Tes Surja untuk Mendeteksi Kerusakan Belitan pada Motor Induksi Tegangan Rendah

Tes Surja untuk Mendeteksi Kerusakan Belitan pada Motor Induksi Tegangan Rendah

Oleh : Pradika Sakti 2211106027

Pembimbing 1 Dimas Anton Asfani, ST, MT, Ph.D

Pembimbing 2 Dr.Eng. I Made Yulistya Negara, ST, M.Sc FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Kampus ITS Gedung B & C Sukolilo Surabaya

1. Outline Latar Belakang

PENDAHULUAN

Batasan Masalah Tujuan

ISI

Pengujian Turn Fault Tes Surja

PENUTUP

Page 1 of 20

Kesimpulan

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI JURUSAN TEKNIK ELEKTRO Kampus ITS Gedung B & C Sukolilo Surabaya

2. Latar Belakang 65-70% energi listrik pada sebuah industri digunakan untuk konsumsi mesin-mesin listrik

Kerusakan mesin listrik akibat hubung singkat pada stator mendapatkan peringkat kedua penyebab kerusakan motor Sekitar 80% dari kegagalan stator pada mesin listrik disebabkan oleh turn fault

Page 2 of 20


3. Batasan Masalah Permasalahan utama pada penelitian ini adalah melakukan tes surja pada motor induksi tegangan rendah yang mengalami turn fault

Page 3 of 20


4. Tujuan

Mendeteksi dan mengidentifikasi terjadinya turn fault pada motor induksi tegangan rendah

Page 4 of 20


5. Turn Fault pada Motor Induksi Turn Fault Ketidakseimbangan medan magnet Pemanasan Lokal pada Belitan

Kerusakan motor

Page 5 of 20


6. Spesifikasi Motor Tabel 1 Spesifikasi motor induksi tiga fasa Prated Poles Vrated Irated Nrated Rm Lm Number of turn per phase

Page 6 of 20

2 HP 4 220/380 V 5,94/3,44 A 1380 rpm 8,39 Ω 46,27 mH 366


7. Modifikasi Motor

Belitan yang mengalami Turn Fault Page 7 of 20


8. Kegagalan Belitan pada Motor Induksi

Pada kasus ini, motor induksi yang mengalami kegagalan belitan dengan nilai kecil, mempunyai nilai arus yang sama seperti keadaan normal. Sehingga tidak dapat diidentifikasi bahwa motor tersebut mengalami kegagalan belitan.

Page 8 of 20


9. Komponen yang Dibutuhkan Pembangkit tegangan tinggi DC

CockcroftWalton Multiplier

Switch Capacitor Circuit

Sistem Akuisisi Data

Page 9 of 20

NI PXIe-1073 dan NI PXIe-5122


10. Cockcroft-Walton Multiplier Cockcroft-Walton Multiplier adalah sebuah rangkaian pengali tegangan untuk mengkonversi tegangan rendah AC maupun tegangan rendah DC berpulsa ke tingkat tegangan DC yang lebih tinggi. Vout = 2 x N x Vpeak-input C1

C3

Vin

D2

D4

D1

C2

Stage 1

Page 10 of 20

D3

4Vin

C4

Stage 2


11. Switch Capacitor Circuit Rangkaian ini bekerja dengan memindahkan muatan masuk dan keluar dari kapasitor ketika saklar dibuka dan ditutup. S1

IN

Page 11 of 20

S2

C

Surge Capacitor


OUT

12. Sistem Akuisisi Data Sistem Tes Surja

Page 12 of 20

NI PXIe-1073 dan NI PXIe-5122


LabVIEW

13. Tes Surja pada Motor Induksi Transformer Voltage Multiplier

Pada prinsipnya, tes surja dilakukan dengan mengalirkan gelombang impuls, yang memiliki rise time tertentu, ke belitan stator motor induksi

Surge Capacitor Induction Motor NI Device LabVIEW

Page 13 of 20


14. Sistem Tes Surja pada Motor Induksi Jika terjadi turn fault pada belitan stator, maka nilai induktansi dan resistansi belitan akan menjadi lebih kecil

Tegangan pengujian : 390 Volt Tegangan referensi : 420 volt High Voltage DC

Winding

S1

+ -

S2 R C

Surge Capacitor L

Page 14 of 20


15. Hasil Tes Surja pada Motor Induksi

1 1 R2 f= − 2π LC 4.L2

Page 15 of 20

Dengan memanfaatkan perubahan frekuensi dan amplitudo pada gelombang surja akibat pengurangan nilai impedansi belitan, tes surja mendeteksi terjadinya turn fault pada belitan stator motor induksi.


16. Error Area Ratio Error Area Ratio merupakan sebuah metode analisa gelombang yang sangat sensitif terhadap perbedaan dalam dua gelombang, sehingga metode ini digunakan untuk mengidentifikasi perbedaan antara dua gelombang yang sulit dibedakan dengan kasat mata N F(1) −F(2) i=1 i i EAR= ×100 N F(1) j=1 j dimana : (1) 𝐹𝑖 : poin ke-i pada gelombang referensi (2)

𝐹𝑖

Page 16 of 20

: poin ke-i pada gelombang pengujian


17. Hasil Analisis EAR Berdasarkan Baker Instrument Company AWA Surge Test pass/fail criteria, belitan motor induksi dinyatakan layak, jika hasil gelombang surja belitannya mempunyai nilai sebesar EAR 5-15% Tabel 2 Hasil analisa Error Area Ratio (EAR) pada gelombang surja Waveform Normal 1 turn 2 turn 3 turn 5 turn 10 turn 25 turn

Page 17 of 20

Error Area Pass/Fail Ratio (%) 8,96 Pass 24,41 >15% Fail 51,85 Fail 54,05 Fail 58,05 Fail 62,84 Fail 65,91 Fail


18. Tes Surja pada Motor Induksi Tes surja ini menjadi tes yang sangat penting untuk menjamin keandalan dan umur dari motor induksi. Tes ini berfungsi dalam mendeteksi kerusakan belitan stator walaupun terjadi dengan nilai kerusakan yang kecil.

Page 18 of 20


19. Kesimpulan Rangkaian Voltage Multiplier Cockcroft-Walton dua tingkat mampu menghasilkan output tegangan tinggi DC sebesar 4 kali nilai puncak tegangan input Tes surja untuk pendeteksian kerusakan belitan pada motor induksi tiga fasa merupakan cara yang efektif, karena mampu mendeteksi turn fault atau kegagalan belitan dari nilai yang sangat kecil Perubahan frekuensi dan amplitudo pada gelombang surja dipengaruhi oleh perubahan nilai impedansi belitan stator motor induksi

Error Area Ratio (EAR) merupakan sebuah metode analisa gelombang surja yang tepat dalam menentukan kelayakan kerja sebuah belitan stator motor induksi

Page 19 of 20


Page 20 of 20


Cara Kerja Cockcroft-Walton C1

-

+

C3

Vin

-

+

2Vin

D2

Vin

D4

D1

-

+ C2

2Vin

D3

C4

+ 2V


in

4Vin

Proses Terjadinya Gelombang Surja

SS22 R -

+

+

-

Surge Capacitor L

Rangkaian Tes Surja

Gelombang Surja


Perubahan Frekuensi & Amplitudo


Perubahan Frekuensi & Amplitudo


Rangkaian Ekivalen Motor Induksi

R1 jX1

= Resistansi Stator = Reaktansi Stator

RR jXR

= Resistansi Rotor = Reaktansi Rotor

Rc jXM

= Resistansi Core = Reaktansi Magnetisasi


Rangkaian Ekivalen Motor Induksi

R1 jX1

= Resistansi Stator = Reaktansi Stator

R2 jX2

= Resistansi Rotor = Reaktansi Rotor

Rc jXM

= Resistansi Core = Reaktansi Magnetisasi


Error Area Ratio

N F(1) −F(2) i=1 i i EAR= ×100 (1) N F j=1 j

dimana : (1) 𝐹𝑖 : poin ke-i pada gelombang referensi (2)

𝐹𝑖

: poin ke-i pada gelombang pengujian


Charging dengan Sumber AC


Charging dengan Sumber DC


Phase-phase fault Jika terjadi turn fault, maka perbedaan frekuensi gelombang surja terhadap referensi tidak terlalu jauh. Jika terjadi phase fault, maka perbedaan frekuensi gelombang surja terhadap referensi akan jauh


Tes Surja Tes surja pada motor induksi tiga fasa dilakukan dengan mengalirkan tegangan impuls pada belitan motor tersebut, pengetesan dilakukan ketika motor dalam keadaan offline atau tidak beroperasi. Variasi turn fault juga dilakukan untuk mendeteksi perbedaan yang terjadi pada gelombang surja yang didapat. Dari hasil pengujian tersebut, gelombang surja pada motor induksi dengan kondisi belitan normal dijadikan sebagai gelombang surja referensi. Berdasarkan aturan praktis dari Baker Instrument Company, pengujian impuls dilakukan dengan maksimal tegangan sebesar : Vmaks = 2 × Vline + 1000


Penentuan Kapasitor Multiplier Karena nilai kapasitor pada tiap stage mempengaruhi nilai ripple pada tegangan output rangkaian Cockcroft-Walton Multiplier, maka nilai kapasitor dicari dengan menggunakan rumus ripple tegangan :

𝑽𝑹𝒊𝒑𝒑𝒍𝒆 = I N F C

𝑰 × 𝑵 × (𝑵 + 𝟏) 𝟐×𝒇×𝑪

: Nilai arus beban multiplier (A) : Jumlah stage : Frekuensi sumber (Hz) : Nilai kapasitasi (F)

Sumber : High Voltage Engineering by M. S. Naidu,V. Kamaraju


Penentuan Kapasitor Multiplier Berdasarkan rumus tersebut : Maka dengan beban R = 6,8 MΩ dan asumsi tegangan 1200 V Maka mempunyai nilai arus 0,176 mA Dengan begitu, jika digunakan kapasitor sebesar 10 nF dan 100 nF Kapasitor 10 nF 𝑽𝑹𝒊𝒑𝒑𝒍𝒆 Kapasitor 100 nF 𝑽𝑹𝒊𝒑𝒑𝒍𝒆

𝟎, 𝟏𝟕𝟔. 𝟏𝟎−𝟑 × 𝟐 × (𝟐 + 𝟏) = = 𝟏𝟎𝟓𝟔 𝑽 −𝟗 𝟐 × 𝟓𝟎 × 𝟏𝟎. 𝟏𝟎 𝟎, 𝟏𝟕𝟔. 𝟏𝟎−𝟑 × 𝟐 × (𝟐 + 𝟏) = = 𝟏𝟎𝟓, 𝟔 𝑽 −𝟗 𝟐 × 𝟓𝟎 × 𝟏𝟎𝟎. 𝟏𝟎


Program LabVIEW

Program LabVIEW untuk komunikasi serial LabVIEW dan Arduino


Program LabVIEW

Program LabVIEW untuk akuisisi data menggunakan PXIe 5122


Program LabVIEW

Program LabVIEW untuk konversi data yang diakuisisi ke file TDMS


Tes Surja untuk Mendeteksi Kerusakan Belitan pada Motor Induksi Tegangan Rendah

Recommend Documents