Stabilizer Tegangan Pengendali Servo

Stabilizer Tegangan Servo

Stabilizer tegangan servo adalah mekanisme kontrol loop tertutup yang berfungsi untuk menjaga keseimbangan output tegangan 3 atau fase tunggal meskipun terjadi fluktuasi pada input karena kondisi yang tidak seimbang. 

Sebagian besar beban industri adalah beban motor induksi 3 fasa dan pada lingkungan pabrik sebenarnya tegangan dalam 3 fasa jarang diimbangi. Katakanlah misalnya jika tegangan yang diukur adalah 420, 430, dan 440V, rata-rata adalah 430V dan deviasinya adalah 10V. Untuk mengetahui lebih lengkap mengenai motor listrik silahkan baca Jenis Jenis Motor Listrik

Persentase ketidakseimbangan dapat di jelaskan oleh

(10V X 100) / 430V = 2.3% Terlihat bahwa ketidakseimbangan tegangan 1% akan meningkatkan rugi-rugi motor sebesar 5%.

Jadi ketidakseimbangan tegangan dapat meningkatkan kerugian motor dari 2% menjadi 90% dan karenanya suhu juga meningkat dalam jumlah yang berlebihan yang mengakibatkan peningkatan kerugian lebih lanjut dan penurunan efisiensi. 

Oleh karena itu, diusulkan untuk mengambil proyek untuk menjaga tegangan output yang seimbang di semua 3 fase.

Fase tunggal:

Hal ini didasarkan pada prinsip penambahan vektor tegangan AC ke Input untuk mendapatkan output yang diinginkan menggunakan trafo yang disebut trafo Buck-Boost (T), yang sekundernya dihubungkan secara seri dengan tegangan input. 

Primer yang sama diumpankan dari transformator variabel yang dipasang di motor (R). Bergantung pada rasio tegangan primer ke sekunder, tegangan induksi dari sekunder datang baik dalam fasa atau keluar fasa berdasarkan fluktuasi tegangan. 

Transformator variabel biasanya diumpankan dari suplai input di kedua ujungnya sementara tap pada sekitar 20% belitan diambil sebagai titik tetap untuk primer transformator Buck-Boost. Titik variabel dari auto-transformer, oleh karena itu, mampu menghantarkan tegangan keluar 20% dari fasa yang digunakan untuk operasi bucking sedangkan 80% yang dalam fasa dengan tegangan input dan digunakan untuk meningkatkan operasi. 

Gerakan penghapus transformator variabel dikendalikan dengan merasakan tegangan keluaran ke rangkaian kontrol yang menentukan arah rotasi motor sinkron yang diumpankan melalui sepasang TRIAC ke belitan fase terbagi.

Stabilizer 3 Fase:

Untuk operasi kapasitas rendah katakanlah sekitar 10KVA, saat ini terlihat bahwa variac gulungan ganda digunakan menghilangkan trafo Buck-Boost pada trafo variabel itu sendiri. 

Ini membatasi gerakan wiper variac hingga 250 derajat karena keseimbangan digunakan untuk belitan sekunder. Meskipun hal ini membuat sistem menjadi ekonomis, namun memiliki kelemahan serius dalam hal keandalannya. 

Standar industri tidak pernah menerima kombinasi seperti itu. Di area dengan tegangan input yang cukup seimbang, korektor yang dikendalikan servo tiga fase juga digunakan untuk output yang distabilkan sedangkan variac tiga fase tunggal digunakan dipasang oleh satu motor sinkron dan kartu kontrol tunggal yang merasakan tegangan dua fase dari tiga.

Ini jauh lebih ekonomis dan berguna jika fase masukan cukup seimbang. Ini memiliki kelemahan bahwa sementara terjadi ketidakseimbangan yang parah, output tidak seimbang secara proporsional.

Koreksi Input Tidak Seimbang 3 Fase:

Trafo tiga seri (T1, T2, T3), yang masing-masing detik digunakan, satu di setiap fase yang menambah atau mengurangi tegangan dari tegangan suplai input untuk memberikan tegangan konstan di setiap fase sehingga membuat output seimbang dari input tidak seimbang, untuk mengetahui lebih lengkap mengenai tranformator silahkan baca Konstruksi Transformator dan Cara Kerja Transformator

Input ke primer transformator seri diumpankan dari setiap fase dari masing-masing autotransformer variabel (Variac) (R1, R2, R3) yang masing-masing wipernya digabungkan ke motor sinkron fase split ac (2 Gulungan) (M1, M2) M3). 

Motor menerima suplai ac untuk masing-masing kumparannya melalui sakelar thyristor untuk putaran searah jarum jam atau berlawanan arah jarum jam untuk mengaktifkan tegangan keluaran yang diinginkan dari variac ke primer transformator seri, baik dalam fase atau di luar fase, untuk melakukan penambahan atau pengurangan seperti yang dipersyaratkan pada transformator seri sekunder untuk menjaga tegangan konstan dan seimbang pada keluaran. 

Umpan balik dari output ke rangkaian kontrol (C1, C2, C3) dibandingkan dengan tegangan referensi tetap oleh pembanding level yang dibentuk dari op-amp untuk akhirnya memicu TRIAC sesuai kebutuhan untuk menggerakkan motor.

Skema ini terutama terdiri dari sirkuit kontrol, motor induksi servo fase tunggal yang digabungkan ke primer pengumpanan variac dari transformator seri untuk setiap fase.

• Sirkuit kontrol yang terdiri dari komparator jendela yang dikabelkan di sekitar transistor dan penguatan tegangan sinyal kesalahan RMS oleh IC 741 dipasang di Multisim dan disimulasikan untuk berbagai kondisi operasi input yang memastikan penembakan TRIAC yang akan mengoperasikan motor induksi pengalihan fase kapasitor diperlukan arah yang diperlukan yang mengontrol rotasi penghapus variac.
• Berdasarkan nilai fluktuasi tegangan maksimum dan minimum, trafo seri dan trafo kontrol dirancang menggunakan rumus standar yang sesuai dengan inti besi yang tersedia secara komersial dan ukuran kawat tembaga berlapis enamel sebelum melilitkannya untuk digunakan dalam proyek.

Teknologi:

Dalam sistem tenaga 3 fase yang seimbang, semua tegangan dan arus memiliki amplitudo yang sama dan mengalami pergeseran fase sebesar 120 derajat dari satu sama lain. Namun, hal ini tidak mungkin dilakukan karena tegangan yang tidak seimbang dapat mengakibatkan efek buruk pada peralatan dan sistem distribusi listrik.

Dalam kondisi tidak seimbang, sistem distribusi akan mengalami lebih banyak kerugian dan efek pemanasan, dan menjadi kurang stabil. Efek ketidakseimbangan tegangan juga dapat merusak peralatan seperti motor induksi, konverter elektronik daya, dan penggerak kecepatan yang dapat disesuaikan (ASD). 

Persentase ketidakseimbangan tegangan yang relatif kecil dengan motor tiga fasa menghasilkan peningkatan kerugian motor yang signifikan, yang juga menyebabkan penurunan efisiensi. Biaya energi dapat diminimalkan dalam banyak aplikasi dengan mengurangi kehilangan watt motor karena ketidakseimbangan tegangan.

Persentase Ketidakseimbangan Tegangan didefinisikan sebagai 100 kali penyimpangan tegangan saluran dari tegangan rata-rata dibagi dengan tegangan rata-rata. Jika tegangan yang diukur adalah 420, 430, dan 440V, rata-rata adalah 430V dan deviasi 10V.

Persentase Ketidakseimbangan dapat di jelaskan oleh (10V * 100 / 430V) = 2,3%

Jadi ketidakseimbangan tegangan 1% akan meningkatkan kerugian motor sebesar 5%.

Oleh karena itu Ketidakseimbangan adalah masalah kualitas daya yang serius, terutama yang mempengaruhi sistem distribusi tegangan rendah dan oleh karena itu diusulkan dalam proyek untuk menjaga tegangan seimbang berkenaan dengan besaran di setiap fasa, dengan demikian menjaga tegangan saluran seimbang.

PENGANTAR:

Penstabil tegangan A.C. dimaksudkan untuk mendapatkan sumber tegangan AC dari aliran masuk fluktuasi. Penstabil tegangan dapat di aplikasi di setiap bidang Listrik, Elektronik, dan banyak Industri lainnya, Laboratorium Penguji lembaga Penelitian, Lembaga Pendidikan, dll.

Apa itu ketidakseimbangan??:

Kondisi unbalance mengacu pada kondisi tegangan dan arus 3 fasa tidak memiliki amplitudo yang sama atau pergeseran fasa yang sama.

Jika salah satu atau kedua kondisi ini tidak terpenuhi, sistem disebut tidak seimbang atau asimetris. (Dalam teks ini, secara implisit diasumsikan bahwa bentuk gelombang adalah sinusoidal dan karenanya tidak mengandung harmonik.)

Penyebab ketidakseimbangan:

Operator sistem mencoba memberikan tegangan sistem yang seimbang di PCC antara jaringan distribusi dan jaringan internal pelanggan.

Tegangan keluaran dalam sistem tiga fase tergantung pada tegangan keluaran generator, impedansi sistem, dan arus beban.

Namun karena sebagian besar generator sinkron digunakan, tegangan yang dihasilkan sangat simetris sehingga generator tidak dapat menjadi penyebab ketidakseimbangan. Sambungan pada tingkat tegangan yang lebih rendah biasanya memiliki impedansi tinggi yang berpotensi menyebabkan ketidakseimbangan tegangan yang lebih besar. Impedansi komponen sistem dipengaruhi oleh konfigurasi saluran udara.

Konsekuensi ketidakseimbangan tegangan:

Kepekaan peralatan listrik terhadap ketidakseimbangan berbeda dari satu alat ke alat lainnya. Gambaran singkat tentang masalah yang paling umum dapat di jelaskan di bawah ini:

• Mesin induksi:

Ini adalah a.c. mesin sinkron dengan medan magnet berputar yang diinduksi secara internal, yang besarnya sebanding dengan amplitudo komponen langsung dan / atau terbalik. Oleh karena itu, dalam kasus suplai tidak seimbang, medan magnet yang berputar menjadi elips, bukan melingkar. dengan demikian mesin induksi terutama menghadapi tiga jenis masalah karena ketidakseimbangan tegangan

1. Pertama, mesin tidak dapat menghasilkan torsi penuhnya karena medan magnet yang berputar terbalik dari sistem urutan negatif menghasilkan torsi pengereman negatif yang harus dikurangi dari torsi dasar yang dihubungkan ke medan magnet berputar normal. Gambar berikut menunjukkan karakteristik slip torsi yang berbeda dari mesin induksi dengan suplai tidak seimbang
2. Kedua, bearing dapat mengalami kerusakan mekanis karena komponen torsi yang diinduksi pada frekuensi sistem ganda.
3. Akhirnya, stator dan, terutama, rotor dipanaskan secara berlebihan, kemungkinan menyebabkan penuaan termal yang lebih cepat. Panas ini disebabkan oleh induksi arus signifikan oleh medan magnet terbalik yang berputar cepat (dalam arti relatif), seperti yang terlihat oleh rotor. Untuk dapat mengatasi pemanasan ekstra ini, motor harus diturunkan nilainya, yang mungkin memerlukan mesin dengan peringkat daya yang lebih besar untuk dipasang.

TEKNOLOGI - EKONOMI:

Ketidakseimbangan tegangan dapat menyebabkan kerusakan motor prematur, yang tidak hanya menyebabkan sistem mati tak terjadwal tetapi juga menyebabkan kerugian ekonomi yang besar.

Efek tegangan rendah dan tinggi pada motor dan perubahan kinerja terkait yang dapat diharapkan saat kita menggunakan tegangan selain yang tercantum pada pelat nama dapat di jelaskan sebagai berikut:

Pengaruh tegangan rendah:

Saat motor terkena tegangan di bawah nilai pelat nama, beberapa karakteristik motor akan sedikit berubah dan yang lainnya akan berubah secara dramatis.

Jumlah daya yang ditarik dari saluran harus ditetapkan untuk jumlah beban yang tetap.

Jumlah daya yang ditarik motor memiliki korelasi kasar dengan tegangan ke arus (amp).

Untuk menjaga jumlah daya yang sama, jika tegangan suplai rendah, peningkatan arus bertindak sebagai kompensasi. Namun, ini berbahaya karena arus yang lebih tinggi menyebabkan lebih banyak panas terkumpul di motor, yang pada akhirnya merusak motor.

Jadi kerugian dari penerapan tegangan rendah adalah motor menjadi terlalu panas dan motor rusak.

Torsi awal, torsi pull-up, dan torsi pullout beban utama (motor induksi), berdasarkan tegangan yang di hasilkan kuadrat dari torsi normal.

Umumnya, penurunan 10% dari nilai voltase dapat menyebabkan torsi awal rendah, tarik ke atas, dan torsi tarik keluar.

Pengaruh tegangan tinggi:

Tegangan tinggi dapat menyebabkan magnet menjadi jenuh, menyebabkan motor menarik arus berlebih untuk menarik setrika. Dengan demikian tegangan tinggi juga dapat menyebabkan kerusakan. Tegangan tinggi juga mengurangi faktor daya, menyebabkan peningkatan kerugian.

Motor akan mentolerir modifikasi tertentu pada tegangan di atas tegangan desain. Ketika tegangan ekstrim di atas desain akan menyebabkan arus naik dengan perubahan yang sesuai dalam pemanasan dan pemendekan masa pakai motor.

Sensitivitas tegangan tidak hanya memengaruhi motor tetapi juga perangkat lain. Solenoida dan kumparan yang ditemukan di relai dan starter mentolerir tegangan rendah lebih baik daripada tegangan tinggi. Contoh lainnya adalah ballast pada lampu dan transformator fluoresen, merkuri, dan natrium tekanan tinggi serta lampu pijar.

Secara keseluruhan, lebih baik untuk peralatan jika kita mengubah keran pada transformator yang masuk untuk mengoptimalkan tegangan di lantai pabrik menjadi sesuatu yang mendekati peringkat peralatan, yang merupakan konsep utama di balik konsep stabilisasi tegangan yang diusulkan dalam proyek.

Aturan untuk memutuskan tegangan suplai

• Motor kecil cenderung lebih sensitif terhadap tegangan berlebih dan saturasi daripada motor besar.
• Motor satu fase cenderung lebih sensitif terhadap tegangan berlebih daripada motor 3 fase.
• Motor rangka-U kurang sensitif terhadap tegangan berlebih dibandingkan rangka-T.
• Efisiensi premium Motor Super-E kurang sensitif terhadap tegangan berlebih daripada motor efisiensi standar.
• Motor 2 dan 4 kutub cenderung tidak terlalu terpengaruh oleh tegangan tinggi dibandingkan dengan desain 6 kutub dan 8 kutub.
• Tegangan berlebih dapat menaikkan arus listrik dan suhu bahkan pada motor yang berbeban ringan
• Efisiensi juga terpengaruh karena berkurang dengan tegangan rendah atau tinggi
• Faktor daya berkurang dengan tegangan tinggi.
• Arus masuk naik dengan tegangan yang lebih tinggi.

Aji Fitriyan Hidayat

Skill Comes From Within Yourself, Not Other Or Family, So Be Enthusiastic For Yourself.

Bagikan Artikel ini