Pelajari cara meningkatkan efisiensi motor industri 3-phase dan pelajari bagaimana peningkatan ini menghemat energi.
Motor 3-phase adalah komponen elektromekanis penting dalam aplikasi industri saat ini. Mereka menggerakkan berbagai mesin dan peralatan untuk memastikan kelancaran operasi di pabrik manufaktur dan sistem arus bolak-balik tegangan tinggi, di antara banyak lainnya. Motor-motor ini terutama digunakan untuk menghasilkan output daya putar yang konsisten karena keberlanjutan, efisiensi, dan keandalannya dalam menangani aplikasi tugas berat.
Menurut perkiraan industri, motor listrik ini stanowi sekitar dua pertiga dari konsumsi listrik industri dan sekitar 45% dari total energi listrik yang dikonsumsi di seluruh dunia. Namun, tidak semua motor ini beroperasi pada efisiensi tertinggi, yang menyebabkan energi terbuang. Peningkatan konsumsi energi ini mempengaruhi biaya energi industri dan meningkatkan emisi gas rumah kaca. Oleh karena itu, penting untuk meningkatkan efisiensi demi kebaikan lingkungan dan untuk memenuhi target konservasi energi di industri. Jadi, bagaimana para insinyur dapat meningkatkan efisiensi motor 3-phase dalam aplikasi industri dengan sistem penggerak motor?
Struktur Motor 3-Phase
Struktur dasar motor listrik 3-phase terdiri dari bagian stasioner yang menghasilkan medan magnet yang diperlukan untuk output putar. Medan magnet putar dihasilkan dari daya AC 3-phase yang diumpankan ke lilitan atau kumparan motor. Catu daya AC diumpankan ke motor 3-phase yang berada dalam fase dan berjarak 120° terpisah, dengan setiap fase mencapai tegangan puncaknya, menciptakan rotasi medan magnet yang kontinu di stator motor. Inti stator terbuat dari pelat baja laminasi untuk mengurangi kerugian arus eddy pada motor 3-phase. Oleh karena itu, efek putaran motor disebabkan oleh induksi arus pada rotor, yang mentransfer energi mekanis ke beban yang akan digerakkan.
Motor 3-phase membentuk tulang punggung sebagian besar sistem industri. Dalam manufaktur, motor 3-phase memberi daya pada peralatan mesin, ban berjalan, pompa, dan kipas. Dalam industri proses seperti farmasi dan makanan dan minuman, motor digunakan dalam penggiling, pencampur, dan penghancur.
Dalam transportasi, kendaraan listrik dan kereta listrik bermanfaat dari output torsi mekanis motor listrik. Sistem komersial seperti elevator, eskalator, dan sistem arus bolak-balik tegangan tinggi menggunakan motor AC untuk menggerakkan kompresor dalam pemanas dan menyediakan daya yang handal untuk sistem transportasi vertikal.
Efisiensi pada Motor 3-Phase
Efisiensi motor listrik 3-phase sangat penting untuk meningkatkan kinerja secara keseluruhan, menurunkan biaya operasi, dan meningkatkan konsumsi energi. Oleh karena itu, teknik-teknik berikut ini penting.
Peningkatan Desain Efisiensi Tinggi dan Material Canggih
Desain motor efisiensi tinggi dapat meningkatkan efisiensi motor listrik AC 3-phase. Motor efisiensi premium dan super premium menggunakan bahan berkualitas tinggi dan desain yang dioptimalkan untuk meningkatkan kinerja dan mengurangi kerugian energi. Motor tersebut mematuhi standar efisiensi Komisi Elektroteknik Internasional dan National Electrical Manufacturers Association (NEMA) yang paling ketat.
Untuk meningkatkan desain motor listrik 3-phase, bahan magnetis dapat diubah menjadi magnet tanah jarang untuk mengurangi kerugian magnetis, atau disebut juga kerugian inti. Pada motor 3-phase, kerugian inti ini dapat diakibatkan oleh magnetisasi siklik dan demagnetisasi bahan inti dalam fenomena yang dikenal sebagai histeresis. Untuk menentukan kerugian inti pada motor listrik akibat histeresis (Ph), rumus berikut digunakan di mana () mewakili koefisien Steinmetz, f adalah frekuensi magnetisasi, (V) adalah volume inti, dan (Bm) mewakili densitas maksimum fluks magnetik.
Ph=η×B1.6m×f×V
Selain menggunakan bahan magnetis yang ditingkatkan, faktor lain seperti peningkatan geometri stator dan rotor dan penggunaan sistem pendingin motor yang lebih baik dapat mengurangi kerugian akibat panas dan, pada gilirannya, meningkatkan efisiensi motor secara keseluruhan. Oleh karena itu, pemilihan bahan desain motor yang sesuai sangat penting untuk meminimalkan kerugian akibat histeresis, arus eddy, panas, dan gesekan. Ini memastikan motor bekerja secara optimal, mengurangi konsumsi energi secara keseluruhan di industri.
Penyesuaian Ukuran dan Beban yang Tepat
Pemilihan ukuran yang tepat dari motor AC 3-phase sangat penting untuk memastikan motor berjalan dengan efisien dengan energi yang terbuang lebih sedikit. Motor yang terlalu besar membuat komponennya terpapar tekanan mekanis yang lebih tinggi yang menyebabkan keausan, yang mengurangi umur motor dan menyebabkan siklus on/off yang sering. Motor yang kurang berukuran mungkin juga mengalami keausan berlebihan dan tingkat efisiensi yang lebih rendah karena ketidakmampuan motor untuk menangani beban yang diperlukan. Hal ini menyebabkan konsumsi energi yang tinggi oleh motor untuk output kerja yang sama, yang mengakibatkan panas berlebih. Oleh karena itu, pemilihan ukuran motor yang tepat sangat penting untuk pencocokan beban, dan untuk menentukan kebutuhan daya untuk motor 3-phase, pertimbangkan torsi (T) beban yang harus ditangani motor dan kecepatan sudut motor (ω), yang biasanya dinyatakan dalam putaran per menit. Daya yang diperlukan (P) Oleh karena itu, dinyatakan dengan menggunakan rumus:
P = (T * ω) / 9550
Dimana 9550 adalah konstanta matematika yang mengubah produk kecepatan sudut dan torsi menjadi daya dalam kW.
Mempertimbangkan grafik di bawah ini, wawasan dapat ditarik untuk membantu memilih motor dengan ukuran yang tepat dan menerapkan strategi pencocokan beban dengan menyesuaikan kecepatan dan torsi motor secara dinamis. Hal ini membantu mengurangi energi yang terbuang dengan memastikan motor beroperasi pada efisiensi optimal. Selama pemilihan ukuran motor, penting untuk mempertimbangkan daya yang diperlukan untuk mendorong batas RPM untuk berbagai nilai torsi dalam persyaratan beban tertentu.
Koreksi Faktor Daya
Koreksi faktor daya (PF) pada motor AC 3-phase secara signifikan berkontribusi pada efisiensinya dan mengurangi konsumsi energi. Melihat konsep PF, motor 3-phase mengalami daya reaktif tertinggal karena induksi dalam lilitannya. Ini berarti bahwa motor dapat menarik arus dalam jumlah besar secara tidak perlu untuk sejumlah pekerjaan tertentu karena PF yang rendah. Energi tinggi yang dihilangkan dalam bentuk panas menghasilkan kerugian tidak hanya dalam energi mekanis tetapi juga dalam sistem catu daya sistem industri. Untuk mengatasi hal ini, bank kapasitor dapat menyediakan daya reaktif ke motor untuk melawan daya reaktif tertinggal yang dihasilkan dari induktansi motor 3-phase.
PF juga dapat ditingkatkan pada motor 3-phase dengan menggunakan penggerak frekuensi variabel (VFD) modern untuk memvariasikan tegangan dan frekuensi daya AC untuk kontrol kecepatan dan torsi. VFD ini mengurangi ketegangan pada motor dengan memungkinkan penyesuaian parameternya dengan variasi beban. Selain meningkatkan kontrol proses dan koreksi PF, VFDs memungkinkan motor untuk memulai dengan lancar dengan mengurangi arus masuk, yang merupakan tujuh kali arus terukurnya dalam koneksi online langsung (DOL).
Penutup
Jika Anda ingin meningkatkan efisiensi motor 3-phase di industri Anda dan menghemat energi, Radius Electric siap membantu Anda. Sebagai distributor resmi Hioki, kami menawarkan solusi terbaik untuk semua kebutuhan Anda. Hubungi kami sekarang melalui tombol WhatsApp di pojok kanan bawah untuk konsultasi lebih lanjut dan penawaran spesial!
