Kereta Rel Diesel Elektrik (voith.com)
Sebelum membahas lebih jauh tentang rugi daya pada konversi energi kereta api, mari kita pelajari secara singkat tentang konversi energi pada kereta api. Telah kita ketahui bahwa KRD adalah kereta yang memiliki sumber penggerak dari diesel sedangkan KRL sumber energi penggeraknya dari Listrik Aliran Atas (LAA). Pada KRD, mesin diesel memperoleh energi dari pembakaran BBM menjadi gerakan mesin (energi kimia menjadi energi gerak). Setelah itu energi diteruskan untuk memutar gardan pada jenis kereta diesel hidrolik atau untuk memutar generator pada kereta diesel elektrik. Dari generator menghasilkan listrik, diolah di VVVF hingga akhirnya bisa memutar motor listrik untuk menggerakkan kereta api. Pada perubahan – perubahan tadi terjadi konversi energi. Begitupula pada KRL, energi listrik dari LAA diolah oleh VVVF sehingga menggerakkan motor traksi (perubahan energi listrik menjadi energi mekanik gerak). Karena setiap komponen yang dilalui energi tadi tidak ideal, dalam artian energi tidak terkonversi secara sempurna, ada sebagian kecil yang hilang menjadi panas akibat gesekan dan lainnya, maka dikenal dangan adanya rugi daya (loses).
Gambar diatas menunjukkan perbandingan rugi daya pada kereta EMU ICE 3 dan kereta berlokomotif Re 465. Grafik diatas dibaca urut dari kiri mulai dari gear, motor, seterusnya hingga auxiliary.
Dari data gambar diatas, terlihat jelas bahwa motor traksi menyumbang loses yang paling besar. Gearbox meskipun bekerja secara mekanis, tetap memiliki loses meskipun kecil. Untuk mnghilangkan rugi – rugi gearbox, saat ini sedang dikembangkan metode direct drive. Dimana dengan metode ini, traction motor langsung terkoneksi ke axle. Kandidat motor traksi yang bisa dipakai dengan cara ini adalah permanent magnet motor(PMSM) dan transversal flux motor. Selain itu dari segi traction motor, PMSM juga menjadi unggulan karena dengan daya yang sama dengan motor induksi, PMSM memiliki dimensi yang lebih kecil, sehingga lebih ringan.
Dilihat dari segi trafo, EMU memiliki loses yang lebih besar daripada lokomotif. Hal ini karena, semakin besar transformer maka semakin efisien. Untuk itu, dalam pendesainan transformer sangat penting mempertimbangkan faktor effisiensi dan beratnya.
Selanjutnya kita tengok kereta berpenggerak disesel. Seperti telah dijelaskan pada artikel: Lokomotif Diesel, kereta berpenggerak diesel jenis lokomotif maupun multiple unit (DMU) memiliki tiga jenis trasmisi yaitu mekanik, hidrolik, dan elektrik. Telah dijelaskan diatas, bahwa transmisi adalah peralatan untuk konversi energi yakni dari energi gerak (putaran mesin diesel) menjadi energi gerakan roda kereta. Pernahkan kalian berpikir kira – kira jenis transmisi apakah yang paling effisien? Apakah mekanik, atau elektrik, ataukah hydrolic. Saya yakin banyak diantara kalian menjawab elektrik. Berikut jawabannya berdasarkan data dari DSB
Berdasarkan data tabel diatas, terlihat jelas bahwa dengan menggunkan egine yang sama diperoleh effisiensi transmisi mekanik paling besar. Sedangkan effisiensi elektrik dan hydrolik sama(hampir sama). Effisiensi transmisi mekanik paling tinggi karena tahapan pengubahan energi gerak dari mesin diesel ke gerak roda kereta lebih sedikit daripada lainnya. Misalnya saja untuk transmisi elektrik, energi gerak mesin diesel untuk memutar generator, setelah itu listrik masuk traction inverter, traction motor, gerbox baru roda. Semakin banyak tahapan maka semakin banyak loses. Berikutnya ditinjau dari optimum engine load, dengan transmisi mekanik dan elektrik engine dapat bekerja di titik optimal itulah kenapa percepatan (akselerasi) pada kedua jenis transmisi ini lebih baik dari pada transmisi hidrolik. Terakhir dari segi regenerative braking (recuperation) jenis transmisi elektrik memiliki peluang yang paling besar.
Mungkin ada pertanyaan, jika transmisi mekanik memiliki efisiensi paling tinggi kenapa jarang dipakai? Hal ini karena transmisi mekanik tidak fleksibel dan berat. Untuk kereta dengan daya besar, transmisi mekanik memiliki massa yang besar membuat berat kereta semakin besar. Transmisi elektrik paling disukai kerena paling fleksibel. Energi pada transmisi elektrik diteruskan melalui kabel yang lebih fleksibel dalam penempatannya.
English title: Losses in Railway Converter
Artikel terkait:
0 komentar :
Posting Komentar