Senin, 27 Februari 2012

Motor LIstrik


 Motor Listrik

PEMBAHASAN MOTOR LISTRIK
Sebelum membahas tentang motor listrik maka sebelumnya harus mengetahui cara kerja kapasitor terlebih dahulu

             Proses Kerja Kapasitor 

          Kapasitor yang akan digunakan untuk meperbesar pf dipasang paralel dengan rangkaian beban. Bila rangkaian itu diberi tegangan maka elektron akan mengalir masuk ke kapasitor. Pada saat kapasitor penuh dengan muatan elektron maka tegangan akan berubah. Kemudian elektron akan ke luar dari kapasitor dan mengalir ke dalam rangkaian yang memerlukannya dengan demikian pada saaat itu kapasitor membangkitkan daya reaktif. Bila tegangan yang berubah itu kembali normal (tetap) maka kapasitor akan menyimpan kembali elektron. Pada saat kapasitor mengeluarkan elektron (Ic) berarti sama juga kapasitor menyuplai daya treaktif ke beban. Keran beban bersifat induktif (+) sedangkan daya reaktif bersifat kapasitor (-) akibatnya daya reaktif yang berlaku menjadi kecil. 
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar  impeller  pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin) dan  di industri. Motor listrik  kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri
Beberapa jenis motor tersedia dipasaran untuk memenuhi keperluan. Motor tertentu dibutuhkan untuk mengeluarkan daya yang besar untuk start awal dan harus meneruskan daya pada kondisi operasi yang kontinyu.  Sedangkan motor lainnya tidak memerlukan daya untuk start yang lebih kecil dan daya kerja pada kondisi operasi yang berubah-ubah. Dua jenis motor yang utama adalah fasa tunggal dan poli fasa. Perbedaan jenis ini disebabkan teknik penggulungan kawat motornya.
           Motor listrik jenis fasa tunggal tersedia dengan daya out put biasanya kurang dari 1000   Watt. Oleh karena itu, banyak dipakai dalam peralatan elektronik rumah tangga atau kantor.
Motor listrik fasa tunggal ini masih dibagi lagi menjadi beberapa jenis menurut prinsip operasinya, yakni motor induksi, repulsi, kapasitor dan motor sinkron. Diantara bermacam-macam motor listrik yang ada, yang biasa dipakai sebagai penggerak mesin cuci adalah motor listrik dari jenis kapasitor.
Motor listrik kapasitor mempunyai beberapa kelebihan, diantaranya power factor yang lebih besar, efisiensi kondisi operasi, dan harganya yang relatif murah dibandingkan dengan motor-motor listrik satu fasa lainnya. Motor listrik jenis ini mempunyai lilitan, yaitu lilitan untuk kondisi awal (starting winding) dan lilitan untuk kondisi operasi (running winding).
Motor ini menggunakan dua buah kapasitor untuk operasinya yaitu, kapasitor untuk kondisi awal (starting capacitor) dan kapasitor untuk kondisi kerja (running capacitor). Di antara motor motor listrik kapasitor ada satu jenis yang bekerja pada kecepatan yang berbeda-beda, Oleh karena itu dinamakan permanent split capacitor motor. Motor ini mempunyai torsi awal yang sangat kecil, sehingga pemakaiannya hanya untuk mesin-mesin elektronik yang membutuhkan daya awal yang kecil.
            Bagaimana sebuah motor bekerja 
          Mekanisme kerja untuk seluruh jenis motor secara umum sama
·         Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya
·         Jika kawat yang membawa arus  dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka  kedua sisi  loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada  arah yang berlawanan. 
·         Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torque untuk memutar kumparan. 
·         Motor-motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran  yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik  yang disebut kumparan medan.  Dalam memahami sebuah motor, penting untuk mengerti apa     yang dimaksud dengan beban  motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/ torque sesuai dengan kecepatan yang diperlukan.  Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok (BEE India, 2004):
·         Beban torque konstan  adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya namun torque nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan  torque konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan.
·         Beban dengan variabel torque  adalah beban dengan  torque  yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan variabel  torque adalah pompa sentrifugal dan fan (torque bervariasi sebagai kwadrat kecepatan). 
·         Beban dengan energi konstan  adalah beban dengan permintaan  torque  yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan  adalah peralatan-peralatan mesin. 

           Di bawah ini adalah contoh rangkaian kapasitor yaitu pada Motor Kapasitor Running        CBB60, Motor start kapasitor CD60
           Motor Kapasitor Running CBB60
http://www.capacitors-china.com/wp-content/uploads/2010/08/motor-kapasitor-running.jpg

Motor listrik ini mempunyai kapasitor yang dihubungkan seri dengan kumparan bantu, terhubung paralel dengan kumparan utama dan terhubung langsung paralel dengan sumber listrik. Belitan utama, lilitan bantu dan kapasitor tetap terhubung pada sirkuit jala-jala saat motor listrik bekerja. Jenis motor listrik ini  banyak digunakan pada jenis-jenis motor listrik 1 fasa yaitu pompa air, dimana lilitan utama dan bantu jumlah lilitannya sama banyak tetapi diameter kawatnya berbeda diantara keduanya. Diameter kawat lilitan utama lebih besar dibanding diameter lilitan bantunya. Type motor listrik ini kopel awalnya kurang bagus, tetapi kopel jalan (torsi jalan) merata.
     Pada motor Kapasitor tersebut banyak di gunakan pada pompa air dengan kecepatan putaran mencapai 3000rpm , dan hampir semua merek menggunakan kapasitor running CBB60.        


      


 Motor start kapasitor CD60
http://www.capacitors-china.com/wp-content/uploads/2010/08/Motor-start-kapasitor.jpg
       Motor kapasitor start ini merupakan jelmaan dari motor fasa belah, tetapi mempunyai   kapasitor yang dihubungkan seri dengan belitan bantu dan sakelar sentrifugal, secara konstruktif sama persis, hanya ditambah satu unit kapasitor untuk memperbesar kopel awal (start).  Seperti dikatakan di awal prinsip kerja motor kapasitor start ini sama seperti motor induksi, yaitu jika pada lilitan utama diberikan sumber arus maka akan terjadi medan magnit putar (fluks magnit) yang ada dan besarnya sama, tidak ada resultan gaya. Tetapi dengan adanya lilitan bantu dan kapasitor maka ada beda fasa diantara keduanya, disinilah terjadi fluksi magnit dan resultan gaya yang berbeda maju atau mundur tergantung besarnya resultan gaya itu sendiri dan pada umumnya terjadi resultan gaya searah jarum jam sehingga motor dapat berputar ke kanan. Setelah motor berputar 75% dari putaran nominal maka sakelar sentrifugal bekerja memutuskan rangkaian lilitan bantu dan motor bekerja hanya dengan lilitan utama. Keuntungan jenis motor kapasitor start ini dibanding dengan type
            motor fasa belah adalah:
    ·       Mempunyai kopel yang lebih kuat.
    ·        Faktor kerjanya lebih besar (mendekat)
         

     

       Motor Listrik Kapasitor PSC
    Motor listrik dari jenis permanent split capacitor (PSC) ini mempunyai beberapa kecepatan  operasi yang berbeda, ditandai dengan banyaknya kabel pengatur yang menghubungkan motor dengan peralatan kontrol lain.
Motor listrik PSC ini mempunyai rangkaian lilitan yang hampir sama dengan motor listrik kapasitor, tetapi tanpa menggunakan kapasitor untuk kondisi start (starting capasitor). Kecepatan motor listrik PSC ini dapat diubah dengan mengubah kontak kabel-kabel yang menghubungkannya.
Setiap sambungan kabel memiliki nilai tahanan yang berbeda, sehingga jika tahanan pada rangkaian lilitan besar, akan terjadi penurunan kecepatan motor listrik. Demikian pula sebaliknya, jika tahanan kecil akan terjadi kenaikan kecepatan motor listrik.
       Relay Pada Motor Listrik PSC

Relay biasa digunakan dalam pengoperasian motor listrik untuk memutuskan suplay tegangan listrik ke rangkaian lilitan start (starting winding) atau rangkaian lilatan kerja (run winding).

Biasanya relay ini bekerja jika kecepatan motor sudah mencapai 75 % sampai dengan 80 % dari kecepatan normalnya. Relay yang banyak dipakai oleh motor listrik PSC adalah relay potensial. Relay ini diset pada kondisi normal yang terhubung (normally closed contact).
Relay ptensial bekerja jika tegangan listrik yang timbul pada saat kondisi normal yang terhubung (normally closed contact). Relay potensial bekerja jika tegangan listrik yang timbul pada saat kondisi awal motor listrik berputar telah mencapai tegangan yang cukup untuk menginduksi koil pada kontaktor.
Selanjutnya kontaktor akan membuka dan aliran listrik akan diteruskan kerangkaian lilitan kerja (starting winding). Alat lain yang biasa digunakan pada motor listrik PSC untuk start awal adalah sejenis thermistor (alat yang bisa berubah nilai hambatan listriknya jika mengalami perubahan temperatur).
           Jenis thermistor  yang dipakai adalah PTC (Positive Temperature Cofficient). Alat ini bekerja pada saat arus listrik mengalir ke rangkaian start dan menimbulkan panas pada PTC. Panas tersebut akan menaikkan hambatan listrik PTC. PTC dipasangkan  secara paralel dengan kapasitor kerja sehingga menambah daya listrik kapasitor ini.

Bearing (Bantalan) Motor Listrik

 Karakteristik beban dan tingkat kebisingan menentukan jenis bearing (bantalan) yang akan dipakai untuk motor listrik. Jenis bearing yang biasa untuk motor listrik adalah sleeve bearing dan ball bearing (bantalan gelinding).

Sleeve bearing digunakan jika beban pada motor listrik ringan dan tingkat kebisingan rendah.  Contohnya pada mesin cuci. Jenis mesin cuci yang mempunyai kapasitas beban cucian ringan biasa memakai sleeve bearing untuk motor listriknya. Sedangkan untuk mesin cuci dengan beban maksimum yang besar memakai ball bearing.

Sleeve bearing terbuat dari bahan yang lebih lunak dari poros motor listrik, sehingga harus diberi pelumas untuk menghindari adanya gesekan langsung antara bantalan dan poros. Sistem pelumasan pada sleeve bearing adalah dengan melalui tangki oli dengan pelumasan permanen.

Bantalan gelinding (ball bearing) memiliki tingkat kebisingan yang lebih tinggi. Oleh karena itu, bahan bantalan lebih keras/kuat dibandingkan dengan material sleeve bearing. Bantalan gelinding ini membutuhkan jenis pelumas yang lebih berat, yang bisa dipakai untuk pelumasan sleeve bearing, yaitu grease (gemuk)
Dibagi menurut asal sebab kerusakan :
· kerusakan dari luar motor : kwalitas masukan tenaga listrik, misalignment, kondisi lingkugan panas/lembab/tidak ada ventilasi, kondisi beban
·  kerusakan dari dalam motor :  aging/penuaan, degradasi.
      Atau
    · Kerusakan karena listrik :
    · Kerusakan mekanis.

      Panas /over-heating:

     Penyebab terbesar kerusakan motor sehingga motor tidak dapat mencapai umur pakai yang seharusnya ialah “over-heating atau panas berlebihan”,  Setiap mengalami Kenaikan temperature 10 derajat, dari temperature normalnya, berakibat memotong umur motor 50% , meskipun kenaikan terjadi hanya sementara. 

     Sebab over-heating :
     · Memilih motor terlalu kecil, sehingga motor harus menderita over-current, berarti kondisi operasinya  lebih panas. Tetapi jika memilh motor terlalu besar berakibat pemakaian listrik tidak efisien berarti pemborosan.

    · Sistem starting, kebanyakan motor dipasang dengan “direct starting” . sistem ini menimbulkan arus Starting-current terlampau besar (5 kali lebih), sehingga menimbulkan panas yang besar, lebih2 jika sering start-stop. Untuk itu perlu dipasang sistem start al: star-delta, fluid-couplig, pengubah-frequensi, dll

    · Start-stop terlalu sering tanpa memperhartikan jedah antar waktu start sangat menimbulkan kerusakan. (lihat tabel minmum jedah waktu)

 · Environment - ambient temperature tinggi,, mengakibatkan  operating temperture motor  lebih tinggi dari seharusnya.

   · Ventilasi ruang  kurang bagus menimbulkan symtem pendinginan motor tidak baik. Mengakibatkan operating temperature motor naik.

   · Kondisi motor: fan rusak, body motor kotor, saluran pendingin buntu/kotor dll. Mengganggu penginan.

   · Kondisi beban : kopling misaligment, beban terlalu besar, beban tidak normal,

    Kotor 

   Debu / Kotoran yg menumpuk akan merusak komponen listrk maupun mekanical. Umumnya terakumulasi pada permukaan badan motor , saluran pendinginan, fin, fan mengakibatkan pendinginan  terganggu dan panasan motor berlebih. Motor type ODP , kotoran debu masuk dan terkumpul kedalam winding menimbulkan kerusakan isolasi / winding.

    Moisture / lembab

   Lembab atau embun juga merusak komponen listrik dan mekanikal, yang mengakibatkan pengkaratan pada poros, bearing, rotor, stator, laminasi. Jika penetrasi ke isolasi mengkaibatkan degradasi isolasi dan rusak.

    Vibrasi

   Vibrasi merupakan indikasi bahwa kondisi motor sedang mengalami masalah. Besar Vibrasi yang melebih harga yang diijinkan dapat menyebabka kerusakan yang lebih parah. Sumber vibrasi dpat dari motor atau dari mesin yang digerakan (load) bahkan mungki juga dari kedua2nya.

   Sebab vibrasi  dari kondisi :
· Misalignment motor terhadap load (mesin yang digerakan),
· Kendor pada fondasi nya Motor atau load
· Kondisi Soft-foot pada fondasi nya Motor atau load
· Rotor unbalance ( Motor atau load)
· Bearing aus atau rusak, meyebabkan poros berputar tidak sentris.
· Akumulasi karat atau kotoran pada komponen putar (rotor)
· Sewaktu memasang rotor/bearing motor sehabis overhaul/rewinding tidak aligment.

     Kualitas Listrik

    Kualitas suply tenaga sangat menentukan umur motor listrik, hal2 yang harus dihindari
      · Voltage  sering naik -turun melebihi harga toleransi, under/over voltage dapat menimbulakan overheating didalam winding, berakibat umur motor menjadi pendek.
· Voltage spike akibat power swicthing atau serangan halilintar (lightning strikes) juga menyebabkan kerusakan isolasi winding.
· Voltage 3 phase tidak balance melebihi harga toleransi, sering terjadi sebagai  sebab kerusakan winding.

   
      Beberapa sebab lain hal:
      · Pemilihan pelumas harus sesuai specifikasi, penggantian/penambahan dilakukan dan terjadwal dengan baik.
· Pemilihan dan pemeliharaan kopling sama pentingnya dengan komponen lain.
· Seting bearing dan komponen lain harus sesuai dengan standard.
      Setelah kita mengetahui beberapa sebab kerusakan, kita dapat merencanakan program pemeliharaan dan langkah pelaksanaan yang sesuai.
    Perbaikan Pada Sistem Kelistrikan
       Kerusakan pada motor listrik yang berhubungan dengan lilitan kawatnya atau inti motor (commutator). Kerusakkan motor listrik yang berhubungan dengan lilitan kawat listrik biasa terjadi karena lilitan kawat pada stator dan rotor putus. Hal ini disebabkan pemakaian yang sudah lama atau hubungan pendek listrik. Jika lilitan kawat stator dan rotor ada yang terputus, harus digulung kembali. Kerusakkan lainnya biasanya karena kotornya inti lilitan stator/rotor (commutator). Inti stator /rotor yang kotor dapat mengganggu putaran motor listrik, sehingga bisa tersendat atau berhenti sama sekali. Inti stator/rotor yang kotor dapat dibersihkan dengan kertas amplas.

     Bagian ini merupakan efisiensi untuk perawatan motor listrik

 1.  Mempertahankan tingkat pasokan tegangan dengan penyimpangan maksimum 5% dari
        nilai yang tertera dalam pelat nama/ nameplate. 
  2.  Meminimalkan ketidakseimbangan pada  1% untuk menghindari penurunan kekuatan
     motor.
  3.   Mempertahankan faktor  daya tinggi dengan memasang kapasitor sedekat mungkin ke
      motor 
  4.   Memilih ukuran motor yang benar untuk menghindari ketidakefisienan faktor daya yang
      buruk 
  5.  Menjamin bahwa motor dibebani lebih dari 60%
  6.  Melakukan strategi perawatan yang benar untuk motor 
7.   Menggunakan penggerak variabel kecepatan (VSD) atau sistim dua kecepatan 
8.   Mengganti motor yang ukurannya berlebih,  ukurannya kurang dan yang gagal dengan
      motor yang efisien energinya. 
9.   Penggulungan ulang motor yang terbakar oleh akhlinya. 
10.  Mengptimalkan efisensi transmisi dengan pemasangan dan perawatan poros, belt, rantai,
        dan gir yang benar. 
11.  Mengendalikan suhu ambien untuk memaksimalkan umur isolasi dan kehandalan motor,
        misalnya dengan menghindarkan kontak langsung dengan sinar matahari, menempatkan
        pada area yang berventilasi baik, dan menjaganya tetap bersih. 
12.  Memberi pelumas pada motor sesuai dengan spesifikasi pabrik pembuatnya dan
       menggunakan gemuk atau minyak berkualitas  tinggi untuk mencegah pencemaran oleh
       kotoran atau air.  

sumber :
puslit.petra.ac.id/journals/pdf.php?PublishedID=ELK08080107



www.energyefficiencyasia.org     

Bishop, Owen. 2002. Dasar-dasar Eletronika. Jakarta : Erlangga

Tidak ada komentar:

Poskan Komentar