deteksi kerusakan rotor pada motor induksi menggunakan ... · pada tugas akhir ini analisis...

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 1

Abstrak— Motor Induksi merupakan motor listrik yang

paling banyak digunakan dalam dunia industri. Kehandalan,

keamanan dan efisiensi adalah hal yang sangat diperhatikan

dalam aplikasi modern motor induksi. Kerusakan bars rotor

bisa menjadi masalah yang serius dimana akan terjadi gesekan

antara gulungan stator dengan rotor saat kecepatan tinggi.

Dari beberapa alasan tersebut maka diperlukan diagnosis dan

deteksi gangguan supaya kehandalan operasi motor induksi

tetap terjaga. Pada tugas akhir ini, akan dibahas deteksi

kerusakan rotor pada motor induksi tiga fasa sangkar tupai

menggunakan analisis frekuensi resolusi tinggi yang terdiri

dari Fast Fourier Transform (FFT) untuk mendapatkan

informasi spektrum frekuensi yang lebih detail pada frekuensi

band yang di inginkan. Pendeteksian kerusakan bars rotor di

modelkan dengan persamaan matematika yang di simulasikan

dengan matlab/simulink. Analisis frekuensi resolusi tinggi di

implementasikan pada data arus stator dari hasil simulasi.

Dengan menggunakan analisis frekuensi resolusi tinggi, maka

frekuensi sideband/lain di sekitar frekuensi fundamental dapat

terlihat apabila terjadi kerusakan pada bars rotor.

Kata Kunci— Motor Induksi, pemodelan motor induksi, Fast

Fourier Transform (FFT)

I. PENDAHULUAN

OTOR induksi merupakan motor listrik yang sangat

dominan digunakan pada dunia industri. Konsumsi

industri dalam pemakaian motor induksi mencapai 40-50%.

Pada umumnya motor induksi kuat dan handal. Tetapi,

lingkungan kerja, instalasi dan faktor produksi bisa

menyebabkan kerusakan internal seperti kerusakan pada bars

rotor dan kumparan stator. Kerusakan tersebut tidak hanya

menurunkan efisiensi kerja dari mesin, melainkan bisa

menimbulkan potensi bahaya untuk produksi yang

berkelanjutan dan keamanan. Beberapa tahun yang lalu

terdapat peningkatan ketertarikan untuk mendiagnosis dan

mendeteksi gangguan yang terjadi pada motor induksi

dengan topik mendeteksi kerusakan bars rotor dan hubung

singkat pada gulungan stator [1-4].

Pada Tugas Akir ini, akan dibahas tentang deteksi

kerusakan rotor pada motor induksi tiga fasa sangkar tupai

menggunakan teknik resolusi frekuensi tinggi. Dari hasil

riset beberapa tahun terakhir menunjukan bahwa, kerusakan

pada bars rotor bisa menjadi masalah yang serius dari motor

induksi. Meskipun kerusakan bars rotor tidak menjadi

gangguan awal, tapi bisa menjadi efek kedua yang serius.

Gangguan bisa menyebabkan kerusakan pada bagian

gulungan stator akibat dari gesekan rotor saat kecepatan

tinggi. Hal ini bisa menyebabkan kerusakan yang serius.

Oleh karena itu dibutuhkan deteksi kerusakan pada bars

rotor.

Kerusakan bars rotor pada motor induksi bisa dideteksi

dengan adanya frekuensi sideband/lain pada spektrum arus

stator. Pada Tugas Akhir ini, metode yang digunakan adalah

teknik frekuensi resolusi tinggi dengan menggunakan Fast

Fourier transform (FFT).

II. ANALISIS FREKUENSI RESOLUSI TINGGI DAN

FAST FOURIER TRANSFROM (FFT)

Pada tugas akhir ini analisis frekuensi tinggi digunakan

untuk mengidentifikasi adanya gangguan kerusakan pada

rotor. FFT digunakan untuk untuk mendapatkan informasi

spektrum frekuensi yang lebih detail pada frekuensi band

yang di inginkan. Sedangkan frekuensi resolusi tinggi dari

fast fourier transform (FFT) berhubungan dengan total

panjang rentang waktu untuk memperhatikan banyaknya

sample. Mengenai analisis spektrum resolusi frekuensi f

diidentifikasi atau didapatkan antara adanya dua frekuensi

dalam spektrum arus. Hubungan antara frekuensi resolusi f,

waktu sampling Ts, frekuensi sampling fs dan jumlah banyak

sampling N didapatkan sebagai berikut:

∆𝑓 =𝑓𝑠

𝑁=

1

𝑁𝑇𝑠 (1)

III. PEMODELAN MOTOR INDUKSI DENGAN

KERUSAKAN BARS ROTOR

Pemodelan normal dari motor induksi dapat di turunkan

melalui persamaan matematika, selain itu pemodelan dengan

kerusakan bars motor juga bisa didapatkan melalui

persamaan matematika yang nantinya akan disimulasikan

dengan matlab/simulink.

Deteksi Kerusakan Rotor Pada Motor Induksi

Menggunakan Analisis Frekuensi Resolusi

Tinggi

Veggi Jonar, Dimas Anton Asfani, dan Teguh Yuwono

Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)

Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111

E-mail: [email protected] [email protected]

M

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]


A. Pemodelan Motor Induksi[5]

Model dari motor induksi pada kondisi seimbang bisa di

modelkan dengan menggunakan persamaan tegangan abc

refence frame yang ditunjukkan oleh gambar 1:

Gambar. 1. Sirkuit ideal motor induksi tiga fasa.

Gambar 1 menjelakan s: stator, r: rotor, abc: fasa dari

stator dan rotor, 𝜔𝑟 : kecepatan putar rotor, 𝜃𝑟 : sudut rotor.

Dari gambar 1 didapatkan persamaan diferensial orde

pertama sebagai berikut:

𝐕𝑠𝑎𝑏𝑐 = 𝐫𝑠 𝐢𝑠

𝑎𝑏𝑐 +d 𝜆𝑠

𝑎𝑏𝑐

d𝑡 (2)

𝐕𝑟𝑎𝑏𝑐 = 𝐫𝑟 𝐢𝑟

𝑎𝑏𝑐 +d 𝜆𝑟

𝑎𝑏𝑐

d𝑡 (3)

𝜆𝑠𝑎𝑏𝑐 = 𝐋𝑠𝑠

𝑎𝑏𝑐 𝐢𝑠𝑎𝑏𝑐 + 𝐋𝑠𝑟

𝑎𝑏𝑐 𝐢𝑟𝑎𝑏𝑐 (4)

𝜆𝑟𝑎𝑏𝑐 = 𝐋𝑟𝑟

𝑎𝑏𝑐 𝐢𝑟𝑎𝑏𝑐 + 𝐋𝑟𝑠

𝑎𝑏𝑐 𝐢𝑠𝑎𝑏𝑐 (5)

dimana 𝐕𝑠𝑎𝑏𝑐 , 𝐢𝑠

𝑎𝑏𝑐 , 𝜆𝑠𝑎𝑏𝑐 adalah vektor kolom tegangan,

arus, dan hubungan fluks antara fasa stator. Sedangkan 𝐕𝑟𝑎𝑏𝑐 ,

𝐢𝑟𝑎𝑏𝑐 , 𝜆𝑟

𝑎𝑏𝑐 adalah vektor kolom tegangan, arus dan hubungan

fluks antara fasa rotor. 𝐫𝑠, dan 𝐫𝑟 adalah resistansi stator dan

rotor. 𝐋𝑠𝑠𝑎𝑏𝑐 , 𝐋𝑟𝑟

𝑎𝑏𝑐 adalah induktansi matrik dari gulungan

stator dan rotor sendiri. 𝐋𝑠𝑟𝑎𝑏𝑐 , 𝐋𝑟𝑠

𝑎𝑏𝑐 adalah induktansi mutual

matrik dari stator-to-rotor dan rotor-to-stator.

Fungsi dari 𝜃𝑟 adalah sebagai penggabungan antara

persamaan tegangan stator dan rotor melalui induktansi

mutual. Maka penggabungan tersebut berubah-ubah terhadap

posisi rotor dan waktu. Dengan mentransformasikan

persamaan dari abc reference frame ke arbitary rotating qd0

reference frame, semua variabel motor berada pada

koordinat yang sama. Tujuan dari transformasi ini adalah

untuk memfasilitasi perhitungan saat motor dalam kondisi

transient. Jika 𝜃 adalah sudut antara q-axis dan a-axis dari

dua reference frame, maka variabel matrik yang di

transformasikan dari abc ke qd0 reference frame dapat

didefenisikan sebagai berikut:

𝐓𝑞𝑑0 𝜃 =2

3

cos𝜃 cos 𝜃 −

2𝜋

3 cos 𝜃 +

2𝜋

3

sin𝜃 sin 𝜃 −2𝜋

3 sin 𝜃 +

2𝜋

3

1

2

1

2

1

2

(6)

𝐓𝑞𝑑0 𝜃 −1

=

cos𝜃 sin𝜃 1

cos 𝜃 −2𝜋

3 sin 𝜃 −

2𝜋

3 1

cos 𝜃 +2𝜋

3 sin 𝜃 +

2𝜋

3 1

(7)

Persamaan (2) dan (3) ditransformasikan ke qd0 reference

frame, menjadi

𝐕𝑠𝑞𝑑0

= 𝐫𝑠𝑞𝑑0

𝐢𝑠𝑞𝑑0

+ 𝐄𝑠𝑞𝑑0

+d 𝜆𝑠

𝑞𝑑 0

d𝑡 (8)

𝐕𝑟𝑞𝑑0

= 𝐫𝑟𝑞𝑑0

𝐢𝑟𝑞𝑑0

+ 𝐄𝑟𝑞𝑑0

+d 𝜆𝑟

𝑞𝑑 0

d𝑡 (9)

dimana

𝐄𝑠𝑞𝑑0

= 0 1 0−1 0 00 0 0

𝜆𝑠𝑞𝑑0

𝐄𝑟𝑞𝑑0

= 𝜔 − 𝜔𝑟 0 1 0−1 0 00 0 0

𝜆𝑟𝑞𝑑0

=𝑑𝜃

𝑑𝑡 ; 𝜔𝑟 =

d 𝜃𝑟

d𝑡

Untuk resistansi dan hubungan fluks yang ditransformasikan

ke qd0 reference frame sebagai berikut:

𝐫𝑠,𝑟𝑞𝑑0

= 𝑟𝑠,𝑟 1 0 00 1 00 0 1

(10)

𝜆𝑠𝑞𝑑0

𝜆𝑟𝑞𝑑0 =

𝐿𝑙𝑠 + 𝐿𝑚 0 00 𝐿𝑙𝑠 + 𝐿𝑚 00 0 𝐿𝑙𝑠

𝐿𝑚 0 0 0 𝐿𝑚 0

0 0 0 𝐿𝑚 0 0

0 𝐿𝑚 0 0 0 0

𝐿𝑙𝑟 + 𝐿𝑚 0 0 0 𝐿𝑙𝑟 + 𝐿𝑚 0 0 0 𝐿𝑙𝑟

× 𝐢𝑠𝑞𝑑0

𝐢𝑟𝑞𝑑0 (11)

dimana 𝐿𝑙𝑠 dan 𝐿𝑙𝑟 adalah induktansi bocor pada stator dan

rotor. 𝐿𝑚 adalah induktansi magnetisasi pada stator.

Sedangkan untuk torsi persamaanya adalah sebagai berikut:

𝑇𝑒𝑚 =3

2

𝑝

2 𝜆𝑑𝑠 𝑖𝑞𝑠 − 𝜆𝑞𝑠 𝑖𝑑𝑠 (12)

dan persamaan kecepatan rotor adalah:

d 𝜔𝑟 𝜔𝑏

d𝑡=

1

2𝐻 𝑇𝑒𝑚 + 𝑇𝑙𝑜𝑎𝑑 + 𝑇𝑑𝑎𝑚𝑝

dimana 𝜔𝑏 adalah nilai dasar sudut frekuensi, yang

dikalkulasikan menjadi 𝜔𝑏 = 2𝜋𝑓 , 𝑓 adalah frekuensi

suplai. p adalah jumlah kutub. 𝑇𝑙𝑜𝑎𝑑 adalah torsi mekanik

beban, 𝑇𝑑𝑎𝑚𝑝 adalah torsi damping yang berlawanan dengan

arah perputaran rotor, dan H adalah inersia konstan.


B. Pemodelan Kerusakan Bars Rotor[6]

Motor induksi dengan kerusakan bars rotor dimodelkan

dengan ketidaksimetrisan dari induktansi dan resistansi

didalam fasa motor, yang mana menghasilkan

ketidaksimetrisan medan elektromagnetik di dalam air gap

antara stator dan rotor. Akibatnya, hal ini akan

menginduksikan frekuensi harmonisa pada arus stator.

Akibat dari kerusakan rotor bars bisa dimodelkan dengan

ketidakseimbangan resistansi rotor, perubahan induktansi di

abaikan karena pengaruhnya tidak signifikan dibandingkan

dengan perubahan resistansi [7,8]. Untuk rotor sangkar tupai

kontibusi end-ring dapat juga diabaikan [7,9]. Resistansi dan

induktansi stator tetap tidak dirubah.

Resistansi rotor (persamaan 10) dimodifikasi dengan abc

reference frame sebagai berikut:

𝐫𝑟∗ =

𝑟𝑟 + ∆𝑟𝑟𝑎 0 0

0 𝑟𝑟 + ∆𝑟𝑟𝑏 0

0 0 𝑟𝑟 + ∆𝑟𝑟𝑐 (13)

dimana ∆𝑟𝑟𝑎 , ∆𝑟𝑟𝑏 , dan ∆𝑟𝑟𝑐 merupakan perubahan resistansi

rotor pada fasa a, b, dan c, masing-masing karena kerusakan

bar. Perubahan resistansi diperoleh berdasarkan asumsi dari

kerusakan banyak bar yang berdekatan, tidak pada resistansi

end-ring maupun arus magnetisasi yang diperhitungkan

sebagai acuan. Pendekatan resistansi fasa rotor dari motor

induksi normal dapat diperoleh sebagai berikut [7]:

𝑟𝑟 ≈ 2𝑁𝑠

2

𝑁𝑏 3 𝑟𝑏 (14)

dimana 𝑟𝑏 merupakan resistansi bar rotor, 𝑁𝑏 dan 𝑁𝑠 adalah

jumlah total bar rotor dan ekuivalen putaran gulungan stator.

Bilamana ada kerusakan bar rotor (𝑁𝑏𝑏 ), nilai ∆𝑟 𝑟𝑎 ,𝑏 ,𝑐

diperoleh sebagai berikut:

∆𝑟𝑟𝑎 ,𝑏 ,𝑐 = 𝑟𝑟∗ − 𝑟𝑟 =

2𝑁𝑠 2

𝑁𝑏 3 − 𝑛𝑏𝑏

𝑟𝑏 − 2𝑁𝑠

2

𝑁𝑏 3 𝑟𝑏

=3𝑛𝑏𝑏

𝑁𝑏−3𝑛𝑏𝑏𝑟𝑟 (15)

Untuk mensimulasikan kerusakan bars rotor, matrik

resistansi rotor pada persamaan (3) diganti dengan

modifikasi resistansi rotor 𝐫𝑟∗ . Maka persamaan (3)

ditransformasikan ke qd0 reference frame. Dengan

menggunakan stationery referency frame perubahan

resistansi rotor pada persamaan (13) bisa di tata ulang

menurut qd0 reference frame seperti berikut [9]:

∆𝐫𝑟∗𝑞𝑑0

=

𝑟𝑟11 𝑟𝑟12 𝑟𝑟13



dimana elemen-elemen matrik di atas sebagai berikut:

𝑟𝑟11 =1

3 ∆𝑟𝑟𝑎 + ∆𝑟𝑟𝑏 + ∆𝑟𝑟𝑐 +

1

6 2∆𝑟𝑟𝑎 − ∆𝑟𝑟𝑏 − ∆𝑟𝑟𝑐 cos 2𝜃𝑟 +

36∆𝑟𝑟𝑏−∆𝑟𝑟𝑐sin2𝜃𝑟

𝑟𝑟12 = −1

6 2∆𝑟𝑟𝑎 − ∆𝑟𝑟𝑏 − ∆𝑟𝑟𝑐 sin 2𝜃𝑟 +

3

6 ∆𝑟𝑟𝑏 − ∆𝑟𝑟𝑐 cos 2𝜃𝑟

𝑟𝑟13 =1

3 2∆𝑟𝑟𝑎 − ∆𝑟𝑟𝑏 − ∆𝑟𝑟𝑐 cos 𝜃𝑟 −

3

3 ∆𝑟𝑟𝑏 − ∆𝑟𝑟𝑐 sin 𝜃𝑟

𝑟𝑟21 = 𝑟𝑟12

𝑟𝑟22 =1

3 ∆𝑟𝑟𝑎 + ∆𝑟𝑟𝑏 + ∆𝑟𝑟𝑐 −

1

6 2∆𝑟𝑟𝑎 − ∆𝑟𝑟𝑏 − ∆𝑟𝑟𝑐 cos 2𝜃𝑟 +

36∆𝑟𝑟𝑏−∆𝑟𝑟𝑐sin2𝜃𝑟

𝑟𝑟23 = −1

3 2∆𝑟𝑟𝑎 − ∆𝑟𝑟𝑏 − ∆𝑟𝑟𝑐 sin 𝜃𝑟 −

3

3 ∆𝑟𝑟𝑎 − ∆𝑟𝑟𝑐 cos 𝜃𝑟

𝑟𝑟31 = 1

2 𝑟𝑟13

𝑟𝑟32 = 1

2 𝑟𝑟23

𝑟𝑟33 = 1

3 ∆𝑟𝑟𝑎 + ∆𝑟𝑟𝑏 + ∆𝑟𝑟𝑐

IV. HASIL DAN ANALISIS

Setelah mendapatkan semua persamaan untuk parameter

motor, maka persamaan tersebut akan di masukkan ke dalam

matlab/simulink. Bentuk dari diagram keseluruhan pada

simulink ditunjukkan pada gambar 3. Adapun parameter

motor yang digunakan pada simulasi ini adalah sebagai

berikut:

Tabel 1.

Data motor yang digunakan untuk simulasi

Parameter Motor

Daya rating 750 Watt

Jumlah kutub 4

Tegangan line to line 200 Volt Arus rating 2.7 Ampere

Frekuensi 60 Hz

Power factor 0.8 Inersia rotor (J) 0.1kg/m2

Induktansi rotor 6.94 mH

Resistansi rotor 1.99 ohm Resistansi stator 3.35 ohm

Slot rotor 28

Simulasi dijalankan pada software matlab/simulink yang

nantinya akan didapatkan arus stator, kecepatan rotor, torsi

output. Simulasi terdiri dari motor saat keadaan normal

maupun motor saat mengalami kerusakan bars rotor. Hasil

dari simulasi akan di variasikan dalam kondisi tanpa beban

maupun berbeban. Selanjutnya data dari simulasi akan

dianalisa menggunakan metode frekuensi resolusi tinggi

dengan menggunakan FFT.

Gambar. 2. Diagram alir pendeteksian kerusakan bars rotor.


Gambar. 3. Diagram keseluruhan simulasi.

Simulasi dijalankan pada software matlab/simulink yang

nantinya akan didapatkan arus stator, kecepatan rotor, torsi

output. Gambar 4 menunjukan kurva torsi output yang

dihasilkan oleh simulasi. Gambar 5 menunjukan kurva

kecepatan rotor. Arus stator dari simulasi hanya

ditampilkan salah satu fasa saja yaitu fasa a, yang

ditunjukan oleh gambar 6. pada tugas akhir ini sinyal yang

di analisa pada arus stator hanya pada saat motor dalam

keadaan steady state.

Gambar. 4. Hasil simulasi sinyal torsi motor keadaan normal.

Gambar. 5. Hasil simulasi sinyal kecepatan motor keadaan normal.

Gambar. 6. Hasil simulasi sinyal arus stator.

Motor induksi merupakan sebuah sistem yang sangat

simetris. Ketika motor induksi beroperasi saat supply tiga

fasa seimbang, perputaran medan elektromagnetik terjadi

secara berkala dan simetris saat kecepatan sinkron. Saat

kondisi ideal, arus, tegangan, dan fluks magnet terdistribusi

simetris. Saat ada gangguan kondisi yang simetris tadi akan

terganggu. Susunan fisik rotor dapat dianomalikan dengan

megubahnya menjadi induktansi dan resistansi rotor,

kemudian gangguan elektrik dan medan magnet dapat

menghasilkan adanya modulasi yang terbawa pada arus

stator karena kerusakan bars rotor. Kerusakan dilihat dari

arus stator yang menghadirkan frekuensi lain 2𝑠𝑓 disekitar

frekuensi supply. Frekuensi lain tersebut membentuk 2

frekuensi sideband, dapat di tuliskan sebagai berikut:

𝑓𝑏𝑟𝑏 = 1 ± 2𝑠 𝑓 (16)

dimana s: slip dan f: frekuensi dasar/sumber [10].

Jika kerusakan bars rotor semakin berat, komponen

frekuensi sideband yang tinggi akan muncul. Akibatnya

arus stator akan termodulasi. Slip 𝑠 pada motor bergantung

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 5 pada kecepatan rotor, dengan demikian akan terjadi

perpindahan frekuensi sideband saat terjadi kerusakan bars

rotor selama perubahan kecepatan rotor.

Gambar. 7. Spektrum FFT arus stator saat kondisi motor normal.

Gambar 7 menunjukkan spektrum FFT ssat keadaan

normal, dimana frekuensi sumber motor sebesar 60 Hz,

belum ada terjadi penambahan frekuensi lain di sekitar

frekuensi sumber.

Gambar. 8. Spektrum FFT arus stator saat kerusakan dua bars rotor dengan

beban 80%.

Gambar 8 menunjukkan spektrum FFT saat keadaan

kerusakan dua bars rotor, dimana terlihat adanya frekuensi

sideband di sekitar frekuensi sumber. Dari persamaan (16),

frekuensi sideband di sekitar frekuensi fundamental

𝑓𝑠 1 ± 2𝑠 dan slip 0.0335 maka jarak frekuensi

fundamental sekitar 60 1 ± 2 × 0.0335 , maka batas

frekuensi lain yang terjadi adalah sekitar 55.98 Hz dan

64.02 Hz. Pada gambar 8 banyak data yang di ambil untuk

frekuensi resolusi tinggi adalah 500000 data, Frekuensi

sampling sebesar 50000 Hz, waktu sampling 20s. Dari

persamaan (1) maka di dapatkan frekuensi resolusi sebesar

1 × 10−7Hz.

Gambar 9 menunjukkan kondisi arus stator pada saat

ada beban dengan mengalami kerusakan tiga bars rotor.

Dari persamaan rumus (16), frekuensi sideband di sekitar

frekuensi fundamental 𝑓𝑠 1 ± 2𝑠 dan slip 0.0724 maka

jarak frekuensi fundamental sekitar 60 1 ± 2 × 0.0724 ,

maka batas frekuensi lain yang terjadi adalah sekitar

51.312 Hz dan 68.688 Hz. Frekeunsi resolusi pada gambar

9 adalah sebesar 1 × 10−7Hz.

Gambar. 9. Spektrum FFT arus stator saat kerusakan tiga bars rotor dengan beban 40%.

Gambar. 10. Spektrum FFT arus stator saat kerusakan lima bars rotor

dengan beban 100%.

Gambar 10 menunjukkan kondisi arus stator pada saat

ada beban dengan mengalami kerusakan lima bars rotor.

Dari persamaan (16), frekuensi sideband di sekitar

frekuensi fundamental 𝑓𝑠 1 ± 2𝑠 dan slip 0.065 maka

jarak frekuensi fundamental sekitar 60 1 ± 2 × 0.065 ,

maka batas frekuensi lain yang terjadi adalah sekitar 52.2

Hz dan 67.8 Hz. Frekeunsi resolusi pada gambar 9 adalah

sebesar 1 × 10−7Hz.

Untuk perbandingan nilai perhitungan dan simulasi

dengan variasi kerusakan dan beban lainnya, di tunjukkan

pada tabel di bawah ini sebagai berikut:

Tabel 2. Hasil simulasi dan perhitungan dengan beban 100%

Jumlah broken

bars

Slip

(%)

Nilai Perhitungan Fast Fourier Transform (FFT)

(1 - 2s) f (1 + 2s) f (1 - 2s) f (dB)* (1 + 2s) f (dB)*

0 3.29 56.052 63.948 56.05** 0.0159** 63.94** 0.0230**

1 4.17 54.996 65.004 56.17 0.1678 63.80 0.1290

2 4.69 54.372 65.628 54.65 0.1828 65.33 0.1516

3 5.92 52.896 67.104 53.31 0.3081 66.66 0.3470

4 6.40 52.320 67.680 53.64 0.6105 66.38 0.5354

5 7.10 51.480 68.520 51.45 0.6810 68.57 0.6830

* Amplitude

** Tidak terdeteksi


Tabel 3. Hasil simulasi dan perhitungan dengan beban 60%

Tabel 4.

Hasil simulasi dan perhitungan dengan beban 20%

Tabel 5.

Hasil simulasi dan perhitungan dengan beban tanpa beban

V. KESIMPULAN DAN RINGKASAN

Berdasarkan hasil yang telah telah didapatkan dari

pendeteksian kerusakan bars rotor dengan teknik analisis

frekuensi resolusi tinggi menggunakan Fast Fourier

Transform dapat disimpulkan bahwa, simulasi yang

dirancang mampu mendeteksi kerusakan bars rotor dengan

munculnya frekuensi sideband di sekitar frekuensi

fundamental. Kerusakan bars rotor yang semakin berat,

apabila dibebani dengan pembebanan penuh maka frekuensi

sideband yang muncul akan semakin banyak di sekitar

frekuensi fundamental. Kegagalan pembacaan yang terjadi

pada simulasi seperti „fail‟ pada tabel, dikarenakan

kerusakan bars yang masih sedikit serta pembebanan yang

masih rendah.

VI. DAFTAR PUSTAKA

[1] Thomson WT, Rankin D. Case histories of rotor

winding fault diagnosis in induction motor. Proceedings of the 2nd International Conference on

Condition Monitoring, University of Swansea 1987;

798-819.

[2] Manolas SJ. Analysis of squirrel cage induction motor with broken bars and rings. IEEE

Transactions on Energy Conversion 1999; 14; 1300-1305. DOI: 10.1109/60.815063.

[3] Chen S, Zivanovic R. A novel high-resolution

technique for induction machine broken bar detection. AUPEC’07, Perth, Australia, 9-12

December 2007; 1-5. DOI:

10.11099/AUPEC.2007.4548040. [4] Bangura JF, Demerdash NA. Diagnosis and

characterization of effects of broken bars and

connectors in squirrel-cage induction motor by a time-stepping coupled finite element-state space

modelling approach. IEEE Transactions on Energy

Conversion 1999; 14:1167-1176. DOI: 10.1109/60.815043.

[5] C.M. Ong, Dynamic Simulation of Electric

Machinery, Prentice Hall PTR, 1998, ISBN 013-723785-5.

[6] Chen, S. and Zivanovic, R. (2009). Modelling and

simulation of stator and rotor fault conditions in induction machines for testing fault diagnostic

techniques. European Transaction On Electrical

Power, 20:611-629. [7] A. Bellini, F. Filippetti, G. Franceschini, C. Tassoni,

and G. B. Kliman, “Quantitative evaluation of

induction motor broken bars by means of electrical signature analysis,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 37,

no. 5, pp. 1248–1254, Sep./Oct. 2001

[8] Santos PM, Correa MBR, Jacobina CB, et al. A Simplified induction machine model to study rotor

broken bar effect and for detection. PESC’06, 37th

IEEE, 18-22 june1006; 1-7. DOI: 10.1109/PESC.2006.1712154

[9] Filippetti, Martelli M, Franceschini G.

De3velopment of expert system knowledge base to on-line diagnosis of rotor electrical faults of

induction motor. Recording of conference. IEEE

IAS Annual Meeting Houston, TX, 1992; 92-99. DOI: 10.1109/IAS. 1992.244459

[10] G. B. Kliman, R. A. Koegl, J. Stein, and R. D.

Endicott, “Noninvasive detection of broken rotor bars in operating induction motors,” IEEE Trans.

Energi Conversion, vol. 3, pp. 873-879, Dec. 1988.

[11] Benbouzid MEH. A review of induction motors signature analysis as a medium for faults

detection. IEEE Transactions on Industrial

Electronic 2000;47:984-993. DOI: 10.1109/41.873206

[12] Thomson WT, Fenger M. Current signature analysis

to detect induction motor fault. Industry Application Magazine, IEEE 2001; 7:26-34. DOI:

10.1109/2943.930988.

[13] A. Bellini, G. Franceschini, and C. Tassoni, “Monitoring of induction machines by maximum

covariance method for frequency tracking,” IEEE Trans. Ind. Appl., vol. 42, no. 1, pp. 69– 78,

Jan./Feb. 2006.

[14] S. H. Kia, A. M. Mabwe, H. Henao, and G.-A. Capolino, “Wavelet based instantaneous power

analysis for induction machine fault diagnosis,” in

Proc. 32nd Annu. Conf. IEEE Ind. Electron., IECON, Paris, France, Nov. 2006, pp. 1229–1234.

Jumlah broken

bars

Slip

(%)


(1 - 2s) f (1 + 2s) f (1 - 2s) f (dB)* (1 + 2s) f (dB)*

0 3.08 56.310 63.690 56.31** 0.0179** 63.69** 0.0155**

1 3.35 55.977 64.022 55.97** 0.0132** 64.02** 0.0135**

2 3.72 55.537 64.463 50.45 0.1246 69.57 0.1036

3 4.50 54.597 65.402 50.02 0.3926 70.00 0.3404

4 5.70 53.160 66.840 50.02 0.7874 70.00 0.6512

5 6.60 52.080 67.920 48.02 1.0340 72.00 0.9330

Jumlah

broken bars

Slip

(%)


(1 - 2s) f (1 + 2s) f (1 - 2s) f (dB)* (1 + 2s) f (dB)*

0 1.19 58.572 61.428 58.57** 0.0326** 61.42** 0.0292**

1 2.27 58.476 61.524 58.47** 0.0296** 61.52** 0.0291**

2 3.26 57.288 62.712 40.01** 0.1769** 80.01** 0.1925**

3 4.01 55.188 64.812 52.55 0.1397 67.52 0.1365

4 4.81 54.228 65.772 49.97 0.2807 70.00 0.2076

5 5.21 53.748 66.252 45.01 1.5510 75.01 1.2250

Jumlah

broken bars

Slip

(%)


(1 - 2s) f (1 + 2s) f (1 - 2s) f (dB)* (1 + 2s) f (dB)*

0 0 60 60 60** 0.1161** 60** 0.0535**

1 0 60 60 60** 0.1165** 60** 0.0609**

2 0 60 60 60** 0.1170** 60** 0.0610**

3 1.97 57.636 62.364 40.01 0.4501 80.01 0.5346

4 2.33 57.204 62.796 45.01 0.9669 75.01 0.9477

5 3.57 55.716 64.284 40.01 2.538 80.01 1.636

deteksi kerusakan rotor pada motor induksi menggunakan ... · pada tugas akhir ini analisis...

Documents