Memilih motor untuk beban: jenis beban, torsi, inersia, dan waktu asut

Relai beban lebih motor drum sebuah washer-extractor lama di laundry hotel trip setiap kali putaran naik ke ekstraksi dengan muatan selimut tebal, padahal dengan muatan seprai tidak pernah. Setelah motor dingin, mesin berjalan lagi seperti biasa. Seorang teknisi mengusulkan motor yang lebih besar, dan rekannya mengusulkan menaikkan setelan relai. Keduanya melompati pertanyaan yang harus dijawab lebih dulu: torsi berapa yang diminta mesin pada setiap kecepatan, berapa massa berputar yang harus dipercepat, dan berapa lama motor sanggup menanggung arus asut.

Batas pembahasan

Bab 40 menjelaskan apa yang dapat diberikan motor induksi, dan Bab 41 batas termal di balik pelat namanya; bab ini membahas apa yang diminta mesin yang digerakkan, lalu mempertemukan keduanya. Tanpa membaca pola torsi beban, motor dan penggerak frekuensi variabel (variable frequency drive, VFD) dipilih terlalu kecil sehingga panas dan trip, atau terlalu besar sehingga boros dan justru kurang terlindungi. Pembahasan dibatasi pada motor induksi tiga fasa rotor sangkar yang menggerakkan beban secara langsung, melalui sabuk, atau melalui roda gigi. Perancangan transmisi, hidrolik pompa (rugi pipa, NPSH, kavitasi), dan drum berada di luar cakupan; dasar pompa ada di Bab 3 · Fluida & Termal. Metode pengasutan (Bab 53), setelan proteksi (Bab 47), pengereman (Bab 55), dan parameter VFD (Bab 68) hanya disinggung sejauh dibutuhkan. Nilai mesin tertentu diambil dari pelat nama, lembar data motor, kurva pompa, dan manual pabrikan. Pengukuran arus atau daya yang disebut di teks mensyaratkan personel kompeten, alat berkategori ukur sesuai, dan APD.

Daya, torsi, dan kecepatan

Daya mekanis pada poros adalah hasil kali torsi dan kecepatan sudut; dasar mekanisnya ada di Bab 1 · Mekanikal & Mekatronika. Bila torsi dalam newton meter dan kecepatan dalam putaran per menit, konstanta konversinya digabung menjadi satu angka:

$$P = T\,\omega \qquad \omega = \frac{2\pi n}{60} \qquad P_\text{kW} = \frac{T\,n}{9\,550}$$

dengan $P$ daya dalam watt, $T$ torsi dalam N·m, $\omega$ kecepatan sudut dalam rad/s, dan $n$ putaran per menit. Angka 9.550 adalah pembulatan $60\,000/(2\pi) = 9\,549{,}3$. Bentuk imperialnya memakai lb·ft dan konstanta 5.250, tepatnya $33\,000/(2\pi) = 5\,252$, dengan 1 HP = 745,7 W; PK yang dipakai pada pompa dan kompresor di Indonesia adalah daya kuda metrik, 735,5 W. Motor 11 kW empat kutub (sekitar 1.470 rpm) menghasilkan torsi hampir dua kali motor 11 kW dua kutub (sekitar 2.950 rpm), sehingga penggantian motor dengan jumlah kutub berbeda mengubah torsi di poros mesin walaupun dayanya sama.

Transmisi. Bila motor menggerakkan beban melalui sabuk atau roda gigi dengan perbandingan putaran $i = n_\text{m}/n_\text{beban}$ dan efisiensi transmisi $\eta_\text{t}$, torsi beban dilihat dari poros motor adalah

$$T_\text{beban,m} = \frac{T_\text{beban}}{i\,\eta_\text{t}}$$

Inersia dipindahkan dengan cara serupa, tetapi dengan pangkat dua.

Daya pelat nama adalah daya poros. IEC 60034-1 menetapkan daya pengenal motor sebagai daya mekanis yang tersedia di poros. Daya listrik yang ditarik lebih besar, yaitu daya poros dibagi efisiensi, dan arusnya ditentukan juga oleh faktor daya (Bab 6).

Tiga jenis beban

Beban mesin dikelompokkan menurut cara torsinya berubah terhadap kecepatan: torsi tetap, torsi variabel, dan daya tetap.

Torsi tetap. Mesin jenis ini melawan gesekan atau mengangkat bahan dengan gaya yang hampir tidak bergantung pada kecepatan. Drum cuci pada putaran cuci mengangkat linen basah dengan sirip lalu menjatuhkannya (Bab 10 · Laundry), sehingga torsinya ditentukan massa linen dan air yang terangkat, bukan kecepatan drum; drum pengering (Bab 15 · Laundry) berperilaku serupa. Motor harus menyediakan torsi penuh sejak kecepatan rendah, sehingga metode asut yang menurunkan torsi awal perlu diperiksa. Pengaturan kecepatan beban ini menghemat energi hanya sebanding dengan penurunan kecepatan.

Torsi variabel. Pompa sentrifugal dan kipas mempercepat fluida, sehingga torsinya naik mendekati kuadrat kecepatan. Hubungannya dirangkum dalam hukum afinitas (affinity laws):

$$\frac{Q_2}{Q_1} = \frac{n_2}{n_1} \qquad \frac{H_2}{H_1} = \left(\frac{n_2}{n_1}\right)^2 \qquad \frac{P_2}{P_1} = \left(\frac{n_2}{n_1}\right)^3$$

dengan $Q$ debit, $H$ tinggi tekan, dan $P$ daya poros. Hukum ini menghubungkan titik-titik sebangun pada pompa atau kipas yang sama, dan hanya menggambarkan perubahan titik kerja bila kurva sistem melewati titik nol. Sistem dengan tinggi tekan statis, misalnya pompa pengisi tangki atap, tidak mengikuti hubungan pangkat tiga. Penghematan dari penurunan putaran hanya diterima bila debit yang ikut turun masih memenuhi kebutuhan. Dari sisi motor, torsi awal beban torsi variabel kecil, sehingga hampir semua metode asut sanggup memutarnya.

Daya tetap dan torsi lepas awal. Mesin perkakas memotong berat pada kecepatan rendah dan ringan pada kecepatan tinggi, sehingga torsinya berbanding terbalik dengan kecepatan. Sebagian mesin juga butuh torsi lebih besar untuk mulai bergerak daripada untuk terus bergerak, misalnya konveyor yang lama berhenti atau kompresor torak yang mulai dengan tekanan di silinder; torsi lepas awal (breakaway torque) ini dibandingkan dengan torsi rotor terkunci motor.

Mencocokkan kurva motor dengan kurva beban

Motor mempercepat beban selama torsinya lebih besar dari torsi beban pada kecepatan yang sama. Torsi percepatan (accelerating torque) adalah selisih keduanya, dan titik kerja tunak adalah titik potong kedua kurva.

$$T_\text{acc}(n) = T_\text{m}(n) - T_\text{beban}(n)$$

Kurva motor mempunyai tiga titik penting: torsi rotor terkunci, torsi minimum saat akselerasi, dan torsi maksimum (Bab 40). Untuk beban torsi tetap, titik yang sering menentukan adalah torsi minimum saat akselerasi, karena di sana selisih torsi paling kecil. Bila selisih itu mendekati nol, motor tertahan pada kecepatan rendah sambil menarik arus yang hampir sama dengan arus rotor terkunci. Untuk beban torsi variabel, selisih terkecil biasanya berada dekat kecepatan kerja, sehingga yang menentukan adalah torsi pengenal dan margin daya.

Tegangan. Seluruh kurva torsi motor sebanding kuadrat tegangan, sehingga tegangan yang turun 10 % saat asut, misalnya pada suplai genset, menyisakan sekitar 0,81 kali torsi (Bab 40) dan menyempitkan torsi percepatan di seluruh rentang kecepatan. Asut bintang-segitiga menurunkan tegangan belitan menjadi $1/\sqrt{3}$ kali, sehingga torsi selama tahap bintang tinggal sepertiga: umumnya aman untuk pompa sentrifugal, tetapi berisiko untuk beban torsi tetap yang berat. Perbandingan metode asut ada di Bab 53.

Desain asut menurut IEC 60034-12. Edisi 4.0 tahun 2024 menetapkan delapan desain karakteristik asut untuk motor sangkar tiga fasa satu kecepatan sampai 1.000 V yang diasut langsung atau bintang-segitiga pada jenis tugas S1; batas torsi desain N (torsi asut normal) dan H (torsi asut tinggi) ada di Bab 40. Yang penting bagi pemilihan beban adalah anggapan bebannya: pada edisi 2016, syarat asut desain N mengandaikan dua kali asut berturut-turut dari keadaan dingin dan satu kali dari keadaan panas, torsi beban sebanding kuadrat kecepatan yang sama dengan torsi pengenal pada kecepatan pengenal, dan inersia luar menurut tabel standar; kesamaannya dengan edisi 2024 belum dipastikan. Anggapan itu mirip pompa atau kipas, sedangkan drum berinersia besar atau beban torsi tetap berada di luarnya, sehingga kemampuan asutnya ditanyakan kepada pabrikan motor dengan menyebut inersia beban dan jumlah asut per jam.

Inersia dan waktu akselerasi

Momen inersia (moment of inertia) $J$, dalam kg·m², mengukur kelembaman benda berputar terhadap perubahan kecepatan. Untuk massa $m$ yang terkumpul di jari-jari $r$, seperti linen yang menempel di dinding drum saat ekstraksi, $J \approx m r^2$. Karena bergantung pada kuadrat jari-jari, drum besar bermuatan basah mempunyai inersia jauh lebih besar daripada rotor motornya.

Inersia dilihat dari poros motor. Energi kinetik beban harus sama dilihat dari sisi mana pun, sehingga inersia beban yang berputar $i$ kali lebih lambat dari motor terasa di poros motor sebagai inersia dibagi $i^2$:

$$J_\text{total} = J_\text{m} + \frac{J_\text{beban}}{i^2}$$

dengan $J_\text{m}$ inersia rotor dari lembar data dan $J_\text{beban}$ inersia beban pada porosnya sendiri. Momen inersia motor dan beban termasuk data yang harus tersedia sebelum memilih motor dan VFD, bersama torsi asut, torsi beban terhadap kecepatan, dan percepatan yang dibutuhkan.

Waktu akselerasi. Hukum Newton untuk gerak putar memberi $J_\text{total}\,\mathrm{d}\omega/\mathrm{d}t = T_\text{acc}$. Dengan torsi percepatan yang dirata-ratakan sepanjang rentang kecepatan,

$$t_\text{a} = \frac{J_\text{total}\,\Delta\omega}{T_\text{acc,rata-rata}}$$

Rata-rata diambil dari kurva motor dan kurva beban, misalnya per bagian rentang kecepatan, dan cukup untuk perkiraan selama tidak ada bagian yang selisih torsinya mendekati nol. Waktu akselerasi sebanding dengan inersia.

Panas rotor saat asut langsung. Daya yang hilang di rotor sama dengan slip dikali daya celah udara, $P_\text{r} = s\,T_\text{m}\,\omega_\text{s}$, dengan $\omega_\text{s}$ kecepatan sudut sinkron. Bila $\mathrm{d}t$ diganti dari persamaan gerak dan perbandingan torsi dianggap tetap, energi panas rotor selama asut dari diam sampai mendekati kecepatan sinkron adalah

$$E_\text{r} = \frac{1}{2} J_\text{total}\,\omega_\text{s}^2 \cdot \frac{T_\text{m}}{T_\text{m} - T_\text{beban}}$$

Tanpa beban, rumus ini memberi pernyataan Bab 40: panas rotor sama dengan energi kinetik pada kecepatan sinkron, sehingga untuk setiap joule yang tersimpan di drum, satu joule lagi menjadi panas di batang rotor. Torsi beban menambah panas itu dengan faktor di ujung rumus, dan torsi motor yang turun karena tegangan rendah memperbesar faktor itu. Belitan stator ikut memanas oleh arus asut; kelas trip dari waktu asut dan panas asut dibahas di Bab 47.

Pada VFD, frekuensi dinaikkan bertahap sehingga slip tetap kecil, dan panas rotor menjadi sebanding dengan torsi, kecepatan slip, dan waktu akselerasi. Energi kinetik drum setelah akselerasi tetap sama dan harus dibuang lagi saat berhenti; energi tersimpan pada bagian berputar dibahas di Bab 1 · Keselamatan, dan cara membuangnya di Bab 55.

Daya pompa dari debit dan tinggi tekan

Pompa memberi energi pada fluida dengan menaikkan tekanannya. Tinggi tekan total (head) adalah energi per satuan berat fluida dalam meter kolom fluida, yaitu jumlah beda tinggi statis, beda tekanan, beda kecepatan, dan rugi gesek pipa.

$$P_\text{h} = \rho\, g\, Q\, H \qquad P_\text{poros} = \frac{P_\text{h}}{\eta_\text{p}} \qquad P_\text{listrik} = \frac{P_\text{poros}}{\eta_\text{m}}$$

dengan $P_\text{h}$ daya hidrolik, $\rho$ massa jenis fluida dalam kg/m³, $g = 9{,}81$ m/s², $Q$ debit dalam m³/s, $H$ tinggi tekan total dalam meter, $\eta_\text{p}$ efisiensi pompa, dan $\eta_\text{m}$ efisiensi motor. Contoh sebuah bahan ajar pompa, dengan debit rancangan 32,76 m³/jam, tinggi tekan 6,97 m, dan efisiensi pompa 70 %, memberi 1,19 HP dari rumus imperial, dan rumus SI di atas memberi 889 W, sama dengan 1,19 HP.

Massa jenis air sekitar 977,8 kg/m³ pada 70 °C, sehingga pompa air panas menyerap daya sekitar 2 % lebih kecil daripada saat memompa air dingin; motornya lebih berat bebannya ketika sistem baru diisi air dingin setelah perawatan. Daya poros pompa sentrifugal umumnya juga naik dengan debit, sehingga pompa yang bekerja pada debit lebih besar dari rancangan, misalnya karena katup dibuka penuh, dapat melampaui daya motornya. Bahan ajar yang sama mengalikan debit kebutuhan dengan $(1{,}2)^2 = 1{,}44$ tanpa menjelaskan asal faktor itu; faktor keamanan yang ditumpuk di debit, lalu ditumpuk lagi di pemilihan motor, menghasilkan pompa dan motor yang jauh lebih besar dari kebutuhan.

Margin yang wajar dan bahaya motor terlalu besar

Urutan pemilihan daya motor yang dapat dipertanggungjawabkan adalah sebagai berikut.

1. Tentukan torsi dan kecepatan beban pada titik kerja terberat yang masih wajar, misalnya debit terbesar pompa, muatan penuh drum, atau fluida terdingin.
2. Pindahkan torsi ke poros motor dengan perbandingan dan efisiensi transmisi, lalu hitung daya poros.
3. Terapkan jenis tugas dan penurunan rating karena suhu ruang, ketinggian, ketidakseimbangan tegangan, atau operasi VFD pada kecepatan rendah (Bab 41).
4. Pilih ukuran standar terdekat di atas daya poros yang sudah dikoreksi.
5. Periksa kemampuan asut: torsi rotor terkunci terhadap torsi lepas awal, torsi minimum saat akselerasi terhadap kurva beban pada tegangan terendah, serta waktu asut dan panas rotor terhadap data pabrikan.

Margin tambahan di atas langkah-langkah itu cukup kecil, karena ketidakpastian beban sudah ditangani di langkah pertama. Efisiensi motor turun nyata bila beban di bawah sekitar 40 %, dan motor sebaiknya bekerja di sekitar tiga perempat daya pengenalnya.

Motor yang terlalu besar merugikan karena rugi tetap dan arus magnetisasinya hampir tidak berkurang pada beban kecil, sehingga efisiensi dan faktor daya turun, dan arus asutnya menuntut kabel, pengaman, dan genset yang lebih besar (Bab 40). Bab 40 menghitung akibat memasang motor 5,5 kW pada pompa laundry yang hanya membutuhkan sekitar 1,4 kW: faktor daya di bawah 0,5, arus sekitar 1,8 kali lipat, dan lonjakan asut sekitar empat kali. Dari sisi beban, relai beban lebih motor 5,5 kW disetel pada arus pengenalnya, sekitar 10,8 A, sedangkan arus kerjanya sekitar 5,5 A, sehingga bantalan pompa yang mulai macet dapat menaikkan beban jauh di atas kemampuan pompa tanpa membuat relai bereaksi, dan torsi rotor terkunci motor besar sanggup mematahkan poros atau kopling pompa lebih dulu.

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya.

Contoh 1: waktu asut drum washer-extractor dan panas rotor. Sebuah washer-extractor lama kelas 60 kg diandaikan memakai motor ekstraksi tersendiri, 11 kW empat kutub 1.470 rpm, yang memutar drum melalui sabuk dari diam sampai kecepatan ekstraksi 630 rpm dengan asut langsung. Ini keadaan terburuk untuk pembelajaran; mesin nyata menaikkan putaran bertahap melalui tahap distribusi (Bab 10 · Laundry). Drum, poros, dan puli berinersia $J_\text{d} = 15$ kg·m² pada poros drum, linen basah 150 kg menempel pada jari-jari efektif 0,42 m, dan inersia rotor 0,10 kg·m². Rata-rata dari kurva, torsi motor selama asut langsung 2,2 kali torsi pengenal dan torsi beban di poros motor 0,3 kali, dari gesekan, hambatan udara, dan air yang masih keluar.

$$\begin{aligned} J_\text{l} &= 150 \times 0{,}42^2 = 26{,}5\ \text{kg}\cdot\text{m}^2, \qquad J_\text{beban} = 15 + 26{,}5 = 41{,}5\ \text{kg}\cdot\text{m}^2\\ i &= 1\,470/630 = 2{,}33, \qquad i^2 = 5{,}44, \qquad J_\text{total} = 0{,}10 + \frac{41{,}5}{5{,}44} = 0{,}10 + 7{,}62 = 7{,}72\ \text{kg}\cdot\text{m}^2\\ T_\text{N} &= 9\,550 \times 11/1\,470 = 71{,}5\ \text{N}\cdot\text{m}, \qquad 2{,}2 \times 71{,}5 = 157, \qquad 0{,}3 \times 71{,}5 = 21{,}4, \qquad T_\text{acc} = 157 - 21{,}4 = 136\ \text{N}\cdot\text{m}\\ \omega &= 2\pi \times 1\,470/60 = 153{,}9\ \text{rad/s}, \qquad t_\text{a} = \frac{7{,}72 \times 153{,}9}{136} = 8{,}7\ \text{s} \qquad (\text{selimut 200 kg: } J_\text{total} = 9{,}34\ \text{kg}\cdot\text{m}^2,\ t_\text{a} = 10{,}6\ \text{s}) \end{aligned}$$

Linen basah menyumbang inersia lebih besar daripada drum bajanya, dan inersia beban 76 kali inersia rotor. Muatan selimut memperpanjang asut, cocok dengan gejala di pembuka bab: relai yang menoleransi asut 8,7 s dapat trip pada asut 10,6 s, dan relai itu bekerja benar. Menaikkan setelannya hanya memindahkan panas ke belitan motor. Panas rotor asut langsung, rugi rotor normal pada slip 2 %, dan pembanding VFD yang membatasi torsi pada 1,5 kali torsi pengenal, dengan anggapan kecepatan slip sebanding torsi, adalah

$$\begin{aligned} \omega_\text{s} &= 2\pi \times 1\,500/60 = 157{,}1\ \text{rad/s}\\ E_\text{r} &= \frac{1}{2} \times 7{,}72 \times 157{,}1^2 \times \frac{157}{136} = 95{,}2\ \text{kJ} \times 1{,}158 = 110\ \text{kJ} \qquad (\text{selimut: } 133\ \text{kJ})\\ P_\text{r,normal} &= 11\,000 \times 0{,}02/0{,}98 = 224\ \text{W}, \qquad P_\text{r,asut} = 110\ \text{kJ}/8{,}7\ \text{s} = 12{,}6\ \text{kW}\\ \text{VFD:}\quad T_\text{m} &= 1{,}5 \times 71{,}5 = 107\ \text{N}\cdot\text{m}, \qquad T_\text{acc} = (1{,}5 - 0{,}3) \times 71{,}5 = 85{,}8\ \text{N}\cdot\text{m}, \qquad t_\text{a} = 7{,}72 \times 153{,}9/85{,}8 = 13{,}8\ \text{s}\\ E_\text{r,VFD} &\approx 107 \times 4{,}71 \times 13{,}8 \approx 7{,}0\ \text{kJ} \qquad (\text{slip } 1{,}5 \times 30 = 45\ \text{rpm} = 4{,}71\ \text{rad/s}) \end{aligned}$$

Satu kali asut langsung melepas di rotor energi setara sekitar 8 menit rugi rotor normal, sedangkan VFD mengasut lebih lama dengan panas rotor kira-kira seperenam belas. Pada beban berinersia besar, pertanyaan utamanya adalah berapa lama dan berapa panas proses asut, bukan apakah motor cukup kuat. Mesin cuci-peras modern umumnya memakai pengubah frekuensi (Bab 10 · Laundry), dan hitungan ini memperlihatkan salah satu keuntungannya. Pemakaian angka ini untuk memilih proteksi dibahas di Bab 47, dan jumlah asut per jam ditanyakan kepada pabrikan motor.

Contoh 2: ukuran motor pompa air panas. Bab 40 dibuka dengan pompa sirkulasi air panas laundry yang motor 1,5 kW-nya terbakar lalu diganti motor 5,5 kW. Pompanya diandaikan diputar motor empat kutub sekitar 1.435 rpm dan mengalirkan air 70 °C sebanyak 12 m³/jam dengan tinggi tekan total 26 m dan efisiensi 60 % pada titik rancangan; dengan semua katup terbuka, kurva pompa memberi 16 m³/jam pada 20 m dengan efisiensi 56 %.

$$\begin{aligned} P_\text{h} &= 977{,}8 \times 9{,}81 \times 3{,}333 \times 10^{-3} \times 26 = 831\ \text{W}, \qquad P_\text{poros} = 831/0{,}60 = 1\,386\ \text{W}, \qquad T = 9\,550 \times 1{,}386/1\,435 = 9{,}22\ \text{N}\cdot\text{m}\\ \text{katup terbuka:}\quad P_\text{poros} &= 977{,}8 \times 9{,}81 \times (16/3\,600) \times 20/0{,}56 = 1\,523\ \text{W}\\ \text{air dingin:}\quad P_\text{poros} &= 1\,386 \times 998/977{,}8 = 1\,414\ \text{W}, \qquad 1\,523 \times 998/977{,}8 = 1\,554\ \text{W}\\ \text{masukan, } \eta_\text{m} = 0{,}85\text{:}\quad P_\text{listrik} &= 1\,386/0{,}85 = 1\,631\ \text{W} \end{aligned}$$

Daya poros di titik rancangan sekitar 1,4 kW, sama dengan kebutuhan pompa di Bab 40, dan katup terbuka dengan air yang masih dingin adalah titik terberat yang masih wajar.

$$\begin{array}{lccc} \text{Keadaan} & P_\text{poros}\ (\text{W}) & \text{beban motor } 1{,}5\ \text{kW} & \text{beban motor } 2{,}2\ \text{kW}\\ \text{titik rancangan, } 70\ ^\circ\text{C} & 1\,386 & 92\,\% & 63\,\%\\ \text{katup terbuka, } 70\ ^\circ\text{C} & 1\,523 & 102\,\% & 69\,\%\\ \text{katup terbuka, air dingin} & 1\,554 & 104\,\% & 71\,\% \end{array}$$

Motor 1,5 kW hampir tanpa cadangan di titik rancangan dan melampaui daya pengenalnya saat katup terbuka, tanpa sisa untuk ruang pompa yang panas. Ukuran standar berikutnya, 2,2 kW, bekerja pada 63 sampai 71 %, masih di daerah efisiensi baik. Daya masukan dipakai untuk arus dan energi, bukan untuk memilih ukuran. Keadaan motor 1,5 kW adalah penyebab yang masuk akal atas umur motor yang pendek, tetapi belum terbukti: suhu ruang, air, kehilangan fasa, dan frekuensi asut perlu disingkirkan dengan bukti (Bab 44). Pilihan ukurannya 2,2 kW, satu tingkat di atas, bukan 5,5 kW.

Contoh 3: motor drum pengering hotel. Drum pengering membutuhkan torsi hampir tetap 180 N·m pada 40 rpm, dan motor empat kutub 1.440 rpm menggerakkannya melalui sabuk dan roda gigi dengan efisiensi transmisi 0,90.

$$i = \frac{1\,440}{40} = 36, \qquad T_\text{beban,m} = \frac{180}{36 \times 0{,}90} = 5{,}56\ \text{N}\cdot\text{m}, \qquad P = \frac{5{,}56 \times 1\,440}{9\,550} = 0{,}84\ \text{kW}$$

Dari deret 0,75 kW, 1,1 kW, dan 1,5 kW, motor 0,75 kW berbeban 112 %, sehingga dipilih 1,1 kW dengan beban 76 %. Karena bebannya bertorsi tetap, kemampuan asut dan penurunan rating akibat ruang pengering yang panas tetap diperiksa (langkah 3 dan 5).

Contoh 4: bintang-segitiga untuk konveyor dan pompa. Konveyor linen di laundry rumah sakit membutuhkan torsi lepas awal 0,9 kali torsi pengenal motor, dan motornya bertorsi rotor terkunci 2,2 kali torsi pengenal.

$$T_\text{bintang} = \frac{2{,}2}{3} = 0{,}73\,T_\text{N} < 0{,}9\,T_\text{N}, \qquad T_\text{langsung,genset} = 0{,}81 \times 2{,}2 = 1{,}78\,T_\text{N}$$

Pada tahap bintang konveyor tidak bergerak, sedangkan asut langsung masih cukup walaupun tegangan genset turun 10 %. Pompa sentrifugal di gedung yang sama bertorsi awal kecil, sehingga bintang-segitiga umumnya aman untuknya.

Contoh 5: waktu asut kipas buang dapur. Motor 4 kW empat kutub 1.450 rpm memutar langsung kipas buang dapur hotel berinersia 1,6 kg·m²; inersia rotor 0,05 kg·m². Torsi motor rata-rata diandaikan 2,0 kali torsi pengenal, dan torsi kipas naik dengan kuadrat kecepatan sampai torsi pengenal, sehingga rata-ratanya sepertiga torsi itu.

$$\begin{aligned} T_\text{N} &= \frac{9\,550 \times 4}{1\,450} = 26{,}3\ \text{N}\cdot\text{m}, \qquad T_\text{acc} = 52{,}7 - 8{,}8 = 43{,}9\ \text{N}\cdot\text{m}, \qquad t_\text{a} = \frac{1{,}65 \times 151{,}8}{43{,}9} = 5{,}7\ \text{s}\\ E_\text{r} &= \tfrac{1}{2} \times 1{,}65 \times 157{,}1^2 \times 52{,}7/43{,}9 = 24{,}4\ \text{kJ} \end{aligned}$$

Beban torsi variabel pun dapat berasut lama bila inersianya besar, sehingga waktu 5,7 s ini dibawa ke pemilihan kelas trip di Bab 47.

Contoh 6: motor pompa 2 kutub diganti 4 kutub. Pompa transfer ke tangki atap rumah sakit bertinggi tekan tutup 48 m pada 2.900 rpm, dan tinggi statisnya 30 m. Motor 2 kutub yang rusak diganti motor 4 kutub 1.450 rpm berdaya sama.

$$H_\text{tutup} = 48 \times 0{,}5^2 = 12\ \text{m} < 30\ \text{m}, \qquad \frac{n_\text{min}}{n_1} = \sqrt{\frac{30}{48}} = 0{,}79$$

Pompa tidak mengangkat air sama sekali, walaupun torsi pengenal motor 4 kutub dua kali torsi motor lama. Putaran pompa harus di atas sekitar 79 % semula, jadi pengganti harus berjumlah kutub sama.

Kondisi berhenti

Hentikan keputusan memilih, mengganti, atau menyetel motor, dan serahkan penanganannya kepada personel kompeten dengan data pabrikan motor dan mesin sebagai acuan, bila salah satu keadaan berikut ditemukan.

1. Arus atau daya perlu diukur pada sirkit bertegangan, tetapi personel kompeten, alat berkategori ukur sesuai, atau APD tidak tersedia.
2. Relai beban lebih trip saat beban berinersia besar diasut, dan ada usulan menaikkan setelannya atau memasang motor lebih besar sebelum waktu asut dan panas rotor dihitung. Setelan tidak dinaikkan untuk menghentikan trip; kelas trip dipilih menurut Bab 47.
3. Inersia beban atau jumlah asut per jam di luar anggapan desain asut motor, misalnya drum berinersia besar, tetapi kemampuan asut motor belum ditanyakan kepada pabrikannya.
4. Beban torsi tetap yang berat atau bertorsi lepas awal besar hendak diasut bintang-segitiga atau dari genset sebelum torsi tahap bintang, torsi pada tegangan terendah, dan torsi minimum saat akselerasi diperiksa.
5. Motor pengganti berjumlah kutub berbeda dari motor asli. Torsi dan putaran di poros mesin berubah, dan pompa dapat berhenti mengangkat air, seperti Contoh 6.
6. Motor yang jauh lebih besar dari kebutuhan beban dipasang dengan relai disetel pada arus pengenalnya, sehingga relai tidak bereaksi terhadap beban lebih mesin dan torsi rotor terkuncinya dapat mematahkan poros atau kopling.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Bab ini memakai daya dan energi dari Bab 1, torsi dan transmisi dari Bab 1 · Mekanikal & Mekatronika, pompa dari Bab 3 · Fluida & Termal, energi tersimpan dari Bab 1 · Keselamatan, pelat nama dan rangkaian asut dari Bab 52, drum dari Bab 10 · Laundry dan Bab 15 · Laundry, faktor daya dari Bab 6, kurva torsi-kecepatan dari Bab 40, dan penurunan rating dari Bab 41. Hasilnya dipakai di Bab 47 (proteksi motor), Bab 53 (metode pengasutan), Bab 55 (pengereman), serta Bab 67 dan Bab 68 (VFD).

Latihan dan pembahasan

Tuliskan rumus, satuan, dan asumsi. Angka dalam soal adalah data latihan.

Referensi