Perlindungan Motor: Jenis Kerusakan dan Perangkat
Sistem perlindungan motor adalah serangkaian perangkat dan metode yang melindungi motor listrik dari berbagai kerusakan dan gangguan. Motor listrik merupakan komponen penting dalam banyak aplikasi industri dan domestik, mulai dari peralatan kecil hingga mesin besar. Oleh karena itu, sangat penting untuk memastikan fungsi dan keamanan motor serta sirkuitnya.
Dalam artikel ini, kita akan membahas jenis-jenis kerusakan motor, jenis-jenis perangkat perlindungan motor, dan cara memilihnya sesuai dengan National Electrical Code (NEC) dan karakteristik motor.
Apa Itu Kerusakan Motor?
Kerusakan motor adalah kondisi yang menyebabkan motor beroperasi tidak normal atau gagal. Kerusakan motor dapat diklasifikasikan menjadi dua kategori utama:
Kerusakan eksternal: Ini adalah kerusakan yang berasal dari jaringan pasokan listrik atau beban yang terhubung ke motor. Beberapa contoh kerusakan eksternal antara lain:
Tegangan pasokan tidak seimbang: Hal ini terjadi ketika tegangan tiga fase tidak sama dalam magnitudo atau sudut fasa. Ini dapat menyebabkan arus urutan negatif di motor, yang menghasilkan kerugian tambahan, pemanasan, dan getaran torsi.
Under-voltage: Hal ini terjadi ketika tegangan pasokan turun di bawah nilai nominal motor. Ini dapat menyebabkan penurunan torsi, peningkatan arus, dan pemanasan berlebihan pada motor.
Urutan fase terbalik: Hal ini terjadi ketika urutan fase pasokan dibalik. Ini dapat menyebabkan putaran motor terbalik, yang dapat merusak beban atau motor itu sendiri.
Kehilangan sinkronisasi: Hal ini terjadi ketika motor sinkron kehilangan kunci magnetiknya dengan frekuensi pasokan. Ini dapat menyebabkan slip berlebihan, hunting, dan ketidakstabilan motor.
Kerusakan internal: Ini adalah kerusakan yang berasal dari motor atau tanaman yang didorong. Beberapa contoh kerusakan internal antara lain:
Kegagalan bantalan: Hal ini terjadi ketika bantalan yang menopang poros motor aus atau macet karena gesekan, masalah pelumasan, atau stres mekanis. Ini dapat menyebabkan suara, getaran, misalignment poros, dan penghentian motor.
Overheating: Hal ini terjadi ketika suhu motor melebihi batas termalnya karena overload, pendinginan yang tidak cukup, kondisi lingkungan, atau kerusakan isolasi. Ini dapat menyebabkan degradasi isolasi, kerusakan gulungan, dan efisiensi motor yang berkurang.
Gagal gulungan: Hal ini terjadi ketika gulungan motor short-circuit atau open-circuit karena kerusakan isolasi, stres mekanis, atau kerusakan eksternal. Ini dapat menyebabkan percikan, asap, kebakaran, dan hilangnya torsi pada motor.
Kerusakan ground: Hal ini terjadi ketika konduktor fase motor bersentuhan dengan bagian rangkaian atau peralatan yang ditanah. Ini dapat menyebabkan arus kerusakan tinggi, kerusakan isolasi dan peralatan, serta potensi bahaya kejut.
Kerusakan motor dapat memiliki konsekuensi serius bagi kinerja, keamanan, dan umur motor dan sirkuitnya. Oleh karena itu, sangat penting untuk mendeteksi dan melindungi terhadap kerusakan tersebut menggunakan perangkat dan metode yang tepat.
Apa Itu Perangkat Perlindungan Motor?
Perangkat perlindungan motor adalah perangkat yang memantau dan mengontrol satu atau lebih parameter motor atau sirkuitnya, seperti arus, tegangan, suhu, kecepatan, atau torsi. Tujuan perangkat perlindungan motor adalah untuk mencegah atau meminimalkan kerusakan pada motor dan sirkuitnya dalam kasus kerusakan atau kondisi abnormal.
Ada berbagai jenis perangkat perlindungan motor tergantung pada fungsinya, prinsip, dan aplikasinya. Beberapa jenis umum antara lain:
Fuses: Ini adalah perangkat yang memutus sirkuit ketika arus tinggi mengalir melalui mereka akibat short circuit atau overload. Mereka terdiri dari strip atau kawat logam yang meleleh ketika dipanaskan oleh arus kerusakan. Fuses adalah perangkat yang sederhana, murah, dan andal yang memberikan perlindungan cepat terhadap short circuit. Namun, mereka memiliki beberapa kekurangan, seperti:
Mereka tidak dapat digunakan kembali dan perlu diganti setelah setiap operasi.
Mereka tidak memberikan perlindungan terhadap overload atau under-voltages.
Mereka tidak memberikan indikasi atau isolasi lokasi kerusakan.
Circuit breakers: Ini adalah perangkat yang memutus sirkuit ketika arus tinggi mengalir melalui mereka akibat short circuit atau overload. Mereka terdiri dari sepasang kontak yang dibuka atau ditutup oleh mekanisme elektromekanis yang dipicu oleh elemen sensor. Circuit breakers lebih canggih daripada fuses karena mereka memberikan hal-hal berikut:
Keterpakain kembali dan resetabilitas setelah setiap operasi.
Perlindungan terhadap overload dan under-voltages dengan menyesuaikan pengaturan trip mereka.
Indikasi dan isolasi lokasi kerusakan dengan operasi manual atau otomatis.
Relay overload: Ini adalah perangkat yang memutus sirkuit ketika arus tinggi mengalir melalui mereka akibat overload. Mereka terdiri dari elemen sensor yang mengukur arus dan kontak yang dibuka atau ditutup oleh mekanisme elektromekanis atau elektronik. Relay overload dirancang untuk melindungi motor dari overheating dan kerusakan isolasi akibat overload yang lama atau tegangan yang tidak seimbang. Ada dua jenis utama relay overload:
Respon yang lebih cepat dan perlindungan yang lebih baik terhadap arus short circuit atau kerusakan ground.
Kekebalan terhadap suhu lingkungan dan tidak perlu disesuaikan.
Akurasi dan repetibilitas yang lebih tinggi karena pemrosesan digital.
Fitur tambahan seperti deteksi hilang fase, deteksi rotasi terbalik, komunikasi, dan diagnostik.
Mereka lambat merespons dan mungkin tidak melindungi terhadap arus short circuit atau kerusakan ground.
Mereka terpengaruh oleh suhu lingkungan dan mungkin perlu disesuaikan sesuai itu.
Mereka memiliki akurasi dan repetibilitas yang terbatas karena aus mekanis.
Relay overload termal: Ini adalah perangkat yang menggunakan strip bimetallik atau elemen pemanas untuk mendeteksi kenaikan suhu arus motor. Ketika arus melebihi nilai yang ditetapkan, elemen termal melengkung atau meleleh, menyebabkan kontak terbuka atau tertutup. Relay overload termal adalah perangkat yang sederhana, murah, dan andal yang memberikan perlindungan waktu invers, artinya mereka trip lebih cepat untuk overload yang lebih tinggi. Namun, mereka memiliki beberapa kekurangan, seperti:
Relay overload elektronik atau digital: Ini adalah perangkat yang menggunakan transformator arus atau resistor shunt untuk mengukur arus motor dan mikroprosesor atau sirkuit padat untuk mengontrol kontak. Ketika arus melebihi nilai yang ditetapkan, elemen elektronik mengirim sinyal untuk membuka atau menutup kontak. Relay overload elektronik atau digital lebih canggih daripada relay overload termal karena mereka memberikan:
Relay proteksi diferensial: Ini adalah perangkat yang membandingkan arus pada terminal input dan output motor atau gulungannya. Ketika perbedaan antara arus melebihi nilai tertentu, menunjukkan adanya kerusakan gulungan, relay memutus sirkuit. Relay proteksi diferensial adalah perangkat yang sangat sensitif dan andal yang memberikan perlindungan cepat terhadap kerusakan fase-ke-fase dan fase-ke-ground pada motor tegangan rendah dan tinggi.
Relay proteksi rotasi terbalik: Ini adalah perangkat yang mendeteksi arah rotasi motor dan mencegahnya berputar terbalik. Rotasi terbalik dapat merusak motor atau beban, terutama dalam aplikasi seperti sabuk konveyor, pompa, atau kipas. Relay proteksi rotasi terbalik dapat menggunakan berbagai metode untuk mendeteksi arah rotasi, seperti:
Deteksi urutan fase: Metode ini menggunakan relay tegangan atau relay wattmeter untuk mengukur urutan fase tegangan pasokan. Jika urutan fase dibalik, menunjukkan rotasi terbalik, relay memutus sirkuit.
Deteksi urutan negatif: Metode ini menggunakan relay arus atau relay daya untuk mengukur komponen urutan negatif arus motor. Jika komponen urutan negatif tinggi, menunjukkan rotasi terbalik, relay memutus sirkuit.
Deteksi kecepatan: Metode ini menggunakan sensor kecepatan atau tachometer untuk mengukur kecepatan poros motor. Jika kecepatan negatif, menunjukkan rotasi terbalik, relay memutus sirkuit.
Bagaimana Memilih Perangkat Perlindungan Motor?
Pemilihan perangkat perlindungan motor bergantung pada beberapa faktor, seperti:
Jenis dan ukuran motor
Karakteristik dan rating motor
Jenis dan tingkat kerusakan yang mungkin terjadi
Persyaratan NEC dan standar lainnya
Biaya dan ketersediaan perangkat
Artikel 430 NEC memberikan aturan dan pedoman umum untuk memilih perangkat perlindungan motor berdasarkan faktor-faktor tersebut. Namun, juga penting untuk berkonsultasi dengan rekomendasi dan spesifikasi produsen untuk setiap motor dan perangkat.
Beberapa langkah umum untuk memilih perangkat perlindungan motor adalah:
Tentukan arus penuh beban (FLC) motor dari namanya atau dari Tabel 430.250 NEC untuk motor AC atau Tabel 430.251(B) untuk motor DC.
Pilih perangkat perlindungan overload yang dapat menangani setidaknya 115% dari FLC untuk motor dengan faktor layanan 1.15 atau lebih tinggi atau dengan kenaikan suhu 40°C atau kurang; atau 125% dari FLC untuk motor lainnya. Perangkat perlindungan overload dapat berupa relay overload termal, relay overload elektronik atau digital, atau relay proteksi diferensial, tergantung pada jenis dan ukuran motor.
Pilih perangkat perlindungan short-circuit dan ground-fault yang dapat menangani setidaknya 150% dari FLC untuk motor dengan faktor layanan 1.15 atau lebih tinggi atau dengan kenaikan suhu 40°C atau kurang; atau 175% dari FLC untuk motor lainnya. Perangkat perlindungan short-circuit dan ground-fault dapat berupa fuse atau circuit breaker, tergantung pada jenis dan ukuran motor.
Pilih perangkat perlindungan rotasi terbalik jika motor atau beban tidak dapat mentoleransi rotasi terbalik. Perangkat perlindungan rotasi terbalik dapat berupa relay deteksi urutan fase, relay deteksi urutan negatif, atau relay deteksi kecepatan, tergantung pada jenis dan ukuran motor.
Pilih ukuran konduktor untuk rangkaian motor sesuai dengan Tabel 310.15(B)(16) NEC untuk kabel umum dan Tabel 430.250 NEC untuk rangkaian cabang motor. Konduktor harus memiliki kapasitas arus tidak kurang dari 125% dari FLC untuk motor dengan faktor layanan 1.15 atau lebih tinggi atau dengan kenaikan suhu 40°C atau kurang; atau 115% dari FLC untuk motor lainnya.
Pilih perangkat dan metode yang tepat untuk kontrol, starting, stopping, regulasi kecepatan, dan komunikasi motor sesuai dengan jenis dan aplikasi motor.
Kesimpulan
Perlindungan motor adalah aspek vital dalam teknik listrik yang memastikan keamanan dan efisiensi motor listrik dan sirkuitnya. Perangkat perlindungan motor dipilih berdasarkan jenis dan ukuran motor, jenis dan tingkat kerusakan yang mungkin terjadi, persyaratan NEC dan standar lainnya, serta biaya dan ketersediaan perangkat. Perangkat perlindungan motor mencakup fuses, circuit breakers, relay overload, relay proteksi diferensial, dan relay proteksi rotasi terbalik. Perangkat perlindungan motor memantau dan mengontrol parameter seperti arus, tegangan, suhu, kecepatan, dan torsi untuk mencegah atau meminimalkan kerusakan pada motor dan sirkuitnya dalam kasus kerusakan atau kondisi abnormal.
Pernyataan: Hormati aslinya, artikel yang baik layak dibagikan, jika ada pelanggaran silakan hubungi untuk menghapus.
