Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) KLASIFIKASI HUBUNG SINGKAT TURN TO TURN PADA BELITAN STATOR MOTOR INDUKSI YANG DISEBABKAN KEGAGALAN ISOLASI MENGGUNAKAN METODE NEURAL NETWORK (NN) Barli Jeihan Irawan, Iradiratu Diah P.K, Belly Yan Dewantara, Daeng Rahmatullah. Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Teknik dan Ilmu Kelautan, Universitas Hang Tuah Surabaya Jl. Arief Rachman Hakim No. 150, Keputih, Sukolilo, Kota Surabaya, Jawa Timur 60111. Email: Barlijeihanirawan@gmail.com, iradiratu@hangtuah.ac.id, bellyyandewantara@hangtuah.ac.id daengrahmatullah@gmail.com ABSTRACT Hampir seluruh industri menggunakan motor induksi sebagai alat bantu produksi, hal ini disebabkan karena beberapa alasan yaitu, kecepatan putar yang dihasilkan konstan, motor induksi tidak memiliki sikat sehingga rugi gesek dapat dikurangi, dan perawatannya yang mudah. Pada penelitian ini adalah mendeteksi kerusakan belitan stator yang disebabkan oleh laminasi belitan sehingga terjadinya hubung singkat pada satu phasa, yang disebut juga dengan turn fault. Metode Fast Fourier Transform (FFT) yang digunakan untuk pedeteksian arus dengan pembebanan 0%, dan 100% yang nantinya hasil deteksi untuk klasifikasi pada Neural Network (NN). Pengkategorian tingkat pembebanan dan tingkat kerusakan yang dialami oleh motor induksi, yaitu turn to turn u1, turn to turn u1 dan v1, dan turn to turn u1, v1 dan w1. Pembacaan hasil test yang dilakukan pada Neural Network memiliki hasil prediksi yang baik karena MSE yang dihasilkan tidak melebihi tingkat keerroran 5% yang telah ditetapkan. Keywords : Analisis arus stator, Kerusakan, Fast Fourier Transform (FFT), Neural Network (NN). dapat dikurangi, dan perawatannya yang 1. PENDAHULUAN mudah. Meskipun motor induksi cukup Hampir seluruh industri menggunakan motor induksi sebagai alat bantu produksi, hal ini disebabkan karena beberapa alasan yaitu, kecepatan putar handal tetapi pada kenyataannya dapat saja mengalami banyak masalah pada saat beroprasi yang menyebabkan kerusakan total pada motor induksi (Huda, 2019). yang dihasilkan konstan, motor induksi tidak memiliki sikat sehingga rugi gesek Klarifikasi Hubung Singkat Turn to Turn Pada…. http://jurnal.unimus.ac.id | 1 Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 Gejala kerusakan motor induksi (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) menggunakan metode Fast Fourier berupa timbulnya getaran (vibrasi), bising Transform FFT (Shodiq, F., 2019). (noise), peningkatan suhu kerja serta Mendeteksi adanya percikan bunga api yang dapat Bearing membuat Fourier Transform (FFT) (Abduh, 2019). motor berhenti bekerja. kerusakan menggunakan Race metode Fast (Prasetyadi, 2019). Kerusakan tersebut Mendeteksi tidak hanya menurunkan efisiensi kerja Bearing dari mesin, melainkan bisa menimbulkan (Iradiratu, 2019). Mendeteksi kerusakan potensi bahaya untuk produksi yang outer race bearing menggunakan metode berkelanjutan dan keamanan kerusakan Decomposition yang sering terjadi diantaranya kerusakan (Dewantara, 2019). Mendeteksi bantalan belitan stator yang sering terjadi dapat balap mencapai 36%. (Abduh, 2019). menggunakan Apabila kerusakan pada motor induksi tidak dideteksi pada tahap permulaan akan dapat mengakibatkan 2019). proses luat Race arus motor sinyal Wavelet pada arus Diagnosa Transform motor stator induksi (Iradiratu, Eksentrisitas Celah Analisia Axial Fluks (Fithrooh, 2020). Penelitian ini akan membahas yang mengenai metode analisis arus stator pada menimbulkan kerugian besar terutama kondisi steady state yang terjadi pada bila secara motor induksi yang dilengkapi dengan mendadak. (Faturrohman, 2019). Pada algoritma Fast Fourier Transform (FFT) penelitian yang kerusakan produksi melalui Inner Udara Pada Motor Induksi Melalui shut down serta dapat menyebabkan terhentinya kerusakan Outer yang timbul sebelumnya teknik kemudian akan memiliki memonitoring kerusakan belitan stator keuntungan untuk mengenali pola data motor motor non-linear deteksi getaran, induksi namun menggunakan metode dan dapat menghindari ini kompleksitas penentuan ambang batas merupakan metode konvensional dan jika deteksi menggunakan Neural Network terjadi kerusakan ringan sulit untuk (NN). Yang diaplikasikan pada motor dideteksi. induksi Ada beberapa analisa kerusakan untuk melakukan deteksi kerusakan belitan stator. melalui arus stator menggunakan MCSA Dalam penelitian ini nantinya Motor Current Signature Analysis antara akan dilakukan beberapa eksperimen lain mendeteksi kerusakan batang rotor berupa rekonstruksi kerusakan belitan 2 | Barli Jeihan Irawan, dkk. http://jurnal.unimus.ac.id Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) stator serta pemberian beban mekanis berupa yang bervariasi mulai dari tanpa beban, peralatan beban beban terhubung komputer yang dilengkapi maksimum untuk mengetahui performa dengan software LabVIEW, Diadem dan dari metode deteksi kerusakan yang MATLAB. minimum sampai diajukan. Eksperimen dilakukan dengan menggunakan dan akuisisi lampu, data serta (NI-DAQ) Dengan menggunakan algoritma peralatan Fast Fourier Transform (FFT) yang pengujian berupa National Instruments mengubah sinyal arus stator dari domain (NI-DAQ) waktu software beberapa generator yang dilengkapi LabVIEW, dengan Diadem ke domain frekuensi yang dan kemudian akan memiliki keuntungan MATLAB untuk memudahkan proses untuk mengenali pola data non-linear dan pengukuran dan pengolahan sinyal arus dapat stator motor induksi. penentuan menghindari ambang kompleksitas batas deteksi menggunakan Neural Network (NN). EKSPERIMEN Tujuan digunakannya algoritma FFT dan ANALISA KERUSAKAN BELITAN metode NN adalah untuk melakukan STATOR MOTOR INDUKSI deteksi hubung singkat pada belitan stator 2. TEKNIK DAN Pada penelitian ini akan dilakukan melalui spectrum arus stator. eksperimen untuk mendeteksi terjadinya kerusakan belitan stator pada motor induksi melalui analisa frekuensi pada arus stator. Adapun sistem yang digunakan terdiri dari beberapa device yang dibutuhkan antara lain sumber AC, motor induksi 3 fasa, perangkat pembebanan, dan peralatan akuisisi data yang secara langsung terhubung ke komputer. Dalam Penelitian ini, sistem pengukuran sinyal arus stator, untuk membentuk sistem deteksi tersebut diperlukan beberapa peralatan penunjang seperti sumber listrik dari pln, motor induksi 3 fasa, perangkat pembebanan Gambar 1. Konfigurasi Sistem Deteksi kerusakan belitan stator A. Eksperimen Penelitian Sumber yang digunakan berupa sumber AC tiga fasa yang langsung diambil dari jaringan PLN. Fungsinya sebagai sumber listrik arus bolak-balik Klarifikasi Hubung Singkat Turn to Turn Pada…. http://jurnal.unimus.ac.id | 3 Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) untuk mengoperasikan motor induksi software tiga fasa yang akan digunakan. Motor software DIAdem, sinyal hasil proses indusi tiga fasa yang digunakan dalam sampling dapat diatur tampilanya. Selain penelitian ini merupakan jenis rotor itu, DIAdem juga dapat digunakan untuk sangkar merk Tatung dengan kapasitas 2 mengubah file TDMS tadi ke bentuk file HP kW. Excel. File Excel hasil konversi oleh yang digunakan DIAdem berisi data teknisi melalui adalah delta () sehingga motor induksi proses sampling dan juga data arus tiga tiga fasa memiliki rating tegangan fasa. sebesar 220/380 V dan rating arus digunakan sebagai input pada software sebesar 5,94/3,44 Ampere. Motor induksi MATLAB untuk bisa dilakukan proses tiga fasa yang digunakan memiliki analisis. jumlah pasang kutub sebanyak empat B. Rekontrusi atau setara Konfigurasi buah dengan belitan sehingga memiliki 1,5 kecepatan yakni File DIAdem. Excel Melalui inilah yang akan Kerusakan Belitan Stator Rekonstruksi hubung singkat yang sinkron sebesar 1500 rpm dan kecepatan saat beban penuh sebesar 1380 rpm. dilakukan Beban mekanis pada motor yang di kecacatan pada bagian belitan stator. gunakan adalah Kerusakan dibuat dengan membuatan berupa generator sinkron yang di kopel goresan isolasi dikumparannya. Variasi dengan motor. Untuk memvariasikan goresan kerusakan ini dimaksudkan agar beban pada motor generator sinkron data dibebani oleh beban resistif berupa tingkatannya, walaupun pada kenyataan lampu pijar sebanyak 8 buah dengan di lapangan hubung singkat terjadi karena daya 100 Watt. usia motor tua atau besaran yang tidak dalam pengukuran Pengaturan dari proses sampling dengan cara yang dihasilkan memberikan dapat terukur dapat ditentukan. pada NI DAQ dilakukan melalui software Pada perancangan kerusakan ini LabVIEW. Keluaran dari hasil sampling akan dirancang kerusakan sistem isolasi oleh NI DAQ melalui LabVIEW adalah antar turn pada motor induksi. Kerusakan berupa file TDMS (Technical Data ini melibatkan kerusakan sistem isolasi Management Streaming). Untuk dapat yang terdapat pada kawat-kawat, belitan melihat sinyal hasil sampling melalui file yang terpisah dalam tiap koil. Pada TDMS tersebut, dibutuhkan lagi satu pengujian ini koil masih dalam satu fasa 4 | Barli Jeihan Irawan, dkk. http://jurnal.unimus.ac.id Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) yang sama yaitu fasa R, S dan T akan divariasikan jumlah turn fault yang Setelah perhitungan slip maka dilakukan perhitungan pada terjadi dalam satu fasa tersebut. Pada perancangan kerusakan ini (2) akan Setelah itu dilakukan perhitungan disimulasikan pada gambar yang terjadi pada turn to turn u1, turn to turn u1 dan untuk menentukan nilai frekuensi v1, turn to turn u1, v1 dan w1 sebagai prediksi yang dimana frekensi pada berikut : prediksi di kerusakan stator adalah (3) Ini adalah contoh nilai perhitungan yang telah dilakukan Gambar 2. Konfigurasi Turn To Turn Motor Induksi 3 Fasa Lalu lakukan perhitungan nilai prediksi. Dibawah adalah gambar salah satu contoh grafik yang telah dilakukan Gambar 3. Kerusakan Belitan Stator perbandingan pendeteksian dari perhitungan manual dan nilai yang Turn To Turn Disini pendeteksian menggunakan tertera pada grafik yang dilakukan dimana nilai arus yang dimana arus diubah pendeteksian dengan menjadi domain frekuensi yang awalnya membandingkan grafik spectrum arus pendeteksian menggunakan perhitungan motor normal dan motor yang telah manual yaitu: mengalami kerusakan (1) Klarifikasi Hubung Singkat Turn to Turn Pada…. http://jurnal.unimus.ac.id | 5 Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) Tabel 1 : Nilai Fst (Frekuensi Stator)Beban 0 %Motor Tanpa Beban Gambar 4. Perbandingan (-) Semua Kerusakan Beban 0% Motor Tanpa Dibebani Nilai yang ditunjukkan pada Gambar diatas adalah gambar 4 spectrum beban 0% yang telah di analisa yang merupakan hasil nilai spectrum akan di masukkan ke dalam tabel yang yang terjadi pada motor sehat, turn to nantinya juga dilakukan pada beban turn u1, turn to turn u1 dan v1, turn to 100% turn u1, v1 dan w1 yang menunjukkan hasil spectrum pada (-). Pada tabel 1 diatas menunjukkan perbedaan nilai masing-masing yang dimiliki oleh kondisi motor, yaitu motor sehat, dan motor yang telah mengalami kerusakn yaitu, kerusakan 1 turn to turn u1, kerusakan 2 turn to turn u1 dan v1, kerusakan 3 turn to turnu1,v1 dan w1, pada nilai yang telah dihasilkan, nilai mengalami perbedaan frekuensi dan Gambar 5. Perbandingan (+) Semua Kerusakanbeban 0% Motor Tanpa Dibebani. kenaikan amplitude yang dapat di berikan kesimpulan bahwa analisa telah terdeteksi. Pada gambar 4 dan gambar 5 menunjukkan perbedaan warna yang menunjukkan perbedaan pada pemberian keterangan yang akan di jelaskan menurut perbedaan warna tersebut. 6 | Barli Jeihan Irawan, dkk. http://jurnal.unimus.ac.id Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) Motor sehat Tabel 2 : Nilai Fst (Frekuensi Stator) Hubung singkat turn to turn u1 Beban 100 % Motor Terkopel Dengan (kerusakan 1) Generator + 8 Lampu Hubung singkat turn to turn u1 danv1 (kerusakan 2) Hubung singkat turn to turn u1,v1 dan w1 (kerusakan 3) Pada tabel 2 diatas menunjukkan perbedaan nilai masing-masing yang dimiliki oleh kondisi motor, yaitu motor sehat dikopel dengan generator + 8 lampu, dan motor yang telah mengalami Gambar 6. Perbandingan (-) Semua kerusakan yang juga terkopel dengan Kerusakan Beban 100 % Motorterkopel generator + 8 lampu yaitu, kerusakan 1 Generator + 8 Lampu turn to turn u1, kerusakan 2 turn to turn u1 dan v1, kerusakan 3 turn to turnu1,v1 dan w1, pada nilai yang telah dihasilkan, nilai mengalami perbedaan frekuensi dan kenaikan amplitude yang dapat di berikan kesimpulan terdeteksi. bahwa Nilai analisa hasil telah perbandingan beban 100% ini bisa dilihat pada tabel 2. Dari Gambar 7. Perbandingan (+) Semua Kerusakan Beban 100 % Motorterkopel Generator + 8 Lampu percobaan pada beban tersebut, memiliki selisih yang akan menunjukkan tingkat kerusakan dan beban yang terjadi pada pendeteksian arus yang dimana nantinya akan menjadi nilai yang di gunakan untuk mengklasifikasikan kerusakan dan tingkat Klarifikasi Hubung Singkat Turn to Turn Pada…. http://jurnal.unimus.ac.id | 7 Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) pembebanan yang dilakukan di metode output target (tk), bobot (w), dan nilai Neural Network. bias (Bk). Secara umum, kesalahan ratarata jaringan (MSE), yang merupakan 3. METODE NEURAL NETWORK fungsi kinerja untuk proses pelatihan Metode artificial intelligence (AI) diterima sebagai metodologi yang kuat untuk beberapa bidang ilmiah. Karena Neural Network dapat dilatih dan dapat menangani masalah non-linear, mampu secara positif untuk mewujudkan hubungan antara input dan output data dari eksperimental. Oleh karena itu, dapat diterapkan ke banyak aplikasi khususnya Gambar 8. Hasil Grafik Nilai MSE untuk mengenali pola. Pada dasarnya, ada Gambar 8 diatas menunjukkan banyak jenis algoritma jaringan saraf nilai MSE pada neuron ke 1 sampai 7 tiruan, misalnya, jaringan saraf regresi yang dimana disini saya menggunakan umum, jaringan fungsi basis radial, data latih dengan MSE terkecil yang korelasi kaskade, dan jaringan tautan dimana dimiliki pada neuron ke 5 fungsional. neural percobaan d. adalah A. Hasil Testing NN (Neural Network) Juga backpropagation jaringan feed-forward salah satu teknik AI, mampu dengan baik Motor turn to turn u1 Beban 0% untuk mengenali pola dan membuat Hasil grafik di bawah adalah salah peraturan sederhana untuk masalah yang satu contoh acak hasil data validasi atau kompleks. data tes pada motor keadaan Normal Metode Neural Network dengan beban 0 % yang telah dilakukan backpropagasi dipilih dalam penelitian setelah melakukan training ini bertujuan untuk mengenali harmonik memproses data latih yang diberikan dari dari kesalahan rotor bar rusak dengan data FFT ke NN, data training diproses menentukan letak kerusakan pada rotor. dan mendaparkan hasil pada grafik di Secara teratur, jaringan neural network bawah back-propagasi umpan balik memerlukan parameter inti seperti input data (Pk). 8 | Barli Jeihan Irawan, dkk. http://jurnal.unimus.ac.id atau Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) B. Hasil Testing NN (Neural Network) Motor Terkopel Generator Turn To Turn u1 dan v1 Beban 100% Hasil grafik di bawah adalah salah satu contoh acak hasil data validasi atau data tes pada motor mengalami kerusakan turn to turn u1dan v1 yang terkopel Gambar 9. Hasil Grafik Saat Validasi dengan generator dengan beban 100% Data NN Motor Kerusakan Turn To Turn yang telah dilakukan setelah melakukan U1 Yang Terkopel Generator Beban 0% training atau memproses data latih yang Tabel 3. Pengambilan Data Hasil Testing diberikan dari data FFT ke NN, data NN Motor Terkopel Generator Turn To training diproses dan mendaparkan hasil Turn U1 pada grafik di bawah. Hasil dari tabel 3 diatas menyatakan bahwa tingkat beban dari 0% = 1 dan 100% = 5, dan kondisi stator pada motor terkopel generator turn to turn u1 menunjukkan nilai data = 2, setelah melakukan percobaan testing NN yang dilakukan melalui data FFT target klasifikasi kerusakan stator menunjukkan hasil yang terbaca dengan baik dan menunjukkan hasil target yang sama Gambar 9. Hasil Grafik Saat Validasi Data NN Motor Kerusakan Turn To Turn U1 Dan V1 Yang Terkopel Generator Beban 100% Tabel 4. Pengambilan Data Hasil Testing NN Motor Terkopel Generator Turn To Turn U1 Dan V1 dengan data target kalsifikasi kerusakan stator. Data error pada tiap tingkatan beban menunjukkan hasil error yang kecil 0% = 7,86 x ,, 100% = 8,38 x . Hasil dari tabel 4 diatas menyatakan bahwa tingkat beban dari Klarifikasi Hubung Singkat Turn to Turn Pada…. http://jurnal.unimus.ac.id | 9 Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) 0% = 1 dan 100% = 5, dan kondisi stator normal, dan mengalami kerusakan pada motor terkopel generator turn to turn to turn u1, turn to turn u1 dan turn u1 menunjukkan nilai data = 3, v1, turn to turn u1, v1, dan w1, setelah melakukan percobaan testing NN setelah yang dilakukan melalui data FFT target menggunakan metode FFT yang klasifikasi kerusakan stator menunjukkan membandingkan hasil yang terbaca dengan baik dan motor menunjukkan hasil target yang sama mengalami kerusakan pada grafik. dengan data target kalsifikasi kerusakan 2. Hasil dari pengujian NN memiliki stator. Data error pada tiap tingkatan hasil keberhasilan 90% keatas, yang beban menunjukkan hasil error yang dimana pembacaan pada grafik pada kecil 0% = 2.61 x neuron ke 5 pada percobaan d yang x ,, 100% = 5.3450 . itu data normal arus di olah spectrum arus dan motor yang memiliki MSE 1.63E-13. 3. Pada keluaran yang dihasilkan pada 5. PENUTUP prosesan A. KESIMPULAN disimpulkan Berdasarkan hasil dari penelitian metode NN bahwa dapat hasil pendeteksian kerusakan pada motor yang telah dilakukan untuk kerusakan induksi stator pada motor induksi menggunakan tingkat keerroran yang kurang dari analisa 5% pada MSEnya. arus stady state dengan dapat terlihat memiliki menggunakan Neural Network dengan pembahasan digunakan backpropogation untuk yang mengklasifikasikan DAFTAR PUSTAKA Abduh, M. et al., 2019, “Deteksi beban dan tingkat kerusakan pada motor Kerusakan Outer Race Bearing induksi yang berfokus pada stator, yaitu Pada motor sehat, turn to turn u1, turn to turn Analisa Arus Stator Menggunakan u1 dan v1, turn to turn u1, v1 dan w1 Metode sebagai berikut : (FFT)”, Prosiding SENIATI , 5(3), 1. Pengujian dilakukan dengan Motor Fast Induksi Fourier Melalui Transform 175-181. pengambilan data arus lonjakan pada Faiz, A. et al., 2019, “Identifikasi motor induksi keadaan stady state Ganguan Batang Rotor Pada Motor yang dilakukan di stator motor Iduksi Menggunakan Analisa Arus 10 | Barli Jeihan Irawan, dkk. http://jurnal.unimus.ac.id Media Elektrika, Vol.13, No.1, Juni 2020 stator berbasis (p-ISSN: 1979-7451, e-ISSN: 2579-972X) Decomposition Iradiratu Diah P K, at al, “Healthy Wavelet Transform (DWT)”,CITTE, Monitoring 24-25 Juli, ISSN: 2085-6350 (1), pp. Outer Race Bearing in Induction 90-97. Motor Using Fithrooh, A. H. et al, 2020, “Diagnosa and Fault Detection Stator Current”,ijie, vol. 11, no. 3, sep. 2019. Pada Prasetyadi, Y. et al, 2019, “Fast Fourier Motor Induksi Melalui Analisia Axial Transform (FFT) Untuk Mendeteksi Fluk”, Media Elektrika, 12(2), 66-78. Kerusakan Bola Bearing Pada Motor Hermawan, A. et al., 2019, “Deteksi Induksi Melalui Arus Stator”, CITTE, Kegagalan Isolasi Pada Belitan 24-25 Juli, ISSN: 2085-6350 (1), pp. Stator Motor Induksi Berbasis Fast 69-73. Eksentrisitas Celah Udara Fourier Transfor”, CITTE,24-25 Juli, ISSN: 2085-6350 (1), pp. 98-102. Rohman, F. et al, 2019, “Identifikasi Kerusakan Huda, I. et al, 2019, “Identifikasi Pada Inner Motor Race Induksi Bearing Berbasis Gangguan Belitan Stator Motor Dekomposition Wavelet Transform Induski Metode Wavelet”, Prosiding Melalui Analisa Arus Steady State” , SNST ke-10, ISBN: 978-602-52386- CITTE, 24-25 Juli, ISSN: 2085-6350 1-1 (1), pp. 43-47. (1), pp. 74-81. Iradiratu, D. P. K. et al, 2019, Shodiq, F. et al, 2019, “Monitoring “Decomposition Wavelet Transform Kerusakan as Identification of Outer Race Motor Induksi Menggunakan Analisa Bearing Damage Through Stator Flow Arus Stator Berbasis Fast Fourier Analysis in Induction Motor”, In 2019 Transform”, CITEE, 24-25 Juli. International Conference Batang Rotor Pada on Information and Communications Technology (ICOIACT) (pp. 733- 737). IEEE. Iradiratu, D. P. K. et al, 2019, “Deteksi Kerusakan Inner Menggunakan Race Motor Bearing Current Signature Analysis Berbasis Fast Fourier Transform”, Jurnal Teknik Elektro dan Komputer TRIAC, 6(1). Klarifikasi Hubung Singkat Turn to Turn Pada…. http://jurnal.unimus.ac.id | 11