Kontrol Arah dan Kecepatan Putaran Motor AC 3 Phasa Menggunakan Inverter Altivar 312

Print
Category: Listrik & Elektronika
Last Updated on Tuesday, 11 February 2014 Published Date Written by Agus Putranto

Kontrol Arah dan Kecepatan Putaran Motor AC 3 Phasa Menggunakan Inverter Altivar 312

 

Oleh : Agus Putranto, S.Pd., M.Sc.

(Widyaiswara Departemen Elektro - PPPPTK BOE Malang)

 

Abstrak:

Dalam suatu proses produksi di suatu industri, banyak mesin bergerak yang saling berinteraksi untuk memperoduksi suatu barang. Mesin bergerak maju mundur atau berputar kiri kanan bahkan dengan kecepatan yang berbeda adalah salah satunya digerakkan oleh motor listrik sebagai komponen aktoriknya dan pada umumnya motor yang dipergunakan adalah motor AC 3 phase. Untuk mendapatakan arah gerakan dapat dilakukan dengan mengubah sambungan motor melalui suatu kontaktor, tetapi untuk mengatur variasi kecepatan motor adalah hal yang tidak sederhana.

Metode untuk mengendalikan motor AC 3 phase yang sederhana adalah dengan menggunakan Inverter. Inverter adalah alat pengubah arus DC ke arus AC yang cara kerjanya adalah, pertama input inverter adalah AC 50 Hz, lalu dirubah ke DC, kemudian difilter, setelah itu diubah lagi ke AC tetapi frekuensinya tidak lagi 50 Hz. Tetapi besarnya dapat diatur sesuai keinginan. Dengan demikian frekuensi keluaran ini akan berpengaruh terhadap putaran motor, sesuai dengan rumus rpm=120 X F/kutub. Inverter memiliki beberapa terminal masukan untuk sumber arus, saluran kontrol arah putaran, masukan anlog untuk kontrol kecepatan dan sambungan RJ45 untuk komunikasi data apabila dikehendaki sambungan ke komputer. Dengan adanya sambungan ke computer maka pengaturan arah dan kecepatan putaran motor dapat dilakukan dengan mudah melalui layar komputer dan banyak informasi yang dapat diketahui seperti tegangan, arus, torsi, frekuensi dan banyak lagi yang lainnya.

Dari eksperimen yang dilakukan diperoleh hasil bahwa untuk mengontrol arah dan kecepatan putaran motor AC 3 phase dapat dilakukan dengan 4 mode yaitu: Kontrol dengan referensi internal, Kontrol 2-wire dengan referensi external, Kontrol 3-wire dengan referensi external dan Kontrol dengan computer.


Kata kunci:  Motor AC 3 phase, Inverter, Kontrol arah dan putaran

 

PENDAHULUAN

Motor induksi 3 phase merupakan motor arus bolak-balik (AC) yang paling banyak digunakan sebagai aktuator yang merubah energi listrik menjadi energi gerak.untuk berbagai keperluan dalam proses produksi pada suatu industri. Konstruksinya yang sederhana dan kuat mendasari alasan keluasan pemakaianya. Dengan menggunakan motor induksi 3 phase, banyak hal yang bisa dilakukan antara lain yaitu mengatur arah putaran dan kecepatan putaran.

Prinsip operasi dari motor induksi ini berdasarkan induksi elektromagnet dari kumparan-kumparan dalam motor tersebut oleh karenanya motor ini dikenal dengan istilah motor induksi.

Ada tiga bagian utama dari motor induksi yaitu stator dan rotor seperti yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini :

Kontruksi motor induksi

 

Gambar 1. Kontruksi motor induksi

 

Motor induksi tiga fasa memiliki dua komponen dasar yaitu stator dan rotor, bagian rotor dipisahkan dengan bagian stator oleh celah udara yang sempit (air gap) dengan jarak antara 0,4 mm sampai 4 mm.

Tipe dari motor induksi tiga fasa berdasarkan lilitan pada rotor dibagi menjadi dua macam yaitu rotor belitan (wound rotor) adalah tipe motor induksi yang memiliki rotor terbuat dari lilitan yang sama dengan lilitan statornya dan rotor sangkar tupai (Squirrel-cage rotor) yaitu tipe motor induksi dimana konstruksi rotor tersusun oleh beberapa batangan logam yang dimasukkan melewati slot-slot yang ada pada rotor motor induksi, kemudian setiap bagian disatukan oleh cincin sehingga membuat batangan logam terhubung singkat dengan batangan logam yang lain.

Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu.

Stator merupakan bagian yang diam dari motor induksi tiga fasa, pada bagian stator terdapat beberapa slot yang merupakan tempat kawat (konduktor) dari tiga kumparan tiga fasa yang disebut kumparan stator, yang masing-masing kumparan mendapatkan suplai arus tiga fasa.

 

Prinsip kerja motor induksi

Apabila sumber tegangan 3 fase dipasang pada kumparan stator, akan timbul medan putar dengan kecepatan seperti rumus berikut.

Ns = 120 f/P

dimana:

Ns = Kecepatan Putar

f = Frekuensi Sumber

P = Kutub motor

Medan putar stator tersebut akan memotong batang konduktor pada rotor. Akibatnya pada batang konduktor dari rotor akan timbul GGL induksi. Karena batang konduktor merupakan rangkaian yang tertutup maka GGL akan menghasilkan arus (I). Adanya arus (I) di d alam medan magnet akan menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel mula yan g dihasilkan oleh gaya (F) pada rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah dengan medan putar stator. GGL induksi timbul karena terpoton gn ya batang konduktor (rotor) oleh medan putar stator. Artinya agar GGL induksi tersebut timbul, diperlukan adanya perbedaan relatif antara kecepatan medan putar stator (ns) dengan kecepatan berputar rotor (nr). Perbedaan kecepatan antara nr dan ns disebut slip (s), dinyatakan sebagai berikut.

S= (ns- nr)/ ns

Bila nr = ns, GGL induksi tidak akan timbul dan arus tidak mengalir pada batang konduktor (rotor), dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Dilihat dari cara kerjanya, motor induksi disebut juga sebagai motor tak serempak atau asinkron.

 

Inverter

Inverter yang dipergunakan untuk mengatur kecepatan motor asynchrony 3 phase pada pembahasan ini adalah seperti tampak pada gambar 2 yaitu ATV312 buatan Schneider Electric.

ATV312 memerlukan tegangan supply 200 … 240 V single phase dan outputnya adalah tegangan 200 … 240 V three phase dengan daya 0.37kW – 0.5HP.

 

  

Gambar 2. Inverter ATV312

 

Pada panel depan terdapat HMI yang memiliki fungsi seperti pada gambar  berikut :

 

 

Gambar 3. HMI pada inverter ATV312

 

Untuk mengontrol kecepatan motor 3 phase menggunakan inverter ATV312 dapat dilakukan dengan tiga cara, yaitu dikontrol dengan referensi internal, referensi external dan Modbus.

Di bawah ini adalah struktur menu pengaturan setting untuk pengoperasian inverte ATV312 :

 

 

Gambar 4. Struktur menu

 

Kontrol dengan referensi internal

Pada mode ini, pengaturan kecepatan motor dilakukan dengan menggunakan fasilitas internal yang tersedia pada inverter.

Berikut ini adalah langkah mengatur setting inverter untuk memutar motor 3 phasa menggunakan referensi internal dengan arah putaran motor searah jarum jam.

 

1.      Siapkan modul inverter dan motor 3 phase dengan sambungan seperti gambar berikut ini.

 

 Gambar 5. Pengaturan motor dengan referensi internal

2.  Sambungkan kabel power ke sumber tegangan AC 220 V. Selanjutnya pada display seven segment akan menampilkan nSt (3-wire-control) atau rdy (2- wire-control).

3.      Buka tutup depan inverter

4.      Tekan tombol MODE selama lebih dari 3 detik hingga tampilan led berjalan  pada display berhenti.

5.      Mengeset parameter motor :

Tekan tombol MODE kemudian putar tombol MODE ke kiri atau ke kanan sampai display seven segment menampilkan menu motor control drC. Perhatikan Nameplate pada motor.

Untuk memilih menu dilakukan dengan memutar tombol dan setelah muncul tampilan yang dikehendaki lalu tekan tombol tersebut maka pilihan menu akan tersimpan dan untuk keluar dari menu tekan tombol ESC.

berikutnya setting-lah parameter motor pada menu drC sesuai dengan nameplate pada motor :

 

 Untuk mengeset parameter di atas secara otomatis dapat dilakukan dengan memilih menu drC ® tUn ® YES

 6.   Mengeset parameter dasar :

 

 7.   Mengeset pilihan kontrol :

Karena pada bagian ini kita kan mengontrol kecepatan motor 3 phase menggunakan referensi internal, maka pilihlah setting LOCAL configuration seprti pada table di bawah ini.

 

 8.  Apabila tampilan pada display belum muncul rdy , misalnya muncul tnF berkedip, maka tekan tombol MODE selama lebih dari 3 detik hingga tampilan led pada display berjalan, kemudian tekan tombol STOP RESET maka tnF akan hilang dan muncul rdy pada display yang artinya inverter siap dipergunakan.

9.      Untuk menjalankan motor, tekan tombol RUN .

10.  Untuk mengatur kecepatan motor, putar tombol MODE

Pada display sevent segment dapat ditampilkan setting kecepatan motor.

 

11.  Untuk menghentikan / menstop  motor, tekan tombol STOP RESET .

 

Kontrol 2-wire dengan referensi external

Sistim kontrol 2-wire memiliki 2 masukan yaitu LI1 dan LI2 yang dipergunakan untuk mengatur arah putaran motor.

Jika LI1 on (tersambung ke +24V) dan LI2 off (tidak tersambung ke +24V) maka arah putaran motor adalah searah jarum jam. Jika LI1 off (tidak tersambung ke +24V) dan LI2 on (tersambung ke +24V) maka arah putaran motor adalah berlawanan arah jarum jam.

Tegangan analog 0 s.d. 10 Volt DC sebagai referensi pengaturan kecepatan motor masuk melalui terminal AI1.

 

 Gambar 6. Diagram control 2-wire dengan referensi external

Seperti pada gambar di atas, tegangan referensi diatur melalui potensiometer yang tegangan sumber + 10 volt diambil dari inverter. Untuk mengatur arah dan jalan serta berhentinya motor disediakan dua buah terminal yang harus disambungkan pada dua buah saklar (bukan tombol) ke terminal LI1 dan LI2. Ada dua kondisi saklar yaitu terhubung ke + 24 volt atau tidak, kalau terhubung kita sebut ON dan kalau tidak terhubung kita sebut OFF.

Berikut ini adalah langkah langkah percobaan control 2-wire dengan refernsi external,

1.      Siapkan modul inverter dan motor 3 phase dengan sambungan seperti gambar berikut ini.

  

 Gambar 7. Pengaturan motor dengan referensi internal

2.   Sambungkan kabel power ke sumber tegangan AC 220 V. Selanjutnya pada display seven segment akan menampilkan nSt (3-wire-control) atau rdy (2- wire-control).

3.     Perhatikan tampilan led apakah berjalan atau tidak, jika tampilan led berjalan, maka inverter sedang berjalan dengan setting local atau menggunakan referensi internal. Oleh karena itu setting harus diubah ke refensi external yaitu dengan cara menakan tombol MODE selama lebih dari 3 detik hingga tampilan led berhenti.

6.      Apabila motor yang dipergunakan tetap sama seperti pada percobaan control dengan internal refensi di atas, maka kita tidak perlu melakukan perubahan setting parameter motor dan parameter dasar. Langkah yang perlu dilakukan hanyalah mengubah konfigurasi referensi control ke pilihan remote configuration dengan menentukan sumber masukan refernsi external melalui AI1, AI2 atau AI3 pada menu Ctl- serta mengubah command control dari LOCAl ke REMOTE configuration 2-wire pada menu I-O-

Mengubah setting ke REMOTE configuration :

Tekan tombol MODE kemudian putar tombol tersebut MODEke kiri atau ke kanan sampai display seven segment menampilkan menu motor control Ctl-, selanjutnya tekan tombol tersebut dan untuk keluar dari menu tekan tombol ESC.

Berikutnya ubahlah setting sesuai table berikut

 

 7.      Selanjutnya jangan menekan tombol MODE , control motor 2-wire dengan referensi external melalui AI1 siap dijalankan. Ikuti langkah selanjutnya seperti pada table berikut ini

 

 8.    Untuk memonitor beberapa parameter dapat dilakukan dengan memilih menu SUP- dengan cara memutar dan menekan tombol

Seanjutnya pada display seven segment akan muncul nilai ktual parameter yang dipilih. Berikut ini adakah contoh untuk menampilkan beberpa parameter :

 

 

Kontrol 3-wire dengan referensi external

Sistim kontrol 3-wire memiliki 3 masukan yaitu LI1, LI2 dan LI3 yang dipergunakan untuk mengatur start/stop dan arah putaran motor.

LI1 berfungsi untuk ON/OFF motor, ON artinya terminal LI1 terhubung ke + 24 Volt dan OFF artinya terminal LI1 tidak terhubung ke + 24 Volt.

LI2 berfungsi mengatur arah putaran searah jarum jam (FORWARD)

LI3 berfungsi mengatur arah putaran berlawanan arah jarum jam (REVERSE)

AI1 berfungsi sebagai terminal masukan tegangan analog referensi eksternal 0 s.d. 10 Volt untuk mengatur kecepatan motor.

 

 Gambar 8. Diagram control 3-wire dengan referensi external

 

Berikut ini adalah langkah langkah percobaan control 3-wire dengan refernsi external,

 1.         Siapkan modul inverter dan motor 3 phase dengan sambungan seperti gambar berikut ini.

 

 

 Gambar 9. Pengaturan motor dengan referensi internal

2.   Sambungkan kabel power ke sumber tegangan AC 220 V. Selanjutnya pada display seven segment akan menampilkan nSt (3-wire-control) atau rdy (2- wire-control).

3.     Perhatikan tampilan led apakah berjalan atau tidak, jika tampilan led berjalan, maka inverter sedang berjalan dengan setting local atau menggunakan referensi internal. Oleh karena itu setting harus diubah ke refensi external yaitu dengan cara menakan tombol MODE selama lebih dari 3 detik hingga tampilan led berhenti.

4.     Apabila motor yang dipergunakan tetap sama seperti pada percobaan control dengan internal refensi di atas, maka kita tidak perlu melakukan perubahan setting parameter motor dan parameter dasar. Langkah yang perlu dilakukan hanyalah mengubah konfigurasi referensi control ke pilihan remote configuration dengan menentukan sumber masukan refernsi external melalui AI1, AI2 atau AI3 pada menu Ctl- serta mengubah command control dari LOCAl ke REMOTE configuration 2-wire pada menu I-O-

 

Mengubah setting ke REMOTE configuration :

Tekan tombol MODE kemudian putar tombol MODE ke kiri atau ke kanan sampai display seven segment menampilkan menu motor control Ctl-, selanjutnya tekan tombol tersebut dan untuk keluar dari menu tekan tombol ESC.

 Berikutnya ubahlah setting sesuai table berikut

 

 5.      Selanjutnya jangan menekan tombol MODE , control motor 3-wire dengan referensi external melalui AI1 siap dijalankan. Ikuti langkah selanjutnya seperti pada table berikut ini

Perhatikan blok diagram pada gambar 1.5.1 bahwa LI1 terhubung ke salar toggle sedangkan LI2 dan LI3 terhubung pada tombol yang berfungsi ketika ditekan tersambung ke + 24 volt (ON) dan jika tombol dilepas maka sambungan ke + 24 volt putus (OFF). Karena pada percobaan ini kita menggunkan saklar toggle maka kita harus memperlakukan saklar toggle tersebut seperti perilaku tombol tekan.

 

 

Kontrol dengan komputer  

Pada komputer atau laptop yang diproduksi atau keluaran terakhir sekarang ini biasanya hanya memiliki satu buah COM Port atau bahkan sama sekali tidak memiliki sambungan COM Port dan LPT. Untuk melayani komunikasi data hanya disediakan Universal Serial Bus (USB).

Untuk keperluan komunikasi data dengan computer, modul inverter hanya memiliki sambungan port RJ4 yang merupakan saluran RS485. Oleh karena itu agar dapat dihubungkan dengan komputer atau laptop diperlukan converter dari RS485 ke RS232.

Karena pada computer atau laptop tidak tersedia saluran RS232 maka diperlukan lagi satu converter dari RS232 ke USB. Melalui USB inilah inverter dihubungkan ke computer.

 

Di pasaran telah tersedia berbagai macam USB to RS232 converter ini yang dapat disambungkan ke port USB pada komputer atau Laptop.

Dan selanjutnya kita awali langkah langkah berikut ini :

1.   Siapkan modul inverter dan motor 3 phase dengan sambungan seperti gambar berikut ini.

  

 Gambar 10. Pengaturan motor dengan computer

2.      Sambungkan kabel USB to RS232 Converter ke socket USB computer

3.       Menginstal driver USB to RS232 pada komputer

4.  Buka tutup terminal kabel pada inverter dan sambungkan ujung kabel RS232 to RS485 yang berupaconnectorRJ45 ke connectornya inverter ATV312 seperti gambar berikut.

  

 Gambar 11. Connector kabel RJ45 pada inverter ATV312

5.        Sambungkan kabel RS232 to RS485 ke kabel USB to RS232 dan ke inverter

6.        Install software PowerSuite V 2.6 pada computer/laptop yang akan dipakai.

7.        Setelah proses loading selesai, maka akan muncul jendela PowerSuite seperti di bawah ini. Pilih menu Display ® Connection pada jendela berikut ini

  

 Gambar 12. Jendela PowerSuite

 8.            Setelah itu akan muncul jendela baru sebagai berikut :

 

 Gambar 13. Jendela PowerSuite menu Connection

 9.           Double click pada Serial monodrop seperti pada gambar berikut

 

 Gambar 14. Jendela PowerSuite menu Serial monodrop

10.    Pada jendela Serial monodrop, pilihlah parameter komunikasi sesuai dengan setting pada inverter, yaitu Communication port, baudrate dan format data bits.

 

 Gambar 15. Jendela Serial monodrop

 11.        Berikutnya pilih menu Action ® Connect

  

 Gambar 16. Jendela menu Action ® Connect

 12.        Berikutnya pada jendela baru , tekan tombol Alt + F

  

 Gambar 17. Jendela Peingatan

 13.        Dan tunggu sampai koneksi tersambung

 

 Gambar 18. Jendela Connection in progress

 14.        Selanjutnya pilih menu Action ® Identify

 

 Gambar 19. Jendela Action ® Identify

 Jika proses identifikasi berhasil, maka akan muncul informasi tentang inverter yang tersambung sebagai berikut :

  

 Gambar 20.Jendela PowerSuite dengan device ATV312

  

 Gambar 21. Jendela peringatan

 15.        Selanjutnya kita beri nama ATV no 1.

 

 Gambar 22. Jendela PowerSuite dengan device  ATV no 1

 

 Gambar 23. Jendela PowerSuite untuk mengkontrol device  ATV no 1

Arahkan pointer mouse pada command -> activate maka akan muncul jendela peringatan, jawab dengan menekan tombol Alt + F maka akan muncul jendela control sebagai berikut :

  

 Gambar 24. Jendela peringatan PowerSuite untuk mengkontrol device  ATV no 1

 Setelah menekan tombol Alt + F maka device ATV no 1 siap dikontrol melalui computer/laptop

  

 Gambar 25. Jendela untuk mengkontrol device  ATV no 1

 Dari jendela ini kita dapat mengontrol kecepatan motor dan arah putaran dari computer/laptop dengan sebelumnya menekan tombol Test run

 

 Gambar 26. Jendela kontrol device  ATV no 1 setelah dijalankan

 Dari menu yang tersedia kita dapat mengontrol motor 3 phase dengan fiture :

Command : Activate dan inactivate

Rotation : Forward dan Reverse

Frequency reference

 

 KESIMPULAN

 1.   Pada mode kontrol dengan referensi internalini pengaturan kecepatan motor dilakukan dengan menggunakan fasilitas internal yang tersedia pada inverter dan arah puataran tetap searah jarum jam.

 2.     Pada mode kontrol 2-wire dengan referensi external ini pengaturan kecepatan motor oleh variasi tegangan analog yna masuk pada terminal AI.1 sebesar 0 s.d. 10 Volt untuk mendapatkan frekuensi keluaran 0 s.d. 50 Hz. Sedangkan dua masukan yaitu LI1 dan LI2 dipergunakan untuk mengatur arah putaran motor.

 3.     Pada mode kontrol 3-wire dengan referensi external ini pengaturan kecepatan motor oleh variasi tegangan analog yna masuk pada terminal AI.1 sebesar 0 s.d. 10 Volt untuk mendapatkan frekuensi keluaran 0 s.d. 50 Hz. Sedangkan dua masukan yaitu LI1, LI2 dan LI3 yang dipergunakan untuk mengatur start/stop dan arah putaran motor. LI1 berfungsi untuk ON/OFF motor, ON artinya terminal LI1 terhubung ke + 24 Volt dan OFF artinya terminal LI1 tidak terhubung ke + 24 Volt, LI2 berfungsi mengatur arah putaran searah jarum jam (FORWARD) dan LI3 berfungsi mengatur arah putaran berlawanan arah jarum jam (REVERSE)

 4.    Pada mode kontrol dengan komputer dilakukan dengan sambungan menggunakan kabel data melalui terminal RJ45 yang dikonversi ke  RS485, RS232 dan USB. Dari menu yang tersedia kita dapat mengontrol motor 3 phase dengan fiture : Command : Activate dan inactivate, Rotation : Forward dan Reverse, Frequency reference

 

SARAN

Dengan mengetahui mode pengontrolan motor AC 3 phase menggunakan inverter Altivar 31 ini dapat dikembangkan lgi dengan pembuatan softawre aplikasi tertentu untuk berbagai keperluan.

 

DAFTAR RUJUKAN

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Installation manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Communication variables manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Modbus communication manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Programming manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Simplified manual, 2009, Schneider Electric.

Altivar 312 Variable speed drives for asynchronous motors, Quick Start Guide - ATV312, 2009, Schneider Electric.

Copyright 2019. Powered by Humas. PPPPTK BOE MALANG