Inverter sebagai Driver Kecepatan Motor AC

Motor AC memiliki kelemahan pengaturan kecepatan yang sedikit lebih rumit dibanding motor DC. Tidak seperti motor DC, Motor AC tidak bisa diatur tegangan supplynya untuk mengendalikan kecepatan putarannya. 

Hal ini disesuaikan dengan karakteristik yang istimewa pada motor AC. Apa itu? Mari kita coba untuk membedahnya.

Hubungan Frekuensi Sumber Tegangan dan Prinsip Kerja Motor AC

Motor AC dalam dalam prinsip kerjanya, menggunakan frekuensi tegangan sumber untuk beroperasi. Frekuensi adalah banyaknya jumlah gelombang sinusoidal yang mengalir setiap detiknya, atau dapat dikatakan perubahan polaritas/siklus positif dan negative tegangan bolak balik setiap detik.

Artinya, Ketika suatu sumber listrik AC memiliki frekuensi 60 Hz, maka akan terjadi pergantian siklus positif dan negative tegangan bolak balik 60 kali setiap detiknya. Pada frekuensi 120 Hz, berarti pergantian siklus akan menjadi lebih cepat dalam 1 detiknya, yaitu 120 kali per detik, sehingga menghasilkan gelombang yang lebih rapat, seperti terlihat pada gambar.

Frekuensi dalam motor AC digunakan untuk membangkitkan rotasi medan magnet pada kumparan stator dengan kecepatan tertentu, yang disebut kecepatan medan stator dengan persamaan di bawah ini.

Kemudian melalui proses induksi dari medan stator ke medan rotor. Menyebabkan adanya arus rotor yang akan membangkitkan medan magnet rotor dengan kecepatan lebih kecil dibanding kecepatan medan stator. 

Interaksi medan stator dan medan rotor menyebabkan rotor menjadi berputar (prinsip kerja motor induksi secara detail kemungkinan nanti akan ada artikel sendiri).

Ketika frekuensi tegangan sumber diubah-ubah, maka kecepatan medan juga akan berubah, yang menyebabkan perubahan kecepatan gerak motor. Misalnya, pada motor yang menggunakan frekuensi 2x dari frekuensi kerja 60 Hz, maka kecepatan medan stator juga berubah 2x lipat diikuti dengan kecepatan rotornya. 

Sehingga kecepatan motor juga meningkat sebanyak 2x lebih cepat. Atas dasar hal itulah driver kecepatan motor AC menggunakan prinsip pengubahan frekuensi atau yang dikenal dengan nama inverter.

Inverter secara general didefinisikan sebagai perangkat listrik (elektronika daya) yang akan mengubah listrik DC (searah) menjadi listrik tegangan AC (bolak balik). Inverter tidak hanya dipakai untuk pengendali motor industri, akan tetapi juga digunakan sebagai perangkat konverter DC/AC untuk energy backup storage atau di PLTS, mesin las, bahkan kontroler motor listrik dari tesla electric vehicle. Sebagai driver pengendali kecepatan motor AC, inverter memiliki beberapa blok dengan fungsi dasar yang berbeda beda antara lain : 

1. Sirkuit Utama yang terdiri dari komponen konverter sebagai AC/DC konverter, Kapasitor sebagai Filter listrik DC, dan komponen  inverter untuk mengubah listrik DC menjadi listrik AC.

2. Sirkuit Kontrol, sirkuit kontrol berperan untuk mengatur bagaimana komponen inverter bekerja.

Pada bagian konverter, Suplai daya AC yang masuk, kemudian di searahkan menjadi listrik DC terlebih dahulu, dilanjutkan dengan filterisasi dengan kapasitor. Kemudian pada komponen inverter, listrik DC tersebut diubah kembali menjadi listrik AC dengan frekuensi pulsa/gelombang yang sudah ditetapkan oleh sirkuit kontrol. 

Sirkuit kontrol juga dapat mengatur jumlah putaran motor dan parameter lain seperti mode, program dan sebagainya. Dengan begitu suplai listrik siap digunakan untuk mengendalikan kecepatan motor AC.

Inverter digunakan secara luas terutama di industri untuk mengoperasikan motor motor yang memiliki rating daya besar. Misalnya pada konveyor, mesin tekstil dan sebagainya. Dengan adanya inverter sebagai pengendali kecepatan, motor AC bisa digunakan untuk berbagai aplikasi sesuai dengan variasi kecepatan yang dibutuhkan. 

Contohnya ketika disaat-saat tertentu, beban perlu dioperasikan dengan kecepatan yang rendah, namun di saat yang lain perlu dioperasikan dengan kecepatan tinggi. Dengan pengoperasian seperti ini, daya yang masuk ke motor juga lebih optimal sehingga lebih hemat energi.

Pada praktiknya, pemasangan inverter pelu perhatian khusus dikarenakan inverter bekerja pada jaringan listrik industri dengan tegangan yang besar. Mitsubishi Inverter FE E700 merupakan inverter serbaguna yang memiliki berbagai macam fitur. 

Konfigurasi Inverter dimulai dari menginisialisasi parameter, mengoperasikan mode, dan dilanjutkan dengan melakukan terminasi. Inverter ini juga dilengkapi dengan protocol komunikasi data.

Note

• Prinsip kerja motor AC di atas adalah jenis motor induksi.

• Dilain waktu akan dijelaskan prinsip dasar dari komponen inverter bagaimana ia bekerja mengubah listrik DC/AC.

• Penasaran kan kenapa listrik DC harus di filter terlebih dahulu sebelum diubah kembali menjadi listrik AC? Stay tune in my blog.