Pemerataan beban adalah proses pemulusan beban yang berfluktuasi. Beban yang berfluktuasi menarik arus besar dari suplai selama interval puncak dan juga menyebabkan penurunan tegangan yang besar pada sistem yang dapat menyebabkan kerusakan pada peralatan.
Dalam pemerataan beban, energi disimpan pada beban ringan, dan energi ini digunakan saat beban puncak terjadi. Dengan demikian, daya listrik dari suplai tetap konstan.
Fluktuasi beban sebagian besar terjadi di beberapa drive. Misalnya, dalam mesin pres, torsi besar diperlukan untuk durasi yang singkat. Jika tidak, torsi adalah nol. Beberapa contoh lainnya adalah rolling mill, pompa reciprocating, mesin perencanaan, palu listrik, dll.
Dalam penggerak listrik, fluktuasi beban terjadi dalam rentang yang luas. Untuk memasok permintaan torsi puncak ke penggerak listrik, motor harus memiliki peringkat tinggi, dan juga motor akan menarik arus pulsa dari suplai. Amplitudo arus pulsa menimbulkan fluktuasi tegangan saluran yang mempengaruhi beban lain yang terhubung ke saluran.
Metode Persamaan Beban
Masalah fluktuasi beban dapat diatasi dengan menggunakan roda gila. Roda terbang dipasang pada poros motor dalam penggerak non-reversibel. Dalam kecepatan variabel dan penggerak reversibel, roda gila tidak dapat dipasang pada poros motor karena akan meningkatkan waktu transien penggerak.
Jika motor diumpankan dari motor generator set, maka flywheel dipasang pada poros generator motor dan karenanya menyamakan beban pada sumber tetapi tidak memuat pada motor.
Saat beban ringan, flywheel berakselerasi dan menyimpan kelebihan energi yang diambil dari suplai. Selama beban puncak, roda terbang melambat dan memasok energi yang tersimpan ke beban bersama dengan energi pasokan. Oleh karena itu daya tetap konstan, dan permintaan beban berkurang.
Momen inersia roda terbang yang diperlukan untuk pemerataan beban dihitung sebagai berikut. Perhatikan kurva torsi kecepatan motor linier seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.
Diasumsikan respon motor lambat karena inersia besar dan karenanya berlaku untuk operasi transien. Bedakan persamaan (1) dan kalikan kedua ruas dengan J (momen inersia).
Dimana Τm adalah konstanta waktu mekanik motor. Ini adalah waktu yang diperlukan untuk kecepatan motor untuk berubah (ωm0 – ωm) ketika torsi motor dipertahankan konstan pada nilai pengenal Τr. Dari persamaan (2) dan (3)
Pertimbangkan torsi beban periodik siklus yang terdiri dari satu periode beban tinggi dengan torsi Tlh dan durasi, dan satu periode beban ringan dengan torsi Tll dan durasi tl.
Dimana Tmin adalah torsi motor pada t = 0 yang juga merupakan instan ketika beban berat Tlh diterapkan. Jika torsi motor pada akhir periode beban berat adalah Tmax, maka dari persamaan (6)
Solusi persamaan (5) untuk periode beban ringan dengan torsi motor awal sama dengan Tmax adalah
Saat beroperasi pada kondisi tunak, torsi motor pada akhir siklus akan sama dengan pada awal siklus. Oleh karena itu pada t’ = tl, T = tmin. Substitusi ke persamaan (8) memberikan
Dari persamaan (4) dan (10)
Dari persamaan (4) dan (11)
Momen inersia roda gila yang dibutuhkan dapat dihitung baik dari persamaan (11) dan (12)
Dimana W adalah berat roda (Kg), dan R adalah jari-jari (m).
Catatan: Momen inersia adalah hambatan sudut dari benda yang berputar. Ini adalah produk dari massa dan kuadrat jarak dari sumbu rotasi.
