Protect m Morin1

31
PROTEKSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA TERHADAP TEGANGAN TIDAK SEIMBANG BERBASIS MIKROKONTROLER A MICROCONTROLLER-BASED CIRCUITFOR THREE-PHASE INDUCTION MOTOR PROTECTIONAGAINST UNBALANCE VOLTAGE Christian Lumembang !) Abstract. Unbalance voltage supplied to three-phase induction motors can cause damage, especially to their rotor. Most induction motors are only protected against overload and short circuit problems. This research project proposed a microcontroller-based circuit design to protect induction motors against unbalance voltage problems. The design is implemented on three-phase four pole 1500 rpm 380 Volt Y connected induction motor, using a PIC 16C71 microcontroller. The microcontroller is programmed to shut the motor down by opening all relays contractors, when the percentage of voltage unbalance exceeds the maximum allowable value of 2%. The system operates instantaneously without delay. To avoid the short cycling condition, after completing a tripping process, a period of 10 µs is set before starting the next computation. The unbalance level of voltage is also monitored through an Liquid Crystal Diode (LCD) or seven segment display. Abstrak. Suplai tegangan yang tidak seimbang ke motor induksi tiga fasa dapat menyebabkan kerusakan pada motor, utamanya pada rotor. Proteksi terhadap motor induksi pada umumnya masih ditekankan pada proteksi terhadap beban lebih dan gangguan hubung singkat. Penelitian ini bertujuan mengkaji dan mendisain sistem proteksi motor induksi tiga fasa terhadap efek tegangan tidak seimbang berbasis Programmable Interface Controller (PIC). Operasi sistem didukung dengan bahasa pemrograman dari jenis bahasa mesin berupa bahasa assembly, sesuai dengan bahasa pemrograman yang cocok untuk mikrokontroler PIC. Penelitian dilakukan dengan

description

Materi Sistem Proteksi

Transcript of Protect m Morin1

Page 1: Protect m Morin1

PROTEKSI MOTOR INDUKSI TIGA FASA TERHADAP TEGANGAN TIDAK SEIMBANG BERBASIS MIKROKONTROLER

A MICROCONTROLLER-BASED CIRCUITFOR THREE-PHASE INDUCTION MOTOR PROTECTIONAGAINST UNBALANCE VOLTAGE

Christian Lumembang !)

Abstract. Unbalance voltage supplied to three-phase induction motors can cause damage, especially to their rotor. Most induction motors are only protected against overload and short circuit problems. This research project proposed a microcontroller-based circuit design to protect induction motors against unbalance voltage problems. The design is implemented on three-phase four pole 1500 rpm 380 Volt Y connected induction motor, using a PIC 16C71 microcontroller. The microcontroller is programmed to shut the motor down by opening all relays contractors, when the percentage of voltage unbalance exceeds the maximum allowable value of 2%. The system operates instantaneously without delay. To avoid the short cycling condition, after completing a tripping process, a period of 10 µs is set before starting the next computation. The unbalance level of voltage is also monitored through an Liquid Crystal Diode (LCD) or seven segment display.

Abstrak. Suplai tegangan yang tidak seimbang ke motor induksi tiga fasa dapat menyebabkan kerusakan pada motor, utamanya pada rotor. Proteksi terhadap motor induksi pada umumnya masih ditekankan pada proteksi terhadap beban lebih dan gangguan hubung singkat. Penelitian ini bertujuan mengkaji dan mendisain sistem proteksi motor induksi tiga fasa terhadap efek tegangan tidak seimbang berbasis Programmable Interface Controller (PIC). Operasi sistem didukung dengan bahasa pemrograman dari jenis bahasa mesin berupa bahasa assembly, sesuai dengan bahasa pemrograman yang cocok untuk mikrokontroler PIC. Penelitian dilakukan dengan menggunakan motor induksi tiga fasa empat kutub, 380 Volt, hubungan wye, 1 kW, 1500 rpm. Sistem ini dapat memenuhi fungsi proteksi yaitu melepaskan motor induksi dari sistem suplai dengan cara membuka kontak-kontak kontaktor jika ketidakseimbangan tegangan sudah melebihi batas maksimum yang diizinkan (dalam penelitian ini ditetapkan 2%). Sistem proteksi berbasis mikrokontroler ini direncanakan bekerja tanpa waktu tunda. Pengendalian dilakukan dengan mengendalikan sebuah rele dalam rangkaian pengasutan (starting circuit) dengan bantuan mikrokontroler PIC 16C71. Untuk menghindari kondisi short cycling, setiap kali sistem menyelesaikan proses tripping, diberikan selang waktu 10 µs sebelum memulai proses komputasi berikutnya. Selain untuk fungsi proteksi, sistem ini juga dapat digunakan untuk memantau level tegangan pada setiap fasa dan pada saat yang sama menampilkan level ketidakseimbangan tegangan melalui tampilan pada Liquid Cristal Diode (LCD) atau seven segment.

Kata Kunci : Motor induksi, Tegangan tidak seimbang, Proteksi, Mikrokontroler1) Dosen Teknik Elektro Politeknik Negeri Ujung Pandang

Page 2: Protect m Morin1

PENDAHULUAN

Tegangan tidak seimbang dipandang sebagai salah satu persoalan kualitas

daya listrik pada level distribusi. Meskipun tegangan benar-benar seimbang pada

sisi generator dan level transmisi, tegangan pada level distribusi dapat menjadi

tidak seimbang akibat impedansi sistem yang tidak sama atau operasi dan

distribusi beban satu fasa yang tidak sama pada sistem distribusi tiga fasa.

Motor induksi tiga fasa (selanjutnya akan dituliskan motor induksi)

memegang peranan penting sebagai motor penggerak mesin-mesin produksi

dalam proses produksi. Dalam pengoperasiannya, motor induksi sering

mengalami gangguan atau kondisi operasi tidak normal, baik yang terjadi di

dalam motor induksi maupun yang terjadi pada jaringan yang menyuplai daya

listrik ke motor. Gangguan dan kondisi operasi tidak normal yang terjadi dapat

menimbulkan kerusakan pada motor yang akhirnya akan mengurangi umur

ekonomis motor dan menambah biaya perbaikan.

Kebanyakan sistem proteksi yang diterapkan pada proteksi motor induksi

pada umumnya ditujukan pada proteksi terhadap beban lebih dan proteksi

terhadap hubung singkat. Salah satu kondisi operasi tidak normal yang banyak

terjadi, bahkan boleh dikatakan berlangsung terus-menerus adalah operasi motor

induksi pada kondisi suplai tegangan tidak seimbang (unbalance voltage)

Efek yang ditimbulkan oleh kondisi suplai tegangan yang tidak seimbang,

bergantung pada tingkat ketidakseimbangan tegangan (voltage unbalance rate).

Selanjutnya, akibat ketidakseimbangan suplai tegangan maka pembebanan motor

Page 3: Protect m Morin1

tidak dapat mencapai beban nominal (menurut name plate), karena dalam kondisi

tegangan tidak seimbang, motor akan mengalami penurunan kapasitas (derating).

Kondisi ketidakseimbangan tegangan yang maksimum terjadi pada waktu

salah satu fasa dari suplai tegangan tiga fasa putus (phase failure), yang biasa

disebut kondisi operasi satu fasa (single phasing operation). Kondisi ini akan

menimbulkan kerusakan yang lebih serius. Mengingat efek yang ditimbulkan oleh

kondisi tegangan yang tidak seimbang terhadap motor induksi, maka perlu

dipertimbangkan untuk melengkapi motor induksi dengan sistem proteksi

terhadap kondisi suplai tegangan yang tidak seimbang.

Permasalahan yang akan dibahas dalam penelitian ini dirumuskan sebagai

berikut :

1. Apa yang menyebabkan ketidakseimbangan tegangan.

2. Berapa besar tingkat ketidakseimbangan tegangan yang dapat

menyebabkan kerusakan motor induksi.

3. Bagaimana menyesuaikan pembebanan motor induksi dengan level

ketidakseimbangan suplai tegangan ke motor induksi.

4. Bagaimana mendisain sistem protesi berbasis mikrokontroler untuk

memproteksi motor induksi terhadap tegangan tidak seimbang.

Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini dapat dirumuskan sebagai

berikut :

1. Untuk menjelaskan penyebab ketidakseimbangan tegangan.

2. Untuk menentukan tingkat ketidakseimbangan tegangan yang

menyebabkan kerusakan motor induksi.

Page 4: Protect m Morin1

3. Untuk menyesuaikan pembebanan motor induksi dengan level

ketidakseimbangan suplai tegangan.

4. Mendisain prorotipe sistem proteksi berbasis mikrokontroler untuk

memproteksi motor induksi terhadap tegangan tidak seimbangan.

Hasil penelitian ini diharapkan memberikan tambahan pengetahuan

kepada para teknisi listrik dan operator sistem kelistrikan tentang akibat yang

ditimbulkan oleh kondisi suplai tegangan yang tidak seimbang terhadap motor

induksi, sehingga dapat mengambil tindakan-tindakan pencegahan dan dalam

merencanakan sistem proteksi untuk motor induksi, proteksi terhadap tegangan

tidak seimbang juga dipertimbangkan.

Permasalahan yang menjadi pokok perhatian dalam penelitian ini akan

ditekanan pada masalah pendeteksian kondisi ketidakseimbangan suplai tegangan

dan sistem proteksi berbasis mikrokontroler yang dapat diterapkan untuk

memproteksi motor induksi yang ditimbulkan oleh kondisi tegangan tidak

seimbang. Masalah dibatasi pada pendeteksian, perhitungan persentase

ketidakseimbangan tegangan dan proses keputusan apakah motor harus diisolir

(tripped) dari sistem atau tidak.

Menurut B. L. Theraja (1975), secara umum konstruksi dan prinsip kerja

motor induksi dapat dituliskan sebagai berikut.

a. Motor induksi terdiri atas bagian statis yang disebut stator dan bagian

berputar yang disebut rotor. Rotor motor induksi ada dua tipe yaitu rotor

sangkar (cage rotor) dan rotor belitan (wound rotor).

Page 5: Protect m Morin1

b. Pada waktu kumparan stator tiga fasa dihubungkan ke sumber tegangan

tiga fasa, maka fluks seragam yang berputar dibangkitkan yang

besarnya 1,5 Φm dan berputar dengan kecepatan sinkron Ns. (Φm adalah

fluks maksimum dari setiap fasa)

c. Slip didefenisikan sebagai perbedaan antara ecepatan sinkron Ns dengan

kecepatan rotor N.

d. Kecepatan sinkron diperoleh dengan persamaan (1)

(1)

dimana :

f = frekuensip = jumlah kutub

e. Torka yang dibangkitkan pada rotor dinyatakan dengan persamaan (2)

(2)

dimana E2 = GGL induksi dalam rotor/fasa.

f. Torka pengasutan (starting torque) motor induksi dinyatakan dengan

persamaan (3)

(3)

dimana :

R2 = resistansi rotor/fasa dan X2 = reaktansi rotor/fasa

g. Torka pengasutan akan maksimum jika R2 = X2

h. Torka motor induksi dalam keadaan berputar

Page 6: Protect m Morin1

(4)

i. Nilai torka maksimum dalam keadaan berputar akan terpenuhi jika R2 =

sX2. Nilai torka maksimum dinyatakan dengan :

(5)

atau

(6)

j. Hubungan antara torka dan slip pada nilai slip yang tinggi dinyatakan

dengan :

(7)

k. Hubungan antara torka maksimum (T maks) dengan torka beban penuh

(Tf) dinyatakan oleh :

(8)

dimana :

a = R2/X2

l. Hubungan antara torka pada saat macet (stalling) Ts dengan torka

maksimum adalah :

(9)

Page 7: Protect m Morin1

m. Torka total pada rotor yang biasa disebut torka otor (gross torque, TG),

diberikan oleh :

(10)

n. Rugi tembaga rotor = TG x 2π (Ns – N) (11)

o. Masukkan rotor, rugi tembaga kotor, dan slip dihubungkan dengan

pernyataan :

(12)

p. Keluaran kotor rotor, masukkan rotor, kecepatan rotor, kecepatan sinkron

dan slip dihubungkan dengan pernyataan:

(13)

q. Rugi tembaga rotor dan keluaran rotor dihubungkan dengan pers. (14):

(14)

r. Distribusi daya dalam motor induksi diperlihatkan pada bagan seperti pada

Gambar 1.

Secara umum sistem proteksi yang diterapkan pada motor induksi

dikelompokkan dalam dua kelompok yaitu :

1. Proteksi terhadap beban lebih (Overload Protection)

2. Proteksi terhadap hubung singkat (Short Circuit Protection)

Page 8: Protect m Morin1

Peralatan proteksi yang digunakan untuk kedua sistem proteksi diatas

adalah peralatan proteksi beban lebih (Overload Protective Devices, OLPD) dan

peralatan proteksi hubung singkat (Short Circuit Protective Devices, SCPD).

Peralatan hubung (switchgear) yang digunakan untuk kendali motor

induksi dikelompokkan atas dua jenis yaitu :

1. Kontaktor dan sekring berkapasitas pemutusan yang tinggi (High

Rupturing Capacity Fuse, HRC Fuse) dan rele thermal arus lebih (Thermal

Overcurrent Relay), untuk motor dengan kapasitas daya sampai dengan

150 hp

2. Pemutus daya (Circuit Breaker) bersama rele proteksi direkomendasikan

untuk motor yang kapasitasnya lebih dari 150 hp.

Masukkan motor ke stator

Rugi tembaga dan rugi besi stator

Masukkan ke rotor melalui celah udara

Rugi tembaga rotor Daya mekanik yang dibangkitkan atau

Torka kotor (Gross Torque)

Rugi Angin atau Gesekan Luaran Rotor atau BHP

Page 9: Protect m Morin1

Gambar 1. Bagan Distribusi Daya dalam Motor Induksi(B. L. Thereja, 1975)

Kondisi operasi tidak normal motor induksi tiga fasa yang harus

diantisipasi dengan sistem proteksi antara lain :

1. Beban lebih mekanik yang meliputi beban lebih yang bertahan, pengasutan

yang lama, macet (Stalling)

2. Kondisi suplai tidak normal, meliputi tegangan tidak seimbang

(Unbalance Voltage), pembalikan urutan fasa tegangan suplai (Phase

Reversal), Tegangan lebih (Overvoltage) dan tegangan kurang

(Undervoltage).

3. Gangguan dalam sistem dan rangkaian pengasutan yang meliputi fasa

putus (Phase Failure), sekring salah satu fasa putus (Single Phasing),

hubung singkat dalam kabel suplai.

4. Gangguan dalam motor induksi antara lain, gangguan antar fasa, gangguan

fasa ke bumi, fasa terbuka, kegagalan mekanik.

Menurut Ravindranath (1977), faktor-faktor yang dipertimbangkan dalam

merencanakan sistem proteksi untuk motor induksi adalah faktor teknik dan faktor

ekonomi. Faktor teknik dimaksudkan untuk mencapai keandalan siostem proteksi

dari segi teknik dan faktor ekonomis dipertimbangkan untuk menerapkan sistem

proteksi yang dapat diterima secara ekonomis. Secara ekonomis,

direkomendasikan bahwa biaya sistem proteksi sedapat mungkin hanya sebesar

5% dari harga motor induksi yang diproteksi. Untuk menggabungkan kedua aspek

Page 10: Protect m Morin1

tersebut, maka pemilihan sistem proteksi untuk motor induksi secara umum

didasarkan pada :

1. Kapasitas daya (horse power) dan tegangan nominal motor

2. Tipe motor, rotor belitan atau rotor sangkar

3. Tipe alat hubung, alat kendali, dan sistem pengasutan

4. Harga motor dan beban

5. Tipe beban, arus pengasutan, dan kondisi tidak normal yang mungkin

terjadi.

Untuk motor induksi berkapasitas besar, sistem proteksi biasanya

diberikan untuk kebutuhan proteksi terhadap :

1. Gangguan dalam belitan motor

2. Tegangan suplai kurang (undervoltage)

3. Beban lebih (overload)

4. Ketidakseimbangan fasa dan operasi satu fasa (single phasing)

5. Pembalikan fasa

6. Tegangan lebih akibat surja hubung.

Tipe-tipe rele proteksi yang tersedia untuk proteksi motor induksi dapat

berupa

1. Proteksi thermal

2. Proteksi thermal, proteksi arus lebih (instantaneous overcurrent relay)

3. Proteksi thermal, proteksi arus lebih, proteksi ketidakseimbangan

tegangan, proteksi terhadap operasi satu fasa

Page 11: Protect m Morin1

4. Proteksi thermal, proteksi arus lebih, proteksi ketidakseimbangan

tegangan, proteksi operasi satu fasa, proteksi gangguan hubung singkat ke

bumi.

Proteksi terhadap gangguan hubung singkat yang menggunakan

Instantaneous overcurrent relay disetel 4 sampai 8 kali arus beban penuh,

sedangkan untuk proteksi terhadap gangguan ke bumi dengan menggunakan

Instantaneous Earth Fault Relay disetel pada 0,2 sampai 0,2 kali arus beban

penuh (Ravindranath, 1977).

Menutur Cumming, John R Dunki, Jacob, Robert H Kerr (1985), suplai

tegangan ke motor induksi tiga fasa dapat menjadi tidak seimbang adalah akibat

dari hal-hal berikut :

1. Distribusi beban satu fasa yang tidak merata pada sistem distribusi

tiga fasa yang menyuplai motor induksi

2. Terputusnya sekring dalam sistem perbaikan faktor daya

3. Hubung singkat tidak simetris di luar motor

4. Hilangnya satu fasa dari suplai tiga fasa

Tegangan tidak seimbang menimbulkan arus urutan fasa negatip. Arus

urutan fasa negatip menimbulkan m,edan magnet putar yang berputar dalam arah

yang berlawanan dengan medan magnet yang ditimbulkan oleh arus urutan fasa

positip. Medan magnet tersebut menginduksikan arus dalam bodi dan konduktor

rotor yang menyebabkan kenaikan panas akibat rugi-rugi tembaga.

Namun demikian pada batas letidakseimbangan yang diizinkan, motor

tidak harus diputuskan dari sistem suplai. Pembebanan motor yang diizinkan

Page 12: Protect m Morin1

tergantung pada persentase ketidakseimbangan tegangan dan perbandingan

impedansi urutan positip terhadap impedansi urutan negatip seperti yang

diperlihatkan dalam tabel 1.

Jika proteksi ketidakseimbangan tegangan tidak diberikan, maka motor

harus dikurangi bebannya 40% sampai 60% dari kapasitas beban penuh.

Hubungan antara tingkat ketidakseimbangan tegangan dengan peningkatan rugi

daya dalam belitan stator dan rotor diperlihatkan pada tabel 2.

Tabel 1. Hubungan Ketidakseimbangan Tegangan dengan Faktor Penurunan Kapasitas (Derating Factor) Motor Induksi

Ketidakseimbangan Tegangan(V2/V1) x 100 %

Faktor Penurunan Kapasitas

158101215

-0,960,920,90,90,9

-0,930,880,80,70,4

-0,90,720,560,30

Sumber: M. Titarenko, I Noskov Dukelsky (1985)

Catatan :

1. Faktor tersebut diterapkan jika proteksi ketidakseimbangan tegangan tidak diberikan

2. (Z1/Z2) secara pendekatan sama dengan perbandingan arus pengasutan terhadap arus beban penuh

3. Z1 = Impedansi urutan positip, Z2 = Impedamnsi urutan negatip, V1 = Tegangan urutan positip, V2 = Tegangan urutan negatip.

Menurut NEMA, tegangan tidak seimbang dapat menimbulkan

ketidakseimbangan arus stator antara 6 sampai 10 kali persentase

ketidakseimbangan tegangan. Hal ini menimbulkan efek pemanasan lebih akibat

Page 13: Protect m Morin1

kenaikan temperatur yang sebanding dengan dua kali kuadrat persentase

ketidakseimbangan tegangan (J.R. Dunki, 1985).

Tabel 2. Hubungan Ketidakseimbangan Tegangan dengan Kenaikan Rugi

Daya Stator dan Rotor

Ketidakseimbangan

tegangan (%)

Kenaiakan rugi daya

stator (%)

Kenaikan rugi

daya rotor (%)

0

2

3

5

0

2

6

15

0

2

30

75

Sumber: M. Titarenko, I Noskov Dukelsky (1985)

Menurut konsep setengah umur (half life concept) pengoperasian motor

induksi secara terus menerus pada temperatur 10o C lebih dari dari temperatur

nominal akan menyebabkan motor induksi tersebut berkurang umurnya menjadi

setengah umur yang semestinya bila dioperasikan secara terus menerus pada

temperatur nominalnya.

Kondisi ketidakseimbangan maksimum terjadi pada saat salah satu fasa

hilang dari suplai tiga fasa. Operasi motor induksi dalam kondisi tersebut disebut

operasi satu fasa (single phasing). Menurut Lyle (1985), selama operasi satu fasa,

arus dalam fasa yang normal akan naik sebesar √3 kali arus beban penuh. Kondisi

tersebut menimbulkan efek pemansan lebih.

Page 14: Protect m Morin1

METODE PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan selama kurang lebih 4 bulan di Laboratorium

Kontrol Politeknik Negeri Ujung Pandang. Bahan uji yang digunakan berupa satu

unit motor induksi tiga fasa, empat kutub, 380 V, hubungan Wye, 1500 rpm dan

rangkaian uji menggunakan PIC 16C71.

Penelitian ini diawali dengan studi pustaka, rancang bangun sistem dan

pembuatan perangkat lunak untuk pendukung operasi sistem. Pendeteksian

ketidakseimbangan tegangan dilakukan dengan rangkaian sensor tegangan dan

mikro kontroler. Rangkaian lenbgkap dapat dilihat pada gambar 2. Untuk kondisi

batas operasi ditetapkan ketidakseimbangan maksimum yang diizinkan sebesar

2% (menurut NEMA maksimum 5%). Analisis dilakukan dengan rumus

matematis yang cukup sederhana, sementara perangkat lunak dibuat dalam bahasa

assembler yang cocok untuk mikrokontroler PIC 16C71. Perangkat lunak dibuat

dengan bantuan personal komputer kemudian ditransfer kedalam PIC 16C71

memanfaatkan fasiltas PIC START.

Algoritma program yang digunakan untuk oeprasi sistem dapat dituliskan

sebagai berikut :

1. Baca tegangan pada setiap fasa ( Va, Vb, Vc)

2. Hitung tegangan rata-rata (Vrata)

3. Hitung deviasi tegangan

4. Cari deviasi maksimum tegangan

5. Hitung persentase ketidakseimbangan tegangan

Page 15: Protect m Morin1

6. Bila persentase ketidakseimbangan tegangan melebihi nilai 2%, maka rele

dalam rangkaian pengasutan akan pick up, sehingga rangkaian pengasutan

deenergize dan kontak-kontak kontaktor utama terbuka untuk memutuskan

suplai tegangan ke motor induksi. Bila persentase ketidakseimbangan

tegangan lebih kecil dari 2%, maka proses komputasi akan dimulai

kembali.

7. Pada setiap akhir proses tripping, diberikan waktu tunda 10 µs untuk

mengurangi efek short cycling.

Diagram alir program (program flow chart) diperlihatkan secara garis

besar pada gambar 2.

Page 16: Protect m Morin1

Gambar 2 Diagram alir program untuk operasi sistem proteksi motor induksi berbasis mikrokontroler

Ketidakseimbangan tegangan dihitung dengan pers. (15)

(15)

Nilai rata-rata tegangan diperoleh dengan pers. (16)

(16)

Page 17: Protect m Morin1

Deviasi maksimum diperoleh dari selisih tegangan fasa terbesar dengan nilai

rata-rata tegangan seperti pers. (17).

(17)

Ada dua kondisi yang diinginkan yaitu :

1. Pada saat pengasutan (starting) sistem akan mendeteksi kondisi tegangan

suplai. Jika nilai ketidakseimbangan tegangan melebihi 2%, maka motor

tidak akan start.

2. Pada watu motor sedang beroperasi dan nilai ketidakseimbangan tegangan

melebihi 2% , maka sistem proteksi akan melepaskan motor dari sistem

suplai.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Rangkaian hasil rancang bangun untuk proteksi motor induksi terhadap

tegangan tidak seimbang diperlihatkan pada gambar 3

Page 18: Protect m Morin1

Gambar 3. Rangkaian proteksi motor induksi terhadap tegangan tidak seimbang berbasis mikrokontroler.

Sistem proteksi berbasis mikrokontroler yang didisain untuk mendeteksi

dan memproteksi motor induksi terhadap suplai tegangan tidak seimbang dapat

memberikan solusi untuk meminimalkan kerusakan motor induksi yang

disebabkan oleh suplai tegangan tidak seimbang.

Rangkaian sensor tegangan berfungsi untuk secara terus-menerus

mendeteksi level tegangan pada setiap fasa. Keluaran tegangan rangkaian sesnsor

Page 19: Protect m Morin1

diatur dengan menggunakan potensiometer untuk mendapatkan tegangan yang

sesuai dengan tegangan yang dibutuhkan untuk operasi PIC 16C71 sebesar 5 V.

Keluaran tegangan rangkaian sensor menjadi masukan ke PIC 16C71.

Masukan tersebut diproses dalam PIC 16C71 dengan bantuan program yang sudah

direkam ke dalam PIC 16C71. Keluaran PIC 16C71 mengendalikan sebuah rele

dalam rangkaian pengasutan. Kondisi rele ditentukan oleh hasil eksekusi program

terhadap data masukan ke PIC 16C71.

Pengukuran dan pengujian operasi sistem dilakukan dengan regulator

tegangan ac untuk membuat simulasi ketidakseimbangan pada ketiga fasa dari

sistem tiga fasa untuk memperoleh tingkat ketidakseimbangan yang dapat

membuat rele bekerja (pick up). Untuk simulasi ketidak seimbangan digunakan

potensiometer karena sulit untuk mendapatkan transformator tegangan yang

mempunyai daerah linier yang cukup panjang. Hasil Pengukuran secara acak

diperlihatkan pada tabel 3. Persentase ketidakseimbangan yang ditampilkan

adalah hasil perhitungan dengan bantuan program yang telah direkam ke dalam

PIC 16C71.

Tabel. 4. Hasil Pengujian sistem

Va

Volt acVb

Volt acVc

Volt ac%UV Kondisi

Rele

255 255 255 0

250 255 255 0,6248 255 255 0,9241 255 255 1,8236 255 255 2,5 Pick Up

Page 20: Protect m Morin1

232 255 255 3,1 Pick Up255 250 255 0,6248 250 255 1,5255 238 255 2,2 Pick Up232 232 255 6,3 Pick Up243 255 255 1,5255 238 238 4,6 Pick Up255 238 248 3,2 Pick Up255 249 250 1,4255 243 234 4,5 Pick Up255 255 248 0,9255 255 246 1,1255 255 243 1,6255 255 238 2,2 Pick Up255 248 255 1,0255 246 255 1,2250 239 255 2,8 Pick Up246 234 255 4 Pick Up220 215 210 2,3 Pick Up205 215 210 2,4 Pick Up220 218 216 0,9216 212 210 1,5215 210 215 0,7210 220 205 3,9 Pick Up220 210 205 3,9 Pick Up220 220 220 0230 230 230 0210 210 210 0

Kesimpulan dan Saran

Dari hasil pengujian yang dilakukan, dapat disimpulkan bahwa kondisi

operasi yang diinginkan dapat dipenuhi dimana pada saat ketidakseimbangan

sudah melebihi 2% maka motor terlepas dari sistem suplai. Pada kondisi dimana

level ketidakseimbangan mendekati atau sanagat dekat dengan 2% terjadi proses

ON – OFF pada kontak rele. Hal tesebut menyebabkan motor berada pada kondisi

short cycling. Hal tersebut menjadi masalah baru yang harus dicarikan

Page 21: Protect m Morin1

penyelesaian. Untuk pengembangan lebih lanjut, perlu dipikirkan untuk

mengintegrasikan sistem proteksi lain ke dalam sistem proteksi berbasis

mikrokontroler ini.

DAFTAR PUSTAKA

Bains, Pal Malhotra, 1985. Power System Protection. McGraw-Hill Publishing Co. Limited. New Delhi

B.L. Theraja, 1975. Electrical Power Engineering Handbook. McGraw-Hill Publishing Co. Limited. New Delhi

Cummings, John R Dungki – Jacob, Robert H Kerr, 1985. Protection of Induction Motors Against Unbalance Voltage Operastion. IEEE

J.R. Dunki – Jacob, Robert H Kerr, 1985. Quantitative Analysis Of Grouped Single-Phased Induction Motors. IEEE

John Ivone, 2000. Pic Microcontroller Project Boook. McGraw-Hill. New York

Lyle L. Gleason, W.A. Elmore, 1978. Protection of Three Phase Induction Motors Against Single Phase Operation. IEEE

Richard Barnett, Larry O’cull, Sarah, 2004. Embedded C Programming And The Microchip PIC. Thomson Delmar Learning. Canada

WWW.ssac.com. Motors Protecto Technical Help 1-800-377-ssac(7722) (diakses 2 Maret 2005)

WWW.ssac.com. Unbalance Voltage On Polyphase Induction Motors. (Diakses 2 Maret 2005)

WWW.Industrialproductionfinders.com. Motor Protection relays. (Diakses 2 Maret 2005)

WWW.Industrialproductionfinders.com. Phase Failure, Phase Unbalance & Under, Overvoltage Relays.

(Diakses 2 Maret 2005)

WWW.rockwellautomation.com. Ismart Motor Controller (Diakses 2 Maret 2005)

Page 22: Protect m Morin1
Page 23: Protect m Morin1