Metode Starting motor induksi

Metode Starting Motor Induksi

2.1. Pengenalan

Untuk memperoleh torsi mula yang cukup besar  kedua jenis motor listrik baik rotor sangkar maupun rotor gelung membutuhkan arus start yang cukup besar mulai dari lima sampai dengan sepuluh kali lipat arus nominal.peninggkatan arus secara tiba-tiba dapat mengakibatkan tegangan jatuh(voltage dips) pada suatu system tenaga listrik.tegangan jatuh ini dapat berakibat antara lain :

1. perubahan torsi poros  transien pada motor yang sedang beroperasi dapat mengakibatkan mekanikal stress yang berlebihan
2. jatuh tegangan yang berlebihan dapat mencegah motor listrik beroperasi dalam kecepatan normal
3. kesalahan operasi pada peralatan lainnya misalnya contactor maupun peralatan relay proteksi “under voltage” dan kedip lampu yang mengganggu

Bila suplai motor berasal dari penyulang utama biasanya tidak akan ada masalah dengan awal start motor listriknya.namun demikian akan menjadi masalah bila motor listrik berkapastas besar di letakkan di daerah yang jauh dari penyulang utama.akan tetapi beberapa industri memiliki rentang yang cukup besar untuk jatuh tegangan sehingga besarnya jatuh tegangan bisa di toleransi.Namun demikian ada beberapa kasus dimana kapasitas motor terlalu besar di bandingkan kapasitas suplai,kususnya bila motor listrik berkapasitas besar bergabung dengan motor motor pembantu berkapas kecil dalam suatu proses produksi yang kemungkinan di jalankan bersamaan.perhitungan bersarnya arus srating motor listrik perlu dilakukan untuk mengetahui efeknya terhadap proses produksi maupun system yang sedang dijalankan.

Arus start mempunyai sifat reaktif, yang nilainya biasanya di asumsikan.oleh karena itu power factor saat start biasanya lagging sebesar 15 sampai dengan 30 persen dari power factor nominal.untuk menjaga motor tetap bekerja dan kontaktor tidak beroperasi tegangan tidak boleh jatuh lebih dari 70% dari tegangan nominal.ini diasumsikan bahwa fliker lampu tidak menjadi pertimbangan.batasan penurunan tegangan disesuaiakan dengan kondisi suatu industri.namun demikian jika factor keamanan dan kontinuitas sangat penting maka jatuh tegangan di batasi harus lebih kecil dari 10%  tegangan nominal.

Di lain sisi motor dengan beban bervariasi terus menerus dapat mengakibatkan nilai arus line berubah ubah,sehingga mengakibatkan naik turunya tegangan yang di butuhkan.beban yang bertipe seperti ini diantaranya adalah pompa kompressor udara yang besar yang berdenyut enam sampai 12 kali per detik.akibatnya tegangan jatuh terjadi  terus menerus  dan mungkin saja bias membuat suatu proses industri yang kontinyu terhenti.yang berakibat harus memulai proses produksi dari awal lagi.atau kemungkinan lainya adalah kehilangan sebagian dari sequence suatu proses akibat dari tegangan jatuh.

Batasan tegangan jatuh pada kontaktor motor listrik adalah paling rendah 30% dan yang paling tinggi adalah  70% dari tegangan nominal,tergantung dari tipe,ukuran dan pabrikan kontaktor tersebut.kontaktor mungkin akan mengalami jatuh tegangan dari ¾ sampai dengan 12 cycles.

Kebanyakan permasalahan  fliker muncul saat motor baru start. Ini terjadi pada motor satu fasa ataupun tiga  fasa yang beroperasi pada bus sekunder dan pada kumpulan motor dengan kapasitas besar yang bekerja pada bus utama.

2.2. karakteristik arus starting pada motor induksi

            Ketika motor induksi di jalankan maka akan timbul arus mula yang besar,hal ini dikarenakan frekuensi dan reaktansi yang tinggi dalam kondisi start yaitu dengan slip seratus persen.jadi dalam rangkaian rotor yang sangat reaktif ,arus rotor tertinggal terhadap ggl rotor dengan sudut yang besar .Hal ini berarti bahwa aliran arus maksimum terjadi dalam konduktor rotor pada suatu waktu setelah kerapatan fluksi maksimum stator melewati konduktor tersebut.sehingga kondisi ini menghasilkan arus mula yang besar dengan factor daya yang rendah dan menghasilkan torsi mula yang rendah.

            Jika rotor melakukan percepatan,frekuensi rotor menjadi berkurang dikarenakan nilai slip yang berkurang,hal ini berarti nilai reaktansi rotornya berkurang sehingga menyebabkan nilai torsinya naik ke harga maksimumnya. Jika motor mempercepat lebih lanjut,torsi akan turun sesuai dengan harga yang diperlukan untuk memutar beban dengan kecepatan konstan.

            Karakteristik besarnya arus mula pada sebuah motor induksi bias di jelaskan dengan melihat gambar 2.1 di bawah ini

Gb 2.1.karakteristik arus start pada motor induksi

            Dari gambar di atas dapat di jelaskan bahwa saat kondisi start motor listrik memerlukan arus yang besar, hal ini berlangsung untuk beberapa lama. Kemudian arus yang dibutuhkan akan turun pada kondisi locked rotor. Dan nilai arus yang dibutuhkan akan tetap saat kondisi beban normal. Dari karakteristik arus mula ini kita bisa menentukan karakteristik dan setting relay proteksi yang di butuhkan untuk melindungi peralatan ini.

2.3. Metode starting

A. Direct on-line starting

Pada pembahasan kali ini akan di bahas mengenai metode starting motor dengan metode langsung atau biasa disebut direct on-line starting(DOL).metode ini adalah metode paling sederhana dari starting motor listrik. Dimana stator di hubungkan dengan suplai secara langsung lihat gambar 2.2.

Gb 2.2.direct online starting

motor start dengan karakteristik aslinya.ketika di hidupkan motor bersifat seperti tranformator. Terjadi arus induksi yang tinggi pada rotor yang menghasilkan arus puncak pada suplai utama:

Arus start =5 sampai dengan 8 kali arus nominal

Torsi rata-rata adalah:

            Torsi saat start =0,5 sampai 1,5 dari torsi nominal

Keunggulan dari metode ini adalah peralatan start yang sederhana,torsi mula yang besar,dapat start dengan cepat da biaya yang murah.Metode ini bisa digunakan ketika:

Ø  Daya motor relatif rendah di bandingkan suplai utama , yang di batasi dengan arus  inrush

Ø  Peralatan yang digerakkan tidak memerlukan peningkatan secara bertahap atau peralatan peredam yang membatasi shock dari start mula.

Ø  Starting torsi diperbolehkan cukup besar tanpa mengganggu operasi dari peralatan atau beban yang di gerakkan.

B. Metode star-delta

            Metode ini hanya bisa digunakan bila tiga ujung kumparan stator motor induksi terhubung ke terminal konektor .berikutnya adalah merangkai agar hubungan delta sesuai untuk tegangan utama misalnya 380V 3-phasa akan membutuhkan motor dengan coil delta 380V dan bintang 660V. prinsipnya adalah motor dihubungkan bintang pada tegangan utama,dimana rating tegangan motor di bagi dengan .jadi motor di hubungkan ke rating tegangan di bawah rating koneksinya untuk kandisi mula(starting).

Kenaikan arus mula dibagi 3

            -arus mula =1.5 sampai dengan 2.6 arus rating

Motor dengan koneksi 380V/660V terhubung bintang menyerap arus lebih kecil kali lebih kecil daripada bila dihubungkan delta pada tegangan 380V .dengan hubungan bintang pada tegangan 380V arus akan dibagi dengan lagi jadi totalnya dibagi 3.

Besarnya torsi mula sesuai dengan seperempat tegangan suplai ,ini juga dibagi dengan 3

Torsi mula=0.2 sampai dengan 0.5 torsi nominal (rated torque)

Kecepatan motor akan stabil saat torsi lawan sudah hilang ,biasanya pada 75-85% dari kecepatan nominal.kemudian koneksi motor dihubungkan delta kembali dan motor kembali memiliki karakteristik awalnya.pengubahan dari bintang ke delta dikotrol melalui sebuah timer.kontaktor delta akan menutup 30 sampai 50 miliseconds setelah kontaktor terbuka,hal ini dimaksudkan untuk mencegah gangguan hubung singkat diantara phasa jika dua kontaktor tidak bisa bekerja bersamaan.

arus pada lilitan akan hilang sejenak saat kontaktor bintang terbuka dan akan terhubung kembali saat kontaktor delta bekerja.metode ini cukup sederhana namun demikian akan menimbulkan gejala arus transient pada saat perubahan belitan dari bintang ke delta.perhatikan gambar 2.3

Metode bintang-delta cocok untuk mesin yang mempunyai torsi penghambat kecil atau mesin yang tanpa beban saat start.namun demikian harus ada cara untuk membatasi fenomena transient diatas .salah satunya adalah dengan penundaan waktu 1-2 detik saat perpindahan dari bintang ke delta .penundaan waktu akan melemahkan daya elektro motoris yang timbul akibat perpindahan koneksi bintang ke delta dan fenomena arus transient.hal ini hanya bisa digunakan bila mesin mempunyai cukup kelembaman untuk mencegah penurunan kecepatan selama penundaan waktu.

Gb 2.3 metode start bintang-delta

Selain dengan metode DOL dan bintang delta  di atas ada beberapa metode lain untuk start motor induksi hal ini tidak akan di bahas satu demi satu tapi akan di tampilkan suatu tabel perbandingan dari berbagai metode starting motor induksi.perhatikan table 2.1 dibawah ini.

	DOL	Y-∆	Part winding	Resistor	Auto transformer	Slip ring motor	Soft starter	Frequency converter
Motor	standart	standart	6wind	standart	standart	specific	standart	standart
Cost	+	++	++	+++	+++	+++	+++	++++
Motor starting current	5 to 10RC	2 to 3RC	2RC	Approx4.5RC	1.7 to 4 RC	Approx 2 RC	4 to 5 RC	RC
	High	High on conection change	Low	low	Low;precaution take in DOL conection	Low	Low	low
Voltage and current harmonisa	High	moderate	moderate	moderate	moderate	low	high	high
Power factor	Low	Low	moderate	moderate	low	moderate	low	high
Number of start available	restricted	2-3 times more than DOL	3-4 times more than DOL	3-4 times more than dol	3-4 times more than dol	2-3 times than DOL	Limited	high
Available torque	Approx 2.5 RT	021 to 0.5 RT	2 RT	RT	Approx 0.5 RT	Approx 2 RT	Approx 0.5 RT	1.5 to 2 RT
Thermal stress	Very high	High	Moderate	Hight	Moderate	Moderate	Moderate	low
Mechanical shocks	Tres eleve	moderate	moderate	moderate	moderate	low	Moderate	low
Recommended type load	Any	No-load	Ascending torque	Pump and fans	Pump and fans	Any	Pump and fans	Any
High inertia load	Yes	No	No	No	No	Yes	No	yes

Tabel 2.1 Perbandingan beberapa metode start motor induksi

Dari tabel di atas terlihat berbagai macam pilihan karakteristik dari metode start dari motor induksi.Bila menghendaki torsi mula yang cukup besar metode DOL bisa di gunakan dengan pertimbangan tidak ada masalah dengan penurunan tegangan saat start awal karena dengan metode ini menimbulkan kedip tegangan yang cukup besar.bila menggunakan metode star-delta akan menghasilkan torsi mula dan arus mula yang kecil namun demikian kedip tegangan akan besar saat perpindahan dari koneksi bintang ke delta.pada karya tulis ini akan di perlihatkan nilai kedip tegangan saat motor induksi start dengan menggonakan direct on-line starting dengan bantuan software etap4.00.

Daftar Pustaka 
Diambil dari berbagai sumber