INERTER

Inverter Adalah
Suatu sirkuit elektronika yang bertujuan untuk mengubah arus DC (satu arah) menjadi arus AC ( dua arah/ bolak-balik).
Sistem kerja dasar dari inverter adalah dengan cara menggabungkan sebuah "Multivibrator" atau pembangkit gelombang kepada sebuah rangkaian transistor ataupun bisa sebuah Step-Up transformator (atau Trafo penaik tegangan) dimana multivibrator tersebut berguna untuk mengatur nilai output frekwensi yang diinginkan.
Metode ini sering juga disebut dengan PWM (Pulse With Modulation).




Dalam kasus ini kita akan membicarakan inverter sebagai pengontrolan motor AC 3 Phase, (frekwency Driver).
Dengan cara merubah nilai dari frekwensi keluaran inverter maka kita dapat mengatur kecepatan dari motor listrik 3 phase, setiap inverter memiliki range minimum-maximum tersendiri dari frekwensi yang dapat diaturnya, contoh:
Model Inverter: 3G3RX A4004-E1F merk OMRON, memiliki range pengaturan frekwensi output pada kisaran 0.10Hz s/d 400.00 Hz. Artinya adalah Inverter tersebut dapat melakukan pengaturan frekwensi untuk 0.10Hz (frekwensi terendah) sampai dengan 400Hz (frekwensi tertinggi).
Perhatian Penting: harus diperhatikan spek dari frekwensi motor yang dipergunakan untuk penyesuaian terhadap inverter.
Contoh: Pada name plate motor yg kita pergunakan tertulis dengan spesifikasi frekwensi sbb:
Voltage Output: 380V-400VAC/ 50-60Hz/ 2400 RPM (Rotation per Minute)
Artinya adalah: Pada saat kita memberikan tegangan 400VAC dengan Frekwensi 50-60Hz, maka akan dihasilkan nominal putaran pada rotor sebesar 2400RPM (putaran penuh) dan tidak bisa lagi di trigger dengan frekwensi diatas itu.
Hal tsb diatas juga berarti: kita memasukan langsung sumber tegangan 3 Phase dari PLN ke motor/ DOL (Direct On Line), maka akan dihasilkan putaran maksimal (karena frekwensi kerja tegangan PLN adalah 50Hz/60Hz). Jika kita memaksakan untuk memberikan frekwensi triger melebihi spec yg terdapat, maka hasilnya adalah akan terjadi "Burn" pada sisi lilitan motor ataupun akan terjadi "crack" pada sisi mekanis motor.

Pada beberapa special purpose motor terdapat beberapa type motor yang dapat di trigger sampai melebihi nilai frekwensi sumber, untuk kasus tersebut kita memerlukan inverter khusus untuk diaplikasikan terhadap motor tersebut. Kita dapat melihat perbandingan Frekwensi terhadap putaran motor dengan ilustrasi sebagai berikut:
Spec Motor: Voltage Output: 380V-400VAC/ 400Hz (max)/ 9000RPM
Maka: Nilai RPM setiap kenaikan 1 Hz adalah
9000RPM : 400Hz = 22,5 RPM / 1 Hz

Kita dapat membayangkan jika motor tersebut diberikan trigger langsung dari sumber PLN (DOL) maka:
22,5 RPM X 60 Hz (frekwensi PLN)= 1350 RPM

Dibawah ini adalah saat motor dihubung DOL (Direct On Line) to PLN:


Terlihat bahwa tidak terdapat pengaturan frekwensi terhadap motor, voltage input langsung diumpankan kepada motor tanpa melalui inverter. Maka RPM pada motor sebanding dengan frekwensi sumber dalam hal ini PLN.

Berikut adalah gambar dari sistem wiring Inverter, dalam hal ini adalah type 3G31V-A2007-E (OMRON).





Dengan keterangan gambar adalah sebagai berikut:

R - S - T: Voltage Input (dalam hal ini PLN) 380V-400VAC/ 50-60Hz
U - V - W : Output to Motor 380V-400VAC/ 0.10Hz-400Hz (connect to Motor)
Forward/ Run, Stop - Sequence Common Terminal P24V : Perintah Run Forward (harus di short ke Sequence Common Terminal P24V)
Reverse/ Run, Stop - Sequence Common Terminal P24V : Perintah Run Reverse (harus di
short ke Sequence Common Terminal P24V)
External fault : Inputan Error dari luar, inverter akan stop fault jika fungsi ini enable.
Fault Reset : Dipergunakan untuk me-reset error/ alarm yang sedang terjadi, (harus di
short ke Sequence common Terminal P24V)
Multi Function Output: ON (enable) sesuai setting parameter (misal error dll)
Fault Contact Output: Akan On saat terjadi fault, terdapat Model NC dan NO.
External Frekwensi Comand: Inputan analog dapat berupa Voltage atau Current dengan
Range input: Voltage Input 0V s/d 10V
Current Input 4mA s/d 20mA
Potensio 20k Ohm
Analog Output : Keluaran analog yang dapat di connect ke frekwensi meter/ RPM meter
atau frekwency Arrival Signal

Untuk fungsi-fungsi lainnya saya akan jelaskan pada Thread saya selanjutnya.

Cara Pemilihan Inverter Yang Sesuai
Perhatikan Nameplate motor berikut ini,

Voltage: 400VAC (pada saat hub' Delta)
690VAC (pada saat Hub' Start) "kita tdk memerlukan ini".
P (Power) : 15kW
Current : 29A
RPM : 1430 u/Min
Frekwensi: 50Hz
Cos phe : Efisiensi motor ( Thread selanjutnya )
IP 54 : Insulation Models ( Thread Selanjutnya )

Dari data tersebut diatas kita dapat memilih inverter dengan Spec sbb:
15kW -------> 15000W x 1,2 = 18000W --------> 18kW
Keterangan: 1,2 adalah toleransi kerja inverter pada saat beban maksimum.
Frekwensi maksimum 50/60 Hz (tidak perlu spesial frekwensi purpose).
Maka dapat dipilih inverter dengan nilai kW = 18kW, selanjutnya sesuaikan voltage input 3 Phase input 380-400VAC, karena ada sebagian inverter yg beroperasi menggunakan 1 Phase Input voltage (220VAC) ataupun bisa untuk kedua-duanya.

Fungsi Parameter
Didalam inverter terdapat setingan-setingan kerja yang disebut Parameter Inverter, hal ini dibuat oleh pabrikan inverter yang bertujuan untuk dapat melakukan tuning kerja inverter terhadap motor.
Paranmeter inverter dibagi kepada beberapa bagian besar antara lain:
1. Parameter Motor: kW, Voltage Consumption, Pool, Speed.
2. Performance Parameter: Torque, Multi step frekwency, analog function dll.
3. Protection Funtion: Overload, Under Voltage, Phase Detector, ground fault, dll.
4. Operating Frekwency: External input Command, Keypad command, pasword, dll

Untuk Fungsi-fungsi parameter akan saya berikan pada thread saya selanjutnya, kira-kira hal tersebut diatas yang dapat saya berikan kepada kawan-kawan. Semoga ada manfaatnya bagi kita semua. berikut juga saya lampirkan manual operation dari contoh inverter OMRON dalam bentuk PDF. Salam sukses

Frequensi 60Hz atau 50Hz. apa pengaruhnya

Frekwensi merupakan salah spesikasi sumber tenaga listrik yang ada atau dipilih oleh suatu negara tertentu. Spesifkasi lain yalah tegangan atau

voltage. Pemilihan ditentukan oleh standard apa yang dianut negara tsb.    perbedaan yang dianut kedua standard tsb. Jika NEMA memakai 60 Hz maka IEC memalai 50 Hz. Pemakaian motor 60Hz ke supply listrik 50 Hz tentu ada pengaruh demikian pula sebaliknya. Frekwensi paling berpengaruh pada putaran motor yang disupply tenaga listrik tsb. Kita perlu tahu seberapa besar pegaruh tsb, apa pengaruhnya terhadap faktor daya guna, umur motor dan baik atau buruknya.
NEMA dan IEC
Standard NEMA dipakai di Amerika bagian utara, terutama Amerika Serikat tentunya ditambah negara yang yang memakai tehnologi atau membeli pabriknya dari Amerika Serikat. Sedangkan IEC dianut oleh sebagian negara di dunia selain di Amerika. Disamping standard lain seperti negara Inggris BS2613, Jerman VDE 0530 dan Jepang JIS. Biasanya standard lain mengadopsi IEC yang bersifat metrik.
NEMA atau National Electrical Manufacturers Association berkantor di Amerika .
IEC , International Electrotechnical Commission berpusat di Eropa.
Spesifikasi Motor
Dibawah ini contoh spesifikasi listrik dari sebuah motor sebagai contoh untuk pembahasan sehubungan dengan pemakaian frekwemsi. Yang sulit dihindari ialah kita membeli motor standard NEMA untuk dipasang dinegara yang memakai standard IEC atau sebaliknya. Sehingga diperlukan pengetahuan tentang spesikasi listril dan spesifikasi mekanis dari kedua standard tsb.
Contoh : Motor 100HP, 230/460 V, 60 Hz,
Pengertian dari spesifikasi tsb, sbb :
· NEMA menuliskan kapasitas dengan horse power, 100 HP sebagai kapasitas atau kemampuan motor menggerakan beban sebesar 100 horse power. Biasanya IEC menyatakan kapasitas dengan KW,  (100 HP = 74,57 KW)
· 230V , winding motor terdiri dari dua set setiap phase dan dihubungkan secara parallel
· 460V, winding motor terdiri dari dua set setiap phase dan dihubungkan secara serie.
· 60Hz, adalah frequency jaringan listrik yang seharusnya tersedia untuk motor tsb.
Effek pada Motor 230/460 V, 60 Hz, jika di pasang pada frekwensi 50 Hz

( table tsb. Disalin dari Catalog Leeson Motor)
Memasang motor 60 Hz di Freq 50 Hz
Power-grid di Eropa dan dihampir semua negara lain menggunakan system freq 50Hz, kecuali Amerika bagian Utara menggunakan 60Hz.
Apa efek performance, memasang motor 60Hz pada freq. 50Hz? Apakah cukup aman ?
Jawabnya meragukan “ya” atau mungkin “ya tidak”.
Motor 3 phase 60Hz  dapat dioperasikan cukup memuaskan (sesuai dengan nameplate) pada power supply freq 50Hz jika tegangan/voltage di turunkan sama dengan rasio penurunan frequency.
· Jadi motor 60Hz,460V jika dipasang pada 50Hz,380V akan menghasilkan performance yang memuaskan sesuai nameplate horsepower, dan putaran poros hanya 50/60 dari putaran yang tertera di nameplate. Jadi jika 60Hz ke 50Hz, berarti seharusnya Voltage   5/6x460V=383V
· Motor 60Hz 230V jika dipasang di 50Hz 230V, mungkin tidak memuaskan tanpa menurunkan horsepower sebesar faktor 0,80-0,85. Jadi HP rated beban yang digerakan harus diturunkan, ini hubungannya dengan efek panas yang timbul di winding.
Dengan panduan table tsb, dapat disimpulkan
Motor 100HP, 230V/460V, 60 Hz, 1800Rpm motor winding terkoneksi 230V dipasang pada 220V / 50 Hz akan terjadi sbb:
· Torsi full load diperlukan 120%
· Putaran sinkron stator turun menjadi 5/6 atau 83,3% yaitu 0.833×1800 Rpm = 1500 Rpm
· Arus full load menjadi 115%
· Efisiensi saat full load turun 2%
· Power faktor turun 3-4%
· Locked rotor torque naik dari rated menjadi 130 – 135%
· Breakdown torque, naik dari rated menjadi 120 – 125%
· Arus locked rotor naik dari rated menjadi 106%
· Panas di motor naik menjadi 153%
· Magnetic noise bertambah.
Kesimpulan dari kasus ini bahwa umur motor berkurang karena bertambahnya arus yang berarti bertambah panas.

Mengukur Ampere Motor Listrik

Sebelum mulai belajar mengukur ampere motor listrik, anda harus tahu, apa sih tujuan mengukur ampere / arus motor listrik itu? Perlu anda ketahui, semua peralatan listrik itu mempunyai life time. Namun ada beberapa hal atau sebab yang bisa memperpendek life time atau umur dari peralatan listrik tersebut. Oleh karena itu perlunya perawatan dan pengawasan secara berkala untuk memperpanjang umur dari peralatan listrik tersebut. Begitu juga dengan motor listrik, tidak selamanya akan beroperasi dengan normal, adakalanya motor listrik akan mengalami kerusakan, baik itu kerusakan berat atau ringan. Dan dengan mengukur arus atau ampere yang mengalir pada motor,  akan dapat diketahui motor tersebut dalam keadaan normal, atau tidak normal. Dari hasil pengukuran ini, akan dilakukan pengecekan pada motor yang beroperasi dengan arus yang tidak normal. Sehingga kerusakan motor pun dapat dicegah atau dihindari.

Untuk mengetahui atau mengukur arus listrik(ampere) yang mengalir pada beban, bisa digunakan alat ukur ampere meter yang dipasang secara seri. Namun pengukurannya akan menyulitkan dan mengganggu pengoperasian motor atau mesin, karena dalam pemasangannya diperlukan penyambungan dengan rangkaian. Pengukuran dengan ampere meter ini lebih cocok bila alat ukurnya dipakai secara permanen pada rangkaian tersebut. Dan untuk pengukuran yang lebih mudah dan lebih flexible akan lebih baik pengukurannya menggunakan clamp meter atau yang biasa disebut tang ampere. karena penggunaan tang ampere ini lebih mudah disesuaikan dalam melakukan pengukurannya, dan tanpa mengganggu rangkaian tersebut.

Berikut ini contoh cara menggunakan tang ampere untuk mengukur arus beban motor listrik 3 fasa.

1.    Putar selector switch pada skala ampere, lihat kapasitas ampere pada MCB atau pada beban untuk menghindari ampere beban lebih besar dari skala ampere pada alat ukur. (ingat : arus beban yang lebih tinggi dari skala alat ukur dapat merusak alat ukur).

2.    Pasang tang ampere pada salah satu kabel fasa tersebut. Lihat seperti pada gambar 2 diatas. pengambilan kabel pengukuran bisa setelah kontaktor dan OCR(over current relay) ataupun sebelum kontaktor. Anda bisa juga mengukurnya dari sebelum MCB asalkan tidak ada percabangan beban(pararel).

3.    Angka hasil pengukuran arus akan keluar di monitor tang ampere. Gambar nomor 3.

4.    Ukur semua atau ketiga kabel fasa tersebut (R, S, T).

Dari hasil pengukuran RST tersebut batas toleransi perbedaan antar fasa adalah +0,5 A ~ -0,5A . Jika perbedaan hasil pengukuran antar fasa lebih besar dari itu, maka perlu pengecekan lebih lanjut karena hal itu juga merupakan abnormal. Hal ini terjadi akibat beberapa sebab, seperti:

-       Tegangan listrik RST tidak seimbang, bisa juga disebabkan dari kontaktor, kabel, MCB, ataupun memang dari sumber PLN.

-       Isolasi belitan motor yang sudah jelek, mungkin disebabkan karena sudah lewat lifetime, panas, dan lain-lain.

-       Hambatan atau impedansi(Z) dari belitan motor yang tidak seimbang.

Jika dari hasil pengukuran arus atau ampere lebih tinggi dari arus nominal yang tertera pada nameplate motor. maka dalam kondisi ini akan sangat berbahaya atau mengancam motor, karena hal ini menyebabkan panas yang bisa berakibat kebakaran pada belitan motor. Kebanyakan hal seperti ini terjadi karena :

-       Bearing seret atau aus, hal ini kemungkinan disebabkan karena; life time, panas, kopling beban tidak center, impeller tidak ballance, dan lain-lain.

-       Beban terlalu berat (overload), disebabkan karena, jammed/macet/menyumbat, daya motor terlalu kecil (salah pilih motor),

-        Phase loss(hilangnya salah satu fasa), kebanyakan hal ini terjadi karena rusaknya kontak utama pada kontaktor, namun biasanya juga terjadi karena diakibatkan dari sumber PLN yang terputus. Memang sebab ampere motor naik karena phase losses jarang terjadi namun phase loss inilah yang sangat berbahaya pada motor, karena kerusakan motor yang disebabkan hilangnya salah satu tegangan fasa ini(phase loss) tidak bisa diperkirakan/diduga oleh mekanik. Ketika salah satu tegangan fasa hilang maka dengan seketika ampere motor akan naik dengan drastis, dan dengan seketika pula belitan motor akan terbakar/terputus. Maka dari itu pentingnya sebuah pengaman motor, seperti OCR(Over Current relay) untuk mematikan sistem instalasi motor jika terjadi over current/arus lebih.

Untuk mengetahui apa yang menyebabkan arus atau ampere yang begitu tinggi, maka diperlukan pengecekan satu-persatu. Berikut ini adalah langkah-langkah yang harus diambil bila hasil pengukuran ampere motor abnormal (ampere tinggi /over current):

1.    Matikan motor atau mesin, matikan juga MCB motor tersebut demi keselamatan.

2.    Cek sumber tegangan RST yang masuk ke motor,(gunakan ohm meter untuk mengetahui kondisi kontaktor, kabel, dan motor), jika tidak ada masalah dengan sumber tegangan motor, dan motor, lanjutkan dengan mengecek sebab-sebab mekanis,

3.    Lepaskan motor dari beban (seperti; mesin, impeller, pompa, kompresor, atau beban-beban motor lainnya).

4.    Jalankan motor tanpa beban secara manual dengan tangan, apa putaran motor seret atau terdengar suara bearing yang rusak. Kerusakan bearing yang tidak terlalu parah, tidak akan mengeluarkan suara yang keras, sehingga diperlukan alat bantu stetoskop. Jika tidak punya stetoskop, coba jalankan motor tanpa beban dengan tegangan listrik secara hati-hati (awas bahaya putaran motor). lalu perhatikan suara motor kembali, panas pada body motor, dan ampere motor yang tanpa beban ini. jika tidak ada masalah di motor, lanjutkan pengecekan pada beban atau mesin.

5.     Pengecekan beban ini, tidak bisa dijelaskan secara rinci karena tergantung dari jenis beban.

-       Jika pada beban impeller, apakah impellernya seimbang? perlu diketahui, impeller yang tidak seimbang mengakibatkan motor panas, bearing rusak dan arus meningkat.

-       Jika pada beban conveyor,apakah jalannya conveyor berat? apakah conveyornya tidak macet,? Apa jalannya conveyor tidak terhambat oleh suatu benda? apa bearing-bearing roll conveyor dalam kondisi baik?

-       Jika pada beban pompa, apa pompa jalannya lancar dan tidak berat? Apa kopling motor dengan pompa center? Dan lain sebagainya.

-       Pengecekan yang sama juga diperlukan pada beban-beban yang lain. Perlu diingat, semakin berat beban untuk berputar, berarti semakin besar daya yang dibutuhkan, Dan dengan daya yang dibutuhkan semakin besar(P) dan dengan tegangan(V) dan faktor daya(cos φ) yang tetap, maka ampere/arus listriklah(I) yang meningkat. Ingat rumus daya aktif, P = V . I . cos φ .

Sampai disini artikel tentang pengukuran ampere motor listrik-nya. Semoga bisa bermanfaat. Baca juga artikel yang lainnya tentang “menghitung arus, daya, kecepatan, dan torsi motor”.