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’

Nov 012011
 

Seperti sudah kita ketahui dari posting terdahulu, bahwa pada gangguan karena kebocoran insulasi yang menyebabkan “first fault“, tidak perlu alat proteksi langsung bekerja untuk mengisolasi gangguan. Hal ini disebabkan tegangan sentuh (touch voltage) tidaklah membahayakan personil. Lihat posting ini. Jadi pilihan pada system IT ini akan meningkatkan kontinuitas pelayanan (service continuity). Beberapa peralatan yang harus terdapat pada operasi system IT adalah sebagai berikut:

  • Instalasi PIM (Permanent Insulation Monitor) untuk memberikan indikasi terjadinya first fault baik melalui lampu indikasi atau suara.
  • Fault finder untuk menemukan lokasi fault baik dengan handheld unit atau dengan unit yang otomatis.
  • Unit proteksi bisa trip saat second fault.
  • Pemeriksaan impedansi system untuk meyakinkan, bahwa pada gangguan fase-ke-fase, unit proteksi PASTI akan bekerja. Jika ternyata tidak bekerja, maka diperlukan proteksi tambahan.
  • Overvoltage limiting device harus dipasang di transformer secondary terminal. Device tersebut dipasang diantara titik netral dan ground ATAU antara fase dengan ground.

Apakah PIM (Permanent Insulation Monitor) itu?

PIM merupakan device yang dipakai untuk memonitor secara terus menerus kondisi level isolasi system dan memberi informasi jika terjadi first fault. Prinsip bekerja dari PIM ini adalah dengan mempergunakan tegangan AC frekuensi rendah atau dengan tegangan DC yang rendah yang dibangkitkan dari suatu unit signal generator elektronik. Jika terjadi kebocoran insulasi, maka akan timbul arus bocor. Arus bocor ini dipakai untuk mengindikasikan terjadinya fault dan membantu lokasi terjadinya fault. Akan tetapi tetap harus diperhatikan bahwa PIM hanya bisa dipakai untuk system yang mengijinkan untuk di-inject dengan frekuensi rendah atau DC tegangan rendah. Dengan memonitor isolasi system secara terus menerus, maka tindakan pencegahan sebelum terjadinya first fault dimungkinkan. Tindakan pencegahan ini dilakukan dengan cara memberikan setting alarm yang sesuai pada nilai level isolasi tertentu yang dianggap cukup rendah.

Gambar dibawah adalah ilustrasi instalasi PIM dari brand BENDER

Pada skematik brand BENDER ini, IRDH575 adalah signal generator untuk membangkitkan detected signal. EDS47xx merupakan unit untuk menemukan lokasi fault secara otomatis (automatic fault locator). Unit yang memakai alat serupa gelang (clamp) warna merah merupakan unit portable untuk menemukan lokasi fault. Selain BENDER, beberapa brand lain adalah SCHNEIDER dan ABB. Berikut ini merupakan skematik dari SCHNEIDER untuk automatic fault locator.

Untuk IT system, International standard seperti IEC 60364-4-471 memberi rekomendasi untuk memasang RCD (residual current device) yang memiliki sensitivitas tinggi (\leq 30 mA) untuk sirkuit \leq 32 A di situasi apapun. Untuk lokasi/area dimana resiko kebakaran bisa terjadi, IEC 60364-4-471 merekomendasikan untuk dipasang RCD dengan sensitivitas \leq 500 mA.

Pada kondisi feeder yang panjang, dimana fault loop resistance untuk gangguan fase ke fase menjadi tinggi, maka ada kemungkinan unti proteksi tidak bekerja. Alternative yang terjadi adalah :

  • Pasang unit proteksi dengan magnetic setting yang rendah untuk menjamin I_{SC Min} > I_{setting magnetic}
  • Atau pasang RCD
  • Atau pasang penghantar dengan diameter lebih besar ( fault loop impedance akan turun)
  • Atau pasang kabel grounding tambahan untuk menurunkan fault loop impedance.

Jika beban yang disupplay ternyata memiliki grounding loop yang berbeda, maka hal ini akan membuat unit proteksi tidak sensitive terhadap second fault. Untuk kondisi seperti itu, maka diwajibkan untuk memasang RCD high sensitivity, seperti ilustrasi dibawah ini.

Hal yang sama diaplikasikan untuk lokasi yang tidak mungkin menginstal electrode gronding (contoh : area yang sangat kering), RCD high sensitivity (\leq 30 mA) harus dipasang.

%d bloggers like this: