pengaruh soft starter pada arus starting motor …

Electro National Conference

157

PENGARUH SOFT STARTER PADA ARUS STARTING MOTOR COOLING TOWER FAN PT. SEMEN BATURAJA

Yanuar fantoni¹, Masayu Anisah², Iskandar Lutfi³

Politeknik Negeri Sriwijaya

[email protected], [email protected], [email protected]

ABSTRACT

The three 3 phase induction motors cooling tower (CT) fan with equipment codes 919TW31, 919TW32, and 919tw33 used the Direct On Line (DOL) starter method before installing the soft starter. In DOL starter method, the induction motor is connected directly to the voltage source and will draw 5 to 7 times of full load current. With the installation of the Sirius soft starter type 3RW40, it is hoped that can control the initial current flow. The aim of this study is to compare the starting current before and after the soft starter were installed, and to see the effectiveness of it’s use in reducing the starting current spike on a 3-phase induction motor with a power of 15 kW. The type of data used is primary data, which was collected by the author through data collection that measured on the current transformer mounted on the Motor Control Center (MCC). The initial surge was measured at 136,3 A when using the DOL starting method, whereas with the soft starter method it was 75,4. The effectiveness off the soft starter method in

reducing starting current was 44,68 %. Keywords: Soft starter, induction motor, starting current

ABSTRAK

Sebelum dilakukan pemasangan soft starter, ketiga motor induksi 3 phasa Cooling Tower (CT) Fan dengan kode peralatan 919TW31, 919TW32, dan 919tw33 menggunakan metode Direct On Line (DOL) starter. Pada metode DOL starter ini, motor induksi dihubungkan langsung dengan sumber tengangan dan akan menarik arus 5 sampai 7 kali dari arus beban penuh. Dengan pemasangan Sirius soft starter type 3RW40, diharapkan dapat mengontrol aliran arus awal. Penelitian ini bertujuan melakukan

analisis perbandingan arus start sebelum dan sesudah pemasangan soft starter serta mengetahui efektifitas penggunaannya dalam mereduksi lonjakan arus start pada motor induksi 3 phasa dengan daya 15 kW. Tipe data yang digunakan adalah data primer yang diperoleh langsung oleh penulis melalui pengambilan data yang terukur pada Current transformator yang terpasang pada Motor Control Center ( MCC ). Saat menggunakan metode DOL Starter lonjakan arus awal yang terukur sebesar 136,3 A, sedangkan dengan metode soft starter sebesar 75,4 A. Efektifitas penurunan arus starting pada

metode soft starter mencapai 44,68 % dibandingkan dengan metode DOL starter. Kata kunci : Soft starter, motor induksi, arus start

mailto:[email protected]

mailto:[email protected]


158

PENDAHULUAN

Pabrik Baturaja II PT. Semen Baturaja (persero) Tbk memanfaatkan air untuk kebutuhan Domestic Water & Cooling Water (CW). Domestic Water digunakan untuk kebutuhan kantor, kantin, dan toilet umum, sedangkan CW digunakan untuk proses pendinginan mesin pabrik. Sistem pendinginan peralatan yang digunakan yaitu sistem

pendinginan terbuka, pada sistem ini peranan Cooling Tower (CT) atau menara pendingin sangat penting dalam proses penurunan temperatur air pendingin paska melalui proses pertukaran panas atau heat excharger. Terdapat 3 unit CT yang dirangkai

secara paralel, pada kondisi normal, 2 unit CT dioperasikan secara bersamaan dan 1 unit sebagai peralatan cadangan.

Mesin penggerak CT Fan yang

digunakan yaitu Motor induksi 3 phasa. Sistem pengontrolan otomatis

mengunakan PLC ( Programmable Logic Controller ) dengan level sensor ultrasonik digunakan sebagai input, dan starting motor sebagai output. Dalam satu hari, motor CT Fan akan start 5 sampai 10 kali menyesuaikan level tank pada tanki penampungan Cooling water.

Untuk dapat menjalankan motor induksi diperlukan suatu metode penghasutan atau metode starting. Sebelumnya, metode starting yang digunakan pada motor CT Fan ini yaitu Direct On Line (DOL). Pada DOL starter, motor induksi dihubung langsung dengan sumber

tengangan dan akan menarik arus 5 sampai 7 kali dari arus beban penuh. Arus starting yang tinggi menyebabkan hentakan mekanikal, hal ini sering menjadi masalah dan sering kali memperpendek umur perlatan. Soft Starter terdiri dari komponen thyristor untuk mengontrol aliran arus yang masuk ke motor dengan cara penurunan tegangan starting sehingga tegangan akan masuk secara bertahap dan akhirnya penuh.

Penelitian ini bertujuan melakukan analisis perbandingan arus start sebelum dan sesudah pemasangan soft starter serta mengetahui efektifitas penggunaannya dalam mereduksi lonjakan arus start pada motor induksi 3 phasa dengan daya 15kW. Pengujian dilakukan dengan beban tetap dengan pengaturan tegangan stat 40 % dari tegangan sumber dan waktu penundaan selama 10 detik.

TINJAUAN PUSTAKA Motor Induksi

Motor induksi adalah peralatan listrik yang mengubah energi listrik ke bentuk energi mekanik. Dalam motor

induksi, tidak ada hubungan listrik ke rotor, arus rotor merupakan arus induksi. Arus ini berada dalam medan magnetik sehingga akan terjadi gaya pada rotor yang akan menggerakkan rotor dalam arah tegak lurus medan.

Motor Induksi 3 Phasa Metode Starting

Dua parameter penting pada saat

starting motor induksi adalah torsi & Arus awal. Masalah-masalah yang sering muncul pada metode starting secara

umum adalah arus awal yang terlalu besar dan torsi awal yang terlalu kecil. Untuk motor-motor yang besar hal ini tidak dapat diijinkan karena arus starting yang tinggi akan mengganggu jaringan, lagipula hal ini akan merusak motor itu sendiri. Metode starting yang

biasa digunakan, yaitu: DOL, Start Delta, Tahanan Primer, auto transformator, Soft Starter, dll.

Rangkaian DOL Starter

DOL merupakan starting langsung. Penggunaan metoda ini sering dilakukan untuk motor-motor AC yang mempunyai kapasitas daya yang kecil. Pengertian penyambungan langsung disini, motor yang akan dijalankan langsung di swich on ke sumber tegangan jala-jala sesuai

dengan besar tegangan nominal motor. Artinya tidak perlu mengatur atau menurunkan tegangan pada saat starting, arus starting sama dengan arus


159

hubung singkat. Rangkaian starting DOL ini dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Wiring MCC DOL diagram

Rangkaian Soft Starter

Komponen utama soft starter

adalah thyristor dan rangkaian yang mengatur trigger thyristor. Seperti diketahui, output thyristor dapat di atur via pin gate nya. Rangkaian tersebut akan mengontrol level tegangan yang akan dikeluarkan oleh thyristor. Thyristor yang terpasang bisa pada 2

phase atau 3 phase. Prisip kerjanya adalah dengan mengatur tegangan yang masuk ke motor. Pertama-tama motor hanya diberikan tegangan yang rendah sehingga arus dan torsipun juga rendah. Pada level ini motor hanya sekedar bergerak perlahan dan tidak

menimbulkan kejutan. Selanjutnya tegangan akan dinaikan secara bertahap sampai ke nominal tegangannya dan motor akan berputar dengan kondisi RPM nominal. Diagram rangkaian metode soft starter dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Wiring MCC Soft star diagram

Rangkaian pengukuran arus starting Rangkaian pengukuran arus yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 3 dibawah ini :

Gambar 3. Rangkaian pengukuran arus starting dengan

Current Transformator

Arus starting diukur dengan Current Transformator yang terpasang pada rangkaian MCC (Motor central control). Kemudian hasil pengukuran dikalkulasi oleh Simocode pro S, Akurasi pengukuran dalam rentang nilai, Arus (I) 1,5%, Tegangan (U) 1,5%, Faktor daya (cos phi) 1,5%, Daya aktif (P) 5%, Energi aktif (E) 5%, dan Frekuensi (f) dari tegangan suplai 1,5%.

Grafik atau data arus pengukuran

dapat dilihat secara lansung dengan mengugunakan Perangkat computer (PC) programer dengan mengunakan software SIMOCODE ES seperti pada Gambar 4.

Gambar 4. Proses connecting simocode ke PC

Selain itu, data pada Simodoce jg

dapat diambil melalui Operator Work Station (OWS), jika komunikasi antara MCC Simocode ke Operator Station sudah terhubung.


160

Gambar 5. Tampian Layar OWS CT

Komunikasi antara Simocode , PLC, dan kontroler dapat di hubungkan dengan profibus dp. Sehingga simocode dapat mengirim ataupun menerima data dari PC operator sytem, sehingga pengontrolan peralatan dapat dilakukan pada pusat control, atau dapat disebut dengan Central Control Room (CCR).

Gambar 6. Tampilan Layar OWS CT

Dari tampilan layar OWS seperti pada gambar 6 ini, monitoring curent dapat dengan mudah dilakukan, selain itu, data atau grafik pengukuran, masih tersimpan pada memory, sehingga dapat memudahkan dalam mengambilan data pada kondisi riyawat perlatan sebelumnya.

Pengaturan Parameter Soft Starter

Dari manual book sirius soft starter , pengaturan parameter soft starter yang direkomendasikan, dapat disesuaikan dengan data peralatan, seperti pada Gambar 7.

Gambar 7. Recommended basic parameter settings

Dari Gambar 7, untuk beban CT Fan masuk kedalam kategori Small fan. Pada penelitian ini, pengaturan parameter soft starter adalah sebagai berikut, Ramp-up time : 10 s Current limiting : 4x Im Starting voltage : 40% Motor current : 29.5 A Trip class : 10.

Adapun parameter pada soft starter dapat dilihat seperti pada Gambar 8.

Gambar 8. Operator controls, displays, and connections on

the 3RW40

Keterangan : 1. Three-phase mains voltage 2. Control supply voltage

3. IN start input 4. ON / RUN output 5. BYPASSED output 6. DEVICE / STATE / BYPASSED/

FAILURE status LEDs 7. OVERLOAD, RESET MODE status

LED 8. TEST / RESET button 9. Current limiting 10. Ramp-up time 11. Starting voltage 12. Ramp-down time


161

13. Trip class 14. Motor current 15. Thermistor input 16 Fault output 16. Fault output 17. Motor terminals 18. RESET MODE.

Pengaturan fungsi parameter pada

soft starter dapat dilakukan dengan mengubah posisi parameter pada operator kontrol soft starter.

METODOLOGI PENELITIAN

Metodelogi penelitian ini, dapat digambarkan dengan diagram alir penelitian, seperti pada gambar 9.

Gambar 9. Diagram alir penelitian

Langkah-langkah dalam penelitian ini meliputi:

Melakukan tinjauan pustaka,

meliputi studi literatur dan studi lapangan, dan diskusi. Melakukan

pengumpulan data spesifikasi perlatan di lapangan dan data hasil pengukuran mengunakan Current measuring modul Type 3UF7102-1AA00-0, yang didapat melalui serangkaian pengujian.

Analisis dengan membandingkan

data arus starting pada metode DOL & Soft starter, serta seberepa besar epektifitas pemasangan soft starter dalam mereduksi arus starting. Data

hasil analisis, akan digunakan dalam membuat kesimpulan dari penelitian ini.

Spesifikasi Peralatan

Dalam penelitian ini, kode peralatan Cooling tower fan yang akan

dijadikan objek penelitian adalah 919TW31, 919TW32, 919TW33. Tipe dari ketiganya yaitu 10BNG300. Adapun Kontuksi utama dari cooling tower fan dapat dilihat pada Gambar 10.

. Gambar 10. Kontruksi CT type 10BNG300

Dari Gambar 10 dapat dilihat

komponen utama fan cooling tower yaitu motor induksi 3 phasa, speed reduser (gearbox), dan blade fan, dengan spesidikasi sebagi berikut: Motor induksi 3 phasa Brand : Beide (Siemens standar)

Series : TL0001-1DB4 Rated output power : 15kW Power factor : 94.0 % Cos Phi : 0,85


162

Supply voltage : 380V, 50 Hz Rated current : 29,5 A Rpm : 1465 r/min Frame size : 280 Effciency class : Eff Grade 3 Mounting position : IMB5 Index of protection : IP55 Insulation class : F Speed reduser Brand : Jiangsu Xicheng Fan

Series : LJ2 Motor power : 15kW Speed ratio : 6.68 Output Speed : 220 Rpm Fan Axial Flow Fan Dia. 3800 mm, 4 EA Fan Blades Material Aluminium Aloy.

Soft starter Ac Semi conductor motor starter Type 3RW4027-1BB04 Brand : Siemens Motor power : 15kW Current : 32 A

Supply voltage : 200- 480VAC Us : 24VAC/DC SIMOCODE pro S Type : 3UF7020-1AB01-0 Unit dasar SIMOCODE pro S, PROFIBUS DP antarmuka 1,5 Mbit / s, 4I / 2O

dapat diparameterisasi secara bebas, Us: 24 V DC, input untuk koneksi termistor Output relai monostabil, dapat diperluas dengan modul multifungsi. Produk aplikasi untuk direct-on-line, reversing dan star-delta starter atau untuk mengendalikan sirkuit breaker

atau soft starter. Current measuring module Type : SIRIUS type : 3UF7102-1AA00-0 Current measuring module, Set current 10...100 A Overall width 55 mm, straight-through transformer EMC emitted interference acc. to IEC 60947-1 Class A. Softwere SIMOCODE ES Version : 2007 + SP9

Digunakan untuk konfigurasi, commissioning, operasi, dan diagnosis SIMOCODE pro.

PEMBAHASAN

Gambar hasil pengukuran arus starting motor CT fan 919TW31, 919WT32, dan 919TW33 dengan metode DOL :

Gambar 11. Grafik arus starting terhadap waktu metode

DOL starter pada motor 919TW31MT01





Pada Gambar 11 – 13, terlihat hasil dari pengukuran pada metode DOL start, arus starting langsung melonjak dari detik pertama pada motor CT fan 919TW31, 919TW32, 919TW33 sebesar 520 %, 480 %, 410%, dan terus naik sampai dengan detik ke 3, selanjutnya turun ke 60 – 70% sesuai dengan kerja motor.

Gambar hasil pengukuran arus

starting motor CT fan 919TW31, 919WT32, dan 919TW33 dengan metode Soft Starter :


163


Soft Starter pada motor 919TW31MT01





Pada gambar 14 - 16, terlihat hasil pengukuran arus awal pada metode Soft sart, arus starting pada detik pertama pada motor CT fan 919TW31, 919TW32, 919TW33 sebesar 270%, 270%, 240% dari Arus nominal, kemudian naik bertahap sampai detik ke 6 sampai kemudian turun ke arus kerja motor sebesar 60 – 70%.

Arus yang terbaca pada hasil

pengukuran ini adalah arus rata-rata dari ke 3 phasa motor dalam satuan persen (%). Nilai Ampere dapat dihitung dengan perhitungan sebagi berikut: I = Persentase Arus x I nominal

Maka, I start pada detik pertama starting motor CT fan pada metode DOL starting sebesar : 150, 8 A.

Berikutnnya data hasil pengukuran arus starting dalam satuan Amper dapat dilihat pada Tabel 1.

Tabel 1. hasil pengukuran

Waktu ( s )

Hasil pengukuran ( Ampere )

31 32 33

Metode DOL Start

0 0 0 0

1 150,8 139,2 118,9

2 174,0 143,6 136,3

3 152,3 145,0 142,1

4 20,6 133,4 113,1

5 20,3 18,9 18,9

6 20,3 17,4 18,9

7 20,0 17,4 18,9

8 20,3 18,0 18,9

9 20,3 18,0 18,9

10 20,3 18,0 18,9

Metode Soft Start

0 0 0 0

1 78,3 78,3 69,6

2 105,9 95,7 87,0

3 125,3 121,8 107,3

4 142,1 139,2 119,5

5 165,3 142,1 138,6

6 165,9 142,7 145,6

7 20,9 20,9 19,7

8 20,3 18,0 19,4

9 20,3 18,0 19,4

10 20,3 18,0 19,4

Dari tabel 1.1 dapat dilihat, perbedaan arus starting dari kedua metode ini. Pada metode DOL star, 3 detik pertama motor start, arus tertinggi dari ketiga motor langsung melonjak sampai ke 174 Ampere kemudian di detik ke 4 kembali ke pada arus kerja motor yaitu 17 - 21 A. Pada metode Soft starter arus starting tertinggi di 78 Ampere dan bertahap naik sampai detik ke 6 kemudian kembali pada arus kerja motor yaitu 17 – 20A. Dari sini dapat di lihat pengaruh soft starter dalam

mereduksi arus starting. Rata rata arus starting dari ke 3 motr CT fan ini adalah sebagai berikut :


164

Rata – Rata Arus starting Metode DOL

Rata – Rata Arus starting Metode DOL

Efektifitas penurunan arus starting dengan penambahan Soft starter yaitu sebesar :

KESIMPULAN DAN SARAN

Dari penelitian ini dapat kami simpulkan pada metode DOL starting, arus starting rata-rata sebesar 136,3 A atau 4,7 kali dari I nominal motor 15 kW yang digunakan,sedangkan ada motode Soft starting arus starting rata rata sebesar 75,4 A atau 2.6 kali dari I nominal motor 15 kW yang digunakan.

Efektitas penggunaan serius soft starter type 3RW40 ini sebesar 44,68 % dibandingkan dengan menggunakan metode starting DOL.

Pada penelitian ini, seting parameter yang digunakan pada soft starter sesuai rekomendasi dari manual books, untuk penelitian berikutnya dapat dicoba dengan perubahan seting parameter yang berbeda seperti pengaturan tegangan 40, 50, 60, 80 % atau perubahan waktu tunda ( ramp time ) dari tegangan selama 0 – 20s, ag

ar dapat melihat pengaruh tegangan dan arus terhadap perubahan waktu.

REFERENSI I. Dhamayanthie and D. F. Nugraha,

“Proses Pengolahan Air Pendingin Pada Unit Utilitas Area Karawang,” Jurnal Migasian, vol. 2, no. 1, p. 15, 2018, doi: 10.36601/jurnal-migasian.v2i1.19

A. B. Oktavianto and M. Tamjidillah,

“ANALISIS KEGAGALAN OPERASI

COOLING TOWER FAN UNIT 2B PLTU ASAM ASAM,” JTAM ROTARY, vol. 2, no. 1, pp. 65–78, 2020.

H. P. Siallagan, “Analisis Kinerja Cooling

Tower 8330 Ct01 Pada Water Treatment,” Teknik Mesin (JTM)

Universitas Mercu Buana, vol. 06, no. 3, pp. 215–219, 2017.

F. Marchelio, W. Saputra, Y. Rahmawati,

and H. Putranto, “Analisis Perbandingan Starting DOL dan Dynamic Voltage Restorer Untuk

Perbaikan Kedip Tegangan Akibat Motor Induksi Tiga Fasa,” Seminar Nasional Teknologi Elektro Terapan, vol. 03, pp. 79–84, 2019.

R. Ardiansyah, I. M. A. Nrartha, and I.

M. B. Sukmadana, “Perancangan

Soft Starting pada Motor Induksi 3 Fasa Menggunakan Mikrokontroler Atmega328,” Dielektrika, vol. 2, no. 2, pp. 91–96, 2015, [Online]. Available: http://repository.its.ac.id/47989/.

Y. Handoyo, “Analisis Performa Cooling Tower LCT 400 Pada P.T. XYZ, Tambun Bekasi,” Jurnal Ilmiah Teknik Mesin Unisma “45” Bekasi, vol. 3, no. 1, p. 97640, 2015.

J. A. Purba and P. S. M. L. Tobing,

“ANALISIS PERBANDINGAN TORSI START DAN ARUS START , DENGAN MENGGUNAKAN METODE PENGASUTAN AUTOTRAFO , STAR DELTA DAN DOL ( DIRECT ON LINE ) PADA MOTOR INDUKSI 3

FASA ( Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU ),” Aplikasi pada Laboratorium Konversi Energi Listrik FT-USU, pp. 1–6, 2014.


165

S. Nuari, Atmam, and E. Zondra, “Analisis Starting Motor Induksi Tiga Phasa Menggunakan Programmable Logic Controller (PLC),” SainETIn, vol. 2, no. 2, 2018, doi: 10.31849/sainetin.v2i2.2019.pan, vol. 1, no. 6, pp. 41–47, 2012.

Siemens, “Soft starter SIRIUS 3RW30 /

3RW40 Manual,”, 2018.

Siemens, “SIMOCODE pro System

Manual,”, 2019. Siemens, “Data Sheet 3UF7020-1AB01-

0,” 2021.

Siemens, “Data Sheet 3UF7102-1AA00-0,” 2021.

A. Junaidi and S. Damayanti, “Analisis

Efektifitas Penggunaan Metode Soft Starter saat Start awal pada pengoperasian Motor 220 kW,”

Energi & Kelistrikan, vol. 11, no. 2, pp. 55–65, 2019, doi: 10.33322/energi.v11i2.559.

pengaruh soft starter pada arus starting motor …

Documents