Cara Menguji Motor Induksi AC 3-Fase Sepenuhnya Menggunakan Pengujian Motor yang Tidak Berenergi

Orang sering melakukan pengujian induktansi motor dengan metode yang tidak secara akurat menilai keseluruhan gambar. Pengujian yang tidak memadai dapat menyebabkan penggantian peralatan yang terlalu dini, analisis biaya yang buruk, dan hasil negatif lainnya. Pengujian motor yang tidak berenergi dengan perangkat Motor Circuit Analysis (MCA™) milik ALL-TEST Pro dapat membuat pengujian menjadi lebih akurat, dapat ditindaklanjuti, dan mudah. Artikel ini akan menunjukkan kepada Anda cara menguji motor AC tiga fase dan menjelaskan mengapa metode MCA™ lebih komprehensif.

Bagaimana Cara Kerja Metode Pengujian Tradisional?

Sebelum kita membahas cara menguji motor tiga fase dengan prosedur pengujian modern, kita akan mengulas mengapa metode pengujian tradisional yang menggunakan resistansi isolasi terhadap ground meter dan multimeter biasanya tidak cukup. Alat-alat ini mengabaikan bagian tertentu dari motor dan tidak akan selalu membantu Anda mengetahui apakah motor tiga fase rusak.

Resistansi Isolasi terhadap Meteran Tanah

Bukti menunjukkan hanya sekitar 17% gangguan stator listrik yang terjadi antara kumparan dan rangka motor atau korsleting langsung ke ground, sementara sekitar 83% terjadi pada isolasi belitan. Karena pengujian IRG mengabaikan isolasi belitan, pengujian ini hanya berlaku untuk sebagian kecil kesalahan. Alat ini juga tidak menilai kondisi keseluruhan insulasi dinding tanah, hanya titik terlemahnya saja. IRG meter merekomendasikan untuk menggunakan indeks polarisasi kuno untuk menentukan kemampuan GWI dalam menyimpan muatan listrik. Panduan ini, yang didasarkan pada jenis insulasi yang lebih lama, dapat menjadi tidak valid untuk sistem insulasi yang lebih baru.

Tujuan pengukuran IRG bukan untuk menentukan kondisi insulasi, tetapi untuk memverifikasi bahwa motor listrik tiga fase aman untuk diberi energi. Pengukuran tambahan seperti faktor disipasi dan kapasitansi ke arde memberikan indikasi yang lebih lengkap mengenai kondisi GWI secara keseluruhan.

Multimeter

Multimeter mengukur resistensi sirkuit listrik antara kabel motor tertentu. Secara teoritis, jika isolasi yang mengelilingi konduktor rusak (seperti pada korsleting belitan), resistensi kumparan yang korslet akan lebih rendah daripada kumparan lainnya, menciptakan ketidakseimbangan resistensi antar fase.

Masalah dengan resistensi sebagai indikator degradasi insulasi belitan terletak pada hukum dasar kelistrikan yang menyatakan bahwa arus mengambil jalur dengan resistensi terkecil. Sebelum arus dapat melewati belokan atau belokan dalam kumparan, resistansi isolasi antara kumparan harus lebih rendah daripada resistansi konduktor dari belokan atau belokan yang korslet. Nilai ini mungkin dalam miliohm dan biasanya tidak dapat diukur sampai isolasi di antara belitan benar-benar hilang.

Masalah lain dengan multimeter adalah isolasi memiliki koefisien suhu negatif. Seiring dengan meningkatnya suhu, resistensi menurun, berpotensi ke nilai yang cukup rendah sehingga arus akan memotong jalan pintas di sekitar koil. Jika Anda melakukan pengukuran setelah motor dimatikan, suhu belitan dan insulasi telah menurun, sehingga resistensi insulasi cukup meningkat agar arus dapat mengikuti jalurnya yang biasa dan menghasilkan pengukuran yang seimbang di antara fase-fase.

Bagaimana Cara Kerja Isolasi?

Menilai kondisi motor tiga fase bergantung pada indikasi awal kerusakan isolasi. Untuk melakukan hal ini, MCA™ menggunakan sinyal AC tegangan rendah untuk melatih sistem insulasi belitan untuk menentukan kapan insulasi belitan mulai mengalami perubahan kimiawi yang terjadi saat insulasi mulai menurun.

Semua materi terdiri dari molekul dan atom. Atom bekerja seperti batu bata LEGO®, membentuk molekul menggunakan ikatan kimia. Ikatan ini terjadi pada kulit terluar atom (valensi). Bahan isolasi memiliki elektron valensi yang terikat sangat erat. Bahan konduktif memiliki elektron yang terikat secara longgar dalam kulit valensi. Panas dapat mengubah susunan kimiawi bahan isolasi, menyebabkan isolasi yang mengelilingi konduktor menjadi lebih konduktif dan membentuk jalur di dalam isolasi. Jalur ini menciptakan korsleting di antara konduktor.

Menurut
Persamaan Arrhenius
reaksi kimia ini berlipat ganda untuk setiap kenaikan suhu sebesar 10 derajat Celcius. Insulasi tidak akan rusak seketika. Semua bahan isolasi listrik bersifat dielektrik dan mengalami perubahan susunan kimiawi dari waktu ke waktu, tetapi reaksi ini mempercepat kerusakan. Panas menyebabkan laju reaksi meningkat, yang juga mempercepat laju kerusakan.

Ketika hal ini terjadi, insulasi mulai rusak secara bertahap:

1. Ketika insulasi mendapat tekanan, insulasi menjadi lebih konduktif, lebih sedikit resistif, dan lebih sedikit kapasitif. Suhu mulai meningkat di zona patahan, dan insulasi membentuk jalur karbonisasi. Pada tahap awal, tidak ada arus yang mengalir melintasi isolasi.
2. Resistensi terus menurun seiring dengan menurunnya kualitas insulasi. Induktansi dan kapasitansi sendiri mungkin menurun, dan motor mungkin mulai trip sesekali tetapi berhasil berjalan setelah insulasi mendingin. Operasi yang terus berlanjut akan memungkinkan suhu di zona patahan terus meningkat seiring dengan memburuknya patahan.
3. Akhirnya, isolasi menurun hingga arus mengalir melintasi zona gangguan. Fenomena ini dapat menyebabkan pecahnya isolasi belitan, menguapkan belitan. Pada titik ini, induktansi kumparan dan resistansi belitan berubah.

Apa Saja Kesalahan Rotor yang Umum Terjadi?

Beberapa (EPRI menyatakan 10%) motor induksi AC tiga fase yang besar mengalami kegagalan karena masalah rotor. Hal ini tidak terdeteksi dalam metode pengujian motor tradisional atau memerlukan diagnosis yang memakan waktu dan instrumen pengujian yang rumit. Berikut adalah beberapa kesalahan rotor yang umum terjadi.

Pengecoran Rongga

Rongga pengecoran terjadi ketika gelembung uap terbentuk di batang rotor atau cincin ujung di bagian listrik rotor sangkar tupai. Mereka meningkatkan resistensi di bar atau bar. Batang rotor membuat sirkuit paralel. Teori dasar kelistrikan menyatakan bahwa tegangan di setiap kaki rangkaian paralel adalah sama. Kekosongan pengecoran pada batang rotor meningkatkan resistansi batang rotor, yang menyebabkan aliran arus (melalui batang dengan gangguan) berkurang, dan meningkatkan aliran arus melalui batang yang berdekatan. Peningkatan aliran arus melalui batang rotor yang berdekatan ini menyebabkan pemanasan tambahan pada batang rotor ini. Panas tambahan menyebabkan batang yang terpengaruh mengembang secara termal, menyebabkan rotor membungkuk dan menciptakan getaran yang berlebihan serta kegagalan bantalan yang lebih awal dan sering terjadi.

Rotor Eksentrik

Rotor eksentrik terjadi ketika garis tengah geometris poros tidak konsentris dengan garis tengah geometris inti rotor. Titik pada rotor yang paling jauh dari poros (titik tinggi) akan lebih dekat ke stator, sedangkan titik di sisi berlawanan dari rotor (titik rendah) akan paling dekat ke poros tetapi akan lebih jauh dari stator. Eksentrisitas menciptakan jarak yang tidak sama antara inti rotor dan inti stator. Karena rotor eksentrik memiliki titik tinggi dan titik rendah, jarak yang tidak sama antara rotor dan stator berubah dengan posisi rotor.

Jenis eksentrisitas ini disebut eksentrisitas dinamis. Kondisi ini menciptakan gaya yang tidak seimbang secara elektrik antara rotor dan stator, yang menyebabkan seringnya terjadi kegagalan bearing.

Kesenjangan Udara yang Tidak Sama

Celah udara yang tidak sama terjadi jika rotor konsentris tidak diposisikan pada garis tengah geometris medan stator. Keadaan ini dapat terjadi karena pemesinan yang tidak tepat dan tidak konsentris dari rabbet yang dipasang pada rangka motor dan lonceng akhir. Bahkan mesin yang dipasang dengan benar dapat memungkinkan GCL rotor diimbangi dengan GCL stator. Masalah ini menciptakan jarak bebas yang sempit dan gaya listrik yang tidak seimbang antara stator dan rotor yang mirip dengan rotor eksentrik, tetapi jarak bebas yang sempit tetap berada di lokasi yang tetap di dalam motor dan tidak berubah dengan orientasi rotor. Jenis eksentrisitas ini disebut eksentrisitas statis.

Kondisi kaki yang lunak di antara kaki motor dan alas adalah penyebab umum eksentrisitas statis. Jika kaki motor tidak berada pada bidang yang sama dengan alas tempat motor dipasang, mengencangkan baut penahan pada rangka motor dapat menyebabkan rangka motor terdistorsi, yang juga akan mendistorsi medan stator. Distorsi ini menciptakan kondisi yang sama seolah-olah rotor berada di luar pusat medan magnet stator.

Celah udara ini dapat menciptakan jarak bebas yang sempit dan gaya magnet yang tidak seimbang yang dapat menyebabkan seringnya terjadi kegagalan bearing dan retakan atau patah pada batang rotor.

Batang Rotor Retak atau Patah

Batang rotor berfungsi seperti konduktor dalam rangkaian listrik rotor. Jika batang rotor retak atau patah, titik mati akan terjadi pada rotor ketika batang yang terpengaruh berada di bawah salah satu kutub stator medan magnet yang berputar di sekitar inti stator. Arus termodulasi melalui rotor pada frekuensi yang sama dengan jumlah kutub dalam motor dan frekuensi arus yang mengalir melalui rotor. Batang rotor yang patah atau retak akan mencegah rotor mencapai kecepatan normal atau menimbulkan kelebihan arus, panas, dan getaran mesin. Jika tidak diperbaiki, rotor pada akhirnya dapat merusak diri sendiri.

Apa yang Dimaksud dengan Analisis Rangkaian Motor™?

Untuk menilai kesalahan rotor ini dan kekurangan dari pengujian tradisional, kita dapat menggunakan pengujian yang lebih komprehensif Analisis Sirkuit Motor™ yang lebih komprehensif untuk menguji motor AC tiga fase.

Isolasi Dinding Tanah

Insulasi arde adalah insulasi yang memisahkan daya listrik yang disuplai ke motor dan rangka atau bagian lain yang terbuka pada motor. Tujuannya adalah untuk mengarahkan jalur arus dan mencegahnya pergi ke tempat lain selain lokasi yang dituju. Ingat, pengukuran IRG mengonfirmasi bahwa motor aman untuk diberi energi, bukan kondisinya. Pengukuran DF dan CTG memberikan lebih banyak informasi tentang kondisi GWI secara keseluruhan.

Sistem GWI dapat dimodelkan sebagai rangkaian RC seri-paralel. Insulasi GWI membentuk kapasitor karena merupakan bahan dielektrik yang ditempatkan di antara bahan konduktif. Kapasitor menyimpan muatan listrik, sehingga sebagian arus bolak-balik yang diterapkan ke kapasitor kembali ke sumbernya apabila Anda melepaskan tegangannya. Namun demikian, sebagian mengalir melintasi dielektrik. Arus yang kembali ke sumbernya bersifat kapasitif, sedangkan arus yang mengalir melintasi bahan dielektrik bersifat resistif. Ketika Anda menerapkan tegangan AC ke kapasitor, arus kapasitif mengarahkan tegangan sebesar 90 derajat, sedangkan arus yang mengalir melintasi dielektrik bersifat resistif dan sefase dengan tegangan AC.

Insulasi baru yang bersih memiliki arus resistif sebesar 3 hingga 5% dari arus kapasitif. Jika bahan isolasi menurun, arus resistif meningkat atau arus kapasitif menurun atau keduanya terjadi. Dalam hal apa pun, hal ini memengaruhi rasio arus resistif ke arus kapasitif – DF. Peningkatan DF menunjukkan penurunan GWI, yang dapat disebabkan oleh degradasi termal atau kontaminasi.

Motor baru dan bersih juga memiliki nilai CTG tertentu. Jika nilai CTG saat ini meningkat dari nilai awal, biasanya hal ini terjadi karena insulasi yang terkontaminasi atau masuknya air. Degradasi termal isolasi GWI meningkatkan arus resistif dan menurunkan arus kapasitif, sehingga nilai CTG menurun. Menggabungkan kedua pengukuran AC ini dengan pengukuran IRG memberikan lebih banyak informasi untuk menentukan kondisi GWI secara keseluruhan.

Tes Gulungan Stator Statis

Pengujian belitan stator dapat dilakukan secara statis atau dinamis. Pengujian statis terjadi ketika rotor tidak bergerak dan meliputi hal-hal berikut ini.

• Resistensi belitan: Untuk mengukur resistensi belitan, Anda dapat menerapkan tegangan DC secara berurutan ke dua dari tiga kabel motor untuk menilai resistensi konduktor yang terhubung di antara kabel instrumen. Ketidakseimbangan yang terkait dengan resistensi belitan biasanya disebabkan oleh koneksi yang longgar atau resistensi tinggi.
• Induktansi (L): Induktansi mengukur kemampuan kumparan atau belitan untuk menyimpan medan magnet. Motor memiliki induktansi diri dan induktansi timbal balik. Degradasi insulasi kumparan mempengaruhi induktansi diri, dan setiap perubahan dalam rangkaian listrik rotor mempengaruhi induktansi bersama. Ketidakseimbangan induktansi sering kali berasal dari posisi rotor. Posisi rotor tidak menjadi masalah, tetapi merupakan kondisi yang terjadi secara alami yang terkait dengan motor induksi. Motor induksi AC dapat dibentuk sebagai transformator dengan sekunder yang berputar. Gulungan stator bertindak sebagai primer dan batang rotor adalah sekunder. Dalam kondisi statis, jumlah batang rotor yang diposisikan langsung di bawah kumparan berenergi yang sedang diuji menetapkan rasio putaran antara primer dan sekunder. Hal ini menetapkan induktansi timbal balik antara rotor dan stator. Jika jumlah batang rotor yang diposisikan di bawah setiap fase tidak sama karena posisi rotor, maka akan menciptakan induktansi yang tidak seimbang antar fase.
• Impedansi (Z): Impedansi adalah perlawanan total terhadap aliran arus dalam rangkaian AC. Sementara resistansi hanya mengukur oposisi DC, induktansi dan kapasitansi dalam rangkaian mempengaruhi impedansi. Besaran ini berubah ketika isolasi yang mengelilingi konduktor yang membentuk gulungan belitan mulai berubah. Karena Z adalah nilai scaler, maka ia dapat melewatkan perubahan kecil pada tahap awal degradasi insulasi.
• Sudut fase (Fi): Sudut fase mengukur penundaan waktu antara dua peristiwa atau lebih dalam periode yang sama. Satu siklus lengkap adalah 360 derajat. Jika diperlukan satu detik untuk menyelesaikan satu siklus (periode siklus), dan satu peristiwa tertinggal di belakang peristiwa lainnya selama setengah detik (setengah siklus, atau 180 derajat), maka Fi adalah 180 derajat. Frekuensi adalah kebalikan dari waktu (1/T), sehingga semua peristiwa dengan periode yang sama terjadi pada frekuensi yang sama. Jika siklus tidak dimulai secara bersamaan, salah satu siklus akan memimpin atau tertinggal. Rangkaian resistif, induktif, dan kapasitif akan berbeda dalam hal bagaimana arus dan tegangan memimpin atau tertinggal satu sama lain. Jadi, ketika susunan kimiawi isolasi yang mengelilingi konduktor yang membentuk kumparan mulai berubah, Fi akan berubah sebelum Z, L, R atau C. Pengukuran Fi adalah indikator utama kerusakan isolasi.
• Respons frekuensi saat ini (I/F): Induktor menyimpan medan magnet untuk menentang perubahan arus, sedangkan kapasitor menyimpan muatan listrik untuk menentang perubahan tegangan. Jika sifat-sifat ini berubah, begitu pula kemampuan kumparan atau belitan untuk menyimpan muatan atau medan magnet. Isolasi mengelilingi konduktor dalam kumparan belitan fasa. Jika isolasi yang mengelilingi semua kumparan memiliki kondisi yang sama, setiap fase memiliki kemampuan penyimpanan yang sama. Setelah insulasi mulai menurun, kemampuan ini berubah, menciptakan ketidakseimbangan dalam kemampuan kumparan fase untuk menyimpan medan magnet atau muatan listrik. Respons I/F mengukur kemampuan koil untuk menyimpan medan magnet atau muatan listrik. Ketidakseimbangan lebih dari 2% dari I/F dari setiap kumparan dari rata-rata semua fase menunjukkan adanya gangguan pada belitan.

MCA™ adalah teknologi yang telah terbukti di lapangan dan telah digunakan dengan sukses di lapangan selama lebih dari 35 tahun. MCA™ telah mendokumentasikan panduan untuk mengidentifikasi gangguan belitan dan rotor yang berkembang. Bagi praktisi awam, panduan ini mungkin sulit untuk diingat dan diterapkan. Jadi, atas permintaan beberapa pengguna, para insinyur ALL-TEST Pro mengembangkan solusi yang unik dan telah dipatenkan. Mereka mengembangkan algoritme eksklusif yang menggabungkan semua pengukuran MCA™ yang mendefinisikan kondisi sistem belitan dan rotor. Ini memberikan nilai tunggal, nilai uji statis. TVS™ tidak mengevaluasi insulasi atau kesesuaian sistem rotor, tetapi mencerminkan kondisi sistem kelistrikan belitan dan rotor motor. Motor tidak dapat sembuh sendiri, jadi setiap perubahan pada TVS™ mengindikasikan kondisi motor memburuk.

Nilai referensi statis umumnya merupakan TVS™ pertama yang dilakukan pada motor dan ditetapkan sebagai nilai referensi atau “dasar”. Hal ini memungkinkan instrumen untuk membandingkan hasil “uji statis” saat ini dengan RVS yang tersimpan untuk mengevaluasi kondisi motor. RVS adalah TVS™ yang disimpan dalam instrumen atau perangkat lunak MCA™ sebagai referensi untuk perbandingan. Jika TVS™ berubah lebih dari 3% dari nilai aslinya, ini merupakan peringatan dini. Melewati 5% menunjukkan perubahan yang parah.

Motor baru atau motor yang dibangun kembali harus memiliki hasil “uji statis” pertama yang disimpan sebagai RVS.

Saat motor pertama kali dipasang dalam sistem, uji statis baru dilakukan dari lokasi yang mudah diakses seperti pusat kontrol motor atau pemutusan lokal, dan hasilnya disimpan sebagai RVS baru. RVS baru ini menggabungkan semua komponen listrik dalam pengontrol motor dan kabel terkait. Melakukan tes statis berikutnya dari lokasi tersebut dapat dengan cepat menilai kondisi sirkuit listrik.

Jika TVS™ baru berbeda dari RVS kurang dari 3%, kondisi motor dan komponen terkait tidak berubah. Peringatan yang melewati 3 atau 5% menunjukkan adanya kesalahan yang berkembang atau perubahan yang parah. Perubahannya belum tentu terjadi pada motor, tetapi di suatu tempat di dalam sistem. Mengisolasi gangguan memerlukan uji statis baru yang dilakukan langsung pada motor. Jika TVS™ dari motor berada dalam jarak 3% dari RVS untuk motor, maka kesalahan ada pada pengontrol atau kabel terkait. Jika lebih besar dari 3%, kesalahan ada pada belitan motor atau sistem rotor.

Untuk menentukan apakah gangguan ada pada stator atau rotor, Anda harus melakukan uji dinamis.

Tes Dinamis

Pengujian dinamis dilakukan saat poros motor berputar dengan lancar dan perlahan-lahan secara manual. Mereka menciptakan tanda tangan stator dan tanda tangan rotor.

• Tanda tangan stator: Tanda tangan stator memplot nilai rata-rata perubahan impedansi saat batang rotor bergerak melalui medan magnet yang diciptakan oleh kumparan berenergi. Pada motor yang bagus, distribusi nilai rata-rata kurang dari 1,1% dari fase lainnya. Jika lebih tinggi, ini mengindikasikan adanya gangguan pada isolasi yang mengelilingi konduktor yang membentuk kumparan di dalam fase. Jika nilainya melebihi perubahan 3%, degradasi parah terjadi pada insulasi.
• Tanda tangan rotor: Tanda rotor mengindikasikan jumlah setiap puncak yang menyimpang dari nilai rata-rata. Pada rotor yang bagus, puncak-puncak ini simetris. Puncak-puncak ini harus bervariasi kurang dari 10% dari puncak lainnya dalam fase tersebut. Antara 10% dan 15% menunjukkan peringatan dini, dan variasi lebih dari 15% menunjukkan rotor yang buruk.

Mengapa MCA™ Sangat Berguna?

Sayangnya, kurangnya pengetahuan tentang kemampuan pengujian motor MCA™ yang modern dan telah teruji di lapangan telah membatasi penggunaan metode ini secara luas. Pendekatan tradisional memiliki kemampuan terbatas untuk menganalisis motor induksi AC tiga fase secara menyeluruh. Metode lain yang memakan waktu tersedia, tetapi metode ini masih berfokus pada GWI, yang tidak memberikan indikasi apa pun tentang isolasi belitan dan masalah rotor yang lebih umum.

Ada instrumen yang lebih mahal yang tersedia yang membutuhkan lebih banyak waktu untuk menguji tetapi gagal menentukan kondisi rotor motor atau sistem isolasi.

MCA™ mengatasi masalah ini dengan metode pengujian motor yang tidak berenergi yang mudah digunakan dan dimengerti. Alat ini menawarkan penilaian yang terperinci, terbukti di lapangan, dan akurat untuk motor AC tiga fase ini. Instrumen MCA™ kami, seperti
ALL-TEST PRO 7
™ dan
ALL-TEST PRO 34
adalah alat genggam bertenaga baterai yang menawarkan petunjuk langkah demi langkah untuk melakukan pengujian. Mereka juga memberikan penilaian langsung pada layar mengenai kondisi motor.

Pengujian motor yang lebih baik, lebih mudah, dan lebih cepat dengan MCA™ dapat memberikan manfaat seperti ini.

• Meningkatkan akurasi dan keberhasilan dalam pemecahan masalah: Banyak motor yang mengalami kerusakan kecil dan sering kali dapat diperbaiki, tetapi penggunanya membuangnya karena biaya pengujian tambahan. Beberapa pabrik mengganti motor yang bermasalah dengan ukuran yang telah ditentukan. Dengan mengidentifikasi kesalahan secara akurat, para pengguna ini dapat melakukan analisis biaya/perbaikan yang lebih baik untuk mengurangi jumlah penggantian dan meminimalkan biaya yang terkait dengan perbaikan, waktu henti, dan pengalihan tenaga kerja terampil.
• Instalasi yang lebih andal: Dengan memeriksa motor baru dan motor yang dibangun kembali, pabrik memastikan bahwa mereka mendapatkan apa yang mereka bayar. Anda dapat menghindari pemasangan motor yang rusak atau membuang motor yang masih dalam kondisi baik dan mudah diperbaiki.
• Mengurangi waktu henti: Menguji motor untuk mengetahui indikasi degradasi dapat membantu Anda mengganti motor yang dicurigai atau lemah selama pemadaman terjadwal, alih-alih membiarkan kegagalan mendadak menghentikan operasi dan mengurangi waktu kerja Anda.

Peralatan MCA™ ALL-TEST Pro

Mulailah menggunakan nilai TVS™ dan RVS yang unik dari MCA™ dan ALL-TEST Pro dengan produk pengujian motor tiga fase kami. Kami menawarkan serangkaian perangkat pengujian, dan tim kami yang berpengetahuan luas akan dengan senang hati membantu Anda menemukan perangkat yang tepat untuk operasi Anda.
Jelajahi perangkat kami secara online
atau
hubungi kami
jika ada pertanyaan.