Voltage unbalance penyebab over heating
Posted on June 24, 2008
Filed Under Motor listrik |
Voltage tidak balance
Voltage Unbalance 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 listrik dengan sistem induksi tiga phase. Memang kondisi balance secara sempurna tidak akan pernah tercapai, namun harus diminimalkan.
Kondisi unbalance lebih sering disebabkan oleh variasi dari beban. Ketika beban 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%.
Contoh diatas aunbalace mencapai 2,56% 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.
Kondisi unbalance adalah 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 menimbulakan 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.
Jika dilihat dari tabel dapat dibandingkan sbb :
* kondisi unbalance voltage 0,3% menimbulkan unbalance arus sebesar 0,4% dan belum ada kenaikan temperature
* kondisi unbalance voltage 5,4% menimbulkan unbalance arus sebesar 40% dan ada kenaikan temperature 40.C
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:diatas
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 dengan 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.
Derating
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 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 meperbaiki fluktuasi voltage. Alat ini banyak digunakan untuk proteksi terhadap kondisi fluktuasi voltage.
Terlalu sering 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.
(lihat tulisan Start & Stop)
Comments
19 Responses to “Voltage unbalance penyebab over heating”
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.
Assalamualaikum, Pak saya minta penjelasan lagi :
1.Motor 22 kw untuk putar agitator yang terhubung dengan gear box. Jika Rpm agitator 21.1 rpm akan saya turunkan menjadi 12.5 rpm , apakah ada saving energy listrik motor ?
2. Apakah ada graph load Vs Effisiensi motor? Saya tunggu tanggapannya.terima kasih .yulianto
Waslm.ww.
Pertanyaan diatas belum dijelaskan cara menurunkan rpm. Prinsipnya gearbox itu hanya sebagai transfer load. dan berapa besar load itulah yang menentukan besar ampere, berapa % dari KW atau Hp motor. coba dengan buka buku rumus ratio gearbox dan hitung berapa outputnya. sedang load agitator, apa bisa dihitung, apakah konstan/berubah2?
Grafik ada di mengganti motor 100KW/75KW.
Aslm. Pak, sy mau menanyakan masalah AVR (Automatic Voltage Regulator). Bagaimana cara menghitung kenaikan tegangan 20 kV setelah dipasang AVR di suatu jaringan A3C 150 mm2. Saya menunggu tanggapan dari bapak. terima kasih……..
P Ariadi.Prinsipnya hrs tahu perilaku beban dahulu, berapa drop teg.pd beban puncak dan beban minimum. Dan hrs ditentukan dulu berapa teg.referensi yg diinginkan dan besar teg.step tiap taping dari trafonya. (share P.Ratmono)
Sembah sungkem Bp.Soemarno, Mau nanya, apa pengertian ,penyebab, efek & cara mengatasi unbalance voltage & current?? Saya tunggu tanggapan dr Bapak…Terima kasih. Best Regards,
MFajar.pengertiannya besar arus&voltage itu saat motor jalan diukur tdk sama besar ditiap phase(baca art.diatas).usahakan jumlah kw/susunan/pembagian semua beban hrs diusahakan sama di tiap phase di plant/pabrik .
pendapat anda sangat bermanfaat pak…. matur nuwun sanget…. pak saya mau tanya apakah motor asinkron bisa digunakn untuk memutar generator singkron, keuntungan dan kerugian, sebab dan akibatnya….. matur nuwun…..
Fandi.saya tdk tanya utk apa/kenapa gen sinckron di putar dgn mtr asinchron. gen sinkron dpt di putar dgn apa saja. kasus ini putaran singkronnya gen ada pd putaran yg dikeluarkan oleh penggerak.
Dear Pak Sumarno. Saya mau tanya seputar unbalance. Kemarin saya melakukan pengecekan pada beberapa distribution board menggunakan tang ampere. Kalau saya ukur, untuk tegangan dan ampere dari setiap line hampir tidak ada masalah (unbalance <2,5%), namun yang saya herankan adalah cos phi dari setiap line tersebut berbeda-beda. Ini menyebabkan dari sisi kapasitor bank kami, walaupun regulatornya menunjukkan angka 0,98 lag, kami masih terkena denda dari PLN untuk kVArh nya per bulan.
Data-data power factor per line dari beberapa distribution board yang saya check adalah R=0,45 lead, S=0,96 lag, T=0,58 lead. Rata-rata bebannya adalah motor AC.
Menurut pengalaman Bapak, ini disebabkan karena apa ya? Dan sebaiknya untuk memperbaiki power factor jaringan saya ini bagaimana?
Mohon arahan, bantuan dan bimbingannya. Terima kasih.
JAWAB:
seharusnya cos phinya imbang,mngkin perlu di invetarisasi beban perphase, dan diimbangkan atau masing dikoreksi dgn capasitor bank.
Dear Pak Sumarno, terima kasih atas jawabannya.
Hal tersebut sedang kami lakukan. Namun, kemarin pada saat saya dilapangan, pada saat melakukan pengukuran di load secara langsung (load ini berupa motor listrik AC 3phase), ada terjadi unbalace lagi di sisi power factornya, untuk voltage nya tidak terlalu jauh, selisihnya maksimal 3VAC dari range kerja 380VAC. Menurut Bapak, apa yang salah dari load ini? Apa yang sebaiknya saya lakukan? Terima kasih.
jAWAB: Pf jaringan di tiap phase tergantung dari jumlah vector semua tahanan pd total load di masing2 phase (total R, tot RXl ,tot RC) yg mungkin tidak sama. jadi mesti diurut jenis bebanditiap phase, selain motor adakah beban yg bersifat kapasitive, konduktive yang tidak imbang.
mohon dibantu, motor 147 kW ada 5 dipasang parararel untuk pompa air 100 l/s, pada saat dioperasikan 3 unit & 2 stanby salah satu motor yang beroperasi trip dan indikator pada cu 3 muncul curent unbalance. saya ukur tegangan sumber ketiga soft star motor RS=385, RT=385, ST=395.Nah kira-kira kenapa yang trip kok hanya salah satu saja kenapa tidak semua trip.
Jawab:
Maaf jika jawaban ini tidak pas, karena saya tidak tahu persis kondisinya dan data. perkiraan kondisi motor stator yg trip tidak fit (coba ukur tahanan tiap phase).
dear untuk pak Sumarno
Saya punya elektro motor yang sudah digulung dengan data dinameplate 79 ampere dengan 380 V, 1459 Rpm dengan memakai overload dipakai range 63 s/d 80 A dengan current transistor 100/5A overload diajust 71 pada panel ketika distart elektro motor arus yang ada di panel 48 A dengan tang ampere tapi dielektro motor menunjukan 70 Ampere temp elektro motor naik. apa yang menyebabkan terjadinya naik temperatur elko tersebut dan bagaimana solusinya agar arus yang mengalir sama dan laju kenaikan temperatur dapat ditekan. terima kasih pak nyuwun sewu.
Jawab: penyebab temp naik, electric: ampere tinggi (melebihi batas mampu kawat), rugi histiris (akibat bongkar kawat dgn di panasi). mekanis : lubrikasi, gesekan, rotor tdk sentris.
Pak Sumarno Yth,
apakah perbedaan antara cos phi dan power factor
Jawab: sama, lebih prof sebut saja power factor. saya baru saja pulang dari Jl Bukitasam, odhy.
Assalamualaikum wr. wb.
Pak soemarno bila generator yang hubung bintang netralnya tidak digrounding baik secara sendiri ataupun PEN dapat mengakibatkan unbalance. dan apa yang akan terjadi bila tidak dilakukan grounding tersebut.
salam kenal dari kami.
kami mau tanya pak,saya punya jaringan dengan data sbb:
R: COS PHI lead 0.35
S : COS PHI lead 0.40
T : COS PHI lag 0.20
PENYEBAB ADA YANG LEAD DAN LAG ITU APA,KOK BEDA
Jawab: cos&Volt dari generator itu pasti sdh balance, tetapi beban masing jaringan tentu beda2 (R,Xc,XL). ini jaringan sendiri (beban dibuat balance Z nya) atau dr luar(PLN).
Pak saya punya masalah listrik di pabrik,jadi begini,untuk pasokan listrik pd beban Air condition (AC) 2,5PK sebesar 220-240 VAC,sedangkan catu daya pada mainNFB (R,S,T) hanya tersedia tegangan 192,186,194.apakah kompresor cepat rusak dan apakah solusi yg terbaik,saya harap tangapannya terimakasi.
Jawab: secara teori comprressor akan cepat rusak, karena ampere akan lebih tinggi dari normal,dan prakteknya akan terbukti. Hanya usaha al: AC jangan dijalankan pd maximal ( putaran fan & suhu sedan2 saja).
Salam Kenal, pak, kami mengalami maslah mengenai unbalanced voltage di Lampung. berdasarkan hasil pengetestan yang kita lakukan di site didapatkan :
- pengukuran dari kwh meter :
phase R = 51.7, phase S = 53.1, phase T = 53.2
- pengukuran setelah trafo step down di tap 18 kV
Vrs = 392 V, Vst = 403 V, Vtr = 405 V
- pengukuran ampere motor 132 kW :
Ir = 79 A, Is = 64.5 A, It = 113,0 A
yang menjadi pertanyaan saya, mengapa selisih ampere-nya begitu tinggi padahal selisih unbalanced voltage hanya +/- 2%. kita juga test menggunakan trafo step down yang lain, untuk memastikan masalah-nya dimana, hasil yang kita dapatkan selisih ampere pada motor 5 HP :
- Ir = 6.4 A, Is = 5.8 A, It = 8,0 A
Mohon bantuan pencerahan dari bapak. Terima kasih.
Jawab: coba dibuat gbr rangkaian, dititik2 mana tegangannya berapa, diukur tahanan tiap phase motor (mungkin R tiap phase tidk sama, apalagi kalau hasil rewinding)kemudian bisa dfihitung arus disetiap phase.
jika saya punya generator 3 Phase,30 KVA, 380V, 0,8 cosphi, berapa beban maksimum KW masing-masing phase karena akan saya gunakan beban 1 phase. terimakasih atas jawabannya.
jawab: ya beban di bagi menjadi 3 group, masing2 group dibuat sama. arus perphase bisa dihitung I= KVA: Vx akar3
Dear Pak Marno, renacananya motor 3 phase akan dioperasikan, kendalanya salah satu fuse berbeda alias yang dua sama sedang yang satu berbeda kapasitas (lebih kecil) apa pengaruhnya terhadap sisi motornya.
Jawab: ukuran fuse dinilai berapa kapasitas amperenya, berapa arus start motor. mampu atau tidak. bahayanya :jika fuse satu putus->motor jalan dgn dua phase->bisa terbakar.