Motor berkecepatan tetap dan motor dua kecepatan telah dibahas dalam
bab-bab sebelumnya. Berbagai aplikasi industri memerlukan kontrol gerak
mesin dengan bantuan motor-motor seperti itu. VFD memberi batasan
kontrol kontinu atas kecepatan mesin.
Beberapa aplikasi, seperti pabrik kertas, rolling mill, pompa, dan alat-alat
mesin tidak dapat berjalan tanpa VFD ini sedangkan yang lainnya, seperti
pompa sentrifugal, bisa mendapat manfaat dari penghematan energi.
Umumnya VFD digunakan untuk melakukan berikut ini:
- Menyesuaikan kecepatan pengendali dengan keperluan kecepatan proses
- Menyesuaikan torque (kopel/torsi) pengendali dengan keperluan kopel proses
- Menghemat energi dan meningkatkan efisiensi.
VFD Dasar
VFD elektrik dasar terdiri dari sebuah motor, unit kontrol pengendali, unit
sensor, dan sebuah input operator.
Diagram blok dasar dari sebuah pengendali elektrik berkecepatan variabel
ditunjukkan dalam Gambar 2.1.
Unit kontrol pengendali adalah sebuah perangkat yang memodulasi energi
dari sumber ke motor . Melalui panel operator, seseorang dapat
meningkatkan atau menurunkan set point drive. Sebuah unit umpan balik
memberi umpan balik kecepatan aktual pada pengendali. Kemudian
modulator daya atau unit kontrol pengendali yang mengontrol kecepatan,
kopel, dan daya, bersama dengan arah motor dan mesin. Modulator daya bisa digunakan sebagai satu alat, untuk pengontrolan motor. Ini memungkin harus digunakan dalam tipe gabungan untuk tipe-tipe aplikasi
lain tertentu. Berikut ini adalah tipe-tipe modulator konverter bersama
dengan uraian singkat dari masing-masing.
Konverter
Ini mengkonversi satu bentuk energi ke bentuk lainnya, yang cocok untuk
sebuah motor. Mereka dapat didefinisikan sebagai perakitan komponenkomponen elektronika daya, yang mengkonversi satu atau lebih
karakteristik dari sebuah sistem tenaga listrik.
Untuk pengontrolan motor DC, tegangan DC variabel diperlukan. Untuk
motor AC, sebuah frekuensi tetap, tegangan AC variabel, atau sebuah
frekuensi variabel diperlukan. Untuk memenuhi persyaratan itu, alat-alat
berikut digunakan. Di bawah ini diberi berbagai tipe konverter dan
kombinasinya:
1) Konverter AC ke DC
Ini dikelompokkan sebagai:
- penyearah tak terkontrol
- penyearah setengah gelombang
- penyearah gelombang penuh
- penyearah dengan self-commuted devices.
Dalam sebuah penyearah tak terkontrol, tegangan DC konstan pada
output berbeda dari suplai AC pada input. Dalam sebuah penyearah
setengah gelombang, tegangan DC ariable pada output dengan arus
dan tegangan positif dinamakan drive kuadran satu (single quadrant
drive). Dengan penyearah gelombang penuh, tegangan DC berpolaritas
positif/variable dan arus dalam arah positif dinamakan drive kuadran dua
(double quadrant drive). Penyearah gelombang penuh mempunyai alatalat komutasi seperti GTO (gate turn-off thyristors) dan power transistor.
Ini merupakan suatu pengendali kuadran satu atau pengendali kuadran
dua.
Jika digunakan dengan sebuah penyearah gelombang penuh, dapat
bervariasi empat fungsionalitas kuadran, yakni, tegangan dan juga arus
dalam kedua arah.
2) Konverter DC ke DC
Juga dikenal sebagai choppers, ini memungkinkan tegangan DC variable
pada output, dari tegangan DC tetap yang diberi pada input.
Chopper menggunakan alat-alat seperti GTOs, thyristors, power
MOSFETs, dan IGBTs (insulated gate bipolar transistor).
3) Konverter atau Inverter DC ke AC
Penggunaan inverter untuk menjamin tegangan AC berfrekuensi variabel
pada output dari tegangan DC tetap yang diberi pada inputnya
Ini adalah jenis sumber tegangan atau jenis sumber arus. Arus atau
tegangan output dapat diubah bersama dengan frekuensi melalui
tegangan input DC yang bervariasi. Ini terjadi dengan memberi tegangan
DC ke inverter melalui sebuah penyearah. Tegangan variabel, frekuensi
AC variabel bisa diperoleh dengan menggunakan PWM (pulse width
modulation) untuk pengontrolan inverter.
4) Cycloconverter
Penggunaan cycloconverter untuk menjamin sebuah tegangan variabel,
tegangan AC berfrekuensi variabel pada output dari sebuah tegangan
tetap, dan frekuensi tegangan AC yang diberi pada input.
Ini dibangun dengan menggunakan thyristors, yang sudut konduknya
dikontrol dengan sebuah unit kontrol.
