Motor satu fasa: kapasitor, sakelar sentrifugal, relai starter, dan pembalikan

Pompa pendorong air bersih di sebuah laundry kiloan berdengung tetapi porosnya tidak berputar. Bunyinya berhenti lalu berulang beberapa menit kemudian; MCB tidak trip. Teknisi pertama mengganti kapasitor yang paling besar dengan kapasitor bermikrofarad lebih besar "supaya lebih kuat" dan bertegangan 250 V "karena listriknya 230 V". Pompa berputar lagi, tetapi dua minggu kemudian kapasitor itu menggembung dan belitan motor berbau hangus. Saat membongkarnya, seorang pekerja tersengat oleh kapasitor lama yang sudah dilepas sejak pagi.

Batas pembahasan

Bab ini membahas motor induksi satu fasa 230 V, 50 Hz berdaya kecil pada pompa, kipas, dan kompresor hermetis. Berbeda dengan motor tiga fasa (Bab 40), motor ini membuat medan putarnya dari satu tegangan dengan belitan bantu, kapasitor, dan pemutus, bagian yang paling sering rusak. Kapasitornya seri dengan belitan untuk menggeser fase arus, dengan rating, uji, dan bahaya yang berbeda dari kapasitor paralel di Bab 7; alat hitungnya dari Bab 5. Motor universal dan BLDC ada di Bab 45; kompresor inverter, penggulungan ulang, dan refrigeran tidak dibahas. Bab ini bahan belajar, bukan instruksi kerja: motor dan kapasitor diperiksa personel kompeten pada rangkaian yang sudah diisolasi, diverifikasi bebas tegangan, dan diluahkan.

Mengapa satu fasa tidak menghasilkan torsi awal

Belitan stator tunggal berarus bolak-balik menghasilkan medan yang arahnya tetap di ruang tetapi besarnya berdenyut. Medan ini dapat diuraikan menjadi dua medan berputar berlawanan arah, masing-masing setengah amplitudonya:

$$F(\theta, t) = F_\text{m}\cos\omega t\,\cos\theta = \tfrac{1}{2}F_\text{m}\cos(\theta - \omega t) + \tfrac{1}{2}F_\text{m}\cos(\theta + \omega t)$$

dengan $F$ gaya gerak magnet di sudut ruang $\theta$ dan waktu $t$, dan $\omega = 2\pi f$. Pada rotor diam, kedua medan menghasilkan torsi yang sama besar dan berlawanan, sehingga torsi netto nol dan motor hanya berdengung walaupun arus asut mengalir penuh. Bila rotor sudah berputar, slip terhadap medan searah kecil dan slip terhadap medan berlawanan mendekati 2; torsi medan searah menang dan motor terus berputar ke arah mana pun ia didorong. Karena itu motor yang belitan bantunya putus dapat berputar bila porosnya didorong, cara yang tidak boleh dicoba. Medan berlawanan tetap ada selama motor berputar, sehingga torsinya berdenyut pada 100 Hz dan efisiensinya lebih rendah daripada motor tiga fasa sebanding.

Membentuk medan putar dari dua belitan

Medan putar dapat dibentuk dari dua belitan bersumbu bergeser 90° listrik yang arusnya juga bergeser fase. Belitan utama (main winding) adalah belitan yang dirancang untuk kerja terus-menerus, sedangkan belitan bantu (auxiliary winding) adalah belitan kedua yang diberi beda fase dengan resistansi, kapasitor, atau keduanya. Torsi asutnya sebanding dengan hasil kali kedua arus dan sinus sudut di antaranya:

$$T_\text{asut} = k\,I_\text{m}\,I_\text{a}\,\sin\alpha$$

dengan $I_\text{m}$ dan $I_\text{a}$ arus efektif belitan utama dan belitan bantu saat rotor diam (A), $\alpha$ sudut fase arus bantu terhadap arus utama, dan $k$ tetapan motor yang memuat jumlah lilitan dan geometri. Rumus ini berlaku untuk rotor diam dengan kedua belitan bersumbu tegak lurus; karena $k$ tidak diketahui, rumus dipakai untuk membandingkan keadaan pada motor yang sama. Pada $\alpha = 0$ torsi nol, dan untuk arus tertentu torsi maksimum pada $\alpha = 90°$. Tanda $\alpha$ menentukan arah: medan berputar dari sumbu belitan yang arusnya mendahului ke sumbu belitan yang arusnya tertinggal.

Arus belitan utama tertinggal beberapa puluh derajat terhadap tegangan. Belitan bantu berkawat kecil yang resistansinya tinggi membuat arusnya lebih sefase dengan tegangan, tetapi selisihnya hanya sekitar 25 sampai 30°. Kapasitor seri membuat arus bantu mendahului tegangan, sehingga selisihnya dapat mendekati 90°.

Jenis motor menurut cara membentuk beda fase

Fasa belah (split-phase). Belitan bantu berkawat kecil disambung paralel dengan belitan utama melalui pemutus, dengan arus asut besar. Pemutus yang gagal membuka membakar belitan bantu, yang hanya tahan dialiri arus beberapa detik. Kompresor lemari es kecil jenis ini memakai relai.

Kapasitor asut (capacitor-start). Kapasitor asut yang seri dengan belitan bantu dan pemutusnya membuat $\alpha$ mendekati 90°, sehingga torsi asut jauh lebih besar untuk arus asut yang lebih kecil; setelah pemutus membuka, hanya belitan utama yang bekerja. Rentang dayanya sekitar 120 sampai 750 W, misalnya pompa air dan kompresor udara kecil.

Kapasitor asut-kapasitor jalan (capacitor-start capacitor-run). Kapasitor jalan yang kecil tetap seri dengan belitan bantu, dan kapasitor asut yang besar diparalelkan dengannya melalui pemutus selama asut. Jenis ini dipakai pada pompa dan kompresor yang lebih besar.

Kapasitor permanen (permanent split capacitor, PSC). Hanya ada kapasitor jalan yang selalu tersambung, tanpa pemutus; kapasitansinya dipilih untuk kerja, sehingga torsi asutnya rendah. Kipas dan kompresor pendingin udara jenis split umumnya PSC, dan varian RSCR menambahkan PTC untuk asut.

Kutub bayangan (shaded pole). Sekitar sepertiga tiap kutub stator dilingkari cincin tembaga hubung singkat yang memperlambat fluks bagian kutub itu, sehingga medan bergeser ke bagian bercincin. Torsi dan efisiensinya kecil, dan motor ini dipakai pada kipas dan pompa kecil.

Tabel berikut merangkum kelima jenis; kolom torsi bersifat kualitatif.

Pemutus belitan bantu: sakelar sentrifugal dan relai starter

Sakelar sentrifugal. Pemberat pada poros terlempar keluar ketika kecepatan naik dan mendorong kontak diam agar membuka pada sekitar 75 % kecepatan; saat motor melambat di bawah titik itu, kontak menutup lagi. Kontak yang aus, kotor, atau pegasnya patah sehingga tetap terbuka membuat motor berdengung tanpa berputar, sama seperti kapasitor asut yang rusak. Kontak yang melebur atau macet tertutup membiarkan belitan bantu dan kapasitor asut bekerja terus: arus jalan di atas pelat nama, kapasitor asut panas dan menggembung, lalu belitan bantu terbakar.

Relai arus. Kumparan berlilitan sedikit disambung seri dengan belitan utama, dan kontak normalnya terbuka disambung seri dengan belitan bantu atau kapasitor asut. Arus rotor terkunci menarik kontak menutup; ketika motor mendekati kecepatan kerja, arus utama turun dan kontak terlepas. Relai dipilih menurut arus motor: yang terlalu besar tidak menutup, yang terlalu kecil tidak terlepas; banyak jenisnya harus dipasang tegak.

Relai potensial. Kumparan bertegangan tinggi disambung sejajar dengan belitan bantu, dan kontak normalnya tertutup disambung seri dengan kapasitor asut. Saat motor berakselerasi, tegangan induksi rotor pada belitan bantu naik, dapat melampaui tegangan suplai, lalu menarik kontak membuka; relai ini dipakai pada motor CSCR dan dipilih menurut tegangan tarik dan lepasnya. Motor CSIR dan CSCR melepas kapasitor asut dalam sekitar 1 sampai 3 detik.

PTC. Termistor koefisien suhu positif (positive temperature coefficient, PTC) disambung seri dengan belitan bantu. Arus asut memanaskannya sampai resistansinya naik tajam dan belitan bantu praktis terlepas. PTC harus dingin sebelum asut ulang, sehingga motor yang dimatikan lalu segera dinyalakan berdengung sampai pelindung beban lebih memutus.

Terminal C-R-S dan cara mengidentifikasinya

Motor tiga ujung, termasuk kompresor hermetis, memiliki terminal bersama C (common), terminal belitan utama R (run), dan terminal belitan bantu S (start). Karena belitan utama dan belitan bantu bertemu di C, resistansi antara R dan S adalah jumlah kedua belitan:

$$R_\text{RS} = R_\text{RC} + R_\text{SC}, \qquad R_\text{RS} > R_\text{SC} > R_\text{RC}$$

Terminal yang tidak ikut dalam pasangan terbesar adalah C; dari C, terminal dengan resistansi terkecil adalah R dan yang lebih besar adalah S. Resistansi kabel uji dikurangkan karena belitan motor kecil hanya beberapa sampai puluhan ohm (Bab 15).

Ada empat pengecualian. Pertama, banyak kompresor berpelindung termal internal di jalur C; bila terbuka karena panas, C terbaca putus terhadap R maupun S, sedangkan R-S tetap terbaca jumlah kedua belitan, sehingga kompresor didinginkan dulu sebelum dinyatakan rusak. Kedua, pada motor PSC belitan kembar R-C dan S-C hampir sama, sehingga aturan besar-kecil tidak berlaku. Ketiga, pada motor fasa belah dan motor kapasitor asut bersakelar sentrifugal, jalur S melewati sakelar; S yang terbaca putus dapat berarti belitan bantu atau kontak sakelar, sehingga keduanya diukur terpisah. Pada motor kapasitor asut-jalan, sakelar hanya memutus kapasitor asut dan diukur di terminalnya sendiri. Keempat, kapasitor dan pemutus dilepas dari terminal sebelum mengukur agar jalur paralel tidak mengubah pembacaan.

Resistansi dipakai untuk identifikasi dan menemukan belitan putus atau terhubung pendek, bukan untuk menilai isolasi atau hubung pendek antarlilit. Kotak terminal berpenandaan mengikuti IEC 60034-8: belitan utama U1-U2 dan belitan bantu Z1-Z2.

Kapasitor motor: rating, jenis, dan uji

Membaca label

IEC 60252-1:2010+AMD1:2013 (Ed. 2.1) mengatur kapasitor motor asinkron satu fasa sampai 660 V, dan IEC 60252-2:2010 dengan Amendemen 1:2013 mengatur kapasitor asut. Label kapasitor jalan memuat kapasitansi dan toleransinya, tegangan pengenal AC, frekuensi, kelas operasi, kategori iklim, dan kelas proteksi keselamatan.

Satu lembar data membatasi tegangan kerja sampai 1,1 kali tegangan pengenal. Kelas proteksi keselamatan menurut amendemen IEC 60252-1 menyatakan perilaku kapasitor saat gagal: S0 tanpa proteksi kegagalan khusus; S1 dapat gagal terbuka atau terhubung pendek, dan S2 dirancang gagal terbuka saja, keduanya terlindung terhadap bahaya kebakaran atau kejut; S3 berfilm bersegmen.

Kapasitor asut dan kapasitor jalan tidak dapat dipertukarkan

Kapasitor jalan umumnya kapasitor film polipropilena bermetal yang swapulih, dirancang dialiri arus terus-menerus, dengan kapasitansi beberapa sampai puluhan mikrofarad. Kapasitor asut umumnya elektrolit nonpolar, puluhan sampai ratusan mikrofarad, dan hanya tahan dialiri arus sebentar: satu lembar data kapasitor asut memberi siklus tugas 1,67 %, sekitar 20 kali asut masing-masing 3 detik per jam.

Tegangan kapasitor dan kapasitansi pengganti

Tegangan kapasitor seri, $V_\text{C} = I_\text{a}X_\text{C}$, dapat melampaui tegangan suplai karena reaktansi belitan dan kapasitor sebagian saling meniadakan, seperti tegangan L dan C pada rangkaian seri di Bab 5; saat motor berjalan, tegangan induksi rotor pada belitan bantu ikut menaikkannya. Karena itu kapasitor jalan motor 230 V bertegangan pengenal jauh di atas 230 V, misalnya 400 V dan 450 V pada satu lembar data, dan pengganti tidak boleh bertegangan pengenal lebih rendah dari aslinya; suplai 230 V sendiri dapat naik 10 % menurut IEC 60038.

Kapasitansi pengganti sama dengan aslinya, dalam toleransi. Kapasitor jalan yang lebih besar memanaskan belitan bantu selama motor berjalan; kapasitor asut yang lebih besar menaikkan arus dan panas asut untuk tambahan torsi kecil, seperti dihitung pada Contoh 2. Dua kapasitor jalan boleh diparalelkan untuk mencapai nilai yang sama, misalnya 10 µF dan 2 µF untuk 12 µF, bila keduanya kapasitor jalan dan masing-masing bertegangan pengenal tidak kurang dari aslinya.

Menguji kapasitor

Kapasitor yang menggembung, retak, bocor, atau berbau hangus sudah gagal dan tidak diuji lebih lanjut. Kapasitor yang tampak utuh dilepas setelah diluahkan, lalu kapasitansinya diukur (Bab 15) dan dibandingkan dengan labelnya; kapasitor 12 µF ±5 % lulus bila terbaca 11,4 sampai 12,6 µF. Uji ini memakai tegangan rendah, sehingga kapasitor yang lulus masih dapat gagal pada tegangan kerja atau saat panas.

Energi tersimpan dan peluahan

Energi kapasitor bermuatan adalah

$$W = \tfrac{1}{2}CU^2$$

dengan $C$ dalam farad, $U$ tegangan saat kapasitor terlepas dalam volt, dan $W$ dalam joule. Kapasitor asut umumnya terlepas saat arusnya melewati nol, yaitu saat tegangannya di puncak. Tegangan kapasitor seri dapat melampaui tegangan suplai, sehingga batas atas yang aman untuk hitungan adalah puncak tegangan pengenalnya, $\sqrt{2} \times 330 \approx 467$ V untuk kapasitor 330 V AC. Peluahan melalui resistor mengikuti $u(t) = U_0\,e^{-t/(RC)}$, seperti pada Bab 7.

Kapasitor jalan yang tetap tersambung meluah melalui kedua belitan selama sambungan dan belitannya utuh. Kapasitor asut yang dilepas sakelar atau relai saat motor berjalan dapat tertinggal bermuatan, sehingga banyak yang diberi resistor peluah. Kapasitor yang dilepas dari motor, pada belitan putus, atau dengan resistor peluah putus dapat menyimpan muatan lama. PUIL 2020 Bagian 4-41 Lampiran A.2.5 meminta label peringatan untuk peralatan penyimpan muatan berbahaya di balik selungkup; catatannya menganggap sentuhan tidak sengaja tidak berbahaya bila tegangan turun di bawah 120 V arus searah dalam kurang dari 5 s. Sejalan dengan Bab 1 · Keselamatan, Bab 2 · Keselamatan, dan Bab 14, kapasitor dianggap bermuatan sampai tegangannya terukur mendekati nol dengan alat yang diverifikasi, dan diluahkan dengan alat peluah bertahanan berprobe berisolasi, bukan dihubung singkat dengan obeng.

Membalik arah putar

Menukar kedua ujung belitan bantu terhadap belitan utama membalik tanda $\alpha$ dan membalik arah. Menukar fasa dan netral di steker tidak membalik arah, karena kedua arus berbalik bersamaan dan beda fasenya tetap.

Motor bersakelar sentrifugal hanya berbalik dari keadaan diam atau di bawah titik tutup sakelar, karena saat berjalan belitan bantunya terlepas. Kompresor hermetis tidak dirancang untuk dibalik. Motor PSC belitan kembar dibalik dengan memindahkan kapasitor ke belitan lain. Kedua kontak arahnya tidak boleh menutup bersamaan, karena kapasitor akan terhubung singkat melalui kedua kontak; interlock dan jeda antararah diperlukan, seperti prinsip pada Bab 52 yang dibahas lebih lanjut di Bab 51. Rangkaian pembalik membutuhkan empat ujung belitan di terminal dan dua kontaktor arah ber-interlock.

Ketentuan PUIL 2020 untuk sirkit motor satu fasa

PUIL 2020 Bagian 5-510, 5100.5, berlaku juga untuk motor satu fasa. Proteksi beban lebih melindungi motor dari panas berlebih akibat beban lebih atau akibat motor tidak dapat diasut (5100.5.4.1), yaitu keadaan motor yang berdengung; 5100.5.4.2.2 mewajibkannya untuk motor tiga fasa dan motor 1 daya kuda atau lebih yang terpasang tetap dan bekerja tanpa pengawasan. Pada motor satu fasa dengan satu konduktor dibumikan, Tabel 5100.5.1 meminta satu unsur pengindera pada konduktor yang tidak dibumikan, dan kendali motor AC harus mampu memutus arus motor yang macet (5100.5.7.3.1).

Klausul 5100.5.4.8 melarang gawai proteksi beban lebih yang menyambung ulang otomatis kecuali diizinkan untuk motor itu, dan melarang motor yang dapat berjalan ulang otomatis bila hal itu dapat menimbulkan kecelakaan. Pelindung termal motor kecil umumnya menyambung ulang sendiri setelah dingin, sehingga motor dapat tiba-tiba berputar. Sarana pemutus motor memutus semua konduktor suplai yang tidak dibumikan tanpa kutub yang dapat dioperasikan sendiri (5100.5.8.3.1), dan badan motor stasioner yang bekerja di atas 50 V ke bumi dibumikan atau berisolasi ganda (5100.5.10.2).

Contoh kerja

Angka dalam contoh di bawah adalah angka latihan, kecuali disebut asalnya. Kapasitor diukur setelah rangkaian diisolasi, diverifikasi bebas tegangan, dan kapasitornya diluahkan; pengukuran tegangan dan arus pada unit bertegangan dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD (Bab 14 dan Bab 16).

Contoh 1: pompa satu fasa yang berdengung tanpa berputar. Pompa pada pembuka bab digerakkan motor satu fasa 230 V, 50 Hz, 0,75 kW, 5,2 A, jenis kapasitor asut-kapasitor jalan dengan sakelar sentrifugal; kapasitor asutnya berlabel 145 sampai 175 µF, 330 V AC, dan kapasitor jalannya 12 µF ±5 %, 450 V AC. Pelindung termalnya memutus setelah sekitar 10 detik dan menyambung lagi setelah dingin. Satu percobaan asut, dengan suplai diputus dalam beberapa detik, membaca 221 V dan sekitar 25 A, hampir lima kali arus pelat nama, yaitu arus rotor terkunci pada tegangan yang cukup. Pompa lalu diisolasi, dikunci, dan diverifikasi bebas tegangan; kedua kapasitor diukur tegangan searahnya, diluahkan, dan diukur ulang. Porosnya terasa bebas saat diputar tangan, sehingga pompa macet bukan dugaan utama.

Ketiga ujung belitan yang labelnya hilang, ditandai 1, 2, dan 3, terbaca 1-2 = 3,1 Ω, 2-3 = 11,4 Ω, dan 1-3 = 14,5 Ω setelah kapasitor dan kabel dilepas, sehingga C adalah ujung 2, R ujung 1, dan S ujung 3; $3{,}1 + 11{,}4 = 14{,}5$ Ω cocok. Sakelar sentrifugal motor ini berada di cabang kapasitor asut, sehingga kontaknya diukur tersendiri dengan rotor diam dan harus terbaca tersambung; di sini memang tersambung. Uji isolasi belitan ke rangka mengikuti Bab 17.

Kedua kapasitor tampak utuh. Kapasitor jalan terbaca 11,8 µF, di dalam toleransi, sedangkan kapasitor asut terbaca 41 µF, sekitar 28 % dari batas bawah labelnya, sehingga gagal. Model rotor terkunci memeriksa kesimpulan itu, dengan impedansi setara yang diandaikan untuk belitan utama dan belitan bantu tanpa kapasitor; reaktansi kapasitor dikurangkan dari reaktansi belitan bantu:

$$Z_\text{m} = 4{,}8 + j6{,}4\ \Omega, \qquad Z_\text{a} = 14{,}0 + j7{,}0\ \Omega, \qquad X_\text{C} = \frac{1}{2\pi f C}$$$$I_\text{m} = \frac{230}{4{,}8 + j6{,}4} = 28{,}75\ \text{A}\ \angle -53{,}1°, \qquad I_\text{a} = \frac{230}{14{,}0 + j(7{,}0 - X_\text{C})}$$$$\begin{array}{lccccc} \text{Keadaan} & C\ (\mu\text{F}) & X_\text{C}\ (\Omega) & I_\text{a}\ (\text{A}) & \alpha & T/T_\text{sehat}\\ \text{sehat } (160 + 12) & 172 & 18{,}5 & 12{,}7 & 92{,}5° & 1{,}00\\ \text{kapasitor asut lemah } (41 + 12) & 53 & 60{,}1 & 4{,}2 & 128{,}3° & 0{,}26\\ \text{jalur asut terbuka } (12 \text{ saja}) & 12 & 265 & 0{,}89 & 140{,}0° & 0{,}045 \end{array}$$

Kapasitor 41 µF membuat $\alpha$ melewati 90° dan arus bantu kecil, sehingga torsi asut tinggal sekitar seperempat dan gesekan perapat pompa saat diam cukup untuk menahannya. Arus saluran model 26,4 A pada 230 V, atau sekitar 25 A pada 221 V, cocok dengan pengukuran.

Contoh 2: kapasitor asut pengganti. Pengganti kapasitor asut Contoh 1 dipilih dalam rentang label, 145 sampai 175 µF. Model rotor terkunci memberi tegangan kapasitor sehat

$$V_\text{C} = 12{,}69 \times 18{,}51 \approx 235\ \text{V pada 230 V}, \qquad 235 \times 253/230 \approx 258\ \text{V pada 253 V}$$

Angka ini hanya keadaan rotor terkunci; selama akselerasi tegangan induksi rotor pada belitan bantu menaikkan tegangan kapasitor sampai sakelar membuka, sehingga model ini bukan batas atas. Karena itu tegangan pengenal pengganti mengikuti label asli, 330 V AC atau lebih, dan kapasitor 250 V dari teknisi pertama ditolak. Kapasitansi yang lebih besar juga ditolak: dengan 262 µF total, model memberi torsi 1,16 kali, tetapi arus bantu 15,4 A, panas belitan bantu $(15{,}42/12{,}69)^2 \approx 1{,}48$ kali, dan arus saluran 36,3 A alih-alih 30,9 A.

Contoh 3: energi kapasitor asut untuk kondisi berhenti. Kapasitor asut 175 µF, batas atas label pada Contoh 1, yang terlepas pada puncak tegangan pengenalnya, 467 V, menyimpan energi dan meluah melalui resistor peluah 15 kΩ atau 150 kΩ sebagai berikut:

$$\begin{aligned} W &= \tfrac{1}{2} \times 175 \times 10^{-6} \times 467^2 \approx 19{,}1\ \text{J}\\ 15\ \text{k}\Omega{:}\ \tau &= RC = 2{,}63\ \text{s}, \qquad t_{120\ \text{V}} = 2{,}63 \ln(467/120) \approx 3{,}6\ \text{s}, \qquad t_{50\ \text{V}} \approx 5{,}9\ \text{s}\\ 150\ \text{k}\Omega{:}\ \tau &= 26{,}25\ \text{s}, \qquad t_{50\ \text{V}} = 58{,}6\ \text{s}, \qquad u(5\ \text{s}) \approx 386\ \text{V} \end{aligned}$$

Resistor 150 kΩ masih memenuhi syarat 50 V dalam 60 s pada satu lembar data, tetapi setelah 5 s tegangannya masih sekitar 386 V. Kapasitor lama pada pembuka bab tidak memiliki resistor peluah, sehingga muatannya bertahan sampai diluahkan dengan alat peluah, misalnya 20 kΩ yang membawanya ke bawah 10 V dalam sekitar $3{,}5 \ln(467/10) \approx 13{,}5$ s, lalu dibuktikan dengan pengukuran.

Contoh 4: mengapa kapasitor jalan kompresor bertegangan 450 V. Kompresor PSC di unit AC sebuah rumah sakit memakai kapasitor jalan 30 µF, 450 V AC. Saat kompresor berjalan, tang ampere pada kabel belitan bantu membaca 3,8 A.

$$X_\text{C} = \frac{1}{2\pi \times 50 \times 30 \times 10^{-6}} = 106\ \Omega, \qquad V_\text{C} = 3{,}8 \times 106 = 403\ \text{V}$$

Tegangan kapasitor 1,75 kali tegangan suplai, dan pada suplai 10 % lebih tinggi sekitar 444 V. Kapasitor pengganti 370 V AC atau 250 V AC karena itu ditolak walaupun kapasitansinya sama.

Contoh 5: kapasitor asut pompa hotel yang sering panas. Motor kapasitor asut pompa pendorong air bersih sebuah hotel mengasut 45 kali per jam, masing-masing sekitar 2 detik, sehingga siklus tugasnya $45 \times 2/3\,600 = 2{,}5$ %, 1,5 kali siklus tugas 1,67 % pada lembar data kapasitor asut. Kapasitor yang lebih besar bukan jawabannya. Penyebab asut yang terlalu sering dicari pada pompa dan pengendalinya. Kapasitor asut panas juga dapat berarti pemutus asut macet tertutup (kondisi berhenti butir 5), sehingga keduanya diperiksa.

Contoh 6: energi kapasitor jalan yang sudah dilepas. Kapasitor 30 µF, 450 V AC pada Contoh 4 dilepas untuk diuji dan diluahkan dengan alat peluah 20 kΩ; batas atas hitungannya puncak tegangan pengenal:

$$\begin{aligned} U &= \sqrt{2} \times 450 = 636\ \text{V}, \qquad W = \tfrac{1}{2} \times 30 \times 10^{-6} \times 636^2 = 6{,}1\ \text{J}, \qquad \tau = 20\,000 \times 30 \times 10^{-6} = 0{,}6\ \text{s}\\ t_{120\ \text{V}} &= 0{,}6 \ln(636/120) = 1{,}0\ \text{s}, \qquad t_{10\ \text{V}} = 0{,}6 \ln(636/10) = 2{,}5\ \text{s} \end{aligned}$$

Kapasitor baru dipegang setelah tegangannya terukur mendekati nol dengan alat yang diverifikasi.

Kondisi berhenti

Hentikan pekerjaan dan serahkan penanganannya kepada personel kompeten bila salah satu keadaan berikut ditemukan:

1. Kapasitor belum diukur tegangan searahnya dengan alat yang diverifikasi dan belum diluahkan dengan alat peluah. Kapasitor yang sudah dilepas dari motor tetap dianggap bermuatan.
2. Kapasitor menggembung, retak, bocor, atau berbau hangus. Unit itu tidak disentuh sebelum diluahkan, tidak diuji bertegangan, dan tidak dipasang lagi.
3. Motor berdengung tanpa berputar. Suplai dimatikan dalam beberapa detik, bukan dibiarkan sampai pelindung termal bekerja berulang, dan poros tidak didorong untuk "membantu" asut.
4. Motor berhenti karena pelindung termal. Motor dapat berjalan sendiri setelah dingin, sehingga diisolasi dan dikunci sebelum tangan mendekati kipas, kopling, atau impeler.
5. Kapasitor asut panas atau arus jalan di atas pelat nama. Pemutus asut dicurigai macet tertutup, dan motor tidak dijalankan sampai diperiksa.
6. Terminal kompresor hermetis berminyak, hangus, atau retak. Kompresor tidak dienergikan dengan terminal rusak atau tutup terminal terbuka.
7. Pengganti kapasitor bertegangan pengenal lebih rendah atau berkapasitansi di luar rentang aslinya, atau ada usul menjembatani pelindung termal atau pemutus asut.
8. Rangkaian pembalik tidak memiliki interlock antararah dan jeda henti, sehingga kedua kontak arah dapat menutup bersamaan.

Salah tafsir yang sering terjadi

Hubungan dengan bab lain

Prasyaratnya Bab 5 (reaktansi dan impedansi), Bab 7 (peluahan kapasitor), Bab 40 (motor induksi tiga fasa), Bab 52 (interlock arah), Bab 14 sampai Bab 17 (pengukuran), serta Bab 1 · Keselamatan dan Bab 2 · Keselamatan (energi tersimpan dan verifikasi keadaan aman). Lanjutannya Bab 43 (memilih motor untuk beban), Bab 44 (kerusakan dan uji motor), Bab 47 (proteksi motor), Bab 51 (logika kendali dasar), dan Bab 79 (diagnosis kendali motor).

Latihan dan pembahasan

Angka dalam soal adalah data latihan.

Referensi