Kontrol Kecepatan Arus AC

Berbagai perkembangan dalam elektronik power selama 10-15 tahun terakhir telah membuat mungkin untuk mengontrol bukan saja kecepatan motor induksi AC tetapi juga torque (kopel). AC-VFD modern, dengan kontrol flux-vector, sekarang bisa memenuhi semua persyaratan performa dari aplikasi-aplikasi yang paling rumit sekalipun. Metode-metode kontrol kecepatan mencakup:

• Kontrol tegangan stator
• Kontrol frekuensi suplai
• kontrol resistansi rotor
• perubahan kutub (pole)

 

Biasanya, kontrol kecepatan motor AC dicapai dengan mengubah-ubah frekuensi suplainya. Untuk mempertahankan membuat kerugian sangat sedikit, frekuensi tegangan terminal diubah untuk membuat rasio v/f konstan. Metode kontrol frekuensi pengubahan kecepatan motor AC adalah teknik terkenal selama puluhan tahun. tetapi baru belakangan ini ia telah menjadi metode kontrol VFD yang layak secara teknis dan ekonomis.

 

Pengendali AC telah menjadi metode kontrol kecepatan yang lebih hemat biaya, dibanding pengendali DC, untuk sebagian besar aplikasi VFD hingga 1000 kW. Ini juga merupakan solusi yang lebih disukai secara teknis, untuk banyak lingkungan industri, di mana reliabilitas dan pemeliharaan mudah, yang terkait dengan motor induksi squirrel-cage AC menjadi penting.

 

Tegangan suplai AC utama dikonversi ke arus dan tegangan DC melalui sebuah rectifier (penyearah). Arus dan tegangan DC disaring untuk memperhalus puncak-puncak sebelum dimasukkan ke inverter, selanjutnya dikonversi ke frekuensi dan tegangan AC variabel. Tegangan output dikontrol, sehingga rasio antara tegangan dan frekuensi tetap konstan untuk menghindari kelebihan fluksi pada motor. Motor AC mampu memberi batasan torsi (kopel nominal) diatas batasan kecepatan hingga 50 Hz, tanpa kenaikan yang signifikan dalam kerugian-kerugian.

 

Motor bisa dijalankan pada kecepatan-kecepatan di atas frekuensi nominal (rated frequency), tetapi dengan torque output yang berkurang. Torque direduksi karena reduksi dalam air-gap flux, yang bergantung pada rasio V/f. Pada frekuensi-frekuensi di atas frekuensi dasar 50 Hz, torsi direduksi sebanding dengan pengurangan kecepatan.

 

Salah satu kelebihan utama dari sistem kontrol kecepatan VVVF (variable voltage variable frequency) adalah bahwa, walaupun pengontrolannya  kompleks, motornya sendiri merupakan sebuah konstruksi squirrel-cage, yang barang kali merupakan bentuk motor elektrik paling kokoh dan beban maintenance yang tersedia. Ini terutama berguna bilamana motormotor dipasang di lokasi berbahaya, atau dalam posisi-posisi yang tidak dapat diakses, yang membuat pembersihan dan pemeliharaan rutin sulit. Di lokasi-lokasi yang memerlukan mesin penggerak yang dilengkapi dengan panyangga (enclosure) tahan api atau bahkan kedap air, sebuah motor induksi AC squirrel-cage akan lebih murah dibanding motor DC.

 

Di sisi lain, satu masalah tambahan dengan motor squirrel-cage AC standar bila digunakan untuk aplikasi berkecepatan variable,  adalah pendinginnya dengan menggunakan kipas yang dipasang pada poros. Pada kecepatan-kecepatan rendah, pendinginan dikurangi, yang mempengaruhi kemampuan beban dari pengendali. Torsi output kontinu dari pengendali harus dibatasi untuk kecepatan-kecepatan lebih rendah, kalau sebuah kipas pembantu ber-daya terpisah tidak digunakan untuk mendinginkan motor. Ini serupa dengan persyaratan pendinginan motor-motor DC, yang memerlukan kipas pendinginan.