Pengaruh Panas pd Motor Listrik
Posted on June 17, 2008
Filed Under Motor listrik |
Seorang profesional maintenance mungkin sependapat bahwa panas yang berlebihan akan menyebabkan penurunan kondisi atau kerusakan pada
isolasi dalam winding motor, sehingga mengurangi umur pakai.
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…………………
(masih belum selesai)
Comments
22 Responses to “Pengaruh Panas pd Motor Listrik”
Leave a Reply
-
Soemarno Adibroto
Lahir di Blora 20 September 1947
Dulu pada th 1972 ketika saya mulai bekerja pada umur muda 24 th di bagian maintenance sebagai supervisor, sulit bagi saya untuk melakukan pekerjaan dengan baik. karena sangat langka bahkan tidak ada buku atau referensi. Sehingga kadang kita tidak tahu berbuat apa yang seharusnya. Maka mulailah mencari sendiri2 pengalaman2 baru berdasar logika dan naluri untuk memperbaiki kebiasaan2 lama. Sejalan dengan waktu maka berkembanglah system atau, Tatacara Maintenance (Maintenance Mangement). Mengingat kesulitan saat itu menjadi pemula bekerja sebagai orang maintenance, maka saya ingin menuliskan apa yang bisa saya tulis terutama untuk para pemula, bagi yang ingin menulis juga sangat di harapkan bergabung, bagi yang ingin diskusi/tanya-jawab yang monggo.
Semoga bermanfaat.
Pak soemarno, Apa yang dimaksud high effective service factor? dan apa pengaruhnya terhadap motor? Terima kasih atas jawabannya. Salam Dadang
Pak Soemarno Yth, Pak apakah ada materi mengenai tata cara pemasangan kapasitor bank di pabrik?. saya sekarang baru kerja di pabrik kelapa sawit. Perlu diketahui pabrik mempunyai pembangkit sendiri dengan kapasitas 2,2 MW dan sebagian besar beban berupa motor listrik. Apakah cukup berpengaruh jika digunakan kapasitor bank?, Terima Kasih, M. Arif
P M Ariif. tujuan memasang capasitor ,untuk memperbaiki power factor atau cos@ total-system.agar daya efective besar. jadi ukur dan pastikan dulu berapa kondisi saat ini Cos@ nya dan selanjutnya dapat dihitung, berapa besar kapasitor yang harus dipasang. Perbaikan PF pasti berpengaruh positive dan penghematan tenaga listrik. contoh
M500kW,400V pfjaringan 0,85 -> I=500/(1,732×400x0,85)=..?
M500kW.400V pf jaringan 0,7 -> I=500/(1,732×400x 0,7)=..?. silahkan hitung sendiri beda arus, berarti energi, berarti bahan bakar pembangkit. semoga berhasil.
Mohon pencerahannya, kami punya 3 pompa paralel., 2 runing dan 1 standby. Kapasitas 3000m3/hr. Tiap discharge dipasang sebuah control valve. Discharge pompa 28″ dan header 40″.
Pompa telah di test dengan di run sendiri-sendiri, dan berhasil di run dengan flow max. 3000m3/hr.Pompa#1berhasil running dengan mulus (bukaan kontrol valve 100% dan flow 3000m3/hr terpenuhi), menyusul pompa#2 di run. Tapi masalah langsung timbul pada kedua pompa, saat 100% bukaan kontrol valve (flow max) akan diikuti dengan kenaikan arus (ampere) dan temperatur di motor sampai diatas batas maksimum yang diperbolehkan. Akhirnya kita atur bukaan kontrol valve, pompa#1 pada 100% dan pompa#2 pada 20% bukaan, baru ampere motor normal. Flow maksimum yang dapat dicapai hanya 4000m3/hr.
Perhitungan hidraulik (flow, back pressure, temperature) sebelumnya tidak ada masalah.Mengapa pompa#2 tidak dapat bekerja maksimal saat di parralel? (saat mengejar bukaan maksimum untuk mencapai flow maksimum terjadi over-ampere dan over temperature) Apa yang mengakibatkan terjadinya over ampere dan temperature padahal pompa belum bekerja pada wilayah kerja maksimum? Sudah pernah di trial pompa#2 di runing pertama kali dan pompa#1 di run sesudahnya, penomena yang samapun terjadi.Mohon pencerahannya , salam On behalfof . Asharimurti- Isa
Jawab: P Ash -Isa
kami tentu tidak bisa memberi jawaban yg pas, karena tidak dpt observasi langsung. Tapi dari keter tsb, saat paralel timbul kenaikan panas dan arus. sementara kami menyimpulkan bahwa motor memerlukan lebih banyak arus, kemudian diubah menjadi panas, yg diakibatkan oleh “recirkulasi” mungkin akibat besarnya hambatan di sisi outlet. jadi yg perlu di cek : apakah out piping ada yg salah atau memang sebetulnya sisi outlet hanya perlu 4000m3/hr.
Pak Soemarno Yth cara yang tepat untuk mengatasi overheating pada motor gimana dunk apakah ada solusinya untuk mengurangi nya ?????? klo ada gimana caranya trims
Sdr Bernat.cara yg tepat,ya harus dapat mengidentifikasi sebab overheating,kemudian menhilangkan atau memperbaiki sebab tsb.Dengan pengukuran2 dan atau investigasi dpt meng-diagnone suatu kerusakan, kemudian menentukan solfingnya.
Pak Sumarno Yth. Saya ingin menganalisa tentang pengaruh panas trafo terhadap umr trafo.
dimohon bantuannya untuk membimbing saya bagaimana car perhitungannya. sebelumnya saya ucapkan terima kasih.
PEko.Saya belum mendapatkan hitungan yang matematis, sebetulnya semua itu dari pendekatan atau asumsi kejadian yang di catat oleh para pendahulu kita yg lebih dulu menaruh perhatian. kalau kita asumsikan bahwa trafo element pokok(kawat diisolasi,dialiri arus)itu mirip motor,maka coba kita pakai asumsi motor bahwa setiap kenaikan 10C pada temp.operasi,umur (isolasi)akan berkurang separonya.
mohon informasinya gimana sih sebenarnya efek dari pemakaian capasitor bank (perbaikan faktor daya) pada konsumen terhadap pln (trafo2) baik itu di jaringan maupun di pembangkitnya..
terima kasih…
Ass. . . .pa cara mengatasi agar motor listrik dapat digunakan dg waktu yg lama itu bagaimana? Apa cara pemakaianya? Apa ad saran yg lain. Thanxs
PEko.Wass.agar motor panjang umur pakai.cegah lima sebab electric/panas tsb.(baca diatas). sebab mekanis: jangan kurang/lebih greasing,tidak misalignment,pemasangan baik,operasi sesuai,(bisa dibaca di tulisan regreasin&lain)
PMNur.PF jaringan listrik itu harus dijaga pd hrga yg paling efektive(sudutIthdE kecil) agar mhasilkan maksimal bagi pemakai.karena pemakaian kebanyakan beban (kumparan2)bersifat induktansi maka utk memperbaiki hrs dipasang beban bersifat capasitive. Efek pd watt yg sama I lbh kecil,mk rugi2 mjd kecil.
Ass. u/ mengurangi arus start pada motor listrik kap 500kW dpt dlakukan dg berbagai cara. Cara start motor yg effektif dan effesien dari segi biaya pake start apa? (wye delta, autotrafo, softstater ato yg lain)
Wass. trima kasih jawabannya
PRahmad.sebetulnya banyak pertimbangan al:apakah beban motor relative tetap,variative,beban perlu awal soft(conveyor pakai fluid coupling.Apakah pilih harga murah.paling murah,mudah,beban tetap:stardelta.mahal:variable speed.
pak Isa,
kenaikan ampere nya mencapai Inominal seperti di nameplate motornya tidak pak?
pak kalau ampera motor dgn mapera yang bedahnya selisih nya sekitar 20 ampera bahaya gak, tapi tidak melampui nemplet motor. tq
Jawab: pertanyaan kurang jelas, yg beda dgn apa? apa beda antar fase?
Oke..thanks.artikelnya
Salam kenalPak Sumarno,
Saya bekerja di Inalum Power Plant.
Minggu lalu saya dapati kasus: Motor Induksi 3 phase 380volt, 75 KW , 140A Terbakar. Motor tersebut memiliki proteksi NFB/MCB 175 AT, dan thermal relay diset 145A.
Setelah dicek contact 1 phase (phase T )dari NFB/MCB rusak/terbakar.Kejadiannya pada saat start sekitar 30 second, motor terbakar.thermal relay tidak bekerja dan NFB/MCB trip setelah motor rusak terbakar (mungkin open 1 phase).
Bagaimana analisanya pak? berapa kira kira arus pada saat start bersamaan itu satu phasa open ( dari MCB) ?
Terimakasih atas responnya
P Alatfin
Utk alisa dperlukan data tambahan al:
Kapan PM terakhir (hasil megger terakhit), jenis beban dari motor pump or fan, apakah thermal relay masih dapat berfungsi sekarang ini (setelah kejadian)?
Kalau NFB rusak terbakar besar kemungkinan motor short pada fasa T ke body karena yang rusak hanya fasaT,thermal relay tdk bkerja bisa disebabkan karena arusnya besar tapi dengan waktu singkat shg thernal relay blm sempat bereaksi atau thermal relay itu sendiri juga rusak (untuk itu perlu dicheck lagi fungsinya). Start setelah 30 sec baru terbakar ada kemungkinan saat start masih normal dan sebelum detik ke 30 fasa T tersebut ada masalah, bila saat start motor sudah tdk normal mestinya thermal relay sudah active (bila relay dpt bkj normal)dan NFB tdk perlu tunggu sampai 30 sec.
Untuk menghindari hal tsb terulang lagi praktisnya routine PM harus dilaksanakan seperti megger, resistance check dan polarity indek, greeasing dll. Bila hasil megger mepet maka perlu dilanjutkan polarity indek test jika hasilnya mepet juga harus dilihat kondisi lak(isolasi) pada winding motor (basa atau kering). Bila kotor perlu dibersikan dan dikeringkan.(kontribusi P Jasmadi)
Selamat sore pak sumarno.
saya ingin melanjuti pertanyaan bpk.Muhammad Arif on November 27th. Pertanyaannya adalah, bagaimana mengetahui/rumus untuk menentukan besaran capasitior (farad)yg ingin digunakan. Misal, berapakah micro farad untuk water pump 125W,single phasa. Terima kasih atas perhatiannya.
Jawab:
capasitor utk motor 1 phase, itu utk utk winding start, cap nya utk membuat sudut agar putaran bisa tetapkearah yg kita maui, kalau tidal ada cap putaran bisa kesebaliknya tergantung gearakan awal rotor. jadi cap mungkin lebih besar dari tahanan induksinya. rumus saya belum ketemu, mungkin ada pembaca yg bisa bantu.
pak soemarno,saya telah menjalan electric motor 75kw dengan pompa ukuran 55kw selama 1 tahun. sekarang timbul masalah pada electric motor tersebut, sampai as rotor depan electric motor tersebut termakan oleh bearing dan mengakibat dynamo motor tersebut terbakar. penyebab as rotor electric motor tersebut jadi mengecil dan tidak bisa di pasang dengan bearing yang ada, dari mana asalnya dan kondisi bearing nya masih bagus pak. tolong dijawab pak dan solusinya. terima kasih
jawab: jika pakai ball bearing, kerusakan itu mungkin disebbkan: diameter dalam inner longgar thd as/shaft shg as mutar di inner bearing dan ada misalignment.. solusinya saft di recondition dgn diameter yg sesuai diameter lubang inner. kalau kepihak luar ya tinggal kirim semua akan dierbaiki.
selamet malem pak sumarno…. msalh unblance voltge yang diakibat kan oleh beban satu fasa …. bgimana kalau untuk beban satu fasa nya dibuan terpisah … jd trafo step down dibuat dua terpisah satu menghasilkan tegangan 380 DAN yang satu lgi 220 kira 2 bisa g pak
jawab: coba buka bukulah. kalau skundernnya star, antar phase 380 dan phase ke netral 220.??