AC Motors and AC Drives

Saat ini sangat banyak aplikasi peralatan yang membutuhkan variasi pada kecepatan motor induksi AC. Cara termudah untuk memvariasikan kecepatan motor induksi AC adalah dengan menggunakan AC Drive (inverter) yang akan memvariasikan frekuensi supplay poer ke motor tersebut. Operasional sebuah motor dengan frekuensi yang bervariasi akan ikut mempengaruhi sebuah motor akan mempengaruhi besarnya arus dan torsi pada motor tersebut.

Rasio Volt per Hertz (V/Hz)
Rasio (perbandingan) Volt per hertz (V/Hz) adalah perbandingan antara besarnya tegangan suplay terhadap nilai frekuensi pada motor induksi yang akan diatur kecepatannya. Pada motor induksi dengan tegangan  400 VAC, frekuensi 50 Hz, rasio V/Hz motor tersebut  adalah sebesar 400/50 = 8. Ini berarti, dengan frekuensi yang diiringi dengan variasi nilai tegangan kemotor, maka nilai torsi motor tersebut tetap konstan selagi rasio V/hz pada suplay power kemotor tersebut tidak berubah.

Operasi dengan Torsi Konstan
Sebuah AC motor yang dioperasikan sesuai karakteristik dan name platenya akan memiliki besaran  fluks yang konstan karena tegangan dan frekuensi yang diberikan kemotor tersebut juga konstan. Sehingga dapat dikatakan, motor AC yang dioperasikan pada fluks konstan akan memilki besaran torsi yang konstan, walaupun sebenarnya torsi yang dihasilkan bagaimanapun juga sangat tergantung pada beban motor tersebut. Sebuah AC drive mampu mengoperasikana motor dengan fluks  konstan dari sekitar 0 Hz sampai nilai frekuensi yang sesuai pada namplate motor tersebut (biasanya 50 Hz). Ini merupakan rentang torsi yang konstan. Selama perbandingan Volt/Hz dipertahankan konstant maka motor AC akan memiliki karakteristik torsi konstan.

Grafik diatas menggambarkan perbandingan Volt/Hz pada motor 400 volt, 50 Hz. Perlu diingat bahwa jika frekuensi yang diterapkan dinaikkan, reaktansi pada stator akan meningkat. Untuk mengkompensasi kenaikan rekatansi pada kumparan stator, maka secara bersamaan drive AC harus meningkatkan nilai tegangan secara proporsional. Jika tidak , maka arus pada kumparan stator, nilai fluks, dan nilai torsi akan menurun .

Dari grafik tersebut Volt per Hz  pada tegangan 400 VAC adalah :

:  400/50 = 8

Pada tegangan 200 VAC adalah :

:  200/25 = 8

Daya Konstan
Beberapa peralatan memerlukan motor yang dioperasikan di atas kecepatan normalnya. Karena tegangan yang diberikan tidak boleh melebihi rated tegangan pada nameplate, maka nilai torsi akan menurun seiring dengan meningkatnya kecepatan motor tersebut. Sehingga apabila daya dipertahankan konstan, maka setiap perubahan torsi akan dikompenasi dengan perubahan kecepatan motor.

P = w . t

w= 2 . p . n / 60

P = t . 2 . p . n / 60

Keterangan :

t = Torsi (Torque), Newton meter (N.m);
P = Daya, watt (W)

w  = Kecepatan sudut, radian/detik (Rad/s)
 n = Kecepatan putaran motor (rpm) 

 

Dari persamaan diatas terlihat, jika motor dioperasikan pada torsi konstan dan daya konstan, volt konstant dan perbandingan volt konstan per hertz dan torsi dipertahankan sampai dengan 50 Hz, maka diatas frekuensi 60 Hz , volt per rasio hertz menurun, dengan penurunan nilai torsi. Seperti grafik dibawah ini.