Hilangnya fase
Penyebab ketidakseimbangan yang paling umum pada motor tiga fasa adalah hilangnya fasa akibat sekering putus, pemutus sirkuit, konektor, atau konduktor yang rusak. Ketidakseimbangan pada beban lain yang terhubung juga dapat memengaruhi motor. Ketidakseimbangan tegangan sebesar 3,5% dapat menghasilkan peningkatan suhu motor sebesar 25% atau lebih. Hal ini terutama disebabkan oleh urutan negatif yang dihasilkan oleh ketidakseimbangan tersebut.
Arus ini menghasilkan fluks di celah udara motor yang berputar berlawanan arah dengan arah putaran motor sebenarnya. Efek relatifnya pada dasarnya adalah arus frekuensi ganda di rotor. Skin effect menghasilkan resistansi yang lebih tinggi, dan impedansi urutan negatif pada dasarnya tetap pada nilai rotor terkunci. Dengan demikian, arus tinggi dan resistansi tinggi memperparah efek pemanasan.
Total panas yang dihasilkan dalam sebuah motor berbanding lurus dengan:
I 1 2 + K 2 2 ×t (persamaan 1), di mana,
- I 1 dan I 2 masing-masing adalah arus urutan positif dan negatif pada motor.
- K = R r2 / R r1 = estimasi konservatif sebesar 175 / I LR 2 (persamaan 2)
Di mana,
- R r1 dan R r2 masing-masing adalah resistansi urutan positif dan negatif rotor motor.
- Saya LR arus rotor terkunci dalam per unit.
Untuk fase terbuka antara transformator dan motor, X T akan ditambahkan secara seri dengan impedansi sumber untuk nilai ekivalen Z S1 dan Z S2 . Ketika fase terbuka berada antara sistem dan transformator, X T tidak akan dimasukkan dalam ekivalen sumber, tetapi ditambahkan secara seri dengan impedansi motor.
Rangkaian ini untuk motor yang tidak terhubung ke ground, seperti yang biasa dilakukan.
Distribusi arus untuk fasa terbuka menggunakan jaringan pada Gambar 1 ditunjukkan pada Gambar 2 untuk beberapa situasi.
Nilai impedansi per unit tipikal yang ditampilkan semuanya berdasarkan kVA motor, dan adalah:
- Z S1 ×Z S2 = 0,05 ∠90° pu,
- Z L1 = Z L2 = 1,0 ∠15° pu untuk beban statis pada motor,
- Z M1 = 0,9 ∠25°,
- Z M2 = 0,15 ∠85°.
Sudut-sudut ini disertakan dalam perhitungan, tetapi penyederhanaan dengan mengasumsikan semua impedansi pada sudut yang sama memberikan perkiraan yang mendekati dan tidak mengubah tren yang ditunjukkan. Dengan semua nilai pada 90°, misalnya, I S1 = 0,87 pu, bukan 0,96 pu seperti pada Gambar 2.
Dari arus-arus urutan ini, diamati bahwa di kedua sisi rangkaian terbuka I a = I 1 + (−I 2 ) = 0 benar. Arus fase suara adalah (ketika I 1 = −I 2 ):
- Saya b = a 2 Saya 1 + aI 2 = −j√3I 1
- Ic = aI 1 + a 2 I2 = +j√3I1
Jadi pada Gambar 2, arus Ib dan Ic adalah 1,66 pu . Dengan demikian, terlihat bahwa fasa terbuka menghasilkan arus fasa yang sangat rendah relatif terhadap arus beban motor normal sekitar 1 pu. Akibatnya, relai arus lebih tidak memadai untuk mendeteksi fasa terbuka .
Daya ditransfer melalui celah udara motor dan mengurangi daya poros motor sehingga dapat terjadi kerusakan.
Salah satu contoh yang ditunjukkan memperlihatkan bahwa motor akan berhenti pada 20% beban nominal , dengan beban statis tiga kali lebih besar daripada beban motor; atau pada 50% beban nominal, dengan beban statis sama dengan beban motor. Selain itu, nilai impedansi urutan negatif motor yang rendah menyiratkan bahwa sebagian besar arus urutan negatif mengalir di dalam motor sehingga meningkatkan pemanasan.
Distribusi ini diilustrasikan pada Gambar 3 di atas.
Arus urutan negatif motor dapat rendah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4 di bawah ini, hanya ketika beban statis adalah satu fasa.
Prinsip dasar untuk fase terbuka adalah bahwa arus urutan positif dan negatif sama besar dan berlawanan arah selama tidak ada urutan nol yang terlibat. Hal ini berguna untuk mengembangkan arus ketidakseimbangan melalui bank transformator wye-delta .
Perhitungan ini, serta perhitungan pada Gambar 2, 3 dan 4, adalah untuk kondisi segera setelah fase terbuka dan sebelum motor melambat, macet, atau impedansi internalnya berubah, dan sebagainya.
Arah arus yang ditunjukkan pada diagram rangkaian untuk kedua gambar ini sudah benar untuk diagram fasor. Tanpa diagram fasor spesifik ini, I B pada Gambar 5 dapat ditunjukkan masuk ke motor seperti yang ditunjukkan, tetapi dengan magnitudo √3 dan I C dengan magnitudo √3 mengalir ke sumber. Ini sebenarnya adalah aliran yang terjadi, dan ditunjukkan pada Gambar 5 oleh diagram fasor, yang menunjukkan bahwa I B mengalir seperti yang ditunjukkan, tetapi I C berada 180° dari I B , keduanya dengan magnitudo √3 .
Jika I B dan I C ditunjukkan berlawanan arah pada diagram rangkaian, diagram fasor yang benar adalah menunjukkan I B dan I C sefase. Arus-arus ini dapat ditelusuri melalui transformator dengan ketidakseimbangan yang ditunjukkan, mengingat bahwa arus 1,0 pu pada belitan wye muncul sebagai arus 0,577 pu pada belitan delta.
Tegangan urutan negatif dapat digunakan untuk mendeteksi ketidakseimbangan pada rangkaian motor. Berdasarkan definisi fundamental V 2 = −I 2 Z 2 . Dengan mengacu pada contoh Gambar 2, 3 dan 4, tegangan urutan negatif per-unit pada kedua sisi fase terbuka untuk situasi a dan b akan mengikuti.
Untuk situasi c , V 2S = V 2M karena tidak ada fasa terbuka antara catu daya dan motor.
Ketika fase terbuka berada di hilir atau di antara pengukuran V2 dan motor, relai tegangan urutan negatif akan “melihat” V2S , yang bisa sangat rendah karena sumber impedansi rendah. Ketika fase terbuka berada di hulu atau di antara pengukuran V2 dan suplai, relai akan “melihat” V2M , yang umumnya lebih besar .
Dengan demikian, tegangan urutan negatif paling berguna untuk fase terbuka di bagian hulu, sedangkan perbandingan arus fase digunakan untuk fase di bagian hilir.
KONTEN PREMIUM
Kategori “Motor Listrik” dikhususkan untuk artikel-artikel teknis tentang motor listrik. Ratusan artikel yang diterbitkan menjelaskan tentang motor induksi satu fasa dan tiga fasa serta jenis motor lainnya, konstruksinya, metode penyalaan, proteksi, diagram pengkabelan, perawatan, dan prosedur pengujian. Perhatian khusus diberikan pada analisis skema motor dan pemecahan masalah.
