Analisis Unjuk Kerja Motor Induksi Dengan Pengendali Thyristor Anti-Paralel

Transkripsi

1 Analisis Unjuk Keja Moto Induksi Dengan Pengendali Thyisto Anti-Paalel Suai 1, Bamang Sutoo 1 Juusan Teknik Elekto, Univesitas Semaang, Semaang Juusan Teknik Elekto, Univesitas Gadjah Mada, Yogyakata Astak Salah satu caa engendalian moto induksi tiga fase adalah dengan mengatu tegangan teminal moto. Pengatuan tegangan teseut daat dilakukan dengan menamahkan seasang thyisto anti-aalel ada setia fasenya. Beagai model telah anyak digunakan untuk menganalisis unjuk keja moto induksi dengan sistem engendalian diatas. Tulisan ini memandingkan unjuk keja steady-state tiga model yang telah digunakan oleh Lio, Khate dan Nguyen. Unjuk keja ketiga model teseut disimulasikan dengan menggunakan MATLAB. Hasilnya menunjukkan ahwa model Lio unggul dalam memeikan infomasi entuk gelomang tegangan, aus dan tosi sistem dalam kawasan waktu, sedangkan model Khate unggul dalam keceatan komutasi. KATA KUNCI : model Khate, model Lio, model Nguyen. 1. Intoduksi Pengendalian moto induksi tiga fase daat dilakukan dengan mengatu tegangan teminal moto. Pengatuan tegangan teminal moto teseut daat dilakukan dengan menamahkan seasang thyisto yang dihuungkan secaa anti-aalel ada masingmasing fasenya, seagaimana ditunjukkan oleh gama 1. Sistem teseut tedii atas sume tegangan tiga fase, dengan tiga asang thyisto identik yang tehuung anti-aalel ada tia fase moto esa. Sudut enyalaan thyisto dihitung dai titik esilangan nol tegangan sumenya. Pengatuan tegangan teminal moto, dieoleh dengan mengatu enghantaan thyisto dengan uutan tetentu. Bentuk gelomang tegangan dan aus moto ditunjukkan oleh gama. Lio [4] telah menyelidiki unjuk keja moto induksi tiga fase tekendali thyisto anti-aalel. Moto induksi mauun thyisto engendalinya dimodelkan dengan model sumu d-q, untuk diuat esamaan vaiael keadaan. Pada model ini, semua esamaan watak moto ditansfomasikan ke sumu d-q untuk dikejakan dan diselesaikan dalam entuk matik. Hasil enyelesaian esamaan matik teseut ditansfomasikan kemali ke sistem tiga fase. Khate dan Novotny [] menganalisis unjuk keja moto dengan memodelkan thyisto anti-aalel seagai eaktansi sei, sedangkan moto induksi dimodelkan dengan angkaian ekivalen satu fase. Besanya eaktansi sei teseut tegantung ada induktansi stato, induktansi oto dan meuakan fungsi dai sudut tak-hanta thyisto (γ). Nguyen dan Ramaswamy [6] menggaungkan model Lio dan model Khate, yaitu, thyisto dimodelkan seagai eaktansi sei, sedangkan moto induksi dimodelkan dengan model sumu d-q. Tulisan ini memandingkan model Khate, model Lio dan model Nguyen dalam hal unjuk keja steady-state moto induksi, keceatan komutasi dan ean komutasi yang haus dilakukan. Unjuk keja moto yang dihasilkan oleh tiatia model diolah dai aamete-aamete moto induksi yang sama aga daat dieandingkan. Paamete moto induksi yang diakai ada tulisan ini daat dilihat ada lamian. V R V T V S i R i T i S Q 1 Q 3 Q Q 4 Q 6 Q SUMBER THYRISTOR STATOR ROTOR TEGANGAN PENGENDALI MOTOR INDUKSI Gama.1 Moto induksi dengan engendali thyisto anti-aalel. i i a i c c a

2 φ α γ V R i a Gama. Bentuk gelomang steady-state sistem ada gama 1, α = 78º, φ = 38º, γ = 4º.. Pemodelan Sistem.1 Model Lio Pesamaan sumu d-q moto induksi seimang dengan fame efeensi semaang di stato dinyatakan dalam.u adalah seagai eikut : [3] s + xss v qs xss vds = xss s + x x ss m ' + x' x' x' ' + x' t i i i' i' qs ds q d (1) esaan, = oeato deivatif, = keceatan sudut listik oto, = keceatan sudut listik efeensi, dan = keceatan sudut listik asis. Dengan mengamil tegangan maksimum dan aus maksimum seagai asis, tosi elektomagnetik yang dihasilkan : T e = x m (i qs i d -i ds i q ) () Menuut Lio, ada kondisi steady-state, tedaat dua mode oeasi ada sistem moto induksi dengan engendali thyisto antiaalel. Mode oeasi teseut ditentukan oleh esanya sudut tak-hanta thyisto, γ. Mode 1 : º < γ <6º. Pada mode ini, semua fase atau dua uah fase moto tehuung ke sume tegangan ada setia saat. Mode : 6º < γ <1º. Pada mode ini, setia saat ada dua uah fase atau satu fase moto tehuung ke sume tegangan. Setia keadaan teseut memeikan esamaan keadaan yang eeda-eda, sehingga untuk nilai sudut tak-hanta, γ, tetentu, secaa keseluuhan akan memeikan entuk gelomang tegangan dan aus yang tetentu. Penuunan esamaan keadaan untuk masing-masing kondisi diatas dieikan secaa lengka oleh Lio [4].. Model Khate Khate menggunakan model angkaian ekivalen satu fase untuk memodelkan moto induksi, sedangkan thyisto engendali dimodelkan seagai eaktansi sei, X Th, ada setia fase moto []. Model teseut seeti ditunjukkan oleh gama 3. I R L Th R' I R s j s L ls j s L' l a I' a s R V R V a j s L c ms E ma I ma P ma Gama.3 Model Khate. Besanya X Th, didefinisikan : X Th Lf ( γ ) ( 1 f ( γ )) = L = Ohm (3) Th dimana, f(γ) = (3/π)(γ + sinγ) dan L = L ls + L l Daya mekanis tiga fase yang diangkitkan adalah P mech 3(1 s) = R' ( ' ) I a Watt (4) s Tosi yang dihasilkan adalah P mech T = N.m () m dimana, s = sli moto, dan m = keceatan sudut mekanis oto. I c

3 .3 Model Nguyen Nguyen menggunakan model eaktansi sei untuk memodelkan thyisto engendali, dan menggunakan model sumu d-q untuk memodelkan moto induksi tiga fase [6]. Pada dasanya model sumu d-q moto induksi ada model Nguyen meuakan model sumu d-q moto induksi ada model Lio dengan sudut tak-hanta thyisto, γ, sama dengan nol, yang mendaat catu sume tegangan jala-jala dikuangi jatuh tegangan ada eaktansi sei. Untuk keeluan eandingan hasil yang dieoleh dai setia model, semua esaan yang didaatkan dalam.u dikonvesi menjadi esaan aktual, dengan caa mengalikan esaan teseut dengan esaan asisnya. 3. Hasil simulasi Gama 4 menunjukkan unjuk keja moto induksi h yang dieoleh dai masingmasing model untuk sudut tak-hanta thyisto sama dengan nol. Dai gama 4 teseut namak ahwa untuk γ = º, ketiga model memeikan unjuk keja yang sama. Unjuk keja moto yang sama, dengan γ = 4º ditunjukkan oleh gama. Pada gama teseut daat dilihat ahwa ketiga model memeikan kaakteistik tosi dan aus yang hami sama, dengan deviasi yang masih antas diteima, sedangkan kaakteistik tegangan mengalami deviasi yang cuku esa diantaa ketiganya. Gamaan eandingan keceatan dan ean komutasi masing-masing model teangkum dalam tael 1. Toqe (N.m.) Aus (A) () TABEL 1. Keceatan dan ean komutasi. PF (.u.)..4 γ Model Keceatan (detik) Bean Komutasi (flos) º Khate Lio Nguyen º Khate Lio Nguyen (d) Gama.4 Peandingan Model Khate (1), Model Lio () dan Model Nguyen (3) Pada moto h untuk γ = º

4 Toqe (N.m.) Model Khate akuat untuk sudut γ =. Untuk sudut γ yang leih esa menyeakan deviasi tehada model d-q menjadi semakin esa. Bahkan model Khate menjadi tidak ealistis digunakan ada sudut γ > 67, kaena induktansi sei euah menjadi kaasitansi. Aus (A) () Kesimulan Kaakteistik tosi-seed yang dihasilkan oleh ketiga model mendekati sama. Model Khate hanya memelukan ehitungan yang meliatkan ilangan komlek sedehana, sehingga daat memeikan enyelesaian yang leih ceat, dengan ean komutasi yang elatif sangat kecil diandingkan dua model lainnya. Model Lio lamat dalam memeikan enyelesaian tetai memunyai infomasi tentang entuk gelomang tegangan dan aus moto, sehingga memungkinkan untuk analisis hamonik sistem. Lamian Paamete-aamete moto : h / 41 V / Hz / 147 m / 4 kutu R s = 1.36 Ohm, R = 1.8 Ohm, L ls = 11. mh, L l = 11. mh, L ms = 41. mh Aus (Am.) () PF (.u.) Toqe (N.m.) (d) Gama. Peandingan Model Khate (1), Model Lio () dan Model Nguyen (3) Pada moto h untuk γ = 4º Gama.L1 Bentuk gelomang aus, tegangan dan tosi ada moto h dengan model Lio, ada keceatan ated ada γ = 4º.

5 Refeensi : [1] Dewan, S.B., Slemon, G.R., dan Staugen, A., Powe Semiconducto Dives, John Wiley and Sons, Inc., New Yok, [] Khate, F.M.H., dan Novotny, D.W., An Equivalent-Cicuit Model fo Phase-Back Voltage Contol of AC Machines, IEEE Tansactions on Industy Alications, Vol. IA-, No., Se/Oct 1986, [3] Kause, P.C., Analysis of Electic Machiney, McGaw-Hill Book Comany, Inc., New Yok 1986 [4] Lio T.A., The Analysis of Induction Motos with Voltage Contol y Symmetically Tiggeed Thyistos, IEEE Tansactions on Powe Aaatus and Systems, Vol. PAS-9, Mach/Ail 1971,. 1-. [] Muchlas, Sistem Kendali Soft-Stat Moto Induksi Tiga Fase Beasis Mikokontole, UGM, Maste Tesis, [6] Nguyen, H.T., dan Ramaswamy, V., Induction Moto State Instaility, Poc. Confeence on Industial Dives, 18- Seteme, [7] Santoso, P.B., Pengendalian Moto Induksi dengan Thyisto, UGM, Skisi S1, 1999.