I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m pu t er   Science   Vo l.   3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u ar y   20 2 5 ,   p p .   700 ~ 714   I SS N:  2 502 - 4 7 52 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijee cs .v 3 7 . i 2 . pp 700 - 7 1 4           700     J o ur na l ho m ep a g e :  h ttp : //ij ee cs . ia esco r e. co m   Desig n of star ting a  t hree  phas e   in d uction mo tor usi n g  direct  on - line,  v a ria ble  f requency  d riv e,  s o ft  starti ng ,  a nd a uto  trans former m eth o ds       Yulia nta   Sireg a r 1 ,  Yo s ephin e  Ro t ua   O k t a v i a na   Sia ha a n 1 ,   Nur  Na bil a   B inti  M o ha m ed 2 ,    Dedet   Ca nd ra   Ria wa n 3 ,   M ul di Yuhe nd ri 4   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a s S u ma t e r a   U t a r a ,   M e d a n ,   I n d o n e si a   2 C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   T e c h n o l o g y   M A R A ,   S h a h   A l a m,   M a l a y si a   3 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   I n st i t u t   T e k n o l o g i   S e p u l u h   N o p e m b e r ,   S u r a b a y a ,   I n d o n e s i a   4 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a s N e g e r i   P a d a n g ,   P a d a n g ,   I n d o n e si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Ap r   27 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Sep   12 ,  2 0 2 4   Acc ep ted   Sep   29 ,   2 0 2 4       Th e   p ro b lem   with   3 - p h a se   in d u c t io n   m o to rs  is  t h a t  wh e n   sta rti n g   t h e   m o to r,   th e   m o to r  sta rti n g   c u rre n t  c a n   re a c h   fiv e   to   se v e n   ti m e s  th e   n o m in a l  c u rre n t.   Th is  re se a rc h   c o m p a re s  slip ,   s tartin g   c u rre n t,   b u s  v o lt a g e ,   a c c e lera ti o n   to rq u e ,   m o to r   to r q u e ,   e n e rg y   sa v in g s,  a n d   k VA R  fr o m   t h e   d irec t  o n - li n e   (DO L),   v a riab le   fre q u e n c y   d riv e   (VFD),   s o ft  sta rti n g ,   a n d   a u t o tr a n sfo rm e r  sta rti n g   m e th o d s  in   t h e   e lec tri c a l  tran sie n t  a n a ly z e r  p ro g ra m   ( ET AP )   so ftwa re .   Th is   re se a rc h   re su lt   s h o ws   t h a t  t h e   fa ste st  VFD  sl ip   re a c h e s  a   ste a d y   sta te,  n a m e ly   a t  1 1 +   se c o n d s.   Th e   lo we st  sta rti n g /starti n g   c u rre n t  is   o wn e d   b y   t h e   VFD  m e th o d ,   n a m e ly   < 2 0 %   f u ll   l o a d   a m p s   ( F LA )   i n   th e   first  2   se c o n d s.  Th e   lo we st  d e c re a se   in   b u s  v o lt a g e   a t  ste a d y   sta te  wa s  e x p e rien c e d   b y   th e   VFD  m e th o d ,   n a m e ly   0 . 8 1 5 2 % .   Th e   q u ic k e st  a c c e lera ti o n   to r q u e   re a c h e s  a   ste a d y   sta te  i n   th e   V F D  m e th o d ,   n a m e ly   i n   1 1 +   se c o n d s.  Th e   so ft   sta rti n g   m e th o d   o w n s  t h e   lo we st   sta rti n g   t o rq u e ,   n a m e ly   2 0 . 7 5 % .   Th e   s o ft  sta rti n g   m e th o d   h a s  th e   larg e st  e n e rg y   sa v in g s,  n a m e ly   1 4 8 . 0 2   k W.   Of  t h e   se v e ra l  v a riab les   o b se rv e d ,   t h e   b e st starti n g   m e t h o d   is t h e   VFD  m e th o d .   K ey w o r d s :   A u to   tr an s f o r m e r   D ir ec t o n - lin e   S o f t star tin g   T h r ee   p h ase  in d u ctio n   m o to r   V ar iab le  f r eq u e n cy   d r iv e   T h is i s  a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Yu lian ta  Sire g ar   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,  U n iv er s itas   Su m ater a  Utar a   No r th   Su m ater a  Pro v in ce ,   Me d an ,   I n d o n esia   E m ail: ju lian ta_ s r g @ u s u . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   I n   th e  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   in d u s tr y ,   it  is   th e  ty p e  o f   m o to r   th at  is   m o s t  wid ely   u s ed ,   f o r   ex am p le,   in   wo o d   p r o ce s s in g ,   tex tiles ,   an d   o th er   in d u s tr ies.  T h is   ty p e  o f   m o to r   is   p r ef er r ed   b ec au s e  o f   its   s im p le  s h ap e,   r eliab le  c o n s tr u ctio n ,   ea s y   o p er atio n   an d   m ai n ten an ce .   I n   g en er al,   m an y   in d u s tr ies  u s e  m o to r s   with   v ar y in g   ca p ac ities   f r o m   s m all  to   lar g e  ac co r d in g   to   lo ad   r eq u ir em e n ts .   T h is   m o to r   in s tallatio n   ca n   b e  d o n e  in d i v id u ally   o r   in   g r o u p s .   Ho wev er ,   in   its   u s e,   th er e  is   an   in itial  p r o b lem ,   n am ely   t h e  co n tin u o u s   s u r g e   in   s tar tin g   cu r r en t  r ec eiv e d   b y   th e  win d i n g   o r   r o to r   o n   a  t h r ee - p h ase  in d u ctio n   m o t o r   t h at  will  d am ag e  th e   m o to r   win d in g   o v er   a  lo n g   p e r io d .   W h en   an   i n d u ctio n   m o to r   is   s tar ted   an d   co n n ec te d   to   a   p o wer   s y s tem ,   th e   s tar ter   m o to r   p r o v id es  a  lo w - i m p ed an ce   p ath   t o   th e  s y s tem ,   th er eb y   allo win g   a   r elativ ely   h ig h   c u r r e n t  f r o m   th e  p o wer   s y s tem   to   f lo w  i n to   th e   lo w - im p ed a n ce   p ath .   T h is   ca u s es  a  s h ar p   d ec r ea s e  i n   s u p p l y   cu r r en t   to   o th er   n ea r b y   l o ad s ,   wh ich   d ec r ea s es v o ltag e  in   th e  s y s tem   [ 1 ] .   T h e  lar g e  s tar tin g   cu r r en t  ca n   ca u s e  a  v o ltag e  d r o p   an d   d is r u p t  th e  o p e r atio n   o f   o th er   e q u ip m en t  o n   th e  s am e  n etwo r k .   L ar g e   cu r r en ts   ca n   also   p r o d u ce   e x ce s s iv e  h ea t,  wh ich   ca n   d am ag e  th e  co il  in s u latio n   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         Desig n   o f sta r tin g   a   th r ee   p h a s e  in d u ctio n   mo to r   u s in g   d ir ec t   on - lin e   …  ( Yu lia n ta   S ir eg a r )   701   s h o r ten   th e  m ac h in e' s   life   [ 2 ] ,   [ 3 ] .   I n d u ctio n   m o to r s   p r o d u ce   in d u ctiv e   lo ad s ,   wh ich   ca n   r ed u ce   th e  p o wer   q u ality   o f   th e  p o wer   s y s tem .   T h is   in d u ctiv e  lo ad   af f ec ts   th e  p o wer   f ac to r   an d   p o wer   q u a lity .   T h e  g r ea ter   th e   in d u ctiv e  lo ad ,   th e  wo r s e  th e  p o wer   f ac to r   o r   q u ality .   T h e  p o wer   f ac to r   will  af f ec t  th e  e co n o m y .   T h er e f o r e,   ad d itio n al  r ea ctiv e  p o wer   is   n ee d ed   to   o v er co m e  t h e  in d u ct io n   lo ad   g e n er ated   b y   th e  in d u ctio n   m o to r .   T h is   r ea ctiv e  p o wer   ca n   b e  o b tai n ed   f r o m   ca p ac ito r   b an k s .   T h er e  ar e  s ev er al  m eth o d s   f o r   s tar tin g   in d u ctio n   m o to r s ,   n am ely   d ir ec t  o n - lin e  ( DOL )   [ 4 ] ,   [ 5 ] ,  s tar   d elta  (Y - Δ )   [ 4 ] – [ 7 ] ,  v ar iab le  f r eq u en cy   d r i v e  ( VFD)     [ 8 ] – [ 1 1 ] ,  s o f t  s tar t in g   [ 1 1 ] – [ 1 3 ] ,   a n d   au to - tr a n s f o r m e r   [ 1 4 ] ,   [ 1 5 ] .   Me an wh ile,   E T AP  ( elec tr ical  tr an s ien t  an aly ze r   p r o g r am )   is   th e   m o s t  co m p r e h en s iv e  s o lu tio n   f o r   s im u latio n ,   d esig n ,   an d   an al y s is   o f   g en er atio n ,   tr an s m is s io n ,   d is tr ib u tio n ,   an d   in d u s tr ial  p o wer   s y s tem s   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .    Gen er ally ,   two   im p o r tan t  th in g s   m u s t  b e  co n s id er ed   wh en   s tar tin g   a  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r :  th e   s tar tin g   cu r r en t  tak en   f r o m   th e  s u p p ly   lin e  an d   th e  s tar tin g   to r q u e.   T h e  o b jectiv es  o f   th e  s tu d y   is   th e  s tar tin g   cu r r en t   m u s t  b e  k ep t  s m all   to   av o id   o v er h ea tin g   th e  in d u ctio n   m o to r   an d   ex ce s s iv e  v o ltag e  d r o p s   in   th e   n etwo r k   s y s tem .   T h e  s tar tin g   to r q u e  s h o u ld   b e  ab o u t  5 0 %  t o   1 0 0 %  h ig h e r   th an   th e  e x p e cted   lo ad   t o r q u e   to   en s u r e  th at  th e  m o to r   r u n s   f air ly   q u ick ly   [ 1 8 ] ,   [ 1 9 ] .    T h is   s ec tio n   in clu d es  s ev er al  e x am p le  s tu d ies  an d   e x p lain s   t h e  wo r k   d o n e  t o   s tar t  d ir ec tly   o n lin e  [ 5 ] ,   [ 1 6 ] ,   [ 1 8 ] ,   [ 2 0 ] .   T h e  p r e v io u s   r esear ch   r eg ar d in g   in d u ct io n   m o to r   s tar tin g   an d   s tar t  aid ed   d ev ices  [ 1 7 ]   co m p ar es  s tar tin g   cu r r en t,  r ed u ce d   b u s   v o ltag e  d r o p ,   s tar tin g   to r q u e ,   an d   e n er g y   s av in g s   f r o m   ea ch   s tar tin g   m eth o d   o f   i n d u ctio n   m o to r .   T h e  in d u ctio n   m o to r   s tar tin g   m eth o d s   u s ed   in   th is   r esear ch   ar e  VFD,   ca p ac ito r   s tar tin g ,   s tar   d elta,   an d   au to - tr an s f o r m er .   I n   t h is   r esear ch ,   th e  b est  m eth o d   f o r   r ed u ci n g   th e  s tar tin g   cu r r e n t  is   VFD,   an d   th e  b est m eth o d   f o r   s av in g   en er g y   is   a u to - tr a n s f o r m er .     R esear ch   was  also   co n d u cte d   b y   [ 5 ] ;  th is   c o m p ar e d   VL - N,   VL - L,  to tal  h ar m o n ic  d is to r ti o n   ( T HD)   VL - N,   T HD  VL - L ,   T HD  I ,   a n d   th e  s tar tin g   cu r r en t  o f   ea c h   in d u ctio n   m o to r   s tar tin g   m e th o d .   T h e   in d u ctio n   m o to r   s tar tin g   m eth o d s   u s ed   in   th is   r esear ch   a r e  DOL ,   s tar   d elta ,   a n d   VSD  Altiv ar 6 1 .   T h e  r esu lts   o f   th is   r esear ch ,   n am ely   th e  ac q u is itio n   o f   s tar tin g   cu r r en t  f r o m   th e  th ir d   m eth o d ,   s h o w  th at  th e  Altiv ar 6 1   VSD  m eth o d   p r o d u ce s   th e  s m allest   s tar tin g   cu r r en t,  an d   th e  r o tatio n al  ac ce ler atio n   o f   t h e  3 - p h ase  m o to r   b ec o m es   s m o o th er .   Pre v io u s   r esear ch   b y   [ 1 8 ]   also   o b s er v e d   s tar tin g   cu r r en t,  v o ltag e  d r o p ,   en e r g y   u s ed ,   an d   in v estme n t  co s ts   f r o m   th e  DOL ,   s tar   d elta ,   au to - tr an s f o r m er ,   an d   s o f t star ter   s tar tin g   m eth o d s .   T h e  r esu lts   o f   th is   r esear ch   ar e  th at  f r o m   th e  f o u r   s tar tin g   m eth o d s ,   it  was  f o u n d   t h at  th e  s m allest  s tar tin g   cu r r en t   was  o b tain ed   f r o m   th e   s tar   d elta  m eth o d ,   th e  s m alle s t  u s ed   en er g y   was  o b tain ed   f r o m   th e  s tar   d elta  m eth o d ,   th e  s m allest  v o ltag e  d r o p   was  o b tain ed   f r o m   th e  s o f t  s tar ter ,   th e  ch ea p est  in v estme n t  co s ts   wer e  o b tain ed   f r o m   th e  DOL   m eth o d   an d   th e  m o s t e x p en s iv e  in v estme n t c o s ts   with   th e  So f t Star ter   m eth o d .     T h e  o th e r   p r ev io u s   r esear ch   b y   [ 1 6 ]   c o m p a r ed   t h e  s tar tin g   c u r r en t   an d   s tar tin g   to r q u e   f r o m   th e  a u to   tr an s f o r m er   a n d   VFD  m eth o d s .   T h e  r esu lts   o f   th is   r esear ch   ar e  s im u latio n s   s h o win g   th at  th e  VFD  m eth o d   is   b etter   th an   th e   au to - tr an s f o r m er   m eth o d .   Fu r th er m o r e,   r esea r ch   b y   [ 2 0 ] ,   th is   wo r k   ad d r ess es  a  n o v el  m eth o d   f o r   m in im izin g   th e   in r u s h   o f   b eg in n in g   c u r r en t   in   p o ly p h as e  in d u ctio n   m o to r s   b y   s tar tin g   th em   with o u t   th e   n ee d   f o r   p r im ar y   v o lta g e  co m p en s ato r s .   T h e   cr an k   d r iv in g   m ec h a n is m   o f   t h e  m o to r   r o tates  its   r o to r   at  a   r ea s o n ab le  s p ee d   in   th e  d esig n ated   d ir ec tio n .   T h e  m o to r   is   th en   g iv en   its   r ated   v o ltag e.   T h i s   is   ex p lain ed   with   th e  h elp   o f   a  ca s e   s tu d y   o n   a  3 - p h ase,   5 - h p   NGE F  m ak e  m o t o r ,   o s cillo g r ap h ic  r e co r d in g s   f r o m   th e   ex p er im en ts ,   an d   co m p ar is o n s   with   o th er   s tar tin g   m et h o d s .     B ased   o n   th e  p r o b lem s   ex p l ain ed   an d   p r e v io u s   r esear ch   b ac k g r o u n d ,   th is   r esear ch   p r o v id es  a   s o lu tio n   u s in g   a  s im u latio n   an d   an aly s is   co m p ar in g   th e  DOL ,   VFD,   s o f t  s tar tin g ,   an d   au to   tr an s f o r m e r   s tar tin g   m eth o d s .   T h e  p a r am e ter s   co m p ar ed   f r o m   th e   f o u r   s tar tin g   m eth o d s   ar e  s tar tin g   c u r r en t,  b u s   v o ltag e,   s tar tin g   to r q u e,   e n er g y   s av in g s ,   s lip ,   ac ce ler atio n   to r q u e,   a n d   k VAR.  T h e  r esu lt  o f   th is   r esear ch   is   th at  th e  b est s tar tin g   m eth o d   is   th e  VF D  m eth o d .       2.   M E T H O D     T h is   r esear ch   an aly ze s   th e  in r u s h   cu r r en t  in   s ev er al  in d u cti o n   m o to r   s tar tin g   m eth o d s .   T h is   aim s   to   h elp   r esear ch er s   u n d er s tan d   h o w  to   s o lv e  ex is tin g   p r o b le m s   ac co r d in g   to   th e  e x p ec ted   r esu lts   an d   ca n   b e  s cien tific ally   ju s tifie d .   Me an wh ile,   th e  d ata  f o r   co n d u ctin g   th is   r esear ch   was  o b tain ed   f r o m   PT.   I n d o n esia  Asah an   Alu m in u m   is   lo ca te d   at  th e  Sig u r ag u r a  h y d r o elec tr i c  p o wer   p la n t  ( PLT A)   in   Par ito h an   Villag e,   T o b a   Sam o s ir   R eg en cy ,   No r th   Su m atr a  Pro v in ce ,   I n d o n esia.  Nex t,  an aly ze   th e  s tar tin g   cu r r en t  [ 2 ] ,   [ 2 1 ] ,   [ 2 2 ] ,   b u s   v o ltag e  [ 2 3 ] ,   [ 2 4 ] ,   s tar tin g   t o r q u e  [ 2 5 ] ,   [ 2 6 ] ,   s lip   [ 2 7 ] ,   [ 2 8 ] ,   ac ce ler atio n   to r q u e  [ 2 9 ] ,   an d   k VAR  [ 3 0 ] ,   [ 3 1 ]   f r o m   ea c h   DOL ,   VFD,   s o f t star tin g ,   an d   au to   t r an s f o r m e r   m e th o d ,   as d escr ib e d   in   Fig u r e  1 .   Gen er ato r   d ata  f o r   th e   Sig u r ag u r a   PLT A   at  PT.   I n al u m   is   as  s h o wn   in   T ab le   1 .   Fu r th er m o r e,   Sig u r ag u r a   PLT A   h as  f iv e  ( 5 )   ty p es  o f   tr a n s f o r m e r s ,   n am ely   m ain   tr an s f o r m er   ( MT R ) ,   d is tr ib u tio n   tr an s f o r m er   ( DT ) ,   s tatio n   tr an s f o r m er   ( ST) ,   lo ca l   tr an s f o r m er   ( L T ) ,   an d   h o u s in g   tr an s f o r m er   ( HT ) ,   as  s ee n   i n   T ab les 2   to   6   r esp ec tiv ely .   On ly   th e  L T   an d   HT   ar e  u s ed   in   t h e  E T AP so f twar e  in   th e  in d u ctio n   m o to r   s tar tin g   s im u latio n   s er ies.  Me an wh ile ,   Sig u r ag u r a  h y d r o elec tr ic  p o wer   p lan t' s   d i s co n n ec tin g   s witch   ( DS)   o r   PMS  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 2 5 :   7 0 0 - 7 1 4   702   s ep ar ato r   h as  s p ec if icatio n s   th at  ca n   b e  s ee n   in   T ab le   7 .   Nex t,  th e  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   b ein g   s im u lated   is   th e  m ain   wate r   s u p p ly   p u m p   ( MWS M) ,   wh ich   i s   u s ef u l  as   a   p u m p   f o r   p u m p in g   wate r   f r o m   th e  d r af t  tu b e  an d   f lo win g   it  to   th e   g en er at o r ' s   co o lin g   s y s tem .   T h e  f o llo win g   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   n am ep late  ca n   b e  s ee n   in   T ab le  8 .           Fig u r e  1 .  R esear ch   f lo w  c h ar t       T ab le  1 .   Gen e r ato r   d ata  f o r   t h e  S ig u r ag u r a  h y d r o elec tr ic  p o wer   p lan t   S i g u r a g u r a   p o w e r   st a t i o n   O u t p u t   p o w e r     2 0 3   M W   P e a k   p o w e r   2 4 4   M W   R e si st a n c e   p e r   p h a s e   a r m a t u r e   ( 7 5   C )   4 . 1 5   mΩ   R e si st a n c e   p e r   f i e l d   p h a s e   ( 7 5   C )   0 . 1 6   Ω   D i r e c t   a x i s   si n k r o n   r e s i st a n c e   ( X d )   9 7 %   D i r e c t   a x i s   t r a n s i e n t   r e si s t a n c e   ( X d ’ )   2 6 %   D i r e c t   a x i s   su b t r a n s i e n t   r e s i st a n c e   ( X d ” )   1 7 %   Q u a d r a t u r e   a x i s s u b t r a n s i e n t   r e si s t a n c e   ( X q ” )   2 1 %   Ze r o   se q u e n c e   r e si s t a n c e   ( X 0 )   7 . 5 0 %   N e g a t i v e   se q u e n c e   r e a c t a n c e   ( X 2 )   1 9 %   S h o r t   c i r c u i t   r a t i o   1 . 0 3   A p p a r e n t   p o w e r   7 9 . 4 0   M V A     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         Desig n   o f sta r tin g   a   th r ee   p h a s e  in d u ctio n   mo to r   u s in g   d ir ec t   on - lin e   …  ( Yu lia n ta   S ir eg a r )   703   T ab le  2 .   MT R   d ata  f o r   th e  S ig u r ag u r a  h y d r o elec tr ic  p o wer   p lan t   M a i n   t r a n sf o r m e r   O u t p u t   p o w e r   79 . 4   M V A   7 9 . 4 0   M V A   V o l t a g e     1 1   k V   F r e q u e n c y     5 0   H z   P o w e r   f a c t o r   0 . 9 0   l a g g i n g   H V   v a l u e   2 8 1 . 2 5   k V   LV   v a l u e   1 0 . 5 0   k V   HV  t a p   p a r t s   2 8 7 . 5 0   ( F )   –   2 8 1 . 2 5   ( R )   -   2 7 5   ( F )   k V   LV   t a p   s e c t i o n   -   H V   sec t i o n   1 0 5 0   k V   N e u t r a l   2 0 0   k V   LV   sec t i o n   9 0   k V   I mp e d a n c e   v o l t a g e   1 4 %   M a n u f a c t u r e   To s h i b a   c o r p o r a t i o n       T ab le  3 .   DT   d ata  f o r   th e  S ig u r ag u r a  h y d r o elec tr ic  p o wer   p la n t   D i st r i b u t i o n   t r a n sf o r mer   P o w e r   c a p a c i t y   3 0 0 0   k V A   F r e q u e n c y   5 0   H z   P h a se   3   P r i mary   w i n d i n g   6 6 0 0   V   S e c o n d a r y   w i n d i n g   2 2 0 0 0   V   I mp e d a n c e   v o l t a g e   6 . 8 3 %   S t a n d a r d   JEC   –   1 6 8   ( 1 9 6 6 )   I n c r e a se  i n   o i l   t e mp e r a t u r e   5 0   °C   C o o l i n g   t y p e   ONAN       T ab le  4 .   ST  d ata  f o r   t h e  S ig u r ag u r a  h y d r o elec tr ic  p o wer   p la n t   S t a t i o n   t r a n sf o r m e r   P o w e r   c a p a c i t y   3 0 0   k V A   F r e q u e n c y   5 0   H z   P h a se   3   P r i mary   w i n d i n g   6 6 0 0   V   S e c o n d a r y   w i n d i n g   3 8 0   V   4 . 9 1   %  i m p e d a n c e   v o l t a g e   4 . 9 1 %   S t a n d a r d   JEC   –   1 6 8   ( 1 9 6 6 )   C o o l i n g   t y p e   ONAN   I n c r e a se  i n   o i l   t e mp e r a t u r e   5 0   °C       T ab le  5 .   L T   d ata  f o r   th e  S ig u r ag u r a  h y d r o elec tr ic  p o wer   p la n t   Lo c a l   t r a n sf o r m e r   P o w e r   c a p a c i t y   1 5 0 0   k V A   F r e q u e n c y   5 0   H z   P r i mary   w i n d i n g   1 0 5 0 0   V   S e c o n d a r y   w i n d i n g   6 6 0 0   V   I mp e d a n c e   v o l t a g e   5 . 6 4 %   S t a n d a r d   I EC   –   6 0 0 7 6   –   11   ANAF   C o o l i n g   Ty p e   I n c r e a se  i n   o i l   t e mp e r a t u r e   1 2 0   °C       T ab le  6 .   HT   d ata  f o r   th e  S ig u r ag u r a  h y d r o elec tr ic  p o wer   p la n t   H o u s i n g   t r a n sf o r m e r   P o w e r   c a p a c i t y   5 0 0   k V A   F r e q u e n c y   5 0   H z   P r i mary   w i n d i n g   6 6 0 0   V   S e c o n d a r y   w i n d i n g   3 8 0   V   I mp e d a n c e   v o l t a g e   5 . 9 3 %   S t a n d a r d   JEC   –   1 6 8   ( 1 9 6 6 )   C o o l i n g   t y p e   AN   I n c r e a se  i n   o i l   t e mp e r a t u r e   1 2 0   °C         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 2 5 :   7 0 0 - 7 1 4   704   T ab le  7 .   DS   d ata  f o r   th e  S ig u r ag u r a  h y d r o elec tr ic  p o wer   p la n t   D i sco n n e c t i n g   sw i t c h   sp e c i f i c a t i o n s   Ty p e   a n d   s h a p e   Th r e e   p h a se,   si n g l e   t h r o w ,   h o r i z o n t a l   si n g l e   b r e a k e r   g a n g   o p e r a t e d ,   r o t a t i n g   i s o l a t o r ,   a i r   t y p e   M a x i m u m   v o l t a g e   3 0 0   k V ,   r ms   C o n t i n u o u s c u r r e n t   S i g u r a g u r a   t r a n sm i ssi o n   a n d   K TS   t r a n smissi o n   Tr a n sf o r mer  a n d   b u s t i e   1 2 0 0   k A   2 0 0 0   k A   S e c o n d   s h o r t   t i m e   c u r r e n t   2 0 0   k A ,   2   sec o n d   C o n t r o l   c i r c u i t   v o l t a g e   1 0 0   V D C   O p e r a t i n g   a i r   p r e ssu r e     1 5   k g / c m 2       T ab le  8 .  T h r ee   p h ase  in d u ctio n   m o to r   f r o m   th e  MWS P o f   th e  S ig u r ag u r a  h y d r o elec tr ic  p o wer   p lan t   N a mep l a t e   o f   t h e   3 - p h a s e   i n d u c t i o n   m o t o r   R a t e d   o u t p u t     1 3 2   k W   Ty p e   TI K K - F C K W 1 1   R a t e d   v o l t a g e   3 8 0   V   R a t e d   c u r r e n t   2 3 6   A   R a t e d   f r e q u e n c y   5 0   H z   R a t e d   s p e e d   1 4 8 5   r p m   P r o t e c t i o n   I P 5 4   P o l e s   4   F r a me  n o .   2 8 0 M D   C o o l i n g   met h o d   I C 4 1 1   Th e r m a l   c l a ss   F   R a t i n g   C O N T   M a x .   A m b   40   0 C   S t a n d a r d   JEC - 2 1 3 7 - 2 0 0 0   S e r i a l   n o.   E0 8 2 J 7 0 H M   M a n u f a c t u r e d   2 0 0 8       Sin g le  lin e  d iag r am s   ( SLD)   ar e  n ee d e d   i n   th is   r esear ch   t o   s e e  th e   f lo w  o f   elec tr ical  en e r g y   f r o m   th e   g en er ato r   to   th e  s im u lated   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r .   T h e   f o l lo win g   SLD  o f   Sig u r ag u r a   p o wer   s tatio n   is   s ee n   in   Fig u r e  2 .   T h e  SLD  o f   Sig u r ag u r a   p o wer   s tatio n   ab o v e  h a s   two   ( 2 )   t r an s m is s io n   lin es,  2 0   DS,  7 5   b u s es,  5 0   cir cu it  b r ea k er s   ( C B ) ,   4   MTR   ( 4 ) ,   3   DT ,   2   ST,   2   L T ,   5   HT ,   an d   f o u r   g en e r ato r s .   I n   th is   SLD,   th e  p r o ce s s   o f   elec tr ical  en er g y   f lo w  f r o m   t h e  g en er ato r   to   th e  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   ca n   b e   s ee n   an d   s im u lated .   E n er g y   f r o m   th e  g en er at o r   f lo ws  to   th e  MTR   an d   L T ,   f r o m   th e   L T   th e   elec tr ical  en er g y   is   s en t  to   t h e  HT   to   r ed u ce   th e  v o ltag e  to   3 8 0   V,   th e  ele ctr ical  en er g y   f r o m   th e  HT   is   u s ed   f o r   d is tr ib u ti o n   elec tr ici ty   to   m ee t  ex is tin g   elec tr icity   n ee d s   at  th e  u n d e r g r o u n d   S ig u r ag u r a  p o wer   s tatio n ,   MCC   ( m o to r   co n t r o l  ce n ter )   as  well  as   ex is tin g   s y n ch r o n o u s   g en er at o r s .   I n   th is   SLD,   th e  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   s ec tio n   th at  is   s im u lated   is   in   th e   c o m m o n   MCC   s ec tio n .   T h is   r esear ch   u s es  a  o n e - lin e   d iag r am   d esig n   f o r   s tar tin g   a  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   to   a n aly ze   all  o b s er v ed   v a r iab les.  I n   th is   d e s ig n ,   th er e  is   o n e  g en er ato r ,   4   L T ,   4   HT ,   1 3   b u s es,  1 6   C B ,   1   VFD,   an d   f o u r   in d u ctio n   m o to r s   with   th e   s am e  s p ec if icatio n s   b u t  d i f f er en t  m eth o d s .   T o   m ax im ize   s im u latio n   an d   an aly s is ,   ea ch   in d u ctio n   m o to r   is   g i v en   th e  s am e   tr an s f o r m er   s p ec if i ca tio n s   an d   ca b les  to   d is tr ib u t e  th e  elec tr ic   f lo w   ev en ly .   T h e  f o llo win g   is   th e  o n e - lin e  d ia g r am   d esig n   f o r   s tar tin g   a  3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   in   Fig u r e  3 .   I n   Fig u r e  3 ,   ea ch   in d u ctio n   m o t o r   h as  th e  s am e  n am ep late  s p ec if icatio n s   b u t  a  d if f er e n t  s tar tin g   m eth o d .   T h e   d escr ip tio n   o f   ea ch   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   ca n   b e  s ee n   i n   T ab le  9 .       3.   RE SU L T S AN D  D I SCU SS I O N   3 . 1 .     Co m pa riso n o f   s lip s   f o r  ea ch  m et ho d   As  s h o wn   in   Fig u r e  4 ,   th e  VF D  m eth o d   ex p er ien ce d   t h e  m o s t  ex tr em e  an d   co n s tan t  d ec r e ase  in   s lip   o f   th e   f o u r   o th e r   m et h o d s .   T h e  VFD  m eth o d   r ea c h es  a   s tead y   s tate  q u ick ly   co m p ar ed   to   o th er   m eth o d s .   T h e   s o f t  s tar tin g   m eth o d   d ec r ea s es  s lip   s lo wly ;  in   o th er   wo r d s ,   th e  s o f t  s tar tin g   m eth o d   r ed u ce s   s lip   m o r e  s m o o th ly   s o   th at  th e  m o to r b i k e  d o es  n o t  ex p er ien ce   s h o c k .   T h e  f o llo win g   s lip   co m p ar i s o n   g r ap h   d ata  f o r   ea ch   m eth o d   c an   b e  s ee n   in   T ab le  1 0 .   DOL ,   th e  in itial  s lip   is   1 0 0 %  a n d   is   r ed u ce d   s lo wly .   T h e   m ag n etic   f ield   s p ee d   ( s y n ch r o n o u s   s p ee d )   in itially   h as  a  v er y   h ig h   v alu e,   wh ile  th e  r o to r   s p ee d   is   in itially   s tatio n ar y ,   s o   in   th e  f ir s t  s ec o n d ,   th e  s lip   v alu e   is   1 0 0 %.  As  tim e  p ass es,  th e  r o to r   m o v es  to   ca tch   u p   with   th e  m ag n etic  f ield   s p ee d ,   s o   th e   s lip   v alu e  is   5 3   s ec o n d s   ( s tead y   s tate  co n d itio n ) ,   wo r t h   0 . 9 9 5 7 4 8 %.   VFD,   s ec o n d s   0   to   1   s lip   h as  a  v alu e  o f   1 0 0 %  an d   d r o p s   d r asti ca lly   u n til  th e  1 1 th - s ec o n d   s tead y - s tate  co n d itio n s .   T h e  s lip   v alu e  is   0 . 0 3 0 1 6 1 %.   Acc o r d i n g   to   th e  wo r k in g   p r in ci p le   o f   th e  VFD ,   th e  s lip   v al u e  d r o p s   s o   q u ick ly   an d   co n s is ten tly   th at  th e  m o to r   s p ee d   ca n   b e   co n s tan t.  So f t  s tar tin g ,   th e   in itial  s lip   is   1 0 0 %  an d   lo wer e d   s lo wly .   As  tim e  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         Desig n   o f sta r tin g   a   th r ee   p h a s e  in d u ctio n   mo to r   u s in g   d ir ec t   on - lin e   …  ( Yu lia n ta   S ir eg a r )   705   p ass es,  th e  r o to r   m o v es  to   ca t ch   u p   with   t h e  s p ee d   o f   th e   m ag n etic  f ield   s o   th at   it  r ea c h es  a  s tead y   s tate  at  t h e  58 th +  s ec o n d ,   wh ich   h as  a  s li p   v alu e  o f   0 . 9 9 5 7 3 8 %.  Au to   t r an s f o r m er ,   th e  in itial  s lip   is   1 0 0 %  an d   lo wer ed   s lo wly .   As  tim e  p a s s es,  th e  r o to r   m o v es  to   ca tch   u p   with   t h e  s p ee d   o f   th e  m ag n etic  f iel d   u n til  it  r ea ch es  a   s tead y   s tate  at  th e   5 4 th +   s ec o n d ,   wh ich   h as  a   s lip   v al u e  o f   0 . 9 9 5 7 3 8 %.   T h e  r esear c h   r esu lt s   f r o m   s lip s   f o r   all  m eth o d s   ar e  f o llo win g   p r ev io u s   r esear ch   [ 1 6 ] ,   [ 1 7 ] .           Fig u r e  2 .  SLD  o f   S ig u r ag u r a  p o wer   s tatio n           Fig u r e  3 .  On e   lin e  d iag r am   d e s ig n   f o r   s tar tin g   a   3 - p h ase  in d u ctio n   m o t o r   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 2 5 :   7 0 0 - 7 1 4   706   T ab le  9 .  Descr ip tio n   o f   ea c h   3 - p h ase  in d u ctio n   m o to r   in   t h e  cir cu it   M o t o r   n a me   S t a r t i n g   m e t h o d   DOL   M o t o r   1   V F D   M o t o r   2     S o f t   s t a r t i n g   M o t o r   3   A u t o   t r a n sf o r mer   M o t o r   4           Fig u r e  4 .  Sli p   f o r   e ac h   m eth o d       T ab le  10 .  R esu lts   f r o m   c o m p a r is o n   o f   s lip s   f o r   ea ch   m eth o d   Ti me   i n t e r v a l   ( sec o n d s)   S l i p   ( %)   DOL   V F D   S o f t   s t a r t i n g   A u t o   t r a n sf o r mer   0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   20   46   0 . 0 3   5 7 . 9 3   4 8 . 6 6   40   2 1 . 7 0   0 . 0 3   2 7 . 6 3   2 3 . 2 1   60   0 . 9 9   0 . 0 3   0 . 9 9   0 . 9 9   80   0 . 9 9   0 . 0 3   0 . 9 9   0 , 9 9   1 0 0   0 . 9 9   0 . 0 3   0 . 9 9   0 . 9 9       3. 2 .    Co m pa riso n o f   s t a r t ing   curr ent   f o r  ea ch  m e t ho d   As  ca n   b e  s ee n   in   Fig u r e  5 ,   t h e  lar g est  s tar tin g   cu r r en t  is   e x p er ien ce d   b y   th e  DOL   m et h o d ,   n am el y   >5 0 0 %  f u ll  lo a d   am p s   ( FLA ) ,   an d   th e   s m allest  s tar tin g   cu r r en t  is   ex p er ien ce d   b y   th e  VF D  m eth o d ,   n am ely   <2 0 %  FLA.   I n   th e   s o f t   s tar tin g   m et h o d ,   th e   s tar tin g   c u r r e n t  in   t h e  1 st   s ec o n d   is   3 0 0 %  o f   th e   FLA  an d   is   in cr ea s ed   g r ad u ally .   I n   th e  au to   tr an s f o r m er   m eth o d ,   th e  s tar tin g   cu r r e n t  in   th e  1 s t  s ec o n d   is   1 5 7 . 7 6 %  o f   th e   FLA;  in   th e  n ex t  s ec o n d ,   it  i n cr ea s es  s lo wly .   Fo r   a  s o lu ti o n   to   o v er c o m e  lar g e  s tar tin g   cu r r en ts ,   th e  DOL   m eth o d   is   n o t  s u itab le.   T h e  s o lu tio n   to   th is   p r o b lem   is   to   u s e  th e  VFD  m eth o d .   T h e  f o llo win g   g r ap h   d ata   co m p ar es e ac h   m eth o d ' s   s tar ti n g /s tar tin g   cu r r en t,  as seen   in   T ab le  1 1 .   Star tin g   cu r r en t  in   DOL ,   t h e   cu r r e n t  s p ik e   in   t h e  DOL   m eth o d   is   v er y   lar g e   in   th e  1 st   s ec o n d ,   r ea ch in g   5 6 3 %  o f   th e  n o m in al   cu r r en t.  T h is   ca n   ca u s e  th e  m o to r   to   o v e r h ea t,  lead in g   to   p o ten tial  d am ag e  an d   th e   ca b le  to   b u r n   d u e  to   d a m ag e  to   t h e  co il  in s u latio n .   T h e  p r o lo n g ed   h ig h   s tar tin g   cu r r en t  i n   th e  DOL   m eth o d ,   d r o p p in g   to   3 5 0 %  o f   th e  n o m in al  cu r r en t  o n ly   at  t h e  4 5 th   s ec o n d ,   u n d er s co r es  th e  n ee d   f o r   ca u tio n .   I n   th e  DOL   m eth o d ,   th e  m o t o r   is   s tead y   f r o m   th e  5 3 rd   s ec o n d   +  at  9 4 . 1 2 %  o f   its   n o m in al  c u r r en t.  Me an w h ile,   in   th e  VFD  m eth o d ,   th e  s u r g e   cu r r en t  in   th e  VFD   m eth o d   i n   th e  1 s t  s ec o n d   is   s till   0 %  o f   th e  FLA;  in   th e  2 nd   s ec o n d ,   th e  s tar tin g   cu r r en t  is   1 9 . 8 3 %.  T h e  lar g est  s tar tin g   cu r r en t  is   at  th e  1 1 th   s ec o n d ,   w o r th   2 5 2 . 2 %  o f   th e   n o m in al  c u r r en t.   W ith   its   s ig n if ican tly   lo wer   s tar tin g   cu r r en t   co m p a r ed   to   th e   DOL   m eth o d ,   th e   VFD  m eth o d   is   a  r ea s s u r in g   ch o ice  f o r   m a n ag in g   h ig h   s tar tin g   cu r r en ts .   I n   th e   VFD  m eth o d ,   th e   m o t o r   r ea c h es  a  s tead y   s tate  f r o m   t h e  1 1 th   s ec o n d   +  at  8 6 . 5 %  o f   its   n o m in al  c u r r en t.   Fu r th e r m o r e ,   in   th e   s o f t  s tar tin g   m eth o d ,   a   cu r r en t  s u r g e  o cc u r s   in   th e  1 st   s ec o n d ,   3 0 0 %  o f   th e  FLA;  i n   th e  5 th   s ec o n d ,   th e   s tar tin g   cu r r en t  i n cr ea s es  to   3 5 0 %.  T h e  s tar tin g   cu r r en t  in   th is   m eth o d   in cr ea s es  s lo wly .   T h e  lar g est  s tar tin g   cu r r en t  is   in   th e  1 2 th   s ec o n d ,   5 0 2 . 5 %   o f   th e   n o m i n al  cu r r e n t.  T h e   s tar tin g   c u r r e n t  is   b e tter   th an   th e  DOL   m eth o d   f o r   th e   s o f t  s tar tin g   m eth o d   b u t  n o t  b etter   t h an   th e  VFD  m eth o d .   I n   th e  s o f t  s t ar tin g   m eth o d ,   th e  m o to r   is   s tead y   f r o m   th e  5 9 th   s ec o n d   +  at  9 4 . 1 2 %  o f   its   n o m in al  cu r r en t.   Me an wh ile,   th e  au to tr an s f o r m er   m eth o d   ex p er ien ce d   a  c u r r en t   s p ik e  in   th e  au to tr a n s f o r m e r   m eth o d   in   t h e  1 st   s ec o n d ,   am o u n tin g   to   1 5 7 . 7 6 %  o f   th e  FL A;  in   th e  4 th   s ec o n d ,   th e  s tar tin g   cu r r en t  in cr ea s ed   to   5 4 5 . 2 6 %  o f   th e  FLA.   T h e  lar g est  s tar tin g   cu r r en t  is   in   th e  4 th   s ec o n d ,   5 4 5 . 2 6 %  o f   th e  n o m in al  cu r r e n t.  T h e  s tar tin g   cu r r en t  is   b etter   th an   th e  DOL   m eth o d   f o r   t h e  au to tr an s f o r m er   m eth o d   b u t  n o t  b etter   th a n   th e  VFD  an d   s o f t  s tar tin g   m eth o d s .   I n   t h e  au to   t r an s f o r m er   m eth o d ,   t h e  m o to r   r ea ch es a   s tead y   s tate  f r o m   t h e   5 5 th   s ec o n d   +  at  9 4 . 1 2 % o f   its   n o m in al  c u r r en t.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         Desig n   o f sta r tin g   a   th r ee   p h a s e  in d u ctio n   mo to r   u s in g   d ir ec t   on - lin e   …  ( Yu lia n ta   S ir eg a r )   707       Fig u r e  5 .  Mo t o r   s tar tin g   c u r r e n t f o r   ea c h   m eth o d       T ab le  11 .  C o m p ar is o n   r esu lts   o f   s tar tin g   cu r r en t f o r   ea ch   m e th o d   Ti me   i n t e r v a l   ( sec o n d s)   C u r r e n t   l i n e   ( %   F LA )   DOL   V F D   S o f t   s t a r t i n g   A u t o   t r a n sf o r mer   1   5 6 3   0   3 0 0   1 5 7 . 7 6   2   5 5 1 . 5 0   1 9 . 8 3   3 0 0   2 5 7 . 6 3   3   5 4 0 . 3 8   3 6 . 2 2   3 0 0   3 7 2 . 9 5   4   5 2 9 . 3 8   5 3 . 8 1   3 0 0   5 4 5 . 2 6   5   5 1 9 . 0 2   7 3 . 5 7   3 5 0   5 3 4 . 2 2   6   5 0 9 . 1 8   9 6 . 1 2   3 7 5   5 2 3 . 6 4   7   4 9 9 . 9 0   1 2 1 . 8 3   4 0 0   5 1 3 . 5 6   8   4 9 1 . 1 7   1 5 0 . 7 4   4 2 5   5 0 4 . 0 1   9   4 8 2 . 9 9   1 8 2 . 5 6   4 5 0   4 9 5 . 0 3   10   4 7 5 . 3 7   2 1 6 . 7 0   4 8 0   4 8 6 . 6 1       3. 3 .    Co m pa riso n o f   bu s   v o lt a g e  f o r   ea ch  m e t ho d   As  ca n   b e  s ee n   in   Fig u r e  6 ,   at  th e  0 th   s ec o n d ,   th e  b u s   v o ltag e  g iv en   to   ea ch   m eth o d   is   1 0 0 %.  I n   th e   1 st   s ec o n d ,   th e   lar g est  b u s   v o ltag e  d r o p   was  ex p er ie n ce d   b y   th e  DOL   m et h o d ,   n am el y   1 4 . 2 9 %,  an d   th e   s m allest  b u s   v o ltag e  d r o p   b y   th e  VFD  m eth o d   was  0 %.   Fr o m   th e   0 th   to   th e  1 0 0 th   s ec o n d ,   th e   h ig h est  b u s   v o ltag e  d r o p   was  ex p er ien ce d   b y   th e  DOL   m eth o d   at   1 4 . 2 9 %,  s o   th e   b u s   v o ltag e   v alu e   was  8 5 . 7 1 %   o f   th e   n o m in al  b u s   v o lta g e  at  th e   1 st +  s ec o n d ,   t h e  lo west  b u s   v o lt ag e  d r o p   was  ex p er ien ce d   b y   th e  VFD  is   4 . 4 %  s o   th at  th e  b u s   v o ltag e  v alu e  is   9 5 . 6 %  o f   th e  n o m in al  b u s   v o ltag e  at  th e  1 0 th +  s ec o n d .   Fo r   a  s o lu tio n   to   o v er co m e  lar g e  b u s   v o ltag e  d r o p s ,   th e  DOL   m eth o d   is   n o t  s u itab le.   T h e  s o lu tio n   to   th is   p r o b lem   is   to   u s e  th e   VFD  m eth o d .   T h e  f o llo win g   g r ap h   d ata  c o m p a r es th e  b u s   v o ltag e  f o r   ea c h   m eth o d ,   as seen   in   T ab le  1 2 .   I n   th e   DOL   m et h o d ,   at  t h e  0 th   s ec o n d ,   th e   b u s   v o ltag e   is   g i v en   at   1 0 0 %  o f   th e   n o m in al  b u s   v o ltag e;   at  th e  1 st   s ec o n d ,   th e  b u s   v o ltag e  d r o p s   to   8 5 . 7 1 %,  w h ich   h as  a  d if f e r en ce   o f   1 4 . 2 9 %.   Af ter   th at,   th e   b u s   v o ltag e  c o n tin u es  t o   in c r ea s e  u n til  it   r ea ch es  a   s tead y   s tate  at  th e  5 3 rd   s ec o n d ,   wh i ch   h as  a   v al u e  o f   9 7 . 4 9 4 3 9 2 4 %  o f   th e  n o m in al  b u s   v o ltag e.   I f   th is   is   s ep ar ate d   f r o m   th e  0 th   s ec o n d ,   wh ich   is   1 0 0 %,  th en   th e   s tead y   s tate  v o ltag e  d ec r ea s es  b y   2 . 5 %.  Nex t,  in   th e  VFD  m eth o d ,   at  th e  0 th   s ec o n d ,   th e  b u s   v o ltag e  is   g iv en   at  1 0 0 %  o f   th e  n o m in al  b u s   v o ltag e.   At  th e  1 st   s ec o n d ,   th e  b u s   v o ltag e  is   co n s tan t;  at   th e  1 0 th   s ec o n d ,   th e  b u s   v o ltag e  h as  d ec r ea s ed   b y   2 . 0 8 %,  s o   th e  v alu e  b ec o m es 9 7 . 9 2 %  o f   t h e  n o m in al  b u s   v o ltag e.   Af ter   th at ,   th e   b u s   v o ltag e  co n tin u es  to   i n cr ea s e  u n til  it  r ea ch es  a  s tead y   s tate  at  th e  1 1 th   s ec o n d ,   with   a  v al u e  o f   9 9 . 1 8 4 7 9 1 5 6 %  o f   th e  n o m in al  b u s   v o ltag e.   I f   th is   is   co m p ar ed   with   t h e  0 th   s ec o n d ,   w h ich   is   1 0 0 %,  th en   th e  s tead y   s tate  h as  a  v o ltag e  d r o p   o f   0 .   . 8 1 5 2 %.  F r o m   th is ,   th e  VFD  m eth o d   ef f ec tiv ely   an d   ef f icien tly   o v er ca m e  ex ce s s iv e  b u s   v o ltag e  d r o p s .   T h en ,   with   t h e  s o f t  s tar tin g   m eth o d ,   at  th e  0 th   s ec o n d ,   th e   b u s   v o ltag e  is   g i v en   at  1 0 0 %  o f   th e  n o m in al  b u s   v o ltag e;  at  t h e   1 s t  s ec o n d ,   th e   b u s   v o ltag e  d r o p s   b y   6 . 9 8 %  s o   th at  t h e  v alu e   b ec o m es  9 3 . 0 1 6 7 5 4 1 5 % o f   th e  n o m in al   b u s   v o ltag e,   th e  b ig g est b u s   v o ltag e  d r o p   in   th e  1 2 th   s ec o n d   it is   1 2 . 7 %.  Hen ce ,   th e  v alu e  is   8 7 . 3 %  o f   th e   n o m in al  b u s   v o ltag e.   Af te r   th at ,   th e  b u s   v o ltag e   co n tin u es  to   in cr ea s e  u n til  it   r ea ch es  s tead y   at  th e  5 9 th   s ec o n d ,   with   a  v alu e  o f   9 7 . 4 9 4 8 3 4 9 %  o f   th e  n o m in al  b u s   v o lt ag e.   I f   y o u   d iv id e  it   with   th e  0 th   s ec o n d ,   1 0 0 %,   th e  s tead y   s tate  v o ltag e  d ec r ea s es  b y   2 . 5 %.   Me an wh ile,   i n   t h e  au to t r an s f o r m e r   m eth o d ,   i n   th e  0 th   s ec o n d ,   th e   b u s   v o ltag e  is   g iv e n   at  1 0 0 %  o f   th e  n o m in al  b u s   v o ltag e.   I n   th e  1 st   s ec o n d ,   th e  b u s   v o ltag e  d r o p s   b y   3 . 9 4 3 %,  s o   th e  v alu e  b ec o m es  9 6 . 0 5 7 %  o f   th e  n o m in al  b u s   v o ltag e.   T h e  b ig g est   d ec r ea s e  in   b u s   v o ltag e  is   in   th e  2 nd   s ec o n d .   4   is   1 3 . 2 %  s o   th e  v alu e  is   8 6 . 2 %  o f   th e  n o m in al  b u s   v o ltag e.   Af ter   th at,   th e  b u s   v o ltag e  co n tin u es  to   in cr ea s e  u n til  it  r ea c h es  a  s tead y   s tate  a t  th e  5 4 th   s ec o n d ,   with   a  v alu e   o f   9 7 . 4 9 4 8 3 4 9 %  o f   th e  n o m i n al  b u s   v o ltag e.   I f   y o u   d iv i d e  it  with   th e  0 th   s ec o n d ,   1 0 0 %,  th e  s tead y   s tat e   v o ltag e  d ec r ea s es b y   2 . 5 %.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4 7 52   In d o n esian   J   E lec   E n g   &   C o m p   Sci ,  Vo l.  3 7 ,   No .   2 ,  Feb r u a r y   20 2 5 :   7 0 0 - 7 1 4   708       Fig u r e  6 .   B u s   v o ltag e   f o r   ea ch   m eth o d       T ab le  12 .  C o m p ar is o n   r esu lts   o f   b u s   v o ltag e  f o r   ea ch   m eth o d   Ti me   i n t e r v a l   ( sec o n d s)   B u s   v o l t a g e   ( %  b u s  n o m i n a l   k V )   DOL   V F D   S o f t   s t a r t i n g   A u t o   t r a n sf o r mer   0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1 0 0   1   8 5 . 7 1   1 0 0   9 3 . 0 1   9 6 . 0 5   10   8 8 . 1 1   9 7 . 9 2   8 8 . 0 7   8 7 . 8 2   20   8 9 . 4 2   9 9 . 1 8   8 8 . 8 0   8 9 . 2 9   40   9 0 . 4 0   9 9 . 1 8   9 0 . 1 9   9 0 . 3 5   50   9 6 . 5 0   9 9 . 1 8   9 0 . 5 8   9 1 . 4 2   53   9 7 . 4 9   9 9 . 1 8   9 0 . 8 7   9 7 . 4 9   60   9 7 . 4 9   9 9 . 1 8   9 7 . 4 9   9 7 . 4 9   80   9 7 . 4 9   9 9 . 1 8   9 7 . 4 9   9 7 . 4 9   1 0 0   9 7 . 4 9   9 9 . 1 8   9 7 . 4 9   9 7 . 4 9       3. 4 .    Co m pa riso n o f   a cc eler a t io n t o rque  f o r  ea ch  m et ho d   As  s h o wn   in   Fig u r e   7 ,   th e  VFD  m eth o d   e x p er ie n ce s   th e   h ig h est  p ea k   ac ce ler atio n   to r q u e  u p   to   2 8 2 . 0 8 3 %.  T h e  m et h o d   e x p er ien ce s   th e  f astes t  ac ce ler atio n   to r q u e  in   s tead y   s tate  co n d itio n s ,   n am ely   at  th e   11 th   s ec o n d ,   m ea n in g   th at  at   th e  1 1 th   s ec o n d ,   th e   m o to r   h as  r e ac h ed   its   tar g et  s p ee d ,   s o   th e  a cc eler atio n   to r q u e   b ec o m es  0 %.   T h e   s o f t  s tar tin g   m eth o d   is   th e  m eth o d   th at   tak es  th e  lo n g est  to   r ea c h   a   s tead y   s tate,   n am ely   at   5 9   s ec o n d s ,   f o llo wed   b y   th e  au to tr an s f o r m er   m eth o d   at  5 5   s ec o n d s   an d   th e  DOL   m eth o d   at  5 4   s ec o n d s .   So f t  s tar tin g   in cr ea s es  th e  ac ce ler atio n   to r q u e  s lo wly   s o   th e   en g in e  d o es  n o t  ex p e r ien c e  a  lar g e  s p ik e  in   ac ce ler atio n   to r q u e  in   th e  f ir s t  f ew  s ec o n d s .   T h e   f o llo win g   g r a p h   d ata  co m p ar es  ac ce l er atio n   to r q u e  f r o m   ea ch   m eth o d ,   wh ich   ca n   b e  s e en   in   T ab le  1 3 .   DOL   m eth o d   a t  0   s ec o n d s ,   th e  m o to r b ik e   is   s till   s tatio n ar y ;  at  1   s ec o n d ,   t h e  ac ce ler at io n   to r q u e   in cr ea s es  to   6 3 . 0 9 %,   m ea n in g   th e  m o to r b ik e  is   ac ce ler atin g   to   r ea ch   its   tar g et  s p ee d .   I n   t h e  1 0 th   s ec o n d ,   th e   ac ce ler atio n   to r q u e  d r o p s   to   5 4 . 3 2 7 %.  T h e   h ig h est  ac ce ler atio n   to r q u e  was  o b tain ed   i n   th e  4 9 th   s ec o n d +  at   8 4 . 4 %.  At  th e  5 4 th   s ec o n d ,   th e  ac ce ler atio n   to r q u e   h as  r ea c h ed   a  s tead y   s tate  wh o s e  v al u e  is   0 . 0 0 0 0 0 1 8 0 7 %;  at  th is   s ec o n d ,   th e  m o to r b ik e  h as  r ea ch ed   its   tar g et  s p ee d   s o   th at  th e  ac ce ler atio n   to r q u e  is   n o   lo n g er   n ee d ed .   T h en ,   f o r   th e  VFD  m eth o d ,   a t  0   s ec o n d s ,   th e  m o to r   is   s till   s tatio n ar y ;  at  1   s ec o n d ,   th e  ac ce ler atio n   to r q u e   d r o p s   s o   th at  th e  v alu e  is   - 1 0 %,  m ea n in g   th e  m o to r   is   d ec eler atin g .   I n   th e  1 0 th   s ec o n d ,   th e   ac ce ler atio n   to r q u e   in cr ea s es  s o   th at  th e  v alu e  b ec o m es  1 8 0 . 9 4 5 %;  in   th is   s itu atio n ,   th e  m o to r b ik e  ex p e r ien ce s   lar g e  ac ce ler atio n   an d   r o tatio n   to   r ea c h   its   tar g et  s p ee d .   T h e  h ig h est  ac ce ler atio n   to r q u e  is   o b tain ed   in   t h e  1 s t  s ec o n d +  at   2 8 5 . 5 %.  I n   th e  1 1 th   s ec o n d ,   t h e  ac ce ler atio n   to r q u e  h as  r e ac h ed   a  s tead y   s tate  wh o s e  v alu e  is   0 %;   at  th i s   s ec o n d ,   it m ea n s   th e  m o to r   h a s   r ea ch ed   its   tar g et  s p ee d ,   s o   t h e  ac ce ler atio n   to r q u e  is   n o   lo n g er   n ee d ed .     Fu r th er m o r e ,   in   t h e  s o f t  s tar ti n g   m eth o d ,   at  0   s ec o n d s ,   th e   m o to r   is   s till   s tatio n ar y ;  at  1   s ec o n d ,   th e  ac ce ler atio n   to r q u e  in cr ea s es so   th at  th e  v alu e   is   1 0 . 7 5 %.  I n   t h e  1 0 th   s ec o n d ,   th e  ac ce ler atio n   to r q u e  in cr ea s es,   an d   th e  v alu e  b ec o m es  5 3 . 0 9 %.  T h e  m o to r b ik e  ex p er ien ce s   lar g e  ac ce ler atio n   an d   r o tati o n   to   r ea ch   its   tar g et  s p ee d   in   th is   s itu atio n .   T h e   h i g h est  ac ce ler atio n   t o r q u e  was  o b tain ed   i n   th e   5 5 th   s ec o n d   at  8 4 . 5 %.  I n   th e  5 9 th   s ec o n d ,   th e   ac ce ler atio n   to r q u e  h as  r ea ch ed   a  s tead y   s tate  wh o s e  v alu e  is   0 . 0 0 0 0 0 0 1 8 %;  at  th is   s ec o n d ,   it   m ea n s   th e  m o to r b ik e  h as  r ea c h ed   its   tar g et   s p ee d ,   s o   th e   ac c eler atio n   to r q u e   is   n o   lo n g er   n ee d ed .   Me a n wh ile,   f o r   th e   au to tr a n s f o r m er   m eth o d ,   at  0   s ec o n d s ,   th e   m o to r   is   s till   s tatio n ar y ;  at  1   s ec o n d ,   th e   ac ce ler atio n   to r q u e   in cr ea s es  s o   th at  th e  v alu e  is   1 2 . 9 5 %.  I n   th e  1 0 th   s ec o n d ,   t h e  ac ce ler atio n   to r q u e  i n cr ea s es  to   5 7 . 6 4 8 %.  T h e   m o to r b ik e   ex p er ien ce s   lar g e  a cc eler atio n   an d   r o tatio n   to   r ea ch   its   tar g et   s p ee d   in   t h is   s itu atio n .   T h e  h ig h est   ac ce ler atio n   to r q u e  was  o b tain ed   in   th e  5 1 st   s ec o n d   at  8 4 . 5 %.  At  th e  5 5 th   s ec o n d ,   th e  ac c eler atio n   to r q u e  h as   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esian   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:   2 5 0 2 - 4 7 52         Desig n   o f sta r tin g   a   th r ee   p h a s e  in d u ctio n   mo to r   u s in g   d ir ec t   on - lin e   …  ( Yu lia n ta   S ir eg a r )   709   r ea ch ed   a   s tead y   s tate,   th e   v alu e  o f   wh ich   is   0 . 0 0 0 0 0 0 1 8 %;  at  th is   s ec o n d ,   th e   m o t o r b ik e  h as  r ea ch ed   its   tar g et  s p ee d ,   s o   th e  ac ce le r atio n   to r q u e  is   n o   lo n g er   n ee d ed .           Fig u r e  7 .  A cc eler atio n   to r q u e  f o r   ea ch   m eth o d       T ab le  13 .  C o m p ar is o n   r esu lts   o f   ac ce ler atio n   t o r q u e  f o r   ea ch   m eth o d   Ti me   i n t e r v a l   ( sec o n d s)   A c c e l e r a t i o n   t o r q u e   ( %  t o r q u e )   DOL   V F D   S o f t   s t a r t i n g   A u t o   t r a n sf o r mer   1   6 3 . 0 9   - 10   1 0 , 7 5   1 2 . 9 5   10   5 4 . 3 2   1 8 0 . 9 4   5 3 . 0 9   5 7 . 6 4   20   3 1 . 7 8   3 1 . 7 7   4 3 . 8 7   3 4 . 4 4   30   2 0 . 3 2   0   2 5 . 5 0   2 1 . 3 0   40   1 9 . 7 2   0   1 8 . 6 2   1 8 . 9 5   50   3 0 . 4 4   0   2 6 . 2 3   6 7 . 5 4   60   0   0   0   0       3. 4 .    Co m pa riso n o f   m o t o r  t o rque  f o r  ea ch  m e t ho d   As  s ee n   in   F ig u r e  8 ,   th e  VFD  m eth o d   h as  th e  h ig h est  m o to r   s tar tin g   to r q u e,   r ea ch i n g   2 9 1 . 5 %  in   th e   1 st +  s ec o n d ,   an d   th e   s o f t  s tar ti n g   m et h o d   h as  th e   lo west  s tar tin g   to r q u e   o f   2 0 . 7 5 %.  T h e  s o f t  s tar tin g   m eth o d   is   th e  m eth o d   t h at  tak es  th e  l o n g est  to   r ea ch   a  s tead y   s tate,   n am ely   at  5 9   s ec o n d s ,   f o llo wed   b y   th e   au to tr an s f o r m er   m eth o d   at  5 5   s ec o n d s   an d   th e  DOL   m eth o d   at  5 3   s ec o n d s .   T h e  VFD  m et h o d   is   th e  f astes t   to   r ea ch   a  s tead y   s tate  in   th e  1 1 th +  s ec o n d .   T h e  h ig h est  p ea k   m o to r   to r q u e  was  ex p er ien ce d   b y   th e  VFD  m eth o d   at  2 9 1 . 5 %.  T h e  f o llo win g   g r ap h   d ata  co m p ar es m o to r   to r q u e  f r o m   ea c h   m eth o d ,   as seen   in   T ab le  1 4 .     I n   th e  DOL   m eth o d ,   th e  m o to r   is   s tatio n ar y   at  0   s ec o n d s .   At  1   s ec o n d ,   th e  m o t o r   to r q u e  in cr ea s es   to   7 3 . 0 9 %.  I n   th e  1 0 th   s ec o n d ,   t h e  m o to r   to r q u e  d ec r ea s es,  s o   th e  v alu e  b ec o m es  6 2 . 3 %.  T h e  h ig h est  m o to r   to r q u e  is   o b tain e d   in   th e  4 9 th   s ec o n d +,   at  1 7 3 %.  At  5 3 +  s ec o n d s ,   th e  m o to r   to r q u e  h as  r ea ch ed   a  s tead y   s tate  o f   9 1 . 8 9 %.   T h en ,   f o r   t h e  VFD,   at  0   s ec o n d s ,   th e  m o to r   is   s till   at  r es t.  I n   th e  1 st   s ec o n d ,   th e  m o to r   to r q u e  r em ain s   at  0 %  b u t  im m e d iately   in cr ea s es  d r asti ca lly   at  1 . 1   s ec o n d s   to   2 9 1 . 5 %.  I n   th e  1 0 th   s ec o n d ,   th e  m o to r   to r q u e   in cr ea s es  d r asti ca lly ,   s o   th e  v alu e  b ec o m es  2 6 1 . 7 5 %.  T h e  h i g h est  m o t o r   to r q u e   was  o b tain ed   i n   th e   11 th   s ec o n d   at  2 7 3 %,  b u t  th is   s p ik e  in   m o to r   to r q u e  d i d   n o t  last   lo n g   b ec au s e,   at  1 1 +  s ec o n d s ,   th e  m o to r   to r q u e  r ea ch e d   a  s tead y   s tate  o f   9 2 . 9 7 %.  C o m p ar ed   with   th e  DOL   m eth o d ,   th e  VFD  m et h o d   r ea ch es  s tead y   s tate  co n d itio n s   m o r e  q u ick l y ,   an d   th e  m o to r   to r q u e  at  s tead y   s tate  co n d itio n s   is   g r ea ter   th an   th at  o f   th e  DOL   m eth o d .   Fu r t h er ,   in   th e  s o f t  s t ar tin g   m eth o d ,   at  0   s ec o n d s ,   t h e  m o to r   is   s till   s tatio n ar y ;  at  1   s ec o n d ,   th e  m o to r   to r q u e   in cr ea s es  to   2 0 . 7 5 %.   I n   th e   1 0 th   s ec o n d ,   th e   m o to r   to r q u e   in cr ea s ed   to   5 6 . 4 5 %.  T h e  in cr ea s e   in   m o to r   to r q u e  is   d o n e  s lo wly   ( n o t  in cr ea s in g   d r asti ca lly   o r   d ec r ea s in g   d r asti ca lly ) .   T h e  h ig h est  m o to r   to r q u e  was  o b tain ed   in   t h e  5 5 th   s ec o n d   at  1 7 2 . 9 %.  T h e  m o to r   to r q u e  is   s tead y   at  th e  5 9 th +  s ec o n d ,   wo r th   9 1 . 8 9 %.  C o m p ar ed   with   th e  DOL   m e th o d ,   th e  s o f t  s tar tin g   m eth o d   h as  a  s m aller   m o to r   s tar tin g   to r q u e   in   th e  1 s t   s ec o n d   a n d   r ea ch es  a   s tead y   s tate  lo n g e r   th a n   th e   DOL   m eth o d .   Me a n wh ile,   with   t h e  au to t r an s f o r m e r   m eth o d ,   at  0   s ec o n d s ,   th e  m o t o r   is   s till   s tatio n ar y ;  at   1   s ec o n d ,   t h e  m o to r   t o r q u e  in c r ea s es  to   2 2 . 9 5 %.   I n   th e   10 th   s ec o n d ,   th e   m o to r   to r q u e   in cr ea s ed   to   6 3 . 1 4 %.  T h e   h ig h est  m o to r   to r q u e  is   o b tain ed   in   th e  5 0 th   s ec o n d +   at  1 7 2 . 9 %.  T h e  m o to r   to r q u e  is   s tead y   at  th e   5 5 th +   s ec o n d ,   wo r th   9 1 . 8 9 %.  C o m p ar e d   wit h   th e   DOL   m eth o d ,   th e  au to tr an s f o r m er   m eth o d   h as  a  s m aller   m o to r   s tar tin g   to r q u e  in   th e  1 s t  s ec o n d   an d   r e ac h es  a  s tead y   s tate  lo n g er   th a n   th e  DOL   m et h o d   b u t f aster   th an   t h e  s o f t star tin g   m eth o d .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.