E4102_Kawalan Motor At
-
Upload
kelvin-yip -
Category
Documents
-
view
291 -
download
11
Transcript of E4102_Kawalan Motor At
MODUL POLITEKNIK
KEMENTERIAN PENDIDIKAN MALAYSIA
EE44110022AA
KAWALAN MOTOR AT
Zaini bin Kemon (PPD), Sulaiman bin Subari (PPD), Raveendran A/L Ramasamy (PPD).
http://modul2poli.blogspot.com/
Nama : Mohd Zaini bin Kemon No K/P : 680201-01-5869 Alamat : Jabatan Kejuruteraan Elektrik Politeknik Port Dickson KM 14, Jalan Pantai, 71050 Si Rusa, Negeri Sembilan. Telefon : 06-6625399 ext. 215 012-6115036(H/P) Kelulusan : Sarjana Pendidikan (Teknikal)(UTM)
BSc (Hons) Kejuruteraan Elektrik(UTM) (Peralatan dan Kawalan) Diploma Kejuruteraan Elektrik (UiTM)
Jawatan : Pensyarah
Nama : Sulaiman bin Subari No K/P : 660125-01-6115 Alamat : Jabatan Kejuruteraan Elektrik Politeknik Port Dickson KM 14, Jalan Pantai, 71050 Si Rusa, Negeri Sembilan. Telefon : 06-6625399 ext. 210(pejabat) 012-6143241(H/P) Kelulusan :BSc(Hons) Kejuruteraan Elektrik(UTM) Diploma Pendidikan (UTM) Jawatan : Pensyarah
Nama : Raveendran A/L Ramasamy No K/P : 720113-04-5391 Alamat : Jabatan Kejuruteraan Elektrik Politeknik Port Dickson KM 14, Jalan Pantai, 71050 Si Rusa, Negeri Sembilan. Telefon : 06-6625399 ext. 201 012-6350235(H/P) Kelulusan : Sarjana Pendidikan (Teknikal)(UTM)
BSc (Hons) Kejuruteraan Elektrik(UTM) (Peralatan dan Kawalan) Diploma Perhubungan(POLISAS) Sijil Perhubungan(PPD) Jawatan : Pensyarah
BIODATA PENULIS MODUL E4102 KAWALAN MOTOR AT
http://modul2poli.blogspot.com/
SOAL SELIDIK MODUL OLEH PELAJAR
Tajuk Modul : Kawalan Motor AT Kod Modul : E4102 Nama Pelajar : _______________________ No. Pendaftaran: ____________ Kursus : ____________________________________ Nama Penulis Modul :M.Zaini Kemon/Sulaiman Subari/Raveendran A/L Ramasamy Sila gunakan skala berikut untuk penilaian anda.
4 Sangat setuju 3 Setuju 2 Tidak setuju 1 Sangat tidak setuju Arahan : Tandakan √ pada ruangan skor yang dipilih.
Bil ELEMEN PENILAIAN SKALA A. FORMAT 1 2 3 4
1 Susun atur muka surat adalah menarik. 2 Saiz font yang digunakan adalah senang untuk dibaca.
3 Saiz dan jenis gambar serta carta yang digunakan sesuai dengan input.
4 Carta dan gambar senang dibaca dan difahami.
5 Jadual yang digunakan tersusun dengan teratur dan mudah difahami.
6 Teks input disusun dengan cara yang mudah difahami. 7 Semua ayat berbentuk arahan dipamerkan dengan jelas. B. ISI KANDUNGAN 1 2 3 4
8 Saya faham semua objektif dengan jelas. 9 Saya faham pada idea yang disampaikan. 10 Cara persembahan idea adalah menarik. 11 Semua arahan yang diberikan mudah difahami.
12 Saya boleh melaksanakan semua arahan yang diberikan dalam unit ini.
13 Soalan dalam aktiviti adalah mudah dijawab. 14 Saya boleh menjawab soalan-soalan dalam penilaian kendiri. 15 Maklum balas boleh membantu mengenalpasti kesilapan saya. 16 Ayat-ayat yang digunakan mudah difahami. 17 Gaya penulisan menarik. 18 Saya boleh mengikuti unit ini dengan mudah. 19 Unit ini memudahkan saya mempelajari & memahami topik ini. 20 Penggunaan modul ini menarik minat saya.
http://modul2poli.blogspot.com/
GRID KURIKULUM Grid kurikulum modul ini adalah berdasarkan kepada kurikulum yang sedang digunakan
di Politeknik Kementerian Pendidikan Malaysia.
TOPIK UNIT
PEMACU INDUSTRI 1 2 PENGENALAN SISTEM KAWALAN 3 4 KAWALAN GELUNG TUTUP 5 6 7 KAWALAN EMPAT SUKUAN 8 9 10 PEMBREKAN 11 TERIKAN MOTOR AT 12 UNIT 1 : PEMACU INDUSTRI
1.0 Pengenalan
1.1 Kawalan Biasa
1.1.1. Kawalan Voltan Masukan
1.1.2. Kawalan Medan
1.1.3. Kawalan Angkir
1.2 Sistem Ward Leonard
UNIT 2 : PEMACU INDUSTRI
2.0 Pengenalan
2.1 Kawalan Tiristor
2.1.1 Motor Siri
2.1.2 Motor Pirau
2.2 Kawalan Rintangan
UNIT 3 : PENGENALAN SISTEM KAWALAN
3.0 Pengenalan
3.1 Jenis Sistem Kawalan
3.1.1 Sistem Kawalan Gelung Buka
3.1.2 Sistem Kawalan Gelung Tutup
http://modul2poli.blogspot.com/
UNIT 4 : PENGENALAN SISTEM KAWALAN
4.0 Pengenalan
4.1 Rangkap Pindah
4.2 Unsur-unsur pembanding bagi rajah blok
4.3 Aljabar rajah blok
4.3.1 Titik pengambilan
4.3.2 Anak panah
4.3.3 Blok-blok bersiri
4.3.4 Blok-blok selari
4.3.5 Blok suapbalik
4.3.5.1 Terbitan persamaan rangkap pindah blok
suapbalik:
4.3.6 Penukaran bentuk rajah blok
4.3.6.1 Mengubah isyarat ke hadapan
4.3.6.2 Mengubah isyarat ke belakang
4.3.6.3 Mengubah cawangan penjumlahan
4.3.6.3.1 Mengubah ke hadapan
4.3.6.3.2 Mengubah ke belakang
4.3.6.4 Menukar blok
4.4 Contoh terbitan persaman rangkap pindah pengolahan rajah
blok
UNIT 5 : KAWALAN GELUNG TUTUP
5.0 Pengenalan
5.1 Penentuan jelmaan laplace bagi rangkap-rangkap atau
isyarat mudah
5.1.1 Isyarat langkah unit(unit step)
5.1.2 Isyarat Tanjakan unit (unit Ramp)
5.1.3 Isyarat Sinus
5.1.4 Isyarat Kosinus
http://modul2poli.blogspot.com/
5.2 Terbitan Rangkap Pindah Rangkaian Elektrik
5.1.1 Komponen Perintang
5.1.2 Komponen Kapasitor
5.1.3 Komponen Induktor
5.1.4 Litar siri RLC
UNIT 6 : KAWALAN GELUNG TUTUP
6.0 Pengenalan
6.1 Terbitan Rangkap Pindah Pemacu Motor AT.
6.1.1 Sistem Gelung Buka
6.1.1.1 Kawalan Medan
6.1.1.2 Kawalan Angkir
6.1.2 Sistem Gelung Tutup
6.1.2.1 Gambarajah Skematik
6.1.2.2 Penyelesaian Rangkap Pindah
UNIT 7 : KAWALAN GELUNG TUTUP
7.0 Pengenalan
7.1 Kestabilan Sistem Kawalan PID
7.1.1. Gambarajah skematik
7.1.2. Prinsip Operasi Kawalan
7.1.3 Kebaikan Kawalan PID
UNIT 8 : KAWALAN EMPAT SUKUAN
8.0 Pengenalan
8.1 Kawalan Penukar
8.1.1 Kawalan tidak terkawal
8.1.1.1 Penukar Separuh Gelombang
8.1.1.2 Penukar Gelombang Penuh
http://modul2poli.blogspot.com/
8.1.2 Kawalan terkawal
8.1.2.1 Penukar separuh gelombang satu
fasa.
8.1.2.2 Separuh Penukar satu fasa.
8.1.2.3 Penukar Penuh satu fasa.
8.1.2.4 Dua Penukar
8.2 Rajah Kawalan Empat Sukuan
8.3 Hubungan Dayakilas dan Kelajuan Motor A.T
8.4 Kawalan Kelajuan Sukuan Pertama
8.4.1 Rajah Litar dan gelombang keluaran
8.4.2 Operasi Litar
UNIT 9 : KAWALAN EMPAT SUKUAN
9.0 Pengenalan
9.1 Kawalan Dua Sukuan
9.1.1 Litar Pembalikan Medan
9.1.2 Litar Pembalikan Angkir
9.1.3 Litar Kawalan Dua Sukuan Dua Penukar
9.1.4 Litar Kawalan Dua Sukuan Dua Penukar dengan
Arus Pusar
UNIT 10 : KAWALAN EMPAT SUKUAN
10.0 Pengenalan
10.1 Prinsip Kawalan
10.2 Contoh penggunaan
UNIT 11 : PEMBREKAN
11.0 Pengenalan
11.1 Proses Pembrekan Elektrik
11.1.1 Takrifan Pembrekan Elektrik
http://modul2poli.blogspot.com/
11.1.2 Kaedah Plugging
11.1.3 Kaedah Dinamik
11.1.4 Kaedah Penjanaan Semula
11.2 Graf Kelajuan melawan Masa
11.2 Terbitan persamaan-persamaan yang berkaitan
UNIT 12 : TERIKAN MOTOR AT
12.0 Pengenalan
12.1 Konsep Terikan Motor
12.2 Tarikan Motor AT pada sistem keretapi
12.3 Kebaikan dan Keburukan Sistem Keretapi Elektrik
12.4 Kawalan Pemenggal ke atas motor keretapi
12.4.1 Litar Motor Siri Kawalan Pemenggal
12.4.2 Prinsip Kendalian Litar dan contoh pengiraan
http://modul2poli.blogspot.com/
PANDUAN MENGGUNAKAN MODUL
1. Modul ini dibahagikan kepada 12 unit. Setiap unit disediakan dalam jilid yang sama.
2. Muka surat dinomborkan berdasarkan kepada kod subjek, unit dan halaman.
E4102 / UNIT 1 / 3 Subjek Unit 1 Halaman 3
3. Pada permulaan unit, objektif am dan khusus dinyatakan.
4. Setiap unit mengandungi urutan aktiviti dan diberikan simbol berikut.
OBJEKTIF Bahagian ini mengandungi objektif am dan khusus setiap pembelajaran.
INPUT Input mengandungi maklumat yang akan anda pelajari.
AKTIVITI Bahagian ini mengandungi proses pembelajaran secara aktif untuk menguji
kefahaman anda. Anda perlu ikuti dengan teliti dan melaksanakan arahan yang
diberikan.
PENILAIAN KENDIRI Penilaian kendiri menguji kefahaman anda dalam setiap unit.
MAKLUMBALAS AKTIVITI Bahagian ini mengandungi jawapan kepada soalan-soalan yang dikemukakan dalam aktiviti.
http://modul2poli.blogspot.com/
5. Anda perlu mengikuti unit demi unit yang disediakan.
6. Anda boleh meneruskan unit selanjutnya setelah berjaya melalui unit sebelumnya dan
yakin dengan pencapaian anda.
PERNYATAAN TUJUAN Modul ini disediakan untuk kegunaan pelajar-pelajar Semester 5 yang mengikuti kursus
Diploma Elektrik Kuasa di Jabatan Kejuruteraan Elektrik, Politeknik-politeknik
Malaysia. Ianya bertujuan untuk memberi pemahaman terhadap pelajar mengenai sistem
kawalan mesin arus terus yang merangkumi pemacu indsutri, sistem kawalan, kawalan
gelung tertutup dan jenis-jenis kawalan motor. Ia juga meliputi kepelbagaian mengawal
motor di sukuan pertama, kedua dan kawalan empat sukuan serta kaedah-kaedah
pembrekan motor elektrik dan motor a.t yang digunakan oleh keretapi elektrik.
PRA-SYARAT KEMAHIRAN & PENGETAHUAN
Pra-syarat untuk mengikuti modul ini adalah lulusan di peringkat Sijil Kejuruteraan
Elektrik(kuasa).
OBJEKTIF AM Diakhir modul ini, pelajar-pelajar akan dapat:-
§ Memahami kaedah kawalan kelajuan motor at.
§ Mengenali jenis-jenis sistem kawalan.
§ Menerbitkan rangkap pindah komponen elektrik dan sistem kawalan
§ Menerbitkan rangkap pindah sistem kawalan pemacu at.
§ Memahami prinsip kawalan elektronik terhadap motor at.
§ Memahami proses pembrekan elektrik.
§ Mengenali sistem kenderaan elektrik terutamanya pada sistem keretapi.
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI Bahagian ini mengandungi jawapan kepada soalan-soalan yang dikemukakan dalam penilaian kendiri.
http://modul2poli.blogspot.com/
PERALATAN & SUMBER YANG PERLU DIGUNAKAN BERSAMA MODUL
§ Kalkulator
§ Kertas graf dan alat tulis
RUJUKAN
1. Electrical Machines, Drives & Power Systems, Second Edition,1991 by Sperika
Enterprise Ltd.
2. Electrical Machines, Drives & Power Systems, Second Edition,1992 by Theodore
Wildi Prentice Hall.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /1
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
Objektif Am
Mengetahui dan Memahami kaedah kawalan kelajuan biasa motor a.t., kawalan Tiristor
dan Sistem Ward Leonard.
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Mengenali kaedah-kaedah kawalan kelajuan motor arus terus(a.t).
A Melakarkan litar kawalan kelajuan motor arus terus kaedah biasa.
A Menerangkan kawalan biasa jenis kawalan medan.
A Menerangkan kawalan biasa jenis kawalan angkir.
A Menerangkan kawalan jenis Sistem Ward-Leonard.
A Membezakan kawalan jenis Sistem Ward-Leonard dan kawalan Tiristor.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /2
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
1.0 Pengenalan
Kebanyakan di kilang-kilang, mesin AT menjadi pilihan sebagai pemacu
atau elemen kawalan. Diantara keistimewaannya berbanding mesin AU iaitu
mempunyai dayakilas permulaan yang tinggi dan mempunyai julat halaju pelbagai
yang boleh dikendalikan dalam kedua-dua arah pusingan.
1.1 Kawalan kelajuan Motor AT.
Apabila mesin a.t bekerja sebagai motor, d.g.e yang dijanakan (Em) adalah kurang
dari voltan yang dikenakan pada voltan terminal(V).
Maka Em = V - IaRa
V = Em + IaRa
Rajah 1.1 : Sebagai motor
Apabila mesin a.t bekerja sebagai penjana d.g.e yang dijanakan(Eg) adalah lebih
besar dari voltan yang dikenakan pada voltan terminal(V).
Maka Eg = V + IaRa
V = Eg - IaRa
Rajah 1.2 : Sebagai penjana
Ia
Ia Ra
Em V M
Eg
Ra V G
Tahukah anda terdapat 3 jenis sambungan motor a.t iaitu sambungan siri,pirau dan majmuk.
Ia – arus angkir Ra – rintangan angkir Em – d.g.e yang terjana Eg - d.g.e penjana V – voltan terminal
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /3
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
1.1.1 Kawalan voltan masukan (V)
Hubungan d.g.e dijanakan dengan kelajuan, fluks diwakili oleh persamaan;
E = 2ZNPφ
C60
K = 2Z.P ( dimana Z , C dan P adalah tetap)
C60
E = kNφ ( dimana φ adalah fluks dan k adalah pemalar)
Maka V = knφ + IaRa (untuk motor)
Kelajuan motor N = V - IaRa
kφ
Nilai IaRa biasanya kurang 5% daripada nilai voltan V.
maka N ≈ V
kφ
Rajah 1.3: Kawalan voltan masukan
Im
Rp V
Pe ng awa l
V1
V2
V3
V4
Masukan pelbagai voltan
M
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /4
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Lakarkan litar skematik bagi motor pirau A.T. dan motor siri A.T.
2. Nyatakan perbezaan diantara penjana dan motor dalam sebuah mesin A.T.
3. Nyatakan DUA(2) kelebihan mengunakan motor arus terus dalam kebanyakan
industri.
4. Formula kawalan voltan adalah seperti berikut.
N = V – IaRa
Kφ
Daripada persamaan tersebut dapat dinyatakan.
a. Apabila nilai V besar, kelajuan motor akan bertambah ………………….
b. Apabila nilai arus angkir (Ia) tinggi, kelajuan motor bertambah ……………….
c. Fluks(φ) berkadar ……………… dengan kelajuan motor. Ini bermaksud apabila
nilai fluks tinggi, kelajuan motor akan ………………..
AKTIVITI 1A
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /5
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
1) Motor pirau Motor Siri
2) Apabila mesin bekerja sebagai penjana d.g.e yang dijanakan(Eg) adalah lebih
besar dari voltan yang dikenakan pada voltan terminal(V) manakala apabila
mesin bekerja sebagai motor, d.g.e yang dijanakan(Em) adalah kurang dari
voltan yang dikenakan pada voltan terminal(V).
3) Dua keistimewaan penggunaan motor arus terus iaitu:
i. Mempunyai dayakilas permulaan yang tinggi
ii. Mempunyai julat halaju berbeza-beza
4) Daripada persamaan tersebut dapat dinyatakan.
i. Apabila nilai V besar, kelajuan motor akan bertambah besar
ii. Apabila nilai arus angkir (Ia) tinggi, kelajuan motor bertambah tinggi
iii. Fluks(φ) berkadar songsang dengan kelajuan motor. Ini bermaksud
apabila nilai fluks tinggi, kelajuan motor akan berkurangan
MAKLUMBALAS AKTIVITI 1A
Im Rs
V
Im
Rp V M M
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /6
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
1.1.2 Kawalan Medan
Tujuan kawalan ini adalah untuk mengurangkan fluks (φ) dengan menambahkan
rintangan medan. Apabila fluks (φ) berkurangan maka kelajuan N boleh bertambah
(boleh mencapai 3/4 kali daripada kelajuan biasa).
Rajah 1.4 : Skematik motor siri dan pirau
Kelebihan
- Sedikit kehilangan kuasa pada litar kawalan disebabkan kurangnya fluks yang
terhasil.
Kelemahan
- Julat kelajuan yang terhad.
Rsl R R
Rsl
Motor pirau Motor siri
V V
M
M
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /7
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
1.1.3 Kawalan angkir
Rajah 1.5 : Skematik motor pirau dan motor siri
Pada kedua-dua motor, rintangan R disambung bersiri dengan angkir. Oleh itu
nilai voltan angkir Va boleh dikurangkan dengan cara membuat perubahan pada
nilai R. Sekiranya kejatuhan voltan pada R tinggi, voltan Va akan berkurangan.
Secara tidak langsung kelajuan ,N juga akan berkurangan.
Kelebihan:
- Julat kawalan kelajuan yang besar.
Kelemahan
- Oleh kerana arus Ia melalui rintangan (R) maka terdapat kehilangan kuasa pada
rintangan.
R Ia Ia
V
Va Va
Rsh
R Rs
Motor siri Motor Pirau
V
M M
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /8
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Lukiskan gambarajah litar skematik kawalan motor kaedah kawalan medan.
2. Lukiskan gambarajah litar skematik kawalan motor kaedah kawalan angkir.
3. Nyatakan kelebihan dan kelemahan kaedah kawalan medan.
4. Nyatakan kelebihan dan kelamahan kaedah kawalan angkir.
5. Nilai fluks dapat dikurangkan pada kedua-dua jenis motor siri dan pirau
dengan cara ……………………
AKTIVITI 1B
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /9
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
1) Kaedah kawalan medan. 2) Kaedah kawalan angker.
3) Kelebihan -Sedikit kehilangan kuasa pada litar kawalan .
Kelemahan - Julat kelajuan yang terhad.
4) Kelebihan - Julat kawalan kelajuan yang besar.
Kelemahan - Oleh kerana arus Ia melalui rintangan (R) maka terdapat
kehilangan kuasa pada rintangan.
5) Menyambungkan rintangan secara siri dengan angkir.
MAKLUMBALAS AKTIVITI 1B
Rsl R R
Rsl
Motor pirau Motor siri
V V
M
M
V
Va Va
Rsh
R Rs
Motor siri Motor Pirau
V
M M
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /10
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
1.2 Sistem Ward-Leonard
Isyarat kawalan Bekalan AT tetap Penjana pemacu Voltan
Rajah 1.6 : Gambarajah Sistem Ward-Leonard
Sistem Ward-leonard yang lazim adalah satu sistem tatarajah yang mengandungi
penjana(Kawalan angkir) yang digandingkan dengan motor AT sebagai pemacu.
Didalam sistem ini arus gelung medan motor(M) akan dibekalkan oleh bekalan AT yang
berasingan. Penguat elektronik akan mengawal kekuatan arus If, gelung medan penjana.
Voltan yang terjana akan menjadi voltan masukan (V) angkir bagi motor(m) dimana
kelajuan berkadar terus dengan voltan yang terjana.(nm α V). Kesimpulannya kelajuan
motor boleh diubah-ubah dengan mengubah isyarat kawalan pada penguat elektronik.
Kelebihan:
i. Memerlukan kuasa yang rendah pada litar kawalan.
ii. Perubahan kelajuan yang cepat dan penukaran arah putaran dapat dilakukan.
iii. Boleh disesuaikan dalam sistem kawalan automasi.
iv. Memberi julat kawalan yang besar dan tepat.
Kelemahan : Kos yang agak tinggi kerana menggunakan 2 motor dan penguat elektronik.
Kegunaan : Kawalan kelajuan motor yang menjalankan mesin kisar, pemutar lombong
arang dan sebagainya.
Lg + Lm Rg + Rm If
INPUT
Rf
Lf V
PENGUAT
ELEKTRONIK
M G
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /11
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA. 1. Apakah kelebihan Sistem Ward-Leonard.
2. Nyatakan kelemahan Sistem Ward-Leornard.
3. Sistem Ward -Leonard menggunakan penguat elektronik. Bolehkah anda
menyatakan fungsi penguat elektronik tersebut.
4. Nm α V bermaksud ………………….. ……… atau apabila voltan masukan
motor bertambah kelajuan motor bertambah ……………………
5. Adakah anda tahu bahawa fungsi penjana dalam sistem Ward-Leonard sebagai
…………………..
6. Nyatakan pengunaan sistem Ward-Leonard dalam sistem kawalan motor at.
AKTIVITI 1C
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /12
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
1) Kelebihan:
i. Memerlukan kuasa yang rendah pada litar kawalan.
ii. Perubahan kelajuan yang cepat dan penukaran arah putaran dapat dilakukan.
iii. Boleh disesuaikan dalam sistem kawalan automasi.
iv. Memberi julat kawalan yang besar dan tepat.
2) Kelemahan.
- Kos yang agak tinggi kerana menggunakan 2 motor dan penguat elektronik.
3) Mengawal kekuatan medan penjana seterusnya mengawal voltan masukan pada
angkir motor.
4) Kelajuan motor berkadar terus dengan voltan masukan angkir.
Kelajuan motor bertambah tinggi.
5) Alat pemacu voltan pada motor.
6) Mesin pengisar di lombong-lombong.
MAKLUMBALAS AKTIVITI 1C
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /13
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan. Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda. Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Dengan bantuan gambarajah, terangkan kawalan sistem Ward – Leonard dan
nyatakan DUA (2) kelebihan menggunakannya.
2. Tuliskan ungkapan matematik kelajuan motor a.t. dan terangkan bagaimana kelajuan
motor boleh dikawal.
3. Terangkan dengan ringkas TIGA(3) kawalan kelajuan motor A.T.
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /14
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
1.
Isyarat kawalan Bekalan AT tetap Penjana pemacu Voltan
Gambarajah Sistem Ward-Leonard
Sistem Ward-leonard yang lazim adalah satu sistem tatarajah yang mengandungi
penjana(Kawalan angkir) yang digandingkan dengan motor AT sebagai pemacu.
Didalam sistem ini arus gelung medan motor(M) akan dibekalkan oleh bekalan AT
yang berasingan. Penguat elektronik akan mengawal kekuatan arus If, gelung medan
penjana. Voltan yang terjana akan menjadi voltan masukan (V) angkir bagi motor(m)
dimana kelajuan berkadar terus dengan voltan yang terjana.(nm α V). Kesimpulannya
kelajuan motor boleh diubah-ubah dengan mengubah isyarat kawalan pada penguat
elektronik.
Kelebihan:
1. Memerlukan kuasa yang rendah pada litar kawalan.
2. Perubahan kelajuan yang cepat dan penukaran arah putaran dapat dilakukan.
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
Rf
Lf V
PENGUAT
ELEKTRONIK
M G
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 1 /15
PEMACU INDUSTRI UNIT 1
2. Kawalan voltan masukan (V)
Hubungan d.g.e dijanakan dengan kelajuan, fluks diwakili oleh persamaan;
E = 2ZNPφ
C60
K = 2Z.P ( dimana Z , C dan P adalah tetap)
C60
E = kNφ ( dimana φ adalah fluks dan k adalah pemalar)
Maka V = knφ + IaRa (untuk motor)
Kelajuan motor, n = V - IaRa
kφ
Nilai IaRa biasanya kurang 5% daripada nilai voltan V.
maka n ≈ V
kφ
Rajah kawalan voltan masukan 3. Kaedah-kaedah tersebut iaitu :
i. Kaedah kawalan angkir.
ii. kaedah kawalan medan
iii. kaedah kawalan voltan masukan
TAHNIAH !!! KERANA MENCUBA. Teruskan Dengan Unit Selanjutnya
Im
Rp V
Pe ng awa l
V1
V2
V3
V4
Masukan pelbagai voltan
M
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/1
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
Objektif Am
Memahami kaedah kawalan Tiristor dan Kawalan Rintangan.
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Menerangkan kawalan Tiristor.
A Menerangkan kawalan Rintangan.
A Membezakan kawalan Tiristor dan Kawalan Rintangan dalam kawalan motor at.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/2
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
2.0 Pengenalan
Tahukah anda motor merupakan satu peranti elektromagnet yang menukarkan
tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal. Motor A.T. menjadi lebih popular dalam
industri kerana kelajuannya yang mudah dilaras dan daya kilas permulaan yang tinggi.
2.1 Kawalan Kelajuan Kaedah Tiristor. Terdapat dua jenis motor yang menggunakan kawalan kelajuan kaedah Tiristor. 2.1.1 Motor Siri.
Gelung + medan
Rajah 2.1 Merujuk kepada rajah 2.1 pelarasan kelajuan untuk motor AT adalah. dengan
menukar nilai purata pada voltan bekalan yang merintangi angker motor iaitu dengan
penukaran sudut picuan tiristor.
Dengan memicu komponen R1 dan R2, ianya dapat memberi picuan yang
meliputi hampir 180o. Apabila suis bekalan di ‘ON’kan, voltan penuh AT diberikan
akan susut melalui R1 dan R2. Dengan menukar rintangan boleh ubah, R2 pada nilai
yang tinggi, voltan merintanginya akan menjadi besar. Dengan itu ia akan dapat
menghidupkan SCR pada sudut yang dikehendaki antara 00 hingga 1800.
c SCR
-
INPUT
M
R1
R2
Bekalan Masukan ac
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/3
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
2.1.2 Motor Pirau
R3
meda
nM
G
R2
R1
D1
D2
5
4
1
2
3
C
+
-
T
AC supply
SUS
Rajah 2.2
Kawalan kelajuan motor pirau arus terus boleh mengawal kadar yang lebih besar
dengan bantuan penerus gelombang penuh yang hanya menggunakan satu tiristor (
SCR). Sudut picuan,a SCR(T) dilaraskan oleh R1 yang seterusnya mengawal kelajuan
motor. Tiristor dan SUS (silicon unilateral switch) diresetkan apabila setengah
gelombang voltan jatuh ke nilai sifar.
Sebelum bekalan diberi, R1 dinaikkan dengan memusingkannya ke arah ikut
jam. Setelah itu, apabila bekalan diberi, kapasitor C ditenagakan melalui angker motor
dan diod D1 yang dipincang hadapan. Apabila Vc mencapai nilai tersebut, SUS akan
beroperasi dan arus mengalir dan seterusnya memicu SCR.
Operasi tiristor memerlukan sudut picuan yang tinggi untuk memulakan kawalan
motor AT. Oleh itu ianya memerlukan voltan yang rendah untuk memulakan motor.
Apabila R1 dipusing melawan arah jam (untuk rintangan yang lebih rendah) kapasitor
C ditenagakan dengan lebih cepat untuk SUS mencapai voltan pecahtebat untuk
memicu SCR dengan lebih awal. Oleh itu, nilai purata voltan AT merintangi angker
motor akan meningkat dan seterusnya meningkatkan kelajuan.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/4
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
Terdapat satu lagi bentuk kawalan kelajuan tiristor untuk motor pirau.
SAU
D1 D2
D3 D4
RSH
GELUNGMEDAN
R1
330 K
RL C0.2uF
SCR
GEC30B
D2
FWD
DZ
R3 D1kawalan kelajuan
m
15K
Rajah 2.3
Kawalan kelajuan motor boleh dilakukan melalui komponen elektronik.
Penerus tetimbang digunakan untuk mendapatkan bekalan AT gelombang penuh.
Rintangan pirau (Rsh) disambung pada bekalan AT. Voltan angker dikawal oleh SCR
dan get SCR dikawal oleh diod zener(DZ). SCR akan dipicu pada masa yang sesuai
pada tiap-tiap ½ kitar dan “off” pula pada akhir ½ kitar.
Diod ,D2 akan membenarkan kitaran tenaga yang tersimpan dalam bentuk
arus meroda didalam gelung angkir semasa SCR “off”. Pada permulaan ½ kitar
pertama , SCR off dan kapasitor C1 akan dicas oleh arus yang mengalir melalui D1
dan R3. Apabila voltan pada kapasitor menyamai voltan VDZ, diod zener akan pecah
tebat dan membenarkan pengaliran arus dan seterusnya memicu pintu SCR.
SCR akan di “ON” kan setelah dipicu.Masa yang diambil oleh C1 untuk
memecahtebatkan diod zener (VDZ) adalah bergantung kepada rintangan bolehubah
R3 dan voltan pada SCR. Diod zener akan memicukan SCR ketika voltan zener
menyamai voltan kapasitor C1.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/5
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Nyatakan fungsi diod meroda bebas (freewheling diode) dalam kaedah
kawalan tiristor.
2. Nyatakan kegunaan litar penerus tetimbang dalam litar kaeadah kawalan
tiristor.
3. Nyatakan fungsi SCR dalam litar kaeadah kawalan tiristor.
4. Diod zener akan memicu SCR apabila voltan zener …………….voltan
kapasitor.
5. Terangkan kendalian litar berikut:
AKTIVITIAKTIVITI 2A
M
R1
R2
Bekalan Masukan ac
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/6
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
1. Diod meroda bebas berfungsi untuk membenarkan arus mengalir ketika
SCR tidak berfungsi iaitu tenaga yang tersimpan pada motor ketika SCR
berkendali di lepaskan melalui diod.
2. Sebagai penukar au-at
3. Sebagai suis elektronik untuk menghidupkan atau mematikan motor.
4. Sama
5. Pelarasan kelajuan untuk motor AT adalah. dengan menukar nilai purata
pada voltan bekalan yang merintangi angker motor iaitu dengan penukaran
sudut picuan tiristor.Dengan memicu komponen R1 dan R2, ianya dapat
memberi picuan yang meliputi hampir 180o. Apabila suis bekalan di
‘ON’kan, voltan penuh AT diberikan akan susut melalui R1 dan R2.
Dengan menukar rintangan boleh ubah, R2 pada nilai yang tinggi, voltan
merintanginya akan menjadi besar. Dengan itu ia akan dapat
menghidupkan SCR pada sudut yang dikehendaki antara 00 hingga 1800.
MAKLUMMAKLUMBALAS AKTIVITI 2A
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/7
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
2.2 Kawalan rintangan (face-plate starter/ perintang pemula)
Antara kaedah yang digunakan untuk mengawal kelajuan motor adalah menggunakan
kaedah lama iaitu kawalan rintangan.
a) Penggunaan perintang bolehubah,dikenali juga sebagai pengatur
medan, yang bersiri dengan lilitan pirau, boleh digunakan hanya kepada
motor pirau dan majmuk. Apabila rintangan dinaikkan ,arus medan ,fluks
dan dge yang dijanakan akan menurun. Kerana itu lebih banyak arus yang
mengalir melalui angker, dan dayakilas yang bertambah itu membolehkan
angker memecut sehingga dge yang dijanakan adalah sama semula dengan
voltan yang dikenakan.
Dengan kaedah ini,laju boleh dinaikkan kepada tiga atau empat kali
dari nilai bagi pengujaan penuh, tetapi laju tidak boleh diturukan ke bawah
nilai tersebut. Juga bagi suatu letakkan pengatur laju adalah lebih kurang
kekal pada nilai yang tetap bagi beban antara sifar dan penuh.
b) Pengguna perintang, dikenali juga sebagai pengawal, bersiri dengan
angker. Pemasangan pengawal secara elektriknya, adalah sama dengan
pemasangan pemula bezanya ialah dalam pengawal, perintang tersebut
direka bentuk untuk membawa arus angker secara berterusan manakala
dalam pemula ianya direka bentuk untuk membawa arus tersebut bagi
tempoh yang pendek saja, maka tidaklah menjadi panas dengan
berlebihan.
Bagi suatu nilai arus tertentu ,lebih besar rintangan pengawal dalam
litarnya, lebih kecillah beza keupayaan melintangi angker maka lebih
kecillah lajunya.
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/8
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
M
R R R R If off a b G C Motor NVC suis +ve olc Voltan R Bekalan AT p -ve L q skru q
OLC - Overload Coil NVC - No Volt Coil Rajah 2.5
G - Spring lingkaran P - Plat besi If - Arus medan Kendalian : • Pada peringkat permulaan arus pemula (starting current) adalah sangat tinggi iaitu
hampir 10 kali ganda dari nilai sebenar kerana motor tiada voltan balikan (back
emf)
• Kawalan rintangan berperingkat biasa digunakan bagi menghadkan arus
permulaan dan ditambah berperingkat-peringkat bagi meningkatkan kelajuan
motor.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/9
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
• Merujuk kepada gambarajah, NVC mengandungi gegelung yang dililitkan pada
sebuah teras besi berbentuk U. Lengan pemula membawa plat besi B supaya
apabila ianya diletakkan pada keadaan "ON" seperti yang ditunjukkan pada teras
NVC dimagnetkan oleh arus medan dan akan menahan B dari penarikan spring
lingkaran G mengembalikan A ke keadaan "OFF".
• Sekiranya bekalan kuasa rosak, motor akan berhenti, NVC akan dinyah
magnetkan dan kemagnetan rejaan tidak akan cukup untuk menahan A daripada
dayakilas melawan arah jam bagi G.
• Jika satu hubungan C dilakukan di antara teras NVC dengan gegelung disebelah
bahagian bekalan, arus pirau akan mengalir daripada A melalui B dan C maka
perintang pemula akan dilitarpintaskan.
• OLC pula mempunyai satu gegelung yang dililitkan pada satu teras besi dan
dihubungkan bersiri dengan motor. Plat besi P yang dipangsikan pada satu
hujungnya membawa suatu penyambung yang mana apabila diangkatkan akan
menyambungkan 2 pin q.q bersama.
• Apabila arus yang diterima oleh motor melebihi suatu nilai tertentu, tarikan
magnet pada P adalah cukup untuk mengangkatkannya. Maka akan
melitarpintaskan NVC dan melepaskan lengan pemula A.
• Nilai genting bagi arus beban lampau bergantung kepada jarak celah udara di
antara P dengan teras OLC dan dikawalkan oleh skru penyesuai S.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/10
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Nyatakan tujuan kawalan rintangan digunakan.
2. Apakah fungsi OLC dalam kawalan rintangan.
3. Lukiskan rajah kawalan rintangan.
4. Tandakan ü untuk kaedah lama kawalan rintangan
a. Penggunaan kapasitor
b. Penggunaan perintang bolehubah c. Penggunaan perintang tetap
5. Namakan peranti atau peralatan yang ditandakan.
AKTIVITI 2B
a. ……………….. M
b. ………………..
c. ……………….. d. ………………..
e. ………………..
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/11
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
M
1. Untuk menghadkan arus pemula yang tinggi
2. Sebagai litar pelindungan apabila berlaku arus lebihan.
3. Rajah kawalan kaedah rintangan
4. b dan c
5. a. Motor
b. Perintang bolehubah
c. OLC
d. NVC
e. Plet besi
MAKLUMBALAS AKTIVITI 2B
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/12
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian
kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan.
Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda.
Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Dengan bantuan gambarajah litar, terangkan bagaimana motor a.t. jenis pirau
beroperasi menggunakan kaedah sistem kawalan tiristor.
2. Dengan bantuan gambarajah litar, terangkan bagaimana motor a.t. beroperasi
menggunakan kaedah rintangan bolehubah.
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/13
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
1.
SAU
D1 D2
D3 D4
RSH
GELUNGMEDAN
R1
330 K
RL C0.2uF
SCR
GEC30B
D2
FWD
DZ
R3 D1kawalan kelajuan
m
15K
Kawalan kelajuan motor boleh dilakukan melalui komponen elektronik. Penerus
tetimbang digunakan untuk mendapatkan bekalan AT gelombang penuh. Rintangan
pirau (Rsh) disambung pada bekalan AT. Voltan angker dikawal oleh SCR dan get
SCR dikawal oleh diod zener(DZ). SCR akan dipicu pada masa yang sesuai pada
tiap-tiap ½ kitar dan “off” pula pada akhir ½ kitar.
Diod ,D2 akan membenarkan kitaran tenaga yang tersimpan dalam bentuk
arus meroda didalam gelung angkir semasa SCR “off”. Pada permulaan ½ kitar
pertama , SCR off dan kapasitor C1 akan dicas oleh arus yang mengalir melalui D1
dan R3. Apabila voltan pada kapasitor menyamai voltan VDZ, diod zener akan pecah
tebat dan membenarkan pengaliran arus dan seterusnya memicu pintu SCR.
SCR akan di “ON” kan setelah dipicu.Masa yang diambil oleh C1 untuk
memecahtebatkan diod zener (VDZ) adalah bergantung kepada rintangan bolehubah
R3 dan voltan pada SCR. Diod zener akan memicukan SCR ketika voltan zener
menyamai voltan kapasitor C1.
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 2/14
PEMACU INDUSTRI UNIT 2
2.
Penggunaan perintang bolehubah yang bersiri dengan lilitan pirau, boleh digunakan
hanya kepada motor pirau dan majmuk. Apabila rintangan dinaikkan ,arus medan
,fluks dan dge yang dijanakan akan menurun. Kerana itu lebih banyak arus yang
mengalir melalui angker, dan dayakilas yang bertambah itu membolehkan angker
memecut sehingga dge yang dijanakan adalah sama semula dengan voltan yang
dikenakan.
Dengan kaedah ini,laju boleh dinaikkan kepada tiga atau empat kali dari nilai
bagi pengujaan penuh, tetapi laju tidak boleh diturukan ke bawah nilai tersebut. Juga
bagi suatu letakkan pengatur laju adalah lebih kurang kekal pada nilai yang tetap bagi
beban antara sifar dan penuh.
M
TAHNIAH !!! KERANA MENCUBA. Teruskan Dengan Unit Selanjutnya
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 3 /1
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 3
Objektif Am
Mengetahui konsep sistem kawalan gelung terbuka dan gelung tertutup.
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Mentakrifkan sistem kawalan gelung terbuka.
A Melabelkan sistem kawalan Gelung Tutup.
A Mengenali sistem kawalan Gelung Tutup dengan kawalan suapbalik positif dan
negatif.
A Membezakan diantara sistem kawalan gelung terbuka dan sistem kawalan gelung
tutup.
A Menyenaraikan contoh penggunaan sistem kawalan gelung terbuka dan sistem
kawalan gelung tutup.
A Melukiskan gambarajah blok sistem kawalan gelung terbuka.
A Melukiskan gambarajah blok sistem kawalan gelung tutup.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 3 /2
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 3
3.0 Pengenalan
Sistem kawalan automatik memainkan peranan yang sangat penting
dalam perkembangan dan peningkatan teknologi moden. Konsep sistem
kawalan asas boleh digambarkan dengan merujuk kepada rajah blok 3.1.
Fungsi sistem ini ialah untuk mengawal pembolehubah C secara khusus
dengan menggunakan isyarat penggerak e menerusi unsur-unsur sistem
kawalan.
Rajah 3.1: Rajah Blok Sistem Kawalan Asas
Sistem kawalan merupakan gabungan beberapa komponen yang saling
berhubung kait dalam satu bentuk tatarajah yang direkabentuk untuk memberi
sambutan tertentu suatu sistem.
3.1 Jenis sistem kawalan
3.1.1 Sistem kawalan gelung buka (open loop)
Suatu sistem yang hanya menggunakan pengawal secara langsung bagi
mendapatkan sambutan sistem yang dikehendaki. Rajah 3.2 menunjukkan
konsep suatu sistem gelung buka dalam bentuk rajah blok.
Rajah 3.2 Rajah Blok Sistem kawalan gelung buka
Contoh : Mesin pencuci, streka elektrik(penggosok baju), cerek elektrik.
Pembolehubah terkawal
Pembolehubah Terkawal (Keluaran)
Sistem Kawalan
Isyarat penggerak (masukan)
e c
e C (keluaran)
r (masukan)
Isyarat penggerak
Isyarat rujukan
Pengawal Sistem Terkawal
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 3 /3
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 3
3.1.2 Sistem kawalan gelung tertutup (closed loop/ feedback)
Suatu sistem yang mengekalkan hubungan tertentu diantara
pembolehubah-pembolehubah keluaran dan masukan rujukan.
Keluaran sistem dipengaruhi oleh masukan.
Unsur-unsur asas dan gambarajah blok bagi sistem kawalan gelung
tertutup ditunjukkan dalam gambarajah 3.3.
Rajah 3.3 : Sistem kawalan gelung tutup
Bagi sistem kawalan gelung tertutup, pengawal digerakkan oleh
isyarat ralat(E) dan bukannya masukan. Ralat ditakrifkan sebagai
perbezaan diantara masukan dan keluaran sistem.
Sistem gelung tertutup ini mempunyai komponen asas iaitu sistem
gelung buka dan dua komponen iaitu pengesan ralat dan gelung suap
balik.
Contoh :
• Radio, TV, Sistem kawalan kapal angkasa, Kawalan paras air
ditandas, loji penapis minyak.
R (masukan)
+/-
C (keluaran) Pengesan/Ralat (E)
Pengawal Sistem Terkawal
Komponen suapbalik atau pengukuran
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 3 /4
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 3
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT
SELANJUTNYA…!
SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN
BERIKUTNYA.
1. Nyatakan DUA(2) jenis sistem kawalan.
2. Berikan definasi bagi sistem kawalan gelung terbuka.
3. Berikan perbandingan di antara sistem kawalan gelung terbuka dan sistem
kawalan gelung tertutup.
4. Nyatakan 5 contoh penggunaan sistem kawalan gelung terbuka dan sistem
kawalan gelung tertutup.
5. Namakan bahagian blok untuk sistem gelung tertutup berikut:
6. Berpandukan rajah blok soalan 5 diatas. Nyatakan fungsi bahagian a,b dan c yang
telah anda nyatakan.
AKTIVITI 3
a…………………
b…………. d………………….
c…………………. +/-
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 3 /5
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 3
1. Dua sistem kawalan tersebut iaitu:
i. Sistem kawalan gelung terbuka.
ii. Sistem kawalan gelung tertutup.
2. Suatu sistem yang hanya menggunakan pengawal secara langsung bagi
mendapatkan sambutan sistem yang dikehendaki.
3. Sistem kawalan gelung terbuka.ialah satu sistem yang hanya menggunakan
pengawal secara langsung bagi mendapatkan sambutan sistem yang
dikehendaki. Manakala bagi sistem kawalan gelung tertutup ialah suatu sistem
kawalan yang mengekalkan hubungan tertentu diantara pembolehubah -
pembolehubah keluaran dan masukan rujukan serta pengawal digerakkan oleh
isyarat ralat dan bukannya masukan.
4. a) Contoh-contoh penggunaan sistem kawalan gelung terbuka.
i. Mesin basuh
ii. Cerek elektrik
iii. Pengering rambut
iv. Pembakar roti
v. Pengosok pakaian elektrik.
b) Contoh-contoh penggunaan sistem kawalan gelung tertutup.
i. TV
ii. Pam tarik tandas
iii. Pelancar roket.
iv. Komputer
v. Loji air.
5. a. Pengesan/Ralat b. Pengawal c. Komponen suapbalik
d. Sistem Terkawal
MAKLUMBALAS AKTIVITI 3
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 3 /6
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 3
6. a. Pengesan berfungsi sebagai alat mengesan perubahan yang terjadi pada
pemalar keluaran untuk di bandingkan dengan pemalar masukan.
b. Pengawal berfungsi sebagai peranti kawalan kepada sistem
berpandukan ralat yang diterima dari pengesan.
c. Komponen suapbalik atau pengukuran berfungsi sebagai peranti
pengesan isyarat keluaran yang akan menghantar isyarat yang berkadaran
dengan perubahan keluaran kepada bahagian masukan bagi tujuan pembetulan
keadaan.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 3 /7
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 3
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian
kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan.
Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda.
Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Dengan bantuan gambarajah blok, nyatakan perbezaan diantara sistem kawalan
gelung terbuka dan sistem kawalan gelung tertutup.
2. Nyatakan kelebihan sistem kawalan gelung tertutup berbanding dengan sistem
kawalan gelung terbuka.
3. Apakah unsur-unsur asas yang terdapat dalam sistem kawalan gelung terbuka dan
sistem kawalan gelung tutup.
4. Tolong jelaskan kenapa anda katakan sistem pam tarik tandas menggunakan sistem
kawalan gelung tertutup.
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 3 /8
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 3
Adakah anda telah mencuba dahulu?
Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
1.
Sistem kawalan gelung buka
Sistem kawalan gelung buka adalah suatu sistem yang hanya
menggunakan pengawal secara langsung bagi mendapatkan sambutan
sistem yang dikehendaki.
Sistem kawalan gelung tutup
Pembolehubah terkawal
R (masukan)
e C (keluaran)
Isyarat penggerak
Isyarat rujukan
Pengawal Sistem Terkawal
C (keluaran)
+/-
R (masukan) Pengesan/Ralat(E)
Pengawal Sistem Terkawal
Komponen suapbalik atau pengukuran
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 3 /9
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 3
Sistem kawalan gelung tutup adalah satu sistem yang mengekalkan hubungan
tertentu diantara pembolehubah-pembolehubah keluaran dan masukan
rujukan. Keluaran sistem dipengaruhi oleh masukan.
Bagi sistem kawalan gelung tertutup, pengawal digerakkan oleh isyarat ralat
dan bukannya masukan.
2. Kelebihan sistem kawalan gelung tertutup berbanding dengan sistem kawalan
gelung terbuka ialah sistem yang dapat mengekalkan hubungan tertentu
diantara pembolehubah-pembolehubah keluaran dan masukan rujukan.
3. Sistem kawalan gelung terbuka hanya menggunakan pengawal secara
langsung manakala sistem gelung tertutup mempunyai sistem gelung buka
dan dua komponen lain iaitu pengesan ralat dan gelung suap balik.
4. Kerana terdapat pengesan yang akan mengesan ketinggian paras air dan akan
menghentikan pengaliran air masukan secara automatik apabila paras air
tersebut mencapai paras yang dilaraskan.
TAHNIAH !!! Jika anda telah mengetahui dan memahami teruskan dengan Unit Selanjutnya. Jika tidak ulangi unit tersebut.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /1
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
Objektif Am
Mengaplikasikan konsep rangkap pindah dan pengolahan gambarajah blok.
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Menunjukkan rangkap pindah kawalan gelung terbuka dan kawalan gelung tertutup.
A Menyelesaikan persamaan rangkap pindah dengan kaedah pengolahan gambarajah blok.
A Menerbitkan persamaan rangkap pindah kawalan gelung tertutup suapbalik positif dan
suapbalik negatif.
A Menerbitkan persamaan rangkap pindah gambarajah blok kompleks.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /2
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
4.0 Pengenalan.
Konsep gambarajah blok boleh digunakan untuk memudahkan kefahaman
mengenai kendalian keseluruhan sesuatu sistem kawalan. Tiap-tiap blok boleh
mewakili rangkap pindah untuk suatu komponen atau lebih.
Gambarajah blok dapat juga menunjukkan hubungan rangkap pindah tiap-tiap
komponen sistem dan memberi gambaran isyarat keluaran serta hubungannya kepada
masukan sistem.
4.1 Rangkap Pindah
Rangkap pindah merupakan nisbah diantara penjelmaan laplace keluaran
dengan penjelmaan laplace masukan.Lazimnya rangkap pindah tersebut ditulis dalam
bentuk blok. Ini dapat ditunjukkan dalam rajah 4.1.
Rajah 4.1 : Gambarajah blok sistem kawalan gelung buka = G(S) Atau C(S) = G(S)R(S) 4.2 Unsur-unsur pembanding bagi gambarajah blok
a) Tolakan (suapbalik negatif)
b) Campuran (suapbalik positif)
C(S) R(S)
e = r - b r
+
+
e = r + b r
b
_
+
b
Dimana : G(S) ialah rangkap pindah
Masukan (R(S)) G(S)
Keluaran(C(S))
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /3
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
c) Campuran dan Tolakan
d) Pendaraban
4.3 Aljabar gambarajah blok
4.3.1 Titik pengambilan
• Menunjukkan tempat dimana lebih daripada satu isyarat digunakan.
4.3.2 Anak panah
• Panah haluan menunjukkan haluan aliran isyarat
4.3.3 Blok-blok bersiri
R(S) C1(S) C2(S) C(S) R(S) C(S) = G1. = G2 . = G3 Dengan mendarabkan ketiga-tiga persamaan ini. X X = G1G2G3 Maka = G1G2G3
C1(S) R(S)
C1(S) R(S)
b
b b
e = r1 + r2 - b r2
-
+ + r1
b
C2(S) C1(S)
C(S) C2(S)
C2(S) C1(S)
C(S) C2(S)
C(S) R(S)
1 G1 G2 G3 G1G2G3 =
x
e = r x b r
b
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /4
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
4.3.4 Blok-blok selari
C = C1 + C2 C = G1R1 + G2R2
R2
C R
+
+ +
+ @
C C R
C2
C1 R1
G1 + G2
G1
G2
G1
G2
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /5
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA. 1. Apakah kegunaan gambarajah blok dalam sesuatu sistem kawalan.
2. Berikan takrifan rangkap pindah.
3. Nyatakan empat unsur pembanding bagi gambarajah blok.
4. Apakah tujuan titik pengambilan dibina dalam gambarajah blok?
5. Berikan fungsi anak panah dalam sistem kawalan gambarajah blok.
6. Dapatkan rangkap pindah bagi gambarajah berikut.
a)
b)
R3 C3
AKTIVIT AKTIVITI 4A
1 G1 G2 G3 G4
R2
+
+
C
C2
C1 R1 G1
G2
G3
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /6
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
1. Gambarajah blok boleh digunakan untuk memudahkan kefahaman mengenai
kendalian keseluruhan sesuatu sistem kawalan.
2. Rangkap pindah merupakan nisbah diantara penjelmaan laplace keluaran dengan
penjelmaan laplace masukan.
3. Empat unsur pembanding bagi gambarajah blok.
i. Tolakan (suapbalik negatif)
ii. Campuran (suapbalik positif)
iii. Campuran dan Tolakan
iv. Pendaraban
4. Menunjukkan tempat dimana lebih daripada satu isyarat digunakan.
5. Panah haluan menunjukkan haluan aliran isyarat
6. a) G1G2G3G4
b) C = C1 + C2 + C3
MAKLUM MAKLUMBALAS AKTIVITI 4A
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /7
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
4.3.5 Gambarajah Blok suapbalik
Rajah 4.2 : Gambarajah Blok sistem kawalan gelung tutup suapbalik negatif
4.3.5.1 Terbitan persamaan rangkap pindah blok suapbalik:
Merujuk kepada rajah 4.2: = G1 ………………(a)
Rangkap pindah laluan suapbalik = = H(S) …..(b)
Rangkap pindah gelung buka = = G1H(S) …(c)
C(S) = G1E(S) [daripada (a)]…………(1)
F(S) = H(S)C(S) [daripada (b)]…………(2)
E(S) = R(S) - F(S) [Ralat] ..………..(3)
Gantikan E(S) dalam pers. (3) ke dalam pers. (1);
C(S) = G1[R(S) – F(S)]
C(S) = G1R(S) - G1F(S) ………………(4)
Gantikan F(S) dalam pers. (2) kedalam pers. (4);
C(S) = G1R(S) – G1H(S)C(S).
C(S) + C(S)G1H(S) = G1R(S)
C(S)[1 + G1H(S)] = G1R(S)
Maka Rangkap pindah :
Tahukah anda terdapat 2 jenis blok suapbalik iaitu; i. Suapbalik positif.
ii. Suapbalik negatif.
F(S) E(S)
C(S) E(S)
F(S) C(S)
C(S) R(S)
G1 1 + G1H(S) =
+
-
E(S)
F(S)
R(S) C(S) G1
H(S)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /8
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
4.3.6 Penukaran bentuk gambarajah blok.
4.3.6.1 Mengubah isyarat ke hadapan.
4.3.6.2 Mengubah isyarat ke belakang.
4.3.6.3 Mengubah cawangan penjumlahan
4.2.6.3.1 Mengubah ke hadapan
4.2.6.3.2 Mengubah ke belakang
4.2.6.4 Menukar blok
r
C C
C C =
r
r r
r G G
1/G
r =
C C
r G G
G
b
C =
b
C r G G
G
C
b
C
b
r r = G G
1/G
= r C
G1
C r 1/G2
1/G1
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /9
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
4.4 Contoh terbitan persaman rangkap pindah pengolahan gambararajah blok:
4.3.1 Permudahkan gambarajah blok berikut. ab
-
C R G1 + G2
G2H
b
a -
+ C R
G1
G2
H
C R G1 + G2 1
1 + G2H
C R G1 + G2 1 + G2H
C
-
+ R
G1
G2
H G2
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /10
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Dapatkan rangkap pindah bagi gambarajah blok sistem gelung tutup suap balik positif. 2. Terbitkan persamaan rangkap pindah gambarajah blok kompleks berikut. 3. Dapatkan ringkasan persamaan rangkap pindah bagi gambarajah blok berikut.
+
+
E(S)
F(S)
R(S) C(S)
H(S)
G1
- -
+ C R
H2
G1
H1
G2 G3 G4
C
- -
+ R
G4
G1
H1 H2
G2 G3
AKTIVITI 4B
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /11
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
1.
2. 3.
C(S) R(S) =
G1 1 - G1H(S)
= C(S) R(S)
G1G2G3G4 - G1G4 1 - G1G4H1 + G1G2G3G4H1 - G3G4H2
R C G1G2G3 + G3G4 + G2G3G4H2
1 + G2H2 + G1G2G3H1 + G3G4H1 + G2G3G4H1H2
MAKLUMBALAS AKTIVITI 4B
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /12
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian kendiri
ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan. Jika ada
masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda. Selamat mencuba
semoga berjaya !!!
1. Dapatkan terbitan persamaan rangkap pindah C(S) / R(S) bagi gambarajah blok berikut.
a)
b)
c)
C(S)
C(S)
_
+
_ +
R(S)
H3
G1
H2
H1
G2
C(S)
_
+
_ +
R(S)
H3
G1
H2
H1
G2
G3
R(S) _
_
_
_ _ G3 G2 G4
H3 H1
H4 H2
G1
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 4 /13
PENGENALAN SISTEM KAWALAN UNIT 4
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
a) b)
c)
+ G1G
G1G2G3 + G3 + G1G3H1 + G1G3H2 1 + G1H1 + G1H2 - G1G2H3
C(S R(S)
=
C(S R(S)
G1G2 + 1 + G1H1 + G1H2 1 + G1H1 + G1H2 - G1G2H3
=
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
TAHNIAH !!! KERANA MENCUBA. Teruskan dengan unit selanjutnya
G1G2G3G4 (1 + G2H2)(1 + G3G4H3 + G3G4H4 + G4H4) + G2G3G4H1
= C(S R(S)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/1
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
Objektif Am
Mengetahui dan Memahami rangkap pindah rangkaian elektrik.
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Menakrifkan jelmaan laplace.
A Menentukan jelmaan laplace bagi sesuatu rangkap.
A Menerbitkan persamaan rangkap pindah komponen perintang.
A Menerbitkan persamaan rangkap pindah komponen kapasitor.
A Menerbitkan persamaan rangkap pindah komponen induktor.
A Menerbitkan persamaan rangkap pindah Litar Siri RLC.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/2
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
5.0 Pengenalan
Penjelmaan laplace adalah suatu alat bagi menjelmakan sesuatu fungsi dalam
domain masa (t) ke domain ulangan(S) iaitu pembolehubah komplek atau
pengendalian laplace.
Penjelmaan laplace suatu rangkap masa f(t) diberi oleh persamaan:
∫ )]([ tf = F(S) = dtetf st∫∞ −
0)(
dimana F(S) = jelmaan laplace untuk )(tf
s = pembolehubah kompleks
= σ + jw
nyata + khayal
)(tf = persamaan yang menunjukkan satu rangkaian bagi
sebarang isyarat atau rangkap
e-st = faktor komplek.
∫ = simbol untuk operasi jelmaan laplace transform ke atas f(t)
5.1 Penentuan jelmaan laplace bagi rangkap-rangkap atau isyarat mudah. 5.1.1 Isyarat langkah unit (unit step)
[ ]∫ )(tf = F(S) = dtetf st∫∞ −
0)(
= ∫∞ −
οdtetu st)(
= ∫∞ −
ο)(1 tde st
= ][ ∞−− οsste /
= ][ ∞−− οstes/1
= -1/s[e- ∞ -eo ]
= -1/s[0 – 1]
= 1/s.
0
f(t)
t
u(t) = 1 t ≥ 0 u(t) = 0 t < 0
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/3
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
5.1.2 Isyarat Tanjakan (unit Ramp)
[ ]∫ )(tf = F(S) = dtetf st∫∞ −
0)(
= ∫∞ −
ο)(tdte st
= [ ] [ ][ ]∞−− −−− οdteet sstsst 1//
= [ ] [ ][ ]∞−− +− οdteest sstst // = [ ] [ ][ ][ ]∞−− −+− ο
stst esest 2/1/
= [ ][ ]∞−− +− οstst estes /1/1
= -1/s [ (∞) e- s[∞] + 1/s [e-∞ ] – [ 0 + 1/s[e0 ]] = -1/s [[0 + 0] – [0 + 1/s]] = -1/s [-1/s] = 1/s2.
0 t
f(t)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/4
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
5.1.3 Isyarat sinus f(t) = sin wt
0
[ ]∫ )(tf = F(S) = dtetf st∫∞ −
0)(
= ∫∞ −
οω dtte stsin
= [ ] dteeej sttjtj −∞ −∫ −ο
ωω2/1
= [ ]dteej tjstjs∫∞ +−−− −
ο
ωω )()(2/1
= [ ] [ ][ ]∞+−−− ++−− οωω ωω tjstjs ejsejsj )()( /1/12/1
= 1 - 1 [0] + 1 [0] _ - 1 [e0] + 1 [e0] 2j [ s - jω ] [ s + jω ] [ s - jω ] [ s + jω]
= 1 1 [1] - 1 [1] 2j [ s - jω ] [ s + jω ]
= 1 s + jω - s + jω 2j [s – jω][s + jω]
= 1 2jω
2j s2 + ω2
= ω s2 + ω2
f(t)
1
t
[ ]
Menurut formula Eula’s sin ωt = 1 [ejωt – e-jωt] 2j
] [
[ ]
[ ] [ ]
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/5
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
5.1.4 Isyarat kosinus f(t) = kos ωt 0
[ ]∫ )(tf = F(S) = dtetf st∫∞ −
0)(
= ∫∞ −
οω dttekos st
= [ ] dteee sttjtj −∞ −∫ +ο
ωω2/1
= [ ] [ ][ ]dtee tjstjs∫∞ +−−− +
ο
ωω2/1
= [ ] [ ] [ ] [ ][ ]∞+−−− +−−− οωω ωω tjstjs ejsejs /1/12/1
= 1 - 1 [0] - 1 [0] _ - 1 [e0] - 1 [e0] 2 [ s - jω ] [ s + jω ] [ s - jω ] [ s + jω]
= 1 1 [1] + 1 [1] 2 [ s - jω ] [ s + jω ]
= 1 s + jω + s - jω 2 [s – jω][s + jω]
= 1 2s
2 s2 + ω2
= s s2 + ω2
f(t)
[ ]
Menurut formula Eula’s sin ωt = 1 [ejωt + e-jωt] 2
] [
[ ]
[ ] [ ]
t
1
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/6
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Berikan takrifan penjelmaan laplace.
2. Selesaikan jelmaan laplace untuk rangkap-rangkap f(t) berikut:
i) f(t) = sin at
ii) f(t) = kos at
iii) f(t) = 3 sin ωt
iv) f(t) = 4 kos ωt
3. Nyatakan penjelmaan laplace suatu rangkap masa f(t) dalam bentuk persamaan
matematik.
AKTIVITI 5A
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/7
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
1. Penjelmaan laplace adalah suatu alat bagi menjelmakan sesuatu fungsi dalam
domain masa (t) ke domain ulangan(S) iaitu pembolehubah komplek atau
pengendalian laplacean.
2.
i) a s2 + a2 ii) s s2 + a2 iii) 3ω s2 + ω2 iv) 4s s2 + ω2
3. ∫ )]([ tf = F(S) = dtetf st∫∞ −
0)(
MAKLUMBALAS AKTIVITI 5A
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/8
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
5.2 Terbitan Rangkap Pindah Rangkaian Elektrik
Tahukah anda beberapa peranti bagi litar elektrik terdiri daripada perintang, peraruh
dan pemuat(kapasitor). Penggunaan Hukum Kirchoff arus dan voltan adalah berguna
dalam menghuraikan litar elektrik dan rangkaian elektrik.
5.2.1 Perintang 5.2.2 Peraruh
5.2.3 Pemuat (kapasitor) Vc(t) = 1 ? id(t) C
i(t) R
V(S)
I(S)
VR(t)
VR(t) = Ri(t) VR(S) = R I(S)
V(S) 1/R
I(S) R
C
L i(t) I(S)
V(S) VL(t)
VL(t) = Ldi(t) dt VL(S) = LS I(S)
V(S) 1/LS
I (S) LS
Rangkap Pindah
q = ?idt = CVc
V(S) VC(t)
i(t)
Vc(S) = 1 I(S) CS
I(S) 1/CS
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/9
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
5.2.4 Litar Siri RLC
C C Menurut hukum Kirchoff.
V(t) = i(t)R + L di(t) + 1 ? idt dt C V(S) = I(S)R + LSI(S) + 1 I(S) CS = I(S) R + LS + 1 CS = I(S) RCS + LCS2 + 1 CS
Maka rangkap pindah : V(S) = RCS + LCS2 + 1
(gelung buka) I(S) CS
L i(t) R
V(t)
V(S) I(S) RCS + LCS2 + 1
CS
] [
] [
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/10
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
5.3 Contoh-contoh terbitan persamaan rangkap pindah litar RLC (a)
Vi(S) = [ R + 1/ CS] I(S)
Vo(S) = 1 I(S) CS Maka rangkap pindah = Vo(S) = 1 / CS Vi(S) [ RCS + 1] / CS = 1
1 + RCS (b) Vi(S) = [ R + 1/CS ] I(S) Vo(S) = I(S)R Maka rangkap pindah = Vo(S) = R Vi(S) [RCS + 1]/ CS = RCS 1 + RCS
Vi(S) Vo(S)
R I(S)
C
I(S) C
R Vi(S) Vo(S)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/11
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Dapatkan rangkap pindah I(S) / V(S) bagi litar berikut.
a. Perintang .
b. Peraruh .
c. Pemuat
2. Dapatkan rangkap pindah Vo(S) / Vi(S) bagi gambarajah litar RLC berikut.
a.
b.
L I(S)
C
R
Vi(S) Vo(S)
AKTIVITI 5B
L I(S)
C
R
Vi(S)
Vo(S)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/12
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
1) (a)
I(S) = 1 V(S) R
(b) I(S) = 1 V(S) LS
(c) I(S) = CS V(S)
2) a. Vo(S) = 1 Vi(S) RCS + LCS2 + 1
b. Vo(S) = LS Vi(S) RCS + LCS2 + 1
MAKLUMBALAS AKTIVITI 5B
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/13
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian kendiri
ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan. Jika ada
masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda. Selamat mencuba
semoga berjaya !!!
1. Dapatkan rangkap pindah Vo(S) / Vi (S) bagi rajah berikut;
(a) (b)
I(S)
L
Vi(S) Vo(S)
R2
C2
R1
C1
I(S)
L
Vi(S)
Vo(S)
R2
C2
R1
C1
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT5/14
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 5
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
(a) Vo(S) = (R2C2S + 1)(R1C1S + 1) Vi(S) LSR1C1SC2S + C2S + R1C2S + (R1C1S + 1)(R2C2S + 1)
(b) Vo(S) = R1C2S Vi(S) [(R1C2S + (R1C1S + 1)(1 + LSC2S + R2C2S)]
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
TAHNIAH !!! Jika anda telah mengetahui dan memahami teruskan dengan unit Selanjutnya. Jika tidak ulangi unit tersebut.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /1
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
Objektif Am
Mengetahui dan memahami rangkap pindah pemacu motor arus terus (a.t.).
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Menerbitkan rangkap pindah Sistem Gelung Buka Kawalan Medan motor AT.
A Menerbitkan rangkap pindah Sistem Gelung Tutup Kawalan Angkir motor AT.
A Menerbitkan rangkap pindah Sistem Gelung Tutup.
A Menyelesaikan rangkap pindah pemacu motor AT.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /2
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
6.0 Pengenalan
Tahukah anda bagaimana rangkap pindah digunakan dalam sistem kawalan pemacu
motor AT? Mari kita sama – sama perhatikan penerbitan rangkap pindah dalam
sistem kawalan motor AT.
Rangkap pindah merupakan nisbah diantara penjelmaan laplace keluaran dengan
penjelmaan laplace masukan dalam sesuatu sistem kawalan.
6.1 Terbitan Rangkap pindah Pemacu Motor AT
6.1.1 Contoh Sistem Gelung Buka
Dapatkan rangkap pindah ωm(S)/Ef(S) bagi sistem kawalan motor AT
dalam rajah 6.1 berikut. Penjana yang dipandu pada laju malar
menghasilkan voltan motor. Motor bersifatekun (J).
Rajah 6.1: Sistem Kawalan Gelung Buka
Penyelesaian:
(i) Litar medan :
Ef(t) = RfIf + Lf dIf/dt
Laplacekan:
Ef(S) = RfIf(S) + LfSIf(S)
= If(S) [ Rf + LfS]
If(S) = Ef(S)/ [ Rf + LfS ]
If(S) = 1
Ef(S) Rf + LfS
Ig
J
If
Lfm
Rfm Rg Lg
Eg Lf
Rf
Ef ωm
Ef(S) If(S) 1 Rf + LfS
INPUT
M G
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /3
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
(ii) Litar janakuasa
Eg(t) = LgdIg + RgIg + RfmIg + Lfm dIg
dt dt
Laplacekan:
Eg(S) = LgSIg(S) + RgIg(S) + RfmIg(S) + LfmSIg(S)
Eg(S) = Ig(S) [ Rg + Rfm + LgS + LfmS ]
Ig(S) = 1
Eg(S) Rg + Rfm + LgS + LfmS
(iii) Litar berkadaran
Eg α If
Eg = KgIf
Laplacekan:
Eg(S) = KgIf(S) [ dimana Kg adalah pemalar kadaran]
(iv) Litar berkadaran dikeluaran
Tm α Ig
Tm = KmIg
Laplacekan:
Tm(S) = KmIg(S) [dimana Km adalah pemalar kadaran]
Eg(S) Ig(S) 1 Rg + Rfm + S [Lg + Lfm ]
Tm(S) = Km Ig(S)
If(S) Kg
Eg(S)
Ig(S) Tm(S) Km
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /4
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
(v) Dayakilas beban di keluaran
TL = J dωm(t)
dt
Laplacekan:
TL(S) = JSωm(S)
TL(S) = TM(S) = JSωm(S)
[ dayakilas beban adalah sama dengan dayakilas motor]
Rangkap pindah = ωm(S)
Ef(S)
KgKm
JS[Rf + SLf ][Rg + Rfm + S[Lg + Lfm]
ωm(S) Tm(S)
Ig(S)
Eg(S)
If(S)
Ef(S)
=
Kg
Km 1 Rf + SLf
1 Rg + Rfm + S(Lg + Lfm)
1 JS
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /5
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
6.1.2 Kawalan Medan Motor AT
Bagi kawalan angkir litar dibekalkan dengan arus angkir yang tetap.
Oleh itu ia(t) adalah arus yang tetap
φ α if(t) [ fluk berkadar terus dengan arus medan if(t) ]
Maka φ = Kfif(t) [ dimana Kf adalah pemalar bagi medan motor]
J adalah sifatekun (inertia) dan f adalah geseren
Rajah 6.2: Sistem Kawalan Medan
beban
Ia(t) La Ra
θ f Tm
If(t)
Lf
Rf
Vf(t)
J
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /6
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
(i) Litar medan
Vf(t) = if(t)Rf + Lfdif(t)/dt
Laplacekan:
Vf(S) = RfIf(S) + LfSIf(S)
= If(S)[ Rf + LfS]
If(S) = Vf(S)/[Rf + LfS] …………………….(1)
(ii) Dayakilas motor(τm)
τm α φ dan ia(t)
τm = Kmφia(t) [dimana km adalah pemalar kadaran]
τm = Km[Kfif(t)]ia(t)
τm = [KmKf ia(t)]if(t)
Laplacekan:
τm(S) = [KmKfIa(t)]If(S)
= [KIf(S)……………(2) (dimana K = KmKfIa(t) adalah pemalar)
(iii) Dayakilas Beban (τL)
τL(t) = Jmd2φ (t) + fdφ (t)
dt2 dt
Laplacekan:
τL(s) = JS2φ (s) + fsφ (s)
= [JS2 + fS] φ (s) ……………………..(3)
Juga τL(s) = τm(s) + τd(s) [dayakilas motor adalah sama dengan dayakilas beban]
Dengan menganggapkan τd = 0 [Td adalah dayakilas gangguan dan boleh diabaikan]
Maka τL(s) = τm(s)
JS2φ (s) + fSφ (s) = KmIa(s)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /7
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
Daripada pers.(1) : τm(S) = KIf(S)
τm(S) = KVf(S)/[Rf + LfS]
Oleh kerana τm(S) = τL(S)
Maka ( JS2 + fS) θ(s) = KmVf(S)
Rf + LfS
Rangkap pindah: G(s) = φ (S) = K
Vf(S) [Rf + LfS][JS2 + fS)
φ (S) = K
Vf(S) S[Rf + LfS][JS + f)
Rangkap pindah keseluruhan:
Rajah blok:
τd(s)
Pemalar Beban kelajuan
Vf(s) τm(s) τL(s)
Di susun semula akan rangkap pindah(G(S):
G(S) = φ (S) = K
Vf(S) S[Rf + LfS)(JS + f)
= K
[S[Rf[ 1 + LfS]]f [ JS + 1]]
Rf f
= K
SfRf ( 1 + Sτf )(1 + SτL)
φ(S)
Vf(S)
KEDUDUKAN KELUARAN
VOLTAN MEDAN (MASUKAN)
K S[Rf + LfS][JS + f)
+ ω(S) If(S) φ (s)
1
Rf + SLf 1 . JS + f
K 1 S
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /8
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
Dimana τf = Lf - pemalar masa medan motor
Rf
τL = J - pemalar masa beban motor
f
dan biasanya τL > τf
6.1.3 Kawalan angkir
Bagi kawalan angkir motor AT arus medan if(t) adalah tetap dan arus
angkir adalah berubah.
Rajah 6.3: Sistem Kawalan Angkir
If(t) = tetap
φ
Vb
f
τm
Ia(t) La Ra
Va
J
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /9
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
(i) Litar angkir;
Va = ia(t)Ra + Ladia(t) + Vb
dt
Laplacekan:
Va(S) = Ra Ia(S) + SLaIa(S) + Vb(S)
Maka Va(S) = (Ra + Sla)Ia(S) + Vb(S) …………………….(1)
Dimana Vb adalah dge balas oleh litar angkir dan berkadar terus dengan
kelajuan motor(φ).
Vb α kelajuan motor
Maka Vb(S) = KmSφ (s) dimana Km adalah pemalar kadar.
Masukkan nilai Vb(S) kedalam pers. (2).
Va(s) = (Ra + Sla)Ia(s) + KmSφ (s) …………………….(2)
(ii) Dayakilas motor
τm α φ dan if(t)
τm = Kmφia(t)if(t) [dimana km adalah pemalar kadaran]
τm = Km[Kfif(t)]ia(t)
τm = Kia(t) (dimana K = KmKfIf adalah pemalar)
Laplacekan:
τm(s) = = KIa(s) …………(3)
(iii) Dayakilas beban(τL)
τL(t) = Jmd2φ (t) + fdθ(t)
dt2 dt
τL(s) = JS2φ (s) + fsφ (s) ……………………..(4)
Juga τL(s) = τm(s) + τd(s)
Dengan menganggapkan τd = 0
Maka τL(s) = τm(s)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /10
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
JS2φ (s) + fSφ (s) = KIa(s)
Maka Ia(s) = ( JS2 + fS)φ (s) …………………….(5)
K
Masukkan pers. (5) ke dalam pers. (3)
Va(s) = (Ra + Sla) ( JS2 + fS) φ(s) + KmSφ (s)
K
Rangkap pindah: G(s) = φ(s) = K
Va(s) S[(Ra + SLa)(JS + f) + KKm]
Gambarajah blok:
Angkir Td(s) Beban
Va(s) Tm(s) TL(s)
Vb
(Tacho meter sebagai komponen suapbalik)
Di susun semula akan rangkap pindah:
G(s) = θ(s) = K
Va(s) S[Ra(SLa + 1)(SJ + 1)f + KKm]
Ra f
= K
S[Raf(Sτa + 1)(SτL + 1) + KKm]
Dimana τa = La - pemalar masa angkir
Ra
τL = J - pemalar masa motor
f
-
θ(s) K
Ra + SLa 1
S(JS + f)
SKm
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /11
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Terbitkan rangkap pindah sistem gelung buka kawalan motor at berikut.
2. Terbitkan rangkap pindah sistem kawalan medan motor at.
3. Terbitkan rangkap pindah sistem kawalan angkir motor at.
AKTIVITI 6A
Ig
J
If
Lfm
Rfm Rg Lg
Eg Lf
Rf
Ef ωm
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /12
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
1. Rangkap pindah = ωm(S)
Ef(S)
KgKm
[Rf + SLf ][Rg + Rfm + S[Lg + Lfm]]JS
2. G(S) = φ(S) = Km
Vf(S) S[Rf + LfS)(JS + f)
3. G(s) = φ(s) = K
Va(s) S[(Ra + SLa)(JS + f) + KKm]
MAKLUMBALAS AKTIVITI 6A
=
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /13
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian
kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan.
Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda.
Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Buktikan rangkap pindah sebuah motor sistem gelung buka kawalan angkir
adalah :
φ (s) = Km .
Va(s) S[Raf(Sτa + 1)(SτL + 1) + KmKb]
2. Buktikan rangkap pindah sebuah motor sistem gelung buka kawalan medan
adalah :
G(S) = φ(S) = Km
Vf(S) S[Rf + LfS)(JS + f)
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /14
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
1. (i) Litar medan
Vf(t) = if(t)Rf + Lfdif(t)/dt
Laplacekan:
Vf(S) = RfIf(S) + LfSIf(S)
= If(S)[ Rf + LfS]
If(S) = Vf(S)/[Rf + LfS] …………………….(1)
(ii) Dayakilas motor
Tm α φ dan ia
Tm = Kmθia [ km = pemalar kadar]
Tm = KmKfifia
Laplacekan:
Tm(S) = [KmKfIa]If(S)
= [KIf(S)………………(2) (dimana K = KmKfIa adalah pemalar)
(iii) Dayakilas Beban (TL)
TL(t) = Jmd2φ (t) + fdθ(t)
dt2 dt
Laplacekan:
TL(s) = JS2φ (s) + fsφ (s)
= [JS2 + fS]φ (s) ……………………..(4)
Juga τL(s) = τm(s) + τd(s) [dayakilas motor adalah sama dengan dayakilas beban]
Dengan menganggapkan τd = 0 [Td adalah dayakilas gangguan dan boleh diabaikan]
Maka τL(s) = τm(s)
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /15
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
JS2φ (s) + fSφ (s) = KmIa(s)
Daripada pers.(1) : τm(S) = KmIf(S)
τm(S) = KmVf(S)/[Rf + LfS]
Oleh kerana τm(S) = τL(S)
Maka ( JS2 + fS) φ (s) = KmVf(S)
Rf + LfS
Rangkap pindah: G(s) = φ (S) = K
Vf(S) [Rf + LfS][JS2 + fS)
φ (S) = K
Vf(S) S[Rf + LfS][JS + f)
2. Arus medan if(t) adalah tetap dan arus angkir adalah berubah
(i) Dayakilas motor
τm(s) = KmKfIf(s)Ia(s)
= (KmKfIf)Ia(s)
= KmIa(s) ………………………………………(1)
(ii) Litar angkir;
Va = iaRa + iaLa + Vb
Laplacekan:
maka Va(s) = (Ra + Sla)Ia(s) + Vb(s) …………………….(2)
φ
If = tetap
Vb
f
Tm
ia La Ra
Va
J
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 6 /16
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 6
Vb α kelajuan motor
Maka Vb(s) = KmSφ (s) dimana Km adalah pemalar kadar.
Masukkan nilai Kb kedalam persamaan. (2).
Va(s) = (Ra + Sla)Ia(s) + KbSφ (s) …………………….(3)
(iii) Dayakilas beban(TL)
τL(t) = Jmd2φ (t) + fdφ (t)
dt2 dt
τL(s) = JS2φ (s) + fs(s) ……………………..(4)
Juga τL(s) = τm(s) + τd(s)
Anggapkan τd = 0
Maka τL(s) = τm(s)
JS2θ(s) + fSθ(s) = KmIa(s)
Maka Ia(s) = ( JS2 + fS) φ(s) …………………….(5)
Km
Masukkan pers. (5) ke dalam pers. (3)
Va(s) = (Ra + Sla) ( JS2 + fS) θ(s) + KmSθ(s)
K
Rangkap pindah: G(s) = θ(s) = K
Va(s) S[(Ra + SLa)(JS + f) +KKm]
TAHNIAH!!!
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 7 /1
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 7
Objektif Am
Mengetahui dan memahami kaedah kawalan PID (Proportional, Integral dan
Derivative ).
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Menjelaskan kebaikan Kawalan PID.
A Melakarkan rajah skematik PID.
A Menerangkan prinsip operasi kawalan.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 7 /2
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 7
7.0 Pengenalan
Apakah maksud sebenar PID dan kelebihannya dalam sistem kawalan motor
a.t.? Maksud sebenar PID (proportional, integral and derivative) ialah satu sistem
kawalan yang memberi isyarat lebih baik jika berlaku perubahan yang mendadak pada
motor a.t. Kelebihannya ialah sebarang kalajuan mendadak yang berlaku pada sistem
ini dapat dikesan dengan lebih tepat.
7.1 Kestabilan Sistem Kawalan PID
Rajah 7.1: Sistem Kawalan PID
ωR
KELAJUAN RUJUKAN
INPUT
ωm
∼
-
- + +
Ia
PEMUAT PENGHAD ARUS
PENJANA RAMP
ISYARAT ARUS
PENGAWAL ARUS
TACHO GENERATOR
PENUKAR MEDAN
Litar Pemacu
PENUKAR
∼
∼
∼
Pengubah Arus
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 7 /3
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 7
7.1.2 Operasi Litar
Kelajuan motor AT akan dilaraskan merujuk kepada bahagian kelajuan
rujukan sistem. Kelajuan ini akan melalui penjana ramp yang bertujuan untuk
memberi isyarat yang lebih baik sekiranya berlaku perubahan kelajuan yang secara
tiba-tiba(mendadak). Selisih isyarat(error signal) dari pembanding(comparator) akan
memasuki ke pemuat penghad am bagi menghadkan masukan arus. Selanjutnya
selisih isyarat ini dibandingkan pula dengan isyarat arus meter melalui pengubah arus
dan pemuat isyarat arus. Keluaran arus dari pembanding ini dikawal untuk litar
pemacu yang akan mengawal sudut picuan pemacu penukar yang akan mengawal
voltab angkir, Va dan arus angkir,Ia motor AT. Semua kawalan ini dapat dilakukan
oleh kawalan PID.
7.1.3 Kebaikan Kawalan PID
1. Sebarang kalajuan mendadak yang berlaku pada sistem ini dapat dikesan
dengan lebih tepat.
2. Mempunyai selisih isyarat yang kecil iaitu lebih kurang 1%
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 7 /4
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 7
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Nyatakan fungsi penjana ramp dalam kawalan kelajuan PID.
2. Lebelkan bahagian blok kawalan PID di bawah.
AKTIVITI
ω
∼ I
ARUS
c………..
b………… GENERA
a……… MEDA
e…...
-
- ++
ω
d……..
∼ ∼
∼ f…….
g…..
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 7 /5
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 7
1. Untuk memberi isyarat yang lebih baik jika berlaku perubahan kelajuan.
2. a. Penukar Medan
b. Tacho Generator
c. Pengawal Arus
d. Penjana Ramp
e. Litar Pemacu
f. Isyarat Arus
g. Penukar
MAKLUMBALAS AKTIVITI 7A
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 7 /6
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 7
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian
kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan.
Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda.
Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Dengan bantuan rajah skematik, huraikan operasi kawalan PID.
2. Nyatakan kebaikan sistem kawalan PID jika dibandingkan dengan sistem
kawalan yang lain.
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 7 /7
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 7
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
1.
Rajah skematik Sistem Kawalan PID
ωm
∼
-
- +
+
Ia
ωR PEMUAT PENGHAD ARUS
PENJANA RAMP
ISYARAT ARUS
PENGAWAL ARUS
TACHO GENERATOR
PENUKAR MEDAN
Litar Pemacu
PENUKAR
KELAJUAN RUJUKAN
∼ ∼
∼
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 7 /8
KAWALAN GELUNG TUTUP UNIT 7
Operasi Litar
Kelajuan motor AT akan dilaraskan merujuk kepada bahagian kelajuan
rujukan sistem. Kelajuan ini akan melalui penjana ramp yang bertujuan untuk
memberi isyarat yang lebih baik sekiranya berlaku perubahan kelajuan yang secara
tiba-tiba(mendadak). Selisih isyarat(error signal) dari pembanding(comparator) akan
memasuki ke pemuat penghad am bagi menghadkan masukan arus. Selanjutnya
selisih isyarat ini dibandingkan pula dengan isyarat arus meter melalui pengubah arus
dan pemuat isyarat arus. Keluaran arus dari pembanding ini dikawal untuk litar
pemacu yang akan mengawal sudut picuan pemacu penukar yang akan mengawal
voltab angkir, Va dan arus angkir,Ia motor AT. Semua kawalan ini dapat dilakukan
oleh kawalan PID.
2. Kebaikan Kawalan PID
a. Sebarang kalajuan mendadak yang berlaku pada sistem ini dapat dikesan
dengan lebih tepat.
b. Mempunyai isyarat selisih yang kecil iaitu lebih kurang 1%
TAHNIAH !!! KERANA MENCUBA. Teruskan dengan unit Selanjutnya
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /1
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
Objektif Am
Mengetahui dan memahami prinsip kawalan elektronik
terhadap motor arus terus (a.t.).
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Menjelaskan prinsip kawalan penukar separuh gelombang.
A Menjelaskan prinsip kawalan penukar gelombang penuh.
A Menjelaskan prinsip kawalan separuh penukar (Semiconverter).
A Menjelaskan prinsip kawalan penukar penuh.
A Menjelaskan prinsip kawalan dua penukar.
A Melakarkan gambarajah litar kawalan kelajuan sukuan pertama.
A Menjelaskan operasi litar kawalan kelajuan sukuan pertama.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /2
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
8.0 Pengenalan
Mungkin anda tidak mengetahui kawalan penukar. Oleh itu marilah kita sama -
sama merujuk kepada takrifan berikut. Antara kelebihan motor At ialah ianya boleh
dikendalikan dalam berbagai mod operasi seperti motor, penjana, pembrekan dan
boleh berfungsi pada berbagai nilai kelajuan dan dayakilas. Keperluan bagi menukar
arah putaran motor AT boleh dilakukan dengan menukar arah arus amatur merujuk
kepada medan magnet atau sebaliknya. Dengan menukar kedua-dua parameter ini
motor akan berputar pada arah yang sama semula.
8.1 Kawalan Penukar
Keperluan untuk menukar arah putaran motor AT boleh dilakukan dengan
menukar arah arus angkir merujuk kepada medan magnet atau sebaliknya. Dengan
menukar kedua-dua parameter ini motor akan berputar pada arah yang sama semula.
Adalah lebih praktikal bagi menukar arah arus angkir dari arah arus medan kerana
gelung medan adalah lebih induktif dan menyimpan banyak tenaga. Kawalan ini
dikenali sebagai Kawalan Penukar. Rajah 8.1 menunjukkan penggunaan kawalan
penukar dalam sesuatu kawalan litar.
AU AT
Rajah 8.1 Penukar dalam bentuk rajah blok Cara kawalan :
1. Kawalan tidak terkawal (diod, transistor)
2. Kawalan terkawal (SCR, Triak)
Penukar (penerus)
AU : AT(1θ / 3θ)
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /3
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
8.1.1 Kawalan tidak terkawal
Kawalan tidak terkawal ini boleh dikategorikan kepada 2 jenis iaitu :
1. Penukar separuh gelombang.
2. Penukar Gelombang Penuh
8.1.1.1 Penukar separuh gelombang.
Rajah 8.2 Penukar separuh gelombang
Tahukah anda komponen penyuisan terdiri daripada
SCR, UJT, MOSFET,TRANSISTOR, TRIAK,DIOD.
D1
M-
+
MG1
12
VAC 12
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /4
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
8.1.1.2 Penukar Gelombang Penuh
D1
D2
T21 5
6
4 8
M-
+
MG1
12
VAC
12
Rajah 8.3 : Penukar Gelombang Penuh
8.1.2 Kawalan boleh dikawal 8.1.2.1 Penukar ½ gelombang 1θ
M-
+
MG1
12
Q1
VAC
12
Rajah 8.4 Penukar ½ gelombang 1θ
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /5
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
8.1.1.2 Separuh Penukar 1θ
M-
+
MG1
12
Q1 Q2
D1 D2
VAC1
2
Rajah 8.5 Separuh Penukar 1θ 8.1.2.3 Penukar penuh 1θ
M-
+
MG1
12
Q1
Q2
Q3
Q4
VAC 12
L1
Rajah 8.6 Penukar penuh 1θ
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /6
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
8.1.2.4 Dua Penukar
M-
+
MG1
12
Q1
Q4Q2
VAC
12
Q3
R1
Q6
Q7Q5
VAC
12
Q8
L1
La
L2
Rajah 8.7 Dua Penukar 8.2 Hubungan Dayakilas Dan Kelajuan Motor At
Rajah 8.8 Hubungan Dayakilas Dan Kelajuan Motor At
Kelajuan(rpm)
Dayakilas(Nm)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /7
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
8.3 Kawalan sukuan pertama
Litar pemenggal(chopper) digunakan sebagai mengawal kawalan sukuan
pertama. Komponen-kmponen(transistor) digunakan bagi menghidupkan dan
mematikan litar pada kadaran 10 KHz untuk memastikan arus armatur yang
berterusan. Kelajuan dan voltan armature purata ditentukan oleh masa “on”
berbanding dengan masa “off’ gelombang pemodulatan lebar denyut pulse width
modulated(PWM) voltan armature. Kawal kitar kerja(duty cycle) secara tidak
langsung mengawal arus dan voltan armature dan perubahan arus adalah linar.
Kawalan ini adalah kawalan sukuan pertama kerana beban bertindak sebagai motor
dan berputar pada satu arah sahaja. Dayakilas juga terjana pada satu arah pusingan
sahaja. Arah voltan dan arus motor tidak boleh bertukar.
8.3.1 Rajah Litar dan gelombang keluaran
E
Ib
E
Q1
1
2 3
D1 Ra
M-
+
12
La
Rajah 8.9 Litar Kawalan sukuan pertama
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /8
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
8.10 Gelombang keluaran litar Kawalan sukuan pertama
E
Va
Imax Imin
Ia
Ia
Io
t
t
t
t
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /9
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Nyatakan 6 jenis komponen yang digunakan sebagai komponen penyuisan
dalam kawalan penukar.
2. Nyatakan 2 jenis kawalan penukar
3. Berikan takrifan kawalan penukar.
4. Lukiskan rajah penukar separuh gelombang jenis kawalan tidak terkawal.
5. Lukiskan rajah penukar separuh penukar satu fasa.
AKTIVITI 8
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /10
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
1. Komponen tersebut iaitu SCR,UJT, MOSFET, TRANSISTOR, TRIAK ,DIOD.
2. Kawalan tidak terkawal.
Kawalan terkawal.
3. Kawalan yang dapat menukarkan arus masukan ulangalik kepada arus terus.
4.
M-
+
MG1
12
Q1 Q2
D1 D2
VAC
12
MAKLUMBALAS AKTIVITI 8
D1
M-
+
MG1
12
VAC 12
5.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /11
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian
kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan.
Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda.
Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Dengan bantuan rajah litar skematik dan gelombang, terangkan operasi kendalian
kawalan motor AT pada sukuan yang pertama.
2. Lukiskan graf hubungan dayakilas dan kelajuan motor AT.
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /12
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
1. Litar pemenggal(chopper) digunakan sebagai mengawal kawalan sukuan
pertama. Komponen-kmponen(transistor) digunakan bagi menghidupkan dan
mematikan litar pada kadaran 10 KHz untuk memastikan arus armatur yang berterusan.
Kelajuan dan voltan armature purata ditentukan oleh masa “on” berbanding dengan
masa “off’ gelombang pemodulatan lebar denyut pulse width modulated(PWM) voltan
armature. Kawal kitar kerja(duty cycle) secara tidak langsung mengawal arus dan voltan
armature dan perubahan arus adalah linar. Kawalan ini adalah kawalan sukuan pertama
kerana beban bertindak sebagai motor dan berputar pada satu arah sahaja. Dayakilas
juga terjana pada satu arah pusingan sahaja. Arah voltan dan arus motor tidak boleh
bertukar.
E
Ib
E
Q1
1
2 3
D1 Ra
M-
+
12
La
Mm MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 8 /13
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 8
Gelombang keluaran litar Kawalan sukuan pertama
2. Hubungan Dayakilas Dan Kelajuan Motor At
Kelajuan(rpm)
Dayakilas(Nm)
TAHNIAH !!! KERANA MENCUBA. Teruskan dengan Unit Selanjutnya
E
Va
Imax
Imin
Ia
Ia
Io
t
t
t
t
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /1
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
Objektif Am
Mengetahui dan Memahami dan prinsip kawalan dua sukuan terhadap motor arus
terus (a.t.).
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Melakarkan litar pembalikkan medan.
A Melakarkan litar pembalikkan angkir.
A Menerangkan operasi litar pembalikkan medan.
A Menerangkan operasi litar pembalikkan angkir.
A Menerangkan prinsip litar kawalan dua sukuan dua penukar.
A Menerangkan prinsip litar kawalan dua sukuan - dua penukar dengan arus pusar.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /2
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
9.0 Pengenalan
Kawalan dua sukuan ialah satu kawalan litar yang direkabentuk dengan
Motor AT bertindak sementara sebagai penjana. Kawalan ini bertujuan untuk
mengawal dayakilas motor iaitu dengan menggunakan kaedah pembalikan
medan ( meningkatkan dayakilas ) dan pembalikan angker ( mengurangkan
dayakilas ).
9.1 Kawalan Dua Sukuan – Pembalikan Medan (field reversal)
VfVfVsVs
Ra
Rf
M-
+1
2
La
Lf
Rajah 9.1 : kawalan motor dengan pembalikan medan
Dalam kawalan ini litar direkabentuk dengan motor bertindak sementara sebagai
penjana dengan dayakilas positif. Merujuk kepada rajah di atas, ketika ini Ed lebih
kecil daripada Eo dan penukar bekerja sebagai penyongsang( inverter). Arus Id akan
mengalir dalam arah berlawanan dan berkurangan terhadap masa.Apabila sudut
picuan dilaraskan, Ed lebih besar daripada Eo, Id masih lagi sifar dan motor belum
berputar. Dengan mengubah polariti arus medan If menjadi kepada positif, maka arus
Id akan mengalir dan seterusnya akan menguja voltan Eo dan penukar bekerja sebagai
penerus.
-
+
Ed
Eo
Ia If
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /3
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
9.2. Kawalan Dua Sukuan – Pembalikan angkir (armature reversal)
VfVf
Ra
Rf
M-
+
12
VAC
12
SW1
12
SW21 2
La
Lf
Rajah 9.2 : kawalan motor dengan pembalikan angkir
Dalam kes ini pembalikan angkir mengantikan pembalikan medan. Ini
memerlukan suis pembalikan kela juan tinggi direkabentuk supaya dapat membawa
arus angkir yang tinggi. Sistem kawalan ini disusunatur supaya penyuisan berlaku
hanya apabila arus angkir bersamaan kosong. Merujuk kepada aruhan yang rendah,
angkir boleh dibalikkan dalam masa 150 ms iaitu kira-kira 10 kali lebih laju daripada
pembalikan medan. Pertukaran polariti menyebabkan arah arus angkir bertukar arah
menjadi negatif dan seterusnya berkurangan. Sudut picuan penukar dilaraskan supaya
voltan angkir menjadi negatif. Arus Id akan berkurangan walaupun motor masih lagi
berputar. Apabila voltan Ed > Eo, motor tidak berputar kerana arus angkir, Id masih
lagi kosong.
+
-
Ed
Eo
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /4
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Nyatakan DUA jenis kaedah pembalikan di dalam Kawalan Dua
Sukuan untuk mengawal dayakilas motor.
2. Nyatakan tujuan kawalan dua sukuan dengan pembalikan medan.
3. Lukiskan rajah litar kaedah kawalan pembalikan angkir.
AKTIVITI 9A
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /5
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
1. a. Pembalikan medan.
b. Pembalikan angker.
2 . Meningkatkan dayakilas motor
3.
VfVf
Ra
Rf
M-
+
12
VAC
12
SW1
12
SW21 2
La
Lf
MAKLUMBALAS AKTIVITI 9A
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /6
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
9.3. Kawalan Dua Sukuan – Dua Penukar
VfVf
Q1 Q3
VAC
12
Q2 Q4
Q5Q7
Q6Q8
Ra
M-
+
12
Rf
La
Lf
Rajah 9.3 : kawalan dua sukuan menggunakan dua penukar tanpa arus pusar.
Kawalan ini menggunakan dua penukar yang disambungkan selari dengan
angkir tetapi dalam arah yang bertentangan.Ketika penukar P1 bekerja sebagai
penerus, penukar P2 bekerja sebagai penyongsang dan sebaliknya.Sudut picuan
penukar P1iaitu α1, akan membenarkan arus Id mengalir dalam arah positif manakala
penukar P2 dengan sudut picuan α2, arus Id akan mengalir dalam arah negatif.Pada
ketika penukar P2 mula beroperasi, voltan terjana adalah Eo lebih besar daripada Ed,
arus Id akan terus mengalir sehingga voltan Ed lebih besar daripada Eo. Ini akan
menyebabkan arus Id mengalir dalam arah bertentangan dan menghasilkan dayakilas
berlawanan dan memberhentikan motor.
Id
Ed1 Ed2 Va
Eo
P1 P2
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /7
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
9.4. Kawalan Dua Sukuan – Dua Penukar Bekalan 3 fasa dengan Arus Pusa
VAC 3 PHASEVAC 3 PHASEVAC 3 PHASE
Q1
Q2
Q5
Q6Q4
Q3Q7
Q8
Q9
Q10
Q11
Q12
Ra
M-
+
12
L1
La
L2
Rajah 9.4 : kawalan 2 sukuan 2 penukar dengan arus pusar
Merujuk kepada rajah 9.4 Terdiri daripada dua penukar yang menerima
bekalan secara berasingan.Kedua-dua penukar beroperasi secara serentak. Semasa
penukar 1 bekerja sebagai penerus, penukar 2 bekerja sebagai penyongsang(inverter)
dan sebaliknya.Arus Ia adalah perbezaan di antara arus angkir penukar 1 dan angkir
penukar 2 . Arus angkir(Ia) = Id1 - Id2. Pertukaran arah arus akan menghasilkan
arus pusar. L1 dan L2 digunakan sebagai menghad atau mengurangkan arus pusar
arus ulangalik
Kuasa penukar 1 , P1 = Ed1 x Id1
Kuasa penukar 2, P2 = Ed2 x Id2
Kuasa aktif daripada bekalan , P = P1 - P2.
P1 P2
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /8
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
Contoh Pengiraan:
1. Kawalan dua sukuan dua penukar dengan arus pusar mempunyai voltan
bekalan angkir 450V dengan arus pusar 1500 ampiar. Penukar 1 mengalirkan
arus Id1 sebanyak 1800 ampiar dan penukar 2 menerima arus Id2 300 ampiar.
Jika voltan talian kedua-dua penukar adalah 360V, kirakan:
i. Kuasa pada penukar 1 dan 2.
ii. Kuasa masukan aktif.
iii. Sudut pemicu penukar 1 dan 2.
iv. Kuasa reaktif daripada bekalan.
Penyelesaian :
i. P1 = Ed1Id1
= 450 x 1800
= 810 kW
P2 = 450 x 300
= 135 kW.
ii. P = P1 – P2
= 810 – 135
= 675 kW
iii. Ed1 = 1.35E cos α1
450 = 1.35 x 360 cos α1
cos α1 = 0.926
α1 = 22.2 °
α2 = 180° - α1
= 180° - 22.2 °
= 157.8°
iv. Q1 = P1tan α1
= 810 tan 22.2°
= 330 kvar
Q2 = P2tan α2
= - 135 tan 157.8°
= 55 kvar
Q = Q1 + Q2 = 385 kvar
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /9
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Lukiskan rajah litar skematik kawalan dua sukuan menggunakan dua penukar
tanpa arus pusar.
2. Lukiskan rajah litar skematik kawalan dua sukuan menggunakan dua penukar
dengan arus pusar.
3. Kawalan dua sukuan dua penukar dengan arus pusar mempunyai voltan
bekalan angkir 415V dengan arus pusar 1500A. Penukar 1 mengalirkan arus
sebanyak 1600A dan penukar 2 menerima 250A. Jika voltan talian kedua -dua
penukar adalah 315V, kirakan:
ii. Kuasa pada penukar 1 dan 2.
iii. Kuasa masukan aktif.
iv. Sudut pemicu penukar 1 dan 2.
v. Kuasa reaktif daripada bekalan.
AKTIVITI 9B
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /10
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
1.
VfVf
Q1 Q3
VAC
12
Q2 Q4
Q5Q7
Q6Q8
Ra
M-
+
12
Rf
La
Lf
2.
VAC 3 PHASEVAC 3 PHASEVAC 3 PHASE
Q1
Q2
Q5
Q6Q4
Q3Q7
Q8
Q9
Q10
Q11
Q12
Ra
M-
+
12
L1
La
L2
MAKLUMBALAS AKTIVITI 9B
Ed1 Ed2 Va
Eo
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /11
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
3. i. P1 = 664 kW
P2 = 103.75 kW
ii. P = 560.25 kW
iii. α1 = 12.6°
α2 = 167.4°
iv. Q = 174.28 kvar
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /12
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam
penilaian kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang
disediakan. Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah
anda. Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Dengan bantuan rajah litar skematik, terangkan kendalian dua kawalan dua
sukuan menggunakan dua penukar tanpa arus pusar.
2. Dengan bantuan rajah litar skematik, terangkan kendalian dua kawalan dua
sukuan menggunakan dua penukar dengan arus pusar.
3. Kawalan dua sukuan dua penukar dengan arus pusar mempunyai voltan bekalan
angkir 415V dengan arus pusar 1500A. Penukar 1 mengalir arus sebanyak
1600A dan penukar 2 menerima 300A. Jika voltan talian kedua -dua penukar
adalah 360V, kirakan:
i. Kuasa pada penukar 1 dan 2.
ii. Kuasa masukan aktif.
iii. Sudut pemicu penukar 1 dan 2.
iv. Kuasa reaktif daripada bekalan.
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /13
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
1.
VfVf
Q1 Q3
VAC
12
Q2 Q4
Q5Q7
Q6Q8
Ra
M-
+
12
Rf
La
Lf
Kawalan ini menggunakan dua penukar yang disambungkan selari dengan
angkir tetapi dalam arah yang bertentangan.Ketika penukar P1 bekerja sebagai
penerus, penukar P2 bekerja sebagai penyongsang dan sebaliknya. Sudut picuan
penukar P1 iaitu α1, akan membenarkan arus Id mengalir dalam arah positif manakala
penukar P2 dengan sudut picuan α2, arus Id akan mengalir dalam arah negatif.Pada
ketika penukar P2 mula beroperasi, voltan terjana adalah Eo lebih besar daripada Ed,
arus Id akan terus mengalir sehingga voltan Ed lebih besar daripada Eo. Ini akan
menyebabkan arus Id mengalir dalam arah bertentangan dan menghasilkan dayakilas
berlawanan dan memberhentikan motor.
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
Ed1 Ed2 Va
Eo
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 9 /14
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 9
2.
VAC 3 PHASEVAC 3 PHASEVAC 3 PHASE
Q1
Q2
Q5
Q6Q4
Q3Q7
Q8
Q9
Q10
Q11
Q12
Ra
M-
+
12
L1
La
L2
Terdiri daripada dua penukar yang menerima bekalan secara
berasingan.Kedua-dua penukar beroperasi secara serentakSemasa penukar 1 bekerja
sebagai penerus, penukar 2 bekerja sebagai penyongsang(inverter) dan sebaliknya.
Arus Ia adalah perbezaan di antara arus angkir penukar 1 dan angkir penukar 2 . Arus
angkir(Ia) = Id1 - Id2. Pertukaran arah arus akan menghasilkan arus pusar. L1 dan
L2 digunakan sebagai menghad atau mengurangkan arus pusar arus ulangalik
3. i. P1 = 664 kW
P2 = 103.75 kW
ii. P = 560.25 kW
iii. α1 = 31.36°
α2 = 148.64°
iv. Q = 468.27 kvar
TAHNIAH !!! Jika anda telah mengetahui dan memahami teruskan dengan Unit Selanjutnya. Jika tidak ulangi unit tersebut.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 10 /1
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 10
Objektif Am
Memahami prinsip kawalan empat sukuan
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Merumuskan prinsip kawalan empat sukuan.
A Menyatakan fungsi-fungsi komponen sistem kawalan motor AT dengan
penggunaan kawalan empat sukuan.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 10 /2
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 10
10.0 Pengenalan
Mungkin anda tidak mengetahui apa itu kawalan empat sukuan. Oleh itu
marilah kita sama-sama merujuk kepada takrifan berikut. Antara kelebihan motor
at ialah ianya boleh dikendalikan dalam berbagai mod operasi seperti motor,
penjana, pembrekan. Ia juga boleh berfungsi pada berbagai nilai kelajuan dan
dayakilas. Keperluan bagi menukar arah putaran motor AT boleh dilakukan
dengan menukar arah arus amatur merujuk kepada medan magnet atau sebaliknya.
Dengan menukar kedua-dua parameter ini motor akan berputar pada arah yang
sama semula. Adalah lebih praktikal bagi menukar arah arus amatur dari arah arus
medan kerana gelung medan adalah lebih induktif dan menyimpan banyak tenaga.
Kaedah menukar parameter-parameter (arus,medan) bagi menukar arah putaran
motor dan berfungsi pada nilai dayakilas serta kelajuan pelbagai dikenali sebagai
kawalan empat sukuan. Kawalan ini boleh dilakukan menerusi penukar,
penyongsang atau kedua-duanya sekali. Biasanya kawalan sukuan digunakan
tanpa kawalan medan atau songsangan angkir tetapi menggunakan dua penukar
yang beroperasi secara songsangan.
Contoh:
Satu pemacu industeri digunakan untuk menghasilkan ciri-ciri kelajuan seperti
rajah 10.1 berikut;
[Sumber : Electrical Machines Drives and Power Systems(ms 516)]
INPUT
Rajah 10.1 Ciri graf daya kilas kelajuan melawan masa operasi
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 10 /3
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 10
Motor pirau at digunakan dengan dua penukar beroperasi secara songsangan
seperti rajah 10.3. Satu penukar sahaja akan beroperasi bagi setiap masa. Graf
10.1 menunjukan satu penukar yang beroperasi untuk tempoh 26 saat . Oleh itu
daripada graf tentukan polariti pada terminal motor at tersebut. Anggapkan
kelajuan dan daya kilas berkeadaan positif bila beroperasi mengikut jam.
Penyelesaian.
Berpandukan rajah 10.1 graf daya kilas kelajuan melawan tempoh operasi
dibahagikan kepada empat sukuan. Setiap pemulaan sukuan dirujuk kepada
kelajuan sifar iaitu pada masa operasi 2,8,15,21 dan 21 saat. Kemudian menerusi
titik tadi lukis satu garisan dan kita tentukan samada kelajuan dan daya kilas
berada pada polariti positif atau negatif, rujuk rajah 10.2. Contoh pada julat 2 ke 8
saat, kedua-dua daya kilas dan kelajuan berada pada polariti positif. Ini bermakna
mesin beroperasi pada sukuan pertama tetapi jika dilihat pada julat 8 ke 15 saat
kelajuan pada keadaan positif manakala daya kilas pada keadaan negatif. Ini
bermakna mesin tersebut beroperasi pada sukuan keempat. Seterusnya rujuk rajah
8.8 untuk mengetahui polariti daya kilas dan kelajuan bagi menentukan
kedudukan sukuan mesin beroperasi. Apabila kita mengetahui sukuan, kita boleh
menentukan samada mesin berfungsi sebagai motor atau penjana Kesimpulannya
rujuk carta operasi pada rajah 10.3.
Rajah 10.2 Kedudukan sukuan
[Sumber : Electrical Machines Drives and Power Systems(ms 516)]
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 10 /4
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 10
Julat Operasi(saat)
Penukar 1
Penukar 2
Sukuan
Operasi
Mesin
2 – 8 Penerus Off Pertama Motor
8 - 15 Off Penyongsang Keempat Penjana
15 - 21 Off Penerus Ketiga Motor
21 -25 Penyongsang Off Kedua Penjana
10.1 Rajah kawalan 4 sukuan
Dimana : Va dan Ia adalah merujuk pada voltan/Arus angkir motor AT.
Kelajuan,ω (rpm)
Dayakilas,τ(Nm)
Motor PUTARAN JAM
Va, +ve Ia, +ve
Penjana
PUTARAN JAM Va, +ve Ia, -ve
SUKUAN 1 SUKUAN 2
SUKUAN 3 SUKUAN 4
Motor PUTARAN LAWAN JAM
Va, -ve Ia, -ve
Penjana
PUTARAN LAWAN JAM Va, -ve Ia, +ve
Rajah 10.3 Jadual Operasi Mesin
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 10 /5
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 10
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Berikan definasi bagi kawalan empat sukuan.
2. Labelkan rajah kawalan empat sukuan berikut.
3. Tentukan sukuan dan operasi mesin samada sebagai motor atau penjana berpandukan jadual berikut.
Polariti
Dayakilas
Polariti
Kelajuan
Sukuan
Operasi
Mesin
+ve -ve
+ve +ve
-ve -ve
-ve +ve
AKTIVITI 10
Va = ------ Ia = ------
Va = ------- Ia = -------
Va = ------ Ia = ------
Va = ------ Ia = ------
Kelajuan,ω (rpm)
Dayakilas,τ(Nm)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 10 /6
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 10
1. Kawalan empat sukuan iaitu kaedah menukar parameter-parameter arus dan
medan bagi menukar arah putaran motor dan berfungsi pada nilai dayakilas
dan kelajuan pelbagai.
2.
3.
Polariti
Dayakilas
Polariti
Kelajuan
Sukuan
Operasi
Mesin
+ve -ve Kedua Penjana
+ve +ve Pertama Motor
-ve -ve Ketiga Motor
-ve +ve Keempat Penjana
Kelajuan,ω (rpm)
MAKLUMBALAS AKTIVITI 10
Motor PUTARAN JAM
Va, +ve Ia, +ve
Penjana
PUTARAN JAM Va, +ve Ia, -ve
SUKUAN 1 SUKUAN 2
SUKUAN 3 SUKUAN 4
Motor PUTARAN LAWAN JAM
Va, -ve Ia, -ve
Penjana
PUTARAN LAWAN JAM Va, -ve Ia, +ve
Dayakilas,τ(Nm)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 10 /7
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 10
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam
penilaian kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang
disediakan. Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah
anda. Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Rujuk kepada rajah berikut.
Merujuk kepada rajah diatas angkir berada pada putaran mengikut jam. Ini bermakna
mesin bekerja pada sukuan pertama. Nyatakan fungsi penukar satu dan dua apabila
mesin tersebut berada pada keadaan berikut.
a) Dalam sukuan 2
b) Dalam sukuan 3
c) Dalam sukuan 4
d) Lukiskan arah aliran arus dan polariti Eo pada setiap sukuan.
PENILAIAN KENDIRI
[Sumber : Electrical Machines Drives and Power systems(ms 514)]
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 10 /8
KAWALAN EMPAT SUKUAN UNIT 10
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
1.
SOALAN
Penukar 1
Penukar 2
a) Penyongsang Off
b) Off Penerus
c) Off Penyongsang
d) Arah aliran arus.
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
Sukuan Pertama Sukuan Kedua
Sukuan Ketiga Sukuan Keempat
TAHNIAH !!!
[Sumber : Electrical Machines Drives and Power systems(ms 517)]
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /1
PEMBREKAN UNIT 11
Objektif Am
Mengetahui dan memahami proses pembrekan elektrik dalam kawalan motor a.t..
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Menakrifkan pembrekan elektrik
A Melukiskan litar kawalan operasi Kaedah Plugging.
A Melukiskan litar kawalan operasi Kaedah Dinamik.
A Melukiskan litar kawalan operasi Kaedah Penjanaan Semula.
A Menerangkan operasi Kaedah Plugging.
A Menerangkan operasi Kaedah Dinamik.
A Menerangkan operasi Kaedah Penjanaan Semula.
A Membandingkan ketiga – tiga kaedah pembrekan.
A Melukiskan graf kelajuan melawan masa.
A Menerbitkan persamaan – persamaan yang berkaitan.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /2
PEMBREKAN UNIT 11
11.0 Pengenalan
Memperlahan atau memberhentikan sebuah motor dan beban pacuannya sama
pentingnya dengan permulaan dalam kebanyakan aplikasinya seperti kren dan
tarikan (traction) pada suatu kecerunan untuk mengelakkan kelajuan yang
berlebihan. Kaedah pembrekan berlandaskan kepada geseran , tindak balas
elektromekanikal , arus pusar dan sebagainya. Ianya tidak bergantung kepada
motor, namun kadangkala pembrekan elektrik (electric braking) adalah lebih
baik terutamanya dari segi ekonomi dan ketidakhadiran kehausan pada brek
(brake wear). Motor AT masih digunakan secara meluas sebagai alat
pegangan atau pembrekan. Salah satu sebab untuk ini adalah cir i pembrekan
yang baik dan kemampuan untuk pertukaran (transition) yang lancar dari
motor kepada mod penjana (generator mode) dan sebaliknya. Semasa tempoh
pembrekan, motor berkendali sebagai penjana dan tenaga (potential energy)
kinetik (kinetic) atau tarikan gravity (gravitational) dinyahjana (dissipated)
kepada rintangan (plugging) atau kembali kepada bekalan (regenerative
braking). Pembrekan elektromekanikal adalah satu proses untuk
memberhentikan motor. Pembrekan boleh dilakukan dengan memberhentikan
putaran angkir motor. Bagi motor-motor besar terdapat beban inertia (angkir
berpusing) pada motor tersebut. Oleh itu ianya tidak dapat diberhentikan
dengan cepatnya.
Terdapat 3 jenis kaedah pembrekan iaitu;
1. Pembrekan dinamik.
2. Pembrekan plugging.
3. Pembrekan penjana semula.
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /3
PEMBREKAN UNIT 11
11.1 Pembrekan dinamik
Pembrekan ini lebih popular. Ianya adalah satu cara menghentikan putaran
angkir motor dengan memutuskan sambungan angkir dari punca bekalan dan
disambungkan kepada rintangan luar. Ketika rintangan luar disambung arus, Ia akan
bertukar arah, dayakilas bertentangan akan berlaku dengan melawan arah putaran.
Dayakilas yang berlawan arah ini menyebabkan motor akan berhenti. Dengan cara ini
juga arus angkir dapat dihadkan semasa proses pembrekan. Kaedah ini dapat
digambarkan secara ringkas seperti rajah 11.1
Rajah 11.1 Gambarajah blok kaedah pembrekan dinamik
Merujuk rajah 11.1 sebelum pembrekan dinamik voltan keluaran dinyatakan seperti
berikut;
E0 = Va - IaRa
Selepas pembrekan dinamik.
Eo = Ia(Ra + Rb) atau Ia =
Kuasa ketika permulaan pembrekan iaitu;
P = EoIa atau P = ( Anggapkan Ra kecil )
Ra+La
Ia
R Eo
Rsh Va Vs
- Arus bertukar arah - Dayakilas bertentangan akan
berlaku - Motor – penjana – reverse
direction - Ia & dayakilas berlawanan
arah.
Eo . Ra + Rb
Eo2 Rb
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /4
PEMBREKAN UNIT 11
Merujuk rajah 11.2 angkir dipisahkan daripada bekalan dan satu perintang
pembrekan Rb terus di sambungkan merintanginya. Dengan cara ini motor bertindak
sebagai penjana, dipacu oleh tenaga kinetik yang tersimpan akan menjana kuasa
kepada Rb. Ini merupakan satu kaedah ringkas yang membawa motor menghampiri
kepada keadaan pegun. Masa pembrekan adalah bergantung kepada inertia sistem,
dayakilas beban dan kadaran motor.Ketika proses pembrekan litar medan dibiarkan
masih bersambung kepada bekalan masukan. Satu bahayanya adalah jika bekalan
gagal maka pembrekan juga akan gagal. Jika medan dibiarkan bersambung merintangi
angkir, akibatnya dayakilas pembrekan adalah sama tapi mulai jatuh dengan
kecerunan yang tinggi berkadar dengan kelajuan, maka masalah timbul sebaik sahaja
kelajuan jatuh di bawah nilai kritikal pemacuan-diri (self -excitation). Untuk motor
siri, adalah perlu untuk pembrekan menyongsangkan sambungan sama ada lilitan
medan atau lilitan medan angkir untuk menghasilkan emf pada angkir. Nilai Rb
mestilah (Rb + Ra + Rse) kurang daripada rintangan kritikal untuk kelajuan pada mana
pembrekan dibuat.
+
-
RbEa
12
V
If Ia
Rajah 11.2 Pembrekan Dinamik, motor pirau
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /5
PEMBREKAN UNIT 11
Contoh pengiraan Pembrekan dinamik:
1 Sebuah motor siri AT dengan bekalan 240V menggunakan pemenggal dengan
kitar kerja 75% kelajuan motor pada arus pusar 15A dan rintangan angkir
0.15Ω ialah 1000rpm. Jika motor diberhentikan secara pembrekan dinamik
daripada rintangan luar 0.35Ω dan momen inertia 95kgm2. Kirakan:
i) Kuasa permulaan braking
ii) Pemalar masa mekanikal
iii) Masa untuk motor mencapai 25% kelajuan permulaan.
Penyelesaian:
i) P = Eo2
Rb
Eo = Va – IaRa
Va = KVs dimana Va = ED
= 0.75(240)
= 180V.
Eo = 180 –15(0.15)
= 180 –2.25
= 177.75 v
Maka P = [177.75]2
0.35
= 90.27KW.
ii) Tm = Jw2
131.5P
= 95[1000]2
131.5[90.27KW]
= 85 (50%)
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /6
PEMBREKAN UNIT 11
iii) 50% 8 saat
25% 16 saat
RPM Masa
1000 0
500 8 saat
250 16 saat
125 2 saat
62.5 32 saat
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /7
PEMBREKAN UNIT 11
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Takrifkan pembrekan elektromekanikal.
2. Nyatakan tiga jenis kaedah pembrekan.
3. Lukis satu litar pembrekan motor pirau dan nyatakan persamaan kuasa
ketika permulaan pembrekan dalam sebutan rintangan pembrekan (Rb).
AKTIVITI 11A
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /8
PEMBREKAN UNIT 11
1. Pembrekan elektromekanikal adalah satu proses untuk memberhentikan motor
atau dengan kata lain memberhentikan putaran angkir motor berlandaskan
kepada geseran dan arus pusar.
2. Terdapat 3 jenis kaedah pembrekan iaitu;
1. Pembrekan dinamik.
2. Pembrekan plugging.
3. Pembrekan penjana semula.
3. +
-
RbEa
12
V
If Ia
Selepas pembrekan dinamik.
Eo = Ia(Ra + Rb) atau Ia =
Kuasa ketika permulaan pembrekan iaitu;
P = EoIa atau P = ( Anggapkan Ra kecil )
MAKLUM MAKLUMBALAS AKTIVITI 11A
Eo . Ra + Rb
Eo2 Rb
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /9
PEMBREKAN UNIT 11
11.2 Pembrekan plugging
Dalam kaedah ini bekalan ke angkir akan diputuskan dari punca bekalan dan
disambung semula pada polariti yang bertentangan. Pertukaran polariti akan
menyebabkan dayakilas yang terjana berlawanan arah dan menentang arah putaran.
Pertukaran ini menyebabkan motor berhenti dengan serta merta. Kaedah ini dapat
ditunjukkan seperti dalam gambarajah 11.3. Lebih cepat dari dinamik pada 2Tm.
+ + +
+
- -
-
Rajah 11.3 Gambarajah blok kaedah pembrekan plugging
Bagi permulaan pembrekan.
IaRp = Va + Eo
Nilai Eo 0
Maka Ia = Va
Rp
Kuasa ketika permulaan pembrekan, P = (Va + Eo)Ia.
Masa untuk motor berhenti Tb = 2Tm.
Merujuk rajah 11.4 kaedah pembrekan ini melibatkan pertukaran serta pada
sambungan sama ada pada lilitan medan (field ) atau lilitan angkir (armature) semasa
INPUT
Eo Va Rp
Rsh
Ia
Rsh Rp Eo Va
-
+
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /10
PEMBREKAN UNIT 11
motor sedang berkendali. Satu dayakilas pembrekan yang kuat diperolehi dengan
menetapkan bekalan voltan yang sama kepada angkir dengan sambungan yang
songsang. Voltan angkir yang digunakan (Ea + V) adalah dalam ≈ 2V, dengan itu satu
perintang penghad pembrekan (juga boleh perintang pemula) hendaklah diletakkan
kepada litar tersebut. Tenaga kinetik yang disebabkan oleh pergerakan sistem tersebut
disingkirkan (dissipated) ke dalam angkir dan rintangan pembrekan.
+ -
Ea
1 2
Braking Resistor, Rb
Ia
If
V
Rajah 11.4 Sambungan plugging untuk motor pirau.
Mana-mana kaedah pembrekan secara elektrikal akan menjadi kurang
berkesan kerana kelajuan berkurang akibat pengurangan pada dayakilas pembrekan
iaitu bekalan hendaklah diputuskan semasa kelajuan menghampiri 0 (kecuali ingin
menukar arah putaran motor) dengan cara menggunakan geganti arus atau penghala
kelajuan dan mengenakan brek mekanikal atau hydraulic untuk menyebabkan motor
itu pegun. Arus permulaan dan akibat tekanan mekanikal yang tinggi boleh
menghadkan aplikasi kaedah plugging terutama kepada motor yang kecil sahaja.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /11
PEMBREKAN UNIT 11
Voltan terjana semasa motor berkendali sebagai penjana, Eo = KvIaW
Pemalar masa mekanikal
Tm = saat.
Tm = masa untuk kelajuan motor menurun sebanyak 50% dari kelajuan sebenar.
J – momen inertia pada putaran shaft motor (Kg/m2)
W1 – kelajuan sebenar apabila mula membrek(rpm)
P1 = kuasa sebenar yang diterima oleh perintang braking dari angkir
Contoh pengiraan Pembrekan plugging:
1 Sebuah motor siri AT dengan bekalan 240V menggunakan pemenggal dengan
kitar kerja 75% kelajuan motor pada arus pusar 15A dan rintangan angkir
0.15Ω ialah 1000rpm. Jika motor diberhentikan secara pembrekan plungging
dengan menggunakan rintangan 2.23Ω secara siri.
Kirakan;
(a) Arus dan kuasa semasa permulaan braking.
100
75
50
25
W, speed
%
Tm 3Tm 2Tm Time (s)
Normal Dinamik
Plugging
- Kelajuan W – rad/s Tukar kepada rpm × 60/2π - Kv – pemalar voltan
Jw12 .
131.5 x P1
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /12
PEMBREKAN UNIT 11
(b) Masa untuk motor berhenti.
Penyelesaian:
(a) Ia = Eo + Va
Rp
= 177.75 + 180
2.23
= 160A
P = [177.75 + 180]160
= 57.24KW.
(b) Tb = 2Tm
= 2 x 8
= 16 saat
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /13
PEMBREKAN UNIT 11
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Lukiskan Gambarajah blok kaedah pembrekan plugging.
2. Lukiskan litar sambungan plungging untuk motor pirau.
3. Nyatakan formula pemalar masa mekanikal bagi pembrekan motor at.
4. Lakarkan graf kelajuan melawan masa bagi membezakan diantara pembrekan
dinamik dan plungging.
5. Nyatakan kelebihan pembrekan plungging dengan pembrekan dinamik.
AKTIVITI 11B
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /14
PEMBREKAN UNIT 11
1.
2.
+ -
Ea
1 2
Braking Resistor, Rb
Ia
If
V
3. Pemalar masa mekanikal
Tm = saat.
MAKLUM MAKLUMBALAS AKTIVITI 11B
Eo Va Rp
Rsh
Ia
Rsh Rp Eo Va
-
+
Jw12 .
131.5 x P1
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /15
PEMBREKAN UNIT 11
4.
5. Kelebihan pembrekan plungging adalah lebih cepat dari pembrekan dinamik
sebanyak 2Tm.
100
75
50
25
W, speed
%
Tm 3Tm 2Tm Time (s)
Normal
Dinamik
Plugging
- Kelajuan W – rad/s Tukar kepada rpm × 60/2π - Kv – pemalar voltan
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /16
PEMBREKAN UNIT 11
11.3 Pembrekan penjanaan semula (regenerative)
Dalam proses pembrekan ini motor akan berfungsi sebagai penjana. Tenaga
dari motor akan disuapbalik ke bekalan. Pemenggal digunakan untuk meninggi dan
mengurangkan votan. Merujuk pada rajah 11.5. Apabila pemenggal Ch1 berfungsi
mesin akan berfungsi sebagai motor dan apabila pemenggal Ch1 off tenaga yang
tersimpan pada motor akan dilepaskan melalui diod D1 seterusnya mengurangkan
pengaliran arus. Apabila pemenggal Ch2 berfungsi voltan dalam motor akan dijana .
Arus yang bertentangan akan mengalir melalui penggal ini dan tenaga disimpan pada
motor tersebut. Apabila pemenggal Ch2 di offkan tenaga tersebut akan dilepaskan
dalam bentuk arus melalui diod D2 ke punca bekalan.
+
-
D1
D2
Ra
Ea
12
Ch2
Ch1
Vs
Is
Ich2
Ich1Ia
Rajah 11.5 Litar pemenggal penjanaan semula.
Merujuk rajah 11.4 Voltan penggal;
Vch = (I – D)Vs (dimana D adalah kitar kerja)
Kuasa yang terjana
Pg = IaVs(I - D)
= IaVch
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /17
PEMBREKAN UNIT 11
Voltan terjana ketika motor bertindak sebagai generator
Eo = Kv.IaW
Eo = Vch + IaRm
= (I – D)Vs + IaRm
Kelajuan minima = Rm
Kv
Kelajuan maksima = Vs + IaRm
KvIa
Rajah 11.6 Gelombang keluaran litar pemenggal pembrekan semula.
penjana
Is
ID2
Ich2
Ich1
Ia Imin
Imax
Vs
ID1
motor
Eo
t
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /18
PEMBREKAN UNIT 11
Contoh pengiraan Pembrekan penjanaan semula:
1. Sebuah motor AT siri yang menerima bekalan 500V AT diberhentikan dengan
pembrekan penjanaan semula. Pemalar voltan untuk menetapkan arus angkir
purata pada 300A iaitu 10mV/A – rad/s. Tempoh kitar kerja ialah 50%. Dengan
kelajuan minima 477 rpm dan rintangan medan 0.3Ω, kirakan:
i) Voltan purata penggal
ii) Rintangan angkir dan jumlah rintangan.
iii) Kuasa terjana yang disupbalik ke bekalan.
iv) Kelajuan motor.
Penyelesaian.
i) Vch = (1 – Ic)Vs
= (1 – 0.5)500
= 250V
ii) Rm = Ra + Rf
Wm = Rm/Kv
Rm = Wm x Kv
= ( 477 x 2Π/60)rad/s x 10mV/A
= 0.5Ω
Ra = Rm – Rf
= ( 0.5 - 0.3) Ω
= 0.2Ω
iii) Kuasa terjana :
Pg = IaVs(1 – Ic)
= (300)(500)(0.5)
= 75kW.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /19
PEMBREKAN UNIT 11
iv) Kelajuan motor
Eo = KvIaW
Eo = Vch + IaRm
KvIaW = Vch + IaRm
W = Vch + IaRm
KvIa
= 250 + 300(0.5)
10mV(300)
= 133.33 rad/s
= 133.33 x 60/2Π rpm
= 1273 rpm.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /20
PEMBREKAN UNIT 11
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Lukiskan litar pemenggal untuk pembrekan semula motor siri at dan
terangkan kendalian liter tersebut.
2. Berpandukan gelombang kendalian ICh1, ICh2 .dan voltan masukan Vs.
Lukis bentuk gelombang Ia,ID1,ID2 dan voltan keluaran Eo
AKTIVITI 11C
Eo
ID2
Ich2
ID1
Ich1
Vs
Ia t
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /21
PEMBREKAN UNIT 11
1. Litar pemenggal dan kendalian.
+
-
D1
D2
Ra
Ea
12
Ch2
Ch1
Vs
Is
Ich2
Ich1
Ia
Merujuk pada rajah apabila pemenggal Ch1 berfungsi mesin akan berfungsi
sebagai motor dan apabila pemenggal Ch1 off tenaga yang tersimpan pada motor
akan dilepaskan melalui diod D1 seterusnya mengurangkan pengaliran arus. Apabila
pemenggal Ch2 berfungsi voltan dalam motor akan dijana . Arus yang bertentangan
akan mengalir melalui penggal ini dan tenaga disimpan pada motor tersebut. Apabila
pemenggal Ch2 di offkan tenaga tersebut akan dilepaskan dalam bentuk arus melalui
diod D2 ke punca bekalan.
MAKLUMBALAS AKTIVITI 11C
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /22
PEMBREKAN UNIT 11
2. Bentuk gelombang Ia,ID1,ID2 dan voltan keluaran Eo
penjana
Is
ID2
Ich2
Ich1
Ia Imin
Imax
Vs
ID1
motor
Eo
t
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /23
PEMBREKAN UNIT 11
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian
kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan.
Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda.
Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Sebuah motor berkuasa 120hp, 300V dengan 500rpm diberhentikan secara
pembrekan dinamik. Jika arus nominal angkir ialah 400A, kirakan
i) nilai perintang braking semasa arus nominal 400A.
ii) nilai perintang braking semasa arus braking 125% arus nominal.
iii) Voltan terjana ketika 250rpm, 125 rpm dan 0 rpm.
Pemalar voltan motor adalah 14.3mV/A-rad/sec.
2. Terangkan pembrekan elektromekanikal jenis dinamik dan plugging.
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 11 /24
PEMBREKAN UNIT 11
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
1. Penyelesaian:
i) Eo = Va = 300V, Ia = 400A
Eo = IaRb
Maka Rb = Eo/Ia
= 300/400
= 0.75Ω
ii) Ia = [125/100] x 400
= 500A
Maka Rb = 300/500
= 0.6Ω
iii) Kelajuan Eo = KvIaW
500 rpm (50.35) 300V
250rpm(26.18) 150V
125 rpm(13.08) 75V
0 rpm (0) 0V
2. Pembrekan dinamik adalah satu cara menghentikan putaran angkir motor
dengan memutuskan sambungan angkir dari punca bekalan dan disambungkan kepada
rintangan luar. Dengan cara ini arus angkir dapat dihadkan semasa proses pembrekan.
Bagi pembrekan plugging bekalan ke angkir akan diputuskan dari punca bekalan dan
disambung semula pada polariti yang bertentangan. Pertukaran polariti akan
menyebabkan dayakilas yang terjana berlawanan arah dan menentang arah putaran.
Pertukaran ini menyebabkan motor berhenti dengan serta merta. Kaedah ini dapat
ditunjukkan seperti dalam gambarajah 11.3. Lebih cepat dari dinamik pada 2Tm.
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
TAHNIAH !!! KERANA MENCUBA. Teruskan dengan Unit Selanjutnya
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /1
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
B
Objektif Am
Memahami sistem terikan elektrik, sistem keretapi elektrik, pembrekan dan kawalan
pemenggal.
Objektif Khusus
Di akhir unit ini anda sepatutnya dapat:-
A Menerangkan konsep terikan motor.
A Menerangkan terikan motor arus terus (a.t.) pada sistem pada keretapi.
A Melukiskan gambarajah blok tarikan motor A.T.
A Menerangkan gambarajah blok tarikan motor A.T.
A Menyatakan kebaikkan sistem keretapi elektrik.
A Menyatakan keburukkan sistem keretapi elektrik.
A Melukiskan litar motor siri yang dikawal oleh pemenggal.
A Menerangkan prinsip kendalian litar pemenggal.
A Mengira frekuensi, arus permulaan pemenggal dan arus keluaran.
OBJEKTIF
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /2
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
12.0 Pengenalan
Tahukan anda apakah yang dikatakan terikan motor at. Terikan yang
dimaksudkan disini adalah sistem motor elektrik yang digunakan sebagai
kenderaan pengangkutan barang-barang atau kenderaan umum seperti keretapi
,LRT dan bas elektrik. Motor yang digunakan adalah motor siri AT kerana
mempunyai ciri-ciri dayakilas-kelajuan yang baik. Sistem lama menggunakan
sistem 2 motor siri yang mana akan menghasilkan lompatan (jolt) semasa
proses penyuisan atau pembrekan.
Bagi mengatasi masalah lompatan pada kawalan keretapi, sistem ini
menggunakan kaedah kawalan pemenggal (chopper). Sistem brek yang biasa
digunakan adalah jenis pembrekan dinamik dan pembrekan udara.
12.1 Kelebihan sistem keretapi elektrik
1. Bersih
Sistem ini tidak menghasilkan asap, bersih dari minyak disel dan arang
batu serta sesuai digunakan di bawah tanah.
2. Kos penyenggaraan
Secara keseluruhan kos penyenggaraan lebih murah (sistem elektrik) jika
dibandingkan dengan sistem wap atau petrol. Contohnya harga kepala
keretapi elektrik 50% lebih murah daripada sistem wap atau petrol.
3. Masa permulaan yang singkat diperlukan bagi memula atau menjalankan
keretapi elektrik. Sementara itu keretapi stim memerlukan sekurang-
kurangnya 2 jam dipanaskan sebelum beroperasi.
4. Dayakilas permulaan yang tinggi. Motor siri yang digunakan mempunyai
dayakilas tinggi dan membolehkan ia mencapai had kelajuan yang tinggi.
5. Sistem pembrekan yang lebih mudah.
INPUT
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /3
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
12.2 Keburukan
1. Kos permulaan yang tinggi. Contohnya Pembinaan perhentian keretapi,
dan pemasangan kabel kuasa talian atas.
2. Gangguan bekalan elektrik akan menyebabkan sistem trafik menjadi kelam
kabut.
3. Boleh menyebabkan gangguan (electrical inteference) kepada talian
komunikasi.
12.3 Terikan AT pada sistem keretapi
Disel
Rajah 12.1 Gambarajah blok sistem terikan keretapi
Merujuk gambarajah 12.1 biasanya jentera disel digunakan untuk
menggerakkan alternator bagi menghasilkan bekalan AU. Sistem penerus
terkawal(pemenggal) digunakan untuk menukarkan bekalan AU kepada
bekalan AT dan mengawal bekalan AT ke motor atau keluaran dari penerus
tidak terkawal akan disambung dengan pemenggal bagi mengawal nilai voltan
AT..
12.4 Sistem Keretapi Elektrik
Terdapat 2 jenis iaitu:
1. Sistem AT
2. Sistem AU
Beban
motor Altenator
Sistem penerus tidak terkawal
Jentera
AU AT
Pemenggal Penerus Terkawal
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /4
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
12.4.1 Sistem AT
Digunakan di bandaraya dan kawasan luar bandar dengan nilai
voltan 600V sehingga 750V. Saluran utama sistem keretapi elektrik
menggunakan 1500V hingga 3000V. Banyak pencawang (sub-station)
perlu dibina bagi membekalkan bekalan ke rail. Jarak talian atau
pencawang adalah 30-40 km.
12.4.2 Sistem AU
Sistem AU biasanya digunakan di negara-negara Eropah dan ianya
terbahagi kepada 3 jenis.
i) Sistem 3 fasa dimana voltan 11 sehingga 15KV – step down
transformer dengan 3 fasa kepada 1fasa.
ii) 1 fasa, frequency rendah (16.66HZ – 25Hz)
iii) 1 fasa, frequency standard (50 – 60Hz)
12.4.3 Kelebihan Sistem At Berbanding Dengan AU
i. Motor AT sesuai digunakan bagi kelajuan yang berubah-ubah.
ii. Kebanyakan komponen AT adalah lebih ringan dan lebih cekap.
iii. Sistem AT tidak mengganggu talian komunikasi.
12.4.4 Keburukan system AT
i. Kesukaran bagi pemasangan pencawang kuasa.
ii. Kesukaran membuat perubahan kepada nilai voltan.
iii. Kesukaran untuk mendapat peranti yang mempunyai kadaran yang
besar.
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /5
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Berikan definasi terikan motor at.
2. Nyatakan 4 kelebihan menggunakan sistem motor at pada keretapi
elektrik.
3. Namakan setiap blok bagi sistem terikan keretapi berikut.
AKTIVITI 12A
Diesal
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /6
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
1. Terikan yang dimaksudkan disini adalah sistem motor elektrik yang digunakan
sebagai kenderaan pengangkutan barang-barang atau kenderaan umum seperti keretapi ,LRT dan bas elektrik.
2. Kelebihan sistem keretapi elektrik
i. Bersih
Sistem ini tidak menghasilkan asap, bersih dari minyak disel dan arang
batu serta sesuai digunakan di bawah tanah.
ii. Kos penyenggaraan
Secara keseluruhan kos penyenggaraan lebih murah (sistem elektrik) jika
dibandingkan dengan sistem wap atau petrol. Contohnya harga kepala
keretapi elektrik 50% lebih murah daripada sistem wap atau petrol.
iii. Masa permulaan yang singkat diperlukan bagi memula atau menjalankan
keretapi elektrik. Sementara itu keretapi stim memerlukan sekurang-
kurangnya 2 jam dipanaskan sebelum beroperasi.
iv. Dayakilas permulaan yang tinggi. Motor siri yang digunakan mempunyai
dayakilas tinggi dan membolehkan ia mencapai had kelajuan yang
tinggi.
3. Sistem terikan keretapi.
Disel
MAKLUMBALAS AKTIVITI 12A
motor Altenator
Sistem penerus tidak terkawal
Jentera
AU AT
Pemenggal Penerus Terkawal
Beban
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /7
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
12.5 Kawalan Pemenggal Sistem Keretapi Elektrik
Terikan AT pada landasan keretapi biasanya menggunakan bekalan yang
tinggi sehingga 700V. Oleh itu satu penapis L C digunakan untuk mengawal denyut
arus talian masukan (Is). Pemenggal digunakan untuk mengawal masa ON/OFF dan
frekuensi. Ini akan dapat mengelakkan arus riak pada motor tersebut.
Terdapat tiga cara kawalan iaitu.
i. Masa on tetap dan masa off berubah.
ii. Masa off tetap dan masa on berubah.
iii. Masa on dan off berubah atau dengan kata lain frekuensi berubah.
Keluaran voltan pemenggal dapat dinyatakan dalam bentuk persaman berikut;
Rajah 12.2 Bentuk gelombang voltan keluaran pemenggal
Va 1 = Va ( )
Va1 = Va f Ta
dimana f - Frekuensi penggal
Ta - masa ON
Tb - masa OFF
INPUT
Ta Tb
Ton Ton + Toff
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /8
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
-
Rajah 12.3 Litar kawalan pemenggal.
Merujuk kepada rajah 12.3, rangkaian LC secara keseluruhan berfungsi untuk
menstabilkan nilai voltan . Antara lain fungsi LC adalah;
i. Mengurangkan regangan induktif yang terdapat pada komponen-komponen AU.
ii. Berfungsi sebagai penapis untuk menapis voltan riak.
iii. Dapat mengawal denyut arus masukan untuk menstabilkan nilai voltan.
Contoh:-
1. Sebuah motor siri berkadar 150hp, 1500rpm, 600V digunakan untuk
menggerakkan keretapi. Arus beban penuh adalah 200A dan jumlah rintangan
armature dan medan adalah 0.1Ω. Ianya menerima bekalan dan talian 700V.
sebuah pemenggal digunakan bagi mengawal dayakilas dan kelajuan mempunyai
frekuensi penyuisan dari 50Hz ke 1600Hz dan masa ON ditetapkan pada 600µs.
Kirakan:
i) Frekuensi pemenggal.
ii) Arus penggal apabila motor tidak bergerak dan arus beban 240A.
iii) Frekuensi penggal semasa motor berfungsi pada nilai kadaran.
C
L
R
L
L
R
M2
M1
D
D
Ia1
Ia2
Is
Va
Va1
Va2
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /9
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
Penyelesaian:
= 700V
i) Susutan pada armature
Va1 = 240 x 0.1
= 24V.
Pada Va = 700V. motor tanpa bergerak maka back emf = 0.
Va1 = VafTa
24 = 700f600µS
f = 57.14Hz.
maka T = 1/f = 1/57.14 = 17500 µS
ii) Arus Penggal
Kuasa keluaran ; P = VI
= 24 x 240
= 5.76kw.
Arus penggal , I = 5.76/700 = 8.23Ampiar.
iii) Pada nilai kadaran iaitu 600v.
Va1 = VafTa
600 = 700f600µS
f = 1429Hz.
T = 700µS
Arus penggal = [600 x 200]/ 700
= 171 Ampiar.
L2 L1 I Is 240A
0.1Ω
0V C1
Va
Va1 24V
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /10
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
UJIKAN KEFAHAMAN ANDA SEBELUM MENERUSKAN INPUT SELANJUTNYA…! SILA SEMAK JAWAPAN ANDA PADA MAKLUMBALAS DI HALAMAN BERIKUTNYA.
1. Dari bentuk gelombang keluaran pemenggal , Buktikan persamaan voltan
keluarannya. Vo = Va f Tx
dimana f - Frekuensi penggal
Va - Voltan bekalan
Vo - Voltan keluaran
2. Lukiskan satu contoh litar pemenggal.
3. Nyatakan kelebihan penggunaan gandingan komponen LC pada litar
pemenggal.
AKTIVITI 12B
Tx Ty
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /11
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
1. Terbitan persamaan.
Vo = Va ( )
f =
maka Vo = Va f Tx
dimana f - Frekuensi penggal
Tx - masa ON
Ty - masa OFF
2. Litar pemenggal
3. Kelebihan;
i. Mengurangkan regangan induktif yang terdapat pada komponen-
komponen AU.
ii. Sebagai penapis untuk menapis voltan riak.
iii. Mengawal denyut arus masukan untuk menstabilkan nilai voltan.
MAKLUMBALAS AKTIVITI 12B
Tx Tx + Ty
1 Tx + Ty
C
L
R
L
L
R
M2
M
D
D
Ia1
Ia2 I
Va
Va
Va
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /12
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
Anda telah menghampiri kejayaan. Sila cuba semua soalan dalam penilaian
kendiri ini dan semak jawapan anda dalam maklumbalas yang disediakan.
Jika ada masalah yang timbul, sila berbincang dengan pensyarah anda.
Selamat mencuba semoga berjaya !!!
1. Sebuah motor siri berkadar 150hp, 1500rpm, 500V digunakan untuk
menggerakkan keretapi. Arus beban penuh adalah 200A dan jumlah rintangan
armature dan medan adalah 0.1Ω dan menerima bekalan dan talian 700V.
sebuah pemenggal digunakan bagi mengawal dayakilas dan kelajuan
mempunyai frekuensi penyuisan dari 50Hz ke 2000Hz dan masa ON
ditetapkan pada 1000µs. Kirakan:
i. Frekuensi pemenggal.
ii. Arus penggal apabila motor tidak bergerak dan arus beban 240A.
iii. Frekuensi penggal semasa motor berfungsi pada nilai kadaran.
PENILAIAN KENDIRI
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /13
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
Adakah anda telah mencuba dahulu? Jika “Ya”, sila semak jawapan anda.
Penyelesaian:
= 700V
i. Susutan pada armature
Va1 = 240 x 0.1
= 24V.
Pada Va = 700V. motor tanpa bergerak maka back emf = 0.
Va1 = VafTa
24 = 700f1000µS
f = 34.29Hz.
maka T = 1/f = 1/34.29 = 29163.02 µS
ii. Arus Penggal
Kuasa keluaran ; P = VI
= 24 x 240
= 5.76kw.
Arus penggal , I = 5.76/700 = 8.23Ampiar.
MAKLUMBALAS PENILAIAN KENDIRI
L2 L1 I Is 240A
0.1Ω
0V C1
Va
Va1 24V
http://modul2poli.blogspot.com/
E4102/UNIT 12 /14
TERIKAN MOTOR A.T. UNIT 12
iii. Pada nilai kadaran motor iaitu 500v.
Va1 = VafTa
500 = 700f1000µS
f = 714.29Hz.
T = 1399.99µS
Arus penggal = [500 x 200]/ 700
= 142.85Ampiar.
TAHNIAH !!! KERANA BERJAYA
http://modul2poli.blogspot.com/