TUGAS AKHIR SIMULASI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA PHASA DENGAN DIRECT TORQUE CONTROL DENGAN MENGGUNAKAN MATLAB 7.0.1

Transkripsi

1 TUGAS AKHIR SIMULASI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA PHASA DENGAN DIRECT TORQUE CONTROL DENGAN MENGGUNAKAN MATLAB 7.0. Diajukan untuk memenuhi alah atu peyaatan dalam menyeleaikan pendididkan ajana (S-) pada Depatemen Teknik Elekto Oleh NAMA : JEREMIA PURBA NIM : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 009 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

2 SIMULASI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA PHASA DENGAN DIRECT TORQUE CONTROL DENGAN MENGGUNAKAN MATLAB 7.0. oleh : JEREMIA S. PURBA NIM : Tuga Akhi ini diajukan untuk melengkapi alah atu yaat untuk mempeoleh gela ajana Teknik Elekto Dietujui oleh : DOSEN PEMBIMBING I. EDDY WARMAN NIP : Diketahui oleh : KETUA DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO I. NASRUL ABDI, MT NIP : DEPARTEMEN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 009 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

3 KATA PENGANTAR Penuli beyuku kepada Tuhan ata egala tuntunan dan pengajaan yang dibeikan-nya dalam penyeleaian Tuga Akhi ini. Penulian Tuga Akhi ini betujuan memenuhi yaat kuikulum Depatemen Teknik Elekto, Fakulta Teknik, Univeita Sumatea Utaa dalam menyeleaikan pogam tudi tata atu (S). Adapun judul Tuga Akhi ini adalah: Simulai Pengatuan Kecepatan Moto Induki Tiga Phaa dengan Diect Toque Contol dengan Menggunakan Matlab Selama penulian Tuga Akhi ini, penuli mendapatkan banyak bantuan baik beupa bimbingan dan kitikan ehingga dengan aa yuku, penuli mengucapkan teima kaih kepada:. Bapak I. Eddy Waman, elaku doen pembimbing Tuga Akhi ini.. Bapak I. Syaifuddin Siega, elaku doen wali penuli yang telah membantu dai awal pekuliahan ampai penyeleaian Tuga Akhi ini.. Bapak I. Naul Abdi, MT, elaku Ketua Depatemen Teknik Elekto. 4. Bapak Rahmad Fauzi, ST. MT, elaku Seketai Depatemen Teknik Elekto. 5. Ayah dan Ibu Tecinta yang mengaihi aya, yang telah membeikan emua kemampuan meeka dalam menyediakan egala kebutuhan aya elama pekuliahan. 6. Seluuh teman-teman Depatemen Teknik Elekto tambuk 004 eta eluuh audaa-audaiku yang namanya tidak dapat aya ebutkan atu peatu, ata bantuan yang dibeikan kepada aya. 7. Seluuh teman-teman yang ada di Laboatoium Elektnika Daa, yang telah banyak menbeikan dukungan dan bantuan elama penulian tuga akhi ini. i Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

4 Akhinya penuli menyadai maih banyak kekuangan dalam penulian Tuga Akhi ini. Oleh kaena itu penuli angat menghaapkan aan yang membangun demi penyempunaan Tuga Akhi ini. Kianya Tuga Akhi ini beguna bagi pembaca teutama yang ingin mendalami pengontolan pada moto induki tiga phaa. Teima kaih. Medan, Januai 008 ( Jeemia Puba ) ii Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

5 ABSTRAK Moto induki banyak dipegunakan dalam induti aat ini kaena dalam penggunaannya moto induki dapat diopeaikan dengan kecepatan yang bevaiai. Pengatuan kecepatan putaan moto induki dapat dilakukan dengan bebeapa metode dan alah atu metode yang digunakan adalah dengan mengatu toi ecaa langung. Diect Toque Contol (DTC) meupakan teknologi tebau yang dapat mengatu fluk dan toi moto induki ecaa langung dengan mengatu vekto tegangannya. Pengatuan vekto ini menggunakan pengendalian umpan balik toi dan fluk tato. Fluk dan toi ini dihitung dai tegangan dan au tato yang diuku pada moto. Metode ini menggunakan model efeeni tato (tato efeence fame) moto induki Dalam tulian ini pengatuan kecepatan moto induki tiga phaa dengan Diect Toque Contol akan diimulaikan dengan Matlab iii Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

6 DAFTAR ISI Kata Penganta... i Abtak... iii Dafta Ii... iv Dafta Gamba... vii Dafta Tabel... ix BAB I : PENDAHULUAN. Lata Belakang.... Rumuan Maalah.... Tujuan Penulian....4 Bataan Maalah....5 Metodologi Penulian....6 Sitematika Penulian... BAB II: MOTOR INDUKSI. Umum Kontuki Moto Induki Stato Roto Medan Puta Pinip Keja Moto Induki Tiga Phaa....5 Rangkaian Ekivalen Moto Induki Pengatuan Putaan Moto Induki Pehitungan Pefomani Moto Induki Tiga Phaa... 9 iv Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

7 .7. Alian Daya Pada Moto Induki Pehitungan Toi Pada Moto Induki tiga Phaa....8 Model Dinamik Moto Induki Model Moto Induki Dua Phaa Tanfomai untuk Mempeoleh Matik Yang Kontan Tanfomai Tiga Phaa ke Dua Phaa... 0 BAB III : PENGONTROLAN TORSI SECARA LANGSUNG (DIRECT TORQUE CONTROL). Umum...4. Pengontolan Vekto Pada Moto Induki...5. Kondii Switching dan Vekto Tegangan Output Invete.7.4 Pengontolan Fluk Pengontolan Toi 44 BAB IV : SIMULASI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI TIGA PHASA DENGAN DIRECT TORQUE CONTROL DAN PEMBAHASANNYA 4. Umum Rangkaian Simulai Speifikai Komponen Simulai Simulai Dan Analia Hail Simulai.55 v Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

8 BAB V : PENUTUP 5. Keimpulan Saan...60 DAFTAR PUSTAKA...6 vi Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

9 DAFTAR GAMBAR Gamba. Kontuki moto induki oto belitan... 6 Gamba. Stato... 6 Gamba. Roto Sangka... 7 Gamba.4 Roto Belitan... 8 Gamba.5 Au tiga phaa eimbang... 9 Gamba.6 Diagam phao fluki tiga phaa eimbang... 9 Gamba.7 Medan puta pada moto induki tiga faa... 0 Gamba.8 Rangkaian pengganti moto induki... 4 Gamba.9 Rangkaian ekivalen tato... 5 Gamba.0 Rangkaian ekivalen oto... 7 Gamba. Rangkaian ekivalen moto induki ii tato... 8 Gamba. Rangkaian ekivalen pe-phaa moto induki tiga phaa.. 9 Gamba. Diagam alian daya pada moto induki tiga phaa... 0 Gamba.4 Rangkaian ekivalen Thevenin pe phaa moto induki tiga phaa... Gamba.5 Kumpaan tato dan oto moto induki dua-phaa... 4 Gamba.6 Tanfomai vaiabel oto dai nilai aktual ke nilai khayalan... 7 Gamba.7 Kumpaan tato moto dua phaa dan tiga phaa... 0 Gamba. Skema DTC... 5 Gamba. Rangkaian daya penggeak moto induki tiga phaa... 7 Gamba. Bentuk gelombang tegangan keluaan Dioda... 8 Gamba.4 Bentuk tegangan keluaan invete... 8 vii Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

10 Gamba.5 Tegangan output invete untuk etiap witching... 4 Gamba.6 Pembagian fluk linkage tato dalam 6 uang... 4 Gamba.7 Gamba.8 Pengauh witching VI dan V VI pada phao fluk tato.. 44 Blok diagam pengontolan moto induki dengan diect toque contol Gamba 4. Rangkaian imulai pengatuan kecepatan moto induki tiga phaa dengan diect toque contol Gamba 4. Sumbe tiga phaa Gamba 4. Blok Paamete umbe tiga phaa... 5 Gamba 4.4 DTC Induction Moto Dive... 5 Gamba 4.5 Blok Paamete aynchonou machine... 5 Gamba 4.6 Blok paamete convete and DC bu... 5 Gamba 4.7 Blok paamete contolle Gamba 4.8 Demux Gamba 4.9 Scope Gamba 4.0 Gafik hail imulai untuk kondii tanpa toi beban Gamba 4. Gafik hail imulai untuk kondii dengan toi beban ebea 00 Nm Gamba 4. Gafik hail imulai untuk kondii dengan toi beban ebea 600 Nm viii Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

11 DAFTAR TABEL Tabel. Kondii witching invete phaa a... 9 Tabel. Kondii witching invete Tabel. Tegangan keluaan invete... 4 Tabel.4 Sambungan tabel tegangan keluaan invete... 4 Tabel.5 Logic pegontolan fluk... 4 Tabel.6 Logic pengontolan toi Tabel.7 Kondii witching untuk bebagai kondii S λ, ST dan Sθ 45 Tabel.8 Logic fluk phao Tabel 4. Repon Kecepatan dengan kecepatan Aktual 600 pm Tabel 4. Repon Kecepatan dengan kecepatan Aktual 00 pm ix Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

12 BAB I PENDAHULUAN. LATAR BELAKANG Pada ea aat ini, kebutuhan akan alat poduki yang tepat angat dipelukan aga dapat meningkatkan efiieni waktu dan biaya. Sebagian bea dai pealatan induti menggunakan tenaga litik ebagai penggeak utama, yaitu moto litik. Pemilihan moto litik untuk induti meupakan alah atu hal penting yang hau dipetimbangkan. Pada awalnya yang paling banyak digunakan dalam aplikai mein litik yang membutuhkan pengatuan kecepatan dan toi dengan kehandalan yang tinggi adalah moto DC kaena fluk dan toinya dapat dengan mudah diatu, yaitu dengan mengubah au jangka atau au medannya. Kekuangan moto ini adalah membutuhkan peawatan yang utin kaena memiliki buh dan komutato, diamping itu haganya elatif lebih mahal dibandingkan moto induki. Moto induki meupakan moto yang paling menguntungkan dibandingkan dengan moto yang lain. Salah atu keuntungan utamanya adalah moto induki tidak membutuhkan hubungan elektik antaa tato dengan oto moto. Oleh kaena itu moto induki tidak membutuhkan buh dan komutato, ehingga tidak membutuhkan peawatan yang utin. Moto induki memiliki haga yang lebih muah, lebih ingan, padat dan kokoh eta memiliki efiieni yang tinggi. Tetapi dalam hal pengatuan kecepatan dan toi moto induki bukanlah uatu pemaalahan yang mudah untuk dilakukan. Seiing dengan kemajuan dalam bidang elektonika daya maka teknologi pengatuan mein litik mengalami teoboan yang menggembiakan untuk memenuhi kebutuhan pengatuan moto induki dalam dunia induti. Pekembangan penggeak Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

13 moto induki ini didaai ata keinginan untuk menandingi bahkan melebihi kehandalan penggeak moto DC, epeti epon toi yang cepat, dan ketelitian pengatuan kecepatan, diamping itu juga memanfaatkan keunggulan moto induki. Geneai petama penggeak moto induki ini menggunakan pule width modulation untuk membeikan fekueni au inuoidal yang dapat diubah kepada tato moto induki. Tetapi dengan caa ini tidak mampu mengatu toi ecaa langung. Dengan kemajuan teknologi elektonika daya maka pengatuan moto induki dengan Diect Toque Contol (DTC) ini telah memungkinkan untuk membuat moto induki yang befungi ebagai umbe toi dengan pengatuan toi ecaa langung (diect toque contol).. RUMUSAN MASALAH Dai lata belakang diata, maka dapat diumukan bebeapa pemaalahan antaa lain :. Bagaimana caa pengatuan kecepatan putaan moto induki.. Apa pengauh peubahan toi tehadap kecepatan putaan moto induki.. Bagaimana keandalan pengatuan toi ecaa langung pada moto induki.. TUJUAN PENULISAN Adapun tujuan penulian tuga akhi ini adalah. Untuk membeikan penjelaan pengatuan toi ecaa langung (diect toque contol).. Untuk membeikan pembahaan imulai pengatuan toi ecaa langung (diect toque contol) dengan matlab. Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

14 .4 BATASAN MASALAH Untuk menjaga aga pembahaan matei dalam tuga akhi ini lebih teaah, penuli menetapkan uatu bataan maalah ebagai beikut:. Tidak membaha pengauh diect toque contol (DTC) pada aat tating moto induki.. Tidak membaha bagaimana pengontolan toi pada moto DC.. Tidak membaha ecaa inci pealatan elektonika daya yang digunakan. 4. Tidak membaha pengauh hamonia tehadap moto induki tiga phaa..5 METODOLOGI PENULISAN Metode yang digunakan dalam penulian tuga akhi ini adalah ebagai beikut:. Studi liteatue : mengambil bahan dai buku-buku efeeni, junal, majalah dan ebagainya.. Studi bimbingan : Dikui, beupa tanya jawab dengan doen pembimbing yang telah ditunjuk oleh pihak Depatemen Teknik Elekto USU, mengenai maalah-maalah yang timbul elama penulian Tuga Akhi ini belangung. Pecobaan dan pengamatan melalui imulai Matlab..6 SISTEMATIKA PENULISAN Gambaan tulian ini ecaa ingkat dapat diuaikan pada itematika pembahaan ebagai beikut : Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

15 BAB I: PENDAHULUAN Bab ini menguaikan lata belakang penulian, umuan maalah, tujuan penulian, bataan maalah, metode penulian, itematika penulian. BAB II: MOTOR INDUKSI TIGA PHASA Bab ini menjelakan kontuki, teoi medan puta, pinip keja, angkaian ekivalen dan model dinamik moto induki. BAB III: PENGONTROLAN TORSI SECARA LANGSUNG (DIRECT TORQUE CONTROL) DENGAN INVERTER Dalam bab ini dijelakan pinip tejadinya vekto tegangan invete, flux yang tejadi eta toi yang dikontol ecaa langung oleh witching invete. BABIV: SIMULASI PENGATURAN KECEPATAN MOTOR INDUKSI DENGAN DIRECT TORQUE CONTROL SERTA PEMBAHASANNYA Bab ini menguaikan angkaian imulai, peifikai komponen imulai, poedu imulai, hail imulai, data hail imulai, dan analia hail imulai pengontolan dengan diect toque contol. BAB V : PENUTUP Dalam bab ini ditulikan hal-hal yang dianggap penting di dalam penulian yang diangkumkan ebagai keimpulan dan aan. DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN 4 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

16 BAB II MOTOR INDUKSI. Umum Moto litik yang paling umum dipegunakan dalam peindutian induti adalah moto induki. Bedaakan phaa umbe daya yang digunakan, moto induki dapat diklaifikaikan menjadi moto atu phaa dan moto phaa banyak. Kaena item ditibui umumnya adalah tiga phaa, maka moto phaa banyak biaanya adalah tipe tiga phaa. Moto induki tiga phaa banyak digunakan di dalam bebagai bidang induti, edangkan moto induki atu phaa banyak digunakan pada pealatan umah tangga kaena moto induki atu phaa mempunyai daya keluaan yang endah. Adapun bebeapa keuntungan moto induki dibandingkan moto lain adalah kontukinya yang edehana tetapi padat dan kuat, ukuannya lebih kecil dan lebih ingan ehingga haganya lebih muah, peawatan yang mudah, dan memiliki efiieni yang tinggi. Tetapi dalam hal pengatuan kecepatan dan pengontolan toi lebih ulit dilakukan dibandingkan moto dc. Tetapi eiing pekembangan teknologi dalam bidang elektonika daya, telah memungkinkan untuk menandingi moto dc dalam hal pengatuan kecepatan dan pengontolan toi.. Kontuki Moto Induki Moto induki tedii dai dua bagian utama yaitu tato dan oto. Stato meupakan bagian yang diam dan oto bagian yang beputa. Stato dan oto dipiahkan oleh celah udaa yang jaaknya angat kecil. Kontuki moto induki dipelihatkan pada Gamba.. 5 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

17 Gamba. Kontuki moto induki oto belitan.. Stato Stato moto induki pada pinipnya ama dengan tato moto inkon. Stato teebut tebuat dai ejumlah tamping (kaki) yang membentuk lot, tempat dai belitan-belitannya. Belitan pada tato adalah belitan tiga phaa yang dihubungkan dengan umbe tiga phaa. Belitannya dibelitkan untuk ejumlah kutub tetentu, dimana jumlah patinya ditentukan dai kecepatan yang dibutuhkan. Semakin bea jumlah kutub, kecepatan putanya emakin bekuang dan ebaliknya. Jika belitan tato diuplai dengan tegangan tiga phaa maka akan mengali au tiga phaa yang akan menghailkan fluk magnetik beputa dengan beaan yang kontan, fluk magnetik yang beputa ini akan mengindukikan ggl pada oto. Kontuki tato moto induki ditunjukkan pada Gamba.. Gamba. Stato 6 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

18 .. Roto Ada dua jeni kumpaan oto, yaitu jeni oto angka (quiel-cage oto) dan oto belitan (wound oto). Kedua oto ini bekeja pada pinip yang ama dan mempunyai kontuki tato yang ama, hanya bebeda dalam kontukinya aja. a. Roto Sangka (Squiel Cage Roto) Hampi 90% dai moto induki adalah jeni oto angka, kaena jeni ini mempunyai kontuki yang angat edehana dan kuat. Roto ini epeti pada Gamba., tedii dai laminai ilindi inti dengan lot-lot yang paalel ebagai tempat dai konduktonya, dan kondukto-kondukto ini tebuat dai batangan tembaga atau aluminium alloy. Konduktonya tidak teiolai dai inti, kaena au oto ecaa alamiah akan mengali melalui tahanan yang paling kecil, yaitu kondukto oto. Pada etiap ujung kondukto oto, emuanya dihubungingkatkan dengan cincin ujung ehingga tidak mungkin menambahkan tahanan lua ebagai pembantu tating. Gamba. Roto angka Batang oto dan cincin ujung moto angka yang lebih kecil adalah coan tembaga atau aluminium dalam atu lempeng pada inti oto. Dalam moto yang lebih bea, batang oto tidak dico melainkan dibenamkan ke dalam alu oto dan kemudian dila dengan kuat ke cincin ujung. Batang oto moto angka tidak 7 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

19 elalu ditempatkan paalel tehadap poo moto tetapi keapkali dimiingkan. Hal ini akan menghailkan toi yang lebih eagam dan juga menguangi deau dengung magnetik ewaktu moto edang beputa. b. Roto Belitan (Wound Roto) Moto oto belitan atau moto cincin lip bebeda dengan moto angka dalam hal kontuki otonya. Roto ini memiliki belitan tiga phaa dengan jumlah kutub yang ama dengan tato. Belitan oto ini juga dibeikan tambahan eitani lua yang tehubung melalui lip-ing. Sepeti namanya, oto dililit dengan lilitan teiolai eupa dengan lilitan tato. Lilitan phaa oto dihubungkan ecaa Υ dan maing-maing phaa ujung tebuka yang dikeluakan ke cincin lip yang tepaang pada poo oto. Moto oto belitan kuang banyak digunakan dibandingkan dengan moto angka tupai kaena haganya yang mahal dan biaya pemelihaaannya yang lebih bea. Roto ini dapat dilihat pada Gamba.4. Gamba.4 Roto belitan 8 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

20 . Medan Puta Ketika belitan tiga phaa dai moto induki dibei uplai maka medan magnet yang beputa akan dihailkan. Medan magnet ini dibentuk oleh kutubkutubnya yang beada pada poii yang tidak tetap pada tato tetapi beubah-ubah mengelilingi tato. Adapun magnitudo dai medan puta ini elalu tetap yaitu ebea.5 Φ m dimana Φ m adalah fluk yang diebabkan uatu phaa. Untuk melihat bagaimana medan puta dibangkitkan, maka dapat diambil contoh pada moto induki tiga phaa dengan jumlah kutub dua. Dimana ke-tiga phaanya R, S, T diuplai dengan umbe tegangan tiga phaa, dan au pada phaa ini ditunjukkan ebagai I R, I S, dan I T, maka fluk yang dihailkan oleh au-au ini adalah: Φ R = Φ m in ωt...(.a ) Φ S = Φ m in (ωt 0 o )...(.b ) Φ T = Φ m in (ωt 40 o )...(.c ) Gamba.5 Au tiga phaa eimbang Gamba.6 Diagam phao fluk tiga phaa eimbang 9 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

21 i ii iii iv.7 Medan puta pada moto induki tiga phaa (i) Pada keadaan ( Gamba.5 ), ωt = 0 ; au dalam phaa R benilai nol edangkan beanya au pada phaa S dan phaa T memiliki nilai yang ama dan aahnya belawanan. Dalam keadaan epeti ini au edang mengali ke lua dai kondukto ebelah ata dan memauki kondukto ebelah bawah. Sementaa eultan fluk yang dihailkan memiliki bea yang kontan yaitu ebea,5 Φ m dan dibuktikan ebagai beikut : Φ R = 0 ; Φ S = Φ m in ( -0 o ) = Φ m ; Φ T = Φ m in ( -40 o ) = Φm Oleh kaena itu eultan fluk, Φ adalah jumlah phao dai Φ T dan Φ S Sehinngga eultan fluk, Φ = x Φm co 0 o =,5 Φ m 0 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

22 (ii) Pada keadaan, au benilai makimum negatif pada phaa S, edangkan pada phaa R dan phaa T benilai 0,5 makimum, dan pada aat ini ωt = 0 o, oleh kaena itu fluk yang dibeikan oleh maing-maing phaa : Φ R = Φ m in ( 0 o ) = 0,5 Φ m Φ S = Φ m in ( -90 o ) = - Φ m Φ T = Φ m in (-0 o ) = 0,5 Φ m Maka jumlah phao Φ R dan - Φ T adalah = Φ = x 0,5 Φ m co 60 = 0,5 Φ m. Sehingga eultan fluk Φ = 0,5 Φ m + Φ m =,5 Φ m. Dai gamba diagam phao teebut dapat dilihat bahwa eultan fluk bepindah ejauh 0 o dai poii petama. (iii) Pada keadaan ini ωt = 60 o, au pada phaa R dan phaa S memiliki bea yang ama dan aahnya belawanan ( 0,866 Φ m ), oleh kaena itu fluk yang dibeikan oleh maing-maing phaa : Φ R = Φ m in ( 60 o ) = Φm Φ S = Φ m in ( -60 o ) = Φ T = Φ m in ( -80 o ) = 0 Φ m Maka magnitudo dai fluk eultan : Φ = x Φm co 0 o =,5 Φ m Dai gamba diagam phao teebut dapat dilihat bahwa eultan fluk bepindah ejauh 60 o dai poii petama. Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

23 ( iv ) Pada keadaan ini ωt = 90 o, au pada phaa R makimum ( poitif), dan au pada phaa S dan phaa T = 0,5 Φ m, oleh kaena itu fluk yang dibeikan oleh maing-maing phaa: Φ R = Φ m in ( 90 o ) = Φ m Φ S = Φ m in ( -0 o ) = - 0,5 Φ m Φ T = Φ m in (-50 o ) = - 0,5 Φ m Maka jumlah phao - Φ T dan Φ S adalah = Φ = x 0,5 Φ m co 60 = 0,5 Φ m. Sehingga eultan fluk Φ = 0,5 Φ m + Φ m =,5 Φ m. Dai gamba diagam phao teebut dapat dilihat bahwa eultan fluk bepindah ejauh 90 o dai poii petama..4 Pinip Keja Moto Induki Tiga Phaa Pinip keja moto induki tiga phaa dapat dijelakan ebagai beikut : Jika pada belitan tato dibei tegangan tiga phaa, maka pada tato akan dihailkan au tiga phaa. Au ini akan mengali melalui belitan yang akan menimbulkan fluk dan kaena adanya pebedaan udut phaa ebea 0 0 antaa ketiga phaanya, maka akan timbul medan puta dengan kecepatan inkon n. f n = 0 ( pm )... (.) p Dalam tato endii akan timbul tegangan pada maing-maing phaa yang dinyatakan E = Φ 4, 44 fn ( Volt )... (.) Dalam keadaan oto maih diam, medan puta tato akan memotong batang kondukto pada oto. Akibatnya pada kumpaan oto timbul tegangan induki (ggl) ebea E : Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

24 E = 4, 44 fn Φ m ( Volt )... (.4) dimana : E = Tegangan induki pada oto aat oto dalam keadaan diam (Volt) N = Jumlah lilitan kumpaan oto Ф m = Fluk makimum(wb) Kaena kumpaan oto membentuk angkaian tetutup, maka ggl teebut akan menghailkan au I. Adanya au I di dalam kumpaan oto akan menghailkan medan magnet oto. Inteaki medan magnet oto dengan medan puta tato akan menimbulkan gaya F pada oto. Bila kopel mula yang dihailkan oleh gaya F cukup bea untuk memikul kopel beban, oto akan beputa eaah medan puta tato. Peputaan oto akan emakin meningkat hingga mendekati kecepatan inkon. Pebedaan kecepatan inkon medan puta tato (n ) dan kecepatan oto (n ) diebut lip, dinyatakan dengan: n n = 00%... (.5) n Pada aat oto dalam keadan beputa, beanya tagangan yang teinduki pada kumpaan oto akan bevaiai tegantung beanya lip, dan tegangan induki ini dinyatakan dengan E. E = 4 fn Φ ( Volt )... (.6), 44 m dimana : E = tegangan induki pada oto dalam keadaan beputa (Volt) f =. f = fekueni oto (fekueni tegangan induki pada oto dalam keadaan beputa) Bila n = n, tegangan tidak akan teinduki dan au tidak akan mengali pada kumpaan oto, kaenanya tidak dihailkan kopel. Kopel ditimbulkan jika n < n. Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

25 .5 Rangkaian Ekivalen Moto Induki Keja moto induki epeti juga keja tanfomato adalah bedaakan pinip induki-elektomagnetik. Oleh kaena itu, moto induki dapat dianggap ebagai tanfomato dengan angkaian ekunde yang beputa. Rangakian pengganti moto induki dapat dilihat pada gamba.8. R X I X I I Φ I V Rc Ic X m I m E E R Gamba.8 Rangkaian pengganti moto induki Untuk menentukan angkaian ekivalen dai moto induki tiga phaa, petama- tama pehatikan keadaan pada tato. Gelombang fluk pada celah udaa yang beputa inkon membangkitkan ggl lawan tiga phaa yang eimbang di dalam phaa-phaa tato. Beanya tegangan teminal tato bebeda dengan ggl lawan ebea jatuh tegangan pada impedani boco tato, ehingga dapat dinyatakan dengan peamaan V = E + I ( R + jx ) Volt.(.7) Di mana: V = tegangan teminal tato (Volt) E = ggl lawan yang dihailkan oleh fluk celah udaa eultan(volt) I = au tato (Ampee) R = eitani efektif tato (Ohm) X = eaktani boco tato (Ohm) Sepeti halnya tanfomato, au tato dapat dipecah menjadi dua komponen, komponen beban dan komponen penealan. Komponen beban I menghailkan uatu 4 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

26 fluk yang akan melawan fluk yang diakibatkan au oto. Komponen penealan I Φ, meupakan au tato tambahan yang dipelukan untuk menghailkan fluk celah udaa eultan. Au penealan dapat dipecah menjadi komponen ugi-ugi inti I C yang ephaa dengan E dan komponen magnetiai I m yang tetinggal dai E ebea 90. Sehingga dapat dibuat angkaian ekivalen pada tato, epeti Gamba.9. R X I I I Φ V Rc Ic X m I m E Gamba.9 Rangkaian ekivalen tato Pada oto belitan, jika belilitan yang dililit ama banyaknya dengan jumlah kutub dan phaa tato. Jumlah lilitan efektif tiap phaa pada lilitan tato banyaknya a kali jumlah lilitan oto. Bandingkan efek magneti oto ini dengan yang tedapat pada oto ekivalen magnetik yang mempunyai jumlah lilitan yang ama epeti tato. Untuk kecepatan dan fluk yang ama, hubungan antaa tegangan E oto yang diimbakan pada oto yang ebenanya dan tegangan ekivalen adalah E yang diimbakan pada oto E = a E oto...(.8) Bila oto oto akan diganti ecaa magneti, lilitan-ampee maing- maing hau ama, dan hubungan antaa au oto ebenanya I oto dan au I pada oto ekivalen haulah I = I oto a..(.9) 5 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

27 Akibatnya hubungan antaa impedani boco fekueni lip Z S dai oto ekivalen dan impedani boco fekueni lip ebagai beikut Z oto dai oto yang ebenanya haulah E S Z S = = I S a E I oto oto = a Z oto ( Ohm )..(.0) Kaena oto tehubung ingkat, hubungan fao antaa ggl fekueni lip E yang dibangkitkan pada phaa patokan dai oto patokan dan au I pada phaa teebut adalah E I S S = Z S = R + jx..(.) Dimana: Z S = impedani boco oto fekueni lip/phaa (Ohm) R = tahanan oto (Ohm) X = eaktani boco patokan pada fekueni lip (Ohm) Reaktani yang didapat pada peamaan (.) dinyatakan dalam caa yang demikian kaena ebanding dengan fekueni oto dan lip. Jadi X didefiniikan ebagai haga yang akan dimiliki oleh eaktani boco pada oto dengan patokan pada fekueni tato. Pada tato ada gelombang fluk yang beputa pada kecepatan inkon. Gelombang fluk ini akan mengimbakan tegangan pada oto dengan fekueni lip ebea E dan ggl lawan tato E. Bila bukan kaena efek kecepatan, tegangan oto akan ama dengan tegangan tato, kaena lilitan oto identik dengan lilitan tato. Kaena kecepatan elatif gelombang fluk tehadap oto adalah kali kecepatan tehadap tato, hubungan antaa ggl efektif pada tato dan oto adalah E = E...(.) 6 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

28 Gelombang fluk magnetik pada oto dilawan oleh fluk magnetik yang dihailkan komponen beban I dai au tato, dan kaenanya, untuk haga efektif I = I...(.) Dengan membagi peamaan (.) dengan peamaan (.) didapatkan: E I S S = E I. (.4) Didapat hubungan antaa peamaan (.) dengan peamaan (.4), yaitu E I S S = E I = R + jx...(.5) Dengan membagi peamaan (.5) dengan, maka didapat E I R = + jx...(.6) Dai peamaan (.), (.) dan (.6) maka dapat digambakan angkaian ekivalen pada oto epeti pada Gamba.0. R X R X E I X E I R E I R ( ) Gamba.0 Rangkaian ekivalen oto R R = + R - R R = R + R ( )..(.7) Dai penjelaan mengenai angkaian ekivalen pada tato dan oto di ata, maka dapat dibuat angkaian ekivalen moto induki tiga phaa pada maing-maing phaanya dan untuk mempemudah pehitungan maka angkaian ekivalen dilihat dai ii tato epeti pada Gamba.. 7 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

29 R X ' I ' X ' R I 0 V I X m R c R ' ( ) I m I c Gamba. Rangkaian ekivalen moto induki ii tato Dimana: X ' = a X ' R = a R.6 Pengatuan Putaan Moto Induki Opeai putaan uatu moto induki, dibeikan oleh peamaan : n 0. f = n ( S) = ( S)..(.8) p Dai peamaan.8, dapat dilihat bahwa pengatuan putaan pada moto induki dapat dilakukan bebeapa caa, yakni: Mengubah jumlah kutub Salah atu caa pengatuan putaan adalah dengan mengubah jumlah kutub p, dan ini hanya dapat membeikan peubahan putaan yang dikit, kaena p hau meupakan bilangan bulat. Dengan peencanaan yang bena dai oto angka, hanya dipelukan untuk mengubah jumlah kutub dai belitan tato, beamaan dengan itu au akan oto akan menemukan jalunya maing-maing pada angka. Mengubah fekueni Pengatuan fekueni untuk mengendalikan putaan moto induki biaanya dibaengi juga dengan pengatuan tegangan mauk yang ebanding dengan fekueni. Dengan menggunakan invete, yaitu uatu alat yang dapat mengubah tegangan eaah menjadi tegangan bolak-balik, fekueni yang dihailkan dapat dibuat beubah. 8 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

30 Peubahan fekueni au bolak-balik dai invete ini ditentukan oleh peiode pula yang memicu penyeaah yang digunakan. Dengan mempecepat atau mempelambat peiode pula yang memicu penyeaah, fekueni dan juga kecepatan dapat diatu. Mengubah tegangan tato Pengatuan putaan dengan mengubah tegangan tato dapat dilakukan dengan mengatu vekto tegangannya. Pengatuan vekto tegangan ini menggunakan pengendalian umpan balik toi dan fluk tato.fluk dan toi dihitung dai tegangan dan au tato yang diuku pada moto. Fluk dan toi ini meupakan keadaan aktual, yang akan dibandingkan dengan toi dan fluk efeeni untuk menentukan kondii toi eo, fluk eo dan poii fluk tato. Dengan menggabungkan output toi eo, output fluk eo, dan poii fluk tato maka dapat dipeoleh poii witching invete yang akan menentukan bea tegangan dan au yang dibeikan ke tato. Pengatuan ini dapat dilakukan dengan Diect Toque Contol (DTC) dan pengatuan dengan metode ini akan dibaha lebih lanjut pada BAB beikutnya..7 Pehitungan Pefomani Moto Induki Tiga Phaa.7. Alian Daya Pada Moto Induki Pada moto induki tidak ada umbe tegangan yang langung tehubung ke oto, ehingga daya yang melewati celah udaa ama dengan daya yang yang diinputkan ke oto. a + Ι R X Ιc ' Ι Ι m ' R ' X ( ) ' R P FW / P / V R c X m n - Celah Udaa P g Daeah Konvei Daya ω m T / Gamba. Rangkaian ekivalen pe-phaa moto induki tiga phaa 9 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

31 dengan: P FW = Rugi-ugi geek dan angin moto P = Daya penggeak poo T = Toi penggeak poo Model angkaian ekivalen pe phaa moto induki tiga phaa pada Gamba. menggambakan poe pengubahan daya elektomekanik pada moto induki tiga phaa. Daya total yang diinputkan pada kumpaan tato (P ) dapat diumukan ebagai beikut: P = V I Co θ.(.8) dengan: V = tegangan umbe I = au maukan θ = pebedaan udut phaa antaa au maukan dan tegangan umbe Sebelum daya ditanfe melewati celah udaa, moto induki mengalami ugiugi beupa ugi-ugi tembaga tato ( I R ) dan ugi-ugi inti tato ( E / R c ). Daya yang ditanfe melalui celah udaa ( P AG ) ama dengan penjumlahan ugi-ugi tembaga oto (P cu ) dan daya mekanik ( P d ). Daya yang ditanfe melalui celah udaa ini eing diebut juga dengan daya input oto. P AG = P cu + P m ' ' R ' ' ( I ) = ( I ) R + ' ( ) ' ( I ) R...(.9) Untuk lebih jelanya dapat dilihat pada Gamba. yang menggambakan diagam alian daya pada moto induki tiga phaa. V I Coθ Rugi - ugi tembaga tato I R Rugi - ugi inti tato E / R c Celah Udaa ' ' P AG = ( I ) R / Konvei daya Daya mekanik Rugi - ugi ' ( tembaga oto ( I ) ' ) ( I R ' ) R ' P Rugi-ugi geek dan angin P FW T ω m Gamba. Diagam alian daya pada moto induki tiga phaa 0 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

32 Hubungan antaa ugi-ugi tembaga oto dan daya mekanik dengan daya input oto, maing-maing dalam beaan pe-phaa dapat dituli ebagai beikut: P = ( I ) R = PAG.... (.0) cu ' ' P d = ' ( ) ' ( I ) R = ( ) P AG...(.) Dai gamba. juga dapat dilihat bahwa moto induki juga mengalami ugiugi geek dan angin (P FW ) ehingga daya output mekanik yang meupakan daya penggeak poo (P ) ama dengan daya mekanik total (P d ) dikuangi ugi-ugi geek dan angin (P FW ). P = P P = T ω (.) d FW m dengan T = toi penggeak poo ω m = kecepatan udut poo.7. Pehitungan Toi Pada Moto Induki Tiga Phaa Toi mekanik (T d ) dapat dihitung dengan membagi peamaan (.) dengan kecepatan udut poo (ω m ). T d Pd ( ) ' R = = ( I ).... (.) ω ω m m ' n n m ω m m = = =......(.4) m ω ω ω ω ω dengan ω = kecepatan udut inkon (adian/detik) ω m = kecepatan udut poo oto (adian/detik) ω m = ( ) ω ehingga: T d ' R ( I ) = (.5) ω ' Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

33 Rangkaian ekivalen pada Gamba. dapat diedehanakan ehingga menjadi angkaian Thevenin epeti dipelihatkan pada Gamba.4. Dengan angkain ini, ' haga au oto ( I ) dapat dihitung, ehingga peamaan toi yang diinginkan dapat dipeoleh. R Th jx Th + ' I jx + V Th E R Celah Udaa Gamba.4 Rangkaian ekivalen Thevenin pe phaa moto induki tiga phaa Dengan: V Th = Z M Z + Z M Vφ Z M R jx C M = ; Z = R + jx RC + jx M Z Th = R Th + jx Th = ZZ M Z + Z M Sehingga: I ' = Z Th V Th + Z ' V I = Th R + R + jx + jx...(.6) Th Th Bea au ini adalah: I ' VTh =...(.7) ) ' ( RTh + R ) + ( jx Th + jx Subtitui peamaan (.6) ke peamaan (.5) dan pengalian dengan (untuk toi tiga phaa) dipeoleh peamaan toi mekanik total: Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

34 T d,φ = ω R Th V R + ' Th + ' R ' ( X + X ) Th... (.8).8 MODEL DINAMIK MOTOR INDUKSI.8. Model Moto Induki Dua Phaa Rangkaian ekivalen moto epeti diuaikan ebelumnya hanya dapat digunakan untuk menganalia pefomani moto induki dalam keadaan tabil (teady-tate). Ini menyebabkan kondii tanien ketika tejadi peubahan beban dan peubahan fekueni diabaikan. Peubahan ini tejadi pada aplikai yang membutuhkan penggeak pengatu kecepatan yang vaiabel (vaiable peed dive). Model dinamik ini digunakan untuk melihat pengauh peubahan eaat tegangan/au, fekueni tato dan toi. Untuk mendapatkan model dinamik moto induki, maka ada bebeapa aumi yang diambil pada moto induki yaitu:. Celah udaa yang eagam (Unifom ai gap). Kumpaan tato dan oto moto eimbang, dengan ditibui magnetomotive foce (mmf) yang inuoidal.. Induktani bevaiai ecaa inuoidal tehadap poii oto. 4. Peubahan paamete moto dan atuai diabaikan. Model dinamik moto induki ini didapat dengan menggunakan model moto induki dua phaa dalam koodinat d (diect) dan q (quadatue). Moto induki dua phaa dengan kumpaan tato dan oto ditunjukkan pada Gamba.5. Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

35 q-axi T + vα i q i α + v q α Stato Roto θ T T d-axi v β + i β T β i d + v d Gamba.5 Kumpaan tato dan oto moto induki dua phaa Tegangan teminal pada kumpaan tato dan oto meupakan penjumlahan tegangan jatuh pada eitani dengan ata-ata peubahan fluk (peamaan.9 /d.) Peubahan fluk ini meupakan pekalian au dengan induktani. v v v v q d α β = R i q q = p( L = p( L = p( L + p( Lqqiq ) + p ( Lqdid ) + p( Lqαiα ) + p( Lq β iβ )...(.9) i ) + ( R i ) + p( L i ) + p( L i ) + p( L i )...(.0) dq q i αq q i βq q d ) + p( L ) + p( L d i αd d i βd d dd ) + R i α α ) + p( L d + p( L βα α dα α i αα α i ) + R i β β ) + p( L + p( L αβ β ββ dβ β i i β ) )...(.)...(.) dengan p adalah opeato difeenial d/dt. v, v, v α v adalah tegangan teminal q d, β tato pada koodinat q, d, dan pada kumpaan oto α dan β. iq dan id adalah au tato pada koodinat d dan q. iα dan iβ adalah au oto pada kumpaan α dan β. L qq Ldd, L αα, dan Lββ adalah induktani dii pada q, d axi dan pada kumpaan α dan β. T adalah jumlah belitan kumpaan tato, ementaa T adalah jumlah belitan kumpaan oto. Induktani beama antaa dua buah kumpaan dilambangkan dengan L, dengan dua ubcipt. Subcipt petama menyatakan ggl induki yang timbul pada ebuah kumpaan oleh kaena au pada kumpaan lain (au pada kumpaan lain ini dinotaikan dengan ubcipt kedua). Sebagai contoh L qd meupakan induktani 4 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

36 beama antaa kumpaan d dan q diebabkan au pada kumpaan d. Dengan aumi celah udaa yang eagam (unifom) maka beanya induktani dii kontan etiap aat tanpa dipengauhi poii angula oto. αα = L ββ L ( L = L =Induktani oto). (.) L = L = L ( L = Induktani tato)....(.4) dd qq Induktani beama antaa kumpaan-kumpaan tato dan antaa kumpaan-kumpaan oto adalah nol, kaena fluk yang timbul pada kumpaan tidak akan melingkupi kumpaan lain yang bebeda udut Sehingga: L L = (.5) αβ = βα L dq = L qd = 0..(.6) Induktani beama antaa kumpaan tato dengan oto meupakan fungi poii oto, θ. Induktani beama ini meupakan fungi inuoidal kaena aumi mmf (magnetomotive foce) yang inuoidal pada kumpaan. Kaena kumpaan tato dan oto adalah imeti, maka induktani beama antaa kumpaan tato dengan oto adalah ama apakah dilihat dai ii tato ataupun oto. L L L = L Coθ..(.7) α d Ld α = β d Ldβ = = L Sinθ...(.8) = L Sinθ...(.9) α q Lqα = L βd = L = L Coθ (.40) qβ Dengan L adalah nilai puncak induktani beama kumpaan tato dengan kumpaan oto. Peamaan.40 benilai negatif kaena au yang benilai poitif pada kumpaan β menghailkan fluk linkage yang benilai negatif pada kumpaan q. Dengan menubtituikan peamaan. /d.40 ke dalam peamaan.9 /d. dihailkan 5 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

37 peaman diffeenial dengan induktani yang bevaiai tehadap waktu. Peaman teebut menjadi: v v q d = R + L p) i + L p( i Sinθ ) L p( i Coθ )...(.4) ( q α β = R + L p) i + L p( i Coθ ) L p( i Sinθ )....(.4) ( d α + β v α = L ( θ + θ (.4) p iqsin ) L p( idco ) ( R L p) iα v β = L ( θ + θ (.44) p iqco ) L p( id Sin ) ( R L p) iβ dengan: R R = R = tahanan tato = q d R = R α = Rβ = tahanan oto L = induktani oto L = induktani tato L = induktani beama kumpaan tato dengan oto Peamaan.4 /d.44 beubah-ubah menuut waktu kaena dipengauhi oleh poii eaat oto ( θ ). Oleh kaena itu untuk mempemudah menganalii pefomani moto dibutuhkan peamaan yang lebih edehana yang beanya tidak tegantung pada poii oto..8. Tanfomai Untuk Mempeoleh Matik yang Kontan Tanfomai untuk mempeoleh induktani yang kontan dipeoleh dengan caa menggantikan model moto yang ebenanya (aktual) dengan model khayalan pada koodinat d, q epeti ditunjukkan pada Gamba.6. 6 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

38 q-axi + v q T i q i q + vα T + v q i α β Stato Roto θ T T i d T d-axi v β + i β T v d α + + v d i d Gamba.6 Tanfomai vaiabel oto dai nilai aktual ke nilai khayalan Pada poe ini nilai khayalan oto etiap phaa-nya memiliki jumlah belitan yang ama dan juga menghailkan mmf (magnetomotif foce) yang ama dengan kumpaan aktual oto. Dengan mempoyekikan kumpaan α dan β ke umbu d-axi dan q-axi, maka akan didapatkan au pada kumpaan khayalan id dan i q (peamaan.45) i i d q Coθ = Sinθ Sinθ i Coθ i α β... (.45) Tanfomai ini belaku untuk tegangan, au dan fluk linkage pada ebuah mein. Peamaan (.45) dituli menjadi: i dq = [ T αβ ] i αβ...(.46) dengan [ i i ] t i =..(.47) dq d q [ i i ] t i = (.48) αβ α β dan Coθ Sinθ Tαβ = (.49) Sinθ Coθ 7 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

39 Tanfomai dai bentuk α - β axi ke d-q axi belaku juga untuk ebaliknya kaena: αβ = T αβ T.....(.50) Dengan demikian dipeoleh: i i α β Coθ = Sinθ Sinθ i Coθ i d q..(.5) dan untuk peamaan tegangan dipeoleh: v v α β Coθ = Sinθ Sinθ v Coθ v d q...(.5) dengan memaukkan tanfomai pada peamaan (.45) ini kedalam peamaan (.4) dan (.4) didapatkan v = ( R + L p) iq ( L p) i q.... (.5) q + v = R + L p) i + L p( i ).....(.54) d ( d d dengan memaukkan nilai i α dai peaman (.5) kedalam peamaan (.4) didapatkan v [ i Coθ i Sinθ ] α = L p( iq Sinθ ) + L p( idcoθ ) + ( R + L p) d + = α = L Sinθ pi L i & θ Coθ + L Coθ pi L i & θ Sinθ + R + L q + q d d [ i Co i Sinθ ] d i q θ + q + LCoθ pid Lidθ Sinθ L Sinθ piq & θ Coθ v [ L pi L θ i L θ i + ( R + L p) i ] Sinθ + q & d & [ Lθ iq + L pid + L & θ iq + ( R + L ) id ] Coθ d &..(.55) dengan, & θ adalah tuunan daiθ tehadap waktu. Dai peamaan tanfomai (.5) bahwa v q α vdcoθ + & q + q = v Sinθ ehingga: v = [ L & θ i + L pi + L & θ i + ( R + L ) i ]...(.56) d q d q d 8 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

40 v = [ L pi L & θ i L & θ i + ( R + L p) i ]..(.57) q q d d Dai (.5), (.54),(.56) dan (.57) peamaan vekto tegangan teebut ditulikan dalam bentuk matik yaitu: q v v v v q d q d R + L p 0 = L p L & θ R + L p L & θ L 0 p L p R + L L & θ 0 p 0 i L p i L & θ i R + L p i q d q d....(.58) Sepeti halnya pada angkaian ekivalen tafo, jika dilihat dai ii tato peamaan (.58) menjadi: v v v v R + L p 0 = Lm p L & mθ q d q d R + L p L & θ L m 0 m p L p R + L p L & θ m 0 0 i L p m i L & θ i R + L p i q d q d......(.59) dengan: R = a, R iq iq =, v q = a vq, a T a = T L = a, L id id =, v d = a vd, L m = al a Peaman (.59) menunjukkan bahwa vekto tegangan meupakan pekalian matik impedani dengan vekto au. Diini induktani pada matik impedani kontan dan tidak tegantung lagi pada poii oto. Sebagian elemen matik impedani begantung pada kecepatan oto, ehingga peamaan (.59) linie jika matik impedani kontan. Matik impedani yang kontan tejadi jika kecepatan kontan (teady tate). Jika kecepatan oto beubah-ubah (dinamik) ehingga peubahan ini begantung kepada au maka peamaan teebut menjadi nonlinie. 9 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

41 .8. Tanfomai Tiga Phaa ke Dua Phaa Model moto induki yang dibaha ebelumnya adalah untuk mein dua phaa. Mein induki dua-phaa jaang ekali digunakan dalam aplikai induti. Model dinamik moto induki tiga phaa dituunkan dai mein dua phaa. Kedua model ini ekivalen kaena kumpaan pada dua phaa dan tiga phaa menghailkan mmf (magnetomotive foce) dan au yang ama. Gamba.7 menunjukkan kumpaan dua phaa dan tiga phaa. a q i q i a T d T T i d θ c 0 0 T 0 0 T b i b i c c Gamba.7 Kumpaan tato moto dua phaa dan tiga phaa. Dengan menganggap kumpaan tiga phaa maing-maing memiliki jumlah belitan (T ) pe phaa. Untuk menghailkan mmf yang ama maka kumpaan dua phaa mempunyai jumlah belitan (T /) pe phaa. mmf pada umbu d-q didapat dengan mempoyekikan mmf (magnetomotive foce) tiga phaa pada umbu d-q. Dimialkan umbu q tetinggal θ c dai umbu a, maka hubungan antaa au phaa d-q dengan phaa abc adalah: i i i q d o Coθ c = Sinθ c π Co( θ c ) π Sin( θ c ) π Co( θ c + ) i π Sin( θ + c ) i i a b c..(.60) 0 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

42 Au i o menyatakan ketidakeimbangan au phaa a, b dan c dan dikenal ebagai au uutan nol. Peamaan diata ditulikan dengan: qdo [ T abc ] i abc i = (.6) dengan: i =[ i i ] t qdo i.(.6) q d o abc [ i i i ] t i =...(.6) a b c dan vaiabel tanfomai dai phaa abc ke phaa d-q adalah: [ ] T abc = Coθ c Sinθ c π Co( θ c ) π Sin( θ c ) π Co( θ c + ) π Sin( θ + ) c..(.64) Tanfomai dai au dua phaa ke au tiga phaa adalah i abc [ Tabc ] iqdo =..(.65) Coθ c Sinθ c π π T = abc Co( θ c ) Sin( θ c )...(.66) π π Co( θ + ) ( θ + ) c Sin c [ ] Jika umbu q pada Gamba.8 beimpit dengan phaa a ( θ = 0),maka tanfomai dai umbu abc ke umbu d-q menjadi epeti pada peamaan (.67). Kondii epeti ini diebut model tato efeence-fame. T abc = 0.(.67) c Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

43 Sehingga untuk tegangan pada dua phaa: v v v q d 0 = T abc v v v a b c.(.68) v v q d v 0 = 0 v v v a b c (.69) ehingga, v q = va b c ( v + v )...(.70) untuk item tiga phaa yang eimbang belaku: maka v v + v = 0 (.7) a + b c ( v + v ) = v...(.7) b c a dengan menubtituikan peamaan (.7) ke dalam peamaan (.70) didapatkan tegangan quadatue tato ( v q ) menjadi: v q = va = v a.. (.7) dengan caa yang ama didapatkan v d = ( vc vb ) = vcb.....(.74) dai peaman (.7) dan (.74) didapatkan hubungan tegangan tato mein dua phaa dengan mein tiga phaa. Tanfomai ini belaku juga untuk au dan juga fluk. Dengan demikian: Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

44 i q = i a....(.75) i d = ( ic ib ) (.76) Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

45 BAB III PENGONTROLAN TORSI SECARA LANGSUNG (DIRECT TORQUE CONTROL). Umum Dalam penggunaannya, moto induki dapat diopeaikan dengan kecepatan yang bevaiai. Oleh kaena itu, moto induki banyak dipegunakan dalam induti aat ini. Pengatuan kecepatan putaan moto induki dapat dilakukan dengan bebeapa metode dan alah atu metode yang digunakan adalah dengan mengontol toi moto induki ecaa langung. Diect Toque Contol meupakan kemajuan tebau dalam teknologi pengontolan moto induki. Sepeti diketahui bahwa fungi daa penggeak pengatu kecepatan (vaiable peed dive) adalah mengendalikan alian enegi dai jala-jala ke mein dalam poe poduki induti. Enegi ini diuplai lewat poo moto. Dua beaan yang dapat diuku yang menunjukkan kondii poo ini adalah toi dan kecepatan. Untuk mengendalikan alian enegi maka beaan teebut hau diatu. Dalam pakteknya alah atu dai beaan ini hau dikontol yang dikenal dengan kontol toi (toque contol) dan kontol kecepatan (peed contol). Ketika vaiable peed dive beopeai ebagai kontol toi maka kecepatan begantung kepada beban. Sebaliknya ketika beopeai ebagai kontol kecepatan, maka toi begantung kepada beban. Pada awalnya yang paling banyak digunakan dalam aplikai mein litik yang membutuhkan pengatuan kecepatan dan pengontolan toi dengan kehadalan yang tinggi adalah moto DC kaena fluk dan toinya dapat dengan mudah diatu tanpa membutuhkan pealatan elektonika yang komplek. Pekembangan teknologi 4 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

46 penggeak pengatu kecepatan mein ac (ac vaiable peed dive) didaai ata keinginan untuk menandingi bahkan melebihi pefomani yang cukup bagu yang dimiliki penggeak moto dc (dc dive), epeti epon toi yang cepat dan pengatuan kecepatan yang akuat dengan memanfaatkan bebagai kelebihan moto ac.. Pengontolan Vekto Pada Moto Induki Teknik pengontolan pada moto induki yang dikenal dengan field-oiented contol (FOC) bekeja dengan pefomani dinamik yang tinggi yang ebanding dengan kaakteitik dai moto dc. Pengontolan moto induki ini dilakukan dengan mengontol paamete moto dalam beaan vekto. Pengontolan vekto ini menggunakan pengendalian umpan balik toi dan fluk tato (Gamba.). Fluk dan toi dihitung dai tegangan dan au tato yang diuku pada moto. Metode ini menggunakan model efeeni tato (tato efeence fame) moto induki. Gamba. Skema DTC Peaman tegangan tato mein dalam model efeeni tato (tato efeence fame) dalam beaan vekto adalah: 5 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

47 v dλ = Ri +.(.) dt ehingga: λ = ( v R i dt......(.) ) dengan: v = vekto tegangan tato i = vekto au tato R = tahanan tato λ = vekto fluk tato dengan demikian fluk linkage dalam koodinat tato efeence fame dihitung bedaakan λ = ( v R i dt..(.) q q q ) λ = ( v R i dt.. (.4) d d d ) ehingga beanya fluk tato adalah: = ( λq ) λ( d ) θ f λ (.5) θ f λ q = tan..(.6) λd Peamaan toi elektomagnetik adalah: T e = P ( i λ i λ ) q d d q.....(.7) Fekueni litik dihitung dengan mendiffeenialkan udut vekto fluk oto yaitu: ω = e dθ dt = d dt tan λq λd & λqλd & λdλq ωe = (.8) λ 6 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

48 Peamaan kecepatan oto adalah : ω Te = P ( ω e R ) (.9) λ dengan komponen d dan q-axi dipeoleh dai tanfomai tiga phaa ke item dua phaa. i q = i a (.0) i d = ( ic ib ) (.). Kondii Switching Dan Vekto Tegangan Output Invete Gamba.. Rangkaian daya penggeak moto induki tiga phaa dapat dilihat pada D D D 5 T R T T T5 Sumbe a Tegangan b Tiga Phaa c c f a b c Moto Induki Tiga Phaa D 4 D 6 D R R T4 T6 T Diode-Bidge Rectifie Regeneating Cicuit Link Filte PWM Invete Gamba. Rangkaian daya penggeak moto induki tiga phaa Sumbe tegangan tiga phaa pada Gamba. telebih dahulu dieaahkan dengan menggunakan penyeaah tiga phaa. Bentuk gelombang etelah dieaahkan dapat dilihat pada Gamba.. 7 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

49 Vm V c b V a b V ac V bc V b a V ca 0 Vm Vm Gamba. Bentuk gelombang tegangan keluaan Dioda Setelah dieaahkan maka tegangan ini akan diubah kedalam tegangan bolakbalik yang akan dibeikan kepada moto induki tiga phaa. Bentuk tegangan yang dihailkan oleh invete ini untuk konduki 80 0 pada tanito adalah epeti pada Gamba.4. V dc V dc V a π π π ωt V b V dc V dc π π π ωt V c V dc 0 π π π ωt V dc Gamba.4 Bentuk tegangan keluaan Invete 8 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

50 Pada Invete tiga-phaa epeti pada Gamba. dapat dibuat bebeapa kombinai witching yang akan menghailkan vekto tegangan yang bebeda. Jika T on dan T 4 off (dilambangkan dengan S a = ) maka pada V a timbul tegangan ebea V dc, epeti dapat dilihat pada Tabel.. Demikian juga halnya pada S b dan S c. Ketika T dan T 4 off maka tidak ada tegangan pada V a. Tabel. Kondii Switching Invete Phaa a T T 4 Sa Va on off V dc off off 0 0 Tegangan output tiga phaa dipeoleh dai konfiguai waktu penyalaan enam buah tanito pada Gamba. teebut. Ada 8 jeni witching yang bebeda yang dapat dibuat dai kombinai S a, S b, dan S c. Delapan jeni witching ini akan menghailkan 8 buah vekto tegangan output invete yang bebeda. Vekto tegangan yang tejadi untuk tegangan line to line belaku: v v v ab bc ca = v = v = v a b c v v v b c a.. (.) Untuk item yang etimbang belaku: v a + vb + vc = (.) v a = v v peamaan ini dimodifikai menjadi: b c v + v = v v v + v a a a b c a v a = v ab v ca v a v = ab v ca 9 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

51 Sehingga tegangan phaa kumpaan tato moto adalah: v a vab vca =......(.4) dengan caa yang ama didapatkan v v b c vbc vab =....(.5) vca vbc =....(.6) dengan, v, v, v = tegangan phaa kumpaan tato moto. a b c dan tegangan tato moto pada d dan q axi adalah: v q = va = v a.....(.7) v d = ( vc vb ) = vcb...(.74) dai peamaan (.), (.4 /d.6), (.7), dan (.74) didapatkan tegangan pada mein (juga meupakan tegangan output invete) untuk etiap jeni witching yang dapat dilihat pada Tabel.. Tabel. Kondii Switching Invete Tabel. Kondii witcing invete Switcing S a Sb S c V a V b V c V ab V bc V ca V b V c V q V d I V Vdc 0 Vdc 0 dc V dc V dc V V 0 dc dc II V 0 dc Vdc 0 Vdc Vdc Vdc 0 Vdc V dc V dc V dc V III Vdc 0 Vdc Vdc Vdc Vdc Vdc V dc dc IV 0 0 Vdc Vdc Vdc 0 Vdc Vdc Vdc V dc V dc 0 V V V Vdc Vdc 0 Vdc Vdc V dc V dc dc 0 dc VI V 0 V V dc dc Vdc 0 0 Vdc Vdc Vdc V dc V dc dc VII V a VIII Vdc Vdc V dc 40 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

52 q V dc I VI V dc II V dc (0,0) (VII,VIII) V dc d V V dc III V dc IV Gamba.5 Tegangan output invete untuk etiap witching. Jadi untuk bebagai jeni witching invete didapatkan phao tegangan tato yang bebeda ebagai eultan dai V q dan V d (Gamba.5, Tabel. dan Tabel.4). Tabel. Tegangan Keluaan Invete 4 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

53 Tabel.4 Sambungan Tabel Tegangan Keluaan Invete Dengan phao tegangan yang beubah-ubah maka euai dengan peamaan (.) dan (.) didapat fluk tato beubah ecaa vektoi..4 Pengontolan Fluk Fluk yang begeak melingka pada tato mein menempati alah atu dai enam uang epeti pada Gamba.6. Phao fluk tato mempunyai bea λ, dengan poii θ f. Fluk dalam koodinat d-q adalah λd dan λ q. Jika phao fluk beada pada uang <> maka vekto tegangan yang hau dibeikan adalah VI atau I. Salah atu dai kedua vekto tegangan ini mempebea fluk ementaa yang lain menguangi. Penjelaan ini dapat dilihat pada Gamba.7. 4 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

54 q λ θ f 0 60 λ q λ d d 4 Gamba.6 Pembagian fluk linkage tato dalam 6 uang. Pada Gamba.7 dapat dilihat pengauh witching phao tegangan I ( V I ), yang mempebea phao fluk dai λ menjadi λ I. Sementaa phao tegangan VI ( V VI ) menguangi fluk menjadi λ VI. Ini menyebabkan phao tegangan yang lebih dekat mempebea fluk ementaa phao tegangan yang lebih jauh menguangi fluk. Tetapi kedua-duanya mempebea poii phao fluk. Pengontolan fluk ini dilakukan dengan caa membandingkan fluk aktual ( λ ) yang didapat dai peamaan (. /d.5) dengan fluk efeeni ( λ ef ). Kemudian hail pebandingan ini dikonveikan dalam inyal digital (dilambangkan S λ ). Pebandingan ini dapat dilihat pada Tabel.5. Tabel.5 Logic Pengontolan Fluk Kondii λef λ > 0 λ λ 0 0 ef S λ 4 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

55 Dai hail pebandingan ini akan ditentukan vekto tegangan yang euai untuk mengontol peubahan fluk ecaa langung. Jika S λ benilai beati fluk hau dipebea, ementaa jika benilai 0 fluk hau dipekecil. q λ I V I λ VI V VI λ q λ 0 Gamba.7 Pengauh witching VI dan V VI pada phao fluk tato. λ d d.5 Pengontolan Toi Pengontolan toi ini dilakukan dengan membandingkan toi yang diinginkan (toi efeeni) dengan toi aktual pada moto (Tabel.6). Toi aktual moto dihitung dengan menggunakan peamaan (.7). Tabel.6 Logic Pengontolan Toi Kondii S T ( Tef Te ) > δte δte < ( Tef Te ) < δte 0 ( T T ) < δt - ef e e 44 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009

56 dengan T e adalah toi elektomagnetik, T ef adalah toi efeeni dan Te δ adalah bata toi yang diteima di ata toi efeeni. Ketika toi eo T T ) melebihi ( ef e δ T e maka waktunya untuk menambah toi, dilambangkan dengan inyal +. Jika toi eo beada antaa poitif dan negatif δ Te tegangan nol. Untuk toi eo di bawah pengeeman, dilambangkan dengan inyal -. Sementaa jika, maka phao tegangan hau vekto δ Te maka waktunya untuk melakukan ST benilai beati phao tegangan hau dinaikkan, 0 atinya phao tegangan benilai tetap dan - beati phao tegangan hau dipelambat di belakang phao fluk untuk pengeeman. Dengan menggabungkan output fluk eo S λ, output toi eo ST dan keenam uang poii fluk tato Sθ maka tabel witching dapat dibuat untuk mempeoleh witching invete yang tepat pada uatu kondii tetentu epeti dapat dilihat pada Tabel.7. Tabel.7 Kondii Switching untuk Bebagai Kondii S λ S, dan S θ, T 45 Matlab 7.0., 009. USU Repoitoy 009