Aug 112012
 

Di era saving energi saat ini, pemakaian VFD (Variable Frequency Drive) dipastikan semakin banyak. VFD memang memperbaiki starting dari motor. Selain nilai plus yang dimiliki, VFD juga memberikan tambahan nilai minus pada sistem kelistrikan. VFD menyuntikkan harmonik kedalam sistem dan interferensi frekuensi tinggi ke dalam motor. Posting saat ini hanya menyoroti efeknya pada motor.

(

PWM control pada VFD menghasilkan high frequency switching

Kita tahu motor, dalam hal ini motor induksi, memilki rugi-rugi arus eddy. Kita juga tahu bahwa rugi-rugi ini berbanding lurus dengan frekuensi yang menginduksi. Jadi, agar kita bisa meminimalisasi rugi-rugi arus eddy ini, kita harus memakai high efficiency motor. Selain rugi-rugi arus eddy, ada efek lain yaitu ground shaft current, arus yang keluar dari poros. Bagaimana ini bisa terjadi? sesuai dengan hukum Faraday bahwa perubahan fluks magnet akan menimbulkan tegangan pada object yang terinduksi, tegangan akan timbul pada shaft karena frekuensi tinggi yang diinduksikan dari stator. Karena induksi tidak merata, maka tegangan yang timbul pada shaft juga tidak merata, terjadilah perbedaan tegangan yang akan menimbulkan arus. Jadi arus ini timbul karena kuat medan magnet yang diinduksikan ke shaft tidak merata.

Kemana arus ini harus mengalir?
Ada tiga mode bagaiman arus in mengalir seperti terlihat pada gambar dibawah.

Bearing current case 1 High Frequency circulation current :
  • Sering terjadi pada motor ukuran medium dan tinggi, frame size 315 keatas, PN > 100kW.
  • \frac{du}{dt} dan switching frequency yang tinggi akan menambah resiko
  • 95% kasus keruskan bearing pada VSD adalah kasus yang seperti ini.
Bearing current case 2 Capacitive Discharge Current :
  • Ini merupakan kasus khusus pada motor dengan ukuran kecil.
  • Frame motor ditanahkan.
  • Shaft motor tidak ditanahkan dengan shaft grounding brush
Bearing current case 3 High Frequency Shaft Grounding Current :
  • Terjadi pada motor dengan power cable tidak simetris dan tanpa shielded.
  • Ada kontak tidak langsung dengan tanah melalui pompa/kompresor atau gearbox
  • Pentanahan stator yang tidak terlalu baik

dari ketiga mode tersebut, terlihat bahwa arus mengalir melalui bearing dari motor atau pompa. Hal ini menimbulkan efek fisik pada bearing, dan meningkatkan vibrasi motor. Hal ini akan kita bahas di posting selanjutnya.

Bagaimana kita mencegah kerusakan pada bearing ini? Beberapa hal yang disarankan adalah:

  • Menggunakan insulated bearing untuk memutus looping
  • Membuang arus shaft ke tanah/ melakukan equipotensial pada shaft



  • regards
    ‘engelect’

Oct 192011
 

Dari posting Pentanahan 4 dan Perihal Tegangan Sentuh pada sistem High Resistance Grounding, kita belum mendapatkan berapakah tegangan sentuh pada saat “second fault” terjadi. Tulisan ini ingin mengungkapkan mengapa pada saat “second fault“, gangguan tersebut harus segera diamankan. Ilustrasi dibawah ini akan menjadi acuan pembicaraan kita.

Saat second fault terjadi, arus ganguan I_f akan mengalir pada loop ABCDEFGHIJ. Mari kita umpamakan beban 1 di supply melalui kabel dengan diameter 50 sqmm dengan panjang 50 meter dan beban 2 disupply melalui kabel 25 sqmm dengan panjang 30 meter. Kabel grounding memiliki ukuran yang sama dengan kabel phase dan resistansi pada bagian F-E diasumsikan NOL.

Dari persamaan tentang resistansi, R=\rho l/S, maka impedansi loop fault adalah

Z_{loop}=2\times[\rho\times(\frac{30}{25}+\frac{50}{50}) . Dimana \rho =22.5\times 10^{-3} \Omega .mm2/mZ_{loop}=2\times 22.5\times 10^{-3}\times 2.2Z_{loop}= 99 m\Omega

Kita akan mengasumsikan tegangan saat terjadinya second fault adalah 0.8 V (line-line). Nilai 0.8 ini dianggap cukup worst case untuk memastikan unti proteksi bekerja. Dengan mengasumsikan U_{AJ}=0.8U_n=400\times 0.8 =320 V maka kita dapat arus gangguan (If), I_f=\frac{320}{99\times 10^{-3}}=3232 A.

Akibat arus gangguan sebesar If tersebut maka terdapat beda potensial antara beban 1 (p1) dan beban 2(p2), sebesar ZDGIf=Zloop/2 x If =159 volt.

Body dari beban 1 (p1) akan mengalami kenaikan tegangan terhadap tanah sebesar Z_{FG}I_f=(\rho\frac{50}{50})(I_f)=22.5\times 10^{-3}\times 3232 =73 V

Body dari beban 2 (p2) akan mengalami kenaikan tegangan terhadap tanah sebesar Z_{DE}I_f=(\rho\frac{30}{25})(I_f)=22.5\times 10^{-3}\times 3232 =87 V

Nilai ini jelas melebihi batas minimum yang dipersyaratkan oleh IEC dan harus diamankan kurang dari 5 seconds(lihat posting Pentanahan 4) .

Second fault terjadi di remote system.

Apa yang terjadi jika second fault terjadi di beban 3 (p3)? Untuk hal ini, maka arus gangguan yang kembali akan ditentukan oleh besarnya rp dan rp3. Kita asumsikan bahwa rp= 10 ohm dan rp3=15 ohm. Maka kita akan mendapatkan sebuah rangkaian serial dari V3-cable phase- load 1(p1)grounding conductor (of load 1)-rp-rp3-grounding conductor (of load 3)- load 3 (p3) – conductor of load 3 (p1). Umumnya rsistansi elektrode pentanahan (rp dan rp3) memiliki orde jauh lebih tingi daripada resistansti conductor. Lihat ilustrasi dibawah ini.

Jadi beda potensial antara permukaan load 1, yang fault, dengan ground adalah \frac{400}{10+15}\times 10 = 160 V. sesuai dengan hukum pembagi tegangan.

Beda potensial di permukaan load 3 dengan ground adalah \frac{400}{10+15}\times 15=240V.

terlihat jelas bahwa menghindari terjadinya remote load pada sistem IT sangat membantu menurunkan tegangan sentuh.

%d bloggers like this: