Dunia Kereta - Sistem Propulsi KRL

Setelah sebelumnya dibahas tentang sistem propulsi pada KRDH, sistem propulsipada KRDE, dan juga VVVF dan SIV sekarang kita akan belajar bersama tentang sistem propulsi pada Kereta Rel Listrik (KRL). Sistem propulsi pada KRL mirip dengan KRDE karena keduanya sama – sama memakai motor traksi sebagai penggerak. Perbedaan keduanya terletak pada sumber energinya, KRDE memperoleh sumber energi listrik dari mesin diesel yang memutar alternator kemudian menghasilkan listrik, sedangkan pada KRL listrik diperoleh dari Listrik Aliran Atas (LAA) atau overhead line yakni kabel yang berada diatas rel KRL. Sumber listrik KRL bisa juga dialirkan dibawah melalui rel ketiga (3^rd rail) yakni rel khusus mengantarkan aliran listrik. Pada pembahasan selanjutnya kita akan pakai istilah LAA. Lebih jelas tentang LAA dan 3^rd rail akan dibahas pada artikel selanjutnya.

Berdasarkan arus listrik di LAA dan jenis motor traksi yang dipakai, KRL dibedakan menjadi:

1.  LAA listrik DC, motor traksi DC
2. LAA listrik DC, motor traksi AC
3.  LAA listrik AC, motor traksi DC
4. LAA listrik AC, motor traksi AC

Gambar. LAA[1] dan 3^rd rail [2]

LAA listrik DC

Berikut adalah skema sistem propulsi KRL dengan LAA listrik DC dan motor traksi DC. Dapat dilihat pada gambar bahwa aliran arus listrik mengalir mulai dari LAA, masuk ke pantograph setelah pantograph ada CB(Circuit Breaker) yang berfungsi memutus aliran arus listrik apabila terjadi kesalahan/ kerusakan, setelah itu listrik masuk ke DC-DC converter (Chopper). DC-DC Converter disini berfungsi untuk mengatur besarnya tegangan output yang masuk ke motor karena DC-DC converter memiliki input DC yang konstan sedangkan output DC nya bervariasi. Tegangan yang bervariasi diperlukan untuk mengatur kecepatan motor DC. Berbeda dengan motor AC yang dalam pengaturan kecepatannya memerlukan variasi tegangan dan frekuensi, pada motor DC cukup tegangan yang diatur. Jika ingin kecepatan rendah diberi tegangan rendah dan jika ingin kecepatan tinggi maka tegangan yang diberikan juga tinggi. Demikian kenapa control kecepatan motor DC lebih mudah dari motor AC.

Sedangkan untuk auxiliary load diambilkan dari DC – AC Converter yang nama lainya adalah inverter dan seperti dijelaskan sebelumnya disini dipakai statis inverter atau sering disebut Static Inverter (SIV). Selanjutnya arus listrik mengalir balik ke stasiun pensuplai listrik melalui axle brush kemudian menuju rel. Sistem ini, stasiun pensuplai – overhead line – kereta – rel, membentuk rangkaian tertutup sehingga arus listrik bisa mengalir.

Gambar. Skema propulsi KRL: LAA listrik DC, motor DC

Gambar. Pantograph [3]

Selanjutnya untuk LAA listrik DC dan motor traksi AC. Tidak jauh berbeda dari sebelumnya, hanya saja komponen DC – DC Converter diganti dengan DC – AC Converter (inverter) agar menghasilkan listrik AC. Seperti dijelaskan pada artikel sistem propulsi pada KRDE,  pengaturan kecepatan motor AC memerlukan variasi voltage dan variasi frekuensi, untuk itu inverter yang dipakai untuk motor traksi disini adalah jenis VVVF. Pada gambar dibawah terdapat dua motor traksi AC 3 phase dengan 1 VVVF apakah ini bisa? VVVF dapat mensuplai beberapa motor traksi dengan catatan jumlah total daya listrik motor traksi yang ada tidak melebihi daya listrik VVVF. Misalnya untuk VVVF 800 kW maka mampu untuk menggerakkan motor traksi 200 kW sebanyak 4 buah. Hal penting disini, antar motor traksi harus disusun parallel agar tegangan yang diperoleh sama, ingat pengaturan kecepatanya perlu salah satunya variasi tegangan.

Untuk beban auxiliary sama dengan sebelumnya, hanya saja disini lebih diperjelas dengan adanya tambahan travo yang bisa untuk menaikkan/menurunkan tegangan (tergantung jenis travonya). Dan ada tambahan rectifier untuk charging baterai. Beterai ini diperlukan untuk supplai ketika kondisi emergency.

Gambar. Skema propulsi KRL: LAA listrik DC, motor AC [2]

LAA listrik AC

Pada sistem ini, LAA memakai listrik AC dan motor traksi DC. Arus listrik mengalir melalui LAA, melewati CB kemudian menuju transformer. Transformer diperlukan karena biasanya LAA memakai listrik tegangan tinggi agar losses (rugi - rugi) yang dihasilkan kecil ketika distribusi. Biasanya memakai 25 kVA. Listrik masuk travo kemudian diturunkan tegangannya. Setelah itu listrik masuk ke AC-DC Converter (rectifier), dari rectifier listrik AC diubah menjadi DC. Setelah itu listrik DC akan masuk ke DC – AC Motor Converter (VVVF) yang selanjutnya mensuplai motor traksi dan masuk DC -  AC Auxiliary Converter (SIV) yang selanjutnya mensuplai beban auxiliary. Aliran arusnya sama, yakni selanjutnya listrik kembali ke gardu pensuplai melalui rel. Sedangkan pada sistem LAA listrik AC yang memakai motor DC hampir sama. Perbedaanya hanya DC – AC Motor Converter diganti menjadi DC- DC Converter.

Gambar. Skema propulsi KRL: LAA listrik AC, motor AC [2]

Ref:

[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Overhead_line

[2] http://www.railway-technical.com

[3] https://en.wikipedia.org/wiki/Pantograph_(transport)