Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 ISSN 1978-9858 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

ANALISIS KERUSAKAN SISTEM KELISTRIKAN KOMPRESOR CO 232 INSTALASI RADIOMETALURGI

Asep Fathudin, Suhardi, Sutardi, Iskak Haryono Pusat Teknologi Bahan Bakar Nuklir (PTBN), BATAN

Kawasan PUSPIPTEK, Serpong, Tangerang 15314

ABSTRAK ANALISIS KERUSAKAN SISTEM KELISTRIKAN KOMPRESOR CO 232 INSTALASI RADIOMETALURGI. Kompresor CO 232 berfungsi untuk menghasilkan udara tekan. Kondisi sekarang tidak dapat difungsikan. Penyebabnya diduga terdapat kerusakan pada komponen tertentu. Untuk mengetahui komponen yang rusak tersebut maka dilakukan analisis kerusakan pada sistem kelistrikannya seperti kontaktor magnet, tahanan isolator stator dan thermal relay. Untuk mengetahui kondisi komponen yang masih dapat berfungsi sebagai kontrol perlu dibandingkan dengan komponen yang masih berfungsi. Analisis terhadap kontaktor magnet dilakukan dengan pengukuran tahanan isolator kumparan magnet menggunakan meger dan meratakan permukaan kontak daya menggunakan kikir/ampelas. Sebagai ciri kontaktor magnet berfungsi dengan pasokan tegangan listrik 48 volt Ac pada kumparannya. Untuk meningkatkan tahanan isolator stataor dilakukan pemanasan stataor menggunakan lampu 2000 watt pada jarak 0 cm, selama 72 jam, dengan temperatur 75 0C. Untuk mengetahui unjuk kerja thermal relay dilakukan dengan tiga cara, yaitu menekan tuas reset pada tuas mekanik thermal relay, memasangkan pada kompresor yang beroperasi normal dan memanaskan kumparan stator motor penggerak kompresor. Hasil analisis kontaktor magnet diantaranya pengukuran kumparan magnet sebagai pembanding 2 MΩ, sedangkan yang dianalisa 2,1 MΩ. Dari tiga cara dilakukan untuk mengetahui unjuk kerja thermal relay belum berhasil. Setelah melakukan analisis sistim kerusakan kompresor CO 232, diperoleh dua buah komponen yang berfungsi yaitu, kontaktor magnet dan stator motor ponggerak kompresor, sedangkan thermal relay tidak berfungsi/rusak. Setelah melakukan analisis sistim kerusakan kompresor CO 232 diperoleh dua buah komponen yang masih berfungsi yaitu kontaktor magnet dan stator motor ponggerak kompresor, sedangkan thermal relay tidak berfungsi/rusak Kata kunci: analisis kerusakan. kelistrikan , kompresor CO 232, dan unjuk kerja

PENDAHULUAN

Instalasi Radiometalurgi (IRM) adalah salah satu fasilitas untuk melakukan penelitian bahan bakar nuklir. Fasilitas ini dilengkapi dengan banyak sarana dukung,

Sarana dukung tersebut diantaranya kompresor CO 232 yang berfungsi untuk menghasilkan udara tekan dan beroperasi 24 jam digunakan untuk memasok kebutuhan peralatan proses dan sistem tata udara di IRM.

Untuk menjamin tersedianya dan meningkatkan pasokan udara tekan sesuai kebutuhan di IRM maka dipandang perlu dilakukan analisis kerusakan pada kompresor yang rusak yaitu kompresor CO 232.

Analisis kerusakan dilakukan pada komponen-komponen listrik agar komponen yang rusak dapat diketahui. Awal kerusakan sistem kelistrikan terjadi pada: kontaktor magnet, thermal relay dan tahanan isolator stator motor

penggerak kompresor menurun.

Dengan diketahuinya komponen dari sitem kelistrikan yang tidak berfungsi dari kompresor CO 232, maka tindakan perbaikan/penggantian suku cadang dapat dilakukan dan kompresor CO 232 dapat digunakan lagi TEORI Tinjauan Umum Komponen Kompresor CO 232(3)

Kompresor CO 232 berfungsi memasok udara tekan sistem tata udara dan peralatan proses di laboratorium instalasi Radiometalurgi. Kompresor CO 232 dilengkapi dengan komponen sistem pendingin, listrik dan mekanik. Komponen listrik meliputi: motor listrik, kontaktor magnet, dan rangkaian kontrol. Motor listrik berfungsi sebagai penggerak kompresor.

16

ISSN 1978-9858 Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

Gambar 1. Kompresor CO 232 Kontaktor Magnet(4)

Kontaktor magnetis didefinisikan sebagai alat yang digerakkan secara magnetis untuk menyambung atau memutus rangkaian daya listrik berulang ulang. Kontaktor Magnet (KTM) pada kompresor CO 232 digunakan untuk menyambung dan membuka rangkaian beban daya listrik motor penggerak kompresor. Bagian-bagian kontaktor magnet dikelompokan menjadi beberapa bagian, diantaranya: kontak daya dan kumparan magnet

.

Gambar 2 Kontaktor magnet Kompresor CO 232(1)

Kontak daya dilengkapi dengn 3 buah susunan kutub kontak daya yang digunakan sebagai saklar pembuka dan penutup rangkaian terhadap beban. Kontak daya terbuat dari tembaga berlapis perak. Dampak berulang-ulangnya proses menutup dan membuka dari kontak daya dapat menyebabkan terjadinya oksidasi pada permukaan kontaktersebut. Oksidasi tersebut harus dibersihkan untuk mendapat permukaan kontak yang rata sehingga distribusi arus listrik terjadi dengan sempurna. Sebaliknya permukaan kontak daya yang tidak rata menyebabkan tahanan kontak menjadi naik sehingga distribusi arus

listrik terhambat, yang dapat menimbulkan panas lebih sehingga dapat melelehkan material dari rumah kontaktor.

Gambar 3. Kontak daya(1)

Kumparan elektromagnetis berfungsi untuk menyambung dan memutuskan kontak daya dan kontak kontrol secara elektromagnetis.

Gambar 4. Kumparan magnet kontaktor(1)

Kumparan elektromagnetis harus memiliki tahanan isolator yang baik untuk mendapatkan gaya magnet yang kuat. Jika kumparan lemah/tahanan isolatornya rendah dapat mengakibatkan kontaktor magnet bergetar. Kumparan magnet dapat juga berfungsi sebagai pengaman peralatan akibat adanya fluktuasi tegangan listrik Temperatur yang diijinkan untuk kontaktor magnet berdasarkan name plate kontaktor magnet pada kompresor adalah 75 0C Thermal Relay(2)

Thermal relay berfungsi sebagai penghubung atau pemutus arus dengan adanya pengaruh temperature/panas, yang mengenai sensor,yang PTC(Positif Temperatur Coeficient ).

17

Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 ISSN 1978-9858 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

Gambar 5. Thermal Relay CO 232

Gambar 6: Blok diagram Termal Relay(2)

Adanya perubahan temperatur yang

ditangkap oleh PTC dirubah menjadi besaran listrik, Tegangan yang masuk kerangkaaian thermal relay ditangkap oleh komponen OP-Amp/penguat yang difungsikan sebagai komparator dimana besarnya tegangan masuk ( V Thermistor) dibandingkan dengan tegangan setting (V setting).

Gambar 7. Komparator(2)

Jika tegangan pada input positif lebih

besar dibanding pada tegangan setting maka output komparator memberikan tegangan ke relay sehingga relay aktif . Relay disini difungsikan sebagai pemutus arus pada rangkaian arus kuat .

Thermal Relay berfungsi pada sistem udara tekan sebagai pengaman motor kompresor dari kerusakan yang dapat disebabkan oleh kenaikan arus yang mengakibatkan terjadinya temperatur/panas yang berlebih pada motor sehingga dapat membakar gulungan motor tersebut. Pada saat temperatur kumparan stator mencapai 80 0C, thermal relay harus dapat memutuskan arus listrik dari rangkaian kumparan

kontaktor magnet utama sehingga kompresor berhenti beroperasi.(1) Stator Sebatang peghantar yang beisolasi ditempatkan pada ruangan yang lembab berpengaruh terhadap tahanan isolator menjadi turun disebabkan uadara lembab sekitrar dapat menjadi konduktor.(4) Berdasarkan data name plate kompresor CO 232 tahanan isolator stator yang terpasang termasuk kelas C dimana temperatur yang diijinkan ketika beroperasi maksimum 80 0C Sebagai acuan dan pembanding ciri tahanan isolator stator memenuhi syarat/berfungsi, mengacu kepada tahanan isolator stator kompresor yang beroperasi normal.. Data hasil pengukuran tahanan isolator statoror motor kompresor yang beroperasi normal adalah 45 MΩ

Gambar 8. Stator Kompresor CO 232(1)

TATA KERJA 1. Peralatan dan bahan Peralatan dan bahan yang digunakan dalam analisis kerusakan sistem kelistrikan kompresor CO 232 Instalasi Radiometaurgi adalah ohmmeter, ampelas, kikir, meger, regulator tegangan, kuas, tang kombinasi, alkohol 70%, penggaris dan termometer digital. 2. Langkah kerja Analisis kerusakan sistem kelistrikan kompresor CO 232 dilakukan pada kontaktor magnet, thermal relay dan stator motor penggerak kompresor. Sebagai langkah awal untuk analisis kerusakan dilakukan dengan cara mengumpulkan literatur, data name plate komponen dan

18

ISSN 1978-9858 Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

pengukuran pada komponen yang berfungsi sebagai acuan/pembanding. Untuk mengetahui unjuk kerja kontaktor magnet dilakukan langkah-langkah sebagai berikut: pertama dilakukan pengukuran tahanan isolator kumparan magnet menggunakan ohmmeter digital, pada kumparan magnet yang berfungsi kemudian kontaktor magnet dilepas dari rumah kompresor untuk diperiksa permukaan kontak dayanya, jika terjadi oksidasi kemudian dibersihkan menggunakan kikir dan ampelas. Kontaktor magnet dirakit kembali untuk mengetahui unjuk kerjanya dengan memberi pasokan sumber tegangan listrik 48 volt AC pada kumparan magnet selama 16 jam Untuk mengetahui tahanan isolator stator langkah awal dilakukan pengukuran tahanan isolatornya menggunakan meger, karena tahananisolator rendah maka dilakukan dengan cara

memanaskan permukaan kumparan stator menggunakan lampu 2000 watt dipasang pada jarak 0 cm, waktu 72 jam dan temperatur yang ditetapkan 75 0C. Ciri thermal relay berfungsi dilakukan dengan cara menekan/mereset tuas mekanik thermal relay sehingga jika direset, posisi kontak relay normaly clouse harus terputus dan normaly open. harus terhubung diukur menggunakan ohmmeter. Cara lain dengan memanaskan kumparan stator sehingga pada temperatur 80 0C. thermal relay harus aktif/bekerja untuk memutuskan kontak normaly clouse menjadi normaly open . HASIL DAN PEMBAHASAN Setelah dilakukan analisis kerusakan sistem kelistrikan kompresor CO 232 IRM diperoleh data dan hasil seperti ditunjukkan pada tabel dan gambar di bawah:

Tabel 1. Hasil pengukuran dan unjuk kerja kontaktor magnet

Pengukuran

tahanan isolator kumparam

magnet (megaohm)

Pengaruh waktu terhadap

temperatur kumparan magnet

(0C)

Temperatur

Data name

plate (0C)

Yang dianalisa

Acuan

3 jam

8 jam

16 jam

2,1 2 40 40 41

75

Berdasarkan data yang ditunjukkan pada

Tabel 1, Tahanan isolator kumparan magnet yang dianalisa 2,1 MΩ sedangkan tahanan isolator yang dijadikan pembanding 2 MΩ menunjukkan kumparan magnet yang dianalisa berfungsi.

Setelah dilakukan pasokan tegangan 48 volt AC pada kumparan magnet dengan percobaan pengoperasian kompresor selama 16

jam temperatur kontaktor magnet menunjukan 41 0C, temperatur tersebut lebih rendah dibandingkan temperatur maksimum yang diijinkan, berdasarkan name plate 75 0C menunjukkan kontaktor magnet tersebut berfungsi dan dapat digunakan sebagai komponen kompresor CO 232

Temperatur 41 0C pada kontaktor menunjukan permukaan kontak daya rata, tahanan kontaknya sempurna sehingga distribusi arus listrik sempurna. Sedangkan permukaan kontak daya yang tidak rata menjadi tahanan kontak besar distribusi arus tidak rata /tertahan menimbulkan panas. Panas tersebut dapat melelehkan kontaktor magnet bahkan dapat menimbulkan hubungan singkat antar phasa.

Tabel 2. Hasil perlakuan panas pada kumparan

stator motor

Data Tabel 2 menunjukkan hasil

pengukuran rata – rata tiap phasa/antara terminal(data lengkap pengukuran ditunjukkan pada lampiran) dimana sebelum dilakukan pemanasan tahanan isolator kumparan stator menunjukkan 7 MΩ. Tahanan isolator tersebut sangat rendah dibandingkan dengan tahanan isolator stator kompresor yang beroperasi normal yaitu 45 MΩ. Untuk meningkatkan tahan isolator yang rendah maka dilakukan pemanasan kumparan stator menggunakan lampu 2000 watt pada jarak 0 cm/menempel pada rumah stator, selama 16 jam, temperatur 75 0C sehingga diperoleh peningkatan tahanan isolator menjadi 55 MΩ. Tahanan isolator dapat dioperasikan. Tahanan isolator semakin besar semakin baik.

Setelah di reset tuas mekanik thermal relay dan dilakukan pengukuran, tutup buka kontak NO dan NC berfungsi baik tetapi setelah dipasangkan pada kompresor yang beroperasi normal kompresor tidak beroperasi, dicirikan

Tahanan isolator stator setelah dipanaskan menggunakan

pemanas lampu 2 x 1000 watt

Tahanan isolator ststor

sebelum dipanaskan

Tahanan isolator ststor

kompresor yang

beroperasi normal

(CO 230)

No

Jarak

(cm)

Waktu

(jam)

Temp ( 0C )

Tahanan

Isolator (MΩ)

Tahanan

Isolator (MΩ)

Tahanan Isolator (MΩ)

1 10 2 40 7 2 10 6 55 7 3 5 2 70 8 4 5 6 71 8 5 0 6 75 12 6 0 24 75 24 7 0 48 75 30 8 0 72 75 55

7 45

19

Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 ISSN 1978-9858 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

thermal relay tidak berfungsi. Cara lain termal relay dilakukan dengan memasangkan rangkaian thermal relay pada stator yang dipanaskan akan tetapi hingga temperatur 80 0C termal relay tidak aktif/bekerja dicirikan dengan kontak NC tidak terputus dan kontak NO tidak terhubung sehingga thermal relay tersebut tidak berfungsi.

Cara menganalisisi kerusakan thermal relay dengan perlakuan panasan pada stator ditunjukkan pada gambar 9 di bawah.

Gambar 9 menunjukan analisis kerusakan thermal relay, jika kumparan stator motor penggerak kompresor mencapai temperatur 80 0C, sensor NTC menangkap panas kemudian diterima oleh PTC yang ada di dalam thermal relay dirubah menjadi besaran listrik untuk dikuatkan oleh rangkaian OP-Amp diteruskan ke komparator, komparator memberikan tegangan ke relay sehingga relay aktif . Relay memutuskan arus pada kumparan kontaktor magnet.untuk memutuskan rangkaian kontaktor magnet sehingga kompresor off.

Gambar 9. Rangkaian utama komponen kelistrikan kompresor CO 232 (1)

KESIMPULAN 1. Setelah dilakukan analisis kerusakan pada

kontaktor magnet dengan memberi pasokan tegangan 48 volt AC pada kumparan magnet selama 16 jam secara kontinyu dapat berfungsi dengan baik, yang dicirikan dengan kumparan kontaktor magnet tidak bergetar dan temperatur KTM normal 41 0C. Hal ini menunjukkan permukaan kontak daya rata dan distribusi arus listrik sempurna

sehingga tidak menimbulkan temperatur/ panas lebih.

2. Dengan melakukan perlakuan panas kumparan stator pada jarak 0 cm, selama 72 jam, temperatur maksimum 75 0C, terjadi peningkatan tahanan isolator stator dari 7 MΩ menjadi 55 MΩ sehingga stator tersebut memenuhi syarat untuk dioperasikan.

3. Thermal Relay tidak dapat berfungsi 4. Sebagai percobaan kontaktor magnet dan

tahanan isolator yang dinyatakan berfungsi

20

ISSN 1978-9858 Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

digunakan kembali sebagai komponen kompresor CO 232, kemudian kompresor dioperasikan selama 16 jam kontinyu dapat beroperasi normal.

DAFTAR PUSTAKA 1. ANONIM, Operation and Maintenance

Instructions For Type SSR MH110, Ingersoll-rand Company, July 1982 U.S.A.

2. GE MULTILIN, Protection Control and Comunications Solutions, 2005.

3. ANONIM, Dokumen Sistem VAC IRM, BATAN 1985.

4. SOELAIMAN, MAGARISAWA MABUCHI, Mesin Tak Serempak Dalam Praktek, PT Pradnya Paramita, Jakarta, 1995.

5. ANONIM, Pelat Nama Komponen Kompresor Ingersoll-Rand, Gedung 21 BATAN Serpong, Tahun 2009

TANYA JAWAB 1. Agus Sunarto

• Judul Analisis kerusakan namun telah dilakukan percobaan/uji fungsi sehingga judul masuk kepada perbaikan?

Asep Fathudin • Sebelum dilakukan perbaikan untuk

menentukan alat yang rusak/berfungsi maka harus dianalisa dahulu sedangkan percoban/uji fungsi untuk percobaan setelah alat dianalisis dapat berfungsi.

2. Winter Dewayatna • Apakah tidak berbahaya/berisiko

mengoperasikan kompresor tanpa thermal relay?

Asep Fathudin • Tentu berbahaya karena jika terjadi panas

lebih dari 800C pada kumparan stator motor penggerak kompresor akan terbakar. Pengoperasian kompresor dipantau secara kontinyu dengan mengukur temperatur stator tidak lebih dari 75 0C dan indikator lainnya

21

Prosiding Seminar Pengelolaan Perangkat Nuklir Tahun 2009 ISSN 1978-9858 PTBN-BATAN, Serpong 19 Agustus 2009

Lampiran Pengukuran Isolator Kompresor CO 230 dan 232

Tabel 1. Pengukuran isolator kompresor 230

WAKTU PENGUKURAN

JULI 2008

DATA HASIL PENGUKURAN

TAHANAN ISOLATOR

KUMPARAN STATOR

KOMPRESOR CO 230

(PEMBANDING)

OPERATOR:

1. Asep Fathudin

2. Suhardi 3. Iskak

haryono 4. Sutardi

TAHANAN ISOLATOR STATOR PADA TEMPERATUR 650C

U

V

U

W

U

Z

U

X

U

Y

V

Z

V

X

V

Y

V

W

W

X

W

Z

W

Y

U

N

V

N

W

N 45 45 46 0 44 45 47 0 46 45 0 47 46 47 47

Tabel 2. Pengukuran isolator kompresor 232

WAKTU PENGUKURAN

JULI 2008

DATA HASIL PENGUKURAN

TAHANAN ISOLATOR

KUMPARAN STATOR

KOMPRESOR CO 232

OPERATOR:

1. Asep Fathudin 2. Suhardi 3. Iskak haryono 4. Sutardi

TAHANAN ISOLATOR STATOR PADA TEMPERATUR 300C

U

V

U

W

U

Z

U

X

U

Y

V

Z

V

X

V

Y

V

W

W

X

W

Z

W

Y

U

N

V

N

W

N 6 8 6 0 8 8 7 0 6 7 0 7 6 7 7

Tabel 3. Pengukuran isolator kompresor 232

WAKTU PENGUKURAN

JULI 2008

DATA HASIL PENGUKURAN

TAHANAN ISOLATOR

KUMPARAN STATOR

KOMPRESOR CO 232

OPERATOR:

1. Asep Fathudin 2. Suhardi 3. Iskak haryono 4. Sutardi

TAHANAN ISOLATOR STATOR PADA TEMPERATUR 750C

U

V

U

W

U

Z

U

X

U

Y

V

Z

V

X

V

Y

V

W

W

X

W

Z

W

Y

U

N

V

N

W

N 56 55 56 0 54 57 57 0 56 55 0 56 55 54 57

22