Mode Opeasi pada Variabel Speed Drive

Mode Opeasi pada Variabel Speed Drive - Variabel Speed Drive (VSD) atau sering disebut juga Variabel Frequency Drive (VFD) sering kita temukan penggunaannya pada peralatan industri. Pemanfaatannya mulai dari pengaturan kecepatan pompa, belt conveyor, fan , feeding rate dan lain - lain.

VSD atau VFD yang kita temui di industri merupakan rangkaian elektronika daya yang sangat komplek yang memiliki beberapa ratus sampai lebih dari seribu parameter yang dapat disetting untuk mengoptimalkan kinerja VSD atau VFD tersebut. Sehingga perlu diketahui parameter mana yang penting dengan yang tidak, yang berpengaruh signifikan dan sebagainya. Sehingga dengan dilakukannya penyetingan ini tidak malah menyebabkan penurunan kinerja VSD , kerusakan pada VSD atau malah menyebabkan motor sendiri yang rusak.

Dari pengalaman, tidak semua parameter tersebut perlu di tilik satu persatu, karena nilai yang terdapat dalam parameter tersebut telah terisi secara default dan tidak perlu di utak atik lagi. Disamping  saya juga tidak paham betul fungsi parameter itu dan  kenapa mesti harus di isi dengan nilai tersebut. Tapi beberapa parameter memang harus kita tetapkan nilainya, menyesuaikan dengan name plate motor, proteksi untuk melindungi peralatan dan mode operasi yang menyesuaikan dengan kondisi operasional yang diinginkan.

Prinsipnya , paremeter yang lain, jangan diganggu, kalau kita tak benar benar paham maksud dan fungsinya.

Untuk parameter proteksi dan data motor yang akan dikendalikan oleh VSD rasanya sudah jelas, bisa saja antara VSD merek satu dengan yang merek yang lain berbeda lokasi dan nama parameternya, tetapi itu dapat dipahami dengan membaca dokumen  instruksi manual bawaan VSD tersebut.

Yang menjadi bahasan kita pada postingan ini adalah mode operasi yang akan kita terapkan pada VSD tersebut dan tentu saja menyesuaikannya dengan kebutuhan operasional peralatan dilapangan yang akan kita kendalikan.

Mode operasi yang dapat kita pilih pada sebuah VSD atau VFD adalah sebagai berikut :

1. Mode Operasi V/F (Volts / Hertz)
2. Mode Operasi V/F dengan Encoder
3. Mode Operasi Open Loop Vector
4. Mode Operasi Closed Loop Vector

Mungkin pada banyak VSD keempat mode operasi tersebut berbeda penamaannya, namun secara garis besar mode operasinya tetap sama.

Dari keempat mode operasi diatas, untuk Mode Operasi V/F pernah kita bahas pada postingan terdahulu (pada link ini), sehingga pembahasan berikutnya kita lanjut ke mode operasi yang kedua yaitu  Mode Operasi V/F dengan Encoder




VSD - Mode Operasi V/F dengan Encoder


Prinsip operasinya sama dengan mode V/F, tapi pada mode ini ditambahkan sebuah encoder.  Yaitu sebuah alat elektro - mekanis yang dipasang pada shaft motor (biasanya disisi fan motor) sehingga setiap perputaran shaft motor , encoder akan menghasilkan rangkaian pulsa yang difeedback kan (umpan balik) sebagai umpan balik kecepatan aktual ke rangkaian VSD.

Selain Encoder juga bisa digunakan Tacho Generator, yang juga menghasilkan sinyal sebanding dengan putaran shaft motor tempat pemasangannya.

Dan tentu saja pada VSD ditetapkan dulu spesifikasi berapa pulsa yang dihasilkan encoder untuk satu putaran shaft motor, Sehingga hasil kalkulasi VSD untuk sederetan pulsa feedback yang diterima sesuai dengan aktual RPM motor yang beroperasi.

Pengaturan kecepatan dengan mode ini hanya sedikit lebih baik dibandingkan mode operasi V/F saja. Hanya lebih baik pada pengaturan regulasi kecepatan pada frekuensi yang tinggi. Hal ini  dikarenakan fungsi feedback dari sehingga VSD dapat mengatur kecepatan dengan mengatur frekeunsi hingga deviasinya bisa mencapai +/- 0,03% dari frekuensi yang dibutuhkan.

Sebenarnya dengan mode opeasi V/F sajas sudah cukup, dikarenakan frekuensi yang dihasilkan oleh VSD sudah pasti sebanding dengan kecepatan motor ( rumus n = 120 F/p). Sedangkan untuk tegangan output masih ditentukan oleh pola V / f .

Mode kontrol ini tidak umum digunakan karena ada biaya tambahan untuk pembelian  encoder dan modul untuk feed back pad VSD (pada VSD tertentu, merupakan pembelian optional) sementara  kelebihan yang didapat dari metode ini tidak signifikan. Karena Torsi Awal, Respons Kecepatan,  dan rentang kontrol kecepatan semuanya sama dengan metode kontrol V / F.

Untuk mode operasi yang lain, akan saya usahakan dipostingan berikutnya.

Oh yaa.   Kalau ada pendapat atau pertanyaan dari pembaca... mari kita diskusikan.
Mohon maaf.... Disini saya bukan seorang yang ahli dala hal kelistrikan ataupun VSD . Postingan ini saya buat berdasarkan pengalaman yang saya dapat selama bekerja dibidang listrik, dan menerapkan ilmu best practice yang saya dapati dan saya pahami selama bekerja, juga dari referensi yang saya baca  , dan transfer knowledge dari beberapa tenaga kerja asing yang terlibat didalam pekerjaan tersbut. Bisa jadi pemahaman saya salah.. bisa saja ada yang lebih baik diluar sana.... 

Semoga bermanfaat....


Contoh 2 Aplikasi Sistim PU (Per Unit) - Lanjutan

Contoh 2 Aplikasi Sistim PU (Per Unit) - Lanjutan - Pada postingan sebelumnya (disini) kita sudah mendaptkan 2 buah gambar dari gambar awal yaitu, rangkaian ekivalen dan pengelompokan berdasarkan Voltage base (Vbase).

Langkah selanjutnya untuk memulai perhitungan adalah :


1. Asumsi Sistim Base (Sbase)


Pada langkah ini kita mengasumsikan nilai sistim base (Sbase) dengan nilai tertentu (acak) dan nlai tersebut diharapkan dapat memeudahkan kita dalam perhitungan berikutnya. Dalam hal ini kita mengasumsikan diawal Sbase adalah diangka 100 MVA.

Nilai tersebut tidak mesti 100, bisa 76 , 88 atau yang lainnya. Pertimbangannnya dipilih 100 adalah untuk memudahkan dalam melakukan perhitungan.

Sbase = 100 MVA (Asumsi)


2. Menetapkan Vbase

Dari postingan sebelumnya kita telah medapatkan Vbase sebagai berikut :
  • Level tegangan 22 kV, keluaran dari Generator, ditetapkan Vbase1 = 22 kV
  • Level tegangan 220 kV pada Line 1, ditetapkan Vbase2 = 220 kV
  • Level tegangan 110kV pada Line 2, ditetapkan Vbase3 = 110 kV
  • Level tegangan 11 kV pada beban, ditetapkan Vbase4 = 11 kV

3. Menghitung Zbase

Untuk menghitung nilai Zbase kita menggunakan rumus sbb :

Zbase = (kVbase)2 / Sbase (MVA) ....................... ohms

Untuk Line 1 :
Zbase = (220)2 / 100 (MVA)
Zbase = 484 ohm

Untuk Line 2 :
Zbase = (110)2 / 100 (MVA)
Zbase = 121 ohm

Untuk beban 3 phasa :
Zbase = (11)2 / 100 (MVA)
Zbase = 1.21 ohm



4. Menghitung Impedansi Per Unit

Impedansi PU dihitung dengan menggunakan rumus :

Zp.u. = Zactual / Zbase 

Zp.u.new = Zp.u.old * ( Sbasenew / Sbaseold ) * ( Vbaseold / Vbasenew )

Sehingga Zp.u. menjadi :   
Zp.u.  untuk Line 1 : Xl1  48.4 / 484 = 0.1 pu

Zp.u.  untuk Line 2 : Xl2  65.43/ 121 = 0.5 pu


Untuk beban 3 phasa :

Power Factor  : Cos phi 0.6 ada pada sudut ∠ 53.13.
Sehingga beban untuk 3 phasa load  = 57 ∠ 53.13.
Dan nilai impedansinya menjadi : Zactual  = (Vrated )2 /  load
Zactual  = (10.45)2 /  57 ∠ 53.13
Zactual  = 1.1495 + j 1.53267 ohms.

Sehingga per unit impedansinya menjadi :
Zload p.u.  = ( 1.1495 + j 1.53267 ) / 1.21
Zload p.u. = 0.95 + j 1.2667 p.u.

Untuk Generator :
Xsg  = 0.18 *  (100 / 90 ) *  (22/22)2
Xsg  = 0.2 pu 



Untuk Transformator T1:   Xt1  = 0.1 *  (100 / 50 ) *  (22/22)  = 0.2 pu 
Untuk Transformator T2:   Xt2  = 0.06 *  (100 / 40 ) *  (220/220)  = 0.15 pu 
Untuk Transformator T3:   Xt3  = 0.064 *  (100 / 50 ) *  (22/22)  = 0.16 pu 
Untuk Transformator T4:   Xt4  = 0.08 *  (100 / 50 ) *  (110/110)  = 0.2 pu 
Untuk Motor T1:   Xsm = 0.185 *  (100 / 66.5 ) *  (10.45 / 11 )  = 0.25 pu 

Sehingga diagram rangkaiannya menjadi seperti dabawah ini :



Demikian..........................

Contoh 2 Aplikasi Sistim PU (Per Unit)

Contoh 2 Aplikasi Sistim PU (Per Unit) - Melanjuti postingan sebelumnya (Contoh Aplikasi Sistim PU (Per Unit)), pada postingan kali ini kia bahas kembali perhitungan PU pada sebuah sistim tenaga listrik yang lebih kompek. Ok lansung saja , seperti pada gambar dibawah ini :



Pada gambar tersebut ada sumber supply (G) , ada 2  buah trafo step up  (T1 dan T3) dan 2 buah trafo step down (T2 dan T4), 2 line transmisi (Line 1 dan Line 2) dan 2 beban, motor (M) dan beban umum (3 phasa load). Yang kesemuanya dilengkapi data parameter seperti pada gambar.

Dari gambar diatas, kita coba turunkan diagram rangkaian ekivalen impedansinya, sehingga menjadi sebagai berikut :


Untuk memulai perhitungannya, kita perlu menentukan V base untuk rangkaian diatas. Dari diagram sistim diatas (gambar 1), kita perlu menentukan variabel tegangan disistim tersbut. Dikarenakan ada 4 level tegangan yang terdapat disistim tersebut (gambar 1), yaitu :
1. Level tegangan 22 kV, keluaran dari Generator, ditetapkan Vbase1 = 22 kV
2. Level tegangan 220 kV pada Line 1, ditetapkan Vbase2 = 220 kV
3. Level tegangan 110kV pada Line 2, ditetapkan Vbase3 = 110 kV
4. Level tegangan 11 kV pada beban, ditetapkan Vbase4 = 11 kV

Dari gambar 1 , kita kelompokan berdasarkan level tegangan sehingga menjadi gambar seperti dibawah ini :


Dari sini kita sudah menyelesaikan langkah awal untuk melakukan perhitungan PU untuk rangkai sistim tenaga listrik diatas.


Selanjutnya tahap berikutnya adalah menetapkan , sebagai berikut :
1. Asumsi Sisitm Base (Sbase)
2. Identifikasi Vbase
3. Menghitung Zbase
4. Menghitung Zpu

Ok, segitu dulu postingannya, untuk perhitungannya akan kita lanjutkan pada postingan berikutnya.
Link lanjutannya nya yang ini Contoh 2 Aplikasi Sistim PU (Per Unit) - Lanjutan