Materi IML
Pengertian, Klasifikasi dan Jenis Motor Listrik
Motor listrik merupakan salah satu mesin listrik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik putaran. Berdasarkan jenis sumber tegangannya motor listrik dibedakan menjadi 2 jenis yaitu Motor listrik arus searah DC (Direct Current) dan Motor listrik bolak-balik AC (Alternating Current). Dari 2 jenis motor listrik tersebut terdapat jenis atau tipe motor listrik yang diklasifikasikan berdasarkan konstruksi, prinsip kerja, dan operasinya.
1. Motor Listrik Arus DC
Motor listrik arus bolak-balik adalah salah satu jenis motor listrik yang di suplai oleh sumber tegangan arus bolak balik(AC). Motor listrik arus bolak-balik (AC) tersebut dapat dibedakan lagi jenis-jenisnya sebagai berikut.
a). Motor sinkron
Motor sinkron adalah salah satu jenis motor listrik arus bolak balik (AC) yang bekerja pada kecepatan tetap dan konstan pada sistem frekuensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) sebagai pembangkit daya dan memiliki torsi awal yang cukup rendah, oleh karena itu motor sinkron digunakan untuk penggunaan awal dengan beban yang rendah, seperti kompresor udara, generator motor dan perubahan frekwensi. Motor listrik sinkron memiliki kelebihan untuk memperbaiki faktor daya dalam sistem, sehingga motor listriik jenis ini biasa digunakan pada sistem yang memakai banyak listrik.b). Motor induksi
Motor induksi merupakan salah satu jenis motor listrik bolak balik (AC) yang bekerja berdasarkan prinsip kerja induksi medan magnet antara stator dan rotor. Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis yaitu :Motor induksi satu fasa
Motor induksi jenis ini hanya memiliki satu gulungan pada stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fasa serta memiliki rotor kandang tupai dan memerlukan sebuah komponen tambahan untuk menghidupkan motornya. Motor listrik jenis ini merupakan jenis motor induksi yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti mesin cuci, kipas angin dan pengering.
Motor induksi tiga fase
Medan magnet pada rotor yang berputar dihasilkan oleh suplai tegangan tiga fasa yang seimbang. Motor listrik jenis tersebut memiliki kemampuan daya yang cukup tinggi, dan memiliki kandang tupai ataupun gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai) dengan penyalaan sendiri. Diperkirakan kurang lebih sekitar 70% motor yang digunakan pada industri menggunakan motor listrik jenis ini, sebagai contoh kopressor, pompa, jaringan listrik, belt conveyor dan grinder. dengan kemampuan daya 1/3 hingga mencapai ratusan Hp.
2. Motor Listrik Arus Searah DC
a). Motor DC sumber daya terpisah (Separately Excited)
Motor listrik DC sumber daya terpisah adalah salah satu jenis motor DC yang sumber arus medan di suplai dari sumber yang terpisah, sehingga motor listrik DC jenis ini disebut motor listrik DC sumber daya terpisah.b). Motor DC sumber daya sendiri (Self Excited)
Motor DC sumber daya sendiri dalah salah satujenis motor DC yang sumber arus medannya disupply oleh sumber yang sama dengan sumber kumparan motor listrik, sehingga motor listrik DC jenis ini disebut motor DC sumber daya sendiri, idibedakan menjadi 3 jenis berdasarkan konfigurasi suplai medan dengan kumparan motornya yaitu sebagai berikut.Motor DC shunt (Paralel)
Pada motor listrik DC jenis shunt, gulungan medan disambungkan secara paralel dengan gulungan pada motor listrik. Oleh karena itu jumlah arus dalam jalur rangkaian merupakan penjumlahan antara arus medan dan dinamo.
Motor DC Seri
Pada motor listrik DC jenis seri, gulungan medan dihubungkan secara seri dengan gulungan pada kumparan motor. Oleh karena itu, arus dinamo sama dengan arus medan.
Motor DC Kompon (Gabungan)
Motor listrik DC jenis kompon merupakan penggabugan antara motor jenis seri dan shunt. Pada motor DC kompon, gulungan medan dihubungkan secara seri dan paralel dengan gulungan motor listrik. Sehingga, pada motor DC kompon memiliki torsi awal yang cukup baik dengan kecepatan stabil.
Pengendalian Kontrol Motor Listrik
Pada sistem kelistrikan dikenal dua istilah yaitu sistem pengendalian dan sistem pengaturan. Sistem pengendalian yang akan dibahas kali ini memakai perangkat kontaktor dan alat kendali sakelar ON, sakelar OFF, timer, dsb. Pada sistem pengendalian memiliki dua bagian yaitu yang disebut rangkaian kontrol (DC 24 V) dan sistem daya (AC 230 V) (gambar 1).
Pada sistem pengaturan dikenal dengan pengaturan loop terbuka dan loop tertutup dengan feedback. Sistem pengaturan loop terbuka hasil output tidak dapat dikendalikan sesuai dengan setting, Sebab pada sistem loop terbuka tidak ada feedback atau umpan balik.
Sistem pengaturan loop tertutup, memiliki umpan balik yang akan menghubungkan input dengan hasil output. Sehingga hasil akhir output akan selalu diperiksa sehingga hasilnya bisa selalu mendekati dengan besaran yang diinginkan (gambar 2).
Kondisi awal dari bimetal pada kondisi masih dingin akan menutup, sehingga kontak tertutup membuat arus listrik akan mengalir ke elemen pemanas. Hingga temperatur setting dicapai, pada bimetal akan terputus dan arus listrik ikut terputus juga. Jika temperatur kembali dingin bimetal akan terhubung kembali dan pada pemanas akan bekerja lagi, kejadian ini akan terus berulang-ulang kondisi ON dan OFF secara otomatis dan teratur.
Komponen Sistem Pengendalian
Pada sistem pengendalian terdapat dua kelompok komponen listrik yang digunakan, yaitu komponen kontrol dan komponen daya. Kemudian yang termasuk komponen kontrol yaitu: sakelar ON, sakelar OFF, timer, relay overload dan relai.Komponen daya diantaranya yaitu: kontaktor, kabel daya, sekring atau circuit breaker. Dan berikut ini akan dijelaskan konstruksi dari beberapa komponen kontrol dan komponen daya yang banyak dipakai pada sistem pengendalian.
Tabel di bawah menunjukkan terdapat empat tipe kontak yang sering digunakan pada sistem pengendalian, yaitu Normally Open (NO), Normally Close (NC), Satu Induk dua Cabang (gambar 4).
● Kontak Normally Close (NC), yaitu kebalikan dari kontak NO ketika coil pada kondisi tidak energized kontak pada posisi tertutup (close, ON) dan ketika coil diberikan arus listrik dan energized maka kontak pada posisi membuka OFF.
● Kontak Single pole double trough, mempunyai satu kontak utama dan dua kontak cabang, ketika coil tidak energized kontak utama terhubung dengan cabang atas. Dan ketika coil energized justru kontak utama terhubung dengan kontak cabang bawah.
● Kontak bantu, terdapat dua jenis ujung kontak, jenis pertama yaitu kontak dengan dua kontak hubung biasanya ditemui pada kontak relai (gambar 5).
Jenis kedua yaitu kontak dengan empat kontak hubung, ada bagian yang diam dan ada kontak yang bergerak ke bawah, kedua jenis ini terpasang pada kontaktor.
● Komponen relai, ini akan bekerja secara elektromagnetis, saat coil K terminal A1 dan A2 diberikan arus listrik angker akan menjadi magnet dan menarik lidah kontak yang ditahan oleh pegas, kontak utama 1 akan terhubung dengan kontak cabang 4 (gambar 6).
Saat arus listrik putus (unenergized), elektromagnetiknya akan hilang dan kontak akan kembali pada posisi awal karena ditarik oleh tekanan pegas. Kemudian pada kontak utama 1 akan terhubung kembali dengan kontak cabang 2. Relai memakai tegangan DC 12V, 24V, 48V dan AC 220V.
● Bentuk fisik relai, dibuat dengan wadah plastik transparan, mempunyai dua kontak SPDT (Single Pole Double Throgh (gambar 7), satu kontak utama dan dua kontak cabang).
Relay jenis SPDT ini memakai tegangan DC 6V, 12V, 24V dan 48V. Dan tersedia dengan tegangan AC 220V. Kemampuan kontak SPDT mengalirkan arus listrik sangat terbatas kurang dari 5 Amper. Kemudian untuk bisa mengalirkan arus daya yang besar untuk mengendalikan motor induksi. Pada relai harus dihubungkan dengan kontaktor yang mempunyai kemampuan hantar arus dari 10–100 Amper.
● Komponen Reed Switch yaitu merupakan sakelar elektromagnetik yang cukup unik karena bisa bekerja dengan dua cara. Cara pertama reed switch dimasukkan pada belitan kawat dan dihubungkan dengan sumber tegangan DC. Saat coil menjadi elektromagnet maka reed switch berfungsi sebagai kontak, dan saat listrik di-OFF-kan maka reed switch juga akan OFF (gambar 8).
Cara kedua yaitu reed switch di belitkan dalam beberapa belitan kawat yang dialiri listrik DC yang cukup besar. Misalkan jumlah belitan yaitu 5 lilit, dan besarnya arus DC 10 A, maka reed switch akan ON bila ada kuat magnet sebesar 50 Amper-lilit (5 lilit x 10 Amper).
● Komponen push-button atau yang disebut sakelar ON/ OFF banyak dipakai sebagai alat penghubung atau pemutus sirkuit kontrol (gambar 9).
Mempunyai dua kontak, yaitu NC dan NO. Yang artinya ketika sakelar tidak dipakai satu kontak akan terhubung Normally Close, dan satu kontak lainnya akan Normally Open. Saat kontak ditekan secara manual kondisinya akan berbalik posisi menjadi NO dan NC.
● Komponen timer biasanya dipakai pada rangkaian kontrol pengendalian, fungsinya yaitu untuk mengatur kapan suatu kontaktor harus energized atau mengatur berapa lama kontaktor akan energized. Ada empat jenis timer yang sering dipakai yang mempunyai karakteristik kerja seperti pada (gambar 10).
● Kontaktor yaitu merupakan sakelar daya yang bekerja dengan prinsip elektromagnetik (gambar 11).
Sebuah coil dengan inti yang berbentuk huruf E yang diam, bila coil dialirkan arus listrik akan menjadi magnet dan akan menarik inti magnet yang bergerak dan menarik sekaligus kontak pada posisi ON. Batang inti yang bergerak menarik paling sedikit ada 3 kontak utama dan beberapa kontak bantu bisa kontak NC atau NO. Kerusakan yang terjadi pada kontaktor, biasanya terjadi karena belitan coil yang terbakar atau kontak tipnya saling lengket atau pada ujung-ujung kontaknya terbakar.
● Susunan kontak dalam Kontaktor (gambar 12) secara skematik terdiri dari belitan coil dengan notasi A2-A1.
Terminal yang menuju ke sisi sumber supply listrik 1/L1, 3/L2, 5/L3, kemudian terminal ke sisi beban motor atau beban listrik lainnya yaitu 2/T1, 4/T2 dan 6/T3. Dengan menggunakan dua kontak bantu NO Normally Open 13-14 dan 43-44, dan dua kontak bantu NC Normally Close 21-22 dan 31-32. Kontak utama harus digunakan dengan sistem daya saja, dan kontak bantu ini difungsikan untuk kebutuhan rangkaian kontrol dan tidak boleh tertukar. Kontak bantu pada sebuah kontaktor dapat dilepaskan atau ditambahkan secara modular.
● Bentuk fisik Kontaktor ini terbuat dari bahan plastik keras yang kokoh (gambar 13). Pemasangan ke panel bisa dengan memakai rel atau disekrupkan.
Kontaktor dapat digabungkan dengan beberapa pengaman lainnya, misalnya digabung dengan pengaman bimetal atau overload relay. Tetapi yang perlu diperhatikan adalah kemampuan hantar arus kontaktor yang perlu disesuaikan dengan besarnya arus beban. Karena ini berkenaan dengan kemampuan dari kontaktor secara elektrik.
● Pengaman sistem daya untuk beban motor-motor listrik atau beban lampu yang berdaya besar dapat memakai sekring atau Miniatur Circuit Breaker (MCB) (gambar 14).
MCB adalah sebuah komponen pengaman yang kompak, karena di dalamnya terdiri dua pengaman sekaligus.
• Pengaman pertama beban lebih oleh bimetal, dan kedua pengaman arus hubung-singkat oleh relai arus. Pada saat salah satu pengaman berfungsi maka secara otomatis sistem mekanik MCB akan trip dengan sendirinya.
• Pengaman bimetal bekerja secara thermis, fungsi kuadrat arus dan waktu sehingga saat terjadi beban lebih reaksi MCB menunggu beberapa saat.
● Komponen Motor Control Circuit Breaker 1 (MCCB) mempunyai tiga fungsi, yang pertama adalah sebagai switching, kedua sebagai pengamanan motor dan fungsi yang ketiga adalah sebagai isolasi untuk rangkaian primer dengan beban (gambar 15).
• Pengaman beban lebih disini dilakukan oleh bimetal, dan untuk pengamanan hubung-singkat dilakukan oleh coil arus hubung-singkat yang secara mekanik akan bekerja mematikan Circuit Breaker. Rating arus yang ada di pasaran yaitu 16 A sampai dengan 63 A.
● Bentuk fisik Motor Control Circuit Breaker (MCCB) ini terbuat dari casing plastik keras yang akan melindungi seluruh perangkat seperti: coil arus hubung-singkat, bimetal, dan kontak utama (gambar 16).
Pengaman untuk beban lebih bimetal dan coil arus hubung-singkat terpasang terintegrasi. Mempunyai tiga terminal ke sisi pemasok listrik 1L1, 3L2 dan 5L3. Mempunyai tiga terminal yang terhubung ke beban yaitu 2T1, 4T2 dan 6T3. Terminal ini tidak boleh dibalikkan penggunaanya, karena akan mempengaruhi fungsi dari alat pengaman.
Pengendalian Kontaktor Elektromagnetik
● Komponen kontrol relay impuls bekerja ini seperti sakelar toggle manual, bedanya yaitu relai impuls disini bekerja secara elektromagnetik (gambar 17).
Pada saat sakelar S1 di-ON- kan relai impuls K1 dengan terminal A1 dan A1 akan energized sehingga kontak berada posisi ON. Dan lampu E1 akan menyala. Pada saat sakelar S1 posisi OFF mekanik pada relai impuls tetap mengunci atau tetap ON. Ketika S1 di ON yang kedua, mekanik impuls akan lepas dan kontak akan OFF, kemudian lampu akan mati.
● Komponen timer OFF-delay bekerja secara elektromagnetik (gambar 18). Sakelar S2 di-ON- kan, coil timer OFF-delay K2 akan energized dan menyebabkan sakelar akan ON dan akan lampu menyala.
Timer di set pada waktu tertentu misalkan saja tiga menit. Setelah waktu tiga menit dicapai dari saat timer energized, mekanik timer OFF delay akan meng-OFF-kan sakelar dan menyebabkan lampu mati. Dengan penggunaan timer yang dikombinasikan dengan kontaktor, akan didapat waktu ON dan OFF kontaktor dapat disetting sesuai dengan kebutuhan.
● Coil kontaktor Q1 pada penerapan/aplikasinya dihubungkan secara paralel dengan dioda R1, Varistor R2 atau secara seri R3C1 (gambar 19).
Coil Q1 yang dihubungkan secara paralel dengan dioda R1 fungsinya yaitu untuk menekan munculnya ggl (gaya gerak listrik) induksi yang dikeluarkan oleh induktor pada coil Q1. Sedangkan varistor R2 mempunyai karakteristik untuk menekan arus induksi pada coil agar bisa meminimal dengan mengatur besaran resistansinya. Coil Q1 yang dihubungkan secara paralel dengan R3C1 akan membentuk sebuah impedansi sehingga arus yang mengalir ke coil menjadi minimal dan aman.
● Bentuk Coil Set-Reset dengan dua belitan dan bisa melayani dua sakelar yang berfungsi sebagai sakelar Setting (tombol S) dan sakelar Reset (tombol R) (gambar 20).
Pada saat tombol S di ON mekanik coil akan meng-ON- kan sakelar dan lampu akan menyala. Dioda R1, berpasangan dengan K1 dan dioda R4. Pada saat tombol R di ON coil energized dan sistem mekanik akan meng OFF-kan sakelar dan lampu akan mati. Dioda R2, berpasangan dengan K1 dan dioda R3.
Pengendalian Hubungan Langsung
Pengendalian hubungan langsung atau yang dikenal dengan istilah Direct On Line (DOL) digunakan untuk mengontrol motor induksi dengan kontaktor Q1.
Rangkaian daya (gambar 21) menunjukkan ada lima kawat penghantar, yaitu L1, L2 , L3, N dan PE, kemudian ada tiga buah sekring/fuse F1 yang fungsinya sebagai pengaman hubung-singkat bila ada gangguan pada rangkaian daya.
Sebuah kontaktor mempunyai enam kontak, sisi supply terminal 1, 3 dan 5, sedangkan pada disisi beban terhubung ke motor terminal 2, 4 dan 6. dalam notasi ini tidak boleh dibolak-balikkan. Rangkaian kontrol perlu dipasangkan sekring/fuse F2 sebagai pengaman apabila terjadi hubung-singkat pada rangkaian kontrol.
Posisi menghidupkan atau ON
Apabila tombol Normally Open S1 di ON-kan, aliran listrik dari jala-jala L akan mengalir melewati sekring/fuse F1, S1, S2 melewati terminal coil A1 A2 dari coil Q1 menuju ke netral N. Akibatnya dari coil kontaktor Q1 akan energized dan kemudian mengaktifkan kontak Normally Open Q1 terminal 13,14 akan menjadi ON dan berfungsi sebagai pengunci. Sehingga saat salah satu tombol S1 posisi OFF aliran listrik ke coil Q1 tetap energized dan motor akan induksi berputar.Posisi mematikan atau OFF
Tekan tombol Normally Close S2, maka pada loop tertutup dari rangkaian akan terbuka, dan hilangnya aliran listrik pada coil kontaktor Q1 akan de-energized. Akibatnya pada coil kontaktor OFF dan kontak-kontak daya akan memutuskan aliran listrik ke motor.
Rangkaian daya dan kontrol seperti pada (gambar 22) di atas, secara prinsip bekerja sama dengan rangkaian pada (gambar 21). Kemudian yang membedakan yaitu terdapat dua tombol Normally Open S1 dan S3 untuk menghidupkan rangkaian. Dan juga terdapat dua tombol Normally Close S2 dan S4 yaitu untuk mematikan rangkaian.
Pengendalian Star-Delta
● Hubungan langsung atau Direct On Line digunakan untuk motor induksi berdaya dibawah 5 KW.
Motor induksi dengan daya menengah dan besar seperti antara 10 KW hingga 50 KW memakai pengendalian star-delta untuk starting awalnya. Ketika motor terhubung star arus starting hanya akan mengambil sepertiga dari arus starting bila dalam hubungan delta.
● Hubungan star pada sebuah motor bisa diketahui dari hubungan kawat pada terminal motor. Terminal W2, U2 dan V2 di kopel jadi satu, sedangkan pada terminal U1 dihubungkan ke jala-jala L1, terminal V1 ke jala-jala L2 dan terminal W1 ke jala-jala L3 (gambar 23a). Besarnya tegangan yang terukur pada belitan stator, yaitu sebesar Ubelitan = 1/√3 Uphasa-phasa, sedangkan pada Ibelitan = Iphasa-phasa.
● Hubungan delta pada hubungan terminal motor diketahui dari kombinasi hubungan jala-jala L1-U1-W2, jala-jala L2- V1-U2 dan jala-jala L3-W1-V2 (gambar 23b). Tegangan yang terukur pada belitan stator sama besarnya dengan jala-jala, Ubelitan = Uphasa-phasa. Sedangkan besarnya Ibelitan =1/√3 Iphasa-phasa.
● Perbandingan antara instalasi Direct On Line atau yang biasa disebut In-Line dan hubungan star delta (gambar 24). Saat terhubung langsung dengan daya motor 55 Kw dan tegangan nameplate 400 V, maka akan ditarik arus nominal 100 A - 105 A. Motor yang sama saat terhubung delta, belitan stator hanya akan mengalirkan arus 1/√3 x 100 A = 59 A.
Dengan pemakaian rangkaian star-delta bisa dipilih rating daya kontaktor atau circuit breaker yang lebih kecil dan secara ekonomis biaya instalasi menjadi lebih kecil. Alasan teknis lainnya yaitu dengan hubungan langsung (in-line) arus starting akan mencapai 600% - 700% arus nominalnya (700 A = 7 x 100 A).
Star-Delta tanpa Timer
Rangkaian daya hubungan star-delta secara manual (gambar 25), maksudnya yaitu perpindahan dari hubungan star ke hubungan delta yang dilakukan secara manual oleh operator. Sekring/Fuse F1 digunakan untuk mengamankan bila terjadi hubungan-singkat pada rangkaian daya, thermal overload relay F3 yaitu berfungsi sebagai pengaman beban lebih.
Ketika kontaktor Q1 dan Q2 pada posisi ON motor terhubung secara star. Kemudian Operator harus menekan tombol tekan S3 ditekan, maka Q1 tetap ON, kontaktor Q2 akan OFF sementara kontaktor Q3 akan ON dan motor sekarang terhubung delta. Dan untuk mematikan dengan menekan tombol S1, maka pada rangkaian kontrol akan terputus, coil Q1, Q2 dan Q3 akan OFF, rangkaian daya dan kontrol terputus.
Apabila terjadi beban lebih thermal overload relay berfungsi sebagai kontak F3 akan membuka rangkaian kontrol dan rangkaian daya akan terputus. Rangkaian kontrol star-delta secara manual (gambar 26), fuse F2 akan mengamankan bila terjadi hubung-singkat pada rangkaian kontrol.
Posisi Hubungan Star
Tekan tombol Normally Open S1, maka akan terjadi loop tertutup pada rangkaian coil Q1 dan coil Q2. Disini motor terhubung star. Perhatikan coil Q2 terhubung seri dengan kontak Q3 dan coil Q3 terhubung seri dengan kontak Q2 yang artinya kedua coil saling terkunci dan keduanya bekerja bergantian tidak akan pernah bekerja bersamaan.Posisi Hubungan Delta
Apabila operator menekan tombol Normally Close S3, Q1 tetap ON, Q2 akan OFF dan selanjutnya Q3 justru akan ON. Disini motor terhubung delta.Pergantian dari posisi hubungan star yang menuju hubungan delta disini dilakukan oleh operator secara manual. Dengan menambahkan sebuah timer, maka perpindahan secara manual bisa digantikan secara otomatis dengan melakukan setting waktu antara 30 detik hingga 60 detik.
Kemudian untuk mematikan rangkaian dengan menekan tombol Normally Close S1, maka pada rangkaian kontrol akan terbuka. Akibatnya pada rangkaian daya dan rangkaian kontrol akan terputus. Apabila terjadi gangguan beban lebih, maka pada thermal overload relay F3 kontaknya akan terbuka, dan hasilnya baik pada rangkaian daya maupun pada rangkaian kontrol akan terputus, motor akan aman.
Hubungan Star-Delta Otomatis
Rangkaian daya hubungan star-delta memakai tiga buah kontaktor yaitu Q1, Q2 dan Q3 (gambar 27). Fuse F1 berfungsi untuk mengamankan apabila terjadi hubung-singkat pada rangkaian motor. Ketika motor terhubung star kontaktor pada Q1 dan Q2 posisi ON dan kontaktor Q3 akan OFF.
Beberapa waktu kemudian timer yang disetting sebelumnya dengan waktu 60 detik energized, akan meng-OFF-kan Q1. Sementara pada Q2 dan Q3 posisi ON, dan pada motor terhubung delta.
Pengaman beban lebih F3 (thermal overload relay) dipasangkan secara seri dengan kontaktor, apabila terjadi beban lebih disisi beban, relai bimetal akan bekerja dan rangkaian kontrol berikut kontaktor akan OFF.
Tidak semua motor induksi dapat dihubungkan secara star-delta, yang harus diperhatikan yaitu pada tegangan name-plate motor yang harus bisa diberikan tegangan sebesar tegangan jala-jala (gambar 28), khususnya ketika motor tersambung delta.
Apabila ketentuan ini tidak dipenuhi, maka akibatnya belitan stator dapat terbakar karena tegangan yang tidak sesuai. Rangkaian kontrol star-delta yang terlihat pada (gambar 29), dipasangkan fuse F2 untuk pengaman apabila terjadi hubung-singkat pada rangkaian kontrol.
Hubungan Star
Tombol S2 di-ON-kan dan akan terjadi loop tertutup pada rangkaian coil Q1 dan kemudian menjadi energized yang bersamaan dengan coil Q2. Kontaktor Q1 dan Q2 energized motor ini terhubung star. Coil timer K1 akan energized, selama pada setting waktu berjalan motor terhubung star.Hubungan Delta
Ketika Q1 dan Q2 masih pada posisi ON dan timer K1 masih energized, hingga setting waktu berjalan motor ini terhubung star. Saat setting waktu timer sudah habis, kontak Normally Close K1 dengan akan OFF membuat coil kontaktor Q1 OFF, yang bersamaan dengan itu Q3 dalam posisi ON. Posisi akhir dari kontaktor Q2 dan Q3 dalam posisi ON dan motor dalam hubungan delta.Kemudian untuk mematikan rangkaian bisa dengan menekan tombol S1 OFF, dan pada rangkaian kontrol akan terputus kemudian semua kontaktor pada posisi OFF lalu motor akan berhenti bekerja. Kelengkapan yang berupa lampu-lampu indikator bisa dipasangkan, baik indikator ketika rangkaian kondisi ON, ataupun ketika rangkaian dalam kondisi OFF.
Caranya yaitu dengan menambahkan kontak bantu normally open yang dipasang secara paralel dengan coil kontaktor dan sebuah lampu indikator.
Pengendalian Putaran Kanan-Kiri
Motor induksi bisa diputar dengan arah kanan atau putar arah kiri, caranya yaitu dengan menukarkan dua kawat terminal box. Putaran kanan kiri dibutuhkan misalkan untuk membuka atau menutup pintu garasi. Rangkaian daya putaran kanan - putaran kiri motor induksi terdiri dari dua kontaktor yang bekerja saling bergantian, dan tidak dapat bekerja secara bersamaan (gambar 30). Fuse F1 dipakai untuk pengaman hubung-singkat rangkaian daya.
Saat kontaktor Q1 pada posisi ON motor putarannya akan ke kanan. Dan ketika Q1 di OFF kan dan Q2 di ON-kan, maka akan terjadi pertukaran kabel supply yang terjadi menuju terminal motor, dan motor akan berputar ke kiri.
Rangkaian daya yang dilengkapi pengaman thermal overload relay F3, akan memutuskan rangkaian daya dan rangkaian kontrol saat motor mendapatkan beban yang berlebih. Cara kerja pada rangkaian kontrol, yaitu pada posisi standby jala-jala akan mendapat supply 220 V dengan titik netral N.
Posisi Putaran Arah Kanan
Ketika tombol Normally Open S3 (Forward) di tekan, maka akan terjadi loop tertutup pada rangkaian coil kontaktor Q1, sehingga kontaktor Q1 menjadi energized. Pada posisi ini motor akan berputar ke kanan. Kemudian perhatikan coil Q1 yang di serikan dengan kontak Normally Close Q2, dan sebaliknya coil Q2 yang diseri dengan kontak Normally Close Q1, ini yang disebut saling mengunci (interlocking).Artinya saat coil Q1ON, maka pada coil Q2 akan terkunci selalu OFF. Atau ketika coil Q2 sedang ON, maka coil Q1 akan selalu OFF. Karena pada coil Q1 ini bekerja secara bergantian dengan Q2 atau sebaliknya, dan keduanya tidak akan pernah bekerja secara bersamaan.
Posisi Putaran Arah Kiri.
ketika tombol Normally Open S2 (Reverse) ditekan, maka loop tertutup akan terjadi pada rangkaian coil Q2. Kontaktor Q2 akan ON dan kemudian dengan sendirinya coil kontaktor Q1 akan OFF, akan terjadi pertukaran antara dua kabel phasa pada terminal motor dan pada motor akan berputar ke kiri.Untuk mematikan rangkaian, bisa dengan menekan tombol normally close S1, maka pada rangkaian kontrol akan terbuka dan aliran listrik yang menuju ke coil Q1 dan coil Q2 akan terputus dan rangkaian dalam kondisi mati. Apabila terjadi beban lebih pada kontak F3 akan terbuka, kemudian rangkaian akan terputus aliran listriknya dan rangkaian kontrol dan daya akan terputus.
Sebuah lampu P1 dihubungkan ke kontak 98 dari F3 yang berfungsi sebagai indikator beban lebih, lampu P1 akan ON bila terjadi gangguan beban lebih (gambar 31).
Rangkaian kontrol ini dikembangkan dengan menambahkan dua lampu indikator E1 akan ON saat motor berputar ke kanan. Dan lampu indikator E2 akan ON saat motor berputar ke kiri (gambar 32). Pada rangkaian kontrol dikembangkan tombol NC (Normally Close) S1 dan tombol NC S3 untuk mematikan rangkaian.
Tombol NO (Normally Open) S2 fungsinya yaitu untuk meng-energized coil Q1 ( Forward), dan pada tombol NO S4 fungsinya yaitu untuk meng-energized coil Q2 (Reverse). Pada setiap lampu indikator yang diamankan dengan sekring/fuse, F1 untuk lampu E1 dan F2 untuk lampu E2, sedangkan sekring/fuse F3 untuk pengaman rangkaian kontrol.
Pengendali Dua Motor Bekerja Bergantian
Dalam proses ini dibutuhkan dua atau beberapa motor induksi yang akan bekerja secara bergantian sesuai dengan kebutuhan. Berikut ini adalah dua motor induksi yang dirancang untuk bekerja secara bergantian, dengan interval waktu tertentu.Rangkaian daya dua motor akan bekerja secara bergantian, sekring fuse F1 disini berfungsi sebagai pengaman apabila terjadi gangguan hubung-singkat pada rangkaian daya baik motor-1 dan motor-2 (gambar 33).
Kontaktor Q1 akan mengendalikan motor-1 dan kontaktor Q2 akan mengendalikan motor-2. Pada masing-masing motor dipasang thermal overload F3 dan F4. Pada kontaktor Q1 dan kontaktor Q2 dirancang interlocking, yang artinya mereka akan bekerja secara bergantian.
Rangkaian kontrol motor yang bekerja secara bergantian (gambar 34) dipasang fuse F2 sebagai pengaman dari gangguan di rangkaian kontrol.
Menjalankan Motor-1
Tombol tekan Normally Open S2 bila ditekan akan membuat coil Q1 energized, sehingga pada motor-1 bekerja. Coil Q1 yang dipasang secara seri dengan kontak Normally Close Q2, dan pada coil Q2 yang dipasang seri dengan kontak Normally Close Q1, ini menunjukkan bahwa keduanya terhubung interlocking.Apabila proximity switch B1 pada posisi open, maka aliran listrik akan terputus dan akibatnya coil Q1 atau coil Q2 akan de-energized, sehingga pada rangkaian kontrol dan rangkaian daya akan terputus.
Menjalankan Motor-2
Tombol tekan Normally Close S3 di tekan, maka secara bersamaan aliran coil Q1 akan terputus dan aliran listrik ke coil Q2 akan tersambung, kontaktor Q2 menjadi energized dan motor-2 akan bekerja. Apabila terjadi sebuah gangguan beban berlebih dari salah satu motor, maka thermal overload relay F3 atau F4 akan mulai bekerja. Pada rangkaian daya akan menjadi loop terbuka, dan aliran listrik yang menuju ke rangkaian motor akan terputus walaupun rangkaian kontrol masih bekerja.Motor-1 dan Motor-2 bekerja dengan selang waktu
Agar pada tingkat keamanan lebih baik maka ketika thermal overload relay F3 dan F4 bekerja, rangkaian kontrol juga harus terputus. Maka harus dilakukan kontak Normally Close F3 dan F4 yang dihubungkan secara seri dan menggantikan fungsi dari proximity switch B1 (gambar 35).
Lampu indikator P1 dipasang secara paralel dengan coil Q1, yang berfungsi sebagai indikator ketika coil Q1 energized terdeteksi. Lampu indikator P2 juga dipasang secara paralel dengan coil Q2, sehingga ketika coil Q2 energized bisa diketahui dengan menyala-nya lampu P2.
Timer K3 yang ditambahkan secara seri dengan kontak NO coil Q1 dan NC coil Q2, berarti coil konektor Q2 akan energized bila coil Q1 sudah bekerja. Dan pengaturan waktu berjalan sudah dicapai maka pada coil Q2 akan energized, dan motor-1 dan motor-2 akan mulai bekerja bersama-sama.
Pengendalian Motor Soft Starter
Perkembangan elektronika daya yang sangat pesat, sekarang pada pengendalian motor induksi banyak yang memakai komponen elektronika seperti dengan Thyristor, GTO dsb. Kemampuan pengendaliannya bisa hingga ratusan KW untuk pengasutan awal dan bahkan untuk pengaturan putaran.
● Karakteristik Soft starter mempunyai kemampuan mengubah besaran tegangan dan frekuensi sesuai dengan kebutuhan.
● Karakteristik dari arus fungsi putaran motor, akan menarik 600% arus nominal tanpa adanya pengasutan, dengan pengasutan soft starter yang bisa ditekan hingga hanya 200% arus nominalnya (gambar 36a).
● Karakteristik momen dengan soft starter bisa diatur dari 10% hingga 150% torsi nominal motor (gambar 36b).
● Kemampuan dari soft starter lainnya yaitu bisa mengubah frekuensi jala-jala 50 Hz menjadi frekuensi yang lebih kecil dari 25%, 50%, 75% dari frekuensi nominalnya.
● Motor induksi yang mempunyai putaran nominal 1450 Rpm bisa diatur putarannya dari minimal 25% (360 Rpm) hingga frekuensi nominalnya 100% (1450 Rpm) perhatikan grafik (gambar 36b). Gambar satu garis prinsip instalasi perangkat soft starter terdiri dari beberapa tingkatan, yang mencakup fuse atau kontaktor utama, sakelar, induktor, filter, inverter frekuensi, kabel dan motor induksi (gambar 37).
● Inverter frekuensi mempunyai kemampuan untuk mengubah dari frekuensi jala-jala 50 Hz menjadi frekuensi yang lebih rendah dan bahkan frekuensi yang lebih tinggi sesuai dengan kebutuhan. Dengan mengubah besaran frekuensi, maka pada putaran motor induksi bisa diatur.
● Instalasi soft starter untuk motor 55 KW tegangan 400 V jika dibandingan antara hubungan in-line dan hubungan delta (gambar 38).
Panel Kontrol Motor
Rangkaian daya dan rangkaian kontrol motor dipasang pada sebuah panel yang terbuat dari bahan metal. Untuk ukuran panjang lebar dan tinggi bisa disesuaikan dengan kebutuhan. Panel kontrol motor pada bagian pintu dilengkapi dengan beberapa lampu indikator seperti, Voltmeter, Ampermeter dan beberapa tombol tekan ON/OFF, juga tombol Auto.
Komponen kontaktor yang sudah disusun rapi dikelompokkan menurut fungsi. Komponen pengaman seperti sekring/fuse dan circuit breaker yang ditempatkan menyatu (gambar 39). Penampang kabel daya yang disesuaikan dengan daya motor, minimal 10 mm2. Penampang kabel kontrol yang digunakan yaitu 2,5 mm2 dari jenis kabel serabut.
Pemasangan kabel pada panel ditempatkan dalam duck kabel sehingga bisa tersusun rapi dan mudah dirawat. Panel kontrol motor diketanahkan dengan kawat tembaga penampang 16 mm2, dan disambungkan dengan elektrode pentanahan. Instalasi pengawatan alat ukur untuk ampermeter biasanya memakai rotary switch yang bisa mengukur arus L1, arus L2 dan arus L3 cukup dengan menggunakan satu buah ampermeter saja.
Pengaman thermal overload dan over current relay, sifatnya tambahan artinya dapat dipasangkan bila dibutuhkan atau dilepas bila tidak dibutuhkan. Bahkan dapat digabungkan dengan pengaman arus sisa yang bekerjanya seperti ELCB, berupa trafo arus yang dilewati oleh empat kawat sekaligus, yaitu L1, L2, L3 dan N.
Dilengkapi dengan setting kepekaan arus sisa pada orde 50 sampai 300 mA yang bisa diatur dan pengaturan waktu berapa lama bereaksi hingga memutuskan rangkaian.
Motor induksi dengan daya besar diatas 50 Kw akan bekerja dengan arus nominal diatas 100 A. Pemasangan thermal overload relay tidak dapat langsung dengan circuit breaker, namun melewati alat trafo arus CT (gambar 42).
Ratio arus primer trafo arus CT yang dipilih yaitu 100A/5A. Sehingga pada thermal overload relay cukup dengan rating sekitar 5A saja. Apabila terjadi beban berlebih pada arus primer CT naik diatas 100A, dan arus sekunder CT juga akan naik.
Kemudian thermal overload relay akan bekerja, dan sistem mekanik kemudian akan memutuskan circuit breaker. Beberapa alat listrik sensitif terhadap perubahan tegangan listrik baik pada tegangan lebih maupun tegangan dibawah nominal.
Alat pengaman under voltage relay juga dipasang untuk mendeteksi bila tegangan jala-jala dibawah tegangan nominalnya. Maka pada relai secara mekanik akan memutuskan circuit breaker, sehingga peralatan listrik akan aman (gambar 43).
Relay under voltage juga sudah dilengkapi dengan tombol reset S11. Sekarang ini beberapa jenis motor induksi sudah dilengkapi dengan sensor temperatur semikonduktor dari PTC/NTC yang dihubungkan dengan piranti penguat elektronik (gambar 44).
Pengaruh beban yang lebih pada motor akan membuat temperatur stator meningkat. Apabila motor bekerja di atas suhu normalnya. Maka akan memanaskan PTC/NTC yang sensornya terpasang pada slot stator motor dan akan meningkat nilai resistansinya. Dan setelah dikuatkan sinyalnya oleh perangkat elektronik, akan mulai de-energized coil Q1. Sehingga kontaktor Q1 akan terputus dan motor menjadi aman dari pengaruh temperatur diatas suhu kerjanya.
Instalasi Motor Induksi Sebagai Water Pump
1. Instalasi pompa air yang memakai satu motor dengan kendali pressure switch (gambar 45)
Q1 = Motor protective switch + overload + over current
F7 = Pressure switch 3 pole
M1 = Motor penggerak pompa
1. Tangki udara bertekanan
2. Valve
3. Pipa tekanan
4. Pompa sentrifugal
5. Pipa hisap dengan filter
6. Lubang sumur
2. Instalasi pompa air yang digerakkan oleh satu motor dengan kendali level switch (gambar 46)
Q1 = Motor protective switch + overload + over current
F7 = Pressure switch 3 pole
M1 = Motor penggerak pompa
HW = Level atas
LW = Level bawah
1. Tali terikat pelampung, beban penyeimbang, klem dan pulley
2. Tangki penimbun
3. Tangki tekanan
4. Pompa Centrifugal
5. Output
6. Pipa hisap dengan filter
7. Lubang sumur
3. Instalasi pompa air yang digerakkan oleh satu motor dengan kendali dua level switch (gambar 47)
Q1 = Kontaktor (start-delta)
F2 = Overload relay (reset)
F8 = Switch pelampung 1 pole
F9 = Switch pelampung 1 pole
S1 = Switch Manual-OFF- Auto
M1 = Motor penggerak pompa
1. Tali terikat pelampung, beban penyeimbang, klem dan pulley
2. Tangki penimbun
3. Tangki tekanan
4. Pompa Centrifugal
5. Output
6. Pipa hisap dengan filter
7. Monitor gangguan pompa
8. Lubang sumur
4. Instalasi pompa air yang memakai dua motor dengan kendali dua level switch (gambar 48).
P2 Auto Pompa-2 prioritas kerja, pompa-1 ketika beban puncak
P1 + P2 Pompa-1 /pompa-2 akan bekerja oleh switch pelampung
1. Tali terikat pelampung, beban penyeimbang, klem dan pulley
2. Tangki penimbun
3. Pemasukan
4. Tangki tekanan
5. Output
6. Pompa Centrifugal
7. Pompa-1
8. Pompa-2
9. Pipa hisap dengan filter
10. Lubang sumur
Rangkaian Kontrol Motor Induksi
1. Rangkaian daya pengasutan Resistor pada motor induksi, yang dilengkapi dengan memakai pengaman beban lebih bimetal overload relay dan pengaman arus hubung-singkat pada kontaktor Q1 (gambar 49). Rangkaian daya ini akan bekerja baik bila rangkaian kontrol berfungsi dengan baik (gambar 50).
Tegangan starting = 0,6 x
Tegangan nameplate Arus starting = 0,6 x
Arus beban penuh Torsi starting = 0,36 x Torsi beban penuh
2. Rangkaian hubungan star-delta memakai tiga kontaktor yaitu (Q11, Q13 dan Q15), untuk pengamanan dapat ditambahkan MCCB Q1 yang sudah dilengkapi dengan pengaman bimetal overload dan juga pengaman arus hubung-singkat (gambar 51).
Rangkaian kontrol hubungan star-delta (gambar 52), awalnya rangkaian terhubung secara star, dengan setting waktu yang sudah diatur oleh timer K1 dan akan beralih ke hubungan delta.
3. Rangkaian motor induksi dengan pengasutan auto-trafo yang dipasang pada rangkaian stator. Kontaktor Q13 akan mengatur kerja auto-trafo bersama dengan timer K1. Beberapa saat selanjutnya setelah setting waktu timer tercapai K1 akan OFF motor induksi akan bekerja secara dengan tegangan nominal (gambar 53).
Rangkaian kontrol (gambar 54) yang dilengkapi dengan timer K1 yang mengatur setting waktu berapa lama pengasutan tegangan auto-trafo bekerja. Setelah waktu timer sudah tercapai K1 akan OFF dan motor akan mendapat tegangan nominal.
Torsi starting = 0,36 x Torsi beban penuh
Rating Q1, Q11 = 1 x Arus nominal
Q16 = 0,6 x Arus nominal
Q13 = 0,25 x Arus nominal
4. Rangkaian Motor Induksi Slipring, ketika starting awal motor Slipring memakai jenis pengasutan resistor yang dipasang pada sisi rotor dengan dua tahap pengaturan. Kontaktor Q12 dan Q14 ini merupakan kontaktor yang mengatur hubungan tahapan resistor dengan rangkaian rotor melalui terminal K,L,M pada terminal box.
• Arus starting = 0,5.. 2,5 x Arus beban penuh
• Torsi starting = 0,5..1,0 x Torsi beban penuh
• Kontaktor pengasutan Q14 = 0,35 x Arus rotor
• Kontaktor pengasutan Q12 = 0,58 x Arus rotor
• Kontaktor utama Q1, Q11 = Arus beban penuh
5. Rangkaian daya Motor Induksi Slipring memakai tiga tahapan pengasutan resistor yaitu (R1, R2 dan R3) dan pada belitan rotor melalui tiga buah kontaktor yaitu Q12, Q13 dan Q14.
Pemutus daya MCCB Q1 yang dilengkapi dengan pengaman beban lebih bimetal overload relay dan pengaman arus hubung-singkat (gambar 56).
Tegangan starting = 0,7 x Tegangan nameplate
Arus starting = 0,49 x Arus beban penuh.
JENIS KENDALI MOTOR LISTRIK
Kendali motor listrik dapat dibagi menjadi beberapa 2 macam yaitu kendali menurut penggunaan alatnya dan kendali listrik menurut fungsinya.
A. KENDALI MENURUT PENGGUNAAN ALATNYA.
Kendali menurut penggunaan alatnya terdiri dari 3 jenis yaitu kendali manual, kendali semi otomatis dan kendali otomatis.
1. Kendali Manual.
Kendali manual adalah jenis kendali yang menggunakan alat berupa sakelar mekanis untuk menghubungkan dan memutuskan aliran arus listrik pada motor listrik secara langsung oleh orang yang mengoperasikan {operator}. Sakelar yang digunakan merupakan tipe sakelar yang sangat sederhana yaitu sakelar togel {Togel Switch} yang banyak digunakan pada motor-motor listrik berdaya kecil, operator yang mengoperasikannya harus mengeluarkan tenaga otot yang kuat. Berikut ini gambar bagan kendali manual.
Gambar. Bagan Kendali Manual.
2. Kendali Semi Otomatis.
Kendali semi otomastis adalah jenis pengendali yang menggunakan alat kendali semi otomatis berupa kontaktor magnet dan tombol tekan (push button) dilengkapi dengan pengaman TOR {Thermal Overload Relay} untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan motor listrik. Pada kendali semi otomatis kerja orang yang mengoperasikan {operator}sedikit ringan karena cukup dengan menekan tombol start dan menekan tombol stop.
Gambar. Bagan Kendali Semi Otomatis.
3. Kendali Otomatis.
Kendali otomatis adalah jenis kendali yang menggunakan alat otomatis, terbuat dari suatu program dalam bentuk konduktor magnit yang dikendalikan oleh sensor-sensor. Sehingga motor listrik dapat berhenti atau bekerja secara otomatis. Pada kendali otomatis kerja operator semakin ringan yaitu dengan memonitor dari sistem sehingga dapat menghemat tenaga.
Gambar. Bagan Kendali Otomatis.
B. KENDALI MENURUT FUNGSINYA.
Kendali menurut penggunaan alatnya terdiri dari 3 jenis yaitu
1. Pengendali saat mulai berjalan {starting}.
2. Pembalikan arah putaran.
3. Pengendali pada saat motor berhenti {stopping}.
Prinsip Kerja Motor Listrik DC
Prinsip kerja Motor DC terutama tergantung pada aturan Tangan Kiri Fleming. Pada motor DC dasar, armature atau rotor ditempatkan di antara kutub magnet. Jika lilitan pada rotor dipasok sumber daya DC eksternal, arus mulai mengalir melalui konduktor rotor. Ketika konduktor membawa arus di dalam medan magnet, mereka akan mengalami gaya yang cenderung memutar dinamo. Misalkan konduktor rotor di bawah kutub N magnet medan, membawa arus ke bawah (persilangan) dan yang di bawah kutub S membawa arus ke atas (titik). Dengan menerapkan Aturan Tangan Kiri Fleming, arah gaya F, yang dialami oleh konduktor di bawah kutub N dan gaya yang dialami oleh konduktor di bawah kutub S dapat ditentukan. Ditemukan bahwa setiap saat kekuatan yang dialami oleh konduktor berada sedemikian rupa sehingga mereka cenderung memutar dinamo.
Sekali lagi, karena rotasi konduktor di bawah kutub N berada di bawah kutub S dan konduktor di bawah kutub S berada di bawah kutub N. Sementara konduktor beralih dari kutub N ke kutub S dan kutub S ke kutub N, arah arus yang melalui mereka, dibalikkan dengan menggunakan commutator. Karena pembalikan arus, semua konduktor berada di bawah kutub N membawa arus ke arah bawah dan semua konduktor berada di bawah kutub S membawa arus dalam arah ke atas seperti yang ditunjukkan pada video animasi di bawah. Oleh karena itu, setiap konduktor datang di bawah N-pole mengalami kekuatan dalam arah yang sama dan sama juga berlaku untuk konduktor berada di bawah S-kutub. Fenomena ini membantu mengembangkan torsi terus menerus dan searah.
Prinsip Kerja Motor listrik Induksi
Prinsip kerja motor listrik indusksi sedikit berbeda dengan prinsip kerja motor DC. Dalam motor induksi single phasa atau biasa kta sebut dalam bahasa indonesia adalah motor satu phase, ketika supply satu phase diberikan ke belitan stator, berdenyut menghasilkan medan magnet dan dalam motor induksi tiga phase, ketika supply tiga phase diberikan ke belitan stator tiga phase, berputar dan menghasilkan medan magnet. Rotor dari motor induksi adalah tipe either wound atau tipe squirrel cadge. Apa pun jenis rotornya, konduktor di atasnya disingkat pada akhirnya untuk membentuk loop tertutup. Karena medan magnet yang berputar, fluks melewati celah udara antara rotor dan stator, menyapu melewati permukaan rotor dan memotong konduktor rotor.
Oleh karena itu menurut hukum Faraday tentang induksi elektromagnetik, akan ada arus induksi yang mengalir dalam konduktor rotor tertutup. Jumlah arus yang diinduksikan sebanding dengan tingkat perubahan hubungan fluks sehubungan dengan waktu. Sekali lagi laju perubahan hubungan fluks ini sebanding dengan kecepatan relatif antara rotor dan medan magnet yang berputar. Sesuai hukum Lenz rotor akan mencoba untuk mengurangi setiap penyebab menghasilkan arus di dalamnya. Karenanya rotor berputar dan mencoba mencapai kecepatan medan magnet yang berputar untuk mengurangi kecepatan relatif antara rotor dan medan magnet yang berputar.
Prinsip Kerja Motor Listrik Induksi Tiga Phase
Prinsip Kerja Motor Listrik Sinkron
Pada motor sinkron, ketika suplai tiga fasa seimbang diberikan ke belitan stator stasioner tiga fasa, dihasilkan medan magnet berputar yang berputar dengan kecepatan sinkron. Sekarang jika sebuah elektromagnet ditempatkan di dalam medan magnet yang berputar ini, secara magnetis dikunci dengan medan magnet yang berputar dan yang sebelumnya berputar dengan medan magnet yang berputar pada kecepatan yang sama yaitu pada kecepatan sinkron.
Komponen Motor Listrik & Fungsinya
1. Stator Coil/Armature Coil
Sebelemunya memang sudah kami sampaikan kepada kalian semuanya, jika pada kendaraan motor listrik terdapat beberapa komponen sangat penting sekali dan salah satunya adalah Stator atau Armature Coil.
Mungkin diantara kalian semua sudah banyak tahu dengan apa itu Stator dan ada juga beberapa orang belum mengetahuianya. Stator merupakan sebuah lilitan tembaga statis yang mengelilingi poros utama, dimana nantinya akan berfungsi sebagai pembangkit medan magnet diarea rotor.
2. Rotor Coil/Komutator
Untuk komponen selanjutnya pada motor ialah rotor coil, pada bagian ini memang hampir sama dengan stator. Hanya untuk rotor coil merupakan sebuah lilitan tembaga bersifat dinamis, pasalnya lilitanya menempel dengan main shaft atau poros utama.
Seperti yang sudah kami sampaikan kepada kalian semuanya jika startor coil akan semakin cepat putarannya jika semakin banyak juga lilitannya. Sedangkan untuk ujung lilitan dari startor coil akan terhubung dengan rotor lain pada ujung poros utamanya.
3. Main Shaft
Main Shaft atau sering disebut juga dengan poros utama memang menjadi salah satu komponen motor listrik paling penting. Pasalnya komponen ini merupakan sebuah loga memanjang dan dijadikan tempat untuk menempel beberapa komponen lainnya.
Untuk penggunaan bahab dari poros utama biasanya menggunakan material alumuniumu, karena bahan ini anti karat. Sehingga akan awet dan tahan lama, selain itu juga memiliki kualitas tahan dengan suhu panas.
4. Motor Housing
Motor Housing merupakan salah satu komponen paling luar, dimana akan berfungsi sebagai pelindung semua komponen electric motor. Mungkin banyak orang yang menyebutkan sebagai rumahnya, karena berfungsi melindung bagian didalamnya.
5. Brush
Ada cukup banayak orang yang tidak tahu dengan beberapa komponen dari sebuah motor listrik, semisalnya saja Brush. Kami yakin pasti sebagian dari kalian semua belum banyak tahu apa itu Brush, lalu apa fungsi dari komponen satu ini.
Brush merupakan sebuah sikat tembaga sebagi penghubung sunber arus listrik dengan rotor coil. Brush akan menempel pada rotor kecil yang terletak di ujung rotor utama, lalu gesekan terjadi akan didukung pegas untuk menekan brush.
6. Bearing
Bearing salah satu komponen memiliki fungsi sebagai bantalan agar putaran berjalan dengan mulus, pada umumnya komponen ini berbahan alumunium seperti poros utama. Penggunaaan bahan ini karena alumunium memiliki gaya gesek terbilang ringan, alhasil tak menghambat putaran pada motor.
7. Drive Pulley
Lalu komponen dari motor listrik yang terakhir ialah Drive Pulley, komponen ini memiliki fungsi untuk mengirim putaran motor ke komponen lainnya. Untuk bentuknya, biasanya berbebntuk seperti gear atau pulley sesuai dengan jenisnya.
Gambar rangkaian Direct On Line
Starter DOL adalah pengasutan motor secara langsung ke jaringan listrik,jenis starter ini biasanya untuk motor dengan KW kecil di bawah 2,2KW walaupun di lapangan ada yang memasang pada motor 200KW,hal ini tidak di anjurkan karena arus start motor dapat berkisar 6xIn(arus nominal),arus start ini dapat berkisar 5 detik
Deskripsi kerja:
1.untuk menjalankan motor, PB Start di tekan maka kontaktor (k1) akan energize ketika PB Start di lepas maka rangkaian akan terkunci oleh kontak K1
2.Untuk mematikan motor, PB Stop di tekan maka penguncian dari kontak K1 akan terbuka
Catatan: ketika hendak wiring motor perlu di ketahui rating tegangan motor dan rating tegangan suply (PLN),untuk menghubung motor ke DOL rangkaian motor harus sesuai dengan tegangan supply, perlu di ingat tegangan tertinggi di motor adalah tegangan Y (star) dan yang terendah adalah tegangan D (delta). Contoh:tegangan supply 360V 3 phasa akan di connect pada motor 3 phasa 220/360V maka rangkain motor adalah Y (star) karena Y (star) rating tegangan sama dengan tegangan supply.
SISTEM PROTEKSI MOTOR
I. Pendahuluan
Rele Proteksi adalah susunan peralatan pengaman yang dapat merasakan atau mengukur adanya gangguan atau ketidakstabilan sistem yang kemudian secara otomatis dapat memberikan respon berupa sinyal untuk menggerakkan sistem mekanisme pemutus tenaga untuk memisahkan sistem yang terganggu sehingga sistem lainnya dapat beroperasi secara normal.
Rele proteksi biasanya digunakan untuk mendeteksi adanya gangguan pada sistem tenaga listrik terutama untuk :
- Memberikan tanda bahaya atau membuka Circuit Breaker (CB) sehingga memisahkan sebagian dari sistem tersebut selama terjadinya kondisi yang tidak normal.
- Memisahkan bagian sistem yang tidak normal sehingga mencegah kesalahan yang berikutnya.
- Melepas tenaga apabila di anggap berbahaya bagi peralatan-peralatan listrik seperti : generator,motor, trafo dan sebagainya.
Proteksi terdiri dari perangkat peralatan yang merupakan sistem yang terdiri dari komponen-komponen berikut :
- Rele ; sebagai alat perasa untuk mendeteksi adanya gangguan yang selanjutnyamemberi perintah trip kepada Pemutus Tenaga (PMT).
- Trafo arus dan trafo tegangan ; sebagai alat yang mentransfer besaran listrikprimer dari sistem yang diamankan ke Relai (besaran listrik sekunder).
- Pemutus tenaga ; untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu.
- Catu daya (Battery) AC dan DC ; sebagai sumber tenaga untuk bekerjanya relai, peralatan bantu untuk triping.
- Pengawatan (wiring) yang terdiri dari sirkit sekunder (arus dan/atau tegangan),sirkit triping dan sirkit peralatan bantu.
Jika salah satu komponen saja dari perangkat tidak bekerja sebagaimana mestinya, maka proteksi tersebut akan gagal bekerja. Jika proteksi bekerja sebagaimana mestinva, maka kerusakan yang parah akibat operasi abnormal dapat di minimalkan.
a. Elemen Pengindra; Elemen ini berfungsi untuk merasakan besaran-besaran listrik, seperti arus, tegangan, frekuensi, dan sebagainya tergantung relai yang dipergunakan. Pada bagian ini besaran yang masuk akan dirasakan keadaannya, apakah keadaan yang diproteksi itu mendapatkan gangguan atau dalam keadaan normal, untuk selanjutnya besaran tersebut dikirimkan ke elemen pembanding.
b. Elemen Pembanding; Elemen ini berfungsi menerima besaran setelah terlebih dahulu besaran itu diterima oleh elemen oleh elemen pengindera untuk membandingkan besaran listrik pada saat keadaan normal dengan besaran arus kerja relai.
c. Elemen Pengukur / Penentu; Elemen ini berfungsi untuk mengadakan perubahan secara cepat pada besaran ukurnya dan akan segera memberikan isyarat untuk membuka PMT atau memberikan sinyal.
Transformator arus ( CT ) berfungsi sebagai alat pengindera yang merasakan apakah keadaan yang diproteksi dalam keadaan normal atau mendapat gangguan. Sebagai alat pembanding sekaligus alat pengukur adalah relai, yang bekerja setelah mendapatkan besaran dari alat pengindera dan membandingkan dengan besar arus penyetelan dari kerja relai. Apabila besaran tersebut tidak setimbang atau melebihi besar arus penyetelannya, maka kumparan Relai akan bekerja menarik kontak dengan cepat atau dengan waktu tunda dan memberikan perintah pada kumparan penjatuh (trip-coil) untuk bekerja melepas PMT. Sebagai sumber energi/penggerak adalah sumber arus searah atau baterai.
I. Fungsi dan Peranan Rele Proteksi
Maksud dan tujuan pemasangan Relai proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih sehat serta sekaligus mengamankan bagian yang masih sehat dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar, dengan cara :
a. Mendeteksi adanya gangguan atau keadaan abnormal lainnya yang dapat membahayakan peralatan atau sistem.
b. Melepaskan (memisahkan bagian sistem yang terganggu atau yang mengalami keadaan abnormal lainnya secepat mungkin sehingga kerusakan instalasi yang terganggu atau yang dilalui arus gangguan dapat dihindari atau dibatas seminimum mungkin dan bagian sistem lainnya tetap dapat beroperasi.
c. Memberikan pengamanan cadangan bagi instalasi lainnya.
d. Memberikan pelayanan keandalan dan mutu listrik yang terbaik kepada konsumen.
e. Mengamankan manusia terhadap bahaya yang ditimbulkan oleh listrik.
Berkaitan dengan fungsi dan peranan rele proteksi tersebut, maka suatu sistem proteksi yang baik harus memenuhi beberapa persyaratan, yaitu :
1. Sensitif
Suatu Relai proteksi bertugas mengamankan suatu alat atau suatu bagian tertentu dari suatu sisitem tenaga listrik, alat atau bagian sisitem yang termasuk dalam jangkauan pengamanannya. Relai proteksi mendetreksi adanya gangguan yang terjadi di daerah pengamanannya dan harus cukup sensitif untuk mendeteksi gangguan tersebut dengan rangsangan minimum dan bila perlu hanya mentripkan pemutus tenaga (PMT) untuk memisahkan bagian sistem yang terganggu, sedangkan bagian sistem yang sehat dalam hal ini tidak boleh terbuka.
2. Selektif
Selektivitas dari relai proteksi adalah suatu kualitas kecermatan pemilihan dalam mengadakan pengamanan. Bagian yang terbuka dari suatu sistem oleh karena terjadinya gangguan harus sekecil mungkin, sehingga daerah yang terputus menjadi lebih kecil. Relai proteksi hanya akan bekerja selama kondisi tidak normal atau gangguan yang terjadi didaerah pengamanannya dan tidak akan bekerja pada kondisi normal atau pada keadaan gangguan yang terjadi diluar daerah pengamanannya.
3. Cepat
Makin cepat relai proteksi bekerja, tidak hanya dapat memperkecil kemungkinan akibat gangguan, tetapi dapat memperkecil kemungkinan meluasnya akibat yang ditimbulkan oleh gangguan.
4. Andal
Dalam keadaan normal atau sistem yang tidak pernah terganggu relai proteksi tidak bekerja selama berbulan-bulan mungkin bertahun-tahun, tetapi relai proteksi bila diperlukan harus dan pasti dapat bekerja, sebab apabila relai gagal bekerja dapat mengakibatkan kerusakan yang lebih parah pada peralatan yang diamankan atau mengakibatkan bekerjanya relai lain sehingga daerah itu mengalami pemadaman yang lebih luas. .Untuk tetap menjaga keandalannya, maka relai proteksi harus dilakukan pengujian secara periodik.
5. Ekonomis
Dengan biaya yang sekecilnya kecilnya diharapkan relai proteks mempunyai kemampuan pengamanan yang sebesar besarnya.
6. Sederhana
Perangkat relai proteksi disyaratkan mempunyai bentuk yang sederhana dan fleksibel.
II. Penyebab Terjadinya Kegagalan Proteksi
Jika proteksi bekerja sebagaimana mestinya, maka kerusakan yang parah akibat gangguan mestinya dapat dihindari/dicegah sama sekali, atau kalau gangguan itu disebabkan karena sudah adanya kerusakan (insulation break down di dalam peralatan), maka kerusakan itu dapat dibatasi sekecilnya.
Proteksi yang benar harus dapat bekerja cukup cepat, selektif dan andal sehingga kerusakan peralatan yang mungkin timbul akibat busur gangguan atau pada bagian sistem/peralatan yang dilalalui arus gangguan dapat dihindari dan kestabilan sistem dapat terjaga. Sebaliknya jika proteksi gagal bekerja atau terlalu lambat bekerja, maka arus gangguan ini berlangsung lebih lama, sehingga panas yang ditimbulkannya dapat mengakibatkan kebakaran yang hebat, kerusakan yang parah pada peralatan instalasi dan ketidak stabilan sistem. Kegagalan atau kelambatan kerja proteksi dapat disebabkan antara lain oleh :
- Relainya telah rusak atau tidak konsisten bekerjanya.
- Setelan (seting) Relainya tidak benar(kurang sensitif atau kurang cepat).
- Baterainya lemah atau kegagalan sistem DC suply sehingga tidak mampu mengetripkan PMT-nya.
- Hubungan kotak kurang baik pada sirkit tripping atau terputus.
- Kemacetan mekanisme tripping pada PMT-nya karena kotor, karat, patah atau meleset.
- Kegagalan PMT dalam memutuskan arus gangguan yang bisa disebabkan oleh arus gangguanya terlalu besar melampaui kemampuan pemutusan (interupting capability), atau kemampuan pemutusannya telah menurun, atau karena ada kerusakan.
- Kekurang sempurnaan rangkaian sistem proteksi antara lain adanya hubungan kontak yang kurang baik.
- Kegagalan saluran komunikasi tele proteksi.
- Trafo arus terlalu jenuh.
III. Motor Listrik
Mesin-mesin listrik digunakan untuk mengubah suatu bentuk energi ke energi yang lain, misalnya mesin yang mengubah energi mekanis ke energi listrik disebut generator, dan sebalik-nya energi listrik menjadi energi mekanis disebut motor. Masing-masing mesin mempunyai bagian yang diam dan bagian yang bergerak. Bagian yang bergerak dan diam terdiri dari inti besi, dipisahkan oleh celah udara dan membentuk rangkaian magnetik dimana fluksi dihasilkan oleh aliran arus melalui kumparan/belitan yang terletak di dalam kedua bagian tersebut.
Pada umumnya mesin-mesin penggerak yang digunakan di Industri mempunyai daya keluaran lebih besar dari 1 HP dan menggunakan motor Induksi Tiga Fasa. Adapun kelebihan dan kekurangan motor induksi bila dibandingkan dengan jenis motor lainnya, adalah :
Kelebihan Motor Induksi :
- Mempunyai konstruksi yang sederhana.
- Relatif lebih murah harganya bila dibandingkan dengan jenis motor yang lainnya.
- Menghasilkan putaran yang konstan.
- Mudah perawatannya.
- Untuk pengasutan tidak memerlukan motor lain sebagai penggerak mula.
- Tidak membutuhkan sikat-sikat, sehingga rugi gesekan bisa dikurangi.
Kekurangan Motor Induksi :
- Putarannya sulit diatur.
- Arus asut yang cukup tinggi, berkisar antara 5 s/d 6 kali arus nominal motor.
A. Stator
Pada dasarnya belitan stator motor induksi tiga fasa sama dengan belitan motor sinkron. Konstruksi statornya belapis-lapis dan mempunyai alur untuk melilitkan kumparan. Stator mempunyai tiga buah kumparan, ujung-ujung belitan kumparan dihubungkan melalui terminal untuk memudahkan penyambungan dengan sumber tegangan. Masing-masing kumparan stator mempunyai beberapa buah kutub, jumlah kutub ini menen tukan kecepatan motor tersebut. Semakin banyak jumlah kutubnya maka putaran yang terjadi semakin rendah.
B. Rotor
Motor Induksi bila ditinjau dari rotornya terdiri atas dua tipe yaitu rotor sangkar dan rotor lilit.
Rotor Sangkar :
Motor induksi jenis rotor sangkar lebih banyak digunakan daripada jenis rotor lilit, sebab rotor sangkar mempunyai bentuk yang sederhana. Belitan rotor terdiri atas batang-batang penghantar yang ditempatkan di dalam alur rotor. Batang penghantar ini terbuat dari tembaga, alloy atau alumunium. Ujung-ujung batang penghantar dihubung singkat oleh cincin penghubung singkat, sehingga berbentuk sangkar burung. Motor induksi yang menggunakan rotor ini disebut Motor Induksi Rotor Sangkar. Karena batang penghantar rotor yang telah dihubung singkat, maka tidak dibutuhkan tahanan luar yang dihubungkan seri dengan rangkaian rotor pada saat awal berputar. Alur-alur rotor biasanya tidak dihubungkan sejajar dengan sumbu (poros) tetapi sedikit miring.
Rotor Belitan :
Rotor lilit terdiri atas belitan fasa banyak, belitan ini dimasukkan ke dalam alur-alur initi rotor. Belitan ini sama dengan belitan stator, tetapi belitan selalu dihubungkan secara bintang. Tiga buah ujung-ujung belitan dihubungkan ke terminal- terminal sikat/cincin seret yang terletak pada poros rotor. Pada jenis rotor lilit kita dapat mengatur kecepatan motor dengan cara mengatur tahanan belitan rotor tersebut. Pada keadaan kerja normal sikat karbon yang berhubungan dengan cincin seret tadi dihubung singkat. Motor induksi rotor lilit dikenal dengan sebutan Motor Induksi Slipring atau Motor Induksi Rotor Lilit.
IV. Gangguan pada Motor Listrik
Gangguan listrik adalah kejadian yang tidak diinginkan dan mengganggu kerja alat listrik. Akibat gangguan, peralatan listrik tidak berfungsi dan sangat merugikan. Bahkan gangguan yang luas dapat mengganggu keseluruhan kerja sistem produksi dan akan merugikan perusahaan sekaligus pelanggan. Jenis gangguan listrik terjadi karena berbagai penyebab, salah satunya kerusakan isolasi kabel.
Jadi dari gambar di atas terlihat beberapa gangguan yang mungkin saja terjadi yaitu; Pertama gangguan hubungsingkat antar phasa L1-L2-L3. Kedua gangguan hubung-singkat Pemutus Daya. Ketiga gangguan hubung singkat antar phasa setelah pemutus daya. Keempat hubungsingkat phasa dengan tanah. Kelima kerusakan isolasi belitan stator motor, sebagai akibatnya terjadi tegangan sentuh jika badan alat dipegang orang.
Tipe-tipe gangguan elektrik dalam motor-motor adalah serupa dengan tipe-tipe gangguan elektrik dari generator-generator. Oleh karena itu, motor-motor secara umum diproteksi dari gangguan-gangguan berikut:
a. Gangguan-gangguan stator.
b. Gangguan-gangguan rotor.
c. Beban lebih (Overload).
d. Tegangan-tegangan suplai yang tidak seimbang termasuk mem-fasa tunggal (single phasing).
e. Tegangan kurang (under voltage).
f. Starting fasa terbuka atau terbalik.
g. Kehilangan sinkronisme (dalam kasus motor sinkron saja).
V. Proteksi terhadap Gangguan pada Motor Listrik
A. Proteksi Stator (Stator Protection)
Hubung-singkat stator dapat terjadi baik salah satu fasa ke tanah mapun antara fasa ke fasa. Proteksi dari gangguan-gangguan ini dilengkapi dengan bantuan perlengkapan pengetripan arus lebih tipe cawan (pot), garis (dash) atau termal yang memberikan suatu karakteristik waktu-arus terbalik dan biasanya menyediakan pengetripan sesaat pada arus yang tinggi. Rele-rele arus lebih sesaat diperlengkapi untuk motor-motor dengan rating yang lebih besar (biasanya lebih dari 50 HP).
Proteksi gangguan fase disediakan oleh dua elemen rele sesaat setelan tinggi (high set); setelan (setting) itu dipilih sedemikian sehingga tepat di atas arus starting maksimum. Proteksi gangguan tanah untuk motor yang beroperasi pada sistim netral ditanahkan disediakan oleh rele sesaat yang sederhana yang mempunyai setting kira-kira 30% dari arus beban penuh motor di dalam rangkaian sisa dari tiga CTs. Operasi rele dalam kaitan dengan kejenuhan CT selama arus starting yang tinggi pada permulaannya harus dihindarkan.
Ini biasanya dicapai dengan meningkatkan setting tegangan rele dengan menyisipkan suatu tahanan penstabil yang seri dengannya. Rincian dari satu skema seperti itu berlaku untuk semua motor induksi yang ditunjukkan di dalam Gambar (8). Ketika motor beroperasi pada rele gangguan tanah (Earth Fault) sistim netral tak ditanahkan maka peralatan pergeseran netral harus dipakai. Selain itu proteksi diferensial kadang-kadang disediakan pada motor-motor yang sangat besar dan penting dalam hal sistem netral tidak ditanahkan.
B. Proteksi Rotor (Rotor Protection)
Bentuk apapun dari ketidak-seimbangan salah satu di dalam suplai tegangan atau di dalam pola pembebanan akan menyebabkan arus-arus urutan negatif mengalir di dalam stator yang akan menginduksikan arus-arus frekuensi tinggi di dalam rotor. Frekuensi arus-arus ini di dalam rotor adalah (2-S) kali frekuensi nominal dari suplai. Pemanasan rotor karena komponen urutan positif dari arus stator adalah sebanding dengan nilai tahanan dc sedangkan pengaruh pemanasan pada belitan rotor dari komponen urutan negatif adalah sebanding dengan (2-S)f atau kira-kira 100 Hz. Pengaruh pemanasan dari arus urutan fasa negatif adalah lebih besar dari arus urutan fasa positif. Proteksi motor oleh karena itu harus mempertimbangkan hal ini jika itu adalah untuk memutuskan secara benar apakah beban motor itu dapat mewakili suatu tingkat yang diberikan dari ketidak-seimbangan tegangan tanpa pemanasan lebih. Tipe-tipe proteksi yang diperlengkapi tegangan-tegangan tidak seimbang akan dibahas sesudah itu. Pada mesin-mesin rotor belitan beberapa tingkat proteksi terhadap gangguan-gangguan di dalam belitan rotor dapat diperoleh oleh rele arus lebih sesaat yang mengukur arus stator.
Selain itu karena rotor langsung terhubung dengan beban, maka persoalan mekanik dapat menjadi penyebab timbulnya gangguan pada motor tersebut. Mislanya; kopel yang terlalu besar atau beruba-ubah maupun pengasutan atau pengereman yang terlalu sering.
C. Proteksi Beban Lebih (Overload Protection)
Keanekaragaman yang luas dari tugas-tugas motor dan desain-desain motor membuatnya sangat sulit untuk mencakup semua tipe dan rating motor dengan suatu kurva karakteristik yang diberikan. Proteksi beban lebih dirancang sedemikian sehingga itu memenuhi sedekat mungkin kurva pemanasan mayoritas motor. Karakteristik proteksi sebaiknya berada tepat di bawah kurva pemanasan motor yang diproteksi. Proteksi itu sebaiknya lebih disukai mempunyai karakteristik yang dapat diatur sehingga itu mungkin dipakai pada desain-desain motor yang berbeda dan tugas-tugas yang berbeda. Proteksi itu mestinya tidak mengizinkan motor untuk distart kembali setelah pengetripan selagi temperatur belitan masih tinggi sebagaimana ini mungkin mempunyai konsekuensi-konsekuensi berbahaya. Agar menjadi usaha perlindungan yang efektif, suatu proteksi ideal perlu oleh karena itu bukan hanya memenuhi karakteristik pemanasan dari motor tetapi juga karakteristik pendinginannya. Itu harus pula dipastikan bahwa rele harus tidak beroperasi di bawah arus-arus starting yang besar sampai 6 kali arus beban penuh yang dapat bertahan selama beberapa detik, setengah menit atau bahkan lebih panjang di dalam kasus-kasus pengecualian.
Ketika menghentikan motor tanpa sengaja, suatu arus yang sama dengan aliran-aliran arus starting dan mengakibatkan kerusakan serius jika itu berlaku untuk waktu yang lebih panjang dibandingkan waktu starting. Karenanya, semakin dekat karakteristik relai beban lebih memenuhi kurva arus starting semakin baik motor itu diproteksi dari kerusakan seperti itu.
Instalasi motor listrik umumnya dipasangkan pengaman khusus untuk mengamankan beban lebih yang mungkin terjadi. Walaupun arus hubung singkat dan arus beban lebih menyebabkan naiknya arus melebihi arus nominal motor, tetapi karakteristik ke dua arus tersebut sangat berbeda. Dengan demikian pengaman yang digunakan tentunya akan berbeda, dimana arus hubung singkat diproteksi dengan rele arus lebih (overcurrent rele) dan arus beban lebih diproteksi dengan thermal overload rele / TOR.
TOR dipasang secara seri dengan kontak utama kontaktor magnit. Pada gambar bimetal dialiri arus utama. Jika terjadi arus lebih, maka bimetal akan membengkok dan secara mekanis akan mendorong kontak bantu NC 95-96. Oleh karena dalam prakteknya kontak bantu NC 95-96 disambung seri pada rangkaian koil kontaktor magnit, maka jika NC lepas, koil kontaktor tidak ada arus, kontaktor magnit tidak aktif dan memutuskan kontak utama. Nilai pengaman arus lebih ini bisa diset dengan mengatur jarak pendorong kontak. Dalam prakteknya pada permukaan rele pengaman arus lebih terdapat bidang kecil yang berbentuk lingkaran, yang tengahnya bisa diputar dengan obeng minus. Juga terdapat tombol tekan untuk mereset.
D. Proteksi Ketidakseimbangan dan Memfasa Tunggal (Unbalance And Single Phasing Protection)
Suplai tiga fasa yang tidak seimbang menyebabkan arus urutan negatif mengalir di dalam motor yang mungkin menyebabkan pemanasan lebih belitan mesin. Beban-beban tidak seimbang atau pembukaan satu fasa yang kebetulan dari suplai (memfasa tunggal) tergantung pada beban masih memelihara jalannya motor, meski kondisi seperti itu juga menyebabkan arus urutan negatif mengalir di dalam motor.
Sebagaimana ditunjukkan sebelumnya untuk motor-motor terhubung bintang (star), proteksi beban lebih dan memfasa tunggal yang lengkap dapat disediakan dengan pengepasan (fitting) dua elemen beban lebih. Karakteristik dari elemen-elemen beban lebih adalah sedemikian sehingga motor itu diizinkan berjalan dengan suplai pada hanya dua fasa hingga waktu sedemikian karena ada resiko kerusakan termal. Untuk motor-motor terhubung delta, pengaturan seperti itu memberikan proteksi yang memuaskan ketika motor itu sedang berjalan dengan lebih dari 70% dari beban penuh. Untuk mendeteksi kondisi memfasa tunggal suatu skema yang lebih baik menyediakan suatu rele keseimbangan fasa atau rele-rele bimetal.
Kadang-kadang dengan proteksi termal motor-motor yang lebih penting dan besar dengan thermistor-thermistor disediakan. Ketika pemanasan yang berlebihan terjadi karena beban lebih atau memfasa tunggal, thermistor-thermistor yang menempel di dalam stator menyebabkan pengetripan sebagai hasil perubahan di dalam tahanan.
Thermistor-thermistor cukup kecil untuk ditempelkan di dalam dan dalam kontak langsung dengan motor dan belitan dan mereka mempunyai tanggapan termal yang baik. Penggunaannya sebagai sensor-sensor temperatur, oleh karena itu menghapuskan penundaan di dalam mentransfer panas ke elemen-elemen perasa yang sesungguhnya.
Tiga termistor koefisien termal negatif (NTC) ditempatkan pada bintik-bintik panas (hot spots) di permukaan-permukaan dari ke tiga fasa belitan stator (satu pada masing-masing fasa) dan secara elektris dihubungkan ke dalam rangkaian perasa temperatur. Sinyal dari rangkaian perasa temperatur dicatu ke suatu switching amplifier yang menyebabkan suatu rele beroperasi ketika sinyal-sinyal ini sama atau melebihi suatu tingkatan yang ditetapkan lebih dulu. Suatu kontak normal-tertutup (N/C) dari rele ini dihubungkan di dalam rangkaian kendali. Selama beban-beban normal sinyal dari sensor-sensor temperatur adalah di bawah nilai yang ditetapkan lebih dulu dan rele tidak bekerja. Kontak N/C-nya memelihara rangkaian kendali energized dan kontaktor tertutup. Ketika temperatur mencapai batas atas sinyal dari rangkaian perasa temperatur menyebabkan satu keluaran di dalam amplifier dan rele beroperasi untuk membuka kontaknya. Rangkaian kendali menjadi deenergized dan kontaktor membuka untuk memutuskan motor dari suplai.
E. Proteksi Tegangan Kurang (Undervoltage Relay)
Pengoperasian motor pada tegangan kurang secara umum akan menyebabkan arus lebih dan dengan demikian dapat diproteksi oleh peralatan beban lebih atau peralatan peka temperatur. Bagaimanapun, suatu relay tegangan kurang elemen tunggal yang terpisah yang diberi tenaga (energized) dengan fasa-tanah atau tegangan fasa-fasa dapat disediakan untuk memproteksi terhadap jatuh tegangan tiga fasa atau suatu percobaan men-start dengan tegangan rendah pada semua fasa. Suatu penundaan waktu biasanya disatukan untuk mencegah pengetripan oleh jatuh tegangan transien.
F. Proteksi Fasa Terbalik (Reverse Phase Protection)
Arah perputaran motor berubah jika urutan fasa diubah. Dalam beberapa aplikasi motor tipe proteksi ini boleh menjadi suatu fitur penting dari proteksi motor. Suatu cakram induksi, relay tegangan fasa banyak digunakan untuk memproteksi motor-motor dari starting dengan satu fasa membuka atau dengan urutan fasa yang terbalik. Hubungan-hubungan relay seperti itu ditunjukkan di dalam Gambar (13), torsinya adalah sebanding dengan produk sinus dari kedua tegangan line-to-line. Relay itu tidak akan menutup kontak-kontaknya dan karenanya motor itu tidak akan start kecuali jika semua ke-tiga fasa ada dan di dalam urutan yang benar.
G. Kehilangan Sinkronisasi (Loss of Synchronism)
Suatu motor sinkron mungkin kehilangan sinkronisme (out of step) karena beban lebih yang berat atau karena penurunan di dalam suplai tegangan. Kondisi seperti itu bisa dideteksi oleh suatu relay yang bereaksi terhadap perubahan dalam faktor daya yang terjadi ketika ada pole slipping.
Tegangan antara dua fasa dibandingkan dengan arus di dalam fasa ketiga; suatu relay armatur yang tertarik yang diberi tenaga dari suatu jembatan penyearah gelombang penuh secara diferensial dihubungkan dan di dalam keadaan yang dioperasikan asalkan motor itu di dalam sinkronisme (langkah). Suatu tahanan tak linier memproteksi penyearah-penyearah dan memperluas lingkungan operasi relay.
KOMPONEN-KOMPONEN PROTEKSI
Sistem proteksi tenaga listrik pada umumnya terdiri dari beberapa komponen yang di rancang untuk mengidentifikasi kondisi sistem tenaga listrik dan bekerja berdasarkan informasi yang diperoleh dari sistem tersebut seperti arus, tegangan atau sudut fasa antara keduanya. Informasi yang diperoleh dari sistem tenaga listrik akan digunakan untuk membandingkan besarannya dengan besaran ambang-batas (threshold setting) pada peralatan proteksi. Apabila besaran yang diperoleh dari sistem melebihi setting ambang-batas peralatan proteksi, maka sistem proteksi akan bekerja untuk mengamankan kondisi tersebut. Peralatan proteksi pada umumnya terdiri dari beberapa elemen yang dirancang untuk mengamati kondisi sistem dan melakukan suatu tindakan berdasarkan kondisi sistem yang diamatinya.
 |
| Element proteksi sistem tenaga listrik |
Waktu pemutusan gangguan merupakan waktu total yang dibutuhkan peralatan proteksi sampai terbukanya pemutus tenaga atau disebut juga fault clearing time.
Tc = Tp + Td + Ta
Ket :
Tc = clearing time
Tp = comparison time
Td = decision time
Waktu pemutusan gangguan merupakan salah satu faktor yang sangat penting dalam menentukan suatu skema proteksi. Hal ini dikarenakan suatu peralatan proteksi harus dikoordinasikan waktunya dengan peralatan proteksi yang lain agar hanya peralatan proteksi yang paling dekat dengan gangguan saja yang bekerja ( prinsip selektivitas).
Berikut adalah gambar sistematis dari komponen-komponen proteksi tenaga listrik:
 | |
| Komponen proteksi sistem tenaga listrik |
Trafo Instrumen
Current Transformer (CT) / Trafo Arus
Current Transformer (CT) adalah suatu perangkat listrik yang berfungsi menurunkan arus yang besar menjadi arus dengan ukuran yang lebih kecil. CT digunakan karena dalam pengukuran arus tidak mungkin dilakukan langsung pada arus beban atau arus gangguan, hal ini disebabkan arus sangat besar dan bertegangan sangat tinggi. Karakteristik CT ditandai oleh Current Transformer Ratio (CT) yang merupakan perbandingan antara arus yang dilewatkan oleh sisi primer dengan arus yang dilewatkan oleh sisi sekunder.
Potential Transformer (PT) / Trafo Tegangan
Potential Transformer adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi menurunkan tegangan yang tinggi menjadi tegangan yang lebih rendah yang sesuai dengan setting relay. Trafo ini juga memiliki angka perbandingan lilitan atau tegangan primer dan sekunder yang menunjukkan kelasnya.
Rele/Relay
Rele/Relay berasal dari teknik telegrafi, dimana sebuah coil di- energize oleh arus lemah, dan coil ini menarik armature untuk menutup kontak. Rele merupakan jantung dari proteksi Sistem Tenaga Listrik, dan telah berkembang menjadi peralatan yang rumit. Rele dibedakan dalam dua kelompok :
- Komparator : mendeteksi dan mengukur kondisi abnormal, dan membuka atau menutup kontak (trip).
- Auxiliary Relays : dirancang untuk dipakai di auxiliary circuit yang dikontrol oleh rele komparator, dan membuka / menutup kontak-kontak lain (yang umumnya berarus kuat).
Circuit Breaker/CB
Circuit Breaker (CB) adalah salah satu peralatan pemutus daya yang berguna untuk memutuskan dan menghubungkan rangkaian listrik dalam kondisi terhubung ke beban secara langsung dan aman, baik pada kondisi normal maupun saat terdapat gangguan. Berdasarkan media pemutus listrik / pemadam bunga api, terdapat empat jenis CB sbb:
1. Air Circuit Breaker (ACB), menggunakan media berupa udara.
2. Vacuum Circuit Breaker (VCB), menggunakan media berupa vakum.
3. Gas Circuit Breaker (GCB), menggunakan media berupa gas SF6.
4. Oil Circuit Breaker (OCB), menggunakan media berupa minyak.
Berikut ini adalah syarat-syarat yang harus dipenuhi oleh suatu peralatan untuk menjadi pemutus daya :
a. Mampu menyalurkan arus maksimum sistem secara kontinu.
b. Mampu memutuskan atau menutup jaringan dalam keadaan berbeban ataupun dalam
keadaan hubung singkat tanpa menimbulkan kerusakan pada pemutus daya itu sendiri.
c. Mampu memutuskan arus hubung singkat dengan kecepatan tinggi.
DC System Power Supply
DC System Power Supply merupakan pencatu daya cadangan yang terdiri dari Battery Charger, sebagai peralatan yang mengubah tegangan AC ke DC, dan Battery, sebagai penyimpan daya cadangan. Sebagai peralatan proteksi, DC System Power Supply merupakan peralatan yang sangat vital karena jika terjadi gangguan dan kontak telah terhubung, maka DC System Power Supply akan bekerja yang menyebabkan CB membuka. Charger sebenarnya adalah sumber utama dari DC power supply, karena charger adalah alat untuk merubah AC power menjadi DC power (rectifier).
0 Response to "Materi IML"
Posting Komentar