BAB-III-Persyaratan-Komponen-dan-Alat-Instalasi-Pengontrolan-Motor-Listrik-Sesuai-Standar-Puil (1).pdf

SUMBER BELAJAR PENUNJANG PLPG 2017

MATA PELAJARAN/PAKET KEAHLIAN TEKNIK INSTALASI PEMANFAATAN TENAGA LISTRIK

BAB III PERSYARATAN, KOMPONEN DAN ALAT INSTALASI PENGONTROLAN MOTOR LISTRIK SESUAI STANDAR PUIL/SNI

Drs. Syamsuarnis, M.Pd

KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN DIREKTORAT JENDERAL GURU DAN TENAGA KEPENDIDIKAN 2017

BAB III PERSYARATAN, KOMPONEN DAN ALAT INSTALASI PENGONTROLAN P ENGONTROLAN MOTOR LISTRIK SESUAI STANDAR PUIL/SNI A. Tujuan Setelah mempelajari materi ini diharapkan guru/peserta diklat mengetahui dan menentukan persyaratan pemasangan komponen dan alat instalasi pengontrolan motor, Jenis motor listrik, menganalisis nameplate motor, dan menemukan kesalahan penggunaan peralatan motor listrik berdasarkan PUIL 2011/ SNI. 0255. Dengan demikian, guru/peserta diklat dapat menentukan komponen dan fungsi alat instalasi pengontrolan motor listrik yang aman bagi manusia dan harta benda dalam pembelajaran dengan sebaik-baiknya.

B. Indikator Indikator pencapaian kompetensi setelah mengikuti kegiata pembela-jaran ini adalah peserta diklat dapat : 1. Menentukan persyaratan instalasi pengontrolan motor listrik. 2. Mengkalasifikasi jenis motor listrik. 3. Menganalisis nameplate motor listrik. 4. Menentukan jenis dan besaran nominal pengaman instalasi pengontrolan motor listrik. 5. Menemukan kesalahan-kesalahan penggunaan peralatan instalasi motor listrik.

C. Uraian Materi Bahan Bacaan 1: Persyaratan Pengontrolan Motor Listrik 1. Pengendalian motor Setiap motor listrik yang digunakan hendaklah dipasang sedemikian berserta lengkapannya dengan baik. Puil 2011 menjelaskan motor harus dipasang sedemikian sehingga dapat dijalankan, diperiksa,dan dipelihara dengan mudah dan aman (510.5.1.6.1). Penempatan pemasangan motor diusahakan agar mudah terlihat dan dibaca plat nama motor. Lengkapan

1

BAB III PERSYARATAN, KOMPONEN DAN ALAT INSTALASI PENGONTROLAN P ENGONTROLAN MOTOR LISTRIK SESUAI STANDAR PUIL/SNI A. Tujuan Setelah mempelajari materi ini diharapkan guru/peserta diklat mengetahui dan menentukan persyaratan pemasangan komponen dan alat instalasi pengontrolan motor, Jenis motor listrik, menganalisis nameplate motor, dan menemukan kesalahan penggunaan peralatan motor listrik berdasarkan PUIL 2011/ SNI. 0255. Dengan demikian, guru/peserta diklat dapat menentukan komponen dan fungsi alat instalasi pengontrolan motor listrik yang aman bagi manusia dan harta benda dalam pembelajaran dengan sebaik-baiknya.

B. Indikator Indikator pencapaian kompetensi setelah mengikuti kegiata pembela-jaran ini adalah peserta diklat dapat : 1. Menentukan persyaratan instalasi pengontrolan motor listrik. 2. Mengkalasifikasi jenis motor listrik. 3. Menganalisis nameplate motor listrik. 4. Menentukan jenis dan besaran nominal pengaman instalasi pengontrolan motor listrik. 5. Menemukan kesalahan-kesalahan penggunaan peralatan instalasi motor listrik.

C. Uraian Materi Bahan Bacaan 1: Persyaratan Pengontrolan Motor Listrik 1. Pengendalian motor Setiap motor listrik yang digunakan hendaklah dipasang sedemikian berserta lengkapannya dengan baik. Puil 2011 menjelaskan motor harus dipasang sedemikian sehingga dapat dijalankan, diperiksa,dan dipelihara dengan mudah dan aman (510.5.1.6.1). Penempatan pemasangan motor diusahakan agar mudah terlihat dan dibaca plat nama motor. Lengkapan

1

pengatur dan perlengkapan kendali harus dapat dijalankan, diperiksa, dan dipelihara dengan mudah dan aman (510.5.1.6.3). 2.

Pengontrolan Motor Listrik Kata kontrol berarti mengatur atau mengendalikan, jadi yang dimaksud dengan

pengontrolan motor adalah  pengaturan  pengaturan atau pengendalian pengendalian motor mulai dari pengasutan, pengasutan,  pengoperasian  pengoperasian hingga motor itu berhenti . Maka pengontrolan motor dapat dikategorikan menjadi tiga bagian menurut fungsinya, yaitu: a. Pengontrolan pada saat pengasutan (starting ( starting)) b. Pengontrolan pada saat motor dalam keadaan beroperasi (pengaturan kecepatan, pembalikan arah putaran dan lain-lain) c. Pengontrolan pada saat motor berhenti beroperasi (pengereman).

Sesuai dengan perkembangan teknologi yang memicu perkembangan industry, cara atau sistem pengontrolan terus berkembang. Klasifikasi pengontrolan motor, yaitu: 1) Pengontrolan cara manual (manual (manual control ) 2) Pengontrolan semi-otomatis (semi-automa (semi-automatic tic control ) 3) Pengontrolan otomatis (automatic (automatic control )  programable controller ) 4) Pengontrolan terprogram ( programable Dalam mengoperasikan motor listrik, agar dapat berfungsi andal dan terhindar dari gangguan dan kerusakan, dan terjamin keselamatan terhadap bahaya sengatan listrik, maka setiap instalasi motor-motor listrik dilengkapi dengan peralatan proteksi. Yaitu proteksi beban lebih, pentanahan, dan hubung singkat. Motor induksi ( Asynchronous  Asynchronous motor ) secara luas banyak digunakan di fasilitas i ndustri dan bangunan besar. Rancangan dan perawatannya sederhana, dapat disesuaikan pada berbagai aplikasi di lapangan dan pengoperasiannya ekonomis. Ini sangat menguntungkan sebagai solusi pengendali motor induksi pada sisi harga dan kualitas. Karakteristik motor induksi tiga-phasa adalah arus bebannya tinggi pada sumber voltase dengan direct-on-line starting. starting. Menghasilkan arus start dan lonjakan yang tinggi jika

2

diaplikasikan pada voltase penuh, akan mengakibatkan penurunan voltase sumber dan pengaruh transien torsi pada sistem mekanik.

Gambar 1. Metoda Motor Starting.

Keterangan:

1) Direct-On-Line motor Direct-On-Line motor starting. starting . 2) Start-delta (bintang-segitiga) Start-delta (bintang-segitiga) motor starting. starting. 3) Soft starter  (Q2),   (Q2), motor starter kontinyu dan bertahap, alternafif secara elektronik sebagai pengganti Start-delta (bintang-segitiga) motor starting. starting .

4) Variable Frequency Drivers  Drivers   atau inverter sebagai pengendali kecepatan motor dan terintegrasi dengan proteksi motor secara elektronik.

Pengoprasian motor dilakukan pada saat start, running dan Stop. Keberhasilan suatu pengoperasian sebuah motor listrik bukan saja ditentukan pada “Running Performance “ motor, tetapi juga juga ditentukan oleh “ Starting Performance Performance “

Pemilihan metoda starting  starting   banyak dipengaruhi oleh beberapa factor seperti kapasitas daya motor/keperluan arus starting, starting, torsi starting, starting, kecepatan, jenis atau tipe motor dan macam-macam beban yang digerakkan oleh motor tersebut. Starting Motor Starting Motor induksi rotor sangkar dapat dilakukan antara lain : 1) Direct on line (DOL) line (DOL) Starting  Starting  dengan metoda ini menggunakan voltase jala-jala/line penuh yang dihubungkan langsung ke terminal motor melalui rangkaia pengendali mekanik atau dengan relay kontaktor magnet. 3

2) Star Delta Star awal dilakukan dalam hubngan bintang dan kemudian motor beroperasi normal dalam hungan delta. Pengendalian bintang ke delta dapat dilakukan dengan sakelar mekanik Y/Δ atau dengan relay/kontaktor magnet. 3) Starting dengan Starting dengan Menggunakan Tahanan Primer (Primary ( Primary Resistance) Resistance) 4) Starting  Starting  dengan metoda ini adalah dengan menngunakan tahanan primer untuk menurunkan voltase yang masuk ke motor. 5)  Auto Transformer Transformer Starting  Starting  dengan metoda ini adalah dengan menghubungkan motor pada tapvoltase sekunder auto transformer terendah dan bertahap dinaikkan hingga mencapai kecepatan nominal motor dan motor terhubung langsung pada voltase penuh/voltase nominal motor . 6) Motor Slip Ring/Rotor Ring/Rotor lilit. Untuk motor rotor lilit (Slip (Slip Ring) Ring) starting  starting  motor dilakukan dengan metoda pengaturan rintangan rotor (Scondary ( Scondary Resistor ) . Motor beroperasi normal pada rotor dalam hubungan bintang. 3. Sarana Pemutus (510.5.8) a. Subpasal motor harus dilegkapi syarat bagi sarana pemutus, yakni gawai yang memutuskan hubungan motor dan kendali dari sirkit sumber dayanya (510.5.8.1) b. Setiap motor harus dilengkapi dengan sarana pemutus tersendiri, kecuali motor dengan daya tidak lebih dari 1,5 kW. Untuk voltase rumah (domestic) sarana pemutus dapat digunakan untuk melayani sekelompok motor dalam hal (510.5.8.2) adalah: 1) Bilamana sekelompok motor menggerakkan beberapa bagian dari satu mesin atau perlengkapan, seperti perkakas listrik, dan alat pengangkat. 2) Bilamana sekelompok motor diproteksi oleh satu perangkat proteksi atau lebih sebagaimana dibolehkan dalam 510.5.5.1. 3) Bilamana sekelompok motor berada dalam satu ruang dan tampak dari tempat sarana pemutus.

4

Syarat bagi sarana pemutus (510.5.8.3). Beberapa persyaratan bagi sarana p emutus dijelaskan PUIL 2011 adalah: 1) Sarana pemutus harus dapat memutuskan hubungan antara motor serta kendali dan semua konduktor suplai yang tak dibumikan, dan harus didesain sedemikian sehingga tidak ada kutub yang dapat dioperasikan tersendiri (510.5.8.3.1). 2) Sarana pemutus harus dapat menunjukkan dengan jelas apakah sarana tesebut pada kedudukan terbuka atau tertutup (510.5.8.3.2). 3) Sarana pemutus harus mempunyai kemampuan arus sekurang-kurangnya 115 % dari arus beban motor (510.5.8.3.3) 4) Sarana pemutus yang melayani beberapa motor atau melayani motor beban lainnya, harus mempunyai kemampuan arus sekurang-kurangnya 115 % dari jumlah arus beban pada keadaan beban penuh (510.5.8.3.4)., Penempatan sarana pemutus (510.5.8.4) 1) Sarana pemutus harus ditempatkan sedemikian sehingga tampak dari tempat kendali 510.5.8.4.1. 2) Jika sarana pemutus yang letaknya jauh dari motor, maka harus dipasang sarana pemutus lain berdekatan dengan motor, atau sebagai gantinya, sarana pemutus yang letaknya jauh harus dapat dikunci pada kedudukan terbuka (510.5.8.4.2) 3) Jika motor menerima daya listrik lebih dari satu sumber, maka harus dipasang sarana pemutus tersendiri untuk setiap sumber daya (510.5.8.4.3) Pencegahan Terhadap Sentuh Langsung (510.5.9) Bagian aktif yang terbuka pada motor dan kendali yang bekerja pada voltase ke bumi di atas 50 V harus dihindarkan dari sentuh tak sengaja dengan selungkup atau dengan salah satu penempatan sebagai berikut;(510.5.9.1) a) Dipasang dalam ruang atau pengurung yang hanya dapat dimasuki oleh orang yang berwenang. b) Dpasang di atas balkon, serambi, atau panggung yang ditinggikan dan diatur hingga tercegahlah sentuhan oleh orang yang tak berwenang. c) Ditempatkan 2,5 meter atau lebih di atas lantai.

5

d) Dilindungi palang bagi motor yang bekerja pada sistem voltase 1000 V atau kurang. 4. Proteksi Motor Persyaratan Proteksi Persyaratan tentang instalasi listrik di Indonesia adalah Persyaratan Umum Instalasi Listrik (PUIL) yang diterbitkan oleh Standar Nasional Indonesia (SNI), yang telah disesuaikan dengan International Electrotechnical Commission (IEC). Persyaratan proteksi tentang instalasi pada PUIL meliputi bahaya kejut, sentuh langsung maupun tak langsung, pembumian, efek termal, arus lebih, dan lain sebagainya. Berkenaan dengan instalasi motor listrik, pasal-pasal pentingnya adalah; pasal 3.4.6 tentang IP (International Protection), yang melindungi motor dari benda padat dan benda cair. Dimana pada pelat nama motor tercantum IP. Peralatan Proteksi Peralatan proteksi untuk instalasi pengontrolan motor meliputi : 1) Hubung singkat 2) Arus lebih 3) Sambar Petir

4) Voltase lebih Proteksi Beban Lebih Motor Keandalan kinerja proteksi akan sangat menentukan perlindungan motor terhadap gangguan. Sebagai gambaran suatu rangkaian pengontrolan motor dengan dua kecepatan dan dua arah putaran dilengkapi dengan alat-alat Proteksi TOL dan sekring atau MCB. Sistem proteksi pengontrolan motor yang mempunyai dua jenis pengaman, dimana masing-masing akan memproteksi arus yang berbeda, batas penyetelan pemutusan arus tidak sama besar. Proteksi dari sumber voltase dengan sekering, baik untuk rangkaian daya maupun untuk rangkaian kontrol. Fungsi sekering dapat diganti dengan MCB, lihat gambar proteksi pengontrolan motor. Keandalan TOL (Thermal Over Load ) sebagai alat proteksi adalah besaran arus proteksi dapat disetel mengacu kepada arus nominal motor. Besaran arus TOL yang disetel adalah 110-120% dari arus nominal motor. Sebagai contoh: suatu motor mempunyai arus nominal sebesar 9A, maka batas pemutusan arus disetel; 6

Penyetelan pemutusan arus TOL= 110%X9 A=10A untuk alat proteksi lainnya seperti MCB, batas pemutusan arusnya tidak dapat disetel. Untuk menentukan nominal arus MCB sebagai proteksi rangkaian adalah minimum 120% dari kuat arus rangkaian yang diproteksi, misalnya beban motor. Kontaktor-kontaktor magnet, selain sebagai saklar, juga berfungsi sebagai proteksi voltase nol. Bila ke kumparannya tidak bervoltase, maka kontaktor akan memutus hubungan ke beban. Hal ini akan terjadi apabila sistem kontrol tersambar petir. Koordinasi waktu tripping alat-alat proteksi, harus tepat, dimana waktu pemutusan TOL harus lebih singkat dari waktu pemutusan sekering, terutama saat terjadi gangguan hubung singkat. Pembumian Motor Sistem pentanahan suatu motor listrik adalah peralatan proteksi motor terhadap voltase sentuh dan sambaran petir.

Gambar 2. Konduktor Pentanahan Motor

Apabila baut pengikat konduktor pentanahan, tidak terikat kencang akan terjadi pengapian saat badan motor tersentuh voltase yang disebabkan oleh kegagalan isolasi motor atau motor disambar petir. Akibat ikatan baut pentanahan tidak sempurna mengakibatkan resistansi pentanahan tambah besar, apabila badan motor tersentuh voltase seperti tersebut di atas dan badan motor itu disentuh manusia, maka voltase pentanahan yang tidak baik akan mengalirkan arus melalui tubuh manusia yang besarannya dapat berakibatkan fatal. Oleh sebab itu, periksa konduktor pentanahan motor, terutama kekencangan ikatan sambungan konduktor. Pentanahan yang baik besarnya tahanan maksimum adalah 0,8

.

5. Proteksi Beban Lebih Sebuah motor listrik adakalanya selama operasi terjadi berbagai kendala dan gangguan yang dapat mengakibatkan motor mengalami beban lebih atau motor tidak dapat diasut. Bila beban lebih yang terjadi melebihi kemampuan motor, tentu akibatnya motor bisa terbakar. 7

PUIL 2011 mensyaratkan, proteksi beban lebih (arus lebih) dimaksudkan untuk melindungi motor, perlengkapan kendali motor, terhadap pemanasan berlebihan sebagai akibat beban lebih atau sebagai akibat motor tidak dapat diasut. Beban lebih atau arus lebih pada waktu motor beroperasi, bila bertahan cukup lama, akan mengakibatkan kerusakan atau pemanasan yang berbaahaya pada motor tersebut (510.5.4.1). Gawai proteksi beban lebih Motor listrik yang dioperasikan dilingkungan dengan gas, uap, atau debu yang mudah terbakar atau mudah meledak, setiap motor magun, harus diproteksi terhadap beban lebih (510.5.4.2.1). Setiap motor trifase atau motor berdaya pengenal satu daya kuda atau lebih, yang magun dan dijalankan tanpa pengawasan, harus diproteksi terhadap beban lebih (510.5.4.2.2). Gawai proteksi beban lebih motor terdiri atas GPAL dan GPHP. Arus pengenal GPAL motor sekurang-kurangnya 110 %-115 % arus pengenal motor. Arus pengenal GPHP harus dikoordinasikan dengan KHA kabel. KHA konduktor (Iz) sesuai 510.5.3.1 adalah 125 % arus pengenal beban penuh motor (Ib). Menurut persamaan pada ayat 433.1 maka arus pengenal GPHP harus < Iz, biasanya nilainya diantara Ib dan Iz. Penempatan sensor beban lebih (510.5.4.3). Jika sekring digunakan sebagai proteksi beban lebih, sekring itu harus dipasang pada setiap konduktor fase (510.5.4.4.1). Jika digunakan gawai proteksi yang bukan sekering, tabel berikut menentukan penempatan dan jumlah minimum unsure pengindera seperti kumparan trip, relas, dan pemutus termal. Tabel 1. Penempatan Unsur Pengindera Proteksi Beban Lebih (510.5-1) Jenis motor Istem suplai Jumlah dan tempat unsur pengindera Fase tunggal a.b atau a.s 2 kawat, fase tunggal a.b atau a.s 1, pada salah satu konduktor Fase tunggal a.b tidak dibumikan 1, pada konduktor yang tak dibumikan 2 kawat, fase tunggal a.b atau a.s, 1 kondultor dibumikan Trifase a.b Setiap sistemtrifase 2, pada dua konduktor fase Catatan: Jika motor disuplai melalui transformator yang dihubungkan dengan segitiga bintang atau bintang segitiga, instalasi berwenang dapat mengharuskan pemasangan tiga unsure sensor, satu pada setiap konduktor.

8

Gawai proteksi beban lebih yang bukan sekering, pemutus termal atau proteksi termal, harus memutuskan sejumlah konduktor fase yang tak dibumikan secara cukup serta mengehtikan arus ke motor (510.5.4.5). Pemutus termal, relai arus lebih, atau gawai proteksi beban lebih lainnya, yang tidak mampu memutuskan arus hubung pendek, harus diproteksi secukupnya dengan GPHG. 6. Proteksi Hubung Pendek Sirkit Motor Setiap motor harus diproteksi tersendiri terhadap arus lebih yang diakibatkan oleh hubung pendek, kecuali untuk motor berikut (510.5.5.1); a. Motor yang terhubung pada sirkit akhir, yang diproteksi oleh proteksi arus hubung yang mempunyai nilai pengenal atau setelan tidak lebih 16 A. b. Gabungan motor yang merupakan bagian daripada mesin atau perlengkapan, asal setiap motor diproteksi oleh satu atau lebih relai arus lebih, yang mempunyai nilai pengenal atau setelah yang memenuhi 510.5.4.3 dan yang dapat menggerakkan sebuah sakelar untuk menghentikan semua motor sekaligus.

Nilai pengenal atau setelah gawai proteksi arus hubung pendek harus dipilih sehingga motor dapat diasut, sedangkan sirkir akhir, gawai kendali, dan motor, tetap diproteksi terhadap arus hubung pendek (510.5.5.2.1). Gawai proteksi hubung pendek harus dengan serentak memutuskan konduktor tak dibumikan yang cukup jumlahnya untuk menghentikan arus ke motor (510.5.4). Jika tempat hubungan suatu cabang ke saluran utama tak dapat dicapai, proteksi arus lebih sirkit motor boleh dipasang ditempat yang dapat dicapai, asal konduktor antara sambungan dan proteksi mempunyai KHA sekurang-kurangnya 1/3 KHA saluran utama, tetapi panjangnya tidak boleh lebih dari 10 m, dan dilindungi terhadap kerusakan mekanis. 7. Proteksi Hubung Pendek Sirkit Cabang Suatu sirkit cabang yang mempunyai beberapa motor dan terdiri dari atas konduktor dengan ukuran berdasarkan 510.5.3.2 harus dilengkapi dengan proteksi arus lebih yang tidak melebihi nilai pengenal atau setelan gawai proteksi sirkit akhir motor yang tertinggi

9

berdasarkan 510.5.5.2.3, ditambah dengan jumlah arus beban penuh semua motor lain yang disuplai oleh sirkit tersebut (510.5.6.1). 8. Kendali (510.5.7) Kendali adalah sarana yang mengatur tenaga listrik, yang dialirkan ke motor dengan cara yang sudah ditentukan. Di dalamnya termasuk juga sarana yang biasa digunakan untuk mengasut dan menghentikan motor (510.5.7.1). Setiap motor harus dilengkapi dengan kendali tersendiri, kecuali dalam hal berikut; (510.5.7.2) a. semua motor dengan daya pengenal tidak lebih dari 0,5 kW, yang disuplai sirkit cabang yang diproteksi oleh gawai proteksi hubung pendek dengan nilai pengenal atau setelan tidak lebih dari 25 A, asal saja ada saklar dalam ruangan yang sama, yang dapat memutuskan suplai ke motor tersebut. b. Semua motor dengan daya pengenal tidak lebih dari 0,5 kW, yang dihubungkan ke catu daya dengan tusuk kontak. Desain kendali (510.5.7.3) 1) Tiap kendali harus mampu mengasut dan menghentikan motor yang dikendalikannya. Untuk motor a.b kendali harus mampu memutuskan arus motor yang macet (510.5.7.3.1). 2) Suatu pengasut jenis ototransformator harus menyediakan satu kedudukan buka, satu kedudukan jalan dan sekurang-kurangnya satu kedudukan asut. Pengasut jenis ototransformator harus didesain sedemikian sehingga tidak dapat berhenti pada kedudukan yang membuat proteksi arus lebih tak bekerja (5105.7.3.2) 3) Reostat untuk mengasut motor harus didesain sedemikian sehingga lengan kontak tidak dapat diam berenti pada segmen antara. (510.5.7.3.3). Sirkit kendali (510.5.7.7) 1) Sirkit kendali harus diatur sedemikian sehingga akan terputus dari semua sumber suplai,  jika sarana pemutus dalam keadaan terbuka. Sarana pemutus boleh terdiri atas dua gawai, satu diantaranya memutuskan hubungan motor dan kendali dari sumber suplai daya untuk motor, dan yang lain memutuskan hunungan sirkit kendali dari suplai 10

dayanya. Bilamana digunakan dua gawai terpisah, keduanya harus ditempatkan berdampingan (510.5.7.7.1) 2) Bilamana digunakan transformator atau gawai lain untuk memperoleh voltase yang lebih rendah bagi sirkit kendali dan ditempatkan pada kendali, transformator atau gawai lain tersebut harus dihubungkan ke sisi beban sarana sirkit kendali (510.5.7.7.2) 9. Motor Induksi Tiga Fase Pengasutan Langsung (Direct on line/DOL starter) Karakteristik umum : 1) Arus starting : 4 sampai 8 kali arus nominal 2) Torsi starting : 0,5 sampai 1,5 kali torsi nominal 3) Kriteria pemakaian : a) 3 terminal motor, daya rendah sampai menengah b) Arus starting tinggi dan terjadi drop voltase c) Peralatan sederhana 4) Waktu yang diperlukan untuk DOL Starting direkomendasikan tidak lebih dari 10 detik

Gambar 3. Karakteristik Arus, Torsi dan Kecepatan.

Harga torsi dan arus pada saat starting dapat ditentukan dari persamaan berikut: Daya = Torsi x kecepatan sudut = T x ω............watt Jika ω = 2 .Ns, maka daya masukan motor (P )

P = 2 .Ns.T atau = K.T Perbandingan torsi starting dengan torsi beban penuh kalau  I St  T  f 



 x 2  a 2  S  f 

Contoh: 11

Jika motor listrik 3 fase arus startingnya 7 kali arus beban penuh dan slip  motor pada beban penuh 4 % distarting  pada voltase normal dengan DOL start er. Tentukan harga Torsi Starting ? Diketahui: IST = ISC = 7 If Sf = 4 % = 0,04 Ditanyakan Tst = ? Penyelesaian : Hasil perhitungan ini menunjukkan bahwa jika motor distarting  langsung ke jala-jala (DOL), mengambil arus starting 7 kali arus beban penuh, makatorsi starting akan sama dengan 1,96 kali torsi beban penuh. 2

  I      ST    S  T  f    I  f   

T St 

2

 7  I  f      0.042  0.04 =   I      f    =72 x 0,04 Tst=1,96. Tf Pada awal pengasutan (starting), dimana voltase GGL kumparan stator dan kumparan rotor belum terbangkit, maka voltase sumber hanya melayani kumparan motor saja. Dimana putaran rotor nr=0 dan slip=1 kuat arus yang mengalir sebesar:  I r 

V 



 R1 

 R 2 S 



 jX T 

Karena nr =0 dan slip s=1, maka persamaan di atas dapat ditulis:  I rst  

V 

 R

1

 I

rst



 R2    jX T 

adalah arus pengasutan (starting) dengan mengabaikan arus pemagnetan  I  yang

sangat kecil besarannya. Maka arus starting  motor induksi sangat besar dibanding arus nominalnya, tergantung pada tipe motor, maka arus starting  dapat mencapai 6-7 kali arus normal.

12

Pengasutan secara langsung DOL (direct on line) akan menarik arus sangat besar dari  jaringan ( 6-7 kali arus normal), dan torsi pengasutan 0,5-1,5 x torsi nominal. Apabila motor induksi direkomendasikan diasut DOL, waktu pengasutan singkat, tidak lebih dari 10 detik dan kapasitas BHP motor maksimum 5kW. Atau pengasutan DOL dapat direkomendasikan dengan kapasitas motor hingga 0,5-1MW apabila waktu asut

 5 detik dan

persediaan daya pada feeder   cukup, dimana waktu t dan besaran kuat arus starting motor tidak melampau triping alat proteksi. Pengasutan Bintang-Segitiga (Motor Starting Star-Delta) Metoda starting Y- banyak digunakan untuk menjalankan motor induksi rotor sangkar yang mempunyai daya di atas 5 kW (atau sekitar 7 HP). Untuk menjalankan motor dapat dipilih starter yang umum dipakai antara lain : saklar rotari Y-, saklar khusus Y-

 atau dapat juga

menggunakan beberapa kontaktor magnet beserta kelengkapannya yang dirancang khusus untul rangkaian starter Y-. Perlu diingat jika pada name plat motor tertulis 220/380 V, sedangkan voltase jala-jala yang tersedia sumber 3 fase 380 V, maka motor tersebut hanya boleh dihubungkan bintang (Y) artinya motor berjalan normal pada hubungan bintang pada voltase 380 V. Motor tersebut dapat dilakukan starting Y-. Apabila dihubungkan pada voltase jala 3 fase 220 V.

Gambar 4. Perbandingan Voltase Hubungan Bintang (Y) dan Segitiga ( )

Gambar 5 Karakteristik Arus, Torsi dan Kecepatan.

Karakteristik Umum : 13

1) Arus start 1,8 sampai 2,6 kali arus nominal 2) Torsi start 0,5 kali torsi nominal 3) Kriteria pemakaian : a) 6 terminal motor

 b) Torsi puncak pada perubahan star ke delta Perbandingan arus start bintang-segitiga V   I st Y 

 I st 

 I st Y   I st   I st Y   I st 

Tegangan Fasa

3 

 Z   fasa



V   Z   fasa





V  



3

 Z   fasa

 Z   fasa



3

 Z   fasa V  

3

1 3

Dari hasil rumus di atas dapat dilihat bahwa besar arus pada hubungan bintang adalah 1/3 kali arus jika motor dihubungkan segitiga. Pengasutan dengan Tahanan Primer (Primary Resistance). Starting  dengan menggunakan tahanan primer adalah suatu cara menurunkan voltase yang masuk ke motor melalui tahanan yang disebut tahanan primer karena tahanan ini terhubung pada sisi stator. Hal ini menggunakan prinsip voltase jatuh. Dari gambar di bawah, terlihat kalau tap berubah menjadi X volt sehingga berlaku persamaan : I start= X I sc dan T start=X 2 T sc

  = ( )2 .  =(I)2 . =  2 (I)2 . =  2 .2.      = 2.2.  Penggunaan metoda starting ini banyak digunakan untuk motor-motor kecil.

14

Pengasutan dengan Auto Transformer (Auto Transformer Starting) Starting  dengan cara ini adalah dengan menghubungkan motor pada tahapan voltase sekunder auto transformer terendah. Setelah beberapa saat motor dipercepat, transformator diputuskan dari rangkaian dan motor terhubung langsung pada voltase penuh. Transformator dibuat dari sejumlah tahapan voltase sekunder yang biasanya 83 %, 67 % dan 50 % dari voltase primer. Jika perbandingan tahapan voltase = k, maka pasa tap 67 % k = 0,67. Ini berarti bahwa voltase pada motor akan sama dengan kali voltase jaring atau sama dengan k. V volt Arus yang diambil motor akan menjadi k kali bila motor tersebut di startingm langsung ke  jala-jala (DOL starting) yang sama dengan kl. Dengan mengabaikan arus magnetisasi transformator, arus primer yang diambil sama dengan kali arus sekunder yang sama dengan k 2l.  jadi K2 adalah penurunan arus aktual motor jika distarting dengan auto transformer starting. Sebagai contoh : Jika motor distart langsung ke jala-jala mengambil arus 600 % kali arus beban penuh. Pada tap 67 %, arus pada terminal motor akan sama dengan 400 %, akan tetapi arus primer pada waktu starting akan sama dengan k kali 400 % atau sama dengan 267 % dari arus beban penuh ini adalah arus yang diambil dari sistem suplay.

Gambar 6. Diagram Hubungan Arus dan Voltase pada DOL Starting  dan Auto Transformer Starting.

Torsi starting  sebanding dengan kuadrat arus motor. Pada tap dengan perbandingan voltase k, torsi akan menjadi k 2 kali torsi starting yang dihasilkan pada waktu motor distarting langsung ke jala-jala. Pada tap 67 %, torsi starting  akan menjadi 67 % kuadrat atau sama dengan 45 % dari harga torsi DOL.

15

Keuntungan dari metoda starting ini adalah voltase motor pada saat distart pada kondisi torsi yang telah besar daripada metoda starting  dengan tahanan primer (primary resistance starting), pada penurunan voltase yang sama dan arus jaringan yang sama. Pengasutan dengan Pengaturan Tahanan Rotor Metoda lain untuk menurunkan arus starting (I2) adalah dengan menggunakan tahanan (R) yang dihubungkan pada rangkaian rotor. Starting  ini hanya dapat dipakai untuk motor induksi motor rotor lilit (motor slip ring), sedangkan untuk motor induksi rotor sangkar hal ini tidak bisa dilakukan. Motor induksi rotor lilit juga disebut motor induksi cincin geser (slipring), rotornya mempunyai lilitan yang dihubungkan ke tahanan luar. Pada waktu starting, motor dihubungkan dengan tahanan (Rheostat) denganm harga R yang maksimum. Setelah motor running, maka rheostat dihubung singkat. Pada saat motor diam slip = 1 Jadi F2=F1

 =    +

Arus motor I2=

Pada saat rotor bergerak harga slip mulai berkurang dari slip = 1 sampai pada suatu harga slip beban penuh. Perubhan slip:

− =100% 

S=

nr-rr=S.ns nr=ns-S.ns nr=ns(1-S)

2  1 

nr=

ӆ

ӆ

sewaktu diam, reaktansinya X2=2 f2.L2=2 L2=X2

ӆ

ӆ

Pada saat berputar, reaktansinya X=2 f2.s.L2=2 .F2 L2=s . X2

16

Contoh soal : Motor induksi 4 kutub dipasang pada jala-jala dengan frekuensi f = 50 Hz, putaran motor = 1455 rpm. Hitung beban slip dan f z ?

 = 2  1 6(1-S) 4

1445=

1445=1500(1-s) S=

5−445 5

Slip S=0,03 f2= S .f =0,03 x50 frekuensi rotor f 2=1,5 Hz 10. Pengontrolan Operasi Motor Pembahasan ini akan diperlihatkan beberapa pengontrolan operasi motor berlandaskan konsep yang telah diuraikan. Tidak semua sistem pengontrolan motor induksi tiga fase disajikan dalam bab ini, tetapi hanya sebagian saja, yaitu pengontrolan motor tiga fase yang lazim ditemui. Dalam penggambaran pengontrolan setiap motor terdiri dari diagram daya dan diagram kontrol. Pengontrolan Motor dengan DOL Perhatikan gambar di bawah, rangkaian pengontrol motor asut langsung DOL. Apabila tersedia voltase untuk rangkaian daya dan rangkaian kontrol, tekan tombol ON, kontaktor K akan bekerja, lampu H1 akan menyala dan motor akan bekerja. Setelah tekanan ke tombol ON dilepas, tombol ON kembali keposisi NO, rangkaian kontrol tetap bekerja, karena fungsi Tombol ON diambil alih oleh kontak NO nomor 53-54 kontaktor K (saklar pengunci). Apabila arus ke motor naik melampaui arus penyetelan TOL F2, maka TOL F 2 akan bekerja yang mengubah posisi kontak-kontak relainya. Kontak relai TOL F 2 nomor 95-96 berubah posisi dari NC ke posisi terbuka. Akibatnya hubungan rangkaian kontrol sumber voltase terputus dan sistem pengontrolan motor berhenti 17

beroperasi. Apabila hal ini terjadi, periksa dan analisa gangguan yang mungkin terjadi terhadap sistem operasi motor. Untuk mengembalikan sistem kontrol ke posisi semula adalah dengan menekan ESET agar kontak relai nomor 95-96 kembali ke posisi semula (NC). Untuk menghentikan motor adalah dengan menekan tombol OFF .

Gambar 7. Rangkaian Pengontrolan Motor DOL

Pengontrolan Motor dengan Dua Arah Putaran

Gambar 9. Diagram Kontrol Motor Dua Arah Putaran. Gambar 8. Diagram Daya Motor Dua Arah 18

Putaran.

Dengan membalik polaritas voltase input ke stator motor induksi 3 fase maka medan putar yang dihasilkannya juga berubah arah. Karena putaran rotor searah dengan medan putar stator, oleh sebab itu dengan mengubah polaritas voltase input maka putaran rotor juga berubah arah. Pada gambar diagram daya dan gambar diagram kontrol diperlihatkan suatu pengontrolan motor tiga fase dengan dua arah putaran (reverse-foward ). Dengan menekan tombol ON1 di tekan dari gambar di atas, akibatnya kontaktor K 1 bekerja dan lampu H1 menyala maka motor berputar searah jarum jam. Kemudian tombol ON2 ditekan, kontaktor K 2 tidak bekerja karena kontak 61- 62 kontaktor K

1

posisi terbuka. Untuk

merubah arah putaran motor ke arah yang berlawanan dengan jarum jam, sistem harus distop terlebih dahulu dengan menekan tombol OFF. Kemudian tekan tombol ON2, motor akan berputar berlawanan dengan arah jarum jam. Demikian sebaliknya kontaktor K 1 tidak dapat bekerja walau tombol ON1 ditekan. Untuk keandalan proteksi motor dari gambar di atas, dilengkapi dengan dua buah TOL, yaitu F 2 dan F3 . Batas arus penyetelan antara F 2 dan F3 harus sama, bila sifat dan besar pembebanan motor berbeda arah putaran tetap sama. Pemindahan penekanan antara tombol ON1 dan ON2 harus dengan jeda waktu setelah  putaran motor telah berhenti , apa sebabnya? Pengontrolan Motor dengan Pengasut Pengasutan

-  bertujuan untuk menurunkan arus starting  sebesar 33,33% dari arus

start DOL motor. Kinerja Rangkaian: Apabila tombol ON dari gambar di atas ditekan, motor akan bekerja pada sambung Y, ditandai dengan voltase terminal motor = voltase fase jaringan. Setelah

8

detik (sesuai dengan penyetelan waktu time delay K 4 dari gambar di atas secara otomatis bekerja pada sambung 

19

Gambar 10. Diagram Daya Motor Diasut

- .

Gambar 11. Diagram Kontrol Motor Diasut -

Catat arus starting pada awal pengasutan dan ukur voltase fase motor saat tersambung  dan tersambung . Mengapa voltase lebih kecil saat sambung

 dibanding setelah tersambung

? Berikan alasan anda dan catat. Untuk keperluan tertentu di industri ada kalanya suatu motor penggerak produksi diperlukan dua arah putaran seperti pada gambar di atas, tetapi saat awal berputar harus diasut - seperti pada gambar di atas. Sedangkan rangkaian diagram kontrol dari motor dengan dua arah yang diasut

-

 Pengawatan (instalasi terpasang) peralatan kontrol motor induksi tiga fase dengan pengasutan bintang-segitiga (-), bekerja pada voltase 3 phasa, 380V, 125A.

20

Gambar 12. Diagram Daya Motor dengan Dua Arah yang diasut dengan -

Pengontrolan Motor Berurutan Dalam mengontrol operasi motor berurutan ada dua buah motor atau lebih yang diterapkan. Cara mengoperasikan beberapa motor harus dilaksanakan berurutan satu sama lain dari motor-motor tersebut. Diterapkan umumnya pada konveyor pembawa material produksi. Dimana proses urutan starting motor adalah dimulai dari hilir ke hulu, dan sebaliknya proses stop dimulai dari hulu ke hilir. Diagram daya dan diagram kontrol dari motor beroperasi berurutan dapat dilihat pada gambar di bawah. Kinerja rangkaian : Pada di bawah, ada dua buah motor 1 dan motor 2. Pada star awal harus dimulai dari motor 1 (motor 2 tidak bisa distar sebelum motor 1 beroperasi) dengan menekan tombol ON1 dari berikutnya. Setelah motor 1 bekerja, motor 2 dapat beroperasi dengan menekan tombol ON2. Untuk menghentikan motor beroperasi, harus dimulai dengan menstop motor 2 terlebih dahulu dengan menekan tombol OFF2, selanjutnya menstop motor 1 beroperasi. Mengatur kecepatan putar motor induksi berbasis pada

 = 2. , yang dilakukan dengan

mengatur jumlah kutub atau besaran frekuensi, motor yang dapat diatur jumlah kutubnya salah satunya adalah motor dahlander. Pengaturan kecepatan putar motor induksi dengan mengatur  jumlah kutub-kutubnya.

21

Kinerja rangkaian: Motor yang mempunyai dua kecepatan putar. Melalui pengontrolan, dapat diatur putarannya pada 1440rpm atau 2800rpm. Anda dapat mengatur kecepatan putar dengan menekan tombol ON1 atau ON2.

Gambar 13 Diagram Daya Motor Berurutan

Gambar 14. Diagram Kontrol Motor Berurutan

Gambar 15. Diagram Daya Motor Dahlander

Gambar 16. Diagram Kontrol Motor Dahlander

22

Gambar 17. Diagram Daya Motor Separate Winding

Dengan mengamati gambar, anda akan dapat menentukan yang mana tombol putar lambat (ON 1) dan yang mana putar cepat (ON 2), tandai pada gambar. Operasikan motor dan ukur kecepatan motor, catat hasilnya. Tipe lain dari motor induksi yang kecepatan putarnya dapat diatur adalah motor separate winding. Dimana diagram pengontrolannya sama seperti diagram motor dahlander. 11. Rangkaian Kontrol Pengereman Motor Induksi Suatu motor listrik yang sedang beroperasi dapat dihentikan dengan segera bila dilakukan pengereman. Baik pengereman secara mekanis maupun elektrik. Jadi, motor tidak cukup hannya dihentikan dengan memutus tegangan sumber saja, karena motor masih mempunyai putaran sisa. Pengereman secara elektris lebih cocok bagi motor induksi dibanding pengereman secara mekanis. Namun untuk tujuan tertentu pengereman secara mekanis masih diperlukan agar motor dapat berhenti lebih cepat. Ada tiga cara pengereman motor induksi, yakni sebagai berikut. Pengereman System Plugging (Secara Manual) Pengereman ini dilakukan dengan cara merobah urutan fasa sumber motor yang bersangkutan (seperti rangkaian membalik arah putaran motor), dengan demikian motor akan mendapat kopel lawan dan segera berhenti. Tindakan pengereman hannya dilakukan sesaat 23

saja dan bila lebih lama motor akan berputar berlawanan arah. Arus motor yang besar akibat pengereman dapat diatasi dengan memberikan tahanan depan. Kontaktor K1 untuk mengoperasikan motor, K2 untuk pengereman (merobah urutan fasa) dan K3 adalah kontaktor bantu untuk mengatur pengoperasian K1 dan K2. Tahanan depan R berfungsi sebagai pembatas arus motor saat pengereman. Apabila ON ditekan, maka K1 akan menalir arus dan motor akan beroperasi. Bila OFF ditekan, maka K1 akan melepas dan K2 mendapat arus dan motor akan segera berhenti karena mendapat torsi lawan.

‐

OFF ditekan hannya sesaat atau sampai motor benar benar berhenti.

Gambar 18. Rangkaian Kontrol Motor dengan Pengereman System Plugging (a) Rangkaian Utama b) Rangkaian Kontrol

Pengereman System Regenerative Pengereman jenis ini cocok digunakan pada motor dua kecepatan (dachlander). Pengereman ini dilakukan dengan cara mengatur kecepatan motor pada nilai terendah dan selanjutnya dilakukan pengereman secara plugging. Pengereman jenis ini biasanya digunakan pada lift dan alat angkat. Pengereman Secara Dinamik Pengereman jenis ini dilakukan dengan memberikan kumparan stator motor tegangan dc, setelah dilepas dari tegangan jaringan. Tegangan dc didapatkan dengan menurunkan tegangan jaringan melalui trafo penurun tegangan dan diode sebagai perata tegangan atau mengubah dari AC ke DC. Saat diberi tegangan dc, maka dua kumparan stator terhubung parallel dan terhubung seri dengan yang lain. Dengan catatan arus dc yang diberikan pada kumparan stator tidak boleh melebihi arus nominal motor yang bersangkutan.

24

Gambar 19. Rangkaian Kontrol Motor dengan Pengereman System Dinamik (a) Rangkaian Utama (b) Rangkaian Kontrol

K1 untuk mengoperasikan motor, K2 untuk pengereman (menghubungkan kumparan stator dengan sumber arus searah). K3 adalah kontaktor bantu untuk mengatur K1 dan K2. Jika saklar ON ditekan maka K1 mendapat daya dam motor beroperasi. Pengereman dilakukan dengan menekan saklar OFF. Maka kontaktor K1 melepas dan K2 mendapat daya dan memberikan arus searah pada rangkaian stator motor. Motor segera berhenti karena mendapat kopel lawan. Bahan Bacaan 2: Jenis Motor Listrik Motor merubah energi listrik menjedi energi mekanik. Energi listrik yang dapat digunakan dapat berupa arus bolak-balik (AC) atau arus searah (DC), tergantung jenis motornya. Di dalam; unit pembangkit motor arus bolak-balik (motor AC) sangat umum digunakan. Berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasi motor listrik terbagi atas; motor AC dan motor DC. Motor AC terdiri dari motor sinkron dan motor induksi. Untuk lebih  jelasnya klasifikasi motor listrik perhatikan bagan di bawah.

25

Motor Listrik

Motor Arus Bolak-balik (AC)

Sinkron

Induksi

Satu Fase

Tiga Fase

Motor Arus Searah (DC)

Separately Exited

Seri

Campuran

Self Exited

Shunt

Gambar 20. Klasifikasi Motor Listrik

1. Motor Arus Bolak-balik Peralatan utama motor arus bolak-balik adalah : a. Stator, yaitu bagian motor yang tidak bergerak b. Rotor, yaitu bagian motor yang berputar c. Pelindung ujung (end shield ), yaitu dua buah penutup vang terbuat dari baja tuang untuk melindungi bantalan dan penyanggaa poros motor d. Kerangka ( frame). Yaitu rumah inti stator yang terbuat dari baja tuang Gambar di bawah memperlihatkan bagian-bagian utama motor induksi arus bolak- balik. Apabila motor dialiri arus listrik maka akan dibangkitkan dua buah medan magnet: pertama pada bagian motor yang tidak bergerak dan yang kedua pada bagian tengah inti ( center core), yang berputar bebas. Reaksi Yang terjadi diantara dua buah magnet ini menimbulkan suatu tenaga bolak-balik yang dinamakan momen putar (torque) pada poros motor, yang menyebabkan motor berputar dan bekerja. Motor arus bolak-balik dibagi menjadi dua, yaitu motor sinkron dan motor induksi.

26

Gambar 21. Bagian-bagian Utama Motor Arus Bolak Balik

Motor Sikron Suatu motor sinkron mempunyai putaran yang berbanding lurus dengan frekwensi arus operasi yang keluar dari generator. Kumparan medannya harus digerakkan oleh sumber daya arus langsung dari luar. Dikarenakan putarannya dapat dijaga konstan pada kondisi beban yang berubah-rubah, maka motor sikron cocok digunakan untuk menggerakkan blower, kompresor udara, pompa sentrifugal, generator arus searah dan peralatan lainnya. Motor Induksi Motor induksi adalah motor yang sangat umum digunakan. Di unit -unit pembangkit, kemampuan dayanya dapat mencapai 100 daya kuda (hp) atau lebih. Motor induksi mempunyai momen putar awal yang sangat tinggi, sehingga dapat dijalankan pada beban yang berat dan dapat digunakan untuk menggerakkan pompa yang berat serta beban-beban lain yang besar. Keuntungan lainnya adalah motor tersebut dapat dioperasikan dalam waktu lama tanpa menimbulkan panas yang berlebihan.

Gambar 22. Konstruksi Motor Induksi

Motor induksi mempunyai dua buah lilitan utama, yaitu lilitan stator dan ilitan rotor, lilitan stator motor induksi tiga fase adalah suatu lilitan tiga fase yang membangkitkan suatu rangkaian magnet listrik. Apabila lilitan tersebut dihubungkan dengan sumber daya arus bolak balik tiga fase, akan membangkitkan suatu medan yang berputar. Lilitan rotor berbentuk 27

sangkar yang dibuat dari batang tembaga yang dipasang didalam inti besi. Rotor diisolasi dari semua sumber daya. Lilitan stator tersebut menyebabkan suatu voltase didalam lilitan rotor yang menghasilkan suatu arus besar pada rotor. Arus ini akan menciptakan suatu medan magnet disekitar rotor yang ditarik menuju medan magnet putar pada stator. Hal ini menyebabkan rotor berputar dan menghasilkan energi mekanik. Ketika rotor mulai berputar, medan magnetnya berusaha menyusul putaran medan magnet stator, yang mana tidak dapat dilakukan. Motor induksi tidak dapat berputar pada kecepatan sinkron. la beroperasi pada kecepatan lebih rendah dari motor sinkron jumlah kutubkutub yang sama. Lebih besar beban pada motor induksi, rotor harus lebih masuk lagi dibelakang medan putar stator untuk menghasilkan momen putar yang diperlukan. Pada suatu motor induksi perbedaan antara kecepatan singkron dinamakan kecepatan slip (slip speed ). Lilitan rotor yang digunakan pada motor-motor induksi ada dua macam, yaitu rotor sangkar angker (squire/cage) dan rotor lilit (wound rotor ). 1) Rotor Sangkar Angker Rotor sangkar angker jenis lilitan yang sangat umum digunakan pada motor induksi. la terdiri dari satu set batang tembaga yang disusun menyerupai sangkar dan diletakkan pada slot didalam inti otor. Suatu cincin tembaga dipasang pada ujung-ujung tembaga tersebut.

Gambar 23 Rotor Sarang Angker

Motor sangkar angker beroperasi pada kecepatan yang sama dengan kecepatan sikron dikurangi kecepatan slipnya. Kecepatan singkron adalah tergantung pada jumlah kutub-kutub motor. Sejalan dengan bertambahnya beban, kecepatan slip  akan naik dengan suatu pertambahan didalam momen putar motor dan daya yang dikeluarkan. Akhirnya kecepatan motor akan turun sejalan dengan beban yang bertambah. Motor tersebut menyediakan momen putar motor yang besar pada perubahan kecepatan slip yang kecil, maka motor induksi sangkar

28

tupai dianggap sebagai suatu motor kecepatan konstan dengan karakteristik momen putar yang bervariasi. 2) Rotor Lilit Rotor lilit atau motor cincin slip (slip-ring motors) konstruksi rotornya berbeda dengan motor sangkar angker. Sesuai dengan namanya, rotor tersebut dibalut dengan suatu lilitan yang diisolasi sejenis dengan lilitan stator. Lilitan-lilitan fase rotor tersebut disambung dengan hubungan bintang, dengan ujungnya terbuka pada setiap fase untuk mengalirkan arus listrik menuju cincin slip  yang dipasang pada poros rotor. Potongan melintang dari motor rotor lilit. Tiga buah cincin slip dan borstel (brush) dapat dilihat pada sebelah kiri lilitan rotor. Lilitan rotor tidak dihubungkan ke suplai cincin slip dan borstel hanya sebagai alat untuk menghubungkan tahanan kontrol yang bervariasi pada bagian luar ke dalam sirkuit rotor. Motor lilit jarang digunakan jika dibandingkan dengan motor sangkar angker dikarenakan biaya pembelianya tinggi dan biaya pemeliharaanya besar. Dan juga kurang tahan lama dan berat. Meskipun begitu ia mempunyai momen putar start yang sangat besar.

Gambar 24. Potongan Melintang Motor Induksi Rotor Lilitan

2. Motor Arus Searah Motor arus searah merubah arus listrik searah menjadi energi mekanik. Prinsip dasar pengoperasian motor arus searah adalah sama dengan motor arus bolak-balik, bedanya hanya arus serah dialirkan ke armatur melewati komutator. Komutator ini mempunyai fungsi yang berlawanan dengan komutator yang ada pada generator, karena ia merubah arus searah menjadi arus bolak-balik didalam motor. Biasanya motor arus searah ukurannya kecil dan tidak begitu banyak digunakan didalam unit pembangkit. Motor arus searah dibagi menjadi tiga golongan yaitu motor seri. shut dan Compound tergantung pada bagaimana lilitan medan magnetnya dihubungkan dihubungkan sirkit. 29

Motor Seri Pada motor seri kumparan medan dihubungkan seri dengan kumparan armatur, sehingga arus armaturnya juga mengalir melalui kumparan medan tersebut (lihat Gambar).

Gambar 25. Sirkuit Motor Seri

Kumparan medan tersebut dibuat dari kawat yang tebal dengan sedikit lilitan sehingga arus armaturnya akan mudah mengalir. Pada saat motor seri dijalankan, arus yang besar akan mengalir melalui armatur dan kumparan medan untuk menghasilkan momen putar yang baik. Arus armatur dan arus medan berkurang ketika kecepatan motor naik dan momen putarnya berkurang perlahan-lahan. Selama motor seri sedang beroperasi, pada saat beban dinaikan, putarannya menjadi lambat, arus armatur dan arus medannya bertambah, serta momen putarnya menjadi besar untuk menyamakan dengan beban. Pada waktu motor seri sedang beroperasi dan beban dipindahkan, maka kecepatan motor akan naik. Hal ini dapat menimbulkan seituasi yang berbahaya. Ketika beban dipindahkan. arus armatur dan arus medan turun kesuatu harga yang sangat rendah. Daya dari kumparan medan tersebut turun dengan tajamnya karena arus yang melaluinya kecil. Oleh sebab itu, selama daya medan turun, putaran, motor menjadi bertambah tinggi. Proses naiknya putaran motor ini terus berlanjut serta dapat meyebabkan armatur berputar pada kecepatan cukup tinggi untuk dapat membuatnya terbang terpisah dan ini dinamakan Running away . Motor seri hendaknya selalu dihubungkan langsung dengan beban untuk mencegah running away . Peralatan-peralatan penyambungan yang mungkin menyebabkan slip  atau rusak sebaiknya tidak digunakan pada motor ini. Kadang-kadang pada armatur motor dipasang saklar khusus untuk rnemisahkaln armatur tersebut dari lin yang secara kebetulan beban arus dipindahkan dan putaran naik melabihi batas yang aman. Momen putar awal yang tinggi pada motor seri berguna digunakan untuk mengatasi kelambanan dari beban-beban yang berat. Motor seri contohnya digunakan pada :

 Belt drives o Cranes 30

 Karateristik utama dari motor seri adalah :1) Mempunyai momen putar start yang baik sekali; 2) Putarannya bervariasi selama perubahan beban; 3) Motor akan berputar dengan kecepatan tinggi yang membahayakan apabila tanpa beban Motor Shunt  Motor Shunt , kumparan medannya dihubungkan paralel dengan kumparan armatur. Kumparan medan (medan Shunt ) terdiri dari lilitan kawat yang halus untuk menghasilkan tahanan yang tinggi sehingga arus lin sebayak mungkin akan mengalir melalui armatur tersebut. Arus yang mengalir melewati kumparan medan tersebut sangat kecil karena kumparannya mempunyai bayak lilitan, maka kekuatan-kekuatannya dijaga dan tetap konstan pada semua kondisi beban. Dengan demikian kecepatan putarnya akan konstan. Saat motor Shunt   dihidupkan, arus lin yang besar mengalir melalui armatur, seperti halnya pada motor seri. Tetapi karena kumparan medan Shunt  mempunyai suatu tahanan yang lebih tinggi, maka arus lin yang melaluinya kecil. Oleh sebab itu, momen putar awal pada motor Shunt  adalah sedikit lebih kecil daripada yang ada pada motor seri. Bila kumparan medannya terbuka, kekuatan medan tersebut akan turun sampai pada suatu nilai yang rendah, yang tergantung pada magnet sisa. Sebagai akibatnya, kecepatan dan arus armatur akan naik dengan tajam, dan motor kemungkinan menjadi rusak. Umumnya, saklar Overload   dan sikring ( fuse) disambung seri untuk melepas sirkit bila tinggi. Motor Shunt  cocok dipergunakan pada peralatan yang memerlukan kecepatan konstan. Seperti pompa dan kipas. Karakteristik motor Shunt   pada umumnya adalah: 1) Memiliki kecepatan yang hampir konstan pada kondisi beban yang berbeda-beda. 2) Mempunyai momen putar awal dan momen putar yang cukup. Motor Compound Pada motor Compound   digunakan dua kumparan medan. Satu kumparan medan seri dibalut dengan sedikit lilitan kawat yang tebal serta dihubungkan seri dengan kumparan armatur dan kumparan medan Shunt   yang dibalut dengan banyak lilitan kawat yang halus serta dihubungkan paralel dengan kumparan armatur (lihat Gambar)

31

Gambar 26. Sirkuit Motor Compound 

Kedua kumparan ini dapat digunakan untuk saling membantu atau saling berlawanan satu sama lain. Apabila kedua kumparan dimaksudkan untuk membantu satu sama lain, motornya dinamakan Compound   kumulatif dan jika kedua kumparan tersebut dimaksudkan untuk saling berlawannan satu sama lain motornya dinamakan Compound   diferensial. Motor Compound  komulatif mempunyai sifat lebih menyerupai motor seri. Motor Compound   ini mempunyai momen putar awal yang sangat baik karena kedua kumparan medannya bekerja saling membantu satu sama lain. Karena motor tersebut mempunyai medan Shunt   untuk mengatur kecepatanya, maka ia tidak akan terlepas apabila bebannya dilepaskan. Hal ini merupakan satu keuntungan dibandingkan dengan motor seri, sehingga Compound   kumulatif dapat digunakan dimana beban bervariasi dari tanpa beban sampai dengan beban berat yang berlebihan. Motor Compound   diferensial mempunyai sifat lebih mendekati motor Shunt . Kedua kumparan medannya satu sama lain saling berlawanan, maka medan yang dihasilkan akan lebih kecil dibandingkan jika hanya menggunakan kumparan medan seri. Oleh sebab itu, momen putar awalnya jauh Iebih rendah dari pada momen putar awal motor seri. Motor ini menghasilkan suatu putaran yang konstan pada kondisi beban berubah-rubah, tetapi jarang digunakan karena keuntungan yang dihasilkan jauh lebih kecil dibandingkan dengan motor Shunt . Bahan Bacaan 3 : Menganalisis Nameplate motor listrik 1. Plat Nama ( Nameplat ) Motor listrik. Motor induksi rotor sangkar. Motor induksi 3 fasa selalu dilengkapi dengan plat nama yang biasanya tertempel pada body motor listrik tersebut. Dengan melihat plat nama ini, kita dapat mengetahui jenis serta 32

besaran-besaran listrik dari motor induksi 3 fasa. Plat nama motor induksi 3 fasa dapat dilihat seperti gambar dibawah ini. 3  Motor 220 / 380 V 31/18 A Cosφ = 0,8 7,7 KW 700 1/min 50 HZ I sol . KL. B IP. 44 Gambar 27. Plat nama Motor Induksi 3 fasa.

Dari plat nama motor induksi di atas dapat diartikan : - 3 N

= Motor Induksi 3 fasa

- 220 V = Tegangan nominal hubungan delta - 380 V = Tegangan nominal hubungan bintang - 7,7 kW

= Daya out put nominal motor

- Cos φ

= 0,8 = Faktor Daya Motor.

- 700 1/min

= Putaran nominal motor dengan jumlah kutubnya 8 bh ( 4 pasang )

- I sol. KL.B

= Isolasi klas B

- IP 44 = International Protection, (4) pengaman dari benda luar dengan diameter ≥ 1 mm, dan (4) aman dari pancaran air dari segala arah. - 31 A

= Arus nominal motor hubungan delta

- 18 A

= Arus nominal motor hubungan bintang.

Dengan besaran listrik di atas dapat dihitung besar listrik lainnya seperti : - Daya masuk ( Pi)

=  3. U. I. Cosφ = 9.466,6 Watt

- Daya keluar ( Po)

= 2 n M. 1 min./60 sec

Po.6 sec . Nm = 105 Nm 2  n . min Po - Effisiensi  =  . 100% = 81,3 % Pin 6 f  - Putaran sinkron (ns) =  = 750 rpm P ns − nr . 100% = 6,66 % - Slip (S) = ns - Torsi ( M ) Motor

=

33

Motor Induksi rotor belitan. Untuk mengetahui besaran-besaran listrik dari motor induksi 3 fasa rotor belitan dapat dilihat dari plat nama motor tersebut seperti pada gambar berikut :

Type :3  Mot Δ Y 220 / 380 V 0,48/0,28 A 0,09 KW Cos  : 0,77 1430 1/min 50 HZ Uerr : 127 V 0,7 A Isol : KL.B IP 44 Gambar 28. Plat nama Motor Induksi Rotor Belitan

Sistem tegangan yang tersedia 220/380V; /50 Hz, maka motor dihubungkan bintang. Keterangan dari plat nama motor induksi di atas adalah : - Tegangan nominal

: 380 V

- Arus nominal

: 0,28 A

- Cos 

: 0,77

- Daya out put ( Po )

: 0,09 KW

- Putaran rotor ( nr )

: 1430 rpm

- Putaran sinkron ( ns )

: 1500 rpm ( 4 kutub )

- Tegangan Erregung (Uerr)

: 127 V ( n = 0 )

- Arus Erregung ( Ierr )

: 0,7 A

Dari data plat nama motor listrik di atas dapat dihitung besaran listrik lain seperti : 1. Daya masuk ( Pin ) = √ 3. U. I. Cos  Pin

= √3. 380. 0,28. 0,77

Pin

= 142 watt.

2. Torsi Motor (M) M M 3. Slip

Po.6 sec 2 .N. min 9 W.6 sec = 2.4 /min.min =

= 0,60 W sec = 0,60 Nm.

ns − nr  ns 5 − 4 = 5

(S) = S

34

S 4. Effisiensi Motor

= 0,0466 (  )=

 

Po   100% Pin 9 W   100% = 42 W = 63,38%

Bahan Bacaan 4: Jenis dan Besaran Nominal Pengaman instalasi pengontrolan Motor listrik 1. Jenis dan Besaran Pengaman Pengontrolan Motor Listrik Circuit Breaker (CB) CB adalah alat yang berfungsi sebagai penghubung dan pemutus arus pada rangkaian instalasi motor yang di lengkapi dengan pengaman yang akan trip, apabila terjadi hubung singkat. Biasanya CB yang digunakan untuk motor listrik adalah CB magnetic. Keuntungan sebuah pengaman otomatis ialah dapat segera digunakan lagi setelah terjadi pemutusan. Dalam pengaman otomatis terdapat kopeling jalan bebas. Karena kopeling ini otomatnya tidak bisa dihubungkan kembali, kalau gangguannya belum diperbaiki. Pengaman otomatis memberi pengamanan termis  maupun elektromagnetik . Untuk pengamanan termis digunakan sebuah eleman dwilogam. Kalau melebihi nilai yang telah ditentukan, arusnya diputuskan oleh elemen ini. Untuk pengamanan elektromagnetik digunakan sebuah kumparan yang dapat menarik sebuah angker dari besi lunak. Umumnya pemutusan secara elektromagnetik ini berlangsung tanpa hambatan. Kalau melebihi nilai yang telah ditentukan, arusnya akan segera diputuskan. Pemutusan secara termis berlangsung dengan kelambatan. Waktu pemutusan tergantung pada nilai arusnya. Arus paling rendah yang lama-kelamaan masih menyebabkan otomatnya membuka, dinamakan arus jatuh. Berdasarkan waktu pemutusannya, pengaman-pengaman otomatis dapat dibagi atas otomat-L, otomat-H dan otomat-G. 1) Otomat-L (untuk hantaran) Pada otomat jenis ini pangaman termisnya disesuaikan dengan meningkatnya suhu hantaran. Kalau terjadi beban lebih dan suhu hantarannya melebihi suatu nilai tertentu, elemen dwilogamnya akan memutuskan arusnya. Kalau terjadi hubung singkat, arusnya 35

diputuskan oleh pengaman elektromagnetiknya. Untuk arus bolak-balik yang sama dengan 4 In-6 In’  dan arus searah yang sama dengan 8 I n’   pemutusan arusnya berlangsung dalam waktu 0,2 sekon. 2) Otomat-H (untuk instalasi rumah) Secara termis jenis ini sama dengan Otomat-L. tetapi pengaman elektromagnetiknya memutuskan dalam waktu 0,2 sekon, kalau arusnya sama dengan 2,5 In-3 In  utuk arus bolak-balik atau sama dengan 4 In untuk arus searah. Jenis otomat ini digunakan untuk instalasi rumah. Pada instalasi rumah, arus gangguan yang rendah pun harus diputuskan dengan cepat. Jadi kalau terjadi gangguan tanah, bagian-bagian yang terbuat dari logam tidak akan lama bertegangan. 3) Otomat-G Jenis otomat ini digunakan untuk mengamankan motor-motor listrik kecil untuk arus bolak-balik dan arus searah, alat-alat listrik dan juga rangkaian akhir besar untuk penerangan, misalnya penerangan bangsal pabrik. Pengaman elektromagnetiknya berfungsi pada 8 In-11 In untuk arus bolak-balik, atau pada 14 In  untuk arus searah. Kontak-kontak saklarnya dan ruang, pemadam busur apinya memiliki konstruksi khusus. Karena itu jenis otomat ini dapat memutuskan arus hubung-singkat yang besar, yaitu hingga 1500 A. Untuk bangunan-bangunan besar, misalnya bangunan flat, diperlukan hantaran suplai utama sampai 35 mm2 atau lebih. Arus hubung-singkat yang dapat timbul dalam instalasi-instalasi ini dapat melebihi 2000 A. Arus yang demikian besar akan merusak pengaman otomatisnya, sebelum arusnya dapat diputuskan. Elemen dwilogamnya akan menjadi lebur atau kontakkontaknya menjadi lengket, sehingga otomatnya tidak dapat digunakan lagi. Untuk mencegah kerusakan ini, didepan otomat dipasang sebuah patron lebur yang tahan hubung singkat. Patron lebur ini dinamakan  pengaman pengawal , dan harus sudah putus sebelum otomatnya menjadi rusak. Tabel di bawah ini memuat beberapa data untuk menentukan patron lebur yang harus digunakan sebagai pangaman pengawal.

36

Kini ada  pengaman-pengaman otomatis pada 220 V sepenuhnya tahan hubung singkat. Kemampuan pemutusnya ialah: 12000 A pada 220V dengan cos φ = 0,6; 3000 A pada 220V dengan cos φ = 0,7. Kontak-kontak hubung  otomat-otomat ini dibuat dari bahan yang tidak menjadi lengket, walaupun arus hubung-singkatnya besar. Untuk otomat jenis ini tidak diperlukan pengaman pengawal lagi. Saklarnya memiliki pemutus ganda. Tiap-tiap pasang kontak pemutusan berada di dalam suatu  ruang pemadam  panjang dari bahan keramik khusus. Kecepatan pemutusnya sangat besar. Karena suatu konstruksi khusus dari mekanik pemutusan elektromagnetiknya, waktu antara terjadinya hubungan singkat dan pemutusan, pendek sekali. Untuk arus hubung-singkat 12000 A, waktu pemutusannya hanya 0,0003 sekon. Pemutus Sirkit Mini (MCB) MCB sebagai pengaman arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih dan arus lebih karena adanya hubung pendek. Fungsi dasar kerjanya yaitu untuk pemutus hubungan yang disebabkan beban lebih dengan relai termis digunakan bimetal dan pengaman hubung pendek dengan relai arus lebih seketika digunakan elektromagnet. Bila bimetal ataupun elektromagnet bekerja, maka ini akan memutus dengan kontak yang terletak pada pemadam busur dan membuka saklar. Berdasarkan IEC 898-95 terdapat tiga macam karakteristik, yaitu tipe B, C dan D. Arus nominal yang digunakan untuk rumah hunian bukan pada APP dengan pengenal tegangan 230/400 V ialah: 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, dan 63 A. Dengan kemampuan membuka (Breaking Capacity) bila terjadi hubung pendek 3 kA, 6 kA atau 10 kA. Sedang MCB pada APP diutamakan sebagai pembatas arus dengan karakteristik CL (Current Limitter) disamping itu juga sebagai gawai pengaman arus hubung pendek yang bekerja seketika. 37

Arus nominal yang digunakan pada APP dengan pengenal tegangan 230/400 V ialah: 1, 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 35, dan 50 A disesuaikan dengan VA konsumen. Adapun kemampuan membuka bila terjadi hubung singkat 3 kA dan 6 kA ( SPLN 108-1993) MCB yang khusus digunakan oleh PLN mempunyai tombol biru. MCB yang berfungsi sebagai pengaman tunggal, didalamnya hanya terdapat relay hubungan singkat ( Shoct Circuit Relay ) yang bertindak sebagai pemutus rangkaian apabila terjadi hubungan singkat. MCB pada saat sekarang paling banyak digunakan untuk instalasi industri maupun instalasi gedung bertingkat.  Adapun penggunaan tipe-tipe adalah :

Tipe B :

Sebagai pengaman kabel atau penghantar terutama untuk perumahan.

Tipe C :

Sebagai pengaman kabel atau penghantar terutama sangat menguntungkan bila arus inrush tinggi misalnya lampu mercury, dan motor.

Tipe D :

Untuk penerapan yang menyangkut menimbulkan pulsa cukup besar: contoh transformator, katup selenoid, kapasitor.

MCB terdiri dari MCB 1 fase dan MCB 3 fase yang masing-masingnya mempunyai ukuran arus yang berbeda-beda. Perhitungan arus untuk MCB adalah sebagai berikut : Misal arus motor 8,6 A 1 MCB = ln motor x 1,25 = 8,6 x 1,25 = 10,75 A Untuk MCB 3 fase digunakan merk HANGER dengan arus maksimal 32 A Kontaktor Magnet (Magnetic Contactor ) Kontaktor magnet atau saklar magnet ialah saklar yang bekerja berdasarkan kemagnetan. Artinya sakelar ini bekerja jika ada gaya kemagnetan. Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak-kontak. Sebuah kontaktor harus mampu mengalirkan arus dan memutuskan arus dalam keadaan kerja normal. Arus kerja normal ialah arus yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Sebuah kontaktor dapat memiliki koil yang bekerja pada tegangan DC atau AC. Pada tengangan AC, voltase minimal adalah 85% voltase kerja, apabila kurang maka kontaktor akan bergetar.

38

Dewasa ini kontaktor magnet lebih banyak digunakan di bidang industri dan laboratonium. Hal ini karena kontaktor mudah dikendalikan dari jarak jauh. Selain itu, dengan perlengkapan elektronik dapat mengamankan rangkaian listrik. Tidak seperti sakelar mekanis, dalam merakit dan menggunaan kontaktor harus dipahami rangkaian pengendali (kontrol) dan rangkaian utama. Rangkaian pengendali ialah rangkaian yang hanya menggambarkan bekerjanya kontaktor dengan kontak-kontak bantunya. Sedangkan rangkaian utama ialah rangkaian yang khusus memberikan hubungan beban dengan sumber voltase (jaIa-jala) 1 fase atau 3 fase. Bila kedua rangkaian itu dipadu akan menjadi rangkaian pengawatan (circuit diagram). Fuse (Sekring)

Alat ini merupakan pengaman motor dari gangguan arus lebih apabila terjadi hubung singkat pada rangkaian instalasi motor. Kawat  fuse akan memutuskan rangkaian apabila nilai arusnya melebihi batas kemampuan fuse itu sendiri. Patron lebur memiliki kawat lebur dari perak dengan campuran logam lain seperti timbal, seng dan tembaga. Untuk kawat lebur digunakan perak karena pada perak tidak terjadi oksidasi dan daya hantarnya tinggi. Jadi diameter kawat leburnya dapat sekecil mungkin, sehingga kalau kawatnya menjadi lebur tidak menimbulkan banyak uap. Selain kawat lebur, dalam patron juga terdapat kawat isyarat dari kawat resistance. Kawat isyarat ini dihubungkan paralel dengan kawat lebur. Karena resistance besar arus yang mengalir dalam kawat isyarat kecil. Pada ujung kawat isyarat terdapat sebuah piringan kecil berwarna yang berfungsi sebagai isyarat. Piringan isyarat ini menekan pegas kecil. Kalau kawat leburnya putus karena arus yang terlalu besar, kawat isyarat juga akan langsung putus dan pegas akan menekan piringan keluar, sehingga dapat diketahui kalau patron leburnya putus. Dalam patron lebur juga terdapat pasir yang bersifat bahan isolasi. Pasir ini dimaksudkan untuk memadamkan busur api yang timbul kalau kawat leburnya putus dan juga untuk meningkatkan penyaluran panas. Diameter luar dari ujung dari patron lebur berbeda-beda tergantung dari arus nominalnya, makin tinggi arus nominalnya makin besar ujung patronnya. Warna kode untuk menandai patron lebur dan pengepas patron adalah sebagai berikut. Merah muda: 2 A Coklat : 4 A

Biru Kuning

: 20 A : 25 A 39

Hijau :6A Merah : 10 A Kelabu : 16 A

Hitam : 35 A Putih : 50 A Warna Tembaga : 63 A

Karakteristik pengaman lebur menunjukkan hubungan antara arus dan waktu putus berbanding terbalik. Artinya apabila arus yang melalui patron lebur makin besar waktu pemutusannya makin singkat. Sehingga patron lebur ini merupakan Gawai Proteksi Arus Lebih (GPAL) dengan karakteristik waktu terbalik (inverse) Overload Relay (TOR) Alat ini berfungsi mengamankan motor dari kerusakan akibat adanya beban lebih (Overload ). Pengaman ini akan bekerja membatasi arus pada motor listrik saat beroperasi. Overload Relay mempunyai karakteristik sesuai dengan standar-standar kelistrikan, diantaranya IEEE, NEMA, IEC, dll. Standar IEC yang cukup banyak digunakan di Indonesia. Standar IEC membagi Overload Relay dalam 3 kelas , yaitu Class 10, Class 20 dan Class 30. Grafik di atas, lajur mendatar merupakan arus kelipatan dari nilai Overload Relay . Vertikal ke atas merupakan waktu trip dalam detik (sec) dan menit (min). Jadi dengan memilih Class  yang berbeda, maka kecepatan trip TOR akan berbeda pula. Misalnya suatu Overload Relay (TOR) tertulis IEC 947-4-1, Class  20 bernilai trip = 10 Ampere. Saat arus mencapai 60 A, TOR akan trip setelah mencapai waktu 20 detik. Dengan membaca grafik tersebut, maka kita tahu karakteristik Overload Relay tersebut. Selang waktu trip digunakan agar TOR tidak trip bila sedang start maupun ketika ada beban kejut. Dengan berpedoman pada karakterstik tersebut, maka bisa didesain nilainya dengan memperhatikan arus start dan selang waktunya sehingga tidak trip serta nilai yang tepat untuk trip (sesuai dengan kemampuan motor listrik yang dikendalikan). Jika terjadi Overload   sehingga jaringan listrik segera terputus dan motor listrik aman dari kerusakan/terbakar. Karakteristik motor harus diketahui pula karakteristik thermalnya berdasarkan informasi dari motor (name plate) tersebut. TOR sebagai pengaman motor listrik mutlak digunakan pada perangkat-perangkat motor listrik di industri yang berdaya besar, pada instalasi motor listrik, dibutuhkan pengaman terhadap bebab lebih dengan tujuan untuk menjaga dan melindungi motor listrik dari

40

kerusakan yang fatal akibat gangguan beban lebih. TOR disebut juga Pengaman Relay Termis adalah salah satu pengaman motor listrik dari arus yang berlebihan. Bila Arus yang melewati motor listrik terlalu besar maka akan merusak beban, oleh sebab itu TOR akan memutuskan rangkaian apabila ada arus listrik yang melebihi batas beban. Relay ini dihubungkan dengan kontaktor pada kontak utama 2, 4, 6 sebelum ke beban (motor listrik). Gunanya untuk mengamankan motor listrik atau memberi perlindungan kepada motor listrik dari kerusakan akibat beban lebih. Prinsip kerja termal beban lebih berdasarkan panas (temperatur) yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui elemen-elemen pemanas bimetal. Pelengkungan bimetal akibat panas yang ditimbulkan, bimetal akan menggerakkan kontak-kontak mekanis pemutus rangkaian listrik (Kontak 95-96 membuka) TOR bekerja berdasarkan prinsip pemuaian dan benda bimetal. Contoh menentukan besar Thermal Overload Relay sebagai proteksi motor induksi. Sebuah motor induksi 3 phasa: 1.1 kW, 380 V tentukan seting arus pada TOR yang digunakan sebagai proteksi dari beban lebih? Dari rumus: P = V x I x

√ 3 x cos

ɸ , dimana harga cos ɸ = 0,85 ~ 0,92

didapat I = 1100 / (380 x 1,73 x 0,85 ~ 0,92) = sekitar 2 A Jadi TOR harus diset > 2 A ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker) Selain alat pengaman di atas pada motor listrik juga harus dipasang pembumian, hal ini penting untuk menjaga keselamatan jiwa manusia dan peralatan listrik terhadap bahaya sentuh  jika terjadi arus bocor pada motor tersebut. Guna ELCB (Earth Leakage Circuit Breaker ) untuk memutuskan rangkaian dari sumber jika terjadi tegangan sentuh. Komponen utama ELCB adalah sebuah mekanik pemutus, sebuah penghantar fase, inti trafo arus seimbang dan penghantar netral. Jika tidak ada arus gangguan pada rangkaian maka arus seimbang, sehingga tidak ada pengaruh kemagnetan pada trafo dan tidak ada tegangan yang diimbaskan pada belitan sekunder trafo arus. Jika terjadi arus gangguan pada beban karena kerusaan isolasi sehingga mengalir arus ke bumi, maka keseimbangan pada trafo arus terganggu dan menghasilkan medan magnet yang

41

mengimbaskan suatu tegangan pada belitan sekunder trafo arus yang menyebabkan rangkaian diputuskan oleh system pemutusnya. ELCB bekerja berdasarkan keseimbangan arus beban antara fase dan netral. 2. Besaran Pengaman Hubungan Pendek dan Sirkit Utama dan Cabang Instalasi Motor. Bagian ini akan dijelaskan dengan contoh perhitungan pengaman hubungan pendek motor listrik dan perhitungan sirkit utama dan cabang instalasi motor. Berdasarkan PUIL 2011, suatu sirkit cabang yang menyuplai beberapa motor dan terdiri atas konduktor dengan ukuran berdasarkan 510.5.3.2. harus dilengkapi dengan proteksi arus lebih yang tidak melebihi nilai pengenal atau setelan gawai proteksi sirkit akhir motor yang tertinggi berdasarkan 510.5.5.2.3 ditambah dengan jumlah arus beban penuh semua motor lain yang di suplai oleh sirkit tersebut. Jika dua motor atau lebih dari suatu kelompok harus diasut serentak, perlu dipasang konduktor saluran utama yang lebih besar, disamping itu perlu dipasang proteksi arus lebih dengan nilai pengenal atau stelan yang sesuai. Contoh. Sebuah instalasi motor listrik besar sirkit cabang motor, voltase kerja 230 V. menyuplai motor-motor, yaitu: a. motor sangkar dengan pengasutan bintang-delta, arus pengenal beban penuh 42 A; b. motor serempak pengasutan autotransformator, arus pengenal beban penuh 54 A c. motor rotor lilit, arus pengenal beban penuh 68 A. Masing-masing motor di proteksi terhadap hubung pendek dengan pemutus sirkit. Tentukan: KHA konduktor sirkit cabang a. Setelan proteksi hubungan pendek sirkit cabang b. Setelan proteksi saluran utama dan hubung pendek bila sirkit cabang itu di suplai oleh satu saluran utama yang juga menyuplai motor rotor lilit dengan arus pengenal beban penuh 68 A Penyelesain (perhatikan gambar dibawah)

42

a. Menurut 510.5.4.3, arus pengenal GPAL masing-masing motor adalah sebagai berikut (diambil 115% arus pengenal motor): 1) Motor sangkar: 115% X 42 A = 48,3 A, diambil 50 A (sesuai standar) 2) Motor serempak: 115% X 54 A = 62, 1 A, diambil 63 A (sesuai standar) 3) Motor rotor lilit: 115% X 68 A = 78,2 A, diambil 80 A (sesuai standar) Menurut 510.5.3.1, KHA masing-masing kabel sirkit akhir motor (Iz) adalah sebagai berikut (misalnya NYY 3 Inti di udara, lihat tabel 7.3.-5a): 1) Motor sangkar: 125% X 42 A = 52,5 A, diambil 60 A (NYY 10 mm2) 2) Motor serempak: 125% X 54 A = 67, 5 A, diambil 80 A (NYY 16 mm2) 3) Motor rotor lilit: 125% X 68 A = 85 A, diambil 106 A (NYY 25 mm2) b. Menurut 433.1, maka In gawai proteksi ≤ Iz 1) Motor sangkar, In gawai proteksi diambil 50 A 2) Motor serempak, In gawai proteksi diambil 63 A 3) Motor rotor lilit, In gawai proteksi diambil 100 A c. Menurut 510.5.3.2 KHA kabel sirkit cabang tidak boleh kurang dari 42 A + 54 A + 1, 25 X 68 A =181 A, diambil 202 A (NYY 70 mm2) d. Saklar sirkit cabang harus mempunyai arus pengenal 200 A. e. Arus pengenal gawai proteksi untuk sirkit cabang ≤ 200 A, diambil 160 A f.

Motor lilit ke 2: Arus pengenal GPAL: 115 % X 68 A = 78, 2 A diambil 80 A (sesuai standar) KHA kabel = 125% X 68 A = 85 A diambil 106 A (NYY 25 mm2), In gawai proteksi diambil 100 A

g. Sirkit utama KHA kabel = 181 A + 68 A= 249 A diambil 244 A (NYY 95 mm2) Arus pengenal saklar sirkit utama diambil 250 A. Arus pengenal gawai proteksi di ambil 200 A

43

Gambar 29. Besaran Pangaman Hubungan Singkat

44

Bahan Bacaan 5: Kesalahan-kesalahan penggunaan peralatan instalasi motor listr ik standar PUIL/SNI

1. Troubleshooting Masalah troubleshooting tidak hanya masalah teknis semata tetapi juga mengandung unsur seni. Untuk menjadi teknisi troubleshooting yang trampil maka seseorang troubleshooter harus memiliki persyaratan tertentu antara lain : a. Mempunyai pengertian yang mendalam tentang operasi normal peralatan yang sedang dihadapinya dan disamping itu harus

memiliki pengetahuan lain yang relevan dengan

bidang keahliannya, misalnya pengetahuan mekanikal, elektrikal dan penggunaan alat ukur listrik. b. Pengalaman. Prosedur Umum Pekerjaan troubleshooting memang rumit, penuh variasi dan sangat komplek. Tetapi pekerjaan ini dapat menjadi mudah dan sederhana bila dilaksanakan secara sistematik dengan mengikuti prosedur yang berlaku. Prosedur ini akan membantu teknisi troubleshooter menemukan lokasi gangguan secara tepat dan cepat. Ada 6 tahap pekerjaan yang harus dilakukan oleh seorang troubleshooter pada saat melakukan troubleshooting yaitu : 1) Mengenali keluhan atau gangguan yang timbul. 2) Melakukan serangkaian pemeriksaan. 3) Menganalisa hasil pemeriksaan. 4) Menentukan penyebab gangguan dan cara mengatasinya. 5) Memperbaiki kerusakan yang terjadi. 6) Melakukan pengujian (testing). Secara umum, rangkaian listrik disini dapat dibedakan menjadi dua bagian : 1) Rangkaian Daya 2) Rangkaian Kontrol

45

Sebaiknya pengecekan pertama dilakukan pada rangkaian daya. Selanjutnya jika rangkaian daya bekerja, lakukan pengecekan pada rangkaian kontrol. Pengecekan pada rangkaian daya : 1) Daya yang masuk ke rangkaian dan kesempurnaannya. 2) Periksa kebenaran fungsi dari peralatan proteksi. 3) Periksa kontinuitas kabel secara penglihatan. 4) Periksa adanya tanda terbakar pada peralatan Pengecekan pada rangkaian kontrol : 1) Pertama daya untuk rangkaian kontrol. 2) Periksa kebenaran fungsi dari relay, timer dan saklar. 3) Periksa kontinuitas kabel secara penglihatan. 4) Periksa sambungan kawat dan terminal rangkaian. 5) Periksa operasi logika sekuense pensaklaran kontaktor. 6) Periksa penyetelan durasi waktu. Pengecekan Kontinyuitas tanpa Sumber Tegangan Pengecekan kontinyuitas seperti tes isolasi sebaiknya dilakukan pada rangkaian tanpa tegangan. 1) Pengetesan/Pengujian kontinyuitas. Rangkaian ini tidak disambungkan dengan sumber tegangan untuk pengecekan kontinyuitas. Dapat dilakukan dengan menggunakan Audio Continuity Tester. Begitu juga, ohmmeter atau mutimeter dapat digunakan untuk pengecekan kontinyuitas. Pengecekan kontinyuitas dilakukan dengan maksud : a) Keutuhan kabel (1) Keutuhan dari bagian-bagian rangkaian listrik. (2) Keutuhan dari sistem pembumian (earthing system). (3) Keakuratan pengawatan rangkaian daya dan kontrol terhadap terminal dengan benar. (4) Perbedaan penghantar aktif dan netral sebelum dihubungkan dengan penghantar. 46

(5) Periksa kesalahan pengawatan antara perbedaan rangkaian daya dengan rangkaian kontrol secara langsung, periksa bagian yang hubung singkat. b) Keutuhan saklar, sekring dan peralatan yang lainnya.

Gambar 30. Pengecekan kontnyuitas dengan audio tester

Gambar 31. Pengecekan kontnyuitas dengan Ohmmeter

2) Pengetesan/Pengujian Isolasi. Pengetesan ini dilakukan tanpa sumber tegangan juga. Tujuannya untuk mengecek isolasi kabel atau rangkaian daya. Peralatan yang digunakan untuk mengecek isolasi secara utuh adalah Insulation Resistance Tester. Gambar di bawah memperlihatkan rangkaian motor kontrol hubungan circuit braeker, fuse dan overload relay pada rangkaian motor kontrol.

Gambar 32. Tes isolasi dengan Insulation Resistance Tester

3) Pengecekan Kontinyuitas dengan Sumber Tegangan

47

Secara umum, jika memungkinkan menentukan letak gangguan dilakukan dengan tidak menghubungkan sumber tegangan, tetapi pada kondisi tertentu, untuk menentukan kesalahan hanya memungkinkan jika rangkaian bertegangan. Pengecekan seperti ini harus dilakukan dengan hati-hati mengikuti tindakan keselematan. Kontinyuitas peralatan listrik dapat dicek dengan lampu sebagai pengecek (test lamp). Lampu tes dihubungkan antara kedua phasa. Jadi dengan rangkaian penguji ini, pengujian kontinyuitas dapat dilakukan. Dengan tambahan jenis lampu pengujian visual, dapat digunakan untuk pengujian kontinyuitas sederhana. Alternatif lain, voltmeter atau multimeter dapat digunakan untuk memeriksa tegangan dan kotinyuitas penghantar atau peralatan listrik. Jika menguji tegangan tiga phasa, gunakan dua buah lampu yang dihubungkan seri dan jangan menggunakan sebuah lampu. Saat ini, kebanyakan pabrikan pengecekan tegangan dilakukan dengan detail untuk membantu pengujian terintegritas pada bagian tertentu. Jika pengujian tegangan pada titik tertentu, instrumen pengukur harus akurat. Oleh karena itu, perbandingan tegangan pada titik tertentu cukup untuk menggambarkan suatu kesimpulan.

Gambar 33. Pengecekan kontinyuitas dengan test lamp

Pengujian Opsional 1) Pengujian resistansi kabel dengan Megger dan peralatan bantu sistem satu phasa. 2) Putuskan hubungan P dan N dari sumber tegangan, sedapat-dapatnya dari ujung yang lainnya. Sekarang rangkaian telah terisolasi, hubung sikatkan P dan N sesaat. Hubungkan 48

saklar dan peralatan proteksi, terminal motor terbuka, sehingga motor terisolasi dari rangkaian pengujian. Periksa resistansi dengan insulation tester antara netral dan arde. Jika nilai yang ditunjukan kurang dari 1 MΩ berarti ada kesalahan isolasi pada kabel penghantar

atau terminal. 3) Pengujian resistansi kabel dengan Megger dan peralatan bantu sistem tiga phasa. 4) Putuskan hubungan L1, L2 dan L3 dari sumber tegangan, sedapat-dapatnya dari ujung yang lainnya. Hubung singkatkan terminal L1, L2 dan L3 sesaat. Hubungkan circuit breaker dan peralatan proteksi, terminal motor T1, T2 dan T3 terbuka, sehingga motor terisolasi dari rangkaian pengujian. Periksa resistansi dengan insulation tester antara masing-masing penghantar dan arde. Jika nilai yang ditunjukan kurang dari 1 MΩ berarti ada kesalahan isolasi pada kabel

penghantar atau terminal.

Gambar 34. Megger pada sistem satu phasa. (Kiri) Megger pada sistem tiga phasa (kanan)

Pengujian resistansi motor Kondisi awal untuk pengujian tahanan isolasi motor, pertama-tama motor harus terisolasi total dari sumber tegangan. Hubungkan megger pada masing-masing penghantar motor dan arde, untuk memeriksa kumparan stator terhadap arde. Ini akan membantu untuk menentukan kondisi kumparan stator. Secara sederhana, untuk pengujian hubung singkat antara dua kumparan dengan megger pada terminal kumparan stator, seperti yang ditunjukan pada gambar di bawah. Jika hasil pembacaan rendah dapat diidentifikasi adanya kegagalan isolasi pada kumparan motor.

49

Gambar 35. Pengujian dengan megger untuk kumparan motor dan Pengujian dengan megger untuk kumparan motor

Contoh troubleshooting Pada uraian diatas, bermacam-macam rangkaian kontrol dasar dan komplek untuk motor tiga phasa telah dibahas secara detail. Berikut adalah contoh troubleshooting rangkaian control, yaitu rangkaian kontrol untuk motor tiga phasa DOL starter dengan kontak kontrol yang terpelihara. Permasalahan mula jalan dan jalan motor diuraikan dibawah ini : 1) Motor akan jalan dengan menekan tombol tekan start, tetapi segera berhenti setelah melepas tombol tekan start. 2) Motor jalan dan berhenti setelah 2 menit tombol tekan start dilepas. 3) Dengan asumsi sikring pada rangkaian utama tidak putus. Berikut adalah solusi terhadap permasalahan yang diuraikan diatas : 1) Sejak motor jalan dengan menekan tombol tekan start, ini mengindikasikan bahwa kontaktor (K1) akan mengendalikan sumber tegangan jika rangkaian sempurna dengan menekan tombol tekan start. Bagaimanapun juga, motor akan segera berhenti saat tombol tekan start dilepas. 2) Pada rangkaian kontrol, secepatnya kontaktor utama terhubung on, kontak NO diparalel dengan kontak tombol tekan start yang harus tertutup dan rangkaian kontrol bekerja saat tombol tekan start ditekan atau relay beban lebih bekerja dan kontak NC terbuka. Jika motor jalan dan berhenti setelah 2 menit, untuk troubleshoot, dilakukan berdasarkan langkah-langkah sebagai berikut : 1) Periksa sumber tegangan (L1), periksa tegangan antara L1 dan netral (N).

50

2) Periksa sikring rangkaian kontrol (F3) dengan multimeter. Jika sikring rangkaian pengendali (F3) putus, ganti sikring dan jalankan motor, motor harus jalan jika permasahannya hanya sikring rangkaian pengendali (F3) putus. 3) Jika sikring rangkaian kontrol (F3) OK, periksa apakah relay beban lebih telah bekerja. Periksa dengan bantuan multimeter. Periksa tegangan antara terminal netral dengan kontak terminal keluaran relay beban lebih, hubungkan tombol tekan stop. Jika relay beban lebih telah bekerja, tidak akan mendapatkan tegangan antara kedua terminal. Reset relay beban lebih dan pastikan bahwa motor tidak berputar karena beban lebih. Jika tidak ada tegangan antara kedua terminal, cari kehilangan kontak atau kawat penghantar putus pada kontak berikutnya di rangkaian pengendali. Strategi troubleshooting Strategi troubleshooting rangkaian pengendali dan rangkaian logik ladder : 1) Disini yang penting gambar rangkaian pengendali, rincian peralatan, keberadaan

interkoneksi dan interlok sewaktu troubleshooting rangkaian pengendali. Troubleshooting mesin atau masalah peralatan, sangat baik jika mempunyai “Manufacturer,s Operation  dan Maintenance Manual”, juga “Troubleshooting Instructions”. 2) Blok diagram interlok dan urutan kontrol operasi peralatan/mesin harus tersedia selama

troubleshooting. 3) Gambar dan uraian rangkaian daya peralatan atau mesin, peralatan kontrol, kontaktor,

timer, counter, safety,

peralatan proteksi dan sebagainya dibutuhkan untuk alasan

troubleshooting. 4) Kelayakan pengujian dan instrumen pengukuran dipersyaratkan untuk pengujian rangkaian

daya dan pengendali peralatan, atau mesin harus tersedia. 5) Saklar utama daya OFF pada peralatan/mesin dan saklar pengendali OFF, untuk

menghindari sesuatu yang merugikan atau kecelakan sewaktu troubleshooting pada rangkaian pengendali yang disebabkan peralatan bekerja secara mendadak. 6) Sebagai rangkaian pengendali ada perbedaan dari peralatan terhadap peralatan dan mesin

terhadap mesin, ini tidak memungkinkan untuk diformasikan atau strategi dasar untuk

51