ANALISIS KERUSAKAN ROTOR BAR DAN ARUS TIDAK SEIMBANG PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN METODE MOTOR CURRENT SIGNATURE ANALYSIS (MCSA) DI PT PJB UBJ O&M PLTU REMBANG

i

ANALISIS KERUSAKAN ROTOR BAR DAN ARUS TIDAK SEIMBANG PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN METODE MOTOR

CURRENT SIGNATURE ANALYSIS (MCSA) DI PT PJB UBJ O&M PLTU REMBANG

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun oleh : HEDI PURWANTO

20130120042

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA 2017

i

ANALISIS KERUSAKAN ROTOR BAR DAN ARUS TIDAK SEIMBANG PADA MOTOR INDUKSI TIGA FASA DENGAN METODE MOTOR

CURRENT SIGNATURE ANALYSIS (MCSA) DI PT PJB UBJ O&M PLTU REMBANG

TUGAS AKHIR

Diajukan Guna Memenuhi Persyaratan Untuk Mencapai Derajat Strata-1 Pada Prodi Teknik Eletro Fakultas Teknik

Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Disusun Oleh:

HEDI PURWANTO 20130120042

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH YOGYAKARTA

YOGYAKARTA 2017

ii

HALAMAN PERNYATAAN

Yang bertanda tangan dibawah ini:

Nama : HEDI PURWANTO

NIM : 20130120042

Program Studi : Teknik Elektro Fakultas : Teknik

Universitas : Universitas Muhammadiyah Yogyakarta

Menyatakan dengan sesungguhnya bahwa naskah Tugas Akhir “Analisis kerusakan rotor bar dan arus tidak seimbang pada motor induksi tiga fasa dengan metode motor current signature analysis (mcsa) di pt pjb ubj o&m pltu rembang” ini merupakan hasil karya tulis saya sendiri dan tidak terdapat

karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjaanaan di Perguruan Tinggi dan sepanjang pengetahuan penulis juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau dipublikasikan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis disebutkan sumbernya dalam naskah dan daftar pustaka dengan mengikuti tata cara dan etika penulisan karya tulis ilmiah yang lazim.

Yogyakarta, 20 Maret 2017 Penulis

iii

MOTO

تج د مْلعْلااْوت ْوأ نْي َلاو ْمكْنم اْونمآ نْي َلا ه عفْ ي

Artinya : “Allah meninggikan orang-orang yang beriman diantara kamu dan orang-orang yang diberi ilmu pengetahuan beberapa derajat”

(Q.s. Al Mujadalah: 11)

“Barang siapa merintis jalan mencari ilmu maka Allah akan memudahkan baginya jalan ke surga“

(H.R Muslim)

"Jika Kamu tidak dapat menahan lelahnya belajar,Maka kamu harus sanggup menahan perihnya Kebodohan."

(Imam Syafi'i)

iv

LEMBAR PERSEMBAHAN

Skripsi ini penulis persembahkan untuk :

1. Ibu dan Bapakku, yang telah mendukungku, memberiku motivasi dalam segala hal serta memberikan kasih sayang yang teramat besar yang tak mungkin bisa ku balas dengan apapun.

2. Adiku Nita Dwi Levina yang sangat aku banggakan. 3. Kaka kaka sepupuku Mba ayu Lestari,Mas Rasdi

makasih telah memberikan motivasi dan dukungan 4. Sahabat terdekat saya Redi guntara terimakasih atas

saran dan motivasinya

5. Tri wahyudi sebagai partner selama menjalani kerja praktik & menyelesaikan tugas akhir

6. Bang Sadam husein yang selalu memberikan arahan dan nasehat

7. Teman–teman KKN Kelompok 65 (Keluarga Cemara) Azam,Rega,Arif,,Arul,Akbar,Hasbi,Lu’lu,Selvi,lilis

v

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... i

LEMBAR PENGESAHAN ... iii

HALAMAN PERNYATAAN ... iv

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR ... v

MOTO ... vi

INTISARI ... vii

LEMBAR PERSEMBAHAN ... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xvi

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1Latar Belakang ... 1

1.2Rumusan Masalah ... 2

1.3BatasanMasalah ... 2

1.4Tujuan Penulisan ... 2

1.5Manfaat Penulisan ... 3

1.6Sistematika Penulisan ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.1. TINJAUAN PUSTAKA ... 4

2.2. DASAR TEORI ... 5

2.3Kerusakan pada motor induksi ... 5

2.4Deteksi kerusakan motor induksi ... 6

2.5Klasifikasi motor listrik ... 9

2.5.1 Motor listrik arus bolak balik AC ... 9

2.5.2 Motor listrik arus searah DC ... 10

2.6 Berdasarkan macam arus... 11

vi

2.5.1 Stator (bagian motor yang diam) ... 18

2.5.2 Rotor (bagian motor yang bergerak) ... 19

2.8 Motor rotor sangkar ... 20

2.9 Prinsif kerja motor induksi ... 22

2.10 MCSA (Motor Current Signature Analysis) ... 25

2.8.1 Analisa Rotor ... 30

2.8.2 Analisa static eccentricity ... 32

2.8.3 Analisa dynamic eccentricity ... 33

2.8.4 Analisa stator ... 34

2.8.5 Analisa bearing ... 35

2.8.6 Analisa arus tidak seimbang (unbalance current) ... 36

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 38

3.1.Tempat penelitian ... 38

3.2.Waktu penelitian ... 39

3.3.Alat penelitian ... 39

3.4.Langkah langkah penelitian ... 39

3.5.Bagan alur ... 47

3.6.Langkah langkah penyusunan karya tulis ... 48

BAB IVANALISA DATA DAN PEMBAHASAN ... 48

4.1Gangguan motor lube oil bfpt pomp ... 49

4.2Spesifikasi motor lube oil bfpt pomp ... 50

4.3Hasil uji MCSA pada tanggal 28 juli 2016 ... 50

4.3.1 Analisis data rotor bar pada saat gangguan ... 50

4.3.2 Data arus tidak seimbang saat terjadi gangguan ... 52

4.3.3 Analisa Pembahasan arus unbalance saat terjadi gang guan ... 55

4.3.4. Analisa pembahasan kerusakan rotor bar saat terjadi gangguan ... 55

4.4.Hasil uji MCSA pada tanggal 28 juli 2016 ... 55

4.4.1. Analisis data rotor bar pada saat setelah perbaikan ... 56

vii

4.4.3. Analisa pembahasan arus unbalance setelah perbai

Kan ... 61

4.4.4. Analisa pembahasan kerusakan rotor bar setelah per Baikan ... 62

BAB V KESIMPULAN ... 64

5.1Kesimpulan ... 64

5.2Saran ... 65

DAFTAR PUSTAKA ... 67

viii DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Klasifikasi motor listrik ... 9

Gambar 2.2 MesinGenerator Stator Cooling Water Pump #20B ... 14

Gambar 2.3 MotorGenerator Stator Cooling Water Pump A ... 15

Gambar 2.4 Motor Lube Oil Bfpt Pump ... 16

Gambar 2.5 Konstruksi Motor Induksi ... 17

Gambar 2.6 Stator ... 19

Gambar 2.7 Rotor ... 20

Gambar 2.8 Bentuk rotor sangkar ... 21

Gambar 2.9 Prinsip Kerja Motor Induksi dengan kaedah tangan kanan... 22

Gambar 2.10 Arus pada kabel menghasilkan fluks ... 23

Gambar 2.11 Gambar Medan magnet berputar ... 24

Gambar 2.12 Dasar Sistem Instrumentasi MCSA ... 25

Gambar 2.13 Overall MCSA Strategy ... 26

Gambar 2.14 Sinyal 50 Hz dalam domain time dan frequency……….. 27

Gambar 2.15 Fast Fourier Transform (FFT) ... 28

Gambar 2.16 Persamaan dari bentuk sinya x(t) ... 29

Gambar 2.17 Broken rotor bar pada low frequency ... 31

Gambar 2.18 Standard dari EASA ... 31

Gambar 2.19 Static eccentricity pada high frequency ... 33

Gambar 2.20 Dynamic eccentricity dengan sidebandnya ... 33

Gambar 2.21 Pola Eccentricity pada rotor dan stator ... 34

Gambar 2.22 Probe MCSA ... 36

Gambar 2.23 Front Panel CSi 2130 ... 37

Gambar 3.1 Lokasi PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang ... 38

Gambar 3.2 CSI 2130 kondisi on ... 39

Gambar 3.2 kabel data dan adaptor volt... 40

Gambar 3.4 Pengukuran arus R,S,T dengan probe MCSA ... 41

Gambar 3.5 Pengukuran arus denganClamp ampere ... 41

Gambar 3.6 Pencatat nilai hasil pengukuran ... 42

ix

Gambar 3.8 RB Mware menu ... 44

Gambar 3.9 databaseperalatan ... 44

Gambar 3.10 Gambar tampilan pilih spectrum ... 45

Gambar 3.11 Motor Curent Display Option ... 45

Gambar 3.12 Hasil gelombang ... 46

Gambar 3.13 HasilRotor Bar Analysis ... 46

Gambar 3.14 penunjuk dB / penguatan sinyal ... 47

Gambar 3.15 Diagram Alir (flowchart) Penelitian ... 47

Gambar 4.1 Motor Lube Oil Bfpt Pump ... 49

Gambar 4.2 SpektrumProbeMCSA pada saat gangguan ... 50

Gambar 4.3 SpektrumProbeMCSA pada saat gangguan ... 52

Gambar 4.4 Hasil AnalisaAMS Suite Health Machinerypada saat gangguan .. 53

Gambar 4.5 Gambar penunjuk dB / penguatan sinyal rotor bar rusak ... 56

Gambar 4.6 SpektrumProbeMCSA pada saat setelah perbaikan ... 57

Gambar 4.7 SpektrumProbeMCSA pada saat setelah perbaikan ... 58

Gambar 4.8 Hasil AnalisaAMS Suite Health Machinerysetelah perbaikan ... 59

Gambar 4.9 Penunjuk dB / penguatan sinyal rotor bar rusak ... 62

x DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Prosentase kerusakan berdasarkan komponen motor ... 5

Tabel 2.2 Motor listrik di PT PJB UBJ O & M PLTU REMBANG ... 12

Tabel 2.3 Motor listrik di PT PJB UBJ O & M PLTU REMBANG ... 13

Tabel 2.4 Motor listrik di PT PJB UBJ O & M PLTU REMBANG ... 14

Tabel 2.5 Spesifikasi Motor generator stator cooling water pump#20B ... 15

Tabel 2.6 Spesifikasi Motor Generator Stator Cooling Water Pump A ... 16

Tabel 2.7 Spesifikasi Motor Lube Oil Bfpt Pump ... 17

Tabel 4.1 Spesifikasi Motor Lube Oil Bfpt Pump ... 50

Tabel 4.2 Data arus ketiga fasa saat gangguan ... 52

Tabel 4.3 Data arus ketiga fasa saat gangguan ... 54

Tabel 4.4 Data arus ketiga fasa setelah perbaikan ... 59

i

INTISARI

Motor Induksi merupakan mesin listrik yang sering digunakan dalam PLTU Rembang, oleh karena itu performa, stabilitas dan efisiensi dari motor induksi sangat diperhatikan untuk mengantisipasi gangguan yang bisa menyebabkan penurunan umur dari motor induksi. Motor Current Signature Analysis (MCSA) adalah salah satu metode yang paling sering digunakan untuk mendeteksi performa motor secara on-line

Motor Induksi telah mendominasi bidang konversi energi elektromekanik dengan penggunaan sekitar 80% dari berbagai jenis motor listrik yang digunakan. Salah satu metode yang digunakan untuk menganalisa kerusakan pada motor adalah motor current signature analysis. Sinyal arus motor dideteksi dengan current tranducer, dilewatkan pada signal conditioning kemudian akuisisi data dan dianalisa oleh komputer). Hasil analisis ini (signature) memperlihatkan kondisi dari motor, apakah normal atau terjadi kerusakan.

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) merupakan pembangkit listrik yang paling banyak digunakan di Indonesia karena berbagai kelebihan yaitu dapat dioperasikan dengan berbagai jenis bahan bakar, dapat dibangun dengan kapasitas yang bervariasi, dapat dioperasikan dengan berbagai operasi pembebanan, dan kontinyuitas operasi dan usia pakai yang relatif lama. PLTU batubara memiliki lima komponen utama yaitu boiler (steam generator), turbin uap (steam turbine), pompa, kondensor, dan generator. Komponen tersebut bekerja secara berkaitan untuk menghasilkan energi listrik. Boiler merupakan komponen utama yang berfungsi sebagai penghasil uap yang digunakan untuk memutar turbin. Boiler menghasilkan uap dengan cara membakar batubara pada suatu ruang bakar (furnance) yang disekitar ruang bakar tersebut terdapat pipa-pipa air atau uap.

Salah satu PLTU yang beroperasi menggunakan batubara sebagai bahan bakar di Indonesia adalah PT PJB UBJ O&M PLTURembang milik PT. PLN (Perusahaan Listrik Negara) yang dioperasikan oleh PT. PJB UBJ O&M (Pembangkitan Jawa-Bali Unit Bisnis Jasa Operasi dan Pemeliharaan) yang memiliki kapasitas 2 x 315 MW.

PLTU Rembang memiliki tiga sistem utama yaitu Boiler System, Turbin System, dan Balance of Plant System,. Sistem tersebut bekerja secara berkaitan untuk menghasilkan energi listrik. Untuk menjaga keandalan sistem yang bekerja pada PLTU Rembang, maka dilakukan tindakan Predictive Maintenance . Predictive Maintenance adalah pemeliharaan yang dilakukan atas dasar pemantauan dan analisa kondisi operasi mesin pembangkit untuk mengetahui gejala kelainan secara dini. Salah satu metode yang digunakan pada predictive maintenance pada PLTU Rembang menggunakan metode MCSA (Motor Current Signature Analysis) untuk mendeteksi arus tidak seimbang dan kerusakan pada motor induksi tiga fasa yang merupakan bagian dari equipment yang ada di PLTU Rembang

2

1.2. Rumusan Masalah

1. Bagaimana cara menganalisis kerusakan Rotor Bar pada Motor Induksi 3 Fasa dengan Metode MCSA sebagai Predictive Maintenance?

2. Bagaimana cara menganalisis Arus tidak seimbang pada Motor Induksi 3 Fasa dengan Metode MCSA sebagai Predictive Maintenance?

1.3. Batasan Masalah

1. Menganalisis Kerusakan Rotor Bar pada Motor Induksi 3 Fasa dengan Metode MCSA sebagai Predictive Maintenance di PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang.

2. Menganalisis Arus tidak seimbang pada Motor Induksi 3 Fasa dengan Metode MCSA sebagai Predictive Maintenance di PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang.

3. Fast Fourier Transform (FFT) dalam penghitungan arus dalam domain waktu terhadap domain frekuensi tidak dibahas dalam skripsi ini

1.4. Tujuan Penelitian

1. Mengetahui cara menganalisis kerusakan Rotor Bar pada Motor Induksi 3 Fasa dengan Metode MCSA untuk mengetahui kelainan motor secara dini dan memperpanjang umur mesin.

2. Mengetahui cara menganalisis Arus tidak seimbang pada Motor Induksi 3 Fasa dengan Metode MCSA sebagai Predictive Maintenance untuk mengetahui kelainan motor secara dini dan memperpanjang umur mesin.

3. Menghitung secara matematis perhitungan kerusakan rotor bar dan arus tidak seimbang.

3

1.5. Manfaat Penulisan

Menganalisa kondisi operasi motor induksi 3 fasa untuk mengetahui gejala kelainan secara dini yang dilakukan atas dasar pemantauan dengan metode MCSA sebagai predictive maintenance

1.6 Sistematika Penulisan

Laporan tugas akhir secara keseluruhan terdiri atas 5 bab, dan masing-masing bab memiliki keterkaitan satu sama lain.

BAB I PENDAHULUAN

Menjelaskan tentang latar belakang mengenai permasalahan, tujuan, kegunaan dan sistematika penulisan yang akan dibahas dalam skripsi ini.

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Menjelaskan teori tentang motor induksi tiga fasa,klasifikasi motor listrik,teori MCSA

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

Berisi tentang obyek penelitian,pelaksanaan penelitian,metode pengumpulan data,pengambilan data dengan metode MCSA. BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Yang berisi hasil dari penelitian yang di lakukan dan pembahasanya.

BAB V PENUTUP

4

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. TINJAUAN PUSTAKA

Motor Induksi adalah peralatan elektromekanik yang digunakan dalam berbagai aplikasi industri untuk mengubah tenaga listrik menjadi energi mekanik. Motor induksi digunakan di berbagai bidang seperti pada pembangkit tenaga listrik, industri kertas, ladang minyak dan pabrik. Penggunaanya sebagian besar untuk penggerak pompa, conveyor, mesin press, elevator dan masih banyak lagi. Diantara mesin listrik yang ada, motor induksi paling banyak digunakan karena kuat, kokoh, harganya cukup murah, handal, perawatannya mudah, dan efisiensi daya cukup tinggi.

Karena proses penuaan alami dan berbagai faktor lain yang terkait dengan pola operasi motor induksi kerusakan pada motor induksi dapat terjadi. Stres elektrik dan mekanik adalah contoh dari kerusakan akibat pola operasi. Stres mekanik terjadi akibat kelebihan beban dan perubahan beban yang tiba-tiba yang dapat mengakibatkan kerusakan bearing dan patahnya rotor bar. Stress elektrik biasanya dihubungkan dengan permasalahan sumber tegangan. Sebagai contoh motor induksi yang bersumber pada AC drive memiliki kecenderungan mengalami stres elektrik akibat frekuensi tinggi dari komponen arus stator, overvoltage akibat panjang kabel antara motor dan AC drive akibat pantulan gelombang tegangan transien. Stres elektrik ini dapat menyebabkan hubung singkat belitan stator yang berarti kerusakan total motor induksi ,( I Gusti Putu Yudiastawan,2009)

Apabila kerusakan pada motor induksi tidak dideteksi pada tahap permulaan akan dapat mengakibatkan kerusakan yang sangat parah dengan berbagai tipe kerusakan. Kerusakan motor yang tidak terdeteksi dapat mengakibatkan shutdown dari proses produksi yang tentunya menyebabkan hilangnya waktu produktif akibat perbaikan mesin yang cukup lama, beaya pemeliharaan yang besar akibat banyaknya komponen yang harus diganti, dan

5

kerugian bahan baku produksi yang seharusnya bisa diolah namun harus terbuang karena mesin berhenti beroperasi.

2.2. DASAR TEORI

2.2.1.Kerusakan Pada Motor Induksi

Menurut survei dari Electric Power Research Institute (EPRI) yang mensurvei 6312 motor dan survei dari Motor Reliability Working Group IEEEIAS yang mensurvei 1141 motor, hasilnya seperti tabel 1.1 (I Gusti Putu Yudiastawan,2009). Kerusakan bearing berdasarkan lokasinya dapat dikategorikan sebagai kerusakan inner-race dan outer-race. Penyebab utama dari kerusakan bearing adalah tercemarnya pelumas, hilangnya minyak pelumas, beban yang berlebih dan panas yang berlebih.

Tabel 2.1 Prosentase kerusakan berdasarkan komponen motor

FAILED COMPONENT PERCENTAGE OF FAILURES (%)

IEEE-IAS EPRI

BEARINGS RELATED 44 41

WINDINGS RELATED 26 36

ROTOR RELATED 8 9

OTHERS 22 14

Kerusakan pada belitan dapat terjadi akibat panas berlebih atau voltage stress , vibrasi mekanik, abrasi atau gesekan antara stator dan rotor. Lemahnya isolasi belitan dapat menyebabkan hubung singkat antar belitan ataupun belitan dengan ground.

Ada dua tipe dari kerusakan rotor. Yang dihubungkan dengan rotor sendiri seperti retak atau patahnya rotor bar akibat panas berlebih, hot-spot atau fatigue stress saat operasi transien (start-up). Tipe kedua adalah yang berhubungan dengan air-gap eccentricity. Air-gap eccentricity adalah akibat permasalahan mekanik seperti beban tak seimbang atau misalignment poros. Beban tak seimbang yang berlangsung lama dapat mengakibatkan kerusakan bearing dan rumah bearing yang akan mempengaruhi simetrisnya air-gap. Shaft

6

misalignment berarti misalignment arah horizontal, vertikal atau radial antara poros motor dan beban yang dikopel. Karena adanya misalignment rotor akan berubah posisi dari posisi normal akibat gaya radial yang konstan (I Gusti Putu Yudiastawan,2009).

2.2.2.Deteksi Kerusakan Motor Induksi

Ada beberapa metode yang sudah digunakan untuk mendeteksi dan mendiagnosa kerusakan motor induksi. Huang (2005) mengelompokkan menjadi 5 yaitu:

a) Noise monitoring

Spektrum sinyal akustik noise dari air-gap eccentricity digunakan untuk menganalisa kerusakan. Namun pengukuran noise ini secara praktek di lapangan tidak akurat karena banyaknya noise dari lingkungan tempat mesin berada.

b) Torque monitoring

Hampir semua kerusakan motor menyebabkan harmonisa dengan frekuensi tertentu dalam torsi airgap. Pada penelitian mengenai torsi airgap ini digunakan parameter tegangan terminal, data rotor, poros dan beban mekanik dari motor untuk menghitung torsi airgap. Metode ini berhasil digunakan untuk mendeteksi retak rotor bar, stator unbalance akibat kerusakan belitan. Meski demikian metode ini menjadi tidak cukup akurat ketika reaktansi magnetik bocor dan alur magnetik dari ketiga fasa menjadi tidak simetris.

c) Flux monitoring

Flux airgap dari motor induksi mengandung banyak harmonisa. Pengamatan terhadap flux memberikan informasi yang akurat mengenai kondisi mesin. Adanya perubahan pada airgap, belitan, tegangan dan arus tercermin dalam spektrum harmonisa. Fluks airgap diukur dengan menggunakan coil yang dipasang pada inti stator. Karena struktur tertutup dari motor induksi metode ini memerlukan pemutusan tegangan sumber untuk pemasangan sensor, sehingga sangat tidak praktis dan tidak ekonomis ketika motor sudah beroperasi terlebih dahulu. Karena airgap yang kecil pemasangan lilitan

7

memerlukan modifikasi desain sehingga tidak mudah untuk diimplementasikan.

d) Vibration monitoring

Metode ini berhasil digunakan untuk mendeteksi kerusakan mekanik, karena kerusakan mekanik menciptakan harmonisa yang unik dengan frekuensi berbeda dan level daya dalam sinyal vibrasi. Sinyal vibrasi diukur dengan menggunakan sensor vibrasi yang dipasang pada frame stator dan spektrum yang dihitung dengan Fast Fourrier Transform (FFT). Harmonisa spesifik diamati untuk menentukan kerusakan apa yang terjadi. Kelemahan utama dari metode ini adalah beayanya. Sensor vibrasi khususnya accelerometer harganya mahal.

e) Current monitoring

Metode ini paling ekonomis dibanding metode yang lain. Pada aplikasi yang umum arus stator dari motor sudah diukur untuk proteksi mesin terhadap arus lebih, arus ke tanah yang sangat merusak. Sehingga current monitoring dilakukan tanpa perlu peralatan tambahan. Ada tiga metode yang sudah

digunakan yaitu Park’s vector, zero-sequence dan negative sequence dan

Current Spectral Analysis. Dari ketiga metode monitoring arus Current Spectral Analysis atau sering disebut Current Signature Analysis (CSA) adalah yang paling banyak dipakai.

Fast Fourier Transform (FFT) adalah metode yang biasanya digunakan dalam aplikasi praktis untuk Current Signature Analysis (CSA). Sangat banyak penelitian dilakukan dengan metode FFT .

Menacer (2004) menggunakan current signature analysis dengan FFT untuk menganalisa kerusakan rotor bar. Menacer (2004) memodelkan motor induksi secara matematis dengan menghitung induktansi dari rotor dan stator yang kemudian memodelkan motor induksi dengan model Mesh. Model secara matematis tersebut disimulasikan dengan program Matlab. Metode ini mampu mengenali kerusakan rotor bar dengan baik. Simulasi untuk aplikasi di dunia industri sangat tidak cocok karena terkadang data-data motor seperti nilai resistansi, induktansi dan data material motor sulit untuk diketahui dan harus

8

melakukan pengukuran tersendiri yang tentunya tidak praktis dari segi waktu dan beaya.

Szabò, Dobai dan Birò (2003) membuat instrumentasi maya untuk mendeteksi kerusakan rotor. Instrumentasi maya yang digunakan adalah software Labview dengan analisa sinyal arus dengan FFT. Penelitian mengenai deteksi kerusakan motor induksi dengan instrumentasi maya juga dilakukan oleh Pillay dan Xu (1996). Önel , Dalci dan Senol (2005) menggunakan CSA dengan FFT untuk mendeteksi kerusakan pada bearing motor.

Berbagai instrumen khusus untuk Current Signature Analysis sudah dikembangkan dan digunakan dalam praktek di industri. Thomson dan Fenger (2001) melakukan studi kasus terhadap berbagai motor yang digunakan dalam industri menggunakan alat ukur CSMeter yaitu instrumen khusus dari Iris Power Engineering untuk analisa arus (CSA) dengan FFT dan mampu mendeteksi kerusakan rotor bar, airgap eccentricity, pengaruh dari gearbox. Penrose (2003) juga menggunakan CSA dengan FFT untuk mendeteksi berbagai kerusakan pada motor induksi dengan alat ukur berbeda yaitu ALL-TEST PRO 2000 dan EMCAT yaitu software untuk motor manajemen. Berbagai metode analisa sinyal selain FFT juga banyak digunakan untuk current signature analysis untuk studi kasus tertentu. Ayhan (2005) mendeteksi patahnya rotor bar dengan menggunakan CSA dengan Notch filter, Discrete time fourrier transform (DTFT) dan Auto Regressive based spectrum. Supangat (2004) menggunakan CSA dengan Continous Wavelet Transform (CWT) untuk menganalisa arus mula dari motor induksi untuk mendeteksi kerusakan pada rotor bar. Penggunaan kecerdasan buatan sebagai sistem expert juga banyak dilakukan. Benbouzid (2005) menggunakan Fuzzy Logic untuk memonitor kondisi stator. Lehtonen dan Koivo (2006) menggunakan dynamical neural network dengan memodelkan motor induksi dengan Finite Element Method (FEM). Önel , Dalci dan Senol (2005) menggunakan Radial Basis Function Neural Network untuk mendeteksi kerusakan bearing dimana metode CSA yang dipakai adalah Park’s transform. Metode kecerdasan buatan ini secara praktik di industri belum banyak dipakai karena banyaknya parameter yang dipakai dan dengan hardware yang

9

berkembang sekarang belum cukup cepat dan praktis ( I Gusti Putu Yudiastawan,2009)

2.3. Klasifikasi Motor Listrik

Sinkron

Motor arus bolak-balik Satu fasa

Induksi Tiga fasa Motor Listrik Seperately Excited

Motor arus searah (DC)

Seri Self Shunt

Gambar 2.1 Klasifikasi motor listrik

Sumber : http://elektronika-dasar.web.id/jenis-jenis-motor-listrik/

2.3.1. Motor Listrik Arus Bolak-Balik AC

Motor listrik arus bolak-balik adalah jenis motor listrik yang beroperasi dengan sumber tegangan arus listrik bolak balik (AC, Alternating Current). Motor listrik arus bolak-balik AC ini dapat dibedakan lagi berdasarkan sumber dayanya sebagai berikut:

1. Motor sinkron, adalah motor AC bekerja pada kecepatan tetap pada sistim frekwensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekwensi dan generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistim, sehingga sering digunakan pada sistim yang menggunakan banyak listrik.

10

2. Motor induksi, merupakan motor listrik AC yang bekerja berdasarkan induksi meda magnet antara rotor dan stator. Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama sebagai berikut :

1. Motor induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti fan angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.

2. Motor induksi tiga fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki

kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa,kompresor,belt conveyor, jaringan listrik , dan grinder. Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp

2.3.2. Motor Listrik Arus Searah DC

Motor listrik arus searah adalah jenis motor listrik yang beroperasi dengan sumber tegangan arus listrik searah (DC, Direct Current). Motor listrik arus searah DC ini dapat dibedakan lagi berdasarkan sumber dayanya sebagai berikut :

1. Motor DC sumber daya terpisah/ Separately Excited. Adalah jenis motor DC yang sumber arus medan disupply dari sumber terpisah, sehingga motor listrik DC ini disebut motor DC sumber daya terpisah (separately excited).

2. Motor DC sumber daya sendiri/ Self Excited. Adalah jenis motor DC yang sumber arus medan disupply dari sumberyang sama dengan kumparan motor listrik, sehingga motor listrik DC ini disebut motor DC sumber dayasendiri (self excited).

11

Motor DC sumber daya sendiri / self exited ini dibedakan lagi menjadi 3 jenis berdasarkan konfigurasi supply medan dengan kumparan motornya sebagai berikut:

1. Motor DC shunt, Pada motor DC shunt gulungan medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan motor listrik. Oleh karena itu total arus dalam jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

2. Motor DC Seri, Pada motor DC seri, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan kumparan motor (A). Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo.

3. Motor DC Kompon/Gabungan, Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan motor listrik. Sehingga, motor kompon memiliki torque penyalaan awal yang bagus dan kecepatan yang stabil.

2.4. Berdasarkan Macam Arus

1. Satu phasa

Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokandaya satu phasa, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. Sejauh ini motor ini merupakan jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti kipas angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.

2. Tiga phasa

Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga phasa yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor, jaringan listrik , dan grinder.

12

gambar diatas, namun yang akan dikaji pada laporan ini yaitu motor induksi 3 fasa karena motor ini banyak dimanfaatkan diindustri. Total motor induksi yang beroperasi di PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang ± 250 motor. Fungsi dari motor induksi 3 fasa ini pada PLTU Rembang sebagai penggerak pompa air ketel, motor penggerak pompa air ketel, motor penggerak pompa air pendingin kondensor, motor penggerak penggiling batubara, motor penggerak kipas penghisap dan kipas penekan udara ketel, motor pemutar poros turbin, motor penggerak pompa sirkulasi minyak pelumas yang memberi pelumasan ke bantalan turbin dan bantalan generator, motor penggerak penyemprot bahan bakar ke ruang ketel.

Berikut adalah nama motor-motor yang ada di PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang

Tabel 2.2 Motor listrik di PT PJB UBJ O & M PLTU REMBANG

Motor 400 Volt

1 Booster Pump For t-BFP 12 Generator air Side DC Emergency Seal Oil Pump

2 Generator Stator Cooling Water Pump

13 Generator H2 Side Seal Oil Pump

3 Control Fluid Feed Pump 14 Circulating Water Booster Pump

4 BFP Turbine a Lube-Oil System Main Oil Pump

15 Bypass Hydraulic Pump

5 BFP Turbine a lube oil system DC emergency lube oil pump

16 Vacum Pompa

6 Turbine Jacking Oil Pump 17 Recirculating Pump 7 Generator seal Oil Vapor Exhaust

Fan

18 Gland Steam Condensor Extraction Fan

8 Turbin AC Oil Pump 19 Condensate Make Up Water Pump

13 Fant

10 Turbine DC emergency oil pump 21 Fluidizing Blower ESP 11 Generator Air Side Seal Oil Pump 22 Primary Motor Air Heater

Tabel 2.3 Motor listrik di PT PJB UBJ O & M PLTU REMBANG Motor 400 Volt

23 Secondary Motor Air Heater 38 Raw Water Pump

24 Coal Feeder 39 Service Water Pump

25 Induced Draft Fan Cooling Fan motor

40 Demin Water Pump

26 Forced Draft Fan Hydraulic Moving Blade Pump

41 Make Up water Booster Pump

27 FlameScanner Cooling Air Fan 42 Brine Blowdown Pump

28 Sealing Air Fan 43 Distilate Pump

29 Screen Wash Pump 44 Distilate Water Injection Pump

30 Dual Flow Band Screen 45 Waste water Pump 31 Motor Circulating Water Supply

pump

46 Neutralization Waste Water Pump

32 Desalination Pump 47 Clarifier Sludge Pump 33 HSD Forwarding Pump 48 Cleaning Water Pump 34 HSD unloading Pump 49 Cantilever Conveyor 35 HSD Transfer Pump 40 Lifting Motor for Hold 36 ECP Seawater Booster Pump 51 Lifting Motor for close

37 ECP dosing pump 52 Aerification Box of Fly Ash Silo Blower

14

Tabel 2.4 Motor listrik di PT PJB UBJ O & M PLTU REMBANG Motor 6,3 kV

1 Motor Driven Boiler Feed Water Pump

5 Forced Draft Fan

2 Closed Circulating water Pump 6 Circulating Water Pump 3 Medium Speed Mill 7 Induced Draft Fan

4 Primary Air Fan 8 Crushe

Berikut adalah contoh gambar motor-motor yang ada di PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang :

15

Tabel 2.5. Spesifikasi Motor generator stator cooling water pump#20B

Nama Peralatan Generator Stator Cooling Water Pump #20 B

Asset ID LR20MKF10AP002

Daya 22 kW

Tegangan 400 Volt

Arus Start 40,1 Ampere

Rotasi 2940 RPM

Frekuensi 50 Hz

16

Tabel 2.6. Spesifikasi Motor Generator Stator Cooling Water Pump A

Nama Peralatan GENERATOR STATOR COOLING

WATER PUMP 20 A

Daya 132 KW

Tegangan 400 Volt

Arus Normal 224 Amps

Rotasi 1485 RPM

Frekuensi 50 Hz

17

Tabel 2.7. Spesifikasi Motor Lube Oil Bfpt Pump

Nama Peralatan LUBE OIL BFPT PUMP

Daya 18.5 KW

Tegangan 400 Volt

Arus Normal 33.9 Amps

Rotasi 2930 RPM

Frekuensi 50 z

2.5. Konstruksi motor induksi

Pada dasarnya motor induksi terdiri dari suatu bagaian yang tidak berputar (stator) dan bagian yang bergerak memutar (rotor) seperti pada gambar 2.1. Secara ringkas stator terdiri dari blek – blek dinamo yang berisolasi pada satu sisinya dan mempunyai ketebalan 0,35 – 0,5 mm, disusun menjadi sebuah paket blek yang berbentuk gelang. Disisi dalamnya dilengkapi dengan alur – alur. Didalam alur ini terdapat perbedaan antara motor asinkron dengan lilitan sarang (rotor sarang atau rotor hubung pendek) dan gelang seret dengan lilitan tiga fasa. Atau dari sisi lainnya bahwa inti besi stator dan rotor terbuat dari lapisan (email) baja silikon tebalnya 0,35 - 0,5 mm, tersusun rapi, masing – masing terisolasi secara elektrik dan diikat pada ujung – ujungnya.

Gambar 2.5 Konstruksi Motor Induksi

Sumber : http://elektro-unimal.blogspot.co.id/2013/05/konstruksi-motor-listrik-3-fasa.html?m=1

18

Lamel inti besi stator dan rotor bagian motor dengan garis tengah bagian motor, dengan garis tengah bagian luar dari stator lebih dari 1 m. Bagi motor dengan garis tengah yang lebih besar, lamel inti besi merupakan busur inti segmenyang disambung – sambung menjadi satu lingkaran. Celah udara antara stator dan rotor pada motor yang kecil adalah 0,25 – 0, 75 mm, pada motor yang besar sampai 10 mm. Celah udara yang besar ini disediakan bagi kemungkinan terjadinya perenggangan pada sumbu sebagai akibat pembebanan transversal pada sumbu atau sambungannya. Tarikan pada pita (belt) atau beban yang tergantung tersebut akan menyebabkan sumbu motor melengkung.

Pada dasarnya inti besi stator dan belitan rotor motor tak serempak ini sama dengan stator dan belitan stator mesin serempak. Kesamaan ini dapat ditunjukan bahwa pada rotor mesin tak serempak yang dipasang / sesuai dengan stator mesin tak serempak akan dapat bekerja dengan baik.

2.5.1 Stator (bagian motor yang diam)

Pada bagian stator terdapat beberapa slot yang merupakan tempat kawat (konduktor) dari tiga kumparan yang masing – masing berbeda phasa dan menerima arus dari tiap phasa tersebut yang disebut kumparan stator. Stator terdiri dari plat – plat besi yang disusun sama besar dengan rotor dan pada bagian dalam mempunyai banyak alur yang diberi kumparan kawat tembaga yang berisolasi. Jika kumparan stator mendapatkan suplai arus tiga fasa maka pada kumparan tersebut akan timbul flux magnit putar. Karena adanya flux magnit putar pada kumparan stator, mengakibatkan rotor berputar karena adanya induksi magnet dengan kecepatan putar rotor sinkon dengan kecepatan putar stator.

Konstruksi stator motor induksi sendiri terdiri atas beberapa bagian yaitu: 1. Bodi motor (gandar)

2. Inti kutub magnet dan lilitan penguat magnet 3. Slip rin

19

Bentuk konstruksi stator motor induksi dapat kita lihat pada gambar di bawah ini:

Gambar 2.6 Stator

Sumber : http://kuliahelektro.blogspot.co.id/2011/01/motor-induksi-3-fasa_30.html

1. Bodi motor (gandar)

Fungsi utama dari bodi atau gandar motor adalah sebagai bagian dari tempat mengalirnya fluks megnet yang dihasilkan kutub – kutub magnet, karena itu beban motor dibuat dari bahan ferromagnetik. Disamping itu badan motor ini berfungsi untuk meletakkan alat – alat tertentu dan melindungi bagian – bagian mesin lainnya. Biasanya pada motor terdapat papan nama atau name plate yang bertuliskan spesifikasi umum dari motor.

2 Inti Kutub Magnet dan Lilitan Penguat Magnet

Sebagaimana diketehui bahwa fluks magnet yang terdapat pada motor arus searah dihasilkan oleh kutub magnet buatan yang dibuat dengan prinsip

elektromagnetis. Lilitan penguat magnet berfungsi untuk mengalirkan arus listrik agar terjadi proses elektromagnetis.

2.5.2. Rotor (bagian motor yang bergerak)

Berdasarkan hukum faraday tentang imbas magnet, maka medan putar yang secara relatif merupakan medan magnet yang bergerak terhadap penghantar

20

rotor akan mengibaskan gaya gerak listrik (ggl). Frekuensi ggl imbas ini sama dengan frekuensi jala – jala.

Besar ggl imbas ini berbanding lurus dengna kecepatan relatif antara medan putar dan penghantar rotor. Penghantar – penghantar dalam rotor yang membentuk suatu rangkaian tertutup, merupakan rangkaian melaju bagi arus rotor dan searah dengan hukum yang berlaku yaitu hukum lenz.

Arahnya melawan fluksi yang mengimbas, dalam hal ini arus rotor itu ditimbulkan karena adanya perbedaan kecepatan yang berada diantara fluksi atau medan putar stator dengan penghantar yang diam. Rotor akan berputar dalam arah yang sama dengan arah medan putar stator, untuk mengurangi beda kecepatan diatas. Jika rotor dibebani, maka putaran rotor akan turun sehingga terjadi perbedaan kecepatan putaran antara rotor dan stator, perbedaan kecepatan putaran ini disebut slip.

Gambar 2.7 Rotor

Sumber : http://kuliahelektro.blogspot.co.id/2011/01/motor-induksi-3-fasa_30.html

2.6. Motor rotor sangkar

Motor rotor sangkar konstruksinya sangat sederhana, yang mana rotor dari motor sangkar adalah konstruksi dari inti berlapis dengan konduktor dipasangkan

21

paralel, atau kira – kira paralel dengan poros yang mengelilingi permukaan inti. Konduktornya tidak terisolasi dari inti, karena arus rotor secara alamiah akan mengalir melalui tahanan yang paling kecil konduktor rotor. Pada setiap ujung rotor, konduktor rotor semuanya dihubung singkatkan dengan cincin ujung. Batang rotor dan cincin ujung sangka yang lebih kecil adalah coran tembaga atau almunium dalam satu lempeng pada inti rotor. Bentuk motor rotor sangkar sendiri dapat dilihat pada gambar 5.53. Dalam motor yang lebih besar, batang rotor tidak dicor melainkan dibenamkan kedalam alur kemudian dilas ditempatkan paralel terhadap poros motor tetapi kerap kali dimiringkan. Hal ini menghasilkan torsi yang lebih seragam dan juga mengurangi derau dengung magnetik sewaktu motor sedang jalan.

Gambar 2.8 Bentuk rotor sangkar

Sumber:http://infokitabersama123.blogspot.co.id/2013/09/prinsip-kerja-motor-ac-satu-phasa.html

Motor induksi jenis ini mempunyai rotor dengan kumparan yang tediri dari beberapa batang konduktor yang disusun sedemikian rupa sehingga menyerupai sangkar tupai yang terlihat pada gambar dibawah ini, konstruksi rotor seperti ini sangat sederhana bila dibandingkan dengan rotor jenis mesin listrik lainnya.

22

Dengan demikian harganya pun murah karena konstruksinya yang demikian, padanya tidak mungkin diberikan pengaturan tahanan luar seperti pada motor induksi dengan rotor belitan.Untuk membatasi arus mula yang besar, tegangan sumber harus dikurangi dan biasanya digunakan oto transformator atau saklar Y – D. Tetapi berkurangnya arus akan berakibat berkurangnya kopel mula, untuk mengatasi hal ini dapat digunakan jenis rotor dengan sangkar ganda.

2.7. Prinsif Kerja Motor Induksi

Gambar 2.9 Prinsip Kerja Motor Induksi dengan kaedah tangan kanan Sumber : https://kaydier.wordpress.com/2013/05/25/motor-induksi-3-phase/

Keterangan : F = Gaya

B = Kerapatan fluks I = Arus

L = Konduktor

Arus listrik (i) yang dialirkan di dalam suatu medan magnet dengan kerapatan Fluks (B) akan menghasilkan suatu gaya (F).

Motor Induksi 3 Fasa bekerja seperti kita memiliki sumber AC 3 fasa yang terhubung dengan stator pada motor. Karena stator terhubung dengan sumber AC

23

maka arus dapat masuk ke stator melalui kumparan stator. Sekarang kita hanya melihat 1 kumparan stator saja. Sesuai hukum faraday bahwa apabila terdapat arus yang mengalir pada suatu kabel maka arus itu dapat menghasilkan fluks magnet pada kabel tersebut, dimana arahnya mengikuti kaidah tangan kanan

Gambar 2.10 Arus pada kabel menghasilkan fluks

http://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-motor-induksi-3-fasa/

Setiap fasa dalam kumparan stator akan mengalami hal yang sama karena setiap fasa dialiri arus, namun besarnya fluks yang dihasilkan tidak sama di setiap waktu. Hal ini disebabkan besarnya arus yang berbeda-beda pada tiap fasa di tiap waktunya. Misalkan fasa-fasa ini diberi nama a, b, dan c. Ada kalanya arus pada fasa a maksimum sehingga menghasilkan fluks maksimum dan arus fasa b tidak mencapai makismum, dan ada kalanya arus pada fasa b maksimal sehingga menghasilkan fluks maksimum dan arus pada fasa a tidak mencapai maksimum. Hal ini mengakibatkan fluks yang dibangkitkan lebih cenderung pada fasa mana yang mengalami kondisi arus paling tinggi. Secara tidak langsung dapat dikatakan bahwa medan magnet yang dibangkitkan juga ikut “berputar” seiring waktu. Kecepatan putaran medan magnet ini disebut kecepatan sinkro

24

Gambar 2.11 Gambar Medan magnet berputar

Sumber : http://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-motor-induksi-3-fasa/

Sekarang ditinjau kasus rotor sudah dipasang dan kumparan stator sudah dialiri arus. Akibat adanya fluks pada kumparan stator maka arus akan terinduksi pada rotor. Anggap rotor dibuat sedemikian sehingga arus dapat mengalir pada rotor (seperti rotor tipe squirrel cage). Akibat munculnya arus pada rotor dan adanya medan magnet pada stator maka rotor akan berputar mengikuti hukum lorentz. Hal yang menarik disini ialah kecepatan putaran rotor tidak akan pernah mencapai kecepatan sinkron atau lebih. Hal ini disebabkan karena apabila kecepatan sinkron dan rotor sama, maka tidak ada arus yang terinduksi pada rotor sehingga tidak ada gaya yang terjadi pada rotor sesuai dengan hukum lorentz. Akibat tidak adanya gaya pada rotor maka rotor jadi melambat akibat gaya-gaya kecil (seperti gaya gesek dengan sumbu rotor atau pengaruh udara). Namun saat rotor melambat kecepatan sinkron dan kecepatan rotor jadi berbeda. Akibatnya pada rotor akan terinduksi arus sehingga rotor mendapatkan gaya berdasarkan hukum lorentz. Dari gaya itulah motor dapat menambah kecepatannya kembali. Fenomena perbedaan kecepatan ini dikenal sebagai slip.

25

2.8. MCSA (Motor Current Signature Analysis)

MCSA adalah suatu metode condition monitoring pada motor induksi tiga fasa dengan cara menganalisa arus yang melewati winding stator. Prosedur MCSA yaitu pengambilan arus dari winding stator menggunakan sensor dari current transformator dalam probe MCSA kemudian data dianalisa dan disimpan di CSi 2130 dalam bentuk sinyal, apabila terjadi gangguan maka dianalisa lagi menggunaan software AMS Healthy Machinery

Gambar 2.12 Dasar Sistem Instrumentasi MCSA Sumber : http://www.mcsamotor.com/mcsa_frame.asp

Pada gambar diatas dapat dilihat bahwa prosedur dalam MCSA yaitu pengambilan arus dari winding stator menggunakan sensor dari current transformer didalam probe MCSA, kemudian data dianalisa dan disimpan sementara di CSi 2130, jika mengalami gangguan maka data tersebut akan dianalisa menggunakan software AMS Healthy Machinery . Berikut bagan proses pengambilan data MCSA sesuai gambar dibawah ini.

26

Gambar 2.13 Overall MCSA Strategy.

Sumber : http://www.mcsamotor.com/mcsa_frame.asp

Motor current signature analysis (MCSA) adalah suatu sistem untuk meneliti atau kecenderungan dinamis, yang diberi sistem tenaga.

Analisa sesuai hasil MCSA akan membantu teknisi dalam mengidentifikasi : 1. Kesehatan lilitan incoming

2. Kesehatan gulungan stator 3. Kesehatan rotor

4. Air gap static dan dynamic eccentricity

5. Kesehatan coupling, termasuk belt sistem dan gear sistem 6. Beban

7. Beban sistem dan effisiensi 8. Kesehatan bearing

27

Suatu sinyal arus motor idealnya suatu gelombang sinusoidal sempurna pada 50Hz. Dengan gambar, kita dapat menghadirkan arus dalam kaitan dengan waktu seperti halnya frekuensi. Pada gambar 2.10 menampilkan gambar yang pertama (gambar 2.10 a) yaitu hubungan arus dan waktu, sedangkan gambar kedua (gambar 2.10 b) menampilkan hubungan arus dan frekuensi. Gambar 2.10 Sinyal 50 Hz dalam domain time dan frequency

(a). Hubungan arus dan waktu (b).Hubungan arus dan frequensi

Gambar 2.14 Sinyal 50 Hz dalam domain time dan frequency

Amplitudo dari puncak frekuensi adalah sama dengan RMS amplitudo dari gelombang sinus. Ini adalah suatu teoritis dengan tidak adanya suatu harmonisa, kita dapat melihat hanya ada satu puncak dalam spektrum frekuensi. Konversi arus dari waktu ke daerah frekuensi dicapai dengan menggunakan algoritma Fast Fourier Transform (FFT).

Selama motor beroperasi, akan banyak sinyal harmonisa hadir di motor. Suatu sinyal akan menunjukkan banyak peak yang mencakup line frekuensi dan

harmonisanya. Hal inilah yang dikenal dengan sebagai motor’s current signature.

Penelitian harmonisa ini setelah pengaruh amplifikasi dan kondisi sinyal akan memungkinkan identifikasi berbagai kesalahan pada motor.

28

Gambar 2.15 Fast Fourier Transform (FFT)

Pada tahun 1960, J. W. Cooley dan J. W. Tukey, berhasil merumuskan suatu teknik perhitungan algoritma Fourier Transform yang efisien. Teknik perhitungan algoritma ini dikenal dengan sebutan Fast Fourier Transform atau lebih populer dengan istilah FFT yang diperkenalkan oleh J.S.Bendat dan A.G.Piersol pada 1986. Fast Fourier Transform dalam bahasa indonesia adalah Transformasi Fourier Cepat adalah sumber dari suatu algoritma untuk menghitung Discrete Fourier Transform (transformasi fourier diskri tatau DFT) dengan cepat. Fast Fourier Transform (FFT) diterapkan dalam beragam bidang dari pengolahan sinyal digital dan memecahkan persamaan diferensial parsial menjadi algoritma-algoritma untuk penggandaan bilangan integer dalam jumlah banyak. Ada pun kelas dasar dari algoritma FFT yaitu decimation in time (DIT) dan decimation in frequency (DIF). Garis besar dari kata Fast diartikan karena formulasi FFT jauh lebih cepat dibandingkan dengan metode perhitungan algoritma Fourier Transform.

29

Metode FFT memerlukan sekitar 10000 operasi algoritma matematika untuk data dengan 1000 observasi, 100 kali lebih cepat dibandingan dengan metode sebelumnya. Penemuan FFT dan perkembangan personal komputer, teknik FFT dalam proses analisa data menjadi populer, dan merupakan salah satu metode baku dalam analisa data. Satu bentuk transformasi yang umum digunakan untuk merubah sinyal dari domain waktu ke domain frekuensi adalah

Transformasi Fourier:

Persamaan dari bentuk sinya x(t)

Gambar 2.16 Persamaan dari bentuk sinya x(t)

FFT dalam pengolahan isyarat meliputi Periode dan frekuensi: 1.Periode

Secara umum periode didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan untuk sebuah isyarat atau gelombang mencapai suatu gelombang penuh.dan dapat menentukan nilai periodesitasnya. Perlu dicermati bahwa pengertian ini berlaku untuk isyarat monokromatis, isyarat yang dimaksud adalah gelombangnya bersifat tunggal, pasti memiliki sebuah priode. Dengan demikian isyarat itu dikenal dengan istilah priodis, pengamatan dapat dilakukan dengan memantau gelombang kita dapat mengetahui nilai nilai yang terkandung dalam isyarat serta periodenya.

2.Frekuensi

Ada periode, maka ada frekuensi diartikan sebagai jumlah gelombang yang terjadi dalam 1 detik. Frekuensi didefinisikan secara sederhana sebagai kebalikan dari

30

waktu. Sehingga waktu yang satuannya adalah detik (second) akan menjadi Hertz (1-per second) hanya akan memiliki tepat satu nilai spektrum. Yang dikenal dengan spektrum frekuensi. Pengertian frekuensi ini juga berlaku untuk gelombang monokromatis.

2.8.1 Analisa Rotor

Salah satu yang utama kekuatan Motor Current Signature Analisys (MCSA) adalah analisa rotor. Broken rotor bar, static ecentricity dan dynamic eccentricity adalah tiga jenis dasar issue motor yang dapat dianalisa dengan menggunakan metode MCSA. Broken rotor bar biasanya ditemukan ketika slip frekuensi sidebands disekitar line frekuensi. Standar peraturan dari pengalaman adalah kesalahan itu dideteksi ketika sidebands ini ditemukan melebihi -35db atau sering

dikenal sebagai “35db menurun”.

Sideband yang ditemukan pada analisa rotor ini dapat ditentukan dengan menggunakanpersamaan:

Fsideband = (Fsynchronous speed- Frunning speed ) x poles……….….(2.1) Frunningspeed =

……….(2.2) Fslip =

…

………..(2.3) Dengan:

Fsideband = Frekuensi sideband yang timbul (Hz) Fsynchronous speed = Frekuensi slip motor

Frunning speed = Frekuensi motor per detik selama motor beroprasi (Hz) Poles = jumlah kutub pada motor induksi

31

Gambar 2.17 Broken rotor bar pada low frequency

Jika frekuensi sideband yang sebesar -17.32 Hz seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.11 tersebut muncul pada puncak line frekuensi 50 Hz pada algoritma Fast Fourier Transform (FFT) dan bernilai -40 db maka dapat ditentukan bahwa motor tersebut teridentifikasi adanya kerusakan rotor bar (rotor bar broken).

Gambar 4.18 Standard dari EASA Sumber : PT PJB UBJ O & M PLTU REMBANG

32

Selisih dB / Penguatan sinyal antara frekuensi puncak dan side band menurut EASA



> 54 dB = Kondisi motor normal





45-54 dB = Kondisi motor marginal condition / kondisi secara umum, maka tindakan yang harus dilakukan adalah dilanjutkan pengecekan/monitoring





40-45 dB = Setidaknya ada satu broken rotor bar ( lakukan trending dan monitor terus )





40 dB Lebih dari satu broken rotor bar, maka direkomendasikan motor untuk dimatikan



2.8.2 Analisa Static eccentricity

Static eccentricitydapat ditemukan didalam spektrum frekuensi tinggi seperti pada gambar 2.12. Static eccentricity terjadi jika pusat frekuensi (Center frekuensi/CF) tidaklah mencapai puncak didalam spektrum tetapi disusun sebagai hasil perkalian antara running frekuensi (RF) dengan jumlah rotor bar (RB) pada motor induksi. Persamaan yang digunakan untuk menghitung terjadinya static eccentricity adalah sebagai berikut :

Fstatic accentricity =(RB x RF) (N x LF)………..(2.4) Frunningspeed=

...(2.5) Dengan :

Fstatic eccentricity = frekuensi sideband timbul akibat adanya eccentricity (Hz) RF (Frunning speed) = frekuensi motor per detik selama motor beroperasi (Hz) RB (Rotor Bar) = jumlah rotor bar pada motor induksi

LF (Line frekuensi) = frekuensi dasar (50 Hz)

33

Gambar 2.19 Static eccentricity pada high frequency

2.8.3 Analisa Dynamic eccentricity

Dynamic eccentricity berbeda dengan static eccentricity, pada keadaan dynamic eccentricity akan ada juga running speed sideband disekitar static eccentricity sideband dari frekuensi dasar seperti pada gambar 2.13.

34

Gambar 2.21 Pola Eccentricity pada rotor dan stator 2.8.4. Analisa stator

Permasalahan stator winding ditemukan dengan mengidentifikasi stator slot passing frequencies (SP). Center frekuensi (CF) pada analisa stator dapat ditentukan dengan perkalian banyaknya slot stator dengan running speed. Permasalahan ditemukan ketika sideband nampak disekitar slot passing (SP) pada center frekuensi (CF).

Fstator slot = (RF x Stator slot) ...(2.6) Frunningspeed=

...(2.7) Dengan :

Fstator slot = frekuensi sideband yang muncul akibat stator Stator slot = banyaknya slot stator pada winding motor induksi RF (Frunning speed) = frekuensi motor per detik selama motor beroperasi (Hz) Apabila center frekuensi (CF) mempunyai sideband yang muncul pada line frekuensinya maka adanya indikasi kerusakan pada mekanik stator (mechanical

35

stator), sedangkan bila sideband muncul pada running speednya maka terindikasi adanya penurunan atau degradasi pada elektrik stator (stator electrical).

2.8.5 Analisa bearing

Untuk menganalisa kerusakan sebuah bearing pada motor induksi dengan metode MCSA, terlebih dahulu kita harus memperoleh pabrikan bearing yang sesuai dengan ukuran kemudian memperoleh jenis bearing yang mana dapat diperoleh dari cataog pabrik atau secara langsung melalui MCSA perangkat lunak

ATPOL’S. Jenis ini sudah dilengkapi dengan :

1.Ball pass Outer Race (BPOR) 2. Ball pass Inner Race (BPIR) 3. 2x Ball spin Frequency (2x BSF) 4. Cage Frequency (FTF)

Frekuensi bearing ditemukan seperti masing-masing running frekuensi dengan line frekuensi sideband. Harmonisa untuk frekuensi bearing dapat ditemukan oleh perkalian masing-masing frekuensi bearing yaitu bilangan bulat dengan line frekuensi (LF) dengan sideband disekelilingnya.

Fbearing = (BPOR x RF x N ) Lf...(2.8) Frunningspeed =

...(2.9)

Dengan :

Fbearing = frekuensi sideband yang muncul pada masing-masing bearing (Hz)

BPOR = Ball pass Outer Race

RF (Frunning speed) = frekuensi motor per detik selama motor beroperasi (Hz) LF (Line frekuensi) = frekuensi dasar (50 Hz)

36

2.8.6 Analisa Arus tidak seimbang (Unbalance current)

Mechanical unbalance ditemukan dengan menggunakan rumus yang ada di bawah ini,prosentase arus tidak seimbang di peroleh dari I maksimum di kurang I rata rata dimana I rata rata di peroleh dari penjumlahan arusR,S,T kemudian di bagi tiga maka di peroleh I rata rata kemudian di bagi I rata rata dan di kali 100 % maka hasilnya prosentase arus tidak seimbang akan di peroleh

I Maximum deviation - I average

% Unbalance = X 100% ...(2.10) I average

I Tertinggi – I Rata-rata

% Unbalance = X 100%...(2.11) I Rata-rata

Adapun alat atau teknologi yang digunakan dalam metode MCSA yaitu :

1. Probe MCSA

Gambar 2.22 Probe MCSA

Sumber : PT PJB UBJ O & M PLTU REMBANG PROBE 0.5 –

PROBE 0- 150 A AC PROBE 0 –

37

Probe MCSA tersebut alat untuk mengukur arus listrik tanpa harus memutus rangkaian. Berbeda saat melakukan pengukuran arus listrik dengan multimeter yang harus memotong dan menghubungkan alat ukur pada rangkaian yang akan diukur.

1. CSi 2130

CSi 2130 dapat secara akurat mengukur dan mengumpulkan sinyal dari system atau peralatan. CSi 2130 dapat menambah kemampuan predictive maintenance dengan mengidentifikasi kesalahan sebelum kerusakan terjadi. CSi 2130 juga telah maju untuk analasis alat, kesalahan frekuensi untuk mengidentifikasi sumber dalam spectrum getaran. CSi 2130 secara otomatis. Untuk MCSA alat ini digunakan sebagai penampil gelombang dari probe MCSA dan pengukuran vibrasi.

Gambar 2.23 Front Panel CSi 2130

38

BAB III

METODE PENELITIAN 3.1. Tempat Penelitian

PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang terletak di Desa Leran dan Desa Trahan, Kecamatan Sluke, Kabupaten Rembang. Lokasi PLTU berjarak sekitar 137 KM dari Semarang ke arah timur dan berada pada sisi utara jalan utama pantai utara (Pantura) Jawa Tengah bagian timur.

Gambar 3.1 Lokasi PT PJB UBJ O&M PLTU Rembang

3.2. Waktu penelitian.

Penelitian ini dilaksanakan pada tanggal 08 Agustus 2016 sampai tanggal 08 Septmber 2016 bahan yang di jadikan penelitian adalah motor induksi 3 fasa Lube Oil Bfpt Pum.

39

3.3. Alat Penelitian

1. Probe MCSA 2. CSi 2130

3. Software AMS Suite Health Machinery

3.4. Langkah Langkah penelitian

Pada tahapan ini dibagi menjadi tiga tahapan, yaitu tahapan pertama persiapan, kedua pelaksanaan dan yang terakhir yaitu penyelesaian.

A. Tahap Persiapan

1. Siapkan alat yang dibutuhkan untuk pengambilan data MCSA (Probe, Adaptor,dan CSi 2130).

2. Monitoring motor listrik sesuai jadwal rutin MCSA.

3. Beritahu operator atau penanggung jawab lokal sebelum pengambilan data MCSA.

B. Tahap Pelaksanaan

1. Posisikan data logger on dengan menekan dan tahan tombol on pada sisi kanan atas.

40

2. Kabel data dari probe MCSA ke data logger CSi 2130 dalam keadaan terhubung melalui adaptor pada posisi volt. Kabel data pada probe MCSA berfungsi untuk melakukan pengambilan arus dari kabel R,S,T yang ada pada panel listrik menggunakan sensor dari current transformator dalam probe MCSA kemudian data dianalisa dan disimpan di CSi 2130 dalam bentuk sinyal

Gambar 3.3 kabel data dan adaptor volt

3. Pilih route pada database yang telah disiapkan (load) pada data logger. 4. Dalam route, pilih mesin yang akan diukur atau ambil data dan siapkan

titik pengukuran misal Rotor Bar Phase R (RB1) ,Phase S (RB2), Phase T (RB3).

5. Kalungkan probe MCSA pada phase R sisi out going circuit breaker tapi bila tidak memungkinkan mengambil data lewat current transformer (CT).

41

Gambar 3.4 Pengukuran arus R,S,T dengan probe MCSA

6. Pada saat melakukan pengukuran arus pada kabel R,S,T jaga jarak aman dengan obyek yang diukur karena bekerja dalam daerah yang bertegangan yang berpotensi teraliri arus listrik sewaktu mengumpulkan data.

42

7. Setelah probe dipasang di salah satu phase dengan benar, maka tunggu sampai memperoleh hasil pengukuran yang sempurna.

8. Tekan enter pada data Logger, maka secara otomatis akan mengumpulkan dan menyimpan data dalam data logger.

9. Amati display pengukuran dan perhatikan frekuensi jala-jala harus berada pada kisaran 49,90 sampai dengan 50,09 Hz, dan bandingkan dengan hasil data terakhir yang terlihat pada display sisi bawah, sehingga bisa dibandingkan dan mengambil kesimpulan sementara dari pengukuran arus. 10.Bila pengukuran sudah di lakukan maka catat nilai hasil pengukuran arus

pada lembar kerja monitoring MCSA.Ulangi langkah yang sama pada Phase S dan Phase T untuk melihat keseimbangan arus dari ketiga fasa antara R,S, dan T.

43 C. Tahap Akhir

1. Hubungkan data logger CSi 2130 dengan kabel data ke laptop. 2. Buka Software AMS Suite Health Machnery .

3. Pada data logger pilih menu dump data lalu tekan enter. 4. Selanjutnya pilih route yang akan dipindah datanya ke laptop

5. Untuk memastikan data sudah masuk pada software , lihat pada menu analisa pilih spectrum lalu tekan Ok maka terlihat data yang baru kita dump sesuai dengan tanggal pengambila data tersebut.

6. Apabila data sudah masuk software, maka data siap diolah dan dipilah sesuai dengan type kerusakan yang terjadi pada setiap mesin.

Lakukan langkah prosedur penggunaan software AMS Health Machinery yang sudah ada.

Langkah penggunaan AMS Suite Health Machinery yaitu :

a. Tampilan utama software AMS Suite Health Machinery seperti yang terlihat pada gambar 3.4 . Pada RBMware pilih motorview analysis

44

b. Untuk menentukan data yang akan di analisi pilih rotor bar analysis pada analysis type, pada scope of analysis pilih specific spectrum, limit point IDs Analysis pilih off , kemudian pilih RB1 pada first point dan all available data pada data of interest

Gambar 3.8 RB Mware menu

c. Pada bagian ini tentukan peralatan mana yang akan dianalisa dengan software ini dengan data yang sudah didumping dari CSi 2130 dan database yang sudah dibuat dalam software ini

45

d. Tahap ini menentukan spektrum gelombang yang akan ditampilkan dan dianalisa dengan data-data history yang masih tersimpan di software AMS Suite Health Machinery

Gambar 3.10 Gambar tampilan pilih spektrum

e. Maka akan muncul tampilan Motor Curent Display Option dengan Plot to display pilih spectrum

46

f. Kemudian akan muncul tampilan hasil pengukuran berupa gelombang seperti di bawah ini,dari gambar gelombang di bawah ini dapat di analisis kondisi kerusakan rotor bar dapat dilihat dari penguatan sinyal yang diperoleh (∆dB). Nilai tersebut didapat dari selisih antara frekuensi puncak dengan lower side band.untuk lebih jelasnya bias di lihat pada gambar 3.11

Gambar 3.12 Hasil gelombang

g. Setelah diklik ok maka akan tampil hasil pengukuran dari rotor bar analysis

47

∆dB

Gambar 3.14 penunjuk dB / penguatan sinyal

3.5Bagan alur (Flowchart) Metode penelitian

Bagan alur (flowchart) metode penelitian bisa di lihat pada gambar berikut

Gambar 3.15 Diagram Alir (flowchart) Penelitian Analisa MCSA pada motor induksi tiga fasa

Star

Studi Literatur

Analisis Data dengan software AMS suit Health

48

3.6Langkah-Langkah Penyusunan Karya Tulis

1. Analisa pada motor induksi tiga fasa 2. Studi Literatur

3. Analisis Data dengan AMS suit Health 4. Penulisan Skripsi

Berikut penjelasan tentang langkah-langkah penulisan karya tulis 1. Analisa pada motor induksi tiga fasa

Analisa pada motor adalah tahap awal yang dilakukan pengambilan data menggunakan alat MCSA (Motor Current Signature Analysis)MCSA pada motor induksi tiga fasa yang ada di PT PJB UBJ O&M PLTU REMBANG.

2. Studi Literatur

Studi pustaka dilakukan untuk mencari informasi-informasi tentang teori, metode, dan konsep yang relevan dengan permasalahan. Sehingga dengan informasi-informasi tersebut dapat digunakan sebagai acuan dalam penyelesaian permasalahan. Studi pustaka yang dilakukan dengan mencari informasi dan refrensi dalam bentuk text book, informasi dari internet maupun sumber-sumber lainnya seperti mengajukan pertanyaan atau dialog dengan pembimbing kerja Praktik dan karyawan PT PJB UBJ O&M PLTU REMBANG.

3. Analisis Data dengan AMS suit Health

Dari hasil analisis menggunakan software AMS Suite Health Machinery akan didapatkan suatu hasil yang nantinya akan dianalisis. Data yang akan dianalisis adalah data keluaran arus unbalance dan kerusakan rotor bar apakah motor tersebut apakah motor tersebut dalam kondisi baik atau tidak

4. Pembuatan Karya Tulis

Setelah selesai melakukan pengolahan data dan analisis data maka langkah berikutnya adalah menyusun karya tulis sesuai dengan peraturan yang baku.

49

BAB IV

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

4.1. Gangguan Motor Lube Oil Bfpt Pump

PT UBJ O & M PLTU Rembang pernah mengalami kegagalan motor induksi 3 fasa pada Motor Lube Oil Bfpt Pump seperti yang di perlihatkan pada gambar 4.1 adanya indikasi gangguan pada Motor Lube Oil Bfpt Pump terjadi pada tanggal 28 Juli 2016

50 4.2. Spesifikasi Motor Lube Oil Bfpt Pump

Tabel 4.1. Spesifikasi Motor Lube Oil Bfpt Pump

Nama Peralatan Motor Lube Oil Bfpt Pump

Daya 18,5 Kw

Tegangan 400 Volt

Arus Normal 33.9 Ampere

Rotasi 2930 RPM

Frekuensi 50 Hz

4.3. Hasil Uji MCSA pada tanggal 28 Juli 2016

Berdasarkan pengambilan data MCSA pada tanggal 28 Juli 2016 maka dapat di lakukan analisis :

4.3.1. Analisis data rotor bar pada saat gangguan (rotor bar broken)

Analisis rotor bar di lakukan untuk mengetahui tingkat kerusakan pada rotor bar.Spektrum arus pada domain frekuensi dapat di tunjukan seperti pada gambar 4.2 sebagai berikut

51

Untuk menghitung analisa rotor (broken rotor bar) terlebih dahulu kita menghitung besarnya frekuensi running speed dengan menggunakan persamaan 2.7 sebagai berikut :

Frunning speed = Frunning speed =

Frunning speed = 49,28 Hz

Setelah di ketahui besarnya frekeunsi running speed sebesar 49,26 Hz,maka untuk mengetahui besarnya nilai frekuensi synchronous speed (frekuensi slip) di gunakan persamaan 2.3 sehingga di dapat hasil sebagai berikut :

Fslip = Fslip = Fslip = 50 Hz

Dengan menghitung besarnya frekuesi running speed dan frekuensi synchronous speed (frequensi slip ) maka dapat di tentukan besarnya frekuensi side band yang terjadi di sekitar line frekuensi dengan menggunakan persamaan 2.15 yang besarnya :

Fsideband = (Fsynchronous – Frunning speed) x poles Fsideband = (50 Hz – 49,28 Hz) x 2

Fsideband = (0,72 Hz ) x 2 Fsideband = 1,44 Hz

Berdasarkan nilai frekuensi sideband sebesar 1,44 Hz,maka dapat di artikan bahwa sideband yang muncul di sekitar line frekuensi besarnya adalah :

F sideband_12 = Linefrequensi frekuensi sideband yang timbul ………..(4.1) F sideband_1 = 50 Hz – 1,44 Hz = 48,56 Hz

52

Besarnya nilai Frekuensi sideband yang muncul di antara line frekuensi dapat di tunjukan pada gambar 4.3 sebagai berikut :

Gambar 4.3.Spektrum Probe MCSA pada saat gangguan

Sedangkan untuk mengetahui indikasi kerusakan rotor bar (broken rotor bar ) dapat di lihat besarnya penurunan yang terjadi antara line frekuensi dengan frekuensi side band.penentuan ada dan tidaknya kerusakan rotor harus sesuai dengan tabel standardari EASA seperti yang di tunjukan pada tabel 2.17

Dengan membandingkan hasil analisa pada low frekuensi dengan tabel standar dari EASA dapat di lihat bahwa degredation pada kurva spectrum bernilai 44,55 db seperti yang terlihat pada gambar 4.6 sehingga dapat di katakan bahwa motor Lube Oil Bfpt Pump tersebut teridentifikasi adanya kerusakan rotor bar

4.3.2. Data Arus Tidak Seimbang Saat Terjadi Gangguan

Hasil Pengukuran dengan probe MCSA pada ketiga fasa didapat : Tabel 4.2. Data arus ketiga fasa saat gangguan

A Fasa R 20,97 Ampere

B Fasa S 21,33 Ampere

53

Dari nilai ketiga fasa diatas terlihat bahwa arus antar fasa tidak seimbang atau current unbalance, sehingga data tersebut harus dianalisa lebih lanjut menggunakan software AMS Suite Health Machinery.

Data yang dianalisa dan diolah kedalam oftware AMS Suite Health Machinery merupakan hasil pengukuran dengan CSi 2130 yang menunjukan arus tidak seimbang antar fasanya. Apabila hasil pengukuran MCSA dengan CSi 2130 menghasilkan kondisi normal maka data tidak diolah dan dianalisa lebih lanjut dengan software AMS Suite Health Machinery, namun monitoring tetap dilakukan sesuai jadwal pengecekan secara periodik.

Berikut hasil analisis prosentase arus tidak seimbang dari Motor Lube Oil Bfpt Pump ketika terjadi gangguan yang dianalisa menggunakan software AMS Health Machinery :

54

Dari hasil Analisis AMS Suite Health MachinerypadaMotor Lube Oil Bfpt Pump maka didapat data sebagai berikut :

a. Percent Current Unbalance = 2,6 % b. Calc. Delta (dB) = 44,55

c. Broken Bars = 1,9

Perhitungan Arus Tidak Seimbang Saat Terjadi Gangguan

I Maximum deviation - I average

% Unbalance = X 100%

I average I Tertinggi – I Rata-rata

% Unbalance = X 100%

I Rata-rata

Tabel 4.3. Data arus ketiga fasa saat gangguan

A Fasa R 20,97 Ampere

B Fasa S 21,33 Ampere

C Fasa T 20,05 Ampere

 I Max = 21,33

 I rata-rata = (20,97 + 21,33 + 20,05 ) / 3 = 20,78 I rata-rata= 20,78

21,33 – 20,78

% Unbalance = X 100%

20,78

55

4.3.3. Analisa Pembahasan Arus Unbalance Saat Terjadi Gangguan

Dari hasil data percobaan didapat persen arus unbalance sebesar 2,6 %. Dari industri motor telah menentukan level yang diizinkan untuk persen arus tidak seimbang tidak melebihi 10 % . Terjadi ketidak seimbangan arus antar fasa pada motor induksi tiga fasa dapat mempengaruhi besarnya nilai tegangan dan hambatan pada motor. Sesuai hokum ohm yang ada yaitu :

Dimana I= Arus (Ampere)

V= Tegangan (Volt) R= Hambatan (Ohm)

Dengan semakin besar nilai arus , maka tegangan akan semakin besar dan hambatan akan semakin kecil dan begitupun sebaliknya. Jika salah satu fasa R,S, dan T ada yang mengalami over current maka dapat menyebabkan over voltage, apabila hal ini terjadi maka akan menyebabkan over heating. Dan apabila ada arus yang kecil pada salah satu fasa, maka kemungkinan hambatan akan semakin besar dan hal ini juga dapat menyebabkan over heating . Sehingga dari CBM (Condition Based Maintenance) memberikan rekomendasi untuk dilakukan pengecekan terminasi terkait dengan kondisi suhu motor. Selain itu juga besar kecilnya hambatan juga mempengaruhi arus dan tegangan sehingga dari CBM memberikan rekomendasi untuk dilakukan pengecekan resistance winding .

4.3.4. Analisa pembahasan Kerusakan Rotor Bar Saat Terjadi Gangguan

Estimasi Broken Bars adalah 1,9. Jika estimasinya semakin besar maka kondisi rotor bar semakin jelek . Kondisi kerusakan rotor bar dapat dilihat seperti yang terlihat pada gambar 4.6 dari penguatan sinyal yang diperoleh (∆dB) yaitu 44,55 . Nilai tersebut didapat dari selisih antara frekuensi puncak dengan lower side band . Sesuai dengan standar dari Electrical Apparatus Service Association (EASA) maka data tersebut menunjukkan motor dalam kondisi marginal condition

56

Gambar 4.5. Gambar penunjuk dB / penguatan sinyal rotor bar rusak

Apabila motor dalam kondisi marginal condition maka kondisi motor tersebut mendekati kondisi yang tidak baik, sehingga solusi yang diberikan atau direkomendasikan yaitu monitoring / pengecekan dilanjutkan dan dipantau perkembangannya. Apabila pada kondisi monitoring maka kemungkinan ada 1 rotor bar yang rusak atau patah, apabila kondisi dangerous maka ada lebih dari 1 rotor bar yang patah dan rekomendasi yang diberikan adalah motor segera dimatikan dan lakukan perbaikan.

4.4. Hasil uji MCSA pada tanggal 28 Juli 2016

4.4.1. Analisis data rotor bar degradation pada saat setelah perbaikan (rotor bar broken)

Analisis rotor bar degradation di lakukan untuk mengetahui tingkat kerusakan pada rotor bar.Spektrum arus pada domainfrekuensi dapat di tunjukan seperti pada gambar 4.7 sebagai berikut

57

Gambar 4.6. Spektrum Probe MCSA pada saat setelah perbaikan

Untuk menghitung analisa rotor (broken rotor bar) terlebih dahulu kita menghitung besarnya frekuensi running speed dengan menggunakan persamaan 2.7 sebagai berikut :

Frunning speed =

Frunning speed = Frunning speed = 49,34 Hz

Setelah di ketahui besarnya frekeunsi runnin speed sebesar 49,34 Hz,maka untuk mengetahui besarnya nilai frekuensi synchronous speed (frekuensi slip) di gunakan persamaan 2.3 sehingga di dapat hasil sebagai berikut :

Fslip = Fslip =

58 Fslip = 50 Hz

Dengan menghitung besarnya frekuesi running speed dan frekuensi synchronous speed (frequensi slip ) maka dapat di tentuka besarnya frekuensi side band yang terjadi di sekitar line frekuensi dengan menggunakan persamaan 2.1 yang besarnya :

Fsideband = (Fsynchronous – Frunning speed) x poles Fsideband = (50 Hz – 49,34 Hz) x 2

Fsideband = (0,66 Hz ) x 2 Fsideband = 1,32 Hz

Berdasarkan nilai frekuensi sideband sebesar 1,32 Hz,maka dapat di artikan bahwa sideband yang muncul di sekitar line frekuensi besarnya adalah :

F sideband_12 = Linefrequensi frekuensi sideband yang timbul F sideband_1 = 50 Hz – 1,32 Hz = 48,68 Hz

F sideband_2 = 50 Hz + 1,32 Hz = 51,32 Hz

59

4.4.2. Data Arus Unbalance Setelah perbaikan

Hasil pengukuran arus dengan Clamp Ampere Motor Lube Oil Bfpt Pump setelah perbaikan :

Tabel 4.4. Data arus ketiga fasa setelah perbaikan

A Fasa R 20,44 Ampere

B Fasa S 20,47 Ampere

C Fasa T 20,30 Ampere

Tabel 4.3. Data arus ketiga fasa setelah perbaikan

Hasil arus diatas sudah seimbang antar ketiga fasanya, namun untuk memastikan perkembangan kondisi analisis rotor bar , maka data diolah dan dianalisa menggunakan software AMS Suite Machinery .

Berikut hasil grafik dari data Motor Lube Oil Bfpt Pump yang dianalisa menggunakan software AMS Health Machinery :

Berikut hasil analisis prosentase arus tidak seimbang dari Motor Lube Oil Bfpt Pump setelah di lakukan perbaikan yang dianalisa menggunakan software AMS Health Machinery :

60

Dari gambar analisis rotor bar analysis pada Motor Lube Oil Bfpt Pump didapat data sebagai berikut =

a. Percent Current Unbalance = 0,3 % b. Calc. Delta (dB) = 55,16

c. Broken Bars = 0,6

Perhitungan Arus Tidak Seimbang Setelah Di Lakukan Perbaikan

I Maximum deviation - I average

% Unbalance = X 100%

I average I Tertinggi – I Rata-rata

% Unbalance = X 100%

I Rata-rata

Tabel 4.5. Data arus ketiga fasa setelah perbaikan

A Fasa R 20,44 Ampere

B Fasa S 20,47 Ampere

C Fasa T 20,30 Ampere

 I Max = 20,47

 I rata-rata = (20,44 + 20,47 + 20,30 ) / 3 = 20,40 I rata-rata= 20,40

20,47 – 20,40

% Unbalance = X 100%

20,40

61

4.4.3. Analisa Pembahasan Arus Unbalance setelah perbaikan

Setelah Motor Lube Oil Bfpt Pump diperbaiki maka didapat persen arus unbalance 0,3 % (masih berada dibawah kisaran level maksimal yang diperbolehkan oleh industry yaitu 10%) maka dari itu arus antar fasa dapat dikatakan sudah seimbang dengan nilai

fasa R =20,44 Ampere fasa S = 20,47 Ampere fasa T =20,30 Ampere

Dari hasil data percobaan setelah di lakukan perbaikan didapat persen arus unbalance sebesar 0,3 % yang menunjukkan persentase current unbalance nya normal. Dari industri motor telah menentukan level yang diizinkan untuk persen arus tidak seimbang tidak melebihi 10 % . dapat mempengaruhi besarnya nilai tegangan dan hambatan pada motor. Sesuai hokum ohm yang ada yaitu Dimana I= Arus (Ampere)

V= Tegangan (Volt) R= Hambatan (Ohm)

Dengan semakin besar nilai arus , maka tegangan akan semakin besar dan hambatan akan semakin kecil dan begitupun sebaliknya. Jika salah satu fasa R,S, dan T ada yang mengalami over current maka dapat menyebabkan over voltage, apabila hal ini terjadi maka akan menyebabkan over heating. Dan apabila ada arus yang kecil pada salah satu fasa, maka kemungkinan hambatan akan semakin besar dan hal ini juga dapat menyebabkan over heating . Sehingga dari CBM (Condition Based Maintenance) memberikan rekomendasi untuk dilakukan pengecekan terminasi terkait dengan kondisi suhu motor. Selain itu juga besar kecilnya hambatan juga mempengaruhi arus dan tegangan sehingga dari CBM memberikan rekomendasi untuk dilakukan pengecekan resistance winding .

65

5. Kondisi pada saat gangguan sinyal yang di peroleh (∆dB) yaitu 44,55 dan

kondisinya berubah setelah di lakukan perbaikan ∆dB naik menjadi 55,16

maka kondisi motor di katakana normal statusnya sesuai dari standar

EASA apabila nilai ∆dB lebih dari 54.dan didapat persen arus unbalance 0,3 % maka dari itu arus antar fasa dapat dikatakan sudah seimbang dengan nilai fasa R =20,44 Ampere,fasa S = 20,47 Ampere,fasa T =20,30 Ampere.

6. Estimasi Broken Bars yang semula Estimasi Broken Bars 1,9 saat terjadi kerusakan sekarang berubah menjadi 0,6 setelah di lakuka perbaikan itu menandakan motor menjadi normal . Jika estimasinya semakin besar maka kondisi rotor bar semakin jelek

5.2 Saran

Perlu adanya pengecekan rutin dengan metode MCSA untuk motor-motor induksi berkapasitas besar dalam sebuah unit pembangkit (power plant).

66

DAFTAR PUSTAKA

[1] NW Power, dan Dongfang Electric, Electric Operation Manual Generator and Electrical Equipment, PLTU 1 Jawa Tengah Rembang.

[2] Sumanto,1993 Motor Listrik Arus Bolak-Balik Yogyakart,Andi Offset. [3] http://zonaelektro.net/motor-listrik/ diakses 20 Agustus 2016 11:17.

[4] http://www.insinyoer.com/prinsip-kerja-motor-listrik/ di akses 21 Agustus 2016 09:20

[5] http://www.g-excess.com/jenis-motor-listrik-dan-langkah-kerjanya.html di akses 28 Agustus 2016 14:08

[6] http://zefri99andri.blogspot.ae/2013/05/motor-ac-3-phase.html?m=1 di akses 3 September 2016 15:55

[7] Adibroto, Soemarno. 2008. Beberapa sebab kerusakan motor listrik, (Online),(http://soemarno.org/2008/11/21/ beberapa sebab kerusakan motor listrik/)

[8] Syahputra, R., Robandi, I., Ashari, M. (2015). Performance Improvement of

Radial Distribution Network with Distributed Generation Integration Using Extended Particle Swarm Optimization Algorithm. International Review of Electrical Engineering (IREE), 10(2). pp. 293-304.

[9] Syahputra, R., Robandi, I., Ashari, M. (2015). Reconfiguration of Distribution

Network with DER Integration Using PSO Algorithm. TELKOMNIKA, 13(3). pp. 759-766.

[10] Syahputra, R., (2012), “Distributed Generation: State of the Arts dalam Penyediaan Energi Listrik”, LP3M UMY, Yogyakarta, 2012.

[11] Syahputra, R., (2016), “Transmisi dan Distribusi Tenaga Listrik”, LP3M

UMY, Yogyakarta, 2016.

[12] Syahputra, R., (2015), “Teknologi dan Aplikasi Elektromagnetik”, LP3M

UMY, Yogyakarta, 2016.

[13] Syahputra, R., Robandi, I., Ashari, M. (2014). Optimization of Distribution

67

Using Extended Fuzzy Multi-objective Method. International Review of Electrical Engineering (IREE), 9(3), pp. 629-639.

[14] Syahputra, R., Robandi, I., Ashari, M. (2014). Performance Analysis of Wind Turbine as a Distributed Generation Unit in Distribution System. International Journal of Computer Science & Information Technology (IJCSIT), Vol. 6, No. 3, pp. 39-56.

[15] Syahputra, R., (2013), “A Neuro-Fuzzy Approach For the Fault Location Estimation of Unsynchronized Two-Terminal Transmission Lines”, International Journal of Computer Science & Information Technology (IJCSIT), Vol. 5, No. 1, pp. 23-37.

[16] Syahputra, R., (2012), “Fuzzy Multi-Objective Approach for the Improvement of Distribution Network Efficiency by Considering DG”, International Journal of Computer Science & Information Technology (IJCSIT), Vol. 4, No. 2, pp. 57-68.

[17] Syahputra, R., Soesanti, I. (2015). “Control of Synchronous Generator in

Wind Power Systems Using Neuro-Fuzzy Approach”, Proceeding of International Conference on Vocational Education and Electrical Engineering (ICVEE) 2015, UNESA Surabaya, pp. 187-193.

[18] Syahputra, R., Robandi, I., Ashari, M. (2014). “Optimal Distribution Network Reconfiguration with Penetration of Distributed Energy Resources”,

Proceeding of 2014 1st International Conference on Information Technology, Computer, and Electrical Engineering (ICITACEE) 2014, UNDIP Semarang, pp. 388 - 393.

[19] Syahputra, R., Robandi, I., Ashari, M., (2013), “Distribution Network

Efficiency Improvement Based on Fuzzy Multi-objective Method”. International Seminar on Applied Technology, Science and Arts (APTECS). 2013; pp. 224-229.

[20] Syahputra, R., Robandi, I., Ashari, M., (2012), “Reconfiguration of

68

International Conference on Innovation, Management and Technology Research (ICIMTR), May 21-22, 2012, Melacca, Malaysia.

[21] Syahputra, R. (2010). Fault Distance Estimation of Two-Terminal Transmission Lines. Proceedings of International Seminar on Applied Technology, Science, and Arts (2nd APTECS), Surabaya, 21-22 Dec. 2010, pp. 419-423.

[22] Syahputra, R., Soesanti, I. (2015). Power System Stabilizer model based on Fuzzy-PSO for improving power system stability. 2015 International Conference on Advanced Mechatronics, Intelligent Manufacture, and Industrial Automation (ICAMIMIA), Surabaya, 15-17 Oct. 2015 pp. 121 - 126.

[23] Syahputra, R., Soesanti, I. (2016). Power System Stabilizer Model Using

Artificial Immune System for Power System Controlling. International Journal of Applied Engineering Research (IJAER), 11(18), pp. 9269-9278.

* Dari hasil pengukuran Motor Current kondisi motor dalam keadaan baik dengan nilai dB Amplitude 44.55 * Current Phase R 20,97 * Current Phase S 21,33 * Current Phase T 20,05 * Percent Current Imbalance 3,5 2,6 %

* Δdb 40 - 45 dB maka setidaknya ada satu broken rotor bar * Percent Current Imbalance NORMAL

* Trending pengambilan data MCSA

Tanggal Terbit 3 Oktober 2013 LAPORAN MCSA CBM

FORMULIR

PT PEMBANGKITAN JAWA BALI UNIT BISNIS JASA O&M PLTU REMBANG No Form FME-17.2.1.23

PJB INTEGRATED MANAGEMENT SYSTEM Revisi 00

Halaman 1 dari 2

MACHINE DATA STATUS

No. Record

NORMAL

Nama Peralatan LUBE OIL BFPT A PUMP B

Asset ID STANDART

MPI Electrical Apparatus Service Association

Tanggal Test 28 JULI 2016 Jenis Tes Running Test

Daya 18.5 KW

Tegangan 400 Volt

Arus Start Amps

Arus Normal 33.9 Amps

Rotasi 2930 RPM

Frekuensi 50 Hz

Jumlah Rotor Bar Jumlah Slot Jumlah Pole Tahanan Isolasi

EXCEPTION REPORT

ANALISA

SPECTRUM CURRENT CLAMP MACHINE PHOTO

KESIMPULAN

* Dari hasil pengukuran Motor Current kondisi motor dalam keadaan baik dengan nilai dB Amplitude 55.16 * Current Phase R 20,44 * Current Phase S 20,47 * Current Phase T 20,30 * Percent Current Imbalance 0,5 0,3 %

* Δdb > 54 dB maka motor keadaan NORMAL * Percent Current Imbalance NORMAL

* Trending pengambilan data MCSA

Tanggal Terbit 3 Oktober 2013 LAPORAN MCSA CBM

FORMULIR

PT PEMBANGKITAN JAWA BALI UNIT BISNIS JASA O&M PLTU REMBANG No Form FME-17.2.1.23

PJB INTEGRATED MANAGEMENT SYSTEM Revisi 00

Halaman 1 dari 2

MACHINE DATA STATUS

No. Record

NORMAL

Nama Peralatan LUBE OIL BFPT B PUMP A

Asset ID STANDART

MPI Electrical Apparatus Service Association

Tanggal Test 28 JULI 2016 Jenis Tes Running Test

Daya 18.5 KW

Tegangan 400 Volt

Arus Start Amps

Arus Normal 33.9 Amps

Rotasi 2930 RPM

Frekuensi 50 Hz

Jumlah Rotor Bar Jumlah Slot Jumlah Pole Tahanan Isolasi

EXCEPTION REPORT

ANALISA

SPECTRUM CURRENT CLAMP MACHINE PHOTO

KESIMPULAN