2.1.1.2. Prediksi Kuantitatif Prediksi kuantitatif didasarkan atas data kuantitatif pada masa lalu. Hasil
prediksi yang dibuat sangat tergantung pada metode yang dipergunakan dalam prediksi tersebut. Dengan metoda yang berbeda akan diperoleh hasil prediksi yang
berbeda. Hal yang perlu diperhatikan dari penggunaan metoda tersebut adalah baik tidaknya metoda yang digunakan dan sangat ditentukan dari penyimpangan antara
hasil prediksi dengan kenyataan yang terjadi. Metoda yang baik adalah metoda yang memberikan nilai-nilai perbedaan atau penyimpangan yang mungkin. Prediksi
kuantitatif hanya dapat digunakan apabila terdapat tiga kondisi sebagai berikut: a.
Adanya informasi tentang keadaan yang lain. b.
Informasi tersebut dapat dikuantifikasikan dalam bentuk data. c.
Dapat diasumsikan bahwa pola yang lalu akan berkelanjutan pada masa yang akan datang.
2.2. Prediksi Kerusakan Motor Induksi
Prediksi kerusakan motor induksi adalah suatu proses memperkirakan secara sistematis keadaan baik, sedang, buruk yang akan terjadi pada motor induksi pada
waktu yang akan datang berdasarkan data yang diperoleh pada saat itu dengan pertimbangan data masa lalu. Waktu yang dimaksud di sini dapat direpresentasikan
sebagai jam, hari, minggu, bulan, tahun. Tetapi pada penelitian ini jangka waktu prediksi yang digunakan adalah hari karena untuk meningkatkan akurasi prediksi.
Sedangkan prediksi kerusakan motor induksi dapat dipersempit dengan memilih salah
Universitas Sumatera Utara
satu jenis kerusakan yang sering terjadi pada motor induksi seperti kerusakan pada bearing,
stator atau rotor.
2.3. Motor Induksi
Motor induksi adalah alat listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang berupa tenaga putar [1]. Dikatakan motor induksi karena rotor berputar
bukan karena mendapat energi listrik secara langsung dari jala-jala listrik tetapi karena adanya induksi dari kumparan stator. Berdasarkan jumlah fasa tegangan listrik
yang pada umumnya digunakan, motor induksi dibedakan menjadi 2 dua yaitu motor induksi satu fasa dan tiga fasa.
Motor induksi satu fasa banyak digunakan pada rumah tangga dan industri sebagai penggerak karena konstruksinya yang sederhana, bekerja sesuai dengan
suplai tegangan PLN 220 VAC dan bekerja dengan daya yang kecil 1400 watt karena faktor-faktor tersebut maka motor induksi satu fasa ini banyak dipakai pada
peralatan rumah tangga seperti kipas angin, kompresor, pompa air, lemari es, mesin cuci, air condition AC dan lain-lain. Sedangkan motor induksi tiga fasa pada
umumnya digunakan di industri yang memerlukan daya yang besar seperti elevator, chiller, mixer, blower, hammer, conveyor, crane
. Karena begitu banyaknya jenis motor induksi yang ada di pasaran seperti yang terdapat pada Gambar 2.1 dan hal ini
tidak didukung dengan ketersediaan sarana dan prasarana yang dimiliki oleh peneliti maka pada penelitian ini motor induksi yang digunakan jenis satu fasa split
permanen kapasitor.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. 1 Tipe Motor Induksi [15]
AC MOTOR
UNIVERSAL
DC MOTOR
Separately excitation
Compound excitation
Permanent magnet
Series excitation
Paralelshunt excitation
Synchronous Asynchronous
Squirrel cage
Single phase
Three phase
Linear
Synchronous Asynchronous
Wound rotor
Bulk rotor
Split-phase
Hysterisis Repulsion
Permanent magnet
Induction Permanent
magnet Reluctance
Start capasitor
Shaded pole Split
Permanent capasitor
Two value capasitor
Sallent Poles
Wound field Wound
rotor Squirrel
cage
Reluctance Radian
Permanent magnet
Surface magnet
Universitas Sumatera Utara
2.3.1. Konstruksi Umum Motor Induksi Satu Fasa
Konstruksi motor induksi satu fasa pada umumnya terdiri dari dua bagian yaitu: stator dan rotor seperti pada Gambar 2.4. Rotor adalah bagian motor induksi
yang berputar seperti rotor inti rotor, poros rotor, sirip pendingin seperti pada Gambar 2.2. Poros rotor adalah coran tembaga atau aluminium dalam satu lempeng
dengan inti rotor. Pada ujung inti rotor biasanya dilengkapi dengan sirip yang berfungsi sebagai pendingin [16].
Gambar 2. 2 Bagian-Bagian Rotor [16] Sedangkan stator adalah bagian motor induksi yang tidak bergerak seperti inti
stator seperti pada Gambar 2.3. Stator terdiri atas tumpukan laminasi inti yang memiliki alur dan menjadi tempat kumparan kawat tembaga yang telah dilapisi
isolasi tipis dililitkan yang berbentuk silinder. Setiap elemen laminasi inti dibentuk dari lembaran besi dan setiap lembaran besi memiliki beberapa alur dan lubang
Laminasi rotor inti rotor Sirip pendingin
Cincin Aluminium
Poros rotor
Universitas Sumatera Utara
p d
pengikat un diisolasi den
Gamb Inti
lamin ntuk menyat
ngan kertas u
bar 2. 3 Isol
Gambar stator
nasi inti tukan inti. A
untuk mengh
lasi Kertas Y
2. 4 Konstr
Alur pada hindari hubu
Yang Ditemp
ruksi Motor laminasi int
ungan singka
patkan Pada
Induksi Satu ti tersebut n
at [16].
Alur Lamin
u Fasa [17] nantinya ak
asi [16] 13
kan
Universitas Sumatera Utara
2.3.2. Prinsip Kerja Motor Induksi Satu Fasa
Adapun prinsip kerja dari motor induksi satu fasa split permanen kapasitor adalah sebagai berikut [1]: Pada motor induksi satu fasa ketika kumparan stator dialiri
arus dari jala-jala listrik maka pada kumparan stator tidak menimbulkan fluks magnit putar tetapi menghasilkan fluks magnit bolak-balik disekitar kumparan stator tersebut
hal ini yang menyebabkan motor induksi tidak dapat berputar pada waktu start. Fluks magnit bolak-balik ini menghasilkan fluks pulsasi yang besar kecilnya tergantung
pada sudut ruang dan fluks pulsasi ini bukan fluks yang berputar terhadap ruang. Proses terjadinya fluks pulsasi tersebut dapat dijelaskan dengan Persamaan Euler.
………………..……………..2. 1 Sehingga
Φ
m
cos θ dapat ditulis
……………………….. 2. 2
…………………….2. 3 Di mana
Φ adalah amplitudo fluks magnit, sehingga jumlah dari kedua komponen fluks magnit tersebut merupakan fluks resultan atau fluks pulsasi yang besarnya
adalah: ……………….2. 4
Komponen dari kedua fluks magnit tersebut bergerak berlawanan arah dengan kecepatan sudut
ωt yang sama, tentunya akan menghasilkan torsi yang sama
Universitas Sumatera Utara
d r
T
d m
D m
d m
dan berlawa resultan dari
Torsi resulta
T
R
p dengan arah
mundur hal Dengan me
menyebabka dapat dilaku
maka terjadi anan arah to
i fluks magn
Gambar 2. 5
an T
R
yang
pada dasarn h maju atau m
ini yang m enggunakan
an motor ber ukan dengan
i beda fasa a orsi arah maj
nit yang berg
5 Torsi Ara
g dihasilkan o
nya mempu mundur. Pad
menyebabkan sedikit ten
rputar arah m cara memas
antara arus k ju dan torsi a
gerak arah m
ah Maju Dan
oleh torsi ma T
R
= unyai kema
da waktu sta n motor indu
naga yang d maju atau mu
sang kapasit kumparan uta
arah mundur maju dan mun
n Torsi Arah
aju T
f
dan T
f
+ T
b
…… mpuan untu
art , besar tor
uksi tetap sa digerakkan
undur. Penam tor secara se
ama dan kum r. Gambar 2
ndur.
h Mundur [17
torsi mundu ………………
uk mengge rsi maju sam
aja diam ti dengan alat
mbahan alat ri dengan ku
mparan bantu 2.5 merupak
7]
ur T
b
adalah …………2.
rakkan mot ma dengan to
idak berputa t bantu dap
bantu terseb umparan ban
u sebesar 90 15
kan
h: 5
tor rsi
ar. pat
but ntu
.
Universitas Sumatera Utara
A k
m y
s 2
b k
a Akibat beda
kumparan st menjadi bes
yang lebih b split
. 2.3.3.
Jenis Berd
bahwasanya kategori den
12 lain-la
a. Kerusak
Terjadin kompon
a fasa θ y
tator akan m sar pula. Ole
besar dengan
s Kerusakan dasarkan pe
a kerusakan y ngan persent
ain seperti ter
Gambar 2
kan Bearing nya keausan
nen tersebut. yang besar in
menjadi bes eh karena it
n arus start
Motor Induk enelitian da
yang sering tase kerusak
rlihat pada G
2. 6 Persent
n pada beari . Hal ini dap
Stator 38
Rotor 10
La la
12 ni, maka flu
ar dan deng tu motor kap
lebih kecil
ksi an survei y
terjadi pada an 40 pad
Gambar 2.6.
tase Kerusak
ing merupak pat disebabka
ain- ain
2
Motor
uks magnit p gan sendirin
pasitor dapa dibandingka
yang telah motor induk
da bearing, 3
kan Motor In
kan tanda tel an karena ad
Bearin 40
Induksi
putar yang d nya gaya pu
at memberik an motor fas
dilakukan ksi dapat dib
38 stator,
nduksi [19]
lah terjadi k danya baut p
ng dihasilkan ol
utar rotor ak kan gaya put
sa tunggal ti
[11],[18],[1 bagi menjad
10 rotor d
kerusakan pa pengikat mot
leh kan
tar ipe
19]
i 4 dan
ada tor
Universitas Sumatera Utara
induksi yang kendor sehingga menimbulkan getaran yang berlebih, lamanya pemakaian, kondisi lingkungan kerja panas, berdebu, beban kerja yang
berlebih dan terjadi ketidak seimbangan jarak celah udara antara rotor dengan stator. Untuk mengetahui kerusakan pada bearing dapat digunakan beberapa
parameter seperti getaran, suara, arus stator. b.
Kerusakan Stator Kerusakan yang terjadi stator dapat dikarenakan rusaknya laminasi inti stator,
isolasi kawat tembaga dan isolasi stator. Hal ini dapat disebabkan oleh temperatur motor induksi yang terlalu tinggi, tegangan listrik yang berlebih dan
tidak stabil, terjadi kerusakan pada sistem mekanik seperti bearing telah yang aus, serta dapat dikarenakan kondisi lingkungan yang lembab, kotor atau
berdebu. Adapun beberapa parameter yang dapat digunakan untuk mengetahui kerusakan pada stator seperti fluks magnet, kecepatan, getaran, suara, daya
keluaran, tegangan, arus, temperatur, tetapi pada penelitian ini peneliti menggunakan arus dan temperatur.
c. Kerusakan Rotor
Bentuk kerusakan yang terjadi pada rotor seperti pecahnya bagian-bagian dari rotor. Hal ini dapat disebabkan getaran, temperatur motor induksi yang terlalu
tinggi, tegangan listrik yang berlebih dan tidak stabil. Untuk mengetahui kerusakan pada rotor dapat digunakan beberapa parameter seperti getaran,
suara, kecepatan. d.
Kerusakan Lain-lain
Universitas Sumatera Utara
Bentuk kerusakan lainnya yang dapat terjadi pada motor induksi seperti terjadi ketidakseimbangan jarak celah udara antara rotor dengan stator. Hal ini lebih
disebabkan karena kesalahan manufaktur proses pembuatan di pabrik. Untuk mengetahui jenis kerusakan seperti ini dapat digunakan beberapa parameter
seperti getaran, suara, kecepatan, daya keluaran. 2.3.4.
Penyebab Kerusakan Stator Motor Induksi Stator merupakan bagian dari motor induksi yang tidak bergerak, meskipun
stator ini tidak bergerak tetapi dapat saja mengalami kerusakan. Sebagai bahan perbandingan untuk membedakan antara kumparan stator yang bagus dengan yang
telah rusak, dapat dilihat dari Gambar 2.7 yang merupakan bentuk permukaan dari kumparan stator dalam keadaan bagus dan rusak.
a b Gambar 2. 7 Permukaan Kumparan Stator Keadaan Baik a Dan Rusak b [20]
Universitas Sumatera Utara
Kerusakan yang terjadi pada kumparan stator dapat disebabkan oleh 4 hal, yaitu [13]:
a. Panas
Panas yang menyebabkan kerusakan pada stator dapat ditimbulkan dari lamanya operasional MI sendiri dan panas yang melebihi batas yang diijinkan, di mana
setiap kenaikan temperatur 10 C dari panas yang ditimbulkan karena operasional
MI dapat menyebabkan berkurangnya setengah dari kondisi isolasi stator. Sedangkan panas yang melebihi batas yang diijinkan dapat disebabkan oleh
tegangan yang tidak stabil dan rusaknya kipas pendingin pada MI. Bentuk permukaan dari kumparan stator yang rusak akibat panas yang berlebih seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 2.8.
Gambar 2. 8 Permukaan Kumparan Stator Yang Rusak Akibat Panas Berlebih [20]
Universitas Sumatera Utara
b. Listrik
Hal-hal yang termasuk dalam kelistrikan yang dapat menyebabkan kerusakan stator seperti corona dan tegangan berlebih. Bentuk permukaan kumparan stator
yang rusak akibat tegangan berlebih dapat dilihat pada Gambar 2.9.
Gambar 2. 9 Permukaan Kumparan Stator Yang Rusak Akibat Tegangan Lebih [20] c.
Mekanik Terjadinya gesekan antara rotor dengan stator merupakan salah satu bentuk
kerusakan stator yang disebabkan karena faktor mekanik. Hal ini dapat terjadi karena bearing yang telah aus, poros rotor yang tidak lurus dan baut pengikat inti
stator yang kendor. Gambar 2.10 menunjukkan permukaan kumparan stator yang rusak akibat terjadi gesekan antara rotor dan stator.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2. 10 Permukaan Kumparan Stator Yang Rusak Akibat Mekanik [20] d.
Keadaan Lingkungan Beberapa penyebab kerusakan pada stator karena keadaan lingkungan seperti MI
dioperasikan di tempat yang panas, lembab, berdebu dan lain-lain. Bentuk permukaan kumparan stator yang rusak akibat motor induksi dioperasikan pada
lingkungan yang lembab ditunjukkan seperti pada Gambar 2.11.
Gambar 2. 11 Permukaan Kumparan Stator Yang Rusak Akibat Keadaan Lingkungan Yang Lembab [20]
Universitas Sumatera Utara
2.3.5. Parameter Untuk Memprediksi Kerusakan Stator Motor Induksi
Ada 11 parameter yang dapat digunakan untuk memprediksi kerusakan stator
yaitu fluks magnet, tegangan, arus, temperatur, getaran, suara, kecepatan, celah udara, daya keluaran, analisis gas, dan analisis sirkuit motor [13]. Tetapi karena keterbatasan
peralatan, waktu dan biaya maka parameter yang digunakan untuk memprediksi kerusakan stator MI pada penelitian ini hanya 2 yaitu arus dan temperatur.
2.3.5.1. Arus
Untuk mengetahui gejala kerusakan yang akan terjadi pada kumparan stator dapat dilakukan dengan mengamati besarnya arus listrik yang mengalir pada
kumparan stator dengan cara melakukan pengukuran. Besar kecilnya arus listrik yang mengalir pada kumparan stator sangat dipengaruhi perubahan beban motor induksi,
panas, tegangan lebih, mekanik dan kondisi lingkungan. Untuk menghindari kerusakan total pada stator maka sebagai acuan yang digunakan pada penelitian ini
dengan mengacu pada batas nominal arus yang mengalir pada kumparan stator MI berdasarkan data spesifikasi yang terdapat pada name plate yang ada motor induksi
tersebut. Jika arus yang mengalir ke kumparan stator melebihi batas nonimal yang ditetapkan, kondisi ini menunjukkan bahwasanya telah terjadi yang abnormal pada
MI. Arus yang lebih ini berdampak pada meningkatnya temperatur MI, mengurangi nilai tahanan kumparan stator yang dapat menyebabkan putusnya kawat lilitan
kumparan stator. Motor induksi yang digunakan pada penelitian ini jenis split permanen
kapasitor. Dilihat dari segi konstruksinya, MI jenis split permanen kapasitor sama
Universitas Sumatera Utara
dengan motor induksi 3-fasa, bedanya terletak pada kumparan statornya yang hanya ada satu fasa dan dilakukan penambahan satu kapasitor yang terhubung seri dengan
kumparan bantu, seperti pada Gambar 2.12 [17].
Gambar 2. 12 Rangkaian listrik motor split permanen kapasitor [17]
Besar daya input dapat dihitung dengan Persamaan 2.6 [1]
P =
V
t
I
L
Cos φ ………………………….2. 6
P = daya input watt V
t
= tegangan jala-jala volt I
L
= arus yang masuk ke kumparan utama dan bantu amper Cos
φ = factor daya
Tegangan jala-jala
Rotor
Kumparan utama
Kumparan bantu
Kapasitor I
U
I
B
Z
U
Z
B
X
c
X
B
X
u
V
t
I
L
Universitas Sumatera Utara
φ = …………..………..2. 7
arc tg = nilai inverse tangen X
U
= reaktansi induktif pada kumparan utama ohm X
C
= reaktansi kapasitip pada kapasitor ohm X
B
= reaktansi induktif pada kumparan bantu ohm R
U
= tahanan murni pada kumparan utama ohm R
B
= tahanan murni pada kumparan bantu ohm
Besarnya arus listrik yang mengalir ke kumparan utama dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.8 [1]:
=
….…………………………..2. 8 I
U
= arus yang mengalir pada kumparan utama amper Z
U
= impedansi pada kumparan utama ohm …………………………..2. 9
jX
U
= reaktansi induktif pada kumparan utama ohm di mana
dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan 2.10 ……………………………2. 10
f = frekuensi tegangan jala-jala Hertz l = induktansi kumparan utama Henry
Di mana besarnya arus listrik yang mengalir ke kumparan bantu dapat dihitung dengan menggunakan Persamaan 2.11 [1]:
Universitas Sumatera Utara
= …………………………….2. 11
I
B
= arus yang mengalir pada kumparan bantu amper Z
B
= impedansi pada kumparan bantu ohm ……………………….2. 12
jX
B
= reaktansi induktif pada kumparan bantu ohm jX
C
= reaktansi kapasitif pada kapasitor ohm di mana
dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan 2.13 [1] ……………………………2. 13
sedangkan dapat diperoleh dengan menggunakan Persamaan 2.14 [1]
………………….……….2. 14 C = kapasitansi kapasitor yang digunakan Farad
Sehingga …………………………..2. 15
2.3.5.2. Temperatur
Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi kondisi dari isolasi stator adalah temperatur. Selain dapat mengurangi umur ketahanan dari isolasi stator tersebut,
temperatur yang tinggi dapat juga menyebabkan terbakarnya isolasi stator jika melebihi batas ketahanan panas dari jenis isolasi yang digunakan sehingga
menyebabkan terjadinya kerusakan total dari motor induksi. Tabel 2.1 menunjukkan klasifikasi jenis isolasi stator yang digunakan motor induksi.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2. 1 Klasifikasi jenis isolasi stator [21] Jenis isolasi stator
Batas temperatur
A B
F H
R 105
o
C 130
o
C 155
o
C 180
o
C 220
o
C
Untuk itu perlu dilakukan pengukuran temperatur pada kumparan stator MI baik dengan cara menggunakan sensor temperatur seperti termokopel, LM 35, PTC
atau pengukuran temperatur dilakukan secara manual dengan cara mengukur nilai tahanan kumparan stator MI. Besarnya kenaikan temperatur pada motor induksi
ketika beroperasi sebanding dengan lamanya operasi MI tersebut dan dapat diketahui dengan mengukur tahanan kumparan utama dan bantu sebelum dan sesudah
dioperasikan beberapa jam MI dengan menggunakan Persamaan 2.16 [22]:
……………………………….2. 16
R
C
= tahanan kumparan utama dan bantu sebelum dioperasikan Ohm R
h
= tahanan kumparan utama dan bantu sesudah dioperasikan Ohm α
= Koefisien tahanan kawat tembaga 0,00428 Ohm C
t
1
= temperatur awal motor induksi C
t
2
= temperatur akhir motor induksi C
Universitas Sumatera Utara
2.4. Jaringan Saraf Tiruan
