BAB IV ANALISA DAN PERHITUNGAN
4.1
Umum Untuk menganalisa kegagalan pengasutan pada motor induksi 3 fasa dari segi sistim kelistrikannya maka dilakukan pengamatan langsung ( visual ) terhadap motor induksi tersebut, pengamatan dan pengukuran hanya terfokus di terminal stator yang berhubungan langsung dengan kumparan motor dan pada terminal circuit breaker yang mendistribusikan tegangan ke motor. Tujuan dari pengukuran pada sumber tegangan ( Panel PP. CHWP ) : b.
Untuk melakukan pengukuran tegangan jaringan atau tegangan sumber agar dapat dianalisa kualitas tegangannya.
c.
Untuk memastikan tidak terjadi hubung singkat pada terminal circuit breaker yang mensuply ke motor pompa chiller.
Sedangkan tujuan pengukuran di terminal stator adalah: a.
Untuk mengetahui kualitas impedansi pada kumparan stator.
b.
Untuk mengatahui kualitas tahanan isolasi kumparan stator.
Sebelum memulai pengukuran pada terminal stator dipastikan bahwa kabel yang dari sumber tegangan ke terminal stator sudah di lepas ( tidak tersambung pada terminal srator ), tujuannya agar didapatkan hasil pengukuran kumparan stator yang akurat. Dan yang tidak kalah pentingnya
43
memastikan bahwa alat pengukur tersebut telah di kalibrasi, sehingga dapat menghasilkan nilai pengukuran yang akurat. -
AVO meter
-
Insulation tester digital
Adapun data teknis motor induksi pompa chiller tersebut sebagai berikut :
4.2
-
Motor type
: MMG225MC
-
Jumlah Kutub
: 4 kutub
-
Daya rata rata
: 45 KW
-
Frekuensi
: 50 Hz
-
Tegangan rata rata
: 3 x 380 – 420D/ 660 – 725Y Volt
-
Arus nominal
: 85,0 – 80,0/ 49,0 – 46,0 A
-
Arus pengasutan
: 420 – 420 %
-
Cos phi – faktor daya
: 85,4 %
-
Kecepatan rata rata
: 1475 Rpm
-
Efisiensi pada beban penuh
: 92, 9 – 92,9 %
-
Efisiensi pada beban ¾
: 92, 8- 92, 8 %
-
Efisiensi pada beban ½
: 91, 6 – 91, 6 %
Pengukuran Tegangan Jaringan Sumber
Gambar 4.1 Fasor jaringan sumber 3 fasa. 44
Tabel 4.1 Pengukuran tegangan sumber antara fasa. Uraian Hasil pengukuran
R-S
R-T
S-T
385 V
387 V
386 V
V rata rata
386 V
Prosentase Ketidakseimbangan tegangan dapat di hitung dengan persamaan (3.37). Dari hasil perhitungan ini kita dapat mengetahui apakah tegangan tak seimbang menjadi sebab kegagalan pengasutan pada motor pompa chiller. Perhitungannya dapat di jabarkan di bawah ini diketahui; Vmax
= 387 V
Vmin
= 385 V
V rata- rata
= 386 V
Prosentase Ketidakseimbangan tegangan =
x 100 %
= 0,52 %. Setelah dilakukan perhitungan ketidakseimbangan tegangan (unbalanced voltage), didapat hasil perhitungan sebesar 0,52%, dari hasil tersebut catu daya ke motor masih memenuhi persyaratan sebagai catu daya pada motor induksi karena masih bernilai sama dengan atau lebih kecil 1 %. Nilai tersebut tidak akan berpengaruh terhadap kinerja motor pompa chiller.
45
4.3
Pengukuran Tahanan Isolasi Kumparan Stator Sebelum melakukan pengukuran tahan isolasi kumparan harus dipastikan bahwa kabel penghantar harus yang menuju terminal stator sudah tidak tersambung. Dibawah ini adalah Gambar 4.3 ilustrasi pengukuran tahanan isolasi dengan menggunakan tegangan pengujian 1000 Volt.
Gambar 4.2 Gambar pengukuran tahanan isolasi kumparan stator.
Tabel 4.2 Pengukuran tahanan isolasi kumparan stator. Uraian Hasil pengukuran
R-S
R-T
S-T
1000 MΩ
0,5 MΩ
0,1 MΩ
Dari tabel 4.2 pengukuran tahanan isolasi kumparan dapat di analisa dengan menggunakan persamaan (3.39) : Vuji = 1000 V Iuji = 0,5 mA = 0,0005 A
46
Risolasi =
,
= 2 MΩ.
Nilai 2 MΩ merupakan nilai tahanan isolasi minimum yang diizinkan, pada pengukuran antara fasa R – S bernilai 1000 MΩ, nilai ini sangat memenuhi nilai yang dipersyaratkan, sedangkan nilai tahanan isolasi antara fasa R – T dan fasa S - T < 2 MΩ. Nilai ini di bawah yang dipersyaratkan. Ini dapat dimungkinkan kumparan pada fasa R – T dan fasa S – T terbakar atau putus sehingga merusak isolasi dari kumparan dan akibat selanjutnya akan menurunkan nilai pengukuran tahanan isolasi.
4.4
Pengukuran Tahanan Kumparan Stator R1 I1 VDC
Rc
Gambar 4.3 rangkaian pengukuran kumparan stator
Tabel 4.3 Pengukuran Resistansi kumparan stator. Uraian Hasil Pengukuran
U-X
V-Y
W-Z
0,16 Ω
0 MΩ
0 MΩ
47
Hasil pengukuran ini harus di koreksi berdasarkan persamaan (3.35). karena pada saat dilakukan pengukuran tegangan yang dipakai adalah tegangan DC sedangakan kondisi sebenarnya kinerja motor pompa chiller ini menggunakan tegangan AC. R1AC = 1,1 x R1DC ( Ohm ).
Nilai konstanta K di ambil nilai terendah yaitu 1,1 dengan perhitungan jika diambil nilai konstanta terendah sudah berpengaruh terhadap arus AC. Tabel 4.4 Pengukuran resistansi kumparan stator setelah dikoreksi. Uraian
U-X
V-Y
W-Z
Hasil Pengukuran
0,16 Ω
0 MΩ
0 MΩ
Hasil koreksi
0,176 Ω
0 MΩ
0 MΩ
Dari hasil pengukuran tahanan kumparan stator didapat bahwa tahanan di kumparan stator tidak simetris antara terminal sehingga arus yang mengalir pada tiap kumparan tidak seimbang dan otomatis relay proteksi akan bekerja karena mendeteksi adanya kehilangan arus pada dua terminal dan segera memutus suply arus melalui circuit breaker sehingga menyebabkan kegagalan pengasutan pada motor pompa chiller. Untuk mengatahui penyebab selanjutnya kita dapat menganalisa pada hasil pengukuran tahanan kumparan stator pada terminal U – X. Pada terminal V – Y dan terminal W – Z tahanan kumparan tidak ada nilainya ini menunjukan bahwa kumparan tersebut putus, sedangkan pada terminal U – X menunjukan angka 0,176 Ω. Nilai resistansi ini belum tentu sesuai 48
dengan nilai minimal dari tahanan kumparan sebenarnya, pencarian nilai tahanan total dari kumparan stator dapat dicari dengan terlebih dahulu mencari nilai R1 dan Nilai RC dapat dianalisa dengan menggunakan persamaan (3.17). Sebelum menggunakan persamaan (3.17) maka nilai kehilangan daya pada stator dapat di cari, dengan terlebih dahulu mencari nilai total daya yang hilang pada motor induksi ( Ploss ), diketahui dari name plate motor : Pout
= 45.000 W
IL
= 85 A,
VL
= 380 V,
Efisiensi = 92,9 % ( beban penuh ), Dari nilai efisiensi kita dapat menghitung berapa nilai total daya yang hilang ( Ploss ) pada motor induksi, dengan menggunakan persamaan (3.28), Efisiensi =
=
= 0,929
= 0,929 Ploss = 3.439 watt.
Berdasarkan Tabel 3.1 bahwa kehilangan tetap atau kehilangan daya karena inti stator ( Pcs ) sebesar 25 % dari PLoss dan kehilangan daya pada tembaga stator ( Pts ) 34 % dari PLoss, maka : Pcs = 25% x Ploss watt
49
Pcs = 0,25 x 3.439 watt = 859,75 ≈ 860 watt, Pts = 34% x Ploss watt = 0,34 x 3.439 watt = 1169,26≈ 1.169 watt. Dari perhitungan diatas didapat bahwa kehilangan daya karena rugi rugi pada inti stator sebesar 860 watt dan kehilangan daya karena rugi rugi pada tembaga stator sebesar 1.169 watt. Setelah didapat nilai tersebut maka nilai tahanan tembaga stator (R1) dan tahanan inti (RC) dapat di cari dengan menggunakan persamaan (3.17), maka : PCS = 3.I12. Rc watt.
Rc =
ohm
.
Nilai I1 adalah nilai arus yang masuk ke kumparan stator, karena berdasarkan name plate motor dan sesuai dengan tegangan jala jala maka belitan stator terhubung delta ( ∆ ) maka sesuai dengan persamaan 3.36 : arus I1 = 2/3 I sumber I1 = 2/3 x 85 = 56, 66 A.
=
(
, )
ohm
50
= 0,089 ohm Kehilangan daya pada tembaga stator 34 % dari Ploss maka Pts = 0,34 x 3439 watt = 1169 watt 3.I12. R1 = 1.169 watt.
R1 =
. (
, )
= 0,121 ohm
Rtotal pada kondisi sebenarnya = 0,089 + 0,121 = 0,21 ohm. Rtotal pada kondisi sebenarnya sesuai dengan persamaan 3.35 adalah
Rtotal =
, ,
= 0,19 ohm.
Nilai 0,19 ohm merupakan nilai yang seharusnya didapat dari hasil pengukuran, pengukuran antara fasa R dan S sesuai dengan tabel 4.4 adalah 0,17 ohm. Untuk itu dapat perhitungkan arus I1 yang mengalir pada kumparan stator dengan dasar nilai tahanan 0,17 ohm, maka dapat digunakan persamaan (3.17) kembali, perhitungannya sebagai berikut : Diketahui : Rtotal = R1 + RC = 0,17 ohm Pts = 1.169 watt.
51
PCS = 860 watt PCS = 3.I12. Rc watt. PtS = 3.I12. R1 watt. Maka persamaan 3.17 menjadi PCS + PtS = 3.I12.( R1 + Rc ) watt................................................( 4.1 ). Maka sesuai dengan persamaan 4.1 nilai I1 adalah I1 2 =
(
I1 = 3 (
I1 =
)
+ 1+
. ,
A
)
A
= 63,075 A. Nilai I1 ini merupakan nilai arus yang masuk ke kumparan stator bukan merupakan arus sumber, maka berdasarkan persamaan (3.36) nilai arus Isumber adalah : Isumber = 3/2 IRA Isumber = Arus yang mengalir ke terminal stator IRA
= Arus yang mengalir pada kumparan stator.
52
Maka Isumber , Isumber = ( 3/2 ) x 63,075 A = 94,61 ≈ 94,5 A. Dengan diketahui Isumber ≈ 94,5 A maka dapat diketahui bahwa arus yang mengalir ke motor pompa chiller melebihi nilai arus nominal yang tertulis di name plate motor, yaitu 85 A. Relay proteksi Arus lebih akan bekerja pada kondisi ini dan akan memutuskan arus ke terminal stator melalui circuit breaker sehinga terjadi kegagalan pengasutan pada pompa chiller.
53
