Peranan Elektronika Daya dalam Industri Baja

Muhammad Shiddiq Sumitro, Satria Indrawan,

Ronaldo Martua, Irvan Risdi Dwiputra

Mahasiswa Teknik Tenaga Listrik Institut Teknologi Bandung

Elektronika daya merupakan salah satu bidang ilmu dalam sistem kelistrikan yang mempelajari tentang konversi daya listrik. Tujuan dari artikel ini adalah membahas tentang peranan atau aplikasi elektronika daya dalam industri baja secara umum. Biasanya penggunaan elektronika daya dalam sebuah industry baja yaitu system penggerak motor listrik dan system kendali industrinya.

PENDAHULUAN

Dewasa ini, elektronika daya adalah teknologi yang cukup maju di bidang tenaga listrik yang membahas tentang konversi daya listrikdengan menggunakan prinsip utamanya yaitu proses penyaklaran (switching) pada komponen semikonduktor. Dengan pengembangan teknologi semikonduktor daya, batas daya yang dapat ditangani dan kecepatan penyaklaran dari komponen daya meningkat sangat pesat. Pengembangan teknologi mikroprosesor memberikan pengaruh yang sangat besat pada pengendalian strategi kendali pada peralatan semikonduktor daya.

“Peralatan daya modern menggunakan semikonduktor daya yang dapat diumpakan sebagai otot dan mikro elektronik yang memiliki kemampuan dan kecerdasan otak”[1]. Elektronika daya memiliki banyak aplikasi pada kehidupan di zaman sekarang, misalnya pada pengendalian motor listrik yaitu dengan VSD, catu daya system propulsi, system HVDC (High Voltage Direct Curent) dan sebagainya. Namun, pada artikel ini akan dibahas secara umum bagaimana peranan elektronika daya dalam sector industry baja khususnya tentang pengendalian pada Rolling Mill Drives.

ROLLING DAN TANUR LISTRIK

“Roliing is a metal forming process in which metal stock is passed through one or more pairs of roils to reduce the thickness and to make the thickness uniform.”[2]. Menurut sumber yang telah kami kutip, Roliing adalah proses pembentukan logam yang mana stok logam dilewati leh satu atau banyak pasangan gulungan untuk mengurangi ketebalan.

Gambar 1. Skematik Rolling [1]

Selain itu, pada proses produksi baja juga digunakan Electric Arc Furnace (Tanur Listrik). Tanur listrik merupakan tanur (tempat pembakaran) yang memanaskan material dengan prinsip busur listrik.

Gambar 2. Tanur Listrik [3]

PENGENDALIAN ROLLING MILLS

Dalam industri baja, seringkali digunakan topologi AC-AC Converter (Cyclo-converter)  sebagai pengendali dari Rolling Mills-nya. Dengan menggunakan sistem kendal Cyclo-converter ini terdapat beberapa keuntungan yaitu :

• Mengurangi biaya lifetime (lifetime cost)
• Mengurangi pemeliharaan (maintenance)

Selain digunakan dalam pengendalian motor listrik dalam Rolling Mills, aplikasi dari Cyclo-converter  juga dapat digunakan pada sistem propulsi kapal laut, sistem penggilingan bijih dan Cement Mill Drives. Selanjutnya akan dibahas bagaimana prinsip kerja dari Cyclo-converter.

Gambar 3. Diagram Blok Cycloconverter[4]

Pada Cycloconverter,  terdapat tiga prinsip kerja yaitu :

• Single-phase to Single Phase (1f-1f) Cycloconverter
• Three-Phase to Single-Phase (3f-1f)Cycloconverter
• Three-Phase to Three-Phase (3f-3f) Cycloconverter

Namun, pada artikel ini akan dibahas hanya pada Single-phase to Single Phase (1f-1f) Cycloconverter.

Gambar 4. Rangkaian dari 1ph-1ph Cycloconverter

Konverter ini terdiri dari rangkaian back-to-back connectiondan dua rangkaian penyearah gelombang penuh. Tegangan masukan vs adalah tegangan ac sinusoidal. Asumsi bahwa semua Thyristor memiliki sudut penyalaan a=0° yang artinya thyristor bekerja seperti layaknya dioda.Misalkan pada output, operasinya untuk mendapatkan satu per empat dari frekuensi input. Untuk dua siklus pertama, konverter positif beroperasi menyuplai arus pada beban. Dia menyearahkan tegangan input; sehingga, beban melihat 4 setengah siklus positif. Pada dua siklus selanjutnya, konverter negatif beroperasi menyuplai arus ke beban pada arah yang berlawanan. Hal di atas dapat dilihat pada gelombang pada gambar dibawah ini.

Gambar 5. Bentuk gelombang cycloconverter (a) Tegangan masukan (b) Tegangan keluaran pada sudut penyalaan nol (c) Tegangan keluaran dengan sudut penyalaan pi/3 rad (d) Tegangan keluaran dengan sudut penyalaan yang bervariasi

Frekuensi Vo dapat diubah dengan cara memvariasikan jumlah siklus positif dan negatifnya. Dengan operasi di atas, 1f-1f Cycloconverter  dapat menyuplai tegangan tertentu pada sudut penyalaan tertentu.

DAFTAR PUSTAKA

[1]Rashid, Muhammad H., “Elektronika daya. Rangkaian, Devais, dan Aplikasinya Jilid 1”, (dalam bahasa Indonesia), Jakarta, PT. Prenhallindo, hal 1.

[2]http://en.wikipedia.org/wiki/Rolling_(metalworking)

[3]http://en.wikipedia.org/wiki/Electric_arc_furnace

[3]Ozpineci,Burak.,“Cycloconverters”,Department of Electrical and Computer Engineering, University of Tennessee-Knoxville.