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
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 2
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.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 3
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
𝑟𝑟21 𝑟𝑟22 𝑟𝑟23
𝑟𝑟31 𝑟𝑟32 𝑟𝑟33
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.
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 4
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
JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 1, No. 1, (2013) 1-6 6
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
(%)
Nilai Perhitungan Fast Fourier Transform (FFT)
(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
(%)
Nilai Perhitungan Fast Fourier Transform (FFT)
(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
(%)
Nilai Perhitungan Fast Fourier Transform (FFT)
(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