77
MOTOR INDUKSI 3 PHASA SEBAGAI PENGGERAK MESIN WINDER ACW
Yaya Finayani1, Muhammad Alhan2
1. Teknik Elektro, Politeknik Pratama Mulia , Surakarta 57149, Indonesia 2.Teknik Elektro, Politeknik Pratama Mulia , Surakarta 57149, Indonesia
ABSTRACT
Winder ACW (Automatic Craft Winder) merk BARMAG the function is roll of the yarn, Winder ACW machine have five motor, this contol speed motor induction is inverter, the inverter voltage 590Vdc. In this Aplication the function of inverter to keep motor stabilitation match with nessecary speed. The function Inverter the difference voltage DC to AC. The inverter circuit to purpose motor 3 phase speed control that is PWM circuit. Function base Inverter most the difference is function Frq (frequency), function drv (drive), function acc (accelerations), and function dcc (deceleration). One of the developed system is 3 phase induction motor, to make the modern system so the vector control method was developed to solve the weaknees in induction motor. In this inverter system as one component used by industry machine as one Winder ACW Machine. .
Keyword: induction motor, winder ACW machine, automatic craft winder, winder
PENDAHULUAN
Perkembangan teknologi di bidang elektronika mengalami perkembangan dan kemajuan yang sangat pesat, sehingga secara otomatis berpengaruh pada pola pikir dan cara hidup manusia. Perkembangan teknologi
78
memenuhi target produksi yang tidak mungkin di lakukan manusia dengan waktu yang rilatif singkat. Di dalam proses produksi indutri tekstil terutama dalam proses pembuatan benang banyak sekali di jumpai aplikasi penggunaan komponen elektronika, baik berkaitan dengan arus kuat maupun arus lemah. Untuk melakukan proses produksi benang harus melalui beberapa tahap, salah satunya adalah proses penggulungan benang yang sesuai dengan kebutuhan produksi. Proses penggulungan benang di sebut dengan istilah “winding”, dan proses tersebut di lakukan dengan menggunakan mesin winder. Pada mesin Winder terdapat 5 buah motor 3 phasa,antara lain motor spindle 1, motor spindle 2, motor traverse, motor contact pressure roll, dan motor rotor/brake sehingga proses produksi dapat mencapai tingkatan yang maksimal tanpa harus membuang waktu untuk menghambat proses produksi benang yang berkualitas tinggi. PT. MUTU GADING TEKSTIL adalah perusahaan yang bergerak di bidang tekstil produksi benang.Perusahaan tersebut memiliki beberapa bagian, yang salah satunya adalah bagian spinning department.
Dimana pada department spinning di lakukan proses produksi dari bahan mentah yang di namakan CHIP yaitu Polyester yang di olah menjadi benang yang berkualitas tinggi, dalam proses produksi ini di lakukan oleh beberapa mesin yang salah satunya mesin winder ACW. Dengan sistem elektronika yang bekerja secara otomatis di harapkan dapat mengatasi masalah yang di hadapi menyangkut jumlah produksi benang di PT. MUTU GADING TEKSTIL. Dengan memanfaatkan kerja dari motor 3 phasa pada system penggulungan benang maka hasil produksi dapat di tingkatkan sesuai dengan kebutuhan.
TUJUAN
79
METODOLOGI
Teknik Pengumpulan
Data/Informasi
Data atau informasi diperoleh dari pengamatan langsung di industri (PT. MUTU GADING TEKSTIL) tentang mesin Winder ACW, bagian-bagian mesin, rangkaian penggerak, motor listrik, bagian pengendali mesin, serta trouble shotting mesin. Data/informasi juga ditambah dari buku-buku referensi baik dari perpustakaan maupun dari internet.
DASAR TEORI
A. Motor Induksi 3 phasa Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang merubah energi listrik menjadi energi gerak ( mekanik ) dengan menggunakan medan listrik dan mempunyai slip antara medan stator dan medan rotor.
Motor induksi tiga phase pada umumnya banyak digunakan pada industri. Untuk motor berkapasitas 200 KW biasanya dirancang dengan tegangan rendah sedangkan untuk kapasitas di atas 200 KW ke atas dengan tegangan menengah. Hal ini dikarenakan semakin besar motor, tentu arusnya pun semakin besar, yang berarti harus mamakai kawat yang besar sebagai
kumparanya, sehingga bodi motornya harus lebih besar. Untuk mengatasi hal ini maka tegangan motor harus dinaikkan, di mana rumus untuk mencari arus adalah berbanding lurus dengan tegangan motor .
Keuntungan dan Kerugian Motor Induksi
Keuntungan :
1. Konstruksi sangat kuat dan sederhana terutama bila motor dengan rotor sangkar.
2. Harganya relatif murah dan kehandalannya tinggi.
3. Efisiensi relatif tinggi pada keadaan normal, tidak ada sikat sehingga rugi gesekan kecil.
4. Biaya pemeliharaan rendah karena pemeliharaan motor hampir tidak diperlukan. Kerugian
1. Kecepatan tidak mudah dikontrol
2. Power faktor rendah pada beban ringan
80
Konstruksi Motor 3 Phasa Konstruksi motor induksi 3 phasa terdiri dari:
a. Stator
Stator adalah bagian dari mesin yang tidak berputar dan terletak pada bagian luar. Dibuat dari besi bundar berlaminasi dan mempunyai alur sebagai tempat meletakkan kumparan.
Konstruksi stator terdiri dari : 1. Rumah stator dari besi
tuang.
2. Inti stator dari besi lunak atau baja silicon.
3. Alur dan gigi materialnya sama dengan inti, alur tempat meletakan belitan. 4. Belitan stator dari
tembaga.
Belitan sator dirangkai untuk motor induksi tiga fasa tetapi juga dapat di rangkai untuk motor induksi satu fasa, disamping itu juga dirangkai untuk jumlah kutub tertentu.
b. Rotor
Adalah bagian dari mesin yang berputar bebas dan letaknya bagian dalam. Terbuat dari besi laminasi yang mempunyai slot dengan batang alumunium / tembaga yang dihubungkan singkat pada ujungnya.
Konstruksi rotor terdiri dari : 1. Inti rotor bahannya sama
dengan inti stator.
2. Alur dan gigi materialnya sama dengan inti, alur tempa meletakan belitan. 3. Belitan rotor bahannya dari
tembaga, dari konstruksi lilitan akan memberikan dua macam rotor yakni : Motor induksi dengan
rotor sangkar
Motor induksi dengan rotor belitan
4. Poros atau as.
Rotor dan stator membentuk rangkaian magnetis, berbentuk silindris yang simetris dan diantaranya terdapat celah udara. Celah udara antara stator dan rotor, kalau terlalu luas maka effisiensi rendah, sebalikanya jika terlalu sempit menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin. apabila ada beda perputaran maka akan menimbulkan slip.
B. Mesin Winder ACW Mesin Winder ACW merk “BARMAG” adalah suatu mesin yang berfungsi untuk melakukan proses penggulungan benang setelah benang tersebut melalui proses pengolahan dari CHIP (
lakukan di Departement spinning, proses pembuatan benang adalah sebagai berikut :
Gambar 1. Skema proses pembuatan benang
Dalam proses penggulungan benang menggunakan mesin Winder ACW “BARMAG” yang di buat oleh perusahaan
BARMAG, JERMAN. Mesin ini di
pandang lebih efisien dalam penggunaannya, di banding mesin tipe sebelumnya, yaitu Winder ACW. Sistem kerja dari mesin
sudah automatisasi,karena pada system kendali mesin sudah dicontrol secara otomatis, selain menggunakan dan menggerakkan motor 3 phasa mesin ini juga memanfaatkan kerja dari system pneumatic dengan menggunakan angin sebagai pendukungnya, untuk mengontrol katup yang di gunakan untuk peralatan pendukung mesin. Mesin ini terdapat 5 buah motor 3 phasa yaitu motor spindle 1, motor spindle 2, motor traverse, motor contact pressure roll,dan motor rotor/brake system kerja dari mesin winder tersebut adalah benang yang masih kering dan keras karena bahan utama yang di keringkan pada dryer di pompa untuk diberikan oli agar benang yang kering dapat menjadi benang yang lembut. Benang di umpankan pada mesin winder yang didalamnya terdapat yarn break detector yang berfungsi untuk mendeteksi benang umpan agar benang tersebut tidak putus saat proses penggulungan, sehingga dapat menghentikan proses produksi. Dalam mesin winder yaitu mesin yang menggunakan motor 3 phasa sebagai komponen utama untuk proses penggulungan benang, ada 5 buah motor 3 phasa dalam mesin winder ACW, diantaranya : CHIP
(Polyester) CRISTALIZER (pemisahan)
82
Motor Traverse
Adalah motor induksi 3 phasa yang berfungsi untuk menggerakkan benang agar selalu dideteksi oleh Yarn Break
Motor Contact Pressure Roll Adalah motor induksi 3 phasa yang berfungsi untuk mengatur agar gulungan dapat stabil dan rapi, motor contact pressure roll
adalah motor yang mempunyai Daya 2,9 Kw yang menghasilkan putaran 14.830 rpm, memiliki frekuensi 250 Hz, memiliki arus 5,5 A, dan mempunyai tegangan 380V.
Motor Spindle 1 dan Spindle 2 Adalah Motor Induksi 3 phasa yang merupakan motor utama dalam mesin Winder ACW yang mempunyai fungsi sebagai penggerak bobbin chuks yaitu alat yang digunakan untuk tempat paper tube sebagai proses penggulungan benang, pada dasarnya motor tersebut bekerja secara bergantian setelah salah satu dari bobbin chuks telah selesai proses penggulungan
benang, motor soindle 1 dn spindle 2 adalah motor yang mempunyai Daya 4,2 Kw, yang menghasilkan putaran 20.750 rpm, memiliki frekuensi 350 Hz, memiliki arus 75 A, dan mempunyai tegangan 380V.
Motor Rotor/Brake
Adalah motor 3 phasa yang berfungsi sebagai penggerak rotor agar motor spindle 1 dan spindle 2 terjadi perpindahan posisi dan motor spindle 1 dan spindle 2 dapat bergantian dalam melakukan proses penggulungan benang, motor rotor/brake adalah motor 0,035 Kw yang menghasilkan putaran 405 rpm, memiliki frekuensi 50 Hz, memiliki arus 3,04 A, dan mempunyai tegangan 63V.
Dalam mesin winder juga terdapat
Sensor Proximity Switch yang berfungsi untuk mengatur dan mendeteksi volume gulungan benang agar gulungan tersebut mempunyai berat yang sesuai standart PT. MUTU GADING
Grade Texturizing
83
Gambar 2. Sistem Penggulungan Pada Mesin Winder
Proses
Penggulungan akan berlangsung apabila benang umpan yang sudah mendapatkan oli terpasang secara teratur dan terdeteksi oleh Yarn Break Detector. Sistem Kerja dari
Yarn break detector apabila mendeteksi benang maka akan berlogika 1 dan lampu indicator akan menyala kerena resistansi pada yarn break detector naik, dan apabila yarn break detector tidak mendeteksi benang atau benang putus maka akan berlogika 0 dan lampu akan mati kerena resistansi pada yarn break detector turun.
Untuk memaksimalkan gulungan benang maka kecepatan motor harus sesuai dengan standar pabrikan yaitu BARMAG, Pada mesin winder terdapat pengendali mesin termasuk pengendali kecepatan motor yang disebut “Winder Inverter Sistem”, yang berfungsi untuk mengendalikan mesin dan juga motor 3 phasa. Pada mesin mempunyai tegangan input DC-BUS sebesar 590Vdc Dan input fuse sebesar 25A, untuk arus inverter pada motor
traverse 6A, arus inverter pada motor rotor/brake 6A,
Arus inverter pada motor spindle 1 dan 2 total sebesar 33A, dan untuk arus pada inverter pressure roll sebesar 9A. Di samping Winder Inverter Sistem sebagai pengendali motor, maka pada motor masing-masing mepunyai speed sensor untuk mengendalikan putaran motor. Bagian dari mesin winder ini akan di pergunakan untuk memutar bobbin chuks, Yang di gunakan sebagai penggulung benang, ketika pemasangan paper tube telah di lakukan maka proses penggulungan akan di mulai. Bobbin Chuks terpasang berhubungan dengan motor spindle 1 dan spindle 2 motor pada mesin winder ACW menggunakan motor induksi 3 phasa dan kecepatannya di control inverter.
HASIL DAN PEMBAHASAN Prinsip Kerja Mesin Winder ACW
84
mengendalikan kecepatan motor tersebut yaitu inverter. Inverter tersebut mengendalikan dari system kerja motor pada mesin winder secara keseluruhan, dan prinsipkerja dari inverter adalah mengubah tegangan DC menjadi AC,dimana tegangan dan frekuensinya dapat diatur.
Didalam diagram dari mesin winder ACW dapat diketahui cara kerja dari mesin winder ACW, dalam diagram tersebut dapat dijelaskan tegangan dari power signal input atau DC BUS di alirkan menuju ke operating panel, conection board rear, power board motor 3 phasa,
system kerja dari mesin tersebut adalah benang yang diumpankan dari oiling noozle akan dideteksi oleh Yarn Break Detector dan di gerakkan agar benang dapat selalu terdeteksi oleh Yarn Break Detector.
Setelah benang tersebut terdeteksi oleh Yarn Break Detector dan tidak terjadi putus pada benang, selanjutnya benang tersebut dirapikan dan distabilkan gulungannya oleh motor contact pressure roll. Lalu benang di gulung oleh motor Spindle dalam mesin winder dan berhenti melakukan proses penggulungan saat benang tersebut mencapai
volume berat yang sesuai standart dari pabrik.
Dalam sistem pengendali kecepatan motor yaitu inverter dan ada dua jenis Inverter yang umum digunakan pada system mesin industry yaitu :
a. Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran yang konstan CVF (Constant Voltage Frequency)
b. Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran yang berubah-ubah ( variable ). Umumnya Inverter dengan frekuensi dan tegangan keluaran berubah-ubah di gunakan pada pemakaian khusus untuk mengaendalikan suatu motor 3 phasa maupun motor 1 phasa.
Trouble Shotting Mesin Winder ACW
Trouble shotting pada mesin Winder ACW diantaranya adalah :
Kerusakan Pada Yarn Break Detector
85
Penggulungan akan berlangsung apabila benang umpan yang sudah mendapatkan oli terpasang secara teratur dan terdeteksi oleh Yarn Break Detector. Sistem Kerja dari
Yarn break detector apabila mendeteksi benang maka akan berlogika 1 dan lampu indicator akan menyala kerena resistansi pada yarn break detector naik, dan apabila yarn break detector tidak mendeteksi benang atau benang putus maka akan berlogika 0 dan lampu akan mati kerena resistansi pada yarn break detector
turun. Saat terjadi kerusakan dapat diketahui dengan matinya lampu indicator pada Yarn Break Detector, untuk memperbaiki agar mesin dapat bekerja dengan baik yaitu dengan mengganti Yarn
Break Detector yang telah
disediakan oleh Pabrikan mesin Winder yaitu Barmag.
Kerusakan pada Operating Panel
Pada saat terjadi kerusakan pada
operating panel mesin winder mesin akan sulit dikendalikan karena tombol perintah untuk mengendalikan kinerja dari mesin Winder ACW sehingga dapat menghambat proses penggulungan benang, untuk dapat memperbaiki mesin agar
dapat dikendalikan agar proses penggulungan benang lancar yaitu dengan mengganti opreting panel
yang tlah di sediakan oleh pabrikan Barmag.
Kerusakan pada speed sensor
Setiap motor yang terdapat pada mesin winder ACW terdapat
speed sensor yang di gunakan untuk mendeteksi kecepatan masing-masing motor apabila diketahui saat rpm motor tidak sesuai dengan yang terdapat pada
computer interface kemungkinan
speed sensor yang terdapat pada motor tersebut rusak, sehingga motor tidak berputar sesuai dengan standar rpm, untuk itu dapat memperbaikinya dengan
mengganti speed sensor yang telah disediakan oleh pabrikan Barmag.
Kerusakan pada sensor proximity switch
Sensor proximity switch
86
berhenti melakukan proses produksi, terjadi kemungkinan sensor proximity switch bermasalah untuk memperbaiki mesin
agar dapat menghentikan proses produksi sesuai dengan standart volume berat yang diinginkan yaitu dengan mengganti sensor proximity switch yang di sediakan oleh pabrikan Barmag.
Kesimpulan
1. Inverter dapat mengendalikan kecepatan motor induksi 3 phasa dengan rangkaian Inverter biasanya menggunakan rangkaian modulasi lebar pulsa PWM. 2. Mesin Winder ACW
mempunyai 5 buah motor yang keseluruhan masing-masing kecepatan motor di kendalikan inverter yang mempunyai tegangan input sebesar 590Vdc.
DAFTAR PUSTAKA
Wiring Diagram Winder ACW merk BARMAG di PT
MUTU GADING
TEKSTIL.
Service Book Winder ACW merk
BARMAG di PT MUTU
GADING TEKSTIL.
P.M. Patil, J.V. Kulkarni and D. B. Kshirsagar, A Noble
firing scheme for
three-phase controllers, In
Proceedings of
International Conference on Computer Applications in
Electrical Engineering
Recent Advances (CERA01) held at IIT Roorkee, pp412-417, February 2002.
P.M. Patil, Speed Control of 3-phase induction motor using pulse width modulated inverter, A dissertation
report submitted to
Marathwada university,
Aurangabad, 1993. ACSE Journal, Volume (6), Issue (3), Oct. , 2006.
C. Alton & R. Sundararajan. (2004). Simple
MOSFET-Based High-Voltage
Nanosecond Pulse Circuit.
