BAB II

TEORI DASAR

2.1 Inverter

Inverter merupakan suatu peralatan yang dapat digunakan untuk

mengkonversikan sumber daya 3 phasa menjadi tegangan DC yang kemudian

dikonversikan lagi menjadis umberdaya 3 phasa dengan frekuensi yang

sesuai. Cara ini bisa dipakai karena diketahui bahwa kecepatan sinkron motor

induksi berbanding lurusdengan frekuensi sumber dayanya.

Sumber daya dari PLN mempunyai frekuensi yang konstan, yaitu 50

Hz. Salah satu cara yang efektif untuk menghasilkan tegangan dengan

frekuensi yang bisa diatur yaitu dengan jalan membangkitkannya sendiri.

Untuk itu diperlukan suatu sumber daya DC.

Sumber daya ini diperoleh dari sumber daya PLN yang disearahkan

denganrectifier. Selanjutnya sumber daya ini ditapis dengan filter DC untuk

mendapatkan sumber daya DC yang lebih rata. Kemudian dengan melalui

suatu rangkaian switch(disebut sebagai jembatan inverter) yang bisa

dikendalikan sedemikian rupa, sumber daya itu bisa diubah menjadi sumber

daya 3 phasa pada ujung beban. Dengan cara mengontrol waktu pensaklaran

dari switch-switch tersebut dengan menggunakan sinyal PWM (Pulse Width

Modulation).

Merubah kecepatan motor dengan Inverter akan membuat:

1. Torsi lebih besar

2. Presisi kecepatan dan torsi yang tinggi

3. Kontrol beban menjadi dinamis untuk berbagai aplikasi motor

4. Dapat berkombinasi dengan PLC (Programmable Logic

Control) untuk fungsi otomasi dan regulasi

5. Menghemat energi

6. Menambah kemampuan monitoring

7. Hubungan manusia dengan mesin (interface ) lebih baik

8. Sebagai pengaman  dari motor, mesin (beban) bahkan proses dll.

4

5

Semakin besar daya motor maka makin besar torsi yang dihasilkan dan

semakin kuat motor menggerakkan beban, Torsi dapat ditambah dengan

menggunakan gear box (cara mekanis) dan Inverter (cara elektronik).

1. Dinamika gerakan rendah (tidak memungkinkan gerakan beban yang

kompleks)

2. Motor sering overload (motor rusakatau thermal overload relay trip)

3. Hentakan mekanis (Mesin/beban rusak, perlu perawatan intensif)

4. Lonjakan arus (Motor rusak atau Breaker Trip)

5. Presisi dalam proses hilang

6. Proteksi tidak terjamin.

Inverter juga dapat dibedakan dengan cara pengaturan tegangannya,

yaitu :

1. Jika yang diatur tegangan input konstan disebut Voltage Fed Inverter

(VFI).

2. Jika yang diaturarus input konstan disebut Current Fed Inverter (CFI).

3. Jika tegangan input yang diatur disebut Variable dc linked inverter.

Sumber DC yang dibutuhkan inverter dapat berasal dari baterai atau

dari sumber tegangan AC yang disearahkan. Untuk mendapatkan keluaran

yang dikehendaki maka digunakan rangkaian kontrol. Rangkaian control

tersebut antara lain berfungsi untuk mengatur frekuensi dan amplitude

gelombang keluaran. Agar gelombang keluarannya dapat kembali mendekati

gelombang sinus, maka digunakan filter. Filter berfungsi untuk melewatkan

6

frekuensi yang diharapkan saja. Filter yang digunakan disini bias anya

merupakan filter jenis band pass filter yang akan menangkal frekuensi rendah

dan frekuensi tinggi yang tidak diharapkan pada keluarannya. Inverter mode

saklar (switch mode inverter) adalah rangkaian utama dari system yang

berfungsi untuk membalikkan tegangan searah menjadi tegangan bolak-balik.

Disebut mode saklar Karena alat ini bekerja dengan menggunakan teknik

penyaklaran (switching). Keluaran dari inverter mode saklar ini masih berupa

pulsa-pulsa berfrekuensi tinggi (frekuensi switching) Sedangkan rangkaian

control berfungsi untuk mengendalikan proses penyaklaran (switching) yang

terjadi pada inverter mode saklar. Pengendalian ini akan menentukan bentuk

gelombang, amplitude gelombang, serta frekuensi gelombang keluaran pada

system secara keseluruhan.

Berdasarkanbentukgelombang output-nya inverter

dapatdibedakanmenjadi :

1. Sine wave inverter, yaitu inverter yang memilikitegangan output

denganbentukgelombang sinus murni. Inverter jenisinidapamemberikan

supply tegangankebeban (Induktor) atau motor listrik 

denganefisiensidaya yang baik.

2. Sine wave modified inverter, yaitu inverter dengantegangan output

berbentukgelombangkotak yang

dimodifikasisehinggamenyerupaigelombang sinus. Inverter

jenisinimemilikiefisiensidaya yang

rendahapabiladigunakanuntukmensupplaybebaninduktoratau motor

listrik.

3. Square wave inverter,yaitu inverter dengan output

berbentukgelombangkotak, inverter

jenisinitidakdapatdigunakanuntukmensupplytegangankebebaninduktifatau

motor listrik.

7

Hal-hal yang harusdiperhatikandalammemilih inverter DC ke AC

diantaranyaadalah :

1. Kapasitasbeban yang akandisupplyoleh inverter dalam Watt,

usahakanmemilih inverter yang bebankerjanyamendekatidenganbeban

yang hendakkitagunakan agar effisiensikerjanyamaksimal.

2. Sumbertegangan input inverter yang akandigunakan, input DC 12 Volt

atau 24 Volt.

3. Bentukgelombang output inverter, Sinewaveataupun square wave

untuktegangan output AC inverter. Hal

iniberkaitandengankesesuaindanefisiensi inverter DC ke AC tersebut.

2.2 PrinsipKerjadari Inverter

Prinsipkerja inverter dapatdijelaskandenganmenggunakan 4

sakelarsepertiditunjukkanpadadiatas.Bilasakelar S1 dan S2 dalamkondisi on

makaakanmengaliraliranarus DC kebeban R dariarahkirikekanan, jika yang

hidupadalahsakelar S3 dan S4 makaakanmengaliraliranarus DC kebeban R

dariarahkanankekiri. Inverter

8

biasanyamenggunakanrangkaianmodulasilebarpulsa (pulse width modulation

– PWM) dalam proses conversitegangan DC menjaditegangan AC.

2.3 DefinisidanKontruksiMotor Induksi

Motor induksi merupakan motor listrik arus bolak balik (ac) yang

paling luasdigunakan Penamaannya berasal dari kenyataan bahwa motor ini

bekerja berdasarkaninduksi medan magnet stator ke statornya, dimana arus

rotor motor ini bukandiperoleh dari sumber tertentu, tetapi merupakan arus

yang terinduksi sebagai akibatadanya perbedaan relatif antara putaran rotor

dengan medan putar (rotating magneticfield) yang dihasilkan oleh arus stator.

Motor

induksisecaraprinsipdapatdianalogikandengansebuahtransformator, hanyasaja

yang membedakannyaadalahpada motor induksi,

rangkaiansekundernyaberputar. Maka motor

induksidapatdianalogikandengansebuahtransformatordanolehkarenaitucarame

nganalisaannyajugasama.

Gambar2.1Rangkaian Motor Induksi

Apabila motor berputar, maka parameter-parameter yang

adahubungannyadenganfrekuensiakanberubah. Padasaat motor

berputartanpabeban, besarnyadaya yang diserapoleh motor Po

hanyadipergunakanuntukmengatasirugi-rugiintidanrugimekanik. Daya yang

dihasilkan (denganmasukan 3 Ø ), sebandingdengantegangan,

arussertafaktorbebannya.

9

2.4 RangkaianEkivalenPenggantiMotor Induksi

Rangkaianpenggantibebannol :

Gambar 2.2Rangkaianpenggantibebannol

Rangkaianpenggantipercobaanberbeban

Gambar 2.4Rangkaianpenggantipembebanan

Adapunrumus yang digunakanuntukmenghitungtorkaadalah :

T=P . 602πn

2.5 PrinsipKerja Motor Induksi

Motor induksibekerjasebagaiberikut, Listrikdipasokke stator yang

akanmenghasilkanmedan magnet. Medan magnet

inibergerakdengankecepatansinkrondisekitar rotor.Arus rotor

menghasilkanmedan magnet kedua, yang berusahauntukmelawanmedan

10

magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar. Walaupunbegitu,

didalamprakteknya motor

tidakpernahbekerjapadakecepatansinkronnamunpada “kecepatandasar” yang

lebihrendah.Terjadinyaperbedaanantaraduakecepatantersebutdisebabkanadan

ya “slip/geseran” yang meningkatdenganmeningkatnyabeban. Slip

hanyaterjadipada motor induksi. Untukmenghindari slip

dapatdipasangsebuahcincingeser/ slip ring, dan motor tersebutdinamakan

“motor cincingeser/slip ring motor.

Persamaanberikutdapatdigunakanuntukmenghitungpersentase

slip/geseran (Parekh, 2003):

% Slip = (Ns – Nb)/Ns x 100

Dimana:

Ns = kecepatansinkrondalam RPM

Nb = kecepatandasardalam RPM

2.6 PenyearahGelombangPenuh

Penyearah yang

dipakaiadalahpenyearahgelombangpenuhdenganmenggunakantransformator

step down danmempunyaikeluarantegangan DC positif.

Rangkaianpenyearahgelombangpenuhdenganmenggunakantransformator step

down dapatdilihatpadagambar 2.5.

Prinsip kerja dari penyearah gelombang penuh dengan 4 diode diatas

dimulai pada saat output transformator memberikan level tegangan sisi positif,

maka D1, D4 pada posisi forward bias dan D2, D3 pada posisi reverse bias

sehingga level tegangan sisi puncak positif tersebut akan di leawatkan melalui

11

D1 ke D4. Kemudian pada saat output transformator memberikan level

tegangan sisi puncak negatif maka D2, D4 pada posisi forward bias dan D1,

D2 pada posisi reverse bias sehingan level tegangan sisi negatif tersebut

dialirkan melalui D2, D4. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada grafik

output berikut.