Motor induksi merupakan salah satu jenis motor ac yang memiliki prinsip kerja untuk menghasilkan tegangan induksi dari medan magnet yang dihasilkan oleh stator. Motor induksi adalah salah satu peralatan populer yang digunakan di sektor industri. Oleh karena itu, perlu dilakukan pemantauan dan deteksi gangguan pada mesin rotary ini untuk menjaga keamanan, efisiensi, dan kinerja motor induksi. Ada empat jenis gangguan yang dapat terjadi pada motor, yaitu gangguan listrik, gangguan mekanik, gangguan bantalan, dan gangguan dari pelumas motor. Salah satu gangguan motor induksi yang paling sering adalah gangguan listrik, yang berasal dari gangguan hubung singkat pada belitan kumparan stator. Karena gangguan ini tidak dapat dilihat secara langsung, oleh karena itu gangguan ini sulit dideteksi.
Awal gangguan ini terjadi karena kegagalan isolasi antara belitan yang menyebabkan korsleting. Dalam kasus lain, munculnya kilatan busur pada belitan juga dapat Menyebabkan korsleting ini. Kerusakan yang terjadi pada belitan stator ini, dapat menyebabkan kelainan pada putaran motor induksi sehingga terjadi perubahan arus pada stator yang tidak simetris, sehingga menyebabkan fluks yang dihasilkan menjadi tidak seimbang. Perubahan fluks ini dapat digunakan untuk mendeteksi gangguan hubung singkat pada belitan stator motor induksi . Dalam penelitian sebelumnya yang mendeteksi korsleting stator, banyak yang menggunakan metode analisis arus stator, juga dikenal sebagai Motor Current Spectrum Analysis (MCSA) . Metode ini digunakan untuk mengamati karakteristik spektrum frekuensi arus stator. Metode ini sering digunakan, karena kemudahan implementasinya dan tidak memerlukan biaya mahal.
Tetapi dalam beberapa penelitian, telah mengembangkan metode lain untuk mendeteksi gangguan pada motor induksi. Analisis medan magnet menggunakan fluks sensor eksternal telah populer digunakan karena metode ini memiliki keunggulan dalam kesederhanaan dalam menerapkan dan mendiagnosis non-invasif . Beberapa peneliti telah menggunakan metode analisis fluks liar dalam studi mereka seperti mendeteksi kegagalan rotor motor pada motor, deteksi korsleting belitan stator, analisis kerusakan bantalan , analisis eksentrisitas celah udara motor dan banyak lainnya.
Dalam penelitian sebelumnya tentang deteksi kesalahan hubung singkat pada belitan stator, mereka berhasil mengidentifikasi motor induksi yang merupakan indikasi kesalahan stator. Tetapi kebanyakan dari mereka hanya menggunakan kumparan sensor dalam satu arah (2D). Pada penelitian kali ini kita akan membahas deteksi kesalahan korsleting pada stator belitan induksi motor menggunakan fluks spektrum fluks dengan sampling rate rendah dan sensor kumparan yang dapat menangkap sinyal dari 3 arah (3D), sumbu x, y, dan Z. Setelah mendapatkan hasilnya, analisis akan terkait menggunakan metode (MCSA) untuk melihat, apakah menggunakan sinyal fluks lebih sensitif daripada arus stator. Tujuan akhirnya untuk membandingkan hasil metode pendeteksian gangguan menggunakan pengukuran fluks lebih akurat dan lebih efisien dari pada pengukuran arus.
Untuk mendeteksi gangguan pada motor induksi 3 fasa yang diakibatkan oleh kegagalan isolasi pada belitan stator motor menggunakan metode analisis dari spektrum stray fluks dan spektrum arus stator. Percobaan menggunakan sumber daya tegangan AC dengan kapasitas 1500 Watt untuk menjalankan motor induksi 3 fasa. Percobaan dilakukan dengan beberapa variasi konfigurasi pada motor dan beban. Pembebanan diberikan secara mekanik dengan mengkopel poros motor induksi dengan generator sinkron 3 fasa dan secara elektrik dengan beban rangkaian lampu pijar yang dayanya disupply oleh generator sinkron 3 fasa.
Pengambilan data percobaan digunakan beberapa alat bantu berupa laptop yang sudah terinstal perangkat lunak LabVIEW, DIAdem, Excel dan Matlab, NI DAQ 9246 yang berfungsi untuk mengakuisisi data pengukuran arus stator dan NI DAQ 9775 yang berfungsi untuk mengakuisisi data pengukuran stray fluks. Sebelum percobaan dilakukan, NI DAQ 9246 dan NI DAQ 9775 harus sudah terkoneksi dengan perangkat lunak LabVIEW. Data yang didapatkan dari percobaan akan diolah menggunakan perangkat lunak DIAdem, Excel dan Matlab menggunakan metode Fast Fourier Transform (FFT).
Motor yang digunakan dalam percobaan ini adalah motor induksi 3 fasa sangkar bajing dengan kapasitas 2 HP dengan jumlah kutub 4. Kecepatan sinkron motor sebesar 1500 rpm pada kondisi tanpa beban dan 1400 rpm saat kondisi beban penuh. Motor memiliki rating tegangan sebesar 220/380 Volt dan rating arus 3,68/6,36 A dengan konfigurasi belitan Wye (Y).
Pada percobaan ini digunakan generator sinkron 3 fasa sebagai beban sistem. Generator akan menyupplai daya ke rangkaian lampu pijar sebagai beban elektrik yang bisa dirubah konfigurasinya sesuai data yang dibutuhkan. Motor induksi akan dikopelkan dengan generator sinkron untuk membangkitkan daya yang akan menyuplai rangkaian lampu pijar. Percobaan dilakukan dengan kondisi motor normal dan kondisi motor dihubung singkat. Percobaan akan dilakukan mulai dari saat motor tanpa beban, motor dengan beban 25%, motor dengan beban 50% dan beban 100%. Tujuan dilakukan pembebanan agat dampak dari hasil experiment lebih terlihat secera spesifik. Sistem pembebanan pada percobaan ini menggunakan rangkaian lampu pijar dengan total beban mendekati 1500 W pada saat beban maksimal (100%) dan arus nominal motor induksi mencapai 3,68 A.
Berdasarkan hasil penelitian ini , analisa data percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan: Data hasil percobaan menunjukkan sistem pengamatan menggunakan FFT pada sinyal arus stator maupun fluks bocor berhasil mendeteksi gangguan.
Berdasarkan rata-rata nilai amplitude harmonisa yang didapatkan, untuk mendeteksi gangguan hubung singkat pada motor induksi 3 fasa dengan mengukur dari nilai harmonisa arus stator akan lebih efektif dari sumbu Y dengan nilai amplitude harmonisa -38,8 dB, lebih tinggi dari nilai harmonisa arus pada sumbu X degnan selisih 33,89 dB dan selisih 0,32 dB dari sumbu Z. Jika gangguan diukur dari nilai harmonisa stray fluks akan lebih efektif dari sumbu X dengan nilai amplitude harmonisa – 25,27 dB, lebih tinggi dari nilai harmonisa fluks pada sumbu Y dengan selisih 6,425 dan selisih 4,85 dB dari sumbu Z.
Penulis: Dr. Rezi Delfianti, S.Pd.
Jurnal: Diagnosis of fault brush winding stator induction motor using external sensor flux of three axes
