1 Karakteristik Beban

Peng Penggu guna naan an & Peng Pengat atur uran an Motor Listrik

KARAKTERISTIK BEBAN 1

Pendahuluan

Untuk Untuk memilih memilih jenis jenis motor motor listr listrik ik yang yang tepat tepat untuk untuk aplik aplikasi asi terten tertentu, tu, informasi berikut harus ada:  inersia dari beban yang terhubung terhadap referensi poros motor;  kW dari beban dan lama waktu yang diperlukan untuk masing-masing m asing-masing periode     

operasi waktu untuk ‘standing idle’ jumlah start, stop, pembalikan arah, dll – diagram siklus kerja jenis pengereman untuk memberhentikan motor hubungan antara torsi beban dan kelajuan keperluan lain seperti torsi tinggi, keterbatasan ruang, temperatur lingkungan yang tinggi

LOGO


Jenis Beban

Ada dua jenis beban:  Beban yang menyediakan torsi aktif ;

Torsi aktif disebabkan oleh gaya gravitasi atau deformasi pada benda elastis. Torsi aktif terus bekerja pada arah yang sama sekalipun arah gerak berubah. Contoh torsi aktif: tarikan gravitasi pada lift dan lokomotif traksi yang beroperasi pada kemiringan tertentu.  Beban yang menyediakan torsi pasif ;

Torsi pasif disebabkan oleh gesekan atau geseran atau deformasi pada benda in-elastis. Torsi pasif selalu berlawanan arah sekalipun arah gerak berubah. Contoh torsi pasif: gaya gesekan ketika menaikkan atau menurunkan benda dengan berat tertentu.

Beberapa torsi beban bergantung pada posisi beban selama gerak, seperti kereta api yang bergerak pada kemiringan. Beberapa torsi beban berubah terhadap sudut perindahan poros, misalnya pompa resiprok, kompressor.

LOGO

KARAKTERISTIK BEBAN 2.1

Torsi Beban Berubah terhadap Waktu

(i) Constant continuous loads : Beban beroperasi terus menerus untuk kondisi beban yang sama dalam jangka waktu yang panjang; (ii) Continuous, variable loads : Beban berubah dan memiliki siklus kerja ( duty cycle ); (iii) Pulsating loads : Beban dari mesin dengan poros engkol (c rankshafts ) (iv) Impact loads : Puncak beban berulang reguler seperti dalam penggilingan kayu, palu tempa (v) Short time intermitten loads; misalnya derek (vi) Short time loads : Beban terjadi dalam waktu singkat

LOGO


Torsi Beban Berubah terhadap Kelajuan

(i) Torsi beban yang tidak bergantung pada kelajuan; contoh: derek (ii) Torsi beban yang berbanding lurus atau berbanding terbalik dengan kelajuan; (iii) Torsi beban yang berbanding lurus dengan kelajuan pangkat 2; (iv Torsi beban yang berbanding lurus dengan kelajuan pangkat 3; Karakteristik torsi kelajuan dari beban harus diketahui untuk menghitung waktu percepatan yang akurat dan untuk memilih jenis motor yang tepat

LOGO


Persamaan Dasar Gerak Sistem

‘Drive’

Jika motor yang men- drive suatu beban direpresentasikan dalam sistem rotasi, persamaan dasar gerak sistem diberikan oleh: … (1)

dimana

TM = torsi motor sebagai fungsi dari kelajuan (N-m) TL = torsi beban sebagai fungsi dari kelajuan (N-m) J = total momen inersia sistem termasuk rotor motor dan bagian-bagian beban (kg-m 2)  = kelajuan anguler dalarm (radian/sekon mekanik) t = waktu (sekon)

LOGO

KARAKTERISTIK BEBAN TL adalah torsi beban dan T M torsi motor pada titik yang berhubungan dengan titik P1 pada kurva karakteristik kelajuan –torsi dari motor. Torsi yang berhubungan dengan J d /dt tersedia untuk mempercepat sistem. Mulai dari keadaan diam, torsi start yang tersedia mengeset sistem bergerak, sistem dipercepat menurut jarak yang ditunjukan oleh J d /dt sampai gerak mencapai titik irisan antara dua kurva dimana diasumsikan gerak steady pada titik operasi normal. Gambar 1. Ilustrasi Tipikal Persamaan (1)

LOGO

KARAKTERISTIK BEBAN Tiga kondisi operasi drive dapat dilihat dari persamaan gerak: 

Bila TM > TL, yakni d  /dt > 0, drive akan dipercepat;



Bila TM < TL, yakni d  /dt < 0, drive akan diperlambat;



Bila TM = TL, yakni d  /dt = 0, motor terus berputar pada kelajuan sama jika motor sedang dalam keadaan berputar dan terus diam bila motor sedang dalam keadaan tidak berputar

Stabilitas operasi steady-state Persamaan keseimbangan torsi: Untuk gangguan yang kecil di sekitar titik operasi, Persamaan keseimbangan torsi untuk kondisi gangguan: atau

dimana

LOGO

KARAKTERISTIK BEBAN Solusi untuk  dari persamaan

akan stabil bila K > 0 (yakni akar

persamaan karakteristik dari persamaan diferensial tersebut negatif). Jika K > 0, gangguan dalam  akan meluruh dengan konstanta waktu  = J/K. Jika sebaliknya,  akan naik dengan cepat dan menuju ke arah ketidakstabilan. Tiga kasus yang mungkin untuk K diringkas pada gambar berikut:

LOGO


Penentuan Torsi Beban dan Daya yang Diperlukan Beban

Bila torsi motor TM dibuat nol dengan memutuskan motor dari supply, perlambatan dimulai, kelajuan motor berkurang dan motor akhirnya berhenti. Gerak ini dinyatakan oleh persamaan:

Parameter J dan T L dapat diukur dari persamaan dan tes sederhana yang melibatkan ammeter, voltmeter, wattmeter, tachometer dan stop watch. Tes dilakukan untuk melakukan pengukuran dari (i) Torsi beban TL pada titik operasi normal; (ii) Momen inersia sistem (iii) Kurva kelajuan-torsi dari beban (iv) Kurva kelajuan-waktu atau percepatan-waktu dari sistem

LOGO


Torsi Beban dan Daya Beban

Torsi beban dan torsi motor adalah sama pada kondisi steady-state dan pengukuran dilakukan dengan mengukur torsi motor. Kelajuan dan daya yang masuk ke motor diukur. Jika  = efisiensi motor pada beban penuh, maka torsi beban penuh TM dan juga TL diberikan oleh:

Ini adalah nilai torsi yang diperlukan oleh pabrikan. Jika motor dihubungkan ke beban melalui roda gigi (gear), torsi yang dilihat oleh beban akan naik atau turun dengan rasio (motor)/  (beban).

LOGO

KARAKTERISTIK BEBAN Menentukan Torsi Beban Acuan (Referensi) M = laju putaran poros motor; L = laju putaran beban;

TL = torsi beban; TL’ = torsi beban terhadap acuan poros motor; gr = perbandingan roda gigi (gear ratio) M / L;  = efisiensi transmisi Persamaan daya:

Bila ada sejumlah tahap transmisi antara motor penggerak dan beban, maka:

LOGO


Penentuan Momen Inersia Beban

Perhatikan persamaan pada bagian 4:

TL dalam N-m; J dalam kg m 2 Kemiringan kurva akselerasi d  /dt adalah negatif.

LOGO


Menentukan Momen Inersia Referensi

Jika J M , J 1, J 2 , … J n adalah momen inersia dari bagian yang berputar yang dihubungkan bersama ke motor melalui roda gigi, momen inersia terhadap referensi (acuan) poros yang diberikan –poros motor – dapat dicari dengan mempertimbangkan bahwa energi kinetik yang tersimpan pada semua bagian yang berputar dengan laju M, 1, 2, …, n tetap tidak berubah. Jadi jika J’ adalah momen inersia yang mengacu kepada poros motor,

atau

LOGO

KARAKTERISTIK BEBAN

Sistem Beban Motor dengan Roda Gigi

LOGO


Momen Inersia Referensi pada Sistem yang Memiliki Gerak Translasi & Rotasi F



v M

= gaya yang dibutuhkan untuk mengangkat massa bergerak yang beratnya W melawan tarikan gravitasi = efisiensi transmisi; = kecepatan massa bergerak; = laju anguler poros motor

Torsi beban referensi,

LOGO


Kurva Kelajuan-Torsi Beban

Kurva ini dapat diperoleh dengan mengetahui momen inersia beban J dan d  /dt. d /dt merupakan kemiringan kurva  - t. Pada beberapa kasus, kurva kelajuanwaktu dalah linier atau d  /dt konstan. Ini berarti beban adalah mesin dengan torsi konstan terhadap kelajuan.

7

Kurva Kelajuan – Waktu atau Percepatan - Waktu

Kurva percepatan-waktu dapat dicari dari kurva perlambatan dengan mengetahui kurva kelajuan-torsi motor, kurva kelajuan-torsi beban, dan inersia dari sistem.

LOGO


Kurva Kelajuan

–

Waktu atau Percepatan - Waktu

Kurva percepatan-waktu dapat dicari dari kurva perlambatan dengan mengetahui kurva kelajuan-torsi motor, kurva kelajuan-torsi beban, dan inersia dari sistem.

(a) Kurva kelajuan-torsi motor dan beban; (b) Kurva torsi laju percepatan; (c) Kurva kelajuan-waktu

LOGO

KARAKTERISTIK BEBAN (a) …. menunjukkan perubahan TM dan TL pada berbagai titik (b) …. menunjukkan nilai 1/(TM-TL) untuk setiap kelajuan yang sesuai (c) …. menunjukkan waktu yang diperlukan untuk mencapai kelajuan yang sama Waktu t yang berhubungan dengan titik dengan kelajuan tertentu diberikan oleh:

LOGO


Lingkungan dari Motor

Lingkungan dimana motor akan dipasang harus dipertimbangkan dalam pemilihan jenis motor untuk aplikasi tertentu. Kadang-kadang lingkungan tidak bersahabat.

Produk sampingan motor terhadap lingkungan

Kontribusi faktor lingkungan

LOGO


Karakteristik Beban untuk Beberapa Tipe Drive

LOGO

KARAKTERISTIK BEBAN

LOGO

KARAKTERISTIK BEBAN

LOGO


Inersia Beban yang Terhubung ke Motor

LOGO

1 Karakteristik Beban

Recommend Documents