Electronika Daya

ELEKTRONIKA DAYA

1. Definisi

          Elektronika daya merupakan cabang ilmu elektronika yang berkaitan dengan pengolahan dan pengaturan daya listrik yang dilakukan secara elektronis (Rashid, M,2008). Elektronika daya berkaitan dengan pengolahan atau pemrosesan energi listrik, yakni mengubah daya listrik dari satu bentuk kebentuk lainnya dengan mengendalikan atau memodifikasi bentuk tegangan atauarusnya menggunakan peranti elektronik (Singh, 2008). Ruang lingkup elektronika daya meliputi: Elektronika, Teori rangkaian listrik, Sistem kontrol, Elektromagnetika, Mesin – mesin listrik, Sistem tenaga listrik, Komponen semikonduktor dan komputer (Acha, E, 2002).

           Sistem elektronika merupakan dasar utama pada aplikasi elektronika daya. Sistem elektronika akan membahas tentang peralatan elektronika yang terdiri dari semikonduktor dan komponen lainnya dalam suatu rangkaian elektronika. Untuk mempelejari elektronika daya diperlukan pemahaman terhadap materi rangkaian elektronika baik analog maupun digital.

          Sistem Tenaga Listrik, objek utama dalam apliksasi elektronika daya dimana peralatan dan sistem yang memiliki daya (tegangan dan arus) listrik yang cukup besar. Oleh karena itu untuk lebih memahami elektronika daya diperlukan pemahaman yang baik terhadap sistem tenagalistrik.

          Sistem Kontrol, aplikasi elektronika daya pada umumnya untuk melakukan pengontrolan aplikasi di industri. Oleh karena itu diperlukan pemahaman yang baik terhadap teknik dan sistem kontrol berbagai peralatan yang digunakan di industri. Contoh pengaturan yang paling sering ditemui adalah pengaturan kecepatan putar motor listrik, pengaturan torsi motor listrik, pengaturan kecepatan aliran (flow) minyak, gas, pengaturan temperature, pengaturan tekanan, pengaturan kecepatan conveyor, pengaturan gerakan peralatan di industri dan pengaturan-pengaturan parameter lainnya.

          Sistem komputer aplikasi industri sekarang ini kebanyakan sudah terintegrasi dengan sistem komputer. Untuk melakukan pengaturan berbagai peralatan di industri dilakukan secara remote dan hasilnya dapat dimonitor dengan tampilan yang terintegrasi dengan database yang dioleh dalam komputer.

2. Konversi Daya

Ada empat tipe konversi daya atau ada empat jenis pemanfatan energi yang berbeda-beda, yaitu penyearah, DC chopper, inverter, dan AC-AC konverter.

1.  Penyearah: berfungsi menyearahkan listrik arus bolak-balik menjadi listrik arus searah.

2.  DC Choper: dikenal juga dengan istilah DC-DC konverter. Listrik arus searah diubah dalam menjadi arus searah dengan besaran yang berbeda.

3.  Inverter: yaitu mengubah listrik arus searah menjadi listrik arus bolakbalik pada tegangan dan frekuensi yang dapat diatur.

4.  AC-AC Konverter: yaitu mengubah energi listrik arus bolak-balik dengan tegangan dan frekuensi tertentu menjadi arus bolak-balik dengan tegangan dan frekuensi yang lain. Ada dua jenis konverter AC, yaitu pengatur tegangan AC (tegangan berubah,frekuensi konstan) dancycloconverter (tegangan dan frekuensi dapat diatur).

3. Komponen Elektronika Daya

a. Dioda

b. Transistor

c. Thyristor

d. IGBT ( Insulated Gate Bipolar Transistor)

4. Aplikasi Elektronika Daya

Aplikasi dari elektronika daya misalnya sebagai pengendali tegangan AC, pengendalian dimer,dan aplikasi IGBT untuk inverter .

1.  Pengendali Tegangan AC

Teknik pengontrolan fasa memberikan kemudahan dalam sistem pengendalian AC. Pengendali tegangan saluran AC digunakan untuk mengubah-ubah harga rms tegangan AC yang dicatukan ke beban dengan menggunakan Thyristor sebagai sakelar. Penggunaan alat ini antara lain, meliputi:

– Kontrol penerangan 290

– Kontrol alat-alat pemanas

– Kontrol kecepatan motor induksi

2.  Pengendalian Dimer

Pengendalian yang bisa dilakukan dengan menggunakan metoda ini hanya terbatas pada beban fasa satu saja. Untuk beban yang lebih besar,metode pengendalian, kemudian dikembangkan lagi menggunakan sistem fasa tiga, baik yang setengah gelombang maupun gelombang penuh (rangkaian jembatan).

3.  Aplikasi IGBT untuk Konverter

Rangkaian Cycloconverter di mana tegangan AC 3 phasa disearahkan menjadi tegangan DC oleh enam buah Diode. Selanjutnya sembilan buah IGBT membentuk konfigurasi yang akan menghasilkan tegangan AC 3 phasa dengan tegangan dan frekuensi yang dapat diatur, dengan mengatur waktu ON oleh generator PWM. Rangkaian VVVF ini dipakai pada KRL merk HOLEC di Jabotabek.

Semoga bermanfaat

Variabel speed drive

Motor induksi merupakan salah satu peralatan yang banyak digunakan di Industri untuk keperluan penggerak berbagai proses yang ada di industri diantaranya adalah : Pompa, Kompresor, Fun, Blower, Konveyor, dan penggerak proses produksi lainnya.Halini disebabkan karena motor induksi memiliki banyak keunggulan dibanding motor sinkron atau motor DC yaitu konstruksi sederhana, tahan lama, perawatan mudah dan efisiensinya tinggi. Dibalik keunggulannya terdapat juga kelemahan yaitu dalam hal pengaturan kecepatan dan torsi awal yang rendah. Untuk mengatasi permasalahan ini dapat digunakan Sistem kontrol dengan mengatur Tegangan input dan Frekuensinya untuk mendapatkan pengaturan kecepatan dan torsi sesuai dengan kebutuhan proses produksi di Industri. Tutorial ini akan membahas sedikit topik tentang pengaturan kecepatan dan motor induksi dengan Inverter (Variable Frequensi Drive)…

Parameter yang dibutuhkan dari motor induksi adalah pengaturan kecepatan dan torsi motor. Untuk itu dibutuhkan pengaturan yang fleksibel dengan cara mengubah frekuensi inputannya dari 50 Hz (Standar PLN) menjadi frekuensi yang diinginkan agar motor dapat berputar pada kecepatan yang diinginkan.

Sumber Listrik dari PLN ataupun pembangkit sendiri mempunyai frekuensi yang konstan,  dengan standar 50 Hz. Nah bagaimana cara merubah frekuensi 50 Hz menjadi lebih kecil atau lebih besar?. Salah satu langkah yang bisa ditempuh yaitu dengan mengubah sumber AC menjadi DC dahulu. Untuk itu dibutuhkan Rangkaian Rectifier (Penyearah) atau Converter (Penyearah Terkendali). Pada umumnya digunakan konverter (penyearah terkendali) untuk mendapatkan Sumber DC dari listrik AC. (Untuk materi lengkap Penyearah Terkendali dapat melihat meteri Elektronika Daya).

Setelah listrik AC diubah jadi sumber DC maka perlu dilakukan perataan bentuk gelombang DC yang masih mengandung ripple (riak) AC. Caranya dengan menambahkan DC Link atau semacam regulator. Hal ini berfungsi untuk meratakan bentuk gelombang DC agar berbentuk lurus dan stabil tidak terjadi naik turun (riak).

Setelah didapatkan listrik DC yang murni, langkah berikutnya adalah mengubah Listrik DC menjadi listrik AC dengan rangkaian inverter. Inverter sebenarnya berisi rangkaian fip flop yang melakukan pensaklaran secara bergantian terhadap listrik DC sehingga menghasilkan listrik AC. Bentuk gelombang yang dihasilkan dengan rangkaian inverter bisa gelombang kotak atau gelombang sinus. Untuk menghasilkan Listrik AC dari Output rangkaian inverter dengan gelombang sinus diperlukan rangkaian PWM (Pulse Width Modulator). Rangkaian ini yang akan mencacah listrik DC menjadi listrik AC dengan bentuk gelombang mendekati sinus.

Kenapa harus gelombang sinus? Listrik AC dengan gelombang non sinus sebenarnya bisa digunakan untuk sumber peralatan listrik seperti lampu, pemanas dan peralatan lainnya. Tetapi untuk motor listrik, gelombang AC non sinus akan mempengaruhi kualitas dayanya dan berefek pada panas yang ditimbulkan sehingga menyebabkan peralatan cepat panas dan rusak.

Dengan menggunakan inverter, maka akan banyak diperoleh keuntungan secara teknis bila dibandingkan dengan cara lain. Beberapa keuntungan tersebut antara lain: mempunyai jangkauan kecepatan yang lebih lebar, mempunyai beberapa pola untuk hubungan tegangan dan frekuensi, mempunyai fasilitas penunjukan meter, mempunyai lereng akselerasi dan deselerasi yang dapat diatur secara independen, kompak, serta sistem lebih aman.

Di pasaran terdapat banyak produk Inverter (VSD atau VFD) diantaranta adalah

ToshibaAltivarHitachiLGOmronYaskawaSiemenMitsubishiFujiABBDll