By Kurnia · Published September 30, 2026 · Revised October 29, 2026 · Version 3 · 24 min read
VFD: prinsip kerja dan pemilihan
Penggerak frekuensi variabel (VFD) dijelaskan dari tiga bloknya: penyearah dioda, tautan DC berkapasitor, dan inverter IGBT dengan PWM, termasuk tegangan tautan DC, arus masukan yang mengikuti daya, dan cara VFD menerima perintah. Dibahas kendali V/f dan kendali vektor beserta batas torsinya pada kecepatan rendah, penghematan energi yang hanya besar pada beban torsi variabel, pemilihan VFD dari arus motor, kelas beban normal atau berat, kapasitas beban lebih, dan penurunan rating karena suhu dan ketinggian, serta syarat motor yang dicatu konverter. Contoh kerja memilih VFD untuk drum bertorsi tetap dan pompa sentrifugal. Nilai beban lebih dan penurunan rating berasal dari satu manual pabrikan dan data motor adalah ilustrasi; parameter dan instalasi VFD dibahas pada bab lain.
This chapter is still in Indonesian. Its English edition will follow.
Di sebuah laundry komersial yang beroperasi dua belas jam sehari, tiga mesin cuci-peras besar model lama mengasut langsung motor drumnya setiap kali drum mulai berputar atau berbalik arah. Setiap asut langsung menarik lima hingga tujuh kali arus pengenal, mengausi kontak kontaktor dengan busur api, dan menyentak bantalan, sementara pompa bilasan dan kipas pengering selalu bekerja pada kapasitas penuh walaupun kebutuhannya hanya separuh. Penggerak frekuensi variabel, disingkat VFD dari variable frequency drive, dipakai untuk menyelesaikan persoalan itu, tetapi hanya bila perangkatnya dipilih sesuai beban.
Batas pembahasan
Bab ini membahas cara kerja dan pemilihan VFD untuk motor induksi tiga fasa tegangan rendah, jaringan 230/400 V, 50 Hz, sampai sekitar 22 kW, rentang yang paling umum di laundry komersial dan bengkel industri ringan. Soft starter, yang hanya mengatur asut dengan tegangan tereduksi, ada di Bab 57, penyetelan VFD di Bab 68 tentang parameter dan komisioning, EMC, kabel motor, RCD, dan arus bantalan di Bab 69 tentang instalasi VFD, dan harmonisa di Bab 10. Pengukuran pada VFD bertegangan hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.
Standar acuannya IEC 61800-2:2021 (edisi 3.0) untuk spesifikasi rating sistem penggerak AC kecepatan variabel, IEC 61800-5-1:2022 (edisi 3.0) untuk keselamatan listrik, termal, dan energi pada penggerak, sedangkan panduan IEC untuk motor yang dicatu konverter ada di bagian motor untuk VFD.
Arsitektur VFD: penyearah, tautan DC, dan inverter IGBT
VFD memiliki tiga blok yang dapat dipahami dari aliran energinya. Penyearah (rectifier) adalah blok pertama, yang mengubah tegangan bolak-balik jaringan menjadi tegangan searah; pada VFD tiga fasa yang umum, penyearah berupa jembatan dioda enam pulsa tak terkendali. Penyearah hanya menyearahkan: riak dihaluskan kapasitor, dan kecepatan diatur blok ketiga. Tegangan searahnya bergantung pada beban:
dengan tegangan antarfasa efektif jaringan (V), tegangan rata-rata pada beban besar (V), dan tegangan saat beban ringan (V), ketika kapasitor terisi sampai puncak tegangan antarfasa. Untuk 400 V, nilainya 540 V dan 566 V; susut di dioda, reaktor, dan impedansi jaringan menurunkannya sedikit. Rumus mengandaikan tegangan jaringan sinus dan seimbang.
Tautan DC (DC link) adalah blok kedua, berisi kapasitor elektrolit berkapasitas besar dan kadang induktor (DC choke). Kapasitor menyimpan energi dan menghaluskan riak, dan induktor, bila ada, mengurangi harmonisa arus masukan (Bab 10). Energi kapasitor inilah yang membuat tautan DC tetap bertegangan beberapa detik sampai beberapa menit setelah suplai diputus, seperti diuraikan di Kondisi berhenti.
Inverter adalah blok ketiga, yang membangun kembali tegangan bolak-balik dengan frekuensi dan amplitudo yang dapat diatur, tanpa trafo di jalur daya. Enam transistor bipolar gerbang terisolasi (IGBT, insulated-gate bipolar transistor) dalam jembatan tiga fasa disakelar dengan modulasi lebar pulsa (PWM, pulse-width modulation) pada frekuensi pembawa atau frekuensi pensakelaran (carrier frequency, switching frequency) orde kilohertz, misalnya sampai 20 kHz, dan nilai persisnya dibaca dari lembar data. Tegangan keluaran tetap berupa pulsa bernilai , tetapi induktansi belitan meredam riak arus sehingga arus motor mendekati sinus.
Sebagian VFD memakai penyearah aktif (active front end) berbasis IGBT sebagai pengganti jembatan dioda, yang memungkinkan aliran energi dua arah, yaitu pengereman regeneratif (Bab 55), dan harmonisa masukan yang jauh lebih rendah.
Arus masukan dan sumber. Karena daya diteruskan lewat tautan DC, arus masukan VFD mengikuti daya aktif yang diserap motor, bukan arus motor: saat drum dipercepat pada kecepatan rendah dengan torsi pengenal, arus motor sekitar arus pengenal tetapi arus salurannya masih kecil, seperti tabel di Bab 53 tentang metode pengasutan. Pada genset, VFD karena itu tidak menimbulkan lonjakan asut; yang diperiksa adalah beban jalan dan harmonisa (Bab 36 tentang genset).
Perintah dan referensi. VFD menerima perintah jalan, berhenti, dan arah lewat tombol panel (lokal) atau terminal masukan digital (jarak jauh), dan referensi frekuensi lewat potensiometer, sinyal 0 sampai 10 V atau 4-20 mA, kecepatan tetap yang disimpan (preset), atau jaringan. Pada washer-extractor di Bab 64 tentang pemrograman PLC, perintah cuci dan perintah peras dari PLC memanggil kecepatan tetap dan waktu akselerasi yang disetel di VFD, dan referensi lewat Modbus ada di Bab 66.
Kendali V/f dan kendali vektor
Kendali V/f (tegangan per frekuensi) adalah cara kendali yang menjaga perbandingan tegangan dan frekuensi sama dengan nilai pengenalnya supaya fluks celah udara tetap: bila frekuensi diturunkan dari 50 Hz ke 25 Hz, tegangan keluaran turun dari 400 V ke 200 V (Bab 40). Kendali ini sederhana dan cukup andal untuk beban yang tidak memerlukan tanggapan torsi cepat, seperti pompa sentrifugal dan kipas. Di atas frekuensi pengenal, tegangan tidak dapat naik lagi sehingga fluks dan torsi yang tersedia turun (daerah daya tetap).
Kelemahannya muncul pada kecepatan rendah. Ketika frekuensi dan tegangan mendekati nol, resistansi belitan stator tidak ikut mengecil, sehingga susut tegangannya menjadi bagian besar dari tegangan terminal, fluks melemah, dan torsi berkurang. Penambah tegangan (voltage boost) pada frekuensi rendah mengatasinya, tetapi pada bentuk dasarnya berupa nilai tetap yang disetel, sehingga terlalu kecil pada beban berat dan terlalu besar pada beban ringan.
Kendali vektor (vector control atau field-oriented control, FOC) adalah cara kendali yang memisahkan arus motor menjadi komponen pembentuk fluks dan komponen pembentuk torsi, lalu mengatur keduanya secara terpisah, sehingga torsi dapat dikendalikan dengan tepat sampai kecepatan rendah, kemampuan yang dibutuhkan drum mesin cuci saat mulai berputar dengan linen basah. Kendali vektor tanpa sensor (sensorless vector) memperkirakan posisi fluks dan kecepatan rotor dari arus dan tegangan terukur, sehingga membutuhkan data motor yang benar dari identifikasi otomatis, dan perkiraan itu melemah di sekitar frekuensi nol; torsi penuh pada kecepatan nol memerlukan enkoder pada poros.
| Aspek | Kendali V/f | Kendali vektor |
|---|---|---|
| Prinsip | Perbandingan V/f dijaga tetap | Arus fluks dan arus torsi diatur terpisah |
| Kekuatan | Sederhana, cocok untuk pompa dan kipas, dapat melayani beberapa motor sekaligus | Torsi terkendali sampai kecepatan rendah, tanggapan cepat |
| Keterbatasan | Torsi kecepatan rendah bergantung pada penambah tegangan | Butuh data motor akurat; tanpa sensor melemah di dekat 0 Hz |
Penghematan energi: torsi variabel dan torsi tetap
Pada beban torsi variabel, yaitu pompa sentrifugal dan kipas, VFD memberi penghematan besar melalui hukum afinitas, yang batasnya dan pengelompokan bebannya ada di Bab 43 tentang memilih motor untuk beban. Pada beban torsi tetap, misalnya drum cuci saat mengangkat linen, konveyor, dan kompresor torak, manfaat VFD ada pada pengendalian kecepatan, asut halus, dan panas rotor yang kecil, bukan pada pengurangan energi. Untuk pompa atau kipas yang sama, daya poros pada kecepatan diperkirakan dari titik acuan:
dengan daya poros yang diserap pompa pada kecepatan (kW), bukan daya pengenal motor, serta dan dalam rpm. Bila kecepatan diturunkan menjadi 80%, daya menjadi kali, sehingga penurunan kecepatan 20% menghemat hampir separuh daya poros. Hubungan ini berlaku untuk titik kerja yang sebangun, yaitu bila kurva sistem melewati titik nol; sistem dengan tinggi tekan statis, misalnya pengisian tangki atap, menghemat jauh lebih sedikit (Bab 43). Daya listrik masukan juga memuat rugi motor dan rugi VFD, sehingga penghematan listrik sedikit lebih kecil dari penghematan daya poros (Latihan 2).
Pada beban torsi tetap, daya mekanis turun sebanding kecepatan, tetapi energi untuk satu putaran, , tidak bergantung pada kecepatan, sehingga konveyor yang diperlambat hanya bekerja lebih lama dengan daya lebih kecil. Kecepatan drum cuci ditentukan program cuci demi aksi mekanis, dan VFD berguna karena mengatur profil kecepatan, pembalikan putaran, dan peras bertahap tanpa kejut mekanis.
Memilih VFD
Kesalahan pemilihan yang sering terjadi adalah memilih VFD dari daya motor dalam kilowatt semata, padahal batas termal semikonduktor VFD ditentukan arus. Motor berdaya sama dengan faktor daya, efisiensi, atau jumlah kutub berbeda menarik arus berbeda, dan VFD harus memasoknya terus-menerus tanpa trip arus lebih. Karena itu arus VFD yang dipilih lebih besar dari arus motor, dengan memperhatikan jenis beban torsi tetap atau variabel.
Langkah pertama adalah membaca arus pengenal motor dari pelat nama pada tegangan suplai yang dipakai dan memilih VFD dengan arus keluaran pengenal sama atau lebih besar; berikutnya kelas beban. IEC 61800-2:2021 memuat kemampuan beban lebih keluaran dan contoh pengurangan beban kontinu sebagai fungsi beban lebih, serta merujuk IEC TR 61800-6 untuk jenis profil beban. Pabrikan menerjemahkannya menjadi beberapa rating pada satu unit, umumnya beban normal atau ringan (normal duty, ND, atau light duty) untuk pompa dan kipas, dan beban berat (heavy duty, HD) untuk drum, konveyor, dan kompresor yang butuh torsi asut tinggi atau sering berakselerasi. Pada satu manual pabrikan, arus kontinu rating HD lebih kecil daripada rating ND pada unit yang sama karena sebagian kemampuan termal disisihkan untuk beban lebih, dan ada pula arus nominal tanpa kemampuan beban lebih.
Batas suhu dan ketinggian juga wajib diperhitungkan. VFD bekerja pada arus pengenal sampai suhu udara masuk dan ketinggian tertentu, pada manual yang sama 40 °C dan 1.000 m; di atasnya arus keluaran diturunkan (derating) agar semikonduktor tidak melampaui batas termal. Suhu yang dipakai adalah udara di sekitar VFD di dalam panel, bukan suhu ruang; anggaran panas panel, kelas IP, dan pengembunan di ruang cuci yang lembap ada di Bab 71 tentang desain panel kendali.
| Butir | Nilai pada satu manual pabrikan (modul 200 sampai 500 kW) |
|---|---|
| Rating beban ringan | Beban lebih 10% selama 1 menit setiap 5 menit |
| Rating beban berat | Beban lebih 50% selama 1 menit setiap 10 menit (sebagian ukuran 40%) |
| Penurunan karena suhu | 1% arus keluaran per 1 °C dari 40 °C sampai 55 °C |
| Penurunan karena ketinggian | 1% per 100 m dari 1.000 m sampai 4.000 m |
Nilai tabel berasal dari satu manual untuk modul VFD berdaya ratusan kilowatt, sehingga tidak berlaku umum dan belum tentu sama untuk unit sampai 22 kW. Contoh kerja dan latihan memakainya hanya untuk memperlihatkan cara menerapkan aturan, dan angka VFD yang dipilih dibaca dari lembar datanya. Dengan faktor suhu dan faktor ketinggian dari lembar data, syarat pemilihan ditulis:
dengan arus keluaran pengenal VFD pada kelas beban yang dipilih (A) dan arus pengenal motor (A). Perkalian kedua faktor adalah anggapan konservatif bab ini; manual tertentu boleh memberi aturan gabungan sendiri. Arus beban lebih VFD dibandingkan dengan arus untuk torsi terbesar yang diminta beban, dan lamanya dengan jendela waktu beban lebih; anggapan arus sebanding torsi bersifat konservatif, karena komponen arus magnetisasi tidak ikut naik.
Motor untuk VFD: isolasi dan pendinginan
Tidak setiap motor induksi cocok dicatu VFD. Tegangan di terminal motor berupa pulsa PWM dengan laju perubahan tegangan yang tinggi, dan pada kabel panjang pantulan gelombang dapat membuat puncaknya mendekati dua kali tegangan tautan DC, dengan tekanan terpusat pada lilitan awal belitan; kerusakan lilitan awal dekat sambungan keluar termasuk pola yang dicatat Bab 44 tentang kerusakan dan uji motor. Asut halus VFD memang mengurangi tekanan dari sisi arus, tetapi pulsa keluarannya justru menambah tekanan dielektrik pada belitan.
Kelas termal isolasi (B, F, H) menyatakan suhu yang ditahan, bukan ketahanan terhadap pulsa berulang; yang menentukan adalah sistem isolasi yang dinyatakan pabrikan tahan terhadap puncak tegangan konverter. IEC TS 60034-25:2022 mendefinisikan motor converter capable dan converter duty, dan menurut Bab 41 tentang data motor lanjutan, IEC 60034-1:2026 kini mendefinisikan converter duty sendiri. Panduan lamanya, IEC TS 60034-17, sudah ditarik pada 2014 dan digantikan IEC TS 60034-25 edisi 3. Pengaruh panjang kabel, reaktor keluaran, dan filter sinus pada puncak tegangan ada di Bab 69.
Pulsa PWM juga menimbulkan tegangan mode bersama yang muncul sebagai tegangan poros dan dapat meluah menembus lapisan gemuk bantalan, menimbulkan erosi listrik berupa garis rapat di jalur gelinding, bukan pengikisan elektrolitik; diagnosisnya ada di Bab 44, dan cincin pembumian poros, bantalan berisolasi, serta kabel simetris berpelindung di Bab 69.
Persoalan kedua adalah pendinginan pada kecepatan rendah. Motor berkipas pada porosnya sendiri (IC411) kehilangan aliran udara pendingin ketika diperlambat, sehingga beban bertorsi tetap yang berputar pelan dapat membuat motor panas walaupun arusnya tidak melampaui arus pengenal. Pilihan penanganannya ada di Bab 41: kipas terpisah (IC416), rangka lebih besar, batas kecepatan minimum, atau sensor suhu belitan.
Contoh kerja
Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya. Data motor, pompa, dan VFD adalah ilustrasi; aturan beban lebih dan penurunan rating dari satu manual dipakai sebagai ilustrasi seperti di bagian Memilih VFD; dan pengukuran pada VFD bertegangan hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.
Contoh 1: VFD untuk drum mesin cuci, beban torsi tetap. Motor drum -M1 sebuah mesin cuci-peras memakai data motor contoh kerja Bab 40: 5,5 kW, 400 V Δ, 50 Hz, 1.455 rpm, efisiensi 90,0%, faktor daya 0,82. Drum mulai berputar dengan linen basah, udara dalam panel dirancang tidak melampaui 40 °C di ruang mesin 35 °C, dan ketinggiannya 50 m. Toko menawarkan VFD berlabel "5,5 kW" dengan arus keluaran 12,5 A untuk beban ringan dan 9,5 A untuk beban berat. Arus pengenal motor, bila perlu diperiksa dari data lain:
Ampere inilah, bukan 5,5 kW, yang dipakai untuk memilih. Drum memerlukan torsi hampir tetap sejak diam, termasuk torsi lepas awal saat linen basah menempel, dan sering berakselerasi serta membalik putaran, sehingga kelasnya beban berat (HD), yang pada tabel memberi beban lebih 50% selama 1 menit, yaitu A bila tepat 10,8 A. Bila torsi lepas awal drum 140% torsi pengenal, arus yang diperlukan paling tinggi A dengan anggapan konservatif arus sebanding torsi, di bawah 16,2 A asalkan lepas awal jauh di bawah 1 menit. Dengan udara panel paling tinggi 40 °C dan ketinggian di bawah 1.000 m, dan syaratnya A. Rating HD tawaran, 9,5 A, kurang dari 10,8 A walaupun labelnya "5,5 kW": unit itu cocok untuk pompa 5,5 kW, tetapi drum memerlukan ukuran berikutnya yang rating HD-nya sekurangnya 10,8 A, dengan kendali vektor tanpa sensor.
Contoh 2: VFD untuk pompa sentrifugal, beban torsi variabel. Pompa air bilasan resirkulasi digerakkan motor -M2 3 kW, 400 V, 1.450 rpm, efisiensi 86%, faktor daya 0,80, sehingga A. Pada 1.450 rpm pompa menyerap daya poros 2,6 kW menurut kurvanya, sirkuitnya tertutup tanpa tinggi tekan statis berarti, pompa akan dijalankan pada 80% kecepatan, dan udara di sekitar VFD 42 °C. Hukum afinitas berlaku:
Daya poros turun 1,27 kW atau 48,8%. Angka adalah daya yang diserap pompa, bukan 3 kW pelat nama motor; memakai 3 kW melebihkan penghematan sebesar perbandingan . Arus motor pada beban parsial tidak sebanding daya karena efisiensi dan faktor daya ikut berubah (Bab 40), sehingga VFD dipilih dari arus pengenal 6,3 A supaya pompa tetap dapat dijalankan pada kecepatan penuh. Pompa sentrifugal jarang mengalami beban lebih, jadi kelas beban normal (ND) sesuai; dengan aturan 1% per °C di atas 40 °C, dan A, sehingga dipilih VFD -T2 ND sekurangnya 6,5 A dengan kendali V/f. Bila pompa ternyata mengisi tangki di tempat lebih tinggi, penghematan dihitung ulang dari kurva sistem, bukan dari pangkat tiga.
Contoh 3: tautan DC pompa air bersih hotel. Teknisi hotel mencatat tegangan jaringan 380 V antarfasa di panel pompa air bersih ber-VFD, lalu menganggap tautan DC-nya "lebih rendah, jadi lebih aman". Rumus tautan DC memberi:
Saat pompa berhenti, VFD berbeban ringan dan kapasitornya tertahan dekat 537 V, hampir sembilan kali batas 60 V. Tegangan jaringan yang lebih rendah tidak mengubah kondisi berhenti butir 1: waktu tunggu pada label dan pembuktian tegangan tetap diperlukan sebelum penutup dibuka.
Contoh 4: kipas buang dapur hotel pada 35 Hz. Kipas buang dapur sebuah hotel menyerap daya poros 5,2 kW pada 50 Hz, dan di luar jam masak VFD menurunkannya ke 35 Hz dengan kendali V/f. Kecepatan sinkron sebanding frekuensi seperti rumus di Bab 52, sehingga dengan slip diabaikan kecepatan menjadi 70%. Kurva sistem saluran dianggap melewati titik nol:
Daya poros turun 3,42 kW atau 65,7%, sekitar 34 kWh daya poros bila berlangsung 10 jam sehari; penghematan listriknya sedikit lebih kecil. Frekuensi 35 Hz hanya dipakai bila aliran udara pada kecepatan itu masih memenuhi kebutuhan tudung dapur.
Contoh 5: konveyor linen laundry rumah sakit. Konveyor pemindah linen di laundry sebuah rumah sakit memerlukan torsi hampir tetap 30 N·m di poros motor. Pada 1.450 rpm dan pada separuh kecepatan:
Daya turun separuh, tetapi waktu untuk memindahkan muatan yang sama menjadi dua kali, sehingga energi per putaran tetap 188,5 J. VFD pada konveyor ini dibenarkan oleh asut halus dan pengaturan kecepatan, bukan oleh hemat energi, dan motor berkipas sendiri yang lama berputar pelan diperiksa pendinginannya.
Contoh 6: pompa air panas hotel di dataran tinggi. Pompa sirkulasi air panas sebuah hotel pada ketinggian 1.800 m memakai motor berarus pengenal 7,6 A, dan VFD-nya berarus keluaran ND 8,0 A di panel dengan udara dalam 45 °C. Aturan tabel memberi:
Arus 6,99 A lebih kecil dari 7,6 A, sehingga VFD itu tidak memadai walaupun arus pada labelnya lebih besar dari arus motor. Arus ND yang diperlukan sekurangnya A, dan nilainya dicari pada lembar data unit pengganti; kondisi berhenti butir 4 berlaku sampai VFD diganti.
Kondisi berhenti
VFD dianggap berbahaya dan pekerjaan dihentikan bila salah satu keadaan berikut ditemui; kelanjutannya diputuskan personel kompeten yang ditugaskan atas mesin dan panel itu:
- Penutup VFD akan dibuka atau terminal masukan, keluaran, atau tautan DC akan disentuh, padahal waktu tunggu pada label belum terlewati atau tegangan tautan DC belum terbukti turun ke 60 V atau kurang. Pada suplai 400 V, tautan DC berada sekitar 566 V saat beban ringan, dan sampai sekitar 622 V bila tegangan suplai berada di batas atas +10%, keadaan terburuk yang dipakai Bab 74 tentang uji pra-energi. Batas 60 V mengikuti IEC 60204-1 6.2.4; batas itu dan hitungan waktu tunggu dari peluahan eksponensial dibahas pada Bab 74 dan Bab 76 tentang kerja aman. Tegangan dibaca pada terminal ukur pabrikan oleh personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD; layar yang gelap atau lampu indikator yang padam bukan bukti.
- Satu-satunya pemutus yang dibuka adalah perintah berhenti VFD, fungsi safe torque off (STO), atau kontaktor. Perintah berhenti dan STO menghentikan torsi tanpa memisahkan tegangan. Kontaktor bukan pemisah karena posisinya ditentukan koil, tidak dapat dikunci terbuka, dan kontak yang las tidak terlihat. Pemisah yang dapat dikunci di sisi masuk tetap diperlukan (Bab 31).
- Motor magnet permanen atau beban yang masih berputar tersambung ke keluaran VFD yang akan dikerjakan; motor jenis itu membangkitkan tegangan di terminalnya selama porosnya berputar (Bab 45).
- Arus keluaran VFD setelah penurunan rating lebih kecil dari arus motor, atau motor belum dinyatakan cocok untuk catu konverter pada kabel yang panjang. Mesin tidak dijalankan pada kondisi produksi sampai VFD diganti atau kecocokannya dibuktikan.
Salah tafsir yang sering terjadi
Guess what’s wrong first, then open the explanation.
Common misconception
Inverter VFD sama dengan inverter UPS.
Why is it wrong?
Inverter UPS mengubah DC baterai menjadi AC berfrekuensi tetap untuk cadangan daya, sedangkan VFD mengubah AC jaringan menjadi DC lalu menjadi AC yang frekuensi dan tegangannya diatur. Keduanya dapat memakai IGBT dan PWM, tetapi fungsi, susunan, dan standarnya berbeda.
Common misconception
VFD mengurangi tekanan pada isolasi motor.
Why is it wrong?
Pulsa PWM bertepi curam justru menambah tekanan dielektrik dibandingkan catu sinus, terutama dengan kabel panjang. Motor yang tidak dinyatakan cocok untuk konverter dapat gagal isolasi lebih awal.
Common misconception
VFD selalu menghemat energi.
Why is it wrong?
Penghematan besar hanya terjadi pada beban torsi variabel yang kecepatannya memang diturunkan dan sistemnya tanpa tinggi statis besar; pada beban torsi tetap, energi per putaran tetap, dan VFD menambah rugi sendiri.
Common misconception
Faktor daya VFD selalu mendekati satu.
Common misconception
Memilih VFD cukup dari kilowatt motor.
Why is it wrong?
Label kilowatt VFD mengacu pada motor standar pada salah satu kelas beban, sehingga tidak menjamin arus beban berat yang cukup. Arus pengenal motor, kelas beban, dan penurunan rating adalah dasar pemilihan, seperti diperlihatkan Contoh 1.
Hubungan dengan bab lain
Prasyaratnya Bab 40 tentang motor induksi tiga fasa, Bab 41 tentang data motor lanjutan, Bab 43 tentang memilih motor untuk beban, Bab 52 tentang pelat nama, serta Bab 1 · Keselamatan dan Bab 2 · Keselamatan tentang energi tersimpan dan hierarki pengendaliannya; pembandingnya Bab 53 dan Bab 57 tentang pengasutan. Lanjutannya Bab 68 tentang parameter dan komisioning (data motor, akselerasi, batas arus, sumber perintah, resistor rem) dan Bab 69 tentang instalasi (kabel motor, EMC, filter, RCD, arus bantalan, STO). Tegangan sisa dibahas di Bab 74 dan prosedur penguncian di Bab 76.
Latihan dan pembahasan
Angka dalam soal adalah data latihan.
Try to answer first, then open the worked solution.
VFD tiga fasa berpenyearah dioda enam pulsa dicatu jaringan 400 V antarfasa. Hitung perkiraan tegangan tautan DC saat berbeban besar dan saat beban ringan, lalu jelaskan mengapa keduanya berbeda.
See the worked solution
Saat berbeban besar V, dan saat beban ringan kapasitor terisi sampai puncak, V. Pada beban ringan kapasitor hampir tidak meluah di antara puncak, sedangkan pada beban besar meluah lebih dalam sehingga rata-ratanya mendekati . Nilai beban ringan inilah dasar kondisi berhenti; pada batas atas suplai +10% nilainya sekitar 622 V.
Pompa sentrifugal menyerap daya poros 7,5 kW pada 1.450 rpm dengan motor berefisiensi 91% yang diasut langsung, lalu dijalankan VFD berefisiensi 97% pada 1.160 rpm dengan efisiensi motor 90%, tanpa tinggi statis. Hitung daya poros baru, daya listrik masukan kedua keadaan, dan persen penghematannya dibandingkan dengan persen penghematan daya poros.
See the worked solution
, sehingga daya poros kW. Masukan asut langsung kW dan dengan VFD kW, jadi penghematan listrik kW atau 46,6%, sedikit di bawah 48,8% penghematan daya poros karena rugi VFD dan efisiensi motor yang turun ikut dibayar.
Motor konveyor berarus pengenal 18 A sering mulai bergerak dengan muatan penuh dan membutuhkan torsi asut 140% torsi pengenal. Pilih kelas beban VFD dari tabel beserta alasannya.
See the worked solution
Kelas beban berat. Rating beban ringan hanya memberi 110% selama 1 menit dan rating beban berat 150%, sedangkan 140% torsi meminta 140% arus dengan anggapan konservatif, atau sekitar 128% bila komponen magnetisasi diperhitungkan (faktor daya 0,82 sebagai contoh), tetap di atas 110%. VFD dipilih dengan arus HD sekurangnya 18 A, dan lama asut dibandingkan dengan jendela 1 menit.
VFD berarus pengenal 25 A dipasang di panel dengan udara dalam 48 °C pada ketinggian 1.500 m. Dengan aturan pada tabel dan perkalian kedua faktor, hitung arus keluaran yang diizinkan. Apakah VFD ini dapat mencatu motor 22 A, dan bagaimana bila lokasi di bawah 1.000 m?
See the worked solution
dan , sehingga A, kurang dari 22 A: tidak memadai. Di bawah 1.000 m, A, cukup dengan cadangan tipis. Pilihannya VFD satu ukuran lebih besar atau udara panel diturunkan (Bab 71), dan nilai sebenarnya dibaca dari lembar data VFD itu.
Dengan konsep arus pembentuk fluks dan arus pembentuk torsi, jelaskan mengapa kendali vektor lebih cocok daripada V/f untuk drum yang harus memberi torsi pengenal pada 10% kecepatan pengenal, dan kapan enkoder diperlukan.
See the worked solution
Pada 10% kecepatan, susut resistansi stator menjadi bagian besar dari tegangan V/f yang kecil, sehingga fluks dan torsi turun, dan penambah tegangan tetap hanya cocok untuk satu keadaan beban. Kendali vektor menjaga komponen pembentuk fluks pada nilai pengenal dan menaikkan komponen pembentuk torsi sesuai permintaan, sehingga torsi pengenal tersedia pada kecepatan rendah; tanpa sensor perkiraannya melemah di sekitar 0 Hz, dan torsi penuh pada kecepatan nol memerlukan enkoder.
Seorang teknisi akan mengganti modul IGBT di dalam VFD 11 kW bercatu 400 V dengan kapasitor tautan DC 1.000 µF, dan suplai baru saja diputus. Hitung energi kapasitor saat pemutusan, lalu sebutkan dua syarat minimum sebelum bagian dalam VFD disentuh beserta alasannya.
See the worked solution
J pada 566 V, cukup untuk sengatan berbahaya dan busur kecil. Syarat pertama: waktu tunggu pada label sudah terlewati setelah VFD diisolasi dan dikunci di sisi masuk, karena resistor peluahan membutuhkan waktu. Syarat kedua: tegangan tautan DC dibuktikan 60 V atau kurang dengan pengukuran pada terminal ukur pabrikan oleh personel kompeten, alat berkategori ukur sesuai, dan APD, karena resistor peluahan dapat putus dan layar atau lampu dapat padam lebih dulu. Hitungan waktu tunggu dan contoh label yang tidak cukup ada di Bab 74 tentang uji pra-energi.
Referensi
External sources
- IEC 61800-2:2021 (Ed. 3.0), Adjustable speed electrical power drive systems, Part 2: General requirements, Rating specifications for adjustable speed AC power drive systemswebstore.iec.ch
- IEC 61800-5-1:2022 (Ed. 3.0), Adjustable speed electrical power drive systems, Part 5-1: Safety requirements, Electrical, thermal and energywebstore.iec.ch
- IEC 61800-2:2021, pratinjau daftar isi dan klausul awal (ANSI Webstore, sekunder)webstore.ansi.org
- Manual perangkat keras VFD satu pabrikan: definisi rating beban ringan dan beban berat (sekunder)manualslib.com
- Manual perangkat keras VFD satu pabrikan: penurunan rating karena suhu dan ketinggian (sekunder)manualslib.com
- IEC TS 60034-25:2022 (Ed. 4.0), Rotating electrical machines, Part 25: AC electrical machines used in power drive systems, Application guidewebstore.iec.ch
- IEC TS 60034-17:2006 (Ed. 4.0), ditarik 8 Oktober 2014, digantikan IEC TS 60034-25webstore.iec.ch
Revision history
| Date | Version | Change |
|---|---|---|
| October 29, 2026 | 3 | Revised to the chapter standard |
| October 20, 2026 | 2 | Expanded in wave R10: worked examples, stop conditions, and cross-chapter references |
| September 30, 2026 | 1 | First published |
How to cite
Kurnia (2026). VFD: prinsip kerja dan pemilihan. ARSTEMA Academy. Revised October 29, 2026. arstema.com/academy/konsep/vfd-prinsip-kerja-dan-pemilihan
Self-check · 3 questions
Check your understanding before moving on
Write your answer in your own words, then compare it with the worked solution from this chapter’s exercises. The system doesn’t judge open answers as right or wrong; you decide which parts you’ve understood.
VFD tiga fasa berpenyearah dioda enam pulsa dicatu jaringan 400 V antarfasa. Hitung perkiraan tegangan tautan DC saat berbeban besar dan saat beban ringan, lalu jelaskan mengapa keduanya berbeda.
Pompa sentrifugal menyerap daya poros 7,5 kW pada 1.450 rpm dengan motor berefisiensi 91% yang diasut langsung, lalu dijalankan VFD berefisiensi 97% pada 1.160 rpm dengan efisiensi motor 90%, tanpa tinggi statis. Hitung daya poros baru, daya listrik masukan kedua keadaan, dan persen penghematannya dibandingkan dengan persen penghematan daya poros.
Motor konveyor berarus pengenal 18 A sering mulai bergerak dengan muatan penuh dan membutuhkan torsi asut 140% torsi pengenal. Pilih kelas beban VFD dari tabel beserta alasannya.
Nearby chapters
Reading order by shelf: Electrical & Control · Chapter 66.