Secara umum dikatakan bahwa: setiap penambahan panasan 10 C pada winding dengan waktu lama atau terus menrus, mengakibatkan umur isolasi berkurang separonya.
Contoh : Sebuah motor listrik jika dioperasikan pada temperature normal diperkirakan mencapai umur 20 tahun.
Tapi jika motor harus beroperasi 40 C diatas normal, maka umurnya menjadi 1/16 X 20 th.
Banyak ahli sependapat dengan rumusan tsb. diatas. Standard organisasi terkenal membuat survey dan hasilnya bahwa : 30% kerusakan motor diakibatkan kerusakan isolasi dan 60% nya adalah overheating.
Ada 5 sebab overheating :
· Beban berlebih
· Kondisi power supply tidak normal
· High effective service factor
· Terlalu sering di-start dan di-stop
· Kondisi lingkungan / ruang
Overload
Arus stator sering dipakai gambaran sebagai berapa beban / load motor , tetapi mungkin dalam kondisi overvoltage. Kesalahan yang sering terjadi ialah motor dioperasikan dalam kondisi overvoltage dgn maksud arus turun dan harapanya juga panas turun. secara umum besar arus tidak boleh lebih dari yg tercamtum di name-plate motor In atau I full load. Jika ada tertulis Sf=1,15 artinya besar arus full-load boleh sebesar 1,15 x In dalam waktu lama. Panas yang timbul dalam winding adalah fungsi kwadrat arus,jadi In bertambah sedikit saja mengakibatkan peningkatan panas besar. Ini juga sangat dipengaruhi oleh faktor ruang tempat motor, ventilasi panas matahari dan pendinginan juga tinggi dari permukaan laut.
Voltage Unbalanced
Voltage Unbalanced artinya voltage yang tersedia di ketiga phasenya tidak sama, ini dapat terjadi di sistem distribusi dimana saja. Ini dapat menimbulkan problem serios pada motor dan peralatan2 induksi. Memang balance secara sempurna tidak akan pernah ada, namun harus diminimalkan.
Kondisi unbalance lebih sering disebabkan oleh variasi dari beban. juga akibat winding motor tidak sama Z nya di 3 phasenya. Ketika baban satu phase dengan phase lain berbeda, maka saat itulah kondisi unbalance terjadi. Hal ini mungkin disebabkan oleh impendansi, type beban, atau jumlah beban berbeda satu phase dengan phase lain. Misal satu phase dengan beban motor satu phase, phase lain dengan heater dan satunya dengan beban lampu atau kapasitor.
Menghitung unbalance :
NEMA (MGI) part 14.35 memberikan cara menghitung unbalance :
V % Unbalance = 100% x Selisih maximunm voltage dengan voltage rata2 dibagi voltage rata2
Contoh:
Misal phase : X = 380V Y= 400V Z= 390 V
Voltage rata2 = ( 380 + 400 + 390 ) : 3 = 390 Volt
% Unbalance = 100% x (400 - 390) : 390 = 2,56 %
NEMA memberikan rekomendasi : motor dapat dioperasikan secara normal pada kapasitas rated jika unbalance voltage tidak lebih dari 1%. Karena lebih dari 1% , Maka contoh diatas tidak direkomendasikan untuk supply ke motor, sebab motor akan cepat rusak.
Kondisi Unbalance disebabkan antara lain oleh kondisi beban secara keseluruhan system, dimana beban satu phase tidak sama dengan phase yang lain, sehingga impedansi dari beban2 tsb. tidak sama phase satu sama lain. Atau juga impedansi sebuah motor tidak sama phase satu dengan yang lain.
Sebab lain al :
· Unbalance dari power supply
· Taping di trafo tidak sama
· Ada trafo single phase dalam system
· Ada open phase di primer trafo distribusi
· Ada fault atau ground di trafo power
· Ada open delta di trafo-bank
· Ada fuse-blown di 3 phase di capasitor bank ( capasitor untuk perbaikan power factor)
· Impedance dari konduktor power supply tidak sama.
· Unbalance distribusi / single phase load ( lighting)
· Heavy reactive single phase load. Misal : mesin welder.
. motor tidak sama Z nya di tiga phasenya.
Kondisi unbalance merupakan yang paling umum mempunyai effek merusak pada motor listrik. Efek ini juga dapat disebabkan oleh power supply wiring, transformer dan generator. Unbalance voltage pada terminal motor mengakibatkan unbalance arus phase sebesar 6 - 10 kali persen unbalance voltage pada motor dengan beban penuh (full load)
Contoh :
Jika unbalance voltage sebesar 1% maka unbalance arus bisa mencapai sekitar 6% s/d 10%.
Dari contoh itu menimbulkan overcurrent atau arus berlebih dan menimbulkan overheat, umur menjadi pendek dan kemudian bisa terbakar.
Akibat lain pada motor yaitu arus locked rotor di winding stator (yang sudah relative tinggi) juga menjadi unbalance sebanding dengan unbalance-nya voltage, putaran juga cenderung turun demikian juga torsi. Jika unbalance voltage cukup tinggi maka putaran tsb sehingga motor tidak sesuai dengan pemakai , karena putaran rated tidak dapat tercapai
Berikut Tabel ilustrasi efek dari voltage unbalance dari Motor 5 Hp, 3 phase, 230V , 60Hz, 1725 Rpm dan service faktor 1.0
Characteristic Performance
Rata2 voltage 230 230 230
% unbalance voltage 0,3 2.3 5,4
% unbalance arus 0,4 17,7 40
Kenaikan temperature derajat C 0 30 40
Akibat dari unbalance voltage hampir semua kerusakan terjadi pada isolasi winding. Umur isolasi winding berkurang separonya setiap kenaikan temperature 10C . Dari kolom tiga terlihat unbalance 5,4% mengakibatkan kenaikan temperature sebesar 40C dan umur yang bisa diharapkan hanya sekitar 1/16 dari normal. Motor dengan service faktor 1,15 dapat bertahan dengan unbalance voltage 4,5% tetapi tidak dioperasikan diatas rated Hp nameplate. Jadi unbalance 5.4% terlalu besar, dengan akibat yang sangat buruk.
Dibawah ini grafik illustrasi kenaikan % kerugian dan panas di motor sehubungan dengan % unbalance.
Gb:
Contoh: Dari grafik dapat dilihat bahwa jika unbalance voltage sebesar 5%, berakibat panas meningkat 50% dan looses dalam motor meningkat 37%.
Sebuah motor sering dioperasikan terus-menerus denagan kondisi voltage unbalance, tentunya efisiensi menjadi berkurang. Berkurangnya efisiensi diakibatkan oleh naiknya arus listrik ( I ) dan resistansi ( R ) karena panas. Kenaikan I dan R berkontribusi pada kenaikan panas.
Kesimpulan dengan bertambahnya looses, panas ikut naik dan karena panas I dan R naik, sedemikian sehingga panas naik terus tidak terkendali hasilnya deterioration pada winding bahkan failure winding mudah terjadi.
Overheating
Jika motor hanya satu phase saja yang berfunsi pada motor 3 phase akan berakibat motor “overheating”, karena arus menjadi sangat besar sedang kemampuan output turun. Ketika motor beroperasi dibeban penuh sedangkan yang berfungsi hanya 1 phase maka motor mengalami “stall” kemudian stop atau mandeg. Dalam kondisi stall timbulah arus listrik yang sangat besar (overcurrent) dan menghasilkan kenaikan panas yang besar dan cepat. Jika proteksi motor tidak bekerja maka kerusakan stator dan rotor akan hangus (overheating).
Proteksi seharusnya dipasang disetiap phase agar lebih aman.
Langkah pertama test unbalance voltage yaitu dengan mengukur tegangan antar line di terminal mesin. Juga ukurlah arus di tiap phase, karena arus unbalance bahkan dapat mencapai 6 -10 kali lebih besar dari unbalance voltage. Ketika start gagal kemungkinan besar karena arus listrik hanya berfungsi satu phase.
Unbalance voltage kebanyakan disebabkan oleh distribusi beban tidak sama satu phase dengan phase lain, cara memperbaiki ialah dengan mengurangi beban phase yng ketinggian dan menambahkan beban pada phase rendah, sehingga menghasilkan beban yang sedapat mungkin balance.
Beban yang paling umum pada satu phase ialah dari beban penerangan (lighting) dan mesin las (welder). Juga perlu di periksa fuse pada capasitor bank ( power factor improvement capasitor).
Cara lain yang merupakan keterpaksaan ialah “derating” motor atau harus menurunkan rated motor. Ketika unbalance voltage melebihi 1% maka motor harus derating agar motor dapat dioperasikan dengan baik.
NEMA memberi petunjuk dengan membuat kurva, terlihat bahwa unbalance maximum 5% dan derating 75% dari Hp nameplate.
Gb : Kurva NEMA, unbalance vs derating
Didalam plan bisa terjadi kondisi voltage tidak balance. Menurut NEMA MG-1 section II & IV bahwa kwalitas voltage merupakan fungsi tidak balance voltage dan kerusakan. Sehingga agar motor dapat berumur panjang harus di turunkan beban/derating
Misal :
· kondisi unbalance 4%, beban harus diturunkan menjadi 82% Untuk motor Jika misal 100Hp maka harus diturunkan menjadi 82 Hp
· Kondisi unbalance 5%, beban diturunkan menjadi 75%
Automatic voltage regulator (AVR) dapat digunakan untuk mem- perbaiki kondisi undervoltage dan overvoltage, sama halnya dengan unbalance. Sebagai peralatan active-device, AVR bekerja secara otomatis memperbaiki fluktuasi voltage. Alat ini banyak digunakan untuk proteksi terhadap kondisi fluktuasi voltage.
Frequent Starts & Stop Ketika motor distart, motor memerlukan arus start yang sangat tinggi, mungkin dapat mencapai beberapa kali atau lebih dari 5 kali. Arus tinggi menimbulkan panas dan thermal shock, sehingga jika ini dilakukan ber-kali2 dan tanpa ada jedah waktu, maka berakibat sangat buruk terhadap winding motor, overheating. Sehingga sangatlah perlu mendapat perhatian serius perihal start dan stop semua motor listrik agar kerusakan fatal dapat dihindari.
Tabel No dibawah ini memberi gambaran jumlah start dan stop operasi motor yang ada korelasinya dengan putaran dan rated Hp. Banyak dokumen perawatan motor mencatat bahwa kerusakan motor kebanyakan diakibatkan oleh pembebanan yang terlalu berlebihan. Umur pendek antar hubung pendek (short circuit) disebabkan karena terlalu sering start dan stop. Kuncinya ialah harus lebih dimonitor jumlah start dan stop,
Referensi : “Baker”, NEMA
A= maximum jumlah start / jam
B= minimum waktu istirahat dalam detik jedah start.
Kondisi lingkungan:motor beroperasi pada temp ambient tinggi mnyebabkan timbulnya panas yang melebihi. Juga Ruang tertutup tidak ada ventilasi, radiasi panas dari mesin lain, ruang terbuka yang sangat tinggi suhunya ketika seharian terik matahari, ruang yang sangat kotor/berdebu, dan kondisi2 upnormal lainya.
Kotoran maupun buntuan2 pada sistem pendinginan besar pengaruhnya terhadap sifat pendingan motor itu sendiri dan ujung2 juga panas.
Kesimpulan Bearing dan kerusakan winding yang paling umum terjadi pada motor listrik. Yang dengan alasan mendasar “panas”. Preventive Maintenance sistem sudah banyak dilakukan, namun mengukur arus online untuk mengetahui langsung, masih jarang dilakukan…………………
Tidak ada komentar:
Posting Komentar