Dasar Motor Induksi AC 3 Fasa dan Pengendaliannya menggunakan SVPWM
kompleksitas yang lebih rendah dan perawatan motor AC yang lebih mudah
membuat banyak operasi industri dilakukan dengan menggunakan drive
AC daripada drive DC.
Motor induksi AC adalah jenis motor listrik khusus
yang memiliki karakteristik dan kinerja khasnya sendiri dalam hal
starting, kontrol kecepatan, perlindungan, dan sebagainya.
Kinerja
berbagai aplikasi membuat motor induksi 3 fasa bertanggung jawab atas
85 persen kapasitas terpasang sistem penggerak industri. Mari kita bahas
informasi dasar tentang motor ini dan teknik pengendalian khusus SVPWM.
Motor Induksi AC 3 Fasa
Motor
induksi AC 3 fasa adalah mesin listrik berputar yang dirancang untuk
beroperasi pada supply 3 fasa. Motor 3 fasa ini juga disebut sebagai
motor asinkron. Motor AC ini terdiri dari dua jenis: motor induksi tipe
tupai (squirrel) dan slip-ring. Prinsip operasi motor ini didasarkan
pada produksi medan magnet yang berputar.
Konstruksi Motor Induksi 3 Fasa
Motor
3 fasa ini terdiri dari stator dan rotor dan di antaranya tidak ada
sambungan listrik. Stator dan rotor ini dibangun dengan menggunakan
bahan inti magnetik tinggi untuk mengurangi histerisis dan kehilangan
arus eddy.
Bingkai stator dapat dibangun
menggunakan besi cor, aluminium atau baja canai. Bingkai stator
memberikan perlindungan mekanis dan dukungan yang diperlukan untuk inti
berlapis stator, belitan dan pengaturan lainnya untuk ventilasi.
Stator
wound dengan belitan 3 fasa yang tumpang tindih satu sama lain pada
pergeseran fasa 120 derajat yang dipasang pada laminasi berlubang. Enam
ujung dari tiga belitan dibawa keluar dan dihubungkan ke kotak terminal
sehingga belitan ini bersemangat dengan supply utama 3 fasa.
Gulungan
ini terbuat dari kawat tembaga yang diisolasi dengan pernis yang
dipasang pada laminasi slotted berinsulasi. Pada semua suhu kerja,
pernis diresapi ini tetap kaku. Gulungan ini memiliki resistansi
insulasi tinggi dan resistansi tinggi terhadap atmosfer saline, uap air,
asap alkali, oli dan gemuk, dll. Apapun yang sesuai dengan level
tegangan, belitan ini terhubung dalam koneksi star atau delta.
Rotor
dari motor induksi AC 3 fasa berbeda untuk motor induksi slip-ring dan
squirrel-cage. Rotor dalam tipe slip-ring terdiri dari aluminium berat
atau batang tembaga yang disingkat pada kedua ujung rotor silinder.
Poros motor induksi didukung pada dua bantalan (bearing) di setiap ujung
untuk memastikan putaran bebas di dalam stator dan untuk mengurangi
gesekan. Ini terdiri dari tumpukan laminasi baja dengan jarak slot yang
merata yang dilubangi dari kelilingnya ke tempat aluminium berat atau
batang tembaga yang tidak diisolasi ditempatkan.
Sebuah
rotor tipe Slip-Ring (cincin selip) terdiri dari belitan 3 fasa yang
dibintangi secara internal di salah satu ujungnya, dan ujung lainnya
dibawa keluar dan dihubungkan ke slip-ring yang dipasang pada poros
rotor. Dan untuk mengembangkan torsi awal yang tinggi, belitan ini
terhubung ke rheostat dengan bantuan sikat karbon.
Resistor atau
Rheostat eksternal ini hanya digunakan pada periode awal saja. Setelah
motor mencapai kecepatan normal, sikat short circuit, dan rotor wound
berfungsi sebagai rotor squirrel-cage.
Prinsip Pengoperasian Motor Induksi 3 Fasa
- Ketika
motor bersemangat dengan supply 3 fasa, belitan stator 3 fasa
menghasilkan medan magnet yang berputar dengan 120 perpindahan pada
besaran konstan yang berputar pada kecepatan sinkron.
Medan magnet yang
berubah ini memotong konduktor rotor dan menginduksi arus di dalamnya
sesuai dengan prinsip hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik.
Karena konduktor rotor ini disingkat, arus mulai mengalir melalui
konduktor ini. - Di hadapan medan magnet stator, konduktor rotor
ditempatkan, dan oleh karena itu, berdasarkan prinsip gaya Lorenz, gaya
mekanik bekerja pada konduktor rotor. Dengan demikian, semua gaya
konduktor rotor, yaitu, jumlah gaya mekanik menghasilkan torsi dalam
rotor yang cenderung bergerak ke arah yang sama dengan medan magnet yang
berputar. - Rotasi konduktor rotor ini juga dapat dijelaskan oleh
hukum Lenz yang mengatakan bahwa arus induksi pada rotor menentang
penyebab produksinya, di sini perlawanan ini adalah medan magnet yang
berputar. Hasil ini rotor mulai berputar ke arah yang sama dengan stator
memutar medan magnet.
Jika kecepatan rotor lebih dari kecepatan stator,
maka tidak ada arus yang akan menyebabkan rotor karena alasan rotasi
rotor adalah kecepatan relatif medan magnet rotor dan stator. Stator ini
dan perbedaan bidang rotor disebut sebagai slip. Ini bagaimana motor
3-fasa disebut sebagai mesin asinkron karena perbedaan kecepatan relatif
antara stator dan rotor. - Seperti yang kita bahas di atas,
kecepatan relatif antara medan stator dan konduktor rotor menyebabkan
putaran rotor ke arah tertentu. Oleh karena itu, untuk menghasilkan
rotasi, kecepatan rotor Nr harus selalu kurang dari kecepatan medan
stator Ns, dan perbedaan antara kedua parameter ini tergantung pada
beban pada motor.
Perbedaan kecepatan atau slip motor induksi AC diberikan sebagai
- Ketika stator stasioner, Nr = 0; jadi slip menjadi 1 atau 100%.
- Ketika Nr berada pada kecepatan sinkron, slip menjadi nol; jadi motor tidak pernah berjalan dengan kecepatan sinkron.
- Slip
pada motor induksi 3 fasa dari tanpa beban ke beban penuh adalah
sekitar 0.1% hingga 3%; itu sebabnya motor induksi disebut sebagai motor
berkecepatan konstan.
Kontrol Motor Induksi 3 Fasa dengan SVPWM
Paling
umum untuk mengendalikan motor induksi, drive berbasis PWM inverter
digunakan. Dibandingkan dengan konverter frekuensi tetap, penyelaman PWM
ini mengontrol besarnya tegangan dan frekuensi arus serta tegangan yang
diterapkan pada motor induksi.
Dengan mengubah sinyal PWM yang
diterapkan pada gerbang sakelar daya, jumlah daya yang diberikan oleh
drive ini juga bervariasi sehingga kontrol kecepatan motor induksi 3
fasa tercapai.
Sejumlah skema Modulasi Lebar Pulsa (PWM) digunakan untuk mengendalikan drive motor 3 fasa. Tetapi
yang paling banyak digunakan adalah Sinus PWM (SPWM) dan space vektor
PWM (SVPWM).
Dibandingkan dengan SPWM, kontrol SVPWM memberikan level
tegangan dasar yang lebih tinggi dan mengurangi konten harmonik. Di sini
kami telah memberikan implementasi praktis dari kontrol SVPWM ini
menggunakan mikrokontroler 8051.
Pada rangkaian di
bawah ini, inverter tegangan tiga tingkat digunakan untuk mendapatkan
tiga tegangan output tergantung pada tegangan bus DC. Supply 1 fasa
diperbaiki untuk memasok daya DC ke rangkaian mikrokontroler dan
rangkaian inverter 8051 Mikrokontroler diprogram untuk menghasilkan
sinyal SVPWM yang diberikan kepada IC driver gerbang.
Rangkaian
inverter terdiri dari enam MOSFET untuk menghasilkan supply 3 fasa
variabel, untuk setiap fasa dua MOSFET digunakan. Gerbang MOSFET ini
terhubung ke IC driver gerbang. Setelah menerima sinyal PWM dari driver
gerbang mikrokontroler, sakelar MOSFET sehingga dihasilkan tegangan
variabel AC. Karena itu, variabel AC ini dengan perubahan tegangan dan
frekuensi bervariasi kecepatan motor.
Ini adalah
informasi dasar tentang motor induksi AC dengan prinsip konstruksi dan
kerja. Selain itu, teknik SVPWM untuk mengendalikan kecepatan motor
memiliki banyak keunggulan dibandingkan teknik PWM lainnya seperti yang
kita lihat di atas.
