Apa itu Variabel Frekuensi Drive (VFD) & Prinsip Kerja Variabel Frekuensi Drive
Penting untuk memiliki pengetahuan tentang cara kerja Variabel Frekuensi Drive atau VFD, karena mereka banyak digunakan dalam aplikasi yang digerakkan motor AC, seperti Variabel Frekuensi Drive untuk kontrol Motor, karena karakteristik beragamnya.
Dibandingkan dengan drive motor konvensional, Variabel Frekuensi Drive memiliki fungsionalitas dan kemampuan operasi yang lebih besar. Selain kontrol kecepatan yang dapat disetel.
Variabel Frekuensi Drive menawarkan perlindungan seperti perlindungan fasa, di bawah dan di atas tegangan. Perangkat lunak dan opsi antarmuka dari Variabel Frekuensi Drive memungkinkan pengguna untuk mengendalikan motor pada level yang diinginkan.
Di sinilah kerja Variabel Frekuensi Drive datang untuk bermain. Ini adalah perangkat konversi daya yang mengubah tegangan tetap, frekuensi tetap dari daya input ke tegangan variabel, output frekuensi variabel untuk mengendalikan motor induksi AC.
Ini terdiri dari perangkat elektronik daya (seperti IGBT, MOSFET), unit pengendali pusat kecepatan tinggi (seperti mikroprosesor, DSP) dan perangkat penginderaan opsional tergantung pada aplikasi yang digunakan.
Sebagian besar aplikasi industri memerlukan kecepatan variabel pada kondisi beban puncak dan kecepatan konstan pada kondisi operasi normal. Loop tertutup yang bekerja pada Variabel Frekuensi Drive menjaga kecepatan motor pada level konstan, bahkan dalam kasus gangguan input dan beban.
Jika menggunakan dioda, daya DC yang dikonversi adalah output yang tidak terkontrol saat menggunakan SCR, daya output DC bervariasi menurut kontrol gerbang. Minimal enam dioda diperlukan untuk konversi 3 phase, sehingga unit penyearah dianggap sebagai konverter enam pulsa.
Variabel Frekuensi Drive juga dapat diimplementasikan oleh rangkaian mikrokontroler yang diberikan di bawah ini. Mirip dengan Variabel Frekuensi Drive juga terdiri dari bagian penyearah, penyaringan (filtering) dan kemudian bagian inverter.
Di sini bagian inverter mendapatkan pulsa penembakan dari mikrokontroler yang diprogram untuk memberikan tegangan dan frekuensi variabel ke beban. Proyek ini sebenarnya disebut sebagai konverter 1 phase ke 3 phase menggunakan SVPWM untuk mengontrol tegangan dan frekuensi AC di seluruh beban
Daya dari listrik dialirkan ke rangkaian penyearah yang mengubah AC tetap menjadi DC tetap. Konverter tiga kaki terdiri dari dua dioda yang terhubung secara paralel untuk setiap phase, sehingga salah satu dioda berjalan ketika phase tertentu relatif lebih positif atau negatif.
Tegangan DC berpulsa yang dihasilkan dari penyearah diterapkan ke rangkaian tautan DC. Rangkaian perantara ini terdiri dari induktor dan kapasitor. Ini menyaring DC berpulsa dengan mengurangi konten riak dan memberikan daya DC tingkat konstan.
Untuk memberikan tegangan variabel dan frekuensi variabel ke motor, daya DC dari tautan DC harus dikonversi ke variabel AC oleh inverter. Inverter terdiri dari IGBT sebagai perangkat switching yang dikendalikan oleh teknik PWM.
Serupa dengan rangkaian penyearah, sakelar inverter juga milik dua kelompok sebagai positif dan negatif. IGBT sisi positif bertanggung jawab atas pulsa positif dan IGBT sisi negatif untuk pulsa negatif pada output inverter. Jadi output yang diperoleh adalah arus bolak-balik yang diterapkan ke motor.
Memvariasikan periode switching mengatur tegangan dan frekuensi secara bersamaan di inverter. Variabel Frekuensi Drive Modern menggunakan teknik kontrol terbaru seperti sakelar, vektor, dan kontrol torsi langsung, untuk mengontrol sakelar inverter dalam mencapai daya variabel.
Gambar di atas menunjukkan bagaimana tegangan dan frekuensi divariasikan oleh Variabel Frekuensi Drive. Sebagai contoh, supply AC 480V, 60Hz diterapkan pada Variabel Frekuensi Drive yang memvariasikan tegangan dan frekuensi sinyal untuk mengontrol kecepatan.
Ketika frekuensinya menurun, kecepatan motor juga menurun. Pada gambar di atas rata-rata daya yang diterapkan pada motor berkurang sedangkan tegangan dan frekuensinya berkurang, asalkan rasio kedua parameter ini konstan.
Konverter frekuensi tidak hanya menawarkan kecepatan yang dapat disesuaikan untuk aplikasi kontrol yang akurat dan tepat, tetapi juga memiliki lebih banyak manfaat dalam hal kontrol proses dan konservasi energi. Beberapa di antaranya diberikan di bawah ini.
• Batasan starting arus
Motor induksi menarik arus yang 6 hingga 8 kali dari arus nominal saat start. Dibandingkan dengan starter konvensional, Variabel Frekuensi Drive memberikan hasil yang lebih baik karena memberikan frekuensi rendah pada saat memulai. Karena frekuensi rendah, motor menarik lebih sedikit arus dan arus ini tidak pernah melebihi nilai nominalnya saat memulai maupun beroperasi.
• Pengoperasian mulus
Ia menawarkan operasi yang mulus saat memulai dan berhenti dan juga mengurangi tekanan panas dan mekanis pada motor dan penggerak sabuk (belt).
Faktor daya untuk motor induksi sangat rendah terutama untuk aplikasi tanpa beban, sedangkan pada beban penuh, adalah 0.88 hingga 0.9. Faktor daya rendah menghasilkan pemanfaatan daya yang buruk karena kerugian reaktif yang tinggi.
Dibandingkan dengan drive motor konvensional, Variabel Frekuensi Drive memiliki fungsionalitas dan kemampuan operasi yang lebih besar. Selain kontrol kecepatan yang dapat disetel.
Variabel Frekuensi Drive menawarkan perlindungan seperti perlindungan fasa, di bawah dan di atas tegangan. Perangkat lunak dan opsi antarmuka dari Variabel Frekuensi Drive memungkinkan pengguna untuk mengendalikan motor pada level yang diinginkan.
Apa itu Variabel Frekuensi Drive (VFD)
Kecepatan motor AC dikendalikan dalam dua cara - baik dengan mengendalikan tegangan atau frekuensi. Kontrol frekuensi memberikan kontrol yang lebih baik karena kepadatan fluks yang konstan daripada kontrol tegangan.Di sinilah kerja Variabel Frekuensi Drive datang untuk bermain. Ini adalah perangkat konversi daya yang mengubah tegangan tetap, frekuensi tetap dari daya input ke tegangan variabel, output frekuensi variabel untuk mengendalikan motor induksi AC.
Ini terdiri dari perangkat elektronik daya (seperti IGBT, MOSFET), unit pengendali pusat kecepatan tinggi (seperti mikroprosesor, DSP) dan perangkat penginderaan opsional tergantung pada aplikasi yang digunakan.
Sebagian besar aplikasi industri memerlukan kecepatan variabel pada kondisi beban puncak dan kecepatan konstan pada kondisi operasi normal. Loop tertutup yang bekerja pada Variabel Frekuensi Drive menjaga kecepatan motor pada level konstan, bahkan dalam kasus gangguan input dan beban.
Cara Kerja dari Variabel Frekuensi Drive
Dua fitur utama dari konverter frekuensi adalah kecepatan yang dapat disesuaikan dan kapabilitas soft start / stop. Kedua fitur ini menjadikan Variabel Frekuensi Drive sebagai pengontrol yang kuat untuk mengendalikan motor AC. Variabel Frekuensi Drive terutama terdiri dari empat bagian; mereka adalah penyearah, hubungan DC menengah, inverter dan rangkaian kontrol.Penyearah
Ini adalah tahap pertama dari konverter frekuensi. Ini mengubah daya AC yang diumpankan dari listrik ke daya DC. Bagian ini bisa searah atau dua arah berdasarkan aplikasi yang digunakan seperti empat kuadran operasi motor. Ini menggunakan Dioda, Thyristor (SCR), Transistor dan perangkat switching elektronik lainnya.Jika menggunakan dioda, daya DC yang dikonversi adalah output yang tidak terkontrol saat menggunakan SCR, daya output DC bervariasi menurut kontrol gerbang. Minimal enam dioda diperlukan untuk konversi 3 phase, sehingga unit penyearah dianggap sebagai konverter enam pulsa.
Bus DC
Daya DC dari bagian penyearah diumpankan ke tautan DC. Bagian ini terdiri dari Kapasitor dan Induktor untuk memperlancar riak dan menyimpan daya DC. Fungsi utama dari tautan DC adalah untuk menerima, menyimpan dan mengirimkan daya DC.Inverter
Bagian ini terdiri dari sakelar elektronik seperti Transistor, Thyristor (SCR), IGBT, dll. Ia menerima daya DC dari tautan DC dan mengubahnya menjadi AC yang dikirimkan ke motor. Ini menggunakan teknik modulasi seperti modulasi lebar pulsa atau modulasi PWM dengan memvariasikan frekuensi output untuk mengendalikan kecepatan motor induksi.Rangkaian Kontrol
Ini terdiri dari unit mikroprosesor dan melakukan berbagai fungsi seperti mengendalikan, mengkonfigurasi pengaturan drive, kondisi kesalahan dan protokol komunikasi interfacing. Ini menerima sinyal umpan balik dari motor sebagai referensi kecepatan arus dan karenanya mengatur rasio tegangan ke frekuensi untuk mengontrol kecepatan motor.Aplikasi implementasi Variabel Frekuensi Drive
Variabel Frekuensi Drive juga dapat diimplementasikan oleh rangkaian mikrokontroler yang diberikan di bawah ini. Mirip dengan Variabel Frekuensi Drive juga terdiri dari bagian penyearah, penyaringan (filtering) dan kemudian bagian inverter.
Di sini bagian inverter mendapatkan pulsa penembakan dari mikrokontroler yang diprogram untuk memberikan tegangan dan frekuensi variabel ke beban. Proyek ini sebenarnya disebut sebagai konverter 1 phase ke 3 phase menggunakan SVPWM untuk mengontrol tegangan dan frekuensi AC di seluruh beban
Aplikasi Variabel Frekuensi Drive
Aplikasi Variabel Frekuensi Drive adalah kontrol kecepatan motor AC oleh Cycloconverter.Daya dari listrik dialirkan ke rangkaian penyearah yang mengubah AC tetap menjadi DC tetap. Konverter tiga kaki terdiri dari dua dioda yang terhubung secara paralel untuk setiap phase, sehingga salah satu dioda berjalan ketika phase tertentu relatif lebih positif atau negatif.
Tegangan DC berpulsa yang dihasilkan dari penyearah diterapkan ke rangkaian tautan DC. Rangkaian perantara ini terdiri dari induktor dan kapasitor. Ini menyaring DC berpulsa dengan mengurangi konten riak dan memberikan daya DC tingkat konstan.
Untuk memberikan tegangan variabel dan frekuensi variabel ke motor, daya DC dari tautan DC harus dikonversi ke variabel AC oleh inverter. Inverter terdiri dari IGBT sebagai perangkat switching yang dikendalikan oleh teknik PWM.
Serupa dengan rangkaian penyearah, sakelar inverter juga milik dua kelompok sebagai positif dan negatif. IGBT sisi positif bertanggung jawab atas pulsa positif dan IGBT sisi negatif untuk pulsa negatif pada output inverter. Jadi output yang diperoleh adalah arus bolak-balik yang diterapkan ke motor.
Memvariasikan periode switching mengatur tegangan dan frekuensi secara bersamaan di inverter. Variabel Frekuensi Drive Modern menggunakan teknik kontrol terbaru seperti sakelar, vektor, dan kontrol torsi langsung, untuk mengontrol sakelar inverter dalam mencapai daya variabel.
Gambar di atas menunjukkan bagaimana tegangan dan frekuensi divariasikan oleh Variabel Frekuensi Drive. Sebagai contoh, supply AC 480V, 60Hz diterapkan pada Variabel Frekuensi Drive yang memvariasikan tegangan dan frekuensi sinyal untuk mengontrol kecepatan.
Ketika frekuensinya menurun, kecepatan motor juga menurun. Pada gambar di atas rata-rata daya yang diterapkan pada motor berkurang sedangkan tegangan dan frekuensinya berkurang, asalkan rasio kedua parameter ini konstan.
Manfaat Variabel Frekuensi Drive
Konverter frekuensi tidak hanya menawarkan kecepatan yang dapat disesuaikan untuk aplikasi kontrol yang akurat dan tepat, tetapi juga memiliki lebih banyak manfaat dalam hal kontrol proses dan konservasi energi. Beberapa di antaranya diberikan di bawah ini.
Hemat Energi
Lebih dari 65% daya dikonsumsi oleh motor listrik di industri. Baik teknik magnitudo maupun kontrol frekuensi untuk memvariasikan kecepatan mengkonsumsi daya yang lebih kecil ketika kecepatan variabel dibutuhkan oleh motor. Jadi sejumlah besar energi dilestarikan oleh Variabel Frekuensi Drive ini.Kontrol Loop Tertutup
Variabel Frekuensi Drive memungkinkan pemosisian kecepatan motor yang akurat dengan terus-menerus membandingkan dengan kecepatan referensi bahkan pada perubahan kondisi pemuatan dan gangguan input seperti fluktuasi tegangan.• Batasan starting arus
Motor induksi menarik arus yang 6 hingga 8 kali dari arus nominal saat start. Dibandingkan dengan starter konvensional, Variabel Frekuensi Drive memberikan hasil yang lebih baik karena memberikan frekuensi rendah pada saat memulai. Karena frekuensi rendah, motor menarik lebih sedikit arus dan arus ini tidak pernah melebihi nilai nominalnya saat memulai maupun beroperasi.
• Pengoperasian mulus
Ia menawarkan operasi yang mulus saat memulai dan berhenti dan juga mengurangi tekanan panas dan mekanis pada motor dan penggerak sabuk (belt).
Faktor daya tinggi
Rangkaian koreksi faktor daya bawaan pada tautan DC Variabel Frekuensi Drive mengurangi kebutuhan akan perangkat koreksi faktor daya tambahan.Faktor daya untuk motor induksi sangat rendah terutama untuk aplikasi tanpa beban, sedangkan pada beban penuh, adalah 0.88 hingga 0.9. Faktor daya rendah menghasilkan pemanfaatan daya yang buruk karena kerugian reaktif yang tinggi.