Penyebab Kerusakan Pada Motor Listrik

Faktor-faktor yang dapat menyebabkan sebuah motor bisa mengalami

kerusakan, dapat berasal dari beberapa sebab seperti dari alat yang digerakkan,

jaringan supply yang termasuk di dalam sistem kerja motor maupun keadaan

lingkungan sekitar yang mempengaruhi sebuah motor tidak menjalankan fungsinya

secara normal, seperti pengaruh suhu dan pengaruh mekanis lainnya, maupun hal-

hal yang tidak terduga yang mampu mempengaruhi keadaan dan kestabilan motor.

Kerusakan pada motor dapat disebabkan oleh :

1. Alat yang digerakkan dapat menimbulkan kerusakan pada motor karena :

a. Kopel yang terlalu besar

b. Kopel yang naik turun

c. Pengasutan dan pengereman yang terlalu sering dan terlalu lama

2. Jaringan suplly dapat menimbulkan kerusakan pada motor karena :

a. Tegangan yang terlalu rendah atau terlalu tinggi

b. Tegangan fasa yang tidak sama (untuk motor fasa-tiga)

c. Putusnya salah satu fasa (untuk motor fasa-tiga)

3. Keadaan sekeliling dapat mengganggu karena :

a. Suhu yang terlalu tinggi

b. Kurangnya udara pendingin

c. Getaran-getaran

Kerusakan Motor Disebabkan Karena Alat Yang Digerakkan

Kerusakan motor dapat terjadi dengan beberapa penyebab diantaranya

dikarenakan oleh alat yang digerakkan. Hal ini bisa terjadi juga oleh beberapa sebab

yaitu :

1.    Kopel yang terlalu besar

Pengaruh Kopel Pada Putaran Motor

Arus listrik I yang dialirkan di dalam suatu medan magnet dengan kerapatan

fluks B akan menghasilkan suatu gaya F sebesar :

F = BIl

Arah gaya ini ditentukan oleh aturan tangan kiri, dengan jempol, telunjuk dan

jari tengah yang saling tegak lurus menunjukkan masing-masing arah, F, B, dan I.

Persamaan F = BIl merupakan prinsip sebuah motor, di mana terjadi proses

perubahan energi listrik (I) menjadi energi mekanik (F). Bila jari-jari rotor adalah r,

kopel yang dibangkitkan:

T = F x r = BIlr

Perlu diingat bahwa pada saat gaya F dibangkitkan, konduktor bergerak di

dalam medan magnet dan seperti diketahui akan menimbulkan gaya gerak listrik

yang merupakan reaksi (lawan) terhadap tegangan penyebabnya. Agar proses

konversi energi listrik menjadi energi mekanik (motor) dapat berlangsung, tegangan

sumber yang harus lebih besar daripada gaya gerak listrik lawan.

Kemudian hubungan antara alat yang digerakkan oleh motor dengan kopel

yang terlalu besar dikatakan dapat merusak motor dikarenakan, jika tidak terjadi lagi

singkronisasi antara putaran motor yang diakibatkan kopelnya terlalu besar dengan

alat yang digerakkan. Sehingga, motor akan kelebihan kerja dengan tidak

mampunya mengimbangi beban pada alat yang digerakkan, dengan demikian motor

terancam mengalami kerusakan misalnya, rotornya macet hingga bisa

menyebabkan kebakaran pada mesin motor tersebut.

2.    Kopel yang naik turun

Pada pembahasan sebelumnya telah dibahas bagaimana kerusakan yang

akan terjadi pada motor jika kopelnya terlalu besar, pada bagian selanjutnya akan

dibahas pula bagaimana kopel yang naik turun dapat merusak motor.

Pada umumnya kopel pada motor listrik biasanya mempunyai nilai konstan,

gunanya untuk mestabilkan kinerja putaran motor. Jika kemudian kopelnya naik

turun maka kestabilan kinerja putaran motor akan berpengaruh dan pengaruhnya

cukup signifikan dengan alat yang digerakkan dimana kestabilan kinerja putaran

motor akan terganggu dengan naik turunnya kopel tersebut. Dari sini kerusakan

motor bisa muncul misalnya, komponen-komponen yang ada didalam mesin motor

akan melakukan kerja dengan tidak normal karena suatu saat putaran motor bisa

cepat dan dapat pula lambat sedang alat yang digerakkan mengalami perubahan

terus menerus.

3.    Pengereman yang terlalu lama dan sering

Suatu motor listrik dapat berhenti dengan adanya geseran yang terjadi. Tetapi

tentu saja hal ini membutuhkan waktu yang lama. Untuk dapat menghentikan motor

dalam waktu yang relatif singkat dilakukan pengereman. Kemudian dikatakan motor

listrik akan mengalami kerusakan jika pengereman dilakukan terlalu sering, yang

kemudian berhubungan dengan alat yang digerakkan, akan mempengaruhi putaran

motor dengan kata lain putaran motor tidak stabil lagi hingga lama kelamaan jika

ketidak stabilan putaran motor dibiarkan terus maka rotor bisa mengalami

kemacetan dan dapat pula menyebabkan kopel yang kostan menurun. Untuk lebih

jelas kita bisa melihat ada tiga jenis pengereman yaitu pengereman dinamik,

pengereman regeneratif, dan pengereman mendadak. 

Pengereman Dinamik

Pada pengereman dinamik, penghentian motor dapat terjadi jika tegangan

terminal Vt, dihilangkan dan diganti dengan tahanan R1. Dalam keadaan ini energi

putaran diberikan pada tahanan R1, yang menyebabkan kecepatan menjadi turun.

Demikian pula tegangan Ea pun akan menurun. Sekarang motor befungsi sebagi

generator penggerak mula. Untuk menjaga penurunan kopel yang konstan, R1

harus pula diturunkan. Harga R1 dipilih sedemikian rupa, sehingga arus jangkar

tidak terlalu besar (umumnya diambil dua kali harga arus jangkar pada beban

penuh). Harga R1 dapat dihitung dari persamaan.

Ea = ILR1 + IaRa

Pengereman Regeneratif

Pada pengereman regeneratif, energi yang tersimpan pada putaran

dikembalikan kepada sistem jala-jala. Cara ini biasanya dipakai pada kereta api

listrik. Ketika kereta api berjalan menurun, kecepatan motor laju sekali, karenanya

Ea > Vt, yang mengakibatkan daya dikembalikan kepada sistem jala-jala untuk

keperluan yang lain. Pada saat daya dikembalikan kepada sistem jala-jala,

kecepatan menurun dan proses pengereman berlangsung seperti pada pengereman

dinamik.

Pengereman Mendadak

Pengereman mendadak adalah pengereman suatu motor dalam waktu yang

sangat singkat dan tiba-tiba, yaitu dengan cara membalik polaritas motor. Tahanan

R2 disisipkan antara titik X dan Y.

Karena tegangan jangkar telah berbalik polaritasnya, sehingga arahnya sama

dengan tegangan terminal, besarnya R2 pun dapat dihitung dari persamaan Ea + Vt

= Ia (Ra + R2).

Harga R2 dipilih sedemikian rupa, sehingga arus jangkar yang mengalir pada

saat pengereman tidak terlampau besar (umumnya dua kali harga arus pada beban

penuh). Selama pengereman berlangsung Ea turun, sehingga R2 harus diperkecil

untuk menjaga penurunan kopel yang konstan.

Kerusakan Motor Diakibatkan Jaringan Suplly

Motor juga dapat mengalami kerusakan diakibatkan oleh jaringan suplly

dimana jika terjadi :

1.    Tegangan yang terlalu rendah atau terlalu tinggi

Pada motor listrik adanya tegangan yang terlalu rendah atau terlalu tinggi bisa

mengakibatkan kerusakan pada motor listrik. Dimana Jika tegangan rendah berarti

teganganya mendekati nol atau bisa dikatakan hilang sama sekali, hal ini berbahaya

jika tidak diantisipasi secepat mungkin. Kerusakan akan terjadi pada saat jaringan

suplly mendadak kembali normal, maka dengan mendadak pula mesin akan

berjalan, disini kejut arus akan timbul, pengaman-pengaman yang ada juga bisa

putus dan mengancam aparatur yang ada.

2.    Tegangan fasa yang tidak sama (untuk motor fasa tiga)

Pada prinsipnya untuk system fasa tiga atau tiga fasa memiliki besar yang

sama (untuk tegangan atau arus) tetapi mempunyai sudut yang berbeda sebesar

120o antar fasanya. Sumbu ini disebut juga sumbu yang seimbang. Apabila sumber

mensuplai beban seimbang, maka arus-arus yang mengalir pada masing-masing

penghantar akan memiliki besar yang sama dan berbeda sudut fasanya sebesar

120o . Jadi, begitupula yang terjadi pada motor fasa tiga yang mana jika tegangan

yang masuk atau yang mensuplly motor tersebut tidak sama maka akan menjadikan

motor berputar dengan tidak stabil sehingga dengan sendirinya akan menimbulkan

ketidak normalan pada motor tersebut.

3.    Putusnya salah satu fasa (Untuk motor fasa tiga)

Salah satu penyebab sebuah motor (motor fasa tiga) juga bisa mengalami

kerusakan jika salah satu fasanya putus, dimana akan terjadi pengurangan

tegangan secara mendadak. Sehingga suplly daya kebeban tidak stabil lagi

 

Kerusakan Motor Diakibatkan Pengaruh Lingkungan Sekitar

Salah satu penyebab kerusakan pada motor-motor listrik juga diakibatkan

karena suhu disekitar mesin yang terlalu tinggi. Dimana, jika disekitar mesin tidak

dilengkapi dengan alat pendingin atau arus udara pendingin maka suhu panas

mesin akan meningkat dengan cepat, hingga melewati derajat yang telah ditentukan.

Kalau mesin tidak mampu lagi menahan suhu yang terlalu tinggi maka motor akan

terbakar.

Selain itu, pengaruh lingkungan sekitar yang dapat menyebabkan

kerusakan pada motor bisa diakibatkan karena getaran-getaran yang berlebiha

Proteksi Terhadap Beban

Motor listrik kadang kala diberikan beban lebih tanpa disadari. Beban yang

berlebihan dapat membuat beberapa komponen tak sanggup menahannya,

akibatnya terjadi kerusakan. Misalnya, motor digunakan untuk memutar beban

melebihi kapasitas putaran motor sehingga arus disuplay melebihi daya tahan

kawat, akibatnya kawat kumparan hangus dan tidak dapat digunakan lagi. Untuk

kejadian seperti ini, proses proteksi motor listrik dapat kita bantu dengan

menggunakan rangkaian.

Adapun secara umum motor listrik diproteksi terhadap beban menggunakan

rangkaian meliputi beberapa hal, antara lain pembebanan lebih, hubungan singkat,

dan tegangan rendah. Beberapa komponen elektronis yang berperan penting dalam

rangkaian proteksi motor listrik seperti beberapa relai yang digunakan untuk

memproteksi motor listrik yaitu:

a. Relai Arus Lebih dan Skring Lebur

Untuk memproteksi motor listrik dari pembebanan lebih maupun hubungan singkat

kita dapat menggunakan relai arus lebih.

b. Relai Stall

Stall adalah fenomena dimana putaran motor sewaktu start tidak dapat dinaikkan

dengan cepat karena beban yang terlalu berat. Relai arus lebih harus distel

sedemikian rupa dimana relai arus lebih selama periode start harus membolehkan

arus start yang tinggi selama tidakmelampui batas waktu tertentu yang menyangkut

kemampuan termal motor.

c. Relai tegangan rendah/hilang

saklar motor listrik umumnya menggunakan magnet pemegang kontak-kontak saklar

(holding coil). Proteksi tegangan rendah atau hilang diperlukan karena tegangan

yang rendah dapat menimbulkan arus lebih. Sedangkan tegangan pasokan hilang

perlu diikuti pembukaan saklar agar jangan timbul arus berlebihan jika tegangan

pasokan datang kembali.

d. Relai arus urutan negatif

Apabila pasokan daya dari salah satu fasa hilang, dapat menimbulkan pemanasan

berlebihan dalam stator dan rotor motor. Relai ini mampu melakukan proteksi motor

terhadap gangguan antar fasa, gangguan fasa-tanah, beban lebih, arus urutan

negatif dan motor macet.

Pengaman Motor

Energi listrik merupakan salah satu sumber energi utama di industri. Energi

tersebut terdiri atas sistem pembangkitan, saluran distribusi dan peralatan yang

menggunakan listrik, dimana peralatan ini harus mempunyai pengaman. Motor listrik

bisanya digunakan untuk penggerak alat angkut (konveyor), pengangkat, pengaduk,

penghisap udara, pompa dll. Karena kekuatan motor listrik mempunyai nilai tertentu,

maka diperlukan suatu alat pengaman yang bertujuan apabila terjadi beban lebih

(overload) motor tidak rusak atau terbakar.

Beban lebih dapat terjadi karena adanya beban yang berlebihan maupun

kondisi dari plant yang tidak seharusnya. Misalnya pompa air, tetapi air tersebut

mengandung lumpur, sehingga menjadi lebih berat, berakibat motor yang hanya

didesain untuk memompa air menjadi tidak kuat, dan terbakar. Sesuatu hal yang

bisa digunakan untuk mengetahui suatu motor dalam kondisi beban lebih adalah

arus yang mengalir pada motor.

Setiap motor tergantung dayanya, mempunyai standar nilai arus tertentu yang

diperbolehkan mengalir pada motor tsb. Circuit dalam motor listrik standar minimal

terdiri atas Circuit Breaker yang berupa : MCCB/ NFB (No Fuse Breaker), Magnetic

Contactor, serta OL (overload relay) yang berupa : TOR (Thermal Overload Relay)

atau ada yang menyebut OCR (Over Current Relay) .

Circuit breaker berfungsi untuk melindungi jaringan, sistem distribusi dari arus

yang tinggi yang diakibatkan oleh peralatan, dalam hal ini motor listrik. Magnetic

contactor berfungsi untuk memutus dan menyambung jaringan listrik dengan motor

Yang dikendalikan oleh tombol tekan/saklar. Overload Relay (TOR) berfungsi

untuk melindungi motor listrik dari beban lebih yang ditunjukkan oleh arus yang

mengalir pada jaringan listrik.

Apabila arus yang mengalir melebihi nilai TOR, maka timbul panas pada TOR,

kemudian TOR membuka dan memerintahkan untuk memutuskan jaringan listrik

yang masuk ke motor tsb, sehingga motor terhindar dari kerusakan.

Permasalahannya adalah menentukan berapa besar/nilai Overload Relay (TOR).

Starting Motor Listrik

Metode yang digunakan untuk starting (menjalankan awal) motor listrik cukup

banyak. Sistem ini terkait dengan sifat motor listrik yang menyerap arus listrik yang

tinggi pada saat start. Setelah beberapa saat, arus tersebut akan menurun sesuai

dengan arus yang diserap motor berdasarkan beban yang digerakkan. Metode yang

digunakan antara lain sistem DOL (Direct On Line), Star-Delta, Auto Transformer,

Reostat, soft starter dll.

Dengan memperhatikan sifat dari arus start motor listrik, maka dapat ditentukan

jenis dan besarnya nilai Overload Relay (TOR). Arus start sistem DOL sebesar 6 x In

(Arus nominal motor), sedangkan pada sistem Start-Delta maksimal sebesar 3 x In.

Berdasarkan karakter tersebut, maka apabila menggunakan sistem DOL, nilai TOR

= In, apabila Star-Delta , nilai TOR = In/√3 = 0,732 In.

Karakteristik Overload Relay (TOR)

Overload Ralay mempunyai karakteristik sesuai dengan standar-standar

kelistrikan, diantaranya IEEE, NEMA, IEC, dll. Penulis akan membahas sesuai

standar IEC yang cukup banyak digunakan di Indonesia.

Misalnya suatu Overload Relay (TOR) tertulis IEC 947-4-1, Class 20 bernilai

trip = 10 Ampere. Selang waktu trip digunakan agar TOR tidak trip bila sedang start

maupun ketika ada beban kejut. Dengan berpedoman pada karakterstik tersebut,

maka bisa didesain nilainya dengan memperhatikan arus start dan selang waktunya

sehingga tidak trip serta nilai yang tepat untuk trip (sesuai dengan kemampuan

motor listrik yang dikendalikan) jika terjadi overload sehingga jaringan listrik segera

terputus dan motor listrik aman dari kerusakan/terbakar. Karakteristik motor harus

diketahui karakteristik thermalnya berdasarkan informasi dari motor (name plate)

tersebut.

Jenis kelas pada motor

Standar NEMA pada dasarnya mengkategorikan motor induksi ke dalam

empat kelas yakni desain A, B, C dan D. Karakteristik torsi-kecepatannya dapat

dilihat pada Gambar.

Macam-macam konstruksi motor induksi diklasifikasikan untuk

memudahkan memilih motor yang sesuai. Klasifikasi itu sebagai berikut:

Motor rotor sangkar kelas A, torsi start sekitar 125 sampai 175% torsi

nominal dengan arus start 5 sampai dengan 7 kali arus nominal. Motor

ini umumnya dijalankan (distart) dengan tegangan tidak penuh. (torsi

awal normal, arus start normal).

Motor rotor sangkar kelas B, biasanya distart langsung dengan

tegangan penuh. Reaktansinya relatif tinggi. Arus start sekitar 4,5

sampai dengan 5 kali arus nominal dengan torsi 125 sampai dengan

175 persen. Cos φ

motor kelas B lebih rendah dibanding cos φ motor kelas A. (torsi awal

normal, arus start rendah).

Motor rotor sangkar kelas C, menggunakan rotor sangkar rangkap

(double squirrel cage), biasanya distart dengan tegangan penuh. Arus

startnya 4 sampai dengan 5 kali arus nominal dengan torsi start sekitar

2 kali torsi nominal. (torsi start tinggi, arus start rendah).

Motor rotor sangkar kelas D, reaktansinya relatif tinggi, digunakan

untuk pelayanan yang startingnya sangat berat. Efisiensi motor ini

selalu lebih rendah dibandingkan efisiensi motor kelas A, B dan C.

Motor distart dengan tegangan penuh dengan arus start 4 sampai

dengan 5 kali arus nominal. Sedangkan torsi awalnya sekitar 2 sampai

3 kali torsi nominalnya. Digunakan misal pada bulldozers. (torsi start

tinggi, slip tinggi).

RANGKAIAN SERI:

o   RT = R1 + R2 + ……..+ Rn

o   RT = 10 + 20 + 30 = 60 Ώ

o   Sifat : jika diberi tegangan maka akan terjadi pembagian tegangan, dan

tidak terjadi pembagian arus.

Tegangan R1 ( VR 1 ) = R 1 x VCC/ ( R 1 + R 1 + R 3 )

= (10 x 10) / ( 10 + 100 + 100 ) = 0, 42V Volt

Tegangan R2 ( VR 2 ) = (R 2 x VCC ) / ( R 1 + R2 + R 3 )

= ( 100 x 10 ) / ( 10 + 100 + 100 ) = 4, 76 Volt

Tegangan R3 ( VR 3 ) = ( R 3 x VCC ) / ( R1 + R 2 + R 3 )

= ( 100 x 10 ) / ( 10 + 100 + 100 ) = 4, 76 Volt.

RANGKAIAN PARAREL:

Sifat sifat :

o   Besar tegangan yang dipararel mengecil.

o   RT = (1 / R 1) + ( 1 / R2 ) +……….+ ( 1/ Rn)

o   Rumus dua tahanan pararel = ( R1 + R 2 ) / ( R1 + R3 )

o   Apabila diberi tegangan terjadi pembagian arus dn tidak terjadi

pembagian tegangan.

Arus tiap tahanan adalah:

R1 = VCC / R1 = 10 / 10 = 1 A

I R1 = VCC / R 1 = 10 / 100 = 0,1 A

I R 3 = VCC / R 3 = 10 / 1000 = 0,01 A