High temperature Winding Motor

High temperature Winding Motor

Dalam memperbaiki motor induksi AC, 850 kW,122 A, 6000 V, 16 pole,class F,370 rpm,Self FAn cooling, karena troublenya berulang terus, maka diputuskan untuk me-rewinding total ke Motor services. Conductor winding existing menggunakan 2 layer, luas penampang sekitar (4.5 x 3.45 )2 = 31.05 sqmm. Karena stock winding yang ada menggunkan single layer conductor dengan luas penampang yang tidak terlampau beda sebesar 8.78 x 3.54 = 31.08 mmsq, sehingga ada penambahan luas penampang sekitar 0.03 mmsq. Setelah assembly dan running test ditemukan adanya indikasi high temperature yang kecenderungannya naik terus...max 120 oC ..setting alarm high temp. sekitar 115 oC. Arus sekitar 98 A pada pembebanan 50%. Dengan kondisi ini kita tidak berani menaikkan terus karena khawatir terjadi kerusakan di bearing akibat high temp. Adakah hubungan penggantian spec conductor winding dari 2 layer menjadi 1 layer dengan kenaikan temperature yang signifikan?atau factor lain yang mempengaruhi seperti: stator core, cooling fan (catatan kita tidak merubah design cooling fan) atau yang lain? Any solution ? Ada beberapa hal yang belum jelas dalam keterangangan tadi. Apakah yang menjadi penyebab sehingga merepair motor listrik? Apakah yang dimaksud dengan "troublenya berulang terus"? Apakah temperatur motor tinggi, kumparan motor terbakar, atau gangguan mekanis, atau yang lain? Apabila yang dimaksud adalah temperatur motor tinggi, maka langkah me-rewind motor listrik belum tentu menyelesaikan masalah, karena biasanya kumparan motor listrik adalah "korban", bukan penyebab utama. Kumparan motor (stator) bisa menjadi penyebab utama kenaikan temperatur apabila memang umurnya sudah out of date. Namun apabila umur motor masih dalam servisnya, maka penyebab kenaikan temperatur motor listrik bisa bermacam-macam, misalnya : overcurrent (bisa disebabkan karena overload, undervoltage, overvoltage, tegangan fasa tak seimbang, harmonik, atau short circuit) broken rotor bar (untuk jenis rotor sangkar) short pada laminasi inti stator (stator core) masalah mekanis (pendinginan kurang, pelumasan kurang, misalignment), dll. Dengan demikian, apabila masalah-masalah tersebut di atas yang menjadi penyebabnya, maka yang harus dilakukan adalah menghilangkan penyebab utama tersebut. Tanpa menghilangkan penyebab utama, maka motor akan tetap mengalami kenaikan temperatur (baca: problem akan tetap berulang) meskipun winding motor sudah diganti. (Ini asumsi saya bahwa masalahnya adalah kenaikan temperatur). Mengenai penggantian konduktor dari 2 layer menjadi 1 layer : Pada prinsipnya, konfigurasi 2 layer dan 1 layer bisa saling menggantikan, apabila konfigurasi utamanya sama, yaitu : luas penampang konduktor total kelas isolasi kumparan jumlah lilitan seri per fasa pitch kumparan (full pitch atau short pitch) Mestinya workshop sudah memperhatikan hal-hal tersebut pada saat akan me-rewind. Umumnya konfigurasi 2 layer memiliki efisiensi dan karakteristik torsi (kopel) yang lebih baik daripada konfigurasi 1 layer. Konfigurasi 1 layer lebih memudahkan dalam hal pemasangan. Perubahan luas penampang konduktor yang terjadi (kelebihan 0,03mmsq) malah akan menambah kemampuan hantar konduktor, jadi tidak menyebabkan kenaikan temperatur konduktor. Mungkin akan bisa membantu apabila mempunyai data-data inspeksi motor sebelum di-rewind dan setelah di-rewind. Data-data yang diambil bisa berupa temperatur, sampel minyak pelumas, sinyal getaran, atau sinyal arus listrik. Data-data ini bisa digunakan untuk menganalisis kondisi motor listrik sebenarnya. Informasi yang lain juga diperlukan untuk analisis yang lebih akurat, misalnya motor digunakan untuk menggerakkan apa, bagaimana pengaturan start dan kecepatannya. Berdasarkan history, sudah 3 kali mereparasi motor tersebut karena terjadi terbakarnya isolasi, yang mengakibatkan coil/kumparan stator shorted. Pada repair pertama tahun 1999 kami melakukan partial rewinding pada coil yg terindikasi short. Trending temperature waktu itu cenderung normal. Pada tahun 2004 mereparasi kembali dangan kasus yang sama yaitu terbakarnya isolasi. Selanjutnya dilakukan partial rewinding di beberapa coil yang shorted. Trending temperature waktu itu cenderung normal. Baru 3 bulan running, kembali terjadi kumparan stator terbakar. Dengan kejadian yang terus berulang ini kami putuskan untuk merewinding total. Setelah selesai, pada saat di solo run, terjadi perubahan karakteristik. Indikasi ampere saat no-load test cenderung tinggi, dari sebelumnya sekitar 65 A, menjadi 80 A. Lalu dicoba melakukan load test saat beban 75%, indikasi ampere sekitar 98 A, dan indikasi winding temperature mencapai 116 oC, bearing temperature mancapai 82 oC. Trending arus cenderung konstan, tetapi trending temperature cenderung terus naik.Dengan kondisi ini kami tidak berani menjalankan motor kawatir terjadi kerusakan di bearing. Sekarang sedang dilakukan study untuk menambah cooling system di motor dan di system cooling di bearing. Tetapi ini belum menyelesaikan masalah karena sumber masalah belum kt temukan. Sebelum rewinding workshop sudah melakukan serangkaian procedure seperti core test,dan konfigurasi utama dari coil tidak berubah. hasil dari core test pun bagus tidak ada indikasi hot spot pada core. Tambahan Informasi motor digunakan untuk menggerakan reciprocating kompressor , saat start dibantu dengan auxillary motor dengan gear untuk menggerakan fly wheel nya. Tetapi tidak melakukan pengaturan kecepatan, untuk pengaturan pembebanan compressor menggunakan unloader valve, dengan mengatur konfigurasi bukaan solenoidnya. Berikut pengalaman dalam menangani kasus yang hampir mirip dengan kasus tadi : Lakukan serangkaian test / inspection sebelum rewinding,misalnya : Apakah ada Shorted to ground of Stator / Rotor Windings , shorted circuit phase to phase of Stator / Rotor Windings, shorted Turn - Turn Stator / Rotor Windings, shorted to ground of rotor sliprings, shorted circuit phase to phase of Rotor sliprings. Check bagaimana dgn Open circuit of Stator / Rotor Windings Amati apakah ada tanda-2 flash overs stator / Rotor windings, flash over rotor slipring / brush holder / carbon brushes Scratched core / Damage core & lamination. Surge test Amati dan ukur rolling bearing shaft / journal apakah masih dlm toleransi atau tidak. Untuk motor-2 yg kerjanya "berat" dan telah di rewinding 3x atau lebih, sebaiknya statornya di bongkar, cuci dan pernish lagi. Ini untuk mengembalikan torque sebagai mana (mendekati ) aslinya. Bila perlu lakukan pula balancing. Ide penambahan fan yang di arahkan langsung ke motor (bayangkan sebagai mana ONAF trafo), namun hanya pada motor yang diasut oleh Inverter, sementara motornya sendiri type biasa bukan type yang special untuk Inverter (diatur freq). Kadang-kadang, pattern kumparan yang mengalami kebakaran dapat menunjukkan penyebab terjadinya kebakaran isolasi. Apalagi motor tersebut sudah 3 x mengalami kebakaran isolasi kumparan, maka penyebabnya bisa diamati dari ketiga kondisi kebakaran. Misalnya jika titik bakar terjadi di lokasi yang sama terhadap stator core, maka kemungkinan besar disebabkan oleh stator core. Jika titik bakar berbeda-beda lokasi terhadap stator core, maka kemungkinan besar bukan disebabkan oleh stator core, tapi bisa disebabkan karena short coil ke statore core, atau short antar coil. Short antar coil pun bisa diidentifikasi, apakah terjadi short antar fasa, atau short antar coil dalam satu fasa. Jika titik bakarnya merata, maka kemungkinan disebabkan karena overcurrent. Kebakaran akibat spike/surge biasanya juga menunjukkan pattern tertentu. Untuk menghindari kegagalan / kelambatan action over load protection yang ada, maka perlu dipertimbangkan mengganti thermal overload relay ( jika bapak menggunakan TOR ) dengan EOCR ( Earth Over Current Relay ), yang bisa memproteksi system kita bila terjadi over current baik antar phasa maupun phase ke earth. / ground.