Motor listrik ada di mana-mana – di rumah, pabrik, mobil, peralatan kantor, dan di banyak tempat lainnya. Ada sekitar 8 miliar yang digunakan di Uni Eropa (UE) mulai dari motor kecil, seperti motor yang menggerakkan kipas pendingin di komputer, hingga motor besar di industri berat, yang menyumbang hampir 50% dari total konsumsi listrik negara anggota. Dalam konteks industri, angka ini bahkan lebih tinggi lagi dengan hampir 70% penggunaan listrik disebabkan oleh motor listrik. Meningkatkan ke teknologi hemat energi melalui kontrol motor adalah cara yang sederhana dan hemat biaya untuk menurunkan konsumsi energi dan emisi karbon terkait. Semikonduktor memainkan peran penting dalam memajukan efisiensi energi pada motor melalui teknologi digital dan elektronika daya yang lebih baik.
Keharusan baru untuk menghemat daya
Di masa lalu, tidak ada dorongan nyata untuk mendesain peralatan rumah tangga atau peralatan industri yang hemat daya, karena peraturan pemerintah tidak mewajibkan hal ini. Untungnya, waktu telah berubah. Pelabelan efisiensi energi pada peralatan rumah tangga di Uni Eropa telah terbukti sangat berhasil. Produsen berusaha membedakan diri dari pesaing mereka dan menarik konsumen dengan memastikan produk mereka berada dalam kategori yang lebih tinggi. Pada tahun 2021, pembaruan baru pada program ini akan membantu memastikan bahwa bisnis terus berinovasi dan menawarkan produk yang lebih hemat energi.
Membuat motor lebih hemat energi
Peralatan rumah tangga paling sering menggunakan motor DC. Salah satu cara untuk meningkatkan efisiensi motor DC adalah dengan beralih dari pengaturan sikat tradisional, menuju alternatif tanpa sikat. Motor ini bekerja jauh lebih halus, dan juga lebih dapat diandalkan. Kecepatan motor yang dijalankan adalah area lain yang sedang ditangani. Sampai saat ini, motor listrik hanya memiliki dua kecepatan: hidup dan mati. Pendekatan ‘semua atau tidak sama sekali’ ini sangat tidak efisien. Sistem tidak dapat merespons skenario dunia nyata dan sejumlah besar energi terbuang sia-sia.
Semikonduktor canggih telah memungkinkan untuk menjalankan motor listrik pada kecepatan variabel, yang menghasilkan peningkatan efisiensi rata-rata 40%.
Apa artinya ini bagi peralatan rumah tangga dan sistem industri
Memiliki motor kecepatan variabel pada peralatan rumah tangga membuat perbedaan nyata. Ambil kulkas, misalnya. Sebelumnya, ketika suhu internal lemari es naik di atas titik setel idealnya, motor akan bekerja hingga suhu di bawah nilai tersebut tercapai. Kemudian, ketika suhu kembali naik, siklus tersebut harus diulang. Ini berarti bahwa sejumlah besar energi terbuang setiap kali, karena pola overshoot yang terus menerus.
Motor kecepatan variabel yang telah dimungkinkan melalui inovasi dalam teknologi semikonduktor memungkinkan produsen lemari es, dan barang elektronik lainnya, untuk menghindari ketidakefisienan ini. Ide dasarnya diilustrasikan di bawah ini. Sensor di dalam alat memberikan data yang dibutuhkan untuk kontrol cerdas. Jumlah daya yang sesuai kemudian dapat dikirim ke motor.
Motor dalam kompresor model lemari es terbaru diarahkan untuk menyala – cukup sering dan dengan kecepatan yang tepat – untuk mempertahankan alat pada suhu yang benar. Tidak ada fluktuasi suhu yang lebar, tidak ada overshoot, dan konsumsi daya dijaga seminimal mungkin. Sistem semacam ini dapat bereaksi terhadap perubahan kondisi. Misalnya, membuka dan menutup pintu lemari es beberapa kali saat menyiapkan makanan akan membuat hawa dingin keluar. Untuk mengembalikan tingkat suhu yang benar, sistem lemari es akan memutar motor di dalam kompresor lebih cepat. Berdasarkan arahan yang telah ditetapkan, tingkat suhu tersebut dapat dicapai dengan cepat, atau lebih lambat untuk menghemat energi dengan lebih baik. Memiliki sistem peralatan industri dan rumah tangga yang lebih canggih, di mana data terus menerus diambil secara real-time, berarti mereka dapat berjalan secara optimal. Karena energi yang terbuang oleh sistem dibatasi, jumlah panas yang tidak diinginkan juga berkurang.
Hal ini menguntungkan bagi penggerak industri, sehingga tidak terlalu bergantung pada mekanisme pendinginan, seperti kipas angin, yang juga membutuhkan listrik. Motor listrik di pabrik pengolahan industri dan lokasi produksi digunakan untuk menyalakan mesin pemotong/penggiling, mesin cetak, kipas angin, pompa, penggerak industri, ban berjalan, dll. Peralatan ini memiliki masa pakai yang lama, tetap digunakan selama beberapa dekade dan tidak terlalu sering diganti. Namun, mereka dapat dilengkapi dengan motor kecepatan variabel untuk meningkatkan kemampuannya dan membuatnya lebih ramah lingkungan. Di tempat lain, desain sistem industri baru, seperti lengan robot dan kendaraan berpemandu otomatis (AGV), menggunakan motor kecepatan variabel. Menurut penelitian independen, meningkatkan 300 juta sistem industri yang digerakkan oleh motor di dunia dengan peralatan yang dioptimalkan dan berefisiensi tinggi akan mengurangi konsumsi listrik global hingga 10 persen. Itu lebih dari 90 persen dari konsumsi tahunan seluruh Uni Eropa.
Solusi dari ST
STMicroelectronics telah proaktif di bidang kontrol motor industri selama lebih dari 20 tahun. Kami menawarkan berbagai macam solusi kontrol untuk semua jenis motor listrik. Ini termasuk modul daya cerdas terintegrasi dan sistem elektronik, aplikasi kontrol daya untuk driver motor, sakelar daya yang cepat dan efisien, dan mikrokontroler yang kuat dan aman. Dikombinasikan dengan inovasi kontrol waktu nyata, MOSFET silikon-karbida (SiC) generasi ketiga ST untuk kontrol daya meningkatkan efisiensi penggerak motor industri – terutama di mana kepadatan daya, efisiensi energi, dan keandalan sangat penting. ST bekerja sama dengan banyak produsen peralatan rumah tangga dan peralatan industri terkenal, membantu perusahaan-perusahaan ini merancang perangkat dan sistem yang lebih cerdas, lebih efisien, dan terhubung dengan lebih baik.
Motor menggunakan daya yang cukup besar tetapi ada potensi yang signifikan untuk mengoptimalkan efisiensi energinya. Mendorong penggunaan motor dan penggerak yang efisien di pasar merupakan kontribusi penting dalam memerangi perubahan iklim.
Sumber : https://www.eletimes.com/semiconductors-powering-electric-motors-efficiently