Pertemuan 2

1

Karakteristik Proses

Dr. Jaja Kustija, M.Sc

2

PROSES SEBAGAI PENYIMPAN ENERGI

• Effort dan Through variables menentukan energi yang ditransfer dalam

proses

• Energi adalah besaran kontinyu -> dapat dideferensialkan.

• Jumlah Komponen penyimpan energi menyatakan orde proses


3

Contoh :

Induktor L : menyimpan energi magnetik

Kapasitor C : menyimpan energi elektrik

Resistor R : membuang energi, dan tidak bisa menyimpan energi

R,L,C adalah parameter proses

Jumlah komponen penyimpan energi menentukan orde dari sistem


4

Analogi Sistem Fisik


5

Proses Orde Nol


6

PROSES ORDE SATU (Self – Regulating)

Persamaan Dinamika ( Dilinearisasi )


7

PROSES DENGAN WAKTU TUNDA

Contoh : Ban berjalan, aliran dalam pipa yang panjang


8

PROSES ORDE DUA

Memiliki 2 (dua) komponen penyimpan energi


9

DINAMIKA PENGONTROL


10

Pengontrol

Pengontrol On-Off


11

Karakteristik Pengontrol On - Off

• Pengontrol berharga murah

• Aktuator on-off (misal: solenoid valve) lebih murah

dari pada aktuator linier (misal: control valve)

• Sistem kontrol lebih handal (reliable)

• Instalasi dan penyesuaian (adjustment) mudah

dilakukan


12

Sistem Kontrol On-Off berosilasi di sekitar harga setpoint(limit cycle)


13

Pengontrol PROPOSIONAL

• KP membesar, respons makin cepat

• Selalu terjadi offset, tetapi dapat dikoreksi melalui

manual reset

• Memadai untuk proses dengan kapasitansi kecil

• Jika beban berubah akan timbul offset

• Untuk proses berorde tinggi, KP yang terlalu besar akan

menyebabkan osilasi


14

Pengontrolan P pada Proses Berorde Satu

(Close Loop)

• KP membesar : respons makin cepat & offset mengecil

• Tidak terjadi OverShoot

• KP perlu diatur sebesar mungkin


15

Pengontrolan P pada Proses Berode Dua

Jika KP membesar :

• Respon makin cepat, Offset mengecil

• Dapat terjadi overshoot dan osilasi

Pada sistem berorde tinggi

dan mengandung waku tunda,

KP yang besar dapat membuat

sistem tidak stabil


16

Pengontrol Integral

• Dapat menghilangkan offset

• Respon sistem menjadi lebih lambat

• “Wind – up yang disebabkan oleh error yang konstan

dapat terjadi antara lain :

- perpindahan dari manual ke otomatis

- sensor/transducer tidak berfungsi

- valve menutup pada kondisi shutdown


17

Pengontrol Proportional + Derivative (PD)

Efek P : mempercepat response, terjadi offset (pada proses berorde

tinggi dapat terjadi osilasi dan bisa membuat tidak stabil)

Efek D : meningkatkan kestabilan, redaman membesar

Efek PD: respons cepat, overshoot dan offset kecil

Digunakan untuk proses yang lambat, misal pada

pengontrolan temperatur

Tidak dianjurkan untuk proses yang banyak

gangguan/noise, seperti pada pengontrolan flow

Pengontrolan Derivative saja tidak pernah digunakan, karena

memperkuat noise (sinyal frekuensi tinggi)


18

TD kecil, redaman kecil, respons bisa berosilasi

TD besar, redaman besar, sistem lebih stabil

Selalu terjadi offset, besar offset ditentukan oleh KP


19

Penalaan Pengontrol PD

Penalaan PD lebih sulit dibanding PI, perlu dilakukan berulang-ulang:

1. Aksi Derivative dibuat minimum (TD diatur sekecil mungkin)

2. Proportional Gain KP diperbesar/diatur sehingga diperoleh

respons yang cepat dengan overshoot yang kecil

3. Derivative time TD diperbesar/diatur untuk menghilangkan

overshoot

4. Ulangi langkah 2 dan 3 hingga dicapai respons yang cepat.

tanpa overshoot dan offset sekecil mungkin


20

Penalaan Pengontrol PD


21

Pengontrol Proposional + Integral (PI)

Efek P : mempercepat response, terjadi offset

(pada proses berorde tinggi dapat terjadi osilasi

dan bisa membuat tidak stabil)

Efek I : menghilangkan offset, respons lebih lambat

Efek PI: respons cukup cepat, offset dihilangkan

Pada sistem berorde tinggi dan mengandung waku tunda,

pemilihan PI yang tidak tepat dapat membuat sistem tidak stabil


22

Penalaan Pengontrolan PI (1)

TI kecil, response bisa berosilasi

TI besar, response semakin lambat

1. Aksi Integral dibuat minimum (TI diatur sebesar mungkin)

2. Proportional Gain KP diatur sehingga diperoleh respons yang

paling baik, yaitu cepat dan tanpa overshoot. (overshoot mengacu

pada harga mantap, bukan harga setpoint)

3. Integral/Reset time TI disesuaikan sehingga offset menjadi nol


23

Penalaan Pengontrolan PI (2)

Untuk mencapai kriteria quarter decay ratio:

1. Aksi Integral dibuat minimum (TI diatur sebesar mungkin)

2. Proportional Gain KP diatur sehingga diperoleh respons yang

berosilasi quarter decay ratio

3. Integral/Reset time TI disesuaikan sehingga offset menjadi nol


24

Pengontrol Proportional + Derivative + Integral

Efek P : mempercepat response, terjadi offset

Efek I : menghilangkan offset, respons lebih lambat

Efek D : meningkatkan kestabilan, redaman membesar

Efek PID: respons cukup cepat, overshoot kecil, offset nol.


25

Penalaan Pengontrol PID

1. Aksi Integral dan Derivative dibuat minimum (TI diatur sebesar

mungkin, TD diatur sekecil mungkin)

2. Proportional Gain KP diperbesar/diatur sehingga diperoleh respons

yang cepat dengan overshoot yang kecil

3. Derivative time TD diperbesar/diatur untuk menghilangkan

overshoot

4. Ulangi langkah 2 dan 3 hingga dicapai respons yang cepat.

tanpa overshoot dan offset sekecil mungkin

5. Integral/Reset time TI diperkecil/disesuaikan sehingga offset

menjadi nol


26

Penalaan Pengontrol PID

1. Respons proses tanpa pengontrolan

2. Respons dengan pengontrolan P saja

3. Respons dengan pengontrolan PD

4. Respons dengan pengontrolan PID


KOMPONEN POWER ElKTRONIKA

Gambar a. Simbol SCR

b. Karakteristik SCR

1. SCR


2. Triac

Gambar a. Simbol Triac b. Karakteristik Triac


3. GTO

Gambar a. Simbol Triac b. Karakteristik Triac


3. Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT)


Gambar a. Skematik IGBT

b. Karakteristik IGBT

c. Komponen IGBT

c.

IGBT komponen elektronika yang banyak dipakai dalam elektronika

daya, aplikasinya sangat luas dipakai untuk mengatur putaran motor

DC atau motor AC daya besar, dipakai sebagai inverter yang mengubah

tegangan DC menjadi AC, dipakai komponen utama Variable Voltage

Variable Frequency (VVVF) pada KRL modern, dipakai dalam kontrol

pembangkit tenaga angin dan tenaga panas matahari. Di masa depan

IGBT akan menjadi andalan dalam industri elektronika maupun dalam

listrik industri.

3. Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT)

IGBT memiliki kesamaan dengan Transistor bipolar,

perbedaannya pada Transistor bipolar arus basis IB

yang diatur sedangkan pada IGBT yang diatur adalah

tegangan gate ke emitor UGE. Dari diatas karakteristik

IGBT, pada tegangan UCE = 20 V dan tegangan gate

diatur dari minimum 8 V, 9 V dan maksimal 16 V, arus

kolektor IC dari 2 A sampai 24 A.


APLIKASI KOMPONEN ElKTRONIKA

1. Single-phase bridge converter


2. DC-to-AC Converters


3. Aplikasi Insulated-Gate Bipolar Transistor (IGBT)

Rangkaian Cycloconverter (Gambar IGBT) 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.


Pertemuan 2

Science

Transcript of Pertemuan 2