Simulasi dan Deteksi Hubung Singkat Impedansi Tinggi pada Stator Motor Induksi Menggunakan Arus Urutan Negatif

Transkripsi

1 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (214) Simulai dan Deteki Singkat Impedani Tinggi pada Stato Moto Induki Menggunakan Au Uutan Negatif Muhammad Amiul Aif, Dima Anton Afani dan I.G.N Satiyadi Henanda Juuan Teknik Elekto, Fakulta Teknologi Induti, Intitut Teknologi Sepuluh Nopembe (ITS) Jl. Aief Rahman Hakim, Suabaya amiulaifpaaibu@gmail.com, anton@ee.it.ac.id, didit@ee.it.ac.id Abtak Gangguan hubung ingkat meupakan gangguan yang eing tejadi pada pealatan induti, dan gangguan teebut angat bepoteni untuk meuak pealatan induti temauk moto induki. Peawatan yang kuang baik pada moto induki dapat menyebabkan kondii tidak eimbang. Au uutan negatif, au uutan poitif, dan au uutan nol kemudian digunakan ebagai pendeteki gangguan hubung ingkat impedani tinggi pada tato moto induki. Dai hail imulai penelitian yang dilakukan dengan kondii moto induki eimbang dan tidak eimbang pada belitannya, dapat dilihat au uutan negatif angat enitive tehadap kondii hubunng ingkat anta belitan di faa A. Kata Kunci Moto induki, tato, hubung ingkat, moto tidak eimbang, au uutan negatif, au uutan poitif, au uutan nol. S I. PENDAHULUAN epeti yang eing tejadi dalam induti, 36% kejadian kegagalan pada moto induki tejadi kaena adanya kegagalan pada belitan tato, dan tebukti bahwa gangguan ini bemula dai gangguan anta belitan yang tidak tedeteki [1,2]. Hal itu bia tejadi dikaenakan gangguan hubung ingkat phaa ke phaa atau gangguan hubung ingkat phaa ke tanah. Untuk mengetahui gangguan hubung ingkat teebut, maka dipelukan pendeteki yang befungi untuk mendeteki gangguan belitan yang ada pada tato [1,2]. Efek ganguan hubung ingkat pada moto teebut bia menyebabkan tebakanya moto teebut dan mempependek uia penggunaan moto. Salah atu pendeteki yang bia kita gunakan ketika moto induki teebut tejadi gangguan unbalanced aat ini yaitu menggunakan elay voltage unbalance. II. URAIAN PENELITIAN Moto induki tiga faa mempunyai tiga bagian penting yaitu tato, celah udaa, dan oto. Stato adalah bagian moto induki yang diam tedii dai badan tato, inti tato, belitan tato, beaing, dan teminal box. Inti tato tebuat dai bei lunak. Alu tato meupakan tempat meletakkan belitan (kumpaan) tato. Celah udaa beada di antaa tato dan oto yang meupakan uangan antaa tato dan oto. Pada celah ini fluk yang diindukikan oleh kumpaan tato memotong kumpaan oto ehingga oto beputa. Apabila celah udaa antaa tato dan oto telalu bea akan mengakibatkan efiieni moto induki yang endah. Sebaliknya, apabila jaak anta celah udaa telalu kecil akan menimbulkan keuakan mekani pada mein. Roto adalah bagian dai moto yang beputa. Yang membedakan antaa moto induki dengan moto inkon adalah pada bagian oto. Moto induki memiliki dua macam oto yaitu oto angka (uiel-cage oto) dan oto gulung (wound oto). Roto angka adalah bagian dai mein yang beputa beba dan letaknya bagian dalam, edangkan oto gulung dihubungkan bintang dibagian dalam dan ujung yang lain dihubungkan dengan lip ing ke tahanan lua. Moto induki beopeai kaena tedapat medan magnet pada tato. Medan magnet tato dibangkitkan dai tiga et kumpaan yang ecaa uang diletakkan dengan eliih udut 2π 3 atau 12 yang kemudian dicatu dengan tegangan tiga faa ehingga mengali au tato. Au teebut akan menghailkan medan magnet B, yang mana putaannya bebanding tebalik dengan aah jaum jam [3]. Akibat pebedaan putaan antaa medan puta tato dengan putaan oto maka dalam oto akan tebangkit gaya-gaya litik yang mengakibatkan dalam oto timbul au litik. Au litik ini menimbulkan uatu medan magnet yaitu medan magnet oto, adannya medan magnet pada oto ini mengakibatkan oto beputa mengikuti medan puta tato. Dalam opeai moto induki akan menimbulkan 3 macam au yang akan dianalia yaitu: A. Au Uutan Poitif Au uutan poitif tedii dai au tiga faa eimbang (imeti) dan tegangan tiga faa (faa ke netal) yang dipaok oleh item pembangkit tenaga litik. Dalam hal ini baik au maupun tegangan beanya elalu ama dan mempunyai pegeean udut 12. Untuk item daya yang mempunyai uutan faa a, b, c, kelompok tegangan pada daanya ama kecuali tegangan teebut meupakan tegangan faa ke netal dai item tiga faa, dan mempunyai pegeean 12 deajat. Baik au maupun tegangan meupakan putaan fao yang belawanan dengan aah jaum jam pada fekueni item. B. Au Uutan Negatif Au uutan negatif pada moto induki muncul ketika kondii tidak eimbang dan kondii hubung ingkat. Tetapi, au uutan negatif tidak muncul ketika moto pada kondii tabil. Walaupun moto teebut dibeikan pembebanan lebih.

2 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (214) v d - v d v - - Gamba 1 yang tidak menggambakan hubungan antaa faa tato dengan oto. Peamaan tegangan pada tato dan oto yaitu: V abc = i abc p abc V abc = i abc Dimana p = d dt p abc (1) (2) 12*pi Induction Machine Simulation in Stationay Refeence Fame Pule Geneato Step 1 No_load1 omega*t Vm*co(u[1]) Fcn Vm*co(u[1]-2*pi/3) Fcn1 Vm*co(u[1]2*pi/3) Fcn2 SC_Switch Clock Waktu Goto vag vbg 5 Damping coefficient2 vcg abc2d Mux Mux v vd v Qaxi Daxi Lamda i Lamda Lamdad id Lamdad - Gamba. 2. Model moto induki tiga faa yang ditnfomaikan ke model d tatiney efeence fame Ini yang membedakan au uutan negatif dengan au uutan poitif yang elalu muncul pada kondii eimbang ataupun tidak eimbang. C. Au Uutan Nol Au uutan nol adalah au yang akan muncul ketika ada gangguan faa ke tanah. Sehingga ketika tidak tejadi gangguan faa ke tanah au uutan nol tidak muncul. III. PERMODELAN MOTOR INDUKSI Pada penelitian ini menimulaikan moto induki menggunakan Simulink dimulai dengan membeikan umbe tegangan pada tato. Dapat dilihat bahwa meupakan tato, meupakan oto, dan a, b, c meupakan peentae nama etiap faa dai moto induki 3 faa, eta meupakan kecepatan puta medan magnet oto. Gamba diata meupakan gamba model moto yang belitannya tehubung ingkat pada tato. Pada gamba teebut telihat hubungan da-axi dan d-axi. Pada -axi telihat adanya hubung ingkat. Hal ini menyebabkan adanya gangguan pada tato. Moto induki menggunakan hubungan 3 faa maka faa nol dianggap tidak ada. Hal ini dapat dilihat pada In2 In3 In4 In5 Tem w/wb Plot chaacteitic i Zeo_e Roto No_load v - h v Gamba. 1. Kondii aat tato di moto induki dihubung ingkat anta beltan ext Initialize and plot m1 d2abc ia ib ic ADC In2 In3 Neg cuent Output pada blok ini meupakan input tanfomai abc ke d. Pada d tationay efeence fame, = maka kemudian didapatkan untuk peamaan tegangan tato d tationay efeence fame: v d v d = d d p d 1 = ( ) [ 1 ] d Dimana = [ d ] d d (3) p d (4) Keangka efeend meupakan tanfomai dai keangka efeeni abc maka au uutan nol dianggap tidak ada atau benilai nol. Peamaan flux linkagedan induktani pada pemodelan moto induki tiga faa untuk d tationay efeence fame pada tato dan oto dapat dilihat di peamaan 6: d d = L d d = L d d dimana i d id i i d [ d ] id = [ Jadi L d d (5) L d d (6) i d i i L 11 L 12 L 11 L 12 L 21 L 22 L 21 L 22 L 11 L 12 L 11 L 21 L 22 L 22 ] [ i ] (7) Keangka efeend meupakan tanfomai dai keangka efeeni abc maka au uutan nol dianggap tidak ada

3 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (214) A B z a Peamaan axi oto yang dihubung ingkat. Tedapat penambahan tegangan hubung ingkat (v h ) di faa -axi tato yang kemudian dimaukkan ke dalam peamaan 11. Dai penambahan teebut kemudian didapatkan model matematika untuk tegangan di tato pada faa dalam keadaan tehubung ingkat ebagai beikut: v = v h p (11) atau benilai nol. Oleh ebab itu uutan hubungan flux tato dan oto menjadi epeti Peamaan 8, 9 beikut: d d Jadi Gamba. 3. Kondii aat tejadi hubung ingkat di faa A d [ d ] = L d d L d d (8) = [ L 11 L 12 = L d d = L 21 L 22 L d d ] [ i] [ L 11 L 12 ] [ L 21 L 22 i] (9) = [ L 11 L 12 ] [ L 21 L 22 i] [ L 11 ] [ L 22 i] L 11 L 12 L 21 L 22 L 21 L 22 L 11 L 12 L 11 L 21 L 22 L 22 [ C TABEL 1. ARUS URUTAN POSITIF, NEGATIF, NOL SAAT HUBUNG SINGKAT PADA FASA A DENGAN IMPEDANSI Singkat (belitan) ARUS L 11 L 12 ] [ i ] Au Uutan Poitif Au Uutan Nol URUTAN NEGATIF 5.92x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x1-9 (1) dimana v h = p h h h d [ ] (12) Dai peamaan 11 didapatkan fluk -axi tato adalah: p = v v h 11 i 12 i d (13) Maka = (v v h 11 i 12 i d ) dt (14) Blok imula-axi dan d-axi meupakan angkaian imulai faa d. Output pada blok imulai, -axi, d-axi, dan zeo euence meupakan input pada blok model tanfomad ke abc. Sedangkan input blok imula-axi dan d-axi meupakan output dai blok model tanfomai abc ke d. IV. SIMULASI DAN ANALISIS Pada tuga akhi ini dilakukan imulai moto induki tiga faa yang akan ditanfomaikan ke dua faa, dan dilihat au uutan negatif, poitif, dan nolnya pada aat kondii teady tate. Pemodelan moto induki dua faa yang digunakan adalah pemodelan d tationay efeence fame yang ditunjukkan pada Gamba 2, dimana nilai dai =. Kemudian moto teebut akan dibeikan gangguan yang bebeda-beda untuk menciptakan kondii unbalance. Maka akan dianalia hail outputnya yang beupa au uutan poitif, au uutan negatif, dan au uutan nol. Kemudian dibeikan empat macam kondii moto induki tiga faa pada imulai di Gamba 2 antaa lain: 1. Moto induki dihubung ingkatkan anta belitan pada faa A dengan impedani nol dan dengan vaiai impedani. 2. Moto eimbang dengan pembebanan 3. Dibeikan umbe yang tidak eimbang pada faa A 4. Dibei jumlah belitan yang tidak eimbang di faa A

4 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (214) Tabel 2 Au uutan negatif, poitif, nol aat hubung ingkat pada belitan di faa A dengan vaiai impedani Singkat (belitan) Rf Ω Au Uutan negatif au uutan poitif au uutan nol X x X x X X ,88x X X X x X x X x X X X X X X X X X X X X X X X X1-1 TABEL 3. ARUS URUTAN POSITIF, NEGATIF, NOL SAAT MOTOR DENGAN PEMBEBANAN Beban (%) ARUS URUTAN NEGATIF Au Uutan Poitif Au Uutan Nol 1 3.1x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x1-11 TABEL 4. ARUS URUTAN POSITIF, NEGATIF, NOL SAAT MOTOR DENGAN PEMBEBANAN Nilai ARUS URUTAN NEGATIF Au Uutan Poitif Au Uutan Nol 1 3.1x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x1-11 Au Au Uutan Poitif, Au Uutan Negatif, Au Uutan Nol Au Uutan Negatif Au Uutan Poitif Au Uutan Nol Jumlah belitan yang dihubung ingkatkan pada faa A Gamba. 4. Kondii aat tejadi hubung ingkat di faa A Au Au Uutan Poitif, Negatif, Nol Au Uutan Negatif Au Uutan Poitif Au Uutan Nol Pembebanan (%) Gamba. 5. Gafik au uutan poitif, negatif, nol aat moto dalam kondii pembebanan A. Simulai Singkat Au Uutan Negatif dan Au Uutan Nol yang Simulai yang petama menimulaikan moto induki yang dihubung ingkatkan anta belitan pada faa A epeti pada Gamba 3. Pada imulai hubung ingkat yang petama ini impedani yang digunakan adalah. Maka dai imulai epeti Gamba 2 akan didapat nilai pebandingan au uutan negatif, poitif, nol epeti pada Tabel 1. Hail imulai hubung ingkat pada belitan tato menjelakan, au uutan negatif nilainya emakin bea ketika emakin banyak belitan yang dihubung ingkatkan,ama epeti au uutan poitif, tetapi yang membedakan adalah au uutan negatif nilainya naik lebih ignifikan. Sedangkan au uutan nol tidak bia mendeteki kondii hubung ingkat anta belitan di faa A. gafik pebandingan ketiga nilai au teebut dapat dilihat pada Gamba 4. Kondii kedua yang dibeikan adalah kondii dimana dibeikan vaiai impedani pada hubnung ingkat di kondii hubung ingkat dengan vaiai impedani menganalia hail imulai hubung ingkat pada belitan di faa A aat kondii impedani nol. Kau gangguan hubung ingkat dengan impedani tinggi ditunjukkan pada Tabel 2.Kau hubung ingkat diimulaikan dengan vaiai eitani Rf=.1, Rf =.5, Rf = 1, Rf = 2. Selain vaiai eitani hubung ingkat, vaiai lain yang digunakan adalah jumlah belitan yang dihubung ingkatkan,hail analia. Tabel 2 menunjukkan emakin bea impedani yang dibeikan pada moto induki,akan mempengauhi nilai au uutan negatif. Nilai au uutan negatif beubah dengan ignifikan ketika impedani hubung ingkat beubah, walaupun untuk

5 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (214) A B C Gamba. 6. Kondii moto induki dengan umbe tidak eimbang Au Au Uutan Poitif, Negatif, Nol Au Uutan Negatif Au Uutan Poitif Au Uutan Nol Tegangan (1%) Gamba. 7. Au uutan poitif, negatif, nol aat umbe tidak eimbang gangguan hubung ingkat atu belitan. Sedangkan nilai au uutan poitif tidak beubah ecaa ignifikan ketika impedani hubung ingkat dinaikkan, khuunya dalam kau hubung ingkat belitan yang edikit yaitu (1, 5,dan 15 belitan). Untuk jumlah hubung ingkat belitan yang bea (3 dan 6), peubahan pada au uutan poitif cukup iginifikan, tetapi tidak eignifikan peubahan pada au uutan negatif. Sedangkan untuk au uutan nol diimpulkan tidak tepengauh oleh fakto impedani hubung ingkat maupun jumlah belitan. B. Kondii moto dengan pembebanan yang bebeda Dalam imulai ini, oto pada moto induki dibeikan pembebanan dengan kondii 1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%, 7%, 8%, 9%, dan 1%. Sepeti halnya moto yang otonya dihubungkan dengan moto lain maka akan dilihat kondii dai au uutan negatif, au uutan poitif, dan au uutan nol pada moto teebut. Hail yang dipeoleh dapat dilihat pada Tabel 3,tabel teebut menjelakan au uutan negatif dan au uutan nol tidak bia mendeteki kondii bebeban pada moto. Sedangkan au uutan poitif menunjukkan nilai yang emakin bea mengikuti beanya pembebanan pada moto induki yang emakin bea. Hail analia dai Tabel 4 dapat ditunjukkan dalam Gamba 5 C. Kondii umbe tidak eimbang Kondii nomal untuk beda faa a, b, dan c adalah 12. Dalam imulai ini dibeikan faa yang bebeda-beda dengan mengubah umbe pada fae a, dimulai dai 1% dai faa yang lainnya hingga 15%. kondii ini ditunjukkan pada angkaian pada Gamba 6. Dai pecobaan moto yang dibeikan umbe tidak eimbang pada faa A akan didapat tabel epeti Tabel 4. a TABEL 5. ARUS URUTAN POSITIF, NEGATIF, NOL SAAT BELITAN PADA FASA A TIDAK SEIMBANG Singkat (belitan) ARUS URUTAN NEGATIF Au Uutan Poitif Au Uutan Nol x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x x1-9 TABEL 6. ARUS URUTAN POSITIF, NEGATIF, NOL SAAT MOTOR SEIMBANG DAN TIDAK SEIMBANG DENGAN VARIASI IMPEDANSI Simulai ingkat pada faa A dengan impedani ingkat pada faa A dengan vaiai eitani Sumbe pada faa A Belitan pada faa A Moto bebeban kondii moto eimbang Tidak eimbang 1% ingkat 6 impedani Ω ingkat 6 impedani 2Ω eimbang tidak eimbang 5% eimbang Tidak eimbang 1% eimbang beban 1% eimbang beban 1% Au uutan negatif.59 2 Au uutan poitif Au uutan nol 1.71x1-9 Tabel 4 menjelakan au uutan negatif mengalamai peubahan nilai yang ignifikan ketika kondii umbe tidak eimbang bebeda dengan au uutan poitif yang elalu naik mengikuti peubahan nilai umbe yang emakin bea.. Analia dai tabel diata dapat dilihat dai Gamba x x x x x x x x x1-9 6.x x1-11

6 JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (214) a N a = N b N b =N c [4] M. Akan, D. Kotic-Peovic, P. J. Unwoth, Modelling and Simulation of Induction Moto with Inte-tun Fault fo Diagnotic, Elevie, 25.. [5] S. A. Naa, Handbook of Electic Machine, New Yok: Mc Gaw Hill, Chapte 3 dan 4, 1987Y. Yoozu, M. Hiano, K. Oka, and Y. Tagawa, Studi elekton pektokopi pada media optik-pembea dan antamuka ubtat platik (gaya junal tejemahan), IEEE Tanl. J. Magn.Jpn., Vol. 2 (1987 Gamba. 8. Kondii belitan tidak eimbang pada faa A Au Uutan Poitif, Negatif, Nol Au Uutan Negatif Au Uutan Poitif Au Uutan Nol Au Belitan di faa A Gamba. 9. Au uutan poitif, negatif nol aat belitan di faa A tidak eimbang D 1 5 Kondii belitan tidak eimbang Kondii belitan tidak eimbang adalah kondii dimana jumlah belitan di faa A bebeda dengan faa B dan C.Sehingga menyebabkan moto induki ini tidak eimbang. Kondii ini digambakan pada Gamba 8. kondii belitan tidak eimbang di faa A. Sedangkan au uutan poitif juga tepengauh walupun tidak eignifikan au uutan negatif, dan dapat dilihat au uutan nol tetap menunjukakan nilai nol. Hail analia pada tabel diata dapat ditunjukkan dalam Gamba 9. Dai kelima pecobaan diata maka akan didapat tabel keimpulan epeti Tabel 6. V. KESIMPULAN Bedaakan hail imulai dan analia yang telah dilakukan dapat diimpulkan bahwa au uutan negative bia mendeteki kondii tidak eimbang kaena hubung ingkat pada moto induki dengan angat baik, baik kondii impedani nol ataupun engan impedani tinggi. Tetapi kelemahan au uutan negative adalah maih tepengauh oleh kondii umbe dan belitan yang tidak eimbang. Sedangkan au uutan poitif tidak bia mendeteki kondii hubung ingkat pada moto induki kaena au uutan poitif maih angat tepengauh dengan kondii moto yang bebaban, walaupun moto teebut dalam kondii eimbang. Sedangkan Au uutan nol dalam imulai akan elalu memiliki nilai nol. DAFTAR PUSTAKA [1] Zuhal, Daa Tenaga Litik, Penebit ITB, Bandung, [2] Paekh, R., AC Induction Moto Fundamental, AN887, Micochip Technology Inc, 23H. Poo, An Intoduction to Signal Detection and Etimation. New Yok: Spinge-Velag (1985) Ch. 4. [3] Ong, Chee-Mun, Dynamic Simulation of Electic Machiney uing MATLAB Simulink, Pentice Hall PTR, 1998, ISBN