah digulung ulang, maka cos phi akan turun + 5 % . Penurunan tersebut akan mengakibatkan kenaikan konsumsi energi, dan ini mengakibatkan kenaikan biaya. Jika hal tersebut dapat dihindari maka biaya tersebut tidak perlu dikeluarkan.
• Karena mempunyai range ampere yang luas (minimal 1 : 10) dengan range terkecil 0.5 – 6A, akan memudahkan dalam penyediaan spare part overload untuk bermacam kapasitas motor. Misal spare part untuk motor dari 1 A sampai 60 A cukup disediakan 2 range overload EOCR yaitu 0,5 – 6,5 A dan 5 – 60 A. Jika menggunakan thermal overload harus disediakan + 14 macam range ampere
• Meminimalkan down time produksi, ini jelas terjadi meski secara financial tidak langsung terlihat berapa kerugiannya.

Variable Speed Drive (VSD) sistem INVERTER

Aplikasi variable speed banyak  diperlukan dalam industri. Jika sebelumnya banyak dipergunakan system mekanik, kemudian beralih ke motor slip/ pengereman maka saat ini banyak menggunakan semikonduktor. Tidak seperti softstarter yang mengolah level tegangan, inverter menggunakan frekuensi tegangan masuk untuk mengatur speed motor. Seperti diketahui, pada kondisi ideal (tanpa slip)

            
        RPM = 120 . f         
                      P
Dimana:
RPM        : Speed Motor (RPM)
F              : Frekuensi (Hz)
P              : Kutup motor (pole)

Jadi dengan memainkan perubahan frekuensi tegangan yang masuk pada motor, speed akan berubah. Karena itu inverter disebut juga Variable Frequency Drive.

 

Prinsip kerja inverter yang sedehana adalah :

• Tegangan yang masuk dari jala jala 50 Hz dialirkan ke board Rectifier/ penyearah DC, dan ditampung ke bank capacitor. Jadi dari AC di jadikan DC.
• Tegangan DC kemudian diumpankan ke board inverter untuk dijadikan AC kembali dengan frekuensi sesuai kebutuhan. Jadi dari DC ke AC yang komponen utamanya adalah Semiconduktor aktif seperti IGBT. Dengan menggunakan frekuensi carrier (bisa sampai 20 kHz), tegangan DC dicacah dan dimodulasi sehingga keluar tegangan dan frekuensi yang diinginkan.

Untuk pemasangan inverter sebaiknya juga dipasang unit pengaman hubung singkat seperti Seconductor Fuse atau bisa juga Breaker. Ini seperti pada pemasangan softstarter hanya saja tanpa contactor bypass.

Pengontrolan start, stop, jogging dll bisa dilakukan dengan dua cara yaitu via local dan remote. Local maksudnya adalah dengan menekan tombol pada keypad di inverternya. Sedangkan remote dengan menghubungkan terminal di board control dengan tombol external seperti push button atau switch. Masing masing option tersebut mempunyai kelemahan dan keunggulan sendiri sendiri.

Frekuensi dikontrol dengan berbagai macam cara yaitu : melalui keypad (local), dengan external potensiometer, Input 0 ~ 10 VDC , 4 ~ 20 mA atau dengan preset memori. Semua itu bisa dilakukan dengan mengisi parameter program yang sesuai.

Beberapa parameter yang umum dipergunakan/ minimal adalah sebagai berikut (istilah/nama parameter bisa berbeda untuk tiap merk) :

• Display : Untuk mengatur parameter yang ditampilkan pada keypad display.
• Control : Untuk menentukan jenis control local/ remote.
• Speed Control : Untuk menentukan jenis control frekuensi reference
• Voltage : Tegangan Suply Inverter.
• Base Freq. : Frekuensi tegangan supply.
• Lower Freq. : Frekuensi operasi terendah.
• Upper Freq. : Frekuensi operasi tertinggi.
• Stop mode : Stop bisa dengan braking, penurunan frekuensi dan di lepas seperti starter DOL/ Y-D.
• Acceleration : Setting waktu Percepatan.
• Deceleration : Setting waktu Perlambatan.
• Overload : Setting pembatasan arus.
• Lock : Penguncian setting program.

Jika beban motor memiliki inertia yang tinggi maka perlu diperhatikan beberapa hal dalam acceleration dan deceleration. Untuk acceleration/ percepatan akan memerlukan torsi yang lebih, terutama pada saat start dari kondisi diam.

Pada saat deceleration/ perlambatan, energi inertia beban harus didisipasi/ dibuang. Untuk perlambatan dalam waktu singkat atau pengereman, maka energi akan dikembalikan ke sumbernya. Motor dengan beban yang berat pada saat dilakukan pengereman akan berubah sifat menjadi “generator”. Jadi energi yang kembali ini akan masuk ke dalam DC Bus Inverter dan terakumulasi di sana karena terhalang oleh rectifier. Sebagai pengamanan, inverter akan trip jika level tegangan DC Bus melebihi batas yang ditoleransi.

Untuk mengatasi tripnya inverter dalam kondisi ini diperlukan resistor brake. Resistor brake akan membuang tegangan yang lebih dalam bentuk panas. Besar kecilnya resistor brake ini sangat tergantung dengan beban dan siklus kerja inverter.

Seng Nulis myvstain

Softstarter (2)

Untuk mempermudah pengoperasian softstarter, lebih baik mengunakan external control dengan mempergunakan push button. Line control ini ada yang dry contact atau dengan tegangan. Selain itu diperlukan proteksi tambahan seperti Fuse atau Circuit breaker.

Dengan memanfaatkan salah satu output contact yang ada, bisa dirangkai contactor “by pass”. Tujuan contactor bypass ini adalah mengalihkan arus listrik yang mengalir melalui softstarter ke contactor saat motor sudah full speed. Jadi saat tegangan yang dikeluarkan sudah 100 %, softstarter akan mengeluarkan output yang selanjutnya mengaktifkan by pass contactor. Dengan system by pass ini, diharapkan akan memperpanjang live time softstarter.

Saat ini ada dua rangkaian yang paling banyak digunakan dalam merangkai softstarter. In-line, yang umum dipergunakan (seperti Direct On Line Starter ) dan Inside- Delta ( terangkai dengan sistem Delta ). Perlu diketahui juga tidak semua jenis softstarter yang bisa dihubung dengan Delta.

In-line adalah rangkaian yang paling umum dan mudah untuk merangkai softstarter. Line supply dihubungkan secara seri dengan Magnetic Contactor, Overload, Softstarter dan motor seperti pada gambar. Komponen yang dipergunakan harus disesuaikan dengan dengan beban motor, misal beban motor 125 A maka komponen harus setidaknya 125 Amp juga. Contoh rangkaian softstarter dengan bypass comtactor (dari ABB).

Inside Delta adalah dengan merangkai softstarter seperti pada Y/D starter (seperti gambar). Dan ini akan dengan mudah menggantikan starter Y/D. Softstarter yang dirangkai Inside delta hanya akan menerima 58 % (1√3) arus main line. Misal motor 100 A hanya akan memerlukan softstarter 58 Amp. Dengan demikian akan cost akan lebih redah dibandingkan system In-Line.

Selain dua macam rangkaian diatas, softstarter juga bisa dipergunakan untuk system sequential (berurutan). Logikanya adalah seperti berikut, sofstarter hanya bekerja saat start saja! Setelah motor mencapai nominal speed, power akan di bypass. Kemudian softstarter diaktifkan lagi untuk motor berikutnya. Begitu seterusnya. Tetapi perlu diperhatikan kemampuan starting dari softstarter untuk aplikasi ini.

Seng Nulis myvstain

Electro Motor Starter

Untuk menggerakan elektro motor, diperlukan peralatan pendukung yaitu, motor starter atau biasa disebut starter. Saat ini dikenal ada beberapa macam jenis starter. Diantaranya seperti berikut ini. 

Direct On Line (DOL) Starter 

Starter model ini sangat banyak dipakai saat ini, terutama untuk motor motor kecil. Komposisi komponennya terdiri dari satu contactor dan satu proteksi arus dengan TOR atau elektronik. Kelemahan starter model ini adalah kemungkinan timbulnya arus start yang sangat tinggi. biasanya bisa mencapai 6 sampai 7 kali. Pada saat starter ini di start, torsi saat start ini juga sangat tinggi dan biasanya lebih tinggi dari kebutuhan. Ini dapat terlihat adanya lonjakan/ gerakan yang keras saat motor di start. Tingginya torsi start ini juga akan memberikan tekanan lebih pada coupling dan beban.Komponen penyusun starter ini harus mempunyai ampacity yang cukup besar. Perlu diperhitungkan juga arus saat start motor, demikian juga ukuran range overloadnya. 

Star Delta Starter

Starter ini mengurangi lonjakan arus dan torsi pada saat start. Tersusun atas 3 buah contactor yaitu Main Contactor, Star Contactor dan Delta Contactor, Timer untuk pengalihan dari Star ke Delta serta sebuah overload relay. Pada saat start, starter terhubung secara Star. Gulungan stator hanya menerima tegangan sekitar 0,578 (seper akar tiga) dari tegangan line. Jadi arus dan torsi yang dihasilkan akan lebih kecil dari pada DOL Starter. Setelah mendekati speed normal starter akan berpindah menjadi terkoneksi secara Delta. Starter ini akan bekerja dengan baik jika saat start motor tidak terbebani dengan berat.  

Autotransformer Starter

Starter ini pada prinsipnya hampir sama dengan  Star Delta Stater yaitu dengan mengurangi arus dan torsi saat start. Pada Autotranformer terdapat beberapa tap yang dapat menurunkan tegangan line. Starter akan mengatur masuknya tegangan yang mengalir ke motor dimulai dengan tegangan yang paling rendah bertahap sampai ke tegangan normal. Jika Star Delta starter hanya dua step, dengan autotransformer bisa beberapa step. Ini berguna untuk mengurangi lonjakan arus dan torsi saat start. 

Soft Starter

Softstarter sangat berbeda dengan starter lain. Alat ini mempergunakan thyristor sebagai komponen utamanya. Tegangan yang masuk ke motor akan diatur dimulai dengan sangat rendah sehingga arus dan torsi saat start juga rendah. Pada saat start ini tegangan yang masuk hanya cukup untuk menggerakkan beban dan akan menghilangkan kejutan pada beban. Secara perlahan tegangan dan torsi akan dinaikan sehingga motor akan mengalami percepatan kehingga tercapai kecepatan normal. Salah satu keuntungan mempergunakan alat ini adalah kemungkinan dilakukannya pengaturan torsi pada saat yang diperlukan, tidak terpengaruh ada atau tidaknya beban. 

Frequency Drive

Frequency Drive sering disebut juga dengan VSD (Variable Speed Drive), VFD (Variable frequency Drive) atau Inverter. VSD terdiri dari 2 bagian utama yaitu penyearah tegangan AC (50 atau 60 HZ) ke DC dan bagian kedua adalah membalikan dari DC ke tegangan AC dengan frequency yang diinginkan. VSD memanfaatkan sifat motor sesuai dengan rumus sbb : 

RPM = (120.f)/p 

dimana

RPM   : Kecepatan putar/ speed motor (RPM)

F        : Frequency (Hz)

P        : pole  

Jadi dengan mengatur frequency tegangan yang masuk, maka kecepatan motor akan dapat diatur pula. Demikian pula pada saat start, dimulai dengan frequency rendah sampai rated frequency nya hasilnya kecepatan motor akan mengalami percepatan yang lebih halus. 

Reff :- Technical Bulletin Schneider Vol 4 2006- ABB Softstarter Handbook.

Seng Nulis myvstain

Jame

Phaseloss on Thermal Overload

Thermal Overload/ thermis mempunyai karakteristik pemutusan (trip) sesuai dengan grafik seperti pada gambar (Class 10). Sebenarnya terdapat berbagai macam grafik inverse karakteristik thermal overload yaitu untuk class 10, Class 15, Class 20, dan Class 30. Sumbu datar menunjukan perbandingan arus yang mengalir (In) terhadap setting arus overload(Is). Sumbu tegak menunjukan waktu (detik) yang diperlukan untuk trip.

Berikut ini kami berikan contoh aplikasi overload untuk stater motor dengan data seperti berikut :

Motor : 40 kW Voltage : 3 phase 380 VAC
FLA : 79 Amp Freq : 50 Hz

Pada saat terjadi phase loss ( salah satu fasa putus ) arus akan naik + 1,73 dari arus nominal. Sebagai contoh adalah seperti berikut: Jika setting overload pada 85 Amp, motor runing In dengan arus 60 Amp kemudian terjadi phaseloss maka :

Arus naik sehingga = 60 X 1,73 = 103 Amp

Multiple of current setting = 103 A / 85A = 1.22
Dari titik pertemuan di grafik (garis merah), maka overload akan trip dalam waktu maksimal 90 detik jika pada kondisi hot start, dan jika motor dalam kondisi cold start maka overload akan trip setelah 400 detik atau lebih dari 6 menit.

Contoh berikutnya :

Data motor :FLA = 79 Amp
Setting ovr (Is) = 85 Amp

Pada saat In motor 51 Amp kemudian terjadi phaseloss maka :

Arus akan naik sehingga = 51 X 1.73 = 87 Amp

Kecepatan trip overload dapat dihitung sbb :
= 87 Amp/85 Amp

= 1,02

Jika refer ke grafik (garis hijau) pada gambar maka overload tidak akan trip.

Thermal Overload/ thermis mempunyai karakteristik pemutusan (trip) sesuai dengan grafik seperti pada gambar (Class 10). Sebenarnya terdapat berbagai macam grafik inverse karakteristik thermal overload yaitu untuk class 10, Class 15, Class 20, dan Class 30. Sumbu datar menunjukan perbandingan arus yang mengalir (In) terhadap setting arus overload(Is). Sumbu tegak menunjukan waktu (detik) yang diperlukan untuk trip.

Berikut ini kami berikan contoh aplikasi overload untuk stater motor dengan data seperti berikut :

Motor : 40 kW Voltage : 3 phase 380 VAC
FLA : 79 Amp Freq : 50 Hz

Pada saat terjadi phase loss ( salah satu fasa putus ) arus akan naik + 1,73 dari arus nominal. Sebagai contoh adalah seperti berikut: Jika setting overload pada 85 Amp, motor runing In dengan arus 60 Amp kemudian terjadi phaseloss maka :

Arus naik sehingga = 60 X 1,73 = 103 Amp

Multiple of current setting = 103 A / 85A = 1.22
Dari titik pertemuan di grafik (garis merah), maka overload akan trip dalam waktu maksimal 90 detik jika pada kondisi hot start, dan jika motor dalam kondisi cold start maka overload akan trip setelah 400 detik atau lebih dari 6 menit.

Contoh berikutnya :

Data motor :FLA = 79 Amp
Setting ovr (Is) = 85 Amp

Pada saat In motor 51 Amp kemudian terjadi phaseloss maka :

Arus akan naik sehingga = 51 X 1.73 = 87 Amp

Kecepatan trip overload dapat dihitung sbb :
= 87 Amp/85 Amp

= 1,02

Jika refer ke grafik (garis hijau) pada gambar maka overload tidak akan trip.

 

Seng Nulis myvstain

Permasalahan Elektro Motor 3 Fasa

Apa yang menyebabkan elektro motor terbakar, korslet, putus atau njebluk ?? Ada beberapa penyebab yang mengakibatkan terbakarnya sebuah elektro motor (selanjutnya disebut elmot), Overload, Single Phassing, Bearing Problem, Terkontaminasi, Rotor Problem, Usia Pakai dan lain lain. Beberapa symtom tersebut akan menimbulkan efek perubahan arus yang mengalir dan “PANAS” bila hal itu terjadi, seperti Overload dan Single Phassing.

Panas ini akan berpengaruh langsung dengan insulasi motor yang mengakibatkan short dan terbakar.Panas juga juga berpengaruh dengan usia elmot. Jika sebuah elmot beroperasi 10 deg C diatas operating temperature, maka usia elmot akan berkurang 50%. Untuk menghindari problem tersebut digunakan elmot protection yang berupa fuse, thermal overload relay (TOR/OCR) yang banyak dipakai dan motor protection jenis lain.

Single Phassing

Single Phassing atau Phasseloss berarti salah satu dari 3 line supply terputus. Kondisi phaseloss merupakan keadaan terburuk dari unbalance voltage.Jika elmot beroperasi saat terjadi phaseloss, ia akan terus berusaha berputar dengan daya yang sama untuk memutar beban. Elmot akan terus berusaha memutar beban sampai motor terbakar atau starter TRIP !

Penyebab terjadinya phaseloss adalah sbb :

1. Loss kontak pada starter (MCCB/NFB, Contactor atau terminal).

2. Thermal Overload relay yang terputus salah satu fasanya.

3. Salah satu fuse terputus.

Jika terjadi phaseloss maka, dua phase yang lain akan dialiri arus setidaknya 1.73X dari arus normal(silakan dihitung dengan persamaan star-delta). Misal untuk elmot dengan aplikasi ringan dibebani 70%, saat terjadi phaseloss arus akan naik menjadi 120% FLA. Misalkan setting overload pada 125% FLA maka “SAY GOOD BYE” pada elmot tersebut.

Voltage Unbalance

Jika tegangan diantara tiga phasa adalah sama, arus yang mengalir akan sama pula disetiap phasanya. NEMA standart merekomendasikan untuk elmot dan generator maksimum unbalance tegangan adalah 1%.Saat terjadi unbalance, arus elmot akan naik dan jika berjalan terus menerus elmot akan terbakar.

Batasan 1% tersebut bisa diatasi dengan menurunkan beban elmot. Jika beban elmot diturunkan maka toleransi unbalance tegangan bisa lebih longgar.
* Saat Unbalance 1%, penurunan beban menjadi 98 %

* Saat Unbalance 2%, penurunan beban menjadi 95 %

* Saat Unbalance 3%, penurunan beban menjadi 88 %

* Saat Unbalance 4%, penurunan beban menjadi 82 %

* Saat Unbalance 5%, penurunan beban menjadi 75 %

Unbalance tegangan bisa disebabkan beberapa hal berikut :

1. Beban Single Phase yang tidak seimbang di setiap phase.

2. Jaringan Delta terputus.3. Terjadi phaseloss di trafo.

4. Tap setting trafo yang tidak tepat.

5. Power Faktor Corecction tidak sama atau off-line.

Adapun untuk mengetahui unbalance tegangan sebagai berikut:

1. Hitung tegangan rata -rata.

Vtot = (Vr + Vs + Vt)/3

2. Cari selisih terbesar antara tegangan rata-rata dengan tegangan line.

Vd = V – Vtot

3. Unbalance % = (Vd/Vtot) X 100%

(Dicuplik dari Cooper Bussman)

Seng Nulis myvstain