Prinsip Motor Listrik

Motor Listrik Motor listrik termasuk kedalam kategori mesin listrik dinamis dan merupakan sebuah perangkat elektromagnetik yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan misalnya: di industri

(seperti: untuk memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan

kompresor, mengangkat bahan/crane, dll) dan digunakan  juga pada peralatan listrik rumah tangga (seperti: mixer, bor listrik, kipas angin).

Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri, sebab diperkirakan bahwa motor‐motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di industri. Mekanisme kerja untuk seluruh jenis seluruh  jenis motor listrik secara umum sama (Gambar 1), yaitu: • Arus listrik dalam medan magnet akan memberikan gaya. • Jika kawat yang membawa arus dibengkokkan menjadi sebuah lingkaran/loop, maka kedua sisi loop, yaitu pada sudut kanan medan magnet, akan mendapatkan gaya pada arah yang berlawanan. • Pasangan gaya menghasilkan tenaga putar/ torsi untuk memutar kumparan. • Motor‐motor memiliki beberapa loop pada dinamonya untuk memberikan tenaga putaran yang lebih seragam dan medan magnetnya dihasilkan oleh susunan elektromagnetik yang disebut kumparan medan.

Gambar 1. Prinsip Dasar Kerja Motor Listrik. Dalam memahami sebuah motor listrik, penting untuk mengerti apa yang dimaksud dengan beban tenaga  putar/torsi sesuai  sesuai dengan dengan kecepatan yang diperlukan. diperlukan. motor. Beban mengacu kepada keluaran tenaga putar/torsi  Beban umumnya dapat dikategorikan kedalam tiga kelompok: • Beban torsi  konstan, konstan, adalah beban dimana permintaan keluaran energinya bervariasi dengan kecepatan operasinya, namun torsi nya tidak bervariasi. Contoh beban dengan torsi konstan adalah conveyors, rotary kilns, dan pompa displacement konstan. • Beban dengan torsi  variabel , adalah beban dengan torsi yang bervariasi dengan kecepatan operasi. Contoh beban dengan torsi variabel adalah pompa sentrifugal dan fan (torsi bervariasi sebagai kwadrat kecepatan).

• Beban dengan energi  konstan, konstan, adalah beban dengan permintaan torsi yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan‐peralatan mesin.

JENIS MOTOR LISTRIK Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis dua  jenis utama motor listrik: motor DC dan motor AC. Motor tersebut diklasifikasikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasi, dan dijelaskan lebih lanjut dalam bagan dibawah ini.

Gambar 2. Klasifikasi Motor Listrik.

1. Motor DC/Arus Searah Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct‐ unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang, seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga DC  juga relatif mahal relatif  mahal dibanding motor AC.

Gambar 3. Motor DC. Sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama: i.

Kutub medan. medan. Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub elektromagnetik akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan elektromagnetik yang stasioner dan dinamo yang bergerak pada bantalan bearing diantara ruang kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Untuk motor

• Beban dengan energi  konstan, konstan, adalah beban dengan permintaan torsi yang berubah dan berbanding terbalik dengan kecepatan. Contoh untuk beban dengan daya konstan adalah peralatan‐peralatan mesin.

JENIS MOTOR LISTRIK Bagian ini menjelaskan tentang dua jenis dua  jenis utama motor listrik: motor DC dan motor AC. Motor tersebut diklasifikasikan berdasarkan pasokan input, konstruksi, dan mekanisme operasi, dan dijelaskan lebih lanjut dalam bagan dibawah ini.

Gambar 2. Klasifikasi Motor Listrik.

1. Motor DC/Arus Searah Motor DC/arus searah, sebagaimana namanya, menggunakan arus langsung yang tidak langsung/direct‐ unidirectional. Motor DC digunakan pada penggunaan khusus dimana diperlukan penyalaan torsi yang tinggi atau percepatan yang tetap untuk kisaran kecepatan yang luas. Motor DC tersedia dalam banyak ukuran, namun penggunaannya pada umumnya dibatasi untuk beberapa penggunaan berkecepatan rendah, penggunaan daya rendah hingga sedang, seperti peralatan mesin dan rolling mills, sebab sering terjadi masalah dengan perubahan arah arus listrik mekanis pada ukuran yang lebih besar. Juga, motor tersebut dibatasi hanya untuk penggunaan di area yang bersih dan tidak berbahaya sebab resiko percikan api pada sikatnya. Motor DC juga DC  juga relatif mahal relatif  mahal dibanding motor AC.

Gambar 3. Motor DC. Sebuah motor DC yang memiliki tiga komponen utama: i.

Kutub medan. medan. Secara sederhana digambarkan bahwa interaksi dua kutub elektromagnetik akan menyebabkan perputaran pada motor DC. Motor DC memiliki kutub medan elektromagnetik yang stasioner dan dinamo yang bergerak pada bantalan bearing diantara ruang kutub medan. Motor DC sederhana memiliki dua kutub medan: kutub utara dan kutub selatan. Untuk motor

DC yang lebih besar atau lebih komplek terdapat satu atau lebih elektromagnetik. Struktur medan elektromagnetik motor DC besar ini diperoleh dari arus listrik yang dihubungkan dari sumber listrik luar. ii.

Dinamo. Dinamo. Bila arus masuk menuju dinamo, maka arus ini akan menjadi elektromagnet. Dinamo yang berbentuk silinder dihubungkan oleh as ke beban untuk menggerakkan beban. Untuk kasus motor DC yang kecil, dinamo berputar karena interaksi gaya magnet yang dibentuk oleh kutub medan dengan kutub medan magnet yang tetap dan dinamo dengan kutub medan magnet berubah‐ubah. Arah medan magnet dinamo berubah‐ubah lokasi kutubnya disebabkan adanya komutator/cincin

belah

yang

merubah

arah

arus

listrik

sumber

penghasil

medan

elektromagnetik dinamo beubah arah saat putaran dinamo sampai kutub utara dan selatan medan magnet dari kutub medan. medan. Dengan adanya perubahan periodik kutub medan elektromagnetik dinamo tersebut maka dinamo berputar. iii.

Kommutator . Komponen ini terutama ditemukan dalam motor DC. Kegunaannya adalah untuk membalikan arah arus listrik yang serta merta arah kutub elektromagnetik pada dinamo.

Keuntungan utama motor DC adalah kecepatannya mudah dikendalikan dan tidak mempengaruhi kualitas pasokan daya. Motor DC ini dapat dikendalikan dengan mengatur: •

Tegangan dinamo – dinamo – meningkatkan tegangan dinamo akan meningkatkan kecepatan.

•

 Arus medan – medan  – menurunkan arus listrik pada kutub medan akan meningkatkan kecepatan.

Hubungan antara kecepatan, flux medan dan tegangan dinamo ditunjukkan dalam persamaan berikut: 

Gaya elektromagnetik: E = KΦN



Torsi: T = KΦIa

Dimana: E =gaya elektromagnetik yang dikembangkan pada terminal dinamo (volt) Φ = flux medan yang berbanding lurus dengan arus listrik kutub medan

N = kecepatan dalam RPM (putaran per menit) T = torsi elektromagnetik motor Ia = arus dinamo K = konstanta persamaan

Jenis‐Jenis Motor DC/Arus Searah a. Motor DC  Motor  DC sumber  sumber daya daya terpisah/ Separately  terpisah/ Separately Excited  Excited  Pada motor ini arus listrik kutub medan dipasok dari sumber terpisah dari arus listrik dinamo.

b. Motor DC  Motor DC sumber  sumber daya daya sendiri/ Self  sendiri/ Self Excited  Excited dibagi lagi menjadi: •

Motor  DC  shunt . Pada motor shunt, gulungan kutub medan (medan shunt) disambungkan secara paralel dengan gulungan dinamo (A) seperti diperlihatkan dalam gambar 4. Oleh karena itu total arus dalam jalur dalam  jalur merupakan penjumlahan arus medan dan arus dinamo.

Gambar 4. Karakteristik Motor DC Shunt. Berikut tentang kecepatan motor DC shunt (E.T.E., 1997): 

Kecepatan pada prakteknya konstan tidak tergantung pada beban (hingga torsi tertentu setelah kecepatannya berkurang, lihat Gambar 4) dan oleh karena itu cocok untuk penggunaan komersial dengan starting torque yang rendah.



Kecepatan dapat dikendalikan dengan cara memasang tahanan dalam susunan seri dengan dinamo (kecepatan berkurang) atau dengan memasang tahanan pada arus medan (kecepatan bertambah).

•

Motor  DC  seri . Dalam motor seri, gulungan kutub medan (medan shunt) dihubungkan secara seri dengan gulungan dinamo (A) seperti ditunjukkan dalam gambar 5. Oleh karena itu, arus medan sama dengan arus dinamo. Berikut tentang kecepatan motor seri (Rodwell International Corporation, 1997; L.M. Photonics Ltd, 2002): 

Kecepatan dibatasi pada 5000 RPM.



Harus dihindarkan menjalankan motor seri tanpa ada beban sebab motor akan menaikkan kecepatan tanpa terkendali.

Motor‐motor seri cocok untuk penggunaan yang memerlukan starting torque yang tinggi, seperti derek dan alat pengangkat hoist (lihat Gambar 5).

Gambar 5. Karakteristik Motor DC Seri. •

Motor DC  Motor  DC Compound/Gabungan Compound/Gabungan. Motor Kompon DC merupakan gabungan motor seri dan shunt. Pada motor kompon, gulungan kutub medan (medan shunt) dihubungkan secara paralel dan seri dengan gulungan dinamo (A) seperti yang ditunjukkan dalam gambar 6. Sehingga, motor kompon memiliki starting torque yang bagus dan kecepatan yang stabil. Makin tinggi persentase penggabungan (yakni persentase gulungan medan shunt dan gulungan seri dinamo), makin tinggi pula starting torque yang dapat ditangani oleh motor ini. Contoh, penggabungan 40‐ 50% menjadikan motor ini cocok untuk alat pengangkat hoist dan derek dibanding motor kompon yang standar (12%) yang tidak cocok untuk aplikasi ini(myElectrical, 2005).

Gambar 6. Karakteristik Motor DC Kompon.

2. Motor AC/Arus Bolak‐Balik Motor AC/arus bolak‐balik menggunakan arus listrik yang membalikkan arahnya secara teratur pada rentang waktu tertentu. Motor listrik AC memiliki dua buah bagian dasar listrik: "stator" dan "rotor" seperti ditunjukkan dalam Gambar 7.

Gambar 7. Motor Sinkron.

Stator merupakan komponen listrik statis. Rotor merupakan komponen listrik berputar untuk memutar as motor. Kekurangan motor AC dibanding motor DC adalah bahwa kecepatan motor AC lebih sulit dikendalikan. Untuk mengatasi kerugian ini, motor AC biasanya dilengkapi dengan driver untuk merubah frekuensi sumber listrik AC motor(VFD/inverter) sebagai kendali kecepatan. Motor induksi merupakan slah satu motor AC yang paling populer di industri karena kehandalannya dan lebih mudah perawatannya dibanding motor DC. Motor induksi cukup murah (harganya setengah atau kurang dari harga sebuah motor DC) dan juga memberikan rasio daya terhadap berat yang cukup tinggi (sekitar dua kali motor DC). Jenis‐Jenis Motor AC :

a. Motor  sinkron. Motor sinkron adalah motor AC yang bekerja pada kecepatan tetap pada sistem frekuensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk starting torque untuk mencpai kecepatan sinkron karena motor ini memiliki starting torque yang rendah. Oleh karena itu motor sinkron cocok untuk beban dengan torsi awal yang rendah seperti kompresor udara. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistem jaringan listrik. Komponen utama motor sinkron adalah (Gambar 7): • Rotor . Perbedaan utama antara motor sinkron dengan motor AC  jenis induksi (asinkron) adalah bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan yang sama dengan perputaran medan magnet. Hal ini memungkinkan sebab medan magnit rotor tidak lagi terinduksi saat mencapai kecepatan sinkron. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC‐excited, yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan dengan medan magnet lainnya. • Stator . Stator menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut (Parekh, 2003): 

Ns = 120 f / P Dimana: f = frekwensi dari pasokan frekwensi P= jumlah kutub

b. Motor  induksi . Motor induksi merupakan motor yang paling umum digunakan pada berbagai peralatan industri. Popularitasnya karena rancangannya yang sederhana, murah dan mudah didapat, dan dapat langsung disambungkan ke sumber daya AC.

Komponen Motor induksi memiliki dua komponen listrik utama (Gambar 8):

Gambar 8. Motor Induksi. • Rotor . Motor induksi menggunakan dua jenis rotor: 

Rotor kandang tupai terdiri dari batang penghantar tebal yang dilekatkan dalam petak‐petak slots paralel. Batang‐batang tersebut diberi hubungan pendek pada kedua ujungnya dengan alat cincin hubungan pendek.



Lingkaran rotor  yang memiliki  gulungan tiga  fase, lapisan ganda dan terdistribusi. Dibuat melingkar sebanyak kutub stator. Tiga fase digulungi kawat pada bagian dalamnya dan ujung yang lainnya dihubungkan ke cincin kecil yang dipasang pada batang as dengan brush yang menempel padanya.

• Stator . Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fase. Gulungan ini dililitkan sehingga membentuk jumlah kutub tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat . Motor induksi dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama (Parekh, 2003): 

Motor  induksi satu fase. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fase, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan komponen untuk starting motor. Sejauh ini motor ini merupakan  jenis motor yang paling umum digunakan dalam peralatan rumah tangga, seperti kipas angin, mesin cuci dan pengering pakaian, dan untuk penggunaan hingga 3 sampai 4 Hp.



Motor  induksi  tiga  fase. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fase yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan starting torque tinggi sehingga bisat starting tanpa komponen tambahan. Diperkirakan bahwa sekitar 70% motor di industri menggunakan  jenis ini, sebagai contoh, pompa, kompresor, belt conveyor,  jaringan listrik , dan grinder. Tersedia dalam ukuran 1/3 hingga ratusan Hp.

Kecepatan motor induksi : Listrik dipasok ke stator yang akan menghasilkan medan magnet . Medan magnet  ini bergerak dengan kecepatan sinkron disekitar rotor. Arus rotor menghasilkan medan magnet kedua, yang

berusaha untuk melawan medan magnet stator, yang menyebabkan rotor berputar. Walaupun begitu, didalam prakteknya motor tidak pernah bekerja pada kecepatan sinkron namun pada “kecepatan dasar” yang lebih rendah. Terjadinya perbedaan antara dua kecepatan tersebut disebabkan adanya beban sehingga terjadi “slip/geseran” yang akan meningkat dengan meningkatnya beban. Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut dinamakan “motor cincin geser /slip ring motor ”. Persamaan berikut dapat digunakan untuk menghitung persentase slip/geseran(Parekh, 2003): 

% Slip = (Ns – Nb)/Ns x 100 Dimana: Ns = kecepatan sinkron dalam RPM Nb = kecepatan dasar dalam RPM

Hubungan antara arus, kecepatan dan torsi :

Gambar 9. Grafik Torsi vs Kecepatan Motor Induksi. Gambar 9 menunjukan grafik torsi vs kecepatan motor induksi AC tiga fase dengan arus yang sudah ditetapkan. Dapat dilihat pada grafik karakteristik motor induksi, bahwa : •

Saat awal start  motor ternyata terdapat arus start awal yang tinggi dan torsi yang rendah (“pull‐up torque”).

•

Mencapai 80% kecepatan penuh, torsi berada pada tingkat tertinggi (“pull ‐out torque”) dan arus mulai turun.

•

Pada kecepatan penuh, atau kecepatan sinkron, arus torsi dan stator turun ke nol

Motor Listrik AC Satu Fasa Pembahasan dalam artikel kali ini di titik beratkan pada motor listrik AC 1 fasa, yang terdiri dari: • Motor Kapasitor • Motor Shaded Pole • Motor Universal

Prinsip kerja Motor AC Satu Fasa Motor AC satu fasa berbeda cara kerjanya dengan motor AC tiga fasa, dimana pada motor AC tiga fasa untuk belitan statornya terdapat tiga belitan yang menghasilkan medan putar dan pada rotor sangkar terjadi induksi dan interaksi torsi yang menghasilkan putaran. Sedangkan pada motor satu fasa memiliki

dua belitan stator, yaitu belitan fasa utama (belitan U1‐U2) dan belitan fasa bantu (belitan Z1‐Z2), lihat gambar1.

Gambar 1. Prinsip Medan Magnet Utama dan Medan magnet Bantu Motor Satu fasa Belitan utama menggunakan penampang kawat tembaga lebih besar sehingga memiliki impedansi lebih kecil. Sedangkan belitan bantu dibuat dari tembaga berpenampang kecil dan  jumlah belitannya lebih banyak, sehingga impedansinya lebih besar dibanding impedansi belitan utama. Grafik arus belitan bantu Ibantu dan arus belitan utama Iutama berbeda fasa sebesar φ, hal ini disebabkan karena perbedaan besarnya impedansi kedua belitan tersebut. Perbedaan arus beda fasa ini menyebabkan arus total, merupakan penjumlahan vektor arus utama dan arus bantu. Medan magnet utama yang dihasilkan belitan utama juga berbeda fasa sebesar φ dengan medan magnet bantu.

Gambar 2. grafik Gelombang arus medan bantu dan arus medan utama

Gambar 3. Medan magnet pada Stator Motor satu fasa Belitan bantu Z1‐Z2 pertama dialiri arus Ibantu menghasilkan fluks magnet Φ tegak lurus, beberapa saat kemudian belitan utama U1‐U2 dialiri arus utama Iutama. yang bernilai positip. Hasilnya adalah medan magnet yang bergeser sebesar 45° dengan arah berlawanan  jarum  jam. Kejadian ini berlangsung terus sampai satu siklus sinusoida, sehingga menghasilkan medan magnet yang berputar pada belitan statornya. Rotor motor satu fasa sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentuk batang‐batang kawat yang ujung‐ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupai bentuk sangkar tupai, maka sering disebut rotor sangkar.

Gambar 4. Rotor sangkar Belitan rotor yang dipotong oleh medan putar stator, menghasilkan tegangan induksi, interaksi antara medan putar stator dan medan magnet rotor akan menghasilkan torsi putar pada rotor.

Motor Kapasitor Motor kapasitor satu phasa banyak digunakan dalam peralatan rumah tangga seperti motor pompa air, motor mesin cuci, motor lemari es, motor air conditioning. Konstruksinya sederhana dengan daya kecil

dan bekerja dengan tegangan suplai PLN 220 V, oleh karena itu menjadikan motor kapasitor ini banyak dipakai pada peralatan rumah tangga.

Gambar 5. Motor kapasitor Belitan stator terdiri atas belitan utama dengan notasi terminal U1‐U2, dan belitan bantu dengan notasi terminal Z1‐Z2 Jala‐ jala L1 terhubung dengan terminal U1, dan kawat netral N terhubung dengan terminal U2. Kondensator kerja berfungsi agar perbedaan sudut phasa belitan utama dengan belitan bantu mendekati 90°. Pengaturan arah putaran motor kapasitor dapat dilakukan dengan (lihat gambar6): • Untuk menghasilkan putaran ke kiri (berlawanan  jarum  jam) kondensator kerja CB disambungkan ke terminal U1 dan Z2 dan terminal Z1 dikopel dengan terminal. • Putaran ke kanan (searah  jarum  jam) kondensator kerja disambung kan ke terminal Z1 dan U1 dan terminal Z2 dikopel dengan terminal U1.

Gambar 6. Pengawatan motor kapasitor dengan pembalik putaran. Motor kapasitor dengan daya diatas 1 KW di lengkapi dengan dua buah kondensator dan satu buah saklar sentrifugal. Belitan utama U1‐U2 dihubungkan dengan jala‐ jala L1 dan Netral N. Belitan bantu Z1‐ Z2 disambungkan seri dengan kondensator kerja CB, dan sebuah kondensator starting CA diseri dengan kontak normally close (NC) dari saklar sentrifugal, lihat gambar 7. Awalnya belitan utama dan belitan bantu mendapatkan tegangan dari jala‐ jala L1 dan Netral. Kemudian dua buah kondensator CB dan CA, keduanya membentuk loop tertutup sehingga rotor mulai berputar, dan ketika putaran mendekati 70% putaran nominalnya, saklar sentrifugal akan membuka dan kontak normally close memutuskan kondensator bantu CA.

Gambar 7. Pengawatan dengan Dua Kapasitor Fungsi dari dua kondensator yang disambungkan parallel, CA+CB, adalah untuk meningkatkan nilai torsi awal untuk mengangkat beban. Setelah putaran motor mencapai 70% putaran, saklar sentrifugal terputus sehingga hanya kondensator kerja CB saja yang tetap bekerja. Jika kedua kondensator rusak maka torsi motor akan menurun drastis, lihat gambar 8.

Gambar 8. Karakteristik Torsi Motor kapasitor

MotorShaded Pole Motor shaded pole atau motor phasa terbelah termasuk motor satu phasa daya kecil, dan banyak digunakan untuk peralatan rumah tangga sebagai motor penggerak kipas angin, blender. Konstruksinya sangat sederhana, pada kedua ujung stator ada dua kawat yang terpasang dan dihubung singkatkan fungsinya sebagai pembelah phasa. Belitan stator dibelitkan sekeliling inti membentuk seperti belitan transformator. Rotornya berbentuk sangkar tupai dan porosnya ditempatkan pada rumah stator ditopang dua buah bearing.

Gambar 9. motor shaded pole, Motor fasa terbelah. Irisan penampang motor shaded pole memperlihatkan dua bagian, yaitu bagian stator dengan belitan stator dan dua kawat shaded pole. Bagian rotor sangkar ditempatkan di tengah‐tengah stator, lihat gambar 10.

Gambar 10. Penampang motor shaded pole. Torsi putar dihasilkan oleh adanya pembelahan phasa oleh kawat shaded pole. Konstruksi yang sederhana, daya yang kecil, handal, mudah dioperasikan, bebas perawatan dan cukup di suplai dengan Tegangan AC 220 V, jenis motor shaded pole banyak digunakan untuk peralatan rumah tangga kecil.

Motor Universal Motor Universal termasuk motor satu phasa dengan menggunakan belitan stator dan belitan rotor. Motor universal dipakai pada mesin  jahit, motor bor tangan. Perawatan rutin dilakukan dengan mengganti sikat arang yang memendek atau pegas sikat arang yang lembek. Kontruksinya yang sederhana, handal, mudah dioperasikan, daya yang kecil, torsinya yang cukup besar motor universal dipakai untuk peralatan rumah tangga.

Gambar 11. komutator pada motor universal. Bentuk stator dari motor universal terdiri dari dua kutub stator. Belitan rotor memiliki dua belas alur belitan dan dilengkapi komutator dan sikat arang yang menghubungkan secara seri antara belitan stator dengan belitan rotornya. Motor universal memiliki kecepatan tinggi sekitar 3000 rpm.

Gambar 12. stator dan rotor motor universal Aplikasi motor universal untuk mesin  jahit, untuk mengatur kecepatan dihubungkan dengan tahanan geser dalam bentuk pedal yang ditekan dan dilepaskan.

Standarisasi Motor Listrik Motor listrik yang umum digunakan di dunia Industri adalah motor listrik asinkron, dengan dua standar global yakni IEC dan NEMA. Motor asinkron IEC berbasis metrik (milimeter), sedangkan motor listrik NEMA berbasis imperial (inch), dalam aplikasi ada satuan daya dalam horsepower (hp) maupun kiloWatt (kW). Motor listrik dalam standard IEC dibagi menjadi beberapa kelas sesuai dengan efisiensi yang dimilikinya. Sebagai standar di Uni Eropa, pembagian kelas ini menjadi EFF1, EFF2 dan EFF3. Untuk kelas EFF1 adalah motor listrik yang paling efisien, paling sedikit memboroskan tenaga, sedangkan EFF3 sudah tidak boleh dipergunakan dalam lingkungan uni eropa, sebab memboroskan bahan bakar di pembangkit listrik dan secara otomatis akan menimbulkan buangan karbon yang terbanyak, sehingga lebih mencemari lingkungan.

Standar IEC yang berlaku adalah IEC 34‐1, ini adalah sebuah standar yang mengatur rotating equipment bertenaga listrik. Ada banyak pabrik elektrik motor, tetapi hanya sebagian saja yang benar‐benar mengikuti arahan IEC 34‐1 dan juga mengikuti arahan level efisiensi dari Uni Eropa. Banyak produsen elektrik motor yang tidak mengikuti standar IEC dan Uni Eropa supaya produknya menjadi murah dan lebih banyak terjual, banyak negara berkembang manjdi pasar untuk produk ini, yang dalam  jangka panjang memboroskan keuangan pemakai, sebab tagihan listrik yang semakin tinggi setiap tahunnya. Lembaga yang mengatur dan menjamin level efisiensi ini adalah CEMEP, sebuah konsorsium di Eropa yang didirikan oleh pabrik‐pabrik elektrik motor yang ternama, dengan tujuan untuk menyelamatkan lingkungan dengan mengurangi pencemaran karbon secara global, karena banyak daya diboroskan dalam pemakaian beban listrik. Sebagai contoh, dalam sebuah industri rata‐rata konsumsi listrik untuk motor listrik adalah sekitar 65‐ 70% dari total biaya listrik,  jadi memakai elektrik motor yang efisien akan mengurangi biaya overhead produksi, sehingga menaikkan daya saing produk, apalagi dengan kenaikan tarif  listrik setiap tahun, maka pemakaian motor listrik EFF1 sudah waktunya menjadi keharusan.

Generator sinkron Prinsip Kerja Generator sinkron Yang akan menjadi kerangka bahasan kali ini adalah pengoperasian generator sinkron dalam kondisi berbeban, tanpa beban, menentukan reaktansi dan resistansi dengan melakukan percobaan tanpa beban (beban nol), percobaan hubung‐singkat dan percobaan resistansi jangkar. Seperti telah dijelaskan pada artikel‐artikel sebelumnya, bahwa kecepatan rotor dan frekuensi dari tegangan yang dibangkitkan oleh suatu generator sinkron berbanding lurus. Gambar 1 akan memperlihatkan prinsip kerja dari sebuah generator AC dengan dua kutub, dan dimisalkan hanya memiliki satu lilitan yang terbuat dari dua penghantar secara seri, yaitu penghantar a dan a’.

Gambar 1. Diagram Generator AC Satu Phasa Dua Kutub. Lilitan seperti disebutkan diatas disebut “Lilitan terpusat”, dalam generator sebenarnya terdiri dari banyak lilitan dalam masing‐masing fasa yang terdistribusi pada masing‐masing alur stator dan disebut “Lilitan terdistribusi”. Diasumsikan rotor berputar searah  jarum  jam, maka fluks medan rotor bergerak sesuai lilitan jangkar. Satu putaran rotor dalam satu detik menghasilkan satu siklus per detik atau 1 Hertz (Hz). Bila kecepatannya 60 Revolution per menit (Rpm), frekuensi 1 Hz. Maka untuk frekuensi f = 60 Hz, rotor harus berputar 3600 Rpm. Untuk kecepatan rotor n rpm, rotor harus berputar pada kecepatan n/60 revolution per detik (rps). Bila rotor mempunyai lebih dari 1 pasang kutub, misalnya P kutub maka masing‐masing revolution dari rotor menginduksikan P/2 siklus tegangan dalam lilitan stator. Frekuensi dari tegangan induksi sebagai sebuah fungsi dari kecepatan rotor, dan diformulasikan dengan:

Untuk generator sinkron tiga fasa, harus ada tiga belitan yang masing‐masing terpisah sebesar 120 derajat listrik dalam ruang sekitar keliling celah udara seperti diperlihatkan pada kumparan a – a’, b – b’ dan c – c’ pada gambar 2. Masing ‐masing lilitan akan menghasilkan gelombang Fluksi sinus satu dengan lainnya berbeda 120 derajat listrik. Dalam keadaan seimbang besarnya fluksi sesaat : ΦA = Φm. Sin ωt ΦB = Φm. Sin ( ωt – 120° ) ΦC = Φm. Sin ( ωt – 240° )

Gambar 2. Diagram Generator AC Tiga Fasa Dua Kutub Besarnya

fluks

resultan

adalah

 jumlah

vektor

ketiga

fluks

tersebut

adalah:

ΦT = ΦA +ΦB + ΦC ΦT ={Φm.Sin ωt + Φm.Sin(ωt – 120°) + Φm. Sin(ωt– 240°)}. Cos φ

Dengan memakai transformasi trigonometri dari : Sin α . Cos β = ½.Sin (α + β) + ½ Sin (α ‐ β ) maka dari persamaan diatas diperoleh : ΦT = ½.Φm. Sin (ωt +φ )+ ½.Φm. Sin (ωt – φ) + ½.Φm. Sin ( ωt + φ  – 240° )+ ½.Φm. Sin (ωt – φ) +½.Φm.

Sin (ωt + φ  – 480°) Dari

persamaan

akan

silang

diatas,

bila

menghilangkan.

diuraikan Dengan

maka

suku

demikian

kesatu,

ketiga,

dari

persamaan

dengan

modulus

dan akan

kelima didapat

fluksi total sebesar, ΦT = ¾ Φm. Sin ( ωt ‐ Φ ) Weber .

Jadi

medan

resultan

merupakan

medan

putar

sudut putar sebesar ω. Maka besarnya tegangan masing‐masing fasa adalah : E maks = Bm. ℓ. ω r Volt dimana : Bm = Kerapatan Fluks maksimum kumparan medan rotor (Tesla) ℓ = Panjang masing‐masing lilitan dalam medan magnetik (Weber) ω = Kecepatan sudut dari rotor (rad/s)

r = Radius dari jangkar (meter)

Generator Tanpa Beban

3/2

Φ

dengan

Apabila sebuah mesin sinkron difungsikan sebagai generator dengan diputar pada kecepatan sinkron dan rotor diberi arus medan (If  ), maka pada kumparan jangkar stator akan diinduksikan tegangan tanpa beban (Eo), yaitu sebesar: Eo = 4,44 .Kd. Kp. f. φm. T Volt Dalam keadaan tanpa beban arus jangkar tidak mengalir pada stator, sehingga tidak terdapat pengaruh reaksi  jangkar. Fluks hanya dihasilkan oleh arus medan (If ). Bila besarnya arus medan dinaikkan, maka tegangan keluaran juga akan naik sampai titik saturasi (jenuh), seperti diperlihatkan pada gambar 3. Kondisi generator tanpa beban bisa digambarkan rangkaian ekuivalennya seperti diperlihatkan pada gambar 3b.

Gambar 3a dan 3b. Kurva dan Rangkaian Ekuivalen Generator Tanpa Beban

Generator Berbeban Bila generator diberi beban yang berubah‐ubah maka besarnya tegangan terminal V akan berubah‐ubah pula, hal ini disebabkan adanya kerugian tegangan pada: • Resistansi jangkar Ra • Reaktansi bocor jangkar Xl • Reaksi Jangkar Xa a. Resistansi  Jangkar  Resistansi  jangkar/fasa Ra menyebabkan terjadinya tegangan  jatuh/fasa (I.Ra) yang sefasa dengan arus jangkar. b. Reaktansi Bocor  Jangkar  Saat arus mengalir melalui penghantar jangkar /stator terdapat fluks Fluks Bocor. c.

Reaksi  Jangkar  Adanya arus yang mengalir pada kumparan jangkar saat generator dibebani akan menimbulkan fluks jangkar stator(ΦA ) yang berintegrasi dengan fluks yang dihasilkan pada kumparan medan rotor(ΦF) yang disebut disebut sebagai reaksi jangkar. Besar fluks resultannya :

Gambar 4. mengilustrasikan kondisi reaksi jangkar untuk jenis beban yang berbeda‐beda.

Gambar 4a, 4b, 4c dan 4d. Kondisi Reaksi Jangkar.

Gambar 4a , memperlihatkan kondisi reaksi  jangkar saat generator dibebani tahanan (resistif) sehingga arus jangkar Ia sefasa dengan GGL Eb dan ΦA akan tegak lurus terhadap ΦF. Gambar 4b, memperlihatkan kondisi reaksi  jangkar saat generator dibebani kapasitif  , sehingga arus jangkar Ia mendahului ggl Eb sebesar θ dan ΦA terbelakang terhadap ΦF dengan sudut (90 ‐θ).

Gambar 4c, memperlihatkan kondisi reaksi  jangkar saat dibebani kapasitif  murni yang mengakibatkan arus  jangkar Ia mendahului GGL Eb sebesar 90° dan ΦA akan memperkuat ΦF yang berpengaruh terhadap pemagnetan. Gambar 4d, memperlihatkan kondisi reaksi  jangkar saat arus diberi beban induktif  murni sehingga mengakibatkan arus  jangkar Ia terbelakang dari GGL Eb sebesar 90° dan ΦA akan memperlemah ΦF yang berpengaruh terhadap pemagnetan. Jumlah dari reaktansi bocor XL dan reaktansi jangkar Xa biasa disebut reaktansi Sinkron Xs. Vektor diagram untuk beban yang bersifat Induktif, resistif  murni, dan kapasitif  diperlihatkan pada Gambar 5a, 5b dan 5c.

Gambar 5a, 5b dan 5c. Vektor Diagram dari Beban Generator Berdasarkan gambar diatas, maka bisa ditentukan besarnya tegangan jatuh yang terjadi, yaitu : Total Tegangan Jatuh pada Beban: = I.Ra + j (I.Xa + I.XL) = I {Ra + j (Xs + XL)} = I {Ra + j (Xs)}

= I.Zs

Menentukan Resistansi dan Reaktansi Untuk bisa menentukan nilai reaktansi dan impedansi dari sebuah generator, harus dilakukan percobaan (test). Ada tiga jenis test yang biasa dilakukan, yaitu: • Test Tanpa beban ( Beban Nol ) • Test Hubung Singkat. • Test Resistansi Jangkar.

Test Tanpa Beban Test Tanpa Beban dilakukan pada kecepatan Sinkron dengan rangkaian  jangkar terbuka (tanpa beban) seperti diperlihatkan pada Gambar 6. Percobaan dilakukan dengan cara mengatur arus medan (If) dari nol sampai rating tegangan output terminal tercapai.

Gambar 6. Rangkaian Test Generator Tanpa Beban.

Test Hubung Singkat Untuk melakukan test ini terminal generator dihubung singkat, dan dengan Ampermeter diletakkan diantara dua penghantar yang dihubung singkat tersebut (Gambar 7). Arus medan dinaikkan secara bertahap sampai diperoleh arus jangkar maksimum. Selama proses test arus If dan arus hubung singkat Ihs dicatat.

Gambar 7. Rangkaian Test Generator di Hubung Singkat. Dari hasil kedua test diatas, maka dapat digambar dalam bentuk kurva karakteristik seperti diperlihatkan pada gambar 8.

Gambar 8. Kurva Karakteristik Tanpa Beban dan Hubung Singkat sebuah Generator. Impedansi Sinkron dicari berdasarkan hasil test, adalah: If = konstan

Test Resistansi Jangkar Dengan rangkaian medan terbuka, resistansi DC diukur antara dua terminal output sehingga dua fasa terhubung secara seri, Gambar 9. Resistansi per fasa adalah setengahnya dari yang diukur.

Gambar 9. Pengukuran Resistansi DC. Dalam kenyataannya nilai resistansi dikalikan dengan suatu faktor untuk menentukan nilai resistansi AC efektif  , eff  R . Faktor ini tergantung pada bentuk dan ukuran alur, ukuran penghantar  jangkar, dan konstruksi kumparan. Nilainya berkisar antara 1,2 s/d 1,6 . Bila nilai Ra telah diketahui, nilai Xs bisa ditentukan berdasarkan persamaan:

Konstruksi Generator Sinkron Pada dasarnya konstruksi dari generator sinkron adalah sama dengan konstruksi motor sinkron, dan secara umum biasa disebut mesin sinkron. Ada dua struktur kumparan pada mesin sinkron yang merupakan dasar kerja dari mesin tersebut, yaitu kumparan yang mengalirkan penguatan DC (membangkitkan medan magnet, biasa disebut sistem eksitasi) dan sebuah kumparan (biasa disebut  jangkar) tempat dibangkitkannya GGL arus bola‐balik. Hampir semua mesin sinkron mempunyai belitan GGL berupa stator yang diam dan struktur medan magnit berputar sebagai rotor. Kumparan DC pada struktur medan yang berputar dihubungkan pada sumber DC luar melaui slipring dan sikat arang, tetapi ada  juga yang tidak mempergunakan sikat arang yaitu sistem “brushless excitation” .

Bentuk Penguatan

Seperti telah diuraikan diatas, bahwa untuk membangkitkan fluks magnetik diperlukan penguatan DC. Penguatan DC ini bisa diperoleh dari generator DC penguatan sendiri yang seporos dengan rotor mesin sinkron. Pada mesin sinkron dengan kecepatan rendah, tetapi rating daya yang besar, seperti generator Hydroelectric (Pembangkit listrik tenaga air), maka generator DC yang digunakan tidak dengan penguatan sendiri tetapi dengan “Pilot  Exciter”  sebagai penguatan atau menggunakan magnet   permanent (magnet tetap).

Gambar 1. Generator Sinkron Tiga fasa dengan Penguatan Generator DC “Pilot Exciter”.

Gambar 2. Generator Sinkron Tiga fasa dengan Sistem Penguatan “Brushless Exciter System”. Alternatif lainnya untuk penguatan eksitasi adalah menggunakan Diode silikon dan Thyristor. Ada dua tipe sistem penguatan “Solid state”, yaitu: • Sistem statis yang menggunakan Diode atau Thyristor statis, dan arus dialirkan ke rotor melalui Slipring. • “Brushless System”, pada sistem ini penyearah dipasangkan diporos yang berputar dengan rotor, sehingga tidak dibutuhkan sikat arang dan slip‐ring.

Bentuk Rotor Untuk medan rotor yang digunakan tergantung pada kecepatan mesin, mesin dengan kecepatan tinggi seperti turbo generator mempunyai bentuk  silinder  gambar 3a, sedangkan mesin dengan kecepatan rendah seperti Hydroelectric atau Generator Listrik Diesel mempunyai rotor kutub menonjol gambar 3b.

Gambar 3a. Bentuk Rotor kutub silinder.

Gambar 3b. Bentuk Rotor kutub menonjol.

Bentuk Stator Stator dari Mesin Sinkron terbuat dari bahan ferromagnetik , seperti telah dibahas di sini, yang berbentuk laminasi untuk mengurangi rugi‐rugi arus pusar. Dengan inti ferromagnetik yang bagus berarti permebilitas dan resistivitas dari bahan tinggi.

Gambar 4. Inti Stator dan Alur pada Stator Gambar 4 memperlihatkan alur stator tempat kumparan  jangkar. Belitan  jangkar (stator) yang umum digunakan oleh mesin sinkron tiga fasa, ada dua tipe yaitu : a. Belitan satu lapis (Single Layer Winding). b. Belitan berlapis ganda (Double Layer Winding).

Bentuk Stator Satu Lapis Gambar 5 memperlihatkan belitan satu lapis, karena hanya ada satu sisi lilitan didalam masing‐masing alur. Bila kumparan tiga fasa dimulai pada Sa, Sb, dan Sc dan berakhir di Fa, Fb, dan Fc bisa disatukan dalam dua cara, yaitu hubungan bintang dan segitiga. Antar kumparan fasa dipisahkan sebesar 120 derajat listrik atau 60 derajat mekanik, satu siklus GGL penuh akan dihasilkan bila rotor dengan 4 kutub berputar 180 derajat mekanis. Satu siklus GGL penuh menunjukkan 360 derajat listrik, adapun hubungan antara sudut rotor mekanis α _mek dan sudut listrik α _lis, adalah :

Gambar 5. Belitan Satu Lapis Generator Sinkron Tiga Fasa. Contoh: Sebuah generator Sinkron mempunyai 12 kutub. Berapa sudut mekanis ditunjukkan dengan 180 derajat listrik. Jawaban: Sudut mekanis antara kutub utara dan kutub selatan adalah:

Gambar 6. Urutan fasa ABC. Untuk menunjukkan arah dari putaran rotor gambar 6. (searah jarum  jam), urutan fasa yang dihasilkan oleh suplai tiga fasa adalah ABC, dengan demikian tegangan maksimum pertama terjadi dalam fasa A, diikuti fasa B, dan kemudian fasa C. Kebalikan arah putaran dihasilkan dalam urutan ACB, atau urutan fasa negatif, sedangkan urutan fasa ABC disebut urutan fasa positif. Jadi ggl yang dibangkitkan sistem tiga fasa secara simetris adalah: EA = EA ∟ 0° volt EB = EB ∟ ‐120° volt EC = EC ∟ ‐240° volt

Belitan Berlapis Ganda

Kumparan jangkar yang diperlihatkan pada gambar 5 hanya mempunyai satu lilitan per kutub per fasa, akibatnya masing‐masing kumparan hanya dua lilitan secara seri. Bila alur‐alur tidak terlalu lebar, masing‐masing penghantar yang berada dalam alur akan membangkitkan tegangan yang sama. Masing‐ masing tegangan fasa akan sama untuk menghasilkan tegangan per penghantar dan  jumlah total dari penghantar per fasa. Dalam kenyataannya cara seperti ini tidak menghasilkan cara yang efektif dalam penggunaan inti stator, karena variasi kerapatan fluks dalam inti dan  juga melokalisir pengaruh panas dalam daerah alur dan menimbulkan harmonik. Untuk mengatasi masalah ini, generator praktisnya mempunyai kumparan terdistribusi dalam beberapa alur per kutub per fasa. Gambar 7 memperlihatkan bagian dari sebuah kumparan  jangkar yang secara umum banyak digunakan. Pada masing‐masing alur ada dua sisi lilitan dan masing‐masing lilitan memiliki lebih dari satu putaran. Bagian dari lilitan yang tidak terletak kedalam alur biasanya disebut “ Winding Overhang”, sehingga tidak ada tegangan dalam winding overhang.

Gambar 7. Belitan Berlapis Ganda Generator Sinkron Tiga Fasa.

Faktor Distribusi Seperti telah dijelaskan diatas bahwa sebuah kumparan terdiri dari sejumlah lilitan yang ditempatkan dalam alur secara terpisah. Sehingga, GGLl pada terminal menjadi lebih kecil bila dibandingkan dengan kumparan yang telah dipusatkan. Suatu faktor yang harus dikalikan dengan GGL dari sebuah kumparan distribusi untuk menghasilkan total GGL yang dibangkitkan disebut faktor distribusi Kd untuk kumparan. Faktor ini selalu lebih kecil dari satu (Kd < 1). Diasumsikan ada n alur per fasa per kutub, maka  jarak antara alur dalam derajat listrik, adalah :

dimana m menyatakan jumlah fasa.

Gambar 8. Diagram Phasor dari Tegangan Induksi Lilitan. Perhatikan gambar 8, disini diperlihatkan GGL yang dinduksikan dalam alur 2 akan tertinggal (lagging) dari GGL yang dibangkitkan dalam alur 1 sebesar ψ =15 derajat listrik, demikian pula GGL yang

dinduksikan dalam alur 3 akan tertinggal 2ψ derajat, dan seterusnya. Semua GGL ini ditunjukkan masing‐ masing oleh phasor E1, E2, E3 dan E4. Total GGL stator per fasa E adalah jumlah dari seluruh vektor. E = E1 + E2 + E3 + E4 Total GGLl stator E lebih kecil dibandingkan jumlah aljabar dari GGL lilitan oleh faktor.

Kd adalah faktor distribusi, dan bisa dinyatakan dengan persamaan:

Keuntungan dari kumparan distribusi, adalah memperbaiki bentuk gelombang tegangan yang dibangkitkan, seperti terlihat pada gambar 9.

Gambar 9. Total GGL Et dari Tiga GGL Sinusoidal.

Faktor Kisar Gambar 10, memperlihatkan bentuk kisar dari sebuah kumparan, bila sisi lilitan diletakkan dalam alur 1 dan 7 disebut kisar penuh, sedangkan bila diletakkan dalam alur 1 dan 6 disebut kisar pendek, karena ini sama dengan 5/6 kisar kutub.

Gambar 10. Kisar Kumparan Kisar : 5/6 = 5/6 x 180 derajat = 150 derajat

1/6 = 1/6 x 180 derajat = 30 derajat. Kisar pendek sering digunakan, karena mempunyai beberapa keuntungan, diantaranya: • Menghemat tembaga yang digunakan. • Memperbaiki bentuk gelombang dari tegangan yang dibangkitkan. • Kerugian arus pusar dan Hysterisis dapat dikurangi.

EL GGL yang diinduksikan pada masing‐masing lilitan, bila lilitan merupakan kisar penuh, maka total induksi = 2 EL (gambar 11).

Gambar 11. Vektor Tegangan Lilitan. Sedangkan kisar pendek dengan sudut 30 derajat listrik, seperti diperlihatkan pada gambar 8b, maka tegangan resultannya adalah: E = 2 EL. Cos 30/2

atau,

dimana P° adalah kisar kumparan dalam derajat listrik.

Gaya Gerak Listrik Kumparan Sebelumnya telah dibahas mengenai frekuensi dan besarnya tegangan masing‐masing fasa secara umum. Untuk lebih mendekati nilai GGL sebenarnya yang terjadi maka harus diperhatikan faktor distribusi dan faktor kisar. Apabila Z = Jumlah penghantar atau sisi lilitan dalam seri/fasa = 2 T T = Jumlah lilitan per fasa dφ = φP dan dt = 60/N detik maka GGL induksi rata‐rata per penghantar:

sedangkan jika,

atau,

Sehingga GGL induksi rata‐rata per penghantar menjadi:

bila ada Z penghantar dalam seri/fasa, maka GGL rata‐rata/fasa = 2.f.φ.Z Volt = 2.f.φ.(2T) = 4.f.φ.T volt GGL efektif/fasa = 1,11x 4.f.φ.T = 4,44 x f .φ.T Volt bila faktor distribusi dan faktor kisar dimasukkan, maka GGL efektif/fasa E = 4,44 . Kd. Kp .f .φ . T (Volt)

Generator Set (GENSET) Ketika terjadi pemadaman catu daya utama (PLN) maka dibutuhkan suplai cadangan listrik dan pada kondisi tersebut Generator‐Set diharapkan dapat mensuplai tenaga listrik terutama untuk beban‐beban prioritas. Genset dapat digunakan sebagai sistem cadangan listrik atau "off ‐grid" (sumber daya yang tergantung atas kebutuhan pemakai). Genset sering digunakan oleh rumah sakit dan industri yang membutuhkan sumber daya yang mantap dan andal (tingkat keandalan pasokan yang tinggi), dan  juga untuk area pedesaan yang tidak ada akses untuk secara komersial dipasok listrik melalui  jaringan distribusi PLN yang ada. Suatu mesin diesel generator set terdiri dari: 1. Prime mover atau pengerak mula, dalam hal ini mesin diesel (dalam bahasa inggris disebut diesel engine) 2. Generator 3. AMF (Automatic Main Failure) dan ATS (Automatic Transfer Switch) 4. Baterai dan Battery Charger 5. Panel ACOS (Automatic Change Over Switch) 6. Pengaman untuk Peralatan 7. Perlengkapan Instalasi Tenaga

Mesin Diesel Mesin diesel termasuk mesin dengan pembakaran dalam atau disebut dengan motor bakar, ditinjau dari cara memperoleh energi termalnya (energi panas). Untuk membangkitkan listrik, sebuah mesin diesel dihubungkan dengan generator dalam satu poros (poros dari mesin diesel dikopel dengan poros generator). Keuntungan pemakaian mesin diesel sebagai penggerak mula: * Desain dan instalasi sederhana * Auxilary equipment (peralatan bantu) sederhana * Waktu pembebanan relatif singkat

Kerugian pemakaian mesin diesel sebagai Penggerak mula: * Berat mesin sangat berat karena harus dapat menahan getaran serta kompresi yang tinggi. * Starting awal berat, karena kompresinya tinggi yaitu sekitar 200 bar. * Semakin besar daya maka mesin diesel tersebut dimensinya makin besar pula, hal tersebut menyebabkan kesulitan jika daya mesinnya sangat besar. * Konsumsi bahan bakar menggunakan bahan bakar minyak yang relatif  lebih mahal dibandingkan dengan pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar jenis lainnya, seperti gas dan batubara.

Cara Kerja Mesin Diesel Prime mover atau penggerak mula merupakan peralatan yang berfungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Pada mesin diesel/diesel engine terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan udara murni yang dimampatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (± 30 atm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang bersuhu dan bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar sehingga bahan bakar yang diinjeksikan akan terbakar secara otomatis. Penambahan panas atau energi senantiasa dilakukan pada tekanan yang konstan. Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak‐balik (reciprocating). Gerak bolak‐balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol  juga diubah menjadi gerak bolak‐balik torak pada langkah kompresi. Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan siklus diesel (sedangkan motor bensin dianalisa dengan siklus otto). Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang dihasilkan oleh dua elektroda busi (spark plug), sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel  juga disebut compression ignition engine sedangkan motor bensin disebut spark ignition engine.

Pada mesin diesel, piston melakukan 2 langkah pendek menuju kepala silinder pada setiap langkah daya.

1. Langkah ke atas yang pertama merupakan langkah pemasukan dan penghisapan, di sini udara dan bahan bakar masuk sedangkan poros engkol berputar ke bawah. 2. Langkah kedua merupakan langkah kompresi, poros engkol terus berputar menyebabkan torak naik dan menekan bahan bakar sehingga terjadi pembakaran. Kedua proses ini (1 dan 2) termasuk proses pembakaran. 3. Langkah ketiga merupakan langkah ekspansi dan kerja, di sini kedua katup yaitu katup isap dan buang tertutup sedangkan poros engkol terus berputar dan menarik kembali torak ke bawah. 4. Langkah keempat merupakan langkah pembuangan, disini katup buang terbuka dan menyebabkan gas akibat sisa pembakaran terbuang keluar. Gas dapat keluar karena pada proses keempat ini torak kembali bergerak naik keatas dan menyebabkan gas dapat keluar. Kedua proses terakhir ini (3 dan 4) termasuk proses pembuangan. 5. Setelah keempat proses tersebut, maka proses berikutnya akan mengulang kembali proses yang pertama, dimana udara dan bahan bakar masuk kembali. Berdasarkan kecepatan proses diatas maka mesin diesel dapat digolongkan menjadi 3 bagian, yaitu: 1. Diesel kecepatan rendah (< 400 rpm) 2. Diesel kecepatan menengah (400 ‐ 1000 rpm) 3. Diesel kecepatan tinggi ( >1000 rpm) Sistem starting atau proses untuk menghidupkan/menjalankan mesin diesel dibagi menjadi 3 macam sistem starting yaitu: 1. Sistem Start Manual Sistem start ini dipakai untuk mesin diesel dengan daya mesin yang relatif  kecil yaitu < 30 PK. Cara untuk menghidupkan mesin diesel pada sistem ini adalah dengan menggunakan penggerak engkol start pada poros engkol atau poros hubung yang akan digerakkan oleh tenaga manusia. Jadi sistem start ini sangat bergantung pada faktor manusia sebagai operatornya. 2. Sistem Start Elektrik Sistem ini dipakai oleh mesin diesel yang memiliki daya sedang yaitu < 500 PK. Sistem ini menggunakan motor DC dengan suplai listrik dari baterai/accu 12 atau 24 volt untuk menstart diesel. Saat start, motor DC mendapat suplai listrik dari baterai atau accu dan menghasilkan torsi yang dipakai untuk menggerakkan diesel sampai mencapai putaran tertentu. Baterai atau accu yang dipakai harus dapat dipakai untuk menstart sebanyak 6 kali tanpa diisi kembali, karena arus start yang dibutuhkan motor DC cukup besar maka dipakai dinamo yang berfungsi sebagai generator DC. Pengisian ulang baterai atau accu digunakan alat bantu berupa battery charger dan pengaman tegangan. Pada saat diesel tidak bekerja maka battery charger mendapat suplai listrik dari PLN, sedangkan pada saat diesel bekerja maka suplai dari battery charger didapat dari generator. Fungsi dari pengaman tegangan adalah untuk memonitor tegangan baterai atau accu. Sehingga apabila tegangan dari baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt, yang merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan. 3. Sistem Start Kompresi Sistem start ini dipakai oleh diesel yang memiliki daya besar yaitu > 500 PK. Sistem ini memakai motor dengan udara bertekanan tinggi untuk start dari mesin diesel. Cara kerjanya yaitu dengan menyimpan udara ke dalam suatu botol udara. Kemudian udara tersebut dikompresi sehingga

menjadi udara panas dan bahan bakar solar dimasukkan ke dalam Fuel Injection Pump serta disemprotkan lewat nozzle dengan tekanan tinggi. Akibatnya akan terjadi pengkabutan dan pembakaran di ruang bakar. Pada saat tekanan di dalam tabung turun sampai batas minimum yang ditentukan, maka kompressor akan secara otomatis menaikkan tekanan udara di dalam tabung hingga tekanan dalam tabung mencukupi dan siap dipakai untuk melakukan starting mesin diesel.

AMF (Automatic Main Failure) dan ATS (Automatic Transfer Switch) AMF merupakan alat yang berfungsi menurunkan downtime dan meningkatkan keandalan sistem catu daya listrik. AMF dapat mengendalikan transfer Circuit Breaker (CB) atau alat sejenis, dari catu daya utama (PLN) ke catu daya cadangan (genset) dan sebaliknya. Dan ATS merupakan pelengkap dari AMF dan bekerja secara bersama‐sama. Cara Kerja AMF dan ATS Automatic Main Failure (AMF) dapat mengendalikan transfer suatu alat dari suplai utama ke suplai cadangan atau dari suplai cadangan ke suplai utama.AMF akan beroperasi saat catu daya utama (PLN) padam dengan mengatur catu daya cadangan (genset). AMF dapat mengatur genset beroperasi  jika suplai utama dari PLN mati dan memutuskan genset jika suplai utama dari PLN hidup lagi. Baterai (baterry dan accu) Battery merupakan suatu proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik yang berupa sel listrik. Pada dasarnya sel listrik terdiri dari dua buah logam/ konduktor yang berbeda dicelupkan ke dalam larutan maka akan bereaksi secara kimia dan menghasilkan gaya gerak listrik antara kedua konduktor tersebut. Proses pengisian battery dilakukan dengan cara mengalirkan arus melalui sel‐sel dengan arah yang berlawanan dengan aliran arus dalam proses pengosongan sehingga sel akan dikembalikan dalam keadaan semula. Battery yang digunakan pada sistem otomatis GenSet berfungsi sebagai sumber arus DC pada starting diesel. Battery Charger  Alat ini berfungsi untuk proses pengisian battery dengan mengubah tegangan PLN 220V atau dari generator itu sendiri menjadi 12/24 V menggunakan rangkaian penyearah. Battery Charger ini biasanya dilengkapi dengan pengaman hubung singkat (Short Circuit) berupa sekering/ fuse.

Panel ACOS

ACOS (Automatic Change Over Switch) merupakan panel pengendalian generator dan terdapat beberapa tombol yang masing‐masing mempunyai fungsi yang berbeda. Tombol pengontrol operasi Gen Set automatic, antara lain yaitu : Off, Automatic, Trial Service, Manual Service, Manual Starting, Manual Stoping, Signal Test, Horn Off, Release, Start, Start Fault, Engine Running, Supervision On, Low Oil Pressure, Temperature To High, Generator Over Load.

Sistem Pengaman Genset Sistem pengaman harus dapat bekerja cepat dan tepat dalam mengisolir gangguan agar tidak terjadi kerusakan fatal. Proteksi pada mesin generator ada dua macam yaitu : 1) Pengaman alarm Bertujuan memberitahukan kepada operator bahwa ada sesuatu yang tidak normal dalam operasi mesin generator dan agar operator segera bertindak. 2) Pengaman trip Berfungsi untuk menghindarkan mesin generator dari kemungkinan kerusakan karena ada sistem yang berfungsi tidak normal maka mesin akan stop secara otomatis. Jenis pengaman trip antara lain : 1) Putaran lebih (over speed) 2) Temperatur air pendingin tinggi 3) Tekanan minyak pelumas rendah 4) Emergency stop 5) Reverse power Pentanahan (grounding)

a) Pentanahan sistem, pentanahan untuk suatu titik pada penghantar arus dari sistem. Pada umumnya titik tersebut adalah titik netral dari suatu mesin, transformator, atau untuk rangkaian listrik tertentu. b) Pentanahan peralatan sistem, pentanahan untuk suatu bagian yang tidak membawa arus dari sistem, misalnya : Semua logam seperti saluran tempat kabel, kerangka mesin, batang pemegang sakelar, penutup kotak sakelar. Relay  pengaman pada genset: a) Relay arus lebih Thermal Over Load Relay (TOLR) digunakan untuk melindungi motor dan perlengkapan kendali motor dari kerusakan akibat beban lebih atau terjadinya hubungan singkat antar hantaran yang menuju jaringan listrik atau antar fasa. b) Relay tegangan lebih bekerja bila tegangan yang dihasilkan generator melebihi batas nominalnya. c)

Relay diferensial bekerja atas dasar perbandingan tegangan atau perbandingan arus, yaitu besarnya arus sebelum lilitan stator dengan arus yang mengalir pada hantaran yang menuju  jaringan listrik.

d) Relay daya balik berfungsi untuk mendeteksi aliran daya aktif yang masuk ke arah generator. Sekering berfungsi untuk mengamankan peralatan atau instalasi listrik dari gangguan hubung singkat Jika suatu sekering dilewati arus di atas arus kerjanya, maka pada waktu tertentu sekering tersebut akan lebur (putus). Besarnya arus yang dapat meleburkan suatu sekering dalam waktu 4 jam dibagi arus kerja disebut faktor peleburan berkisar 1 hingga 1,5.

Sistem‐Sistem Pendukung pada GenSet Dalam pengoperasiannya, suatu instalasi GenSet memerlukan sistem pendukung agar dapat bekerja dengan baik dan tanpa mengalami gangguan. Secara umum sistem‐sistem pendukung tersebut dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: 1. Sistem Pelumasan 2. Sistem Bahan Bakar 3. Sistem Pendinginan

1. Sistem Pelumasan Untuk mengurangi getaran antara bagian‐bagian yang bergerak dan untuk membuang panas, maka semua bearing dan dinding dalam dari tabung‐tabung silinder diberi minyak pelumas.

Cara Kerja Sistem Pelumasan Minyak tersebut dihisap dari bak minyak 1 oleh pompa minyak 2 dan disalurkan dengan tekanan ke saluran‐saluran pembagi setelah terlebih dahulu melewati sistem pendingin dan saringan minyak pelumas. Dari saluran‐saluran pembagi ini, minyak pelumas tersebut disalurkan sampai pada tempat kedudukan bearing‐bearing dari poros engkol, poros  jungkat dan ayunan‐ayunan. Saluran yang lain memberi minyak pelumas kepada sprayer atau nozzle penyemperot yang menyemprotkannya ke dinding dalam dari piston sebagai pendingin. Minyak pelumas yang memercik dari bearing utama dan bearing ujung besar (bearing putar) melumasi dinding dalam dari tabung‐tabung silinder. Minyak pelumas yang mengalir dari tempat‐tempat pelumasan kemudian kembali kedalam bak minyak

lagi melalui saluran kembali dan kemudian dihisap oleh pompa minyak untuk disalurkan kembali dan begitu seterusnya.

Gambar 1. Sistem Pelumasan 1. Bak minyak 2. Pompa pelumas 3. Pompa minyak pendingin 4. Pipa hisap 5. Pendingin minyak pelumas 6. Bypass‐untuk pendingin 7. Saringan minyak pelumas 8. Katup by‐pass untuk saringan 9. Pipa pembagi 10. Bearing poros engkol (lager duduk) 11. Bearing ujung besar (lager putar) 12. Bearing poros‐bubungan 13. Sprayer atau nozzle penyemprot untuk pendinginan piston 14. Piston 15. Pengetuk tangkai 16. Tangkai penolak 17. Ayunan 18. Pemadat udara (sistem Turbine gas) 19. Pipa ke pipa penyemprot 20. Saluran pengembalian

2. Sistem Bahan Bakar Mesin dapat berputar karena sekali tiap dua putaran disemprotkan bahan bakar ke dalam ruang silinder, sesaat sebelum, piston mencapai titik mati atasnya (T.M.A.). Untuk itu oleh pompa penyemperot bahan bakar 1 ditekankan sejumlah bahan bakar yang sebelumnya telah dibersihkan oleh saringan‐bahan bakar

5, pada alat pemasok bahan bakar atau injektor 7 yang terpasang dikepala silinder. Karena melewati injektor tersebut maka bahan bakar masuk kedalam ruang silinder dalam keadaan terbagi dengan bagian‐bagian

yang

sangat

kecil

(biasa

 juga

disebut

dengan

proses

pengkabutan)

Didalam udara yang panas akibat pemadatan itu bahan bakar yang sudah dalam keadaan bintik‐bintik halus (kabut) tersebut segera terbakar. Pompa bahan bakar 2 mengantar bahan bakar dari tangki harian 8 ke pompa penyemprot bahan bakar. Bahan bakar yang kelebihan yang keluar dari injektor dan pompa penyemperot dikembalikan kepada tanki harian melalui pipa pengembalian bahan bakar.

Gambar 2. Sistem bahan bakar

1. Pompa penyemperot bahan bakar 2. Pompa bahan bakar 3. Pompa tangan untuk bahan bakar 4. Saringan bahar/bakar penyarinnan pendahuluan 5. Saringan bahan bakar/penyaringan akhir 6. Penutup bahan bakar otomatis 7. Injektor 8. Tanki 9. Pipa pengembalian bahan bakar 10. Pipa bahan bakar tekanan tinggi 11. Pipa peluap. 3. Sistem Pendinginan Hanya sebagian dari energi yang terkandung dalam bahan bakar yang diberikan pada mesin dapat diubah menjadi tenaga mekanik sedang sebagian lagi tersisa sebagai panas. Panas yang tersisa tersebut akan diserap oleh bahan pendingin yang ada pada dinding ‐dinding bagian tabung silinder yang membentuk ruang pembakaran, demikian pula bagian‐bagian dari kepala silinder didinginkan dengan air. Sedangkan untuk piston didinginkan dengan minyak pelumas dan panas yang diresap oleh minyak pendingin itu kemudian disalurkan melewati alat pendingin minyak, dimana panas tersebut diresap oleh bahan pendingin.

Pada mesin diesel dengan pemadat udara tekanan tinggi, udara yang telah dipadatken oleh turbocharger tersebut kemudian didinginkan oleh air didalam pendingin udara (intercooler), Pendinginan sirkulasi dengan radiator bersirip dan kipas (pendinginan dengan sirkuit)

Cara Kerja Sistem Pendingin Pompa‐pompa air 1 dan 2 memompa air kebagian‐bagian mesin yarg memerlukan pendinginan dan kealat pendingin udara (intercooler) 3. Dari situ air pendingin kemudian melewati radiator dan kembali kepada pompa‐pompa 1 dan 2. Didalam radiator terjadi pemindahan panas dari air pendingin ke udara yang melewati celah‐celah radiator oleh dorongan kipas angin. Pada saat Genset baru dijalankan dan suhu dari bahan pendingin masih terlalu rendah, maka oleh thermostat 5, air pendingin tersebut dipaksa melalui  jalan potong atau bypass 6 kembali kepompa. Dengan demikian maka air akan lebih cepat mencapai suhu yang diperlukan untuk operasi. Bila suhu tersebut telah tercapai maka air pendingin akan melalui jalan sirkulasi yang sebenarnya secara otomatis.

Gambar 3. Sistem pendinginan (sistem sirkulasi dengan 2 Sirkuit)

1. Pompa air untuk pendingin mesin 2. Pompa air untuk pendinginan intercooler 3. Inter cooler (Alat pendingin udara yang telah dipanaskan) 4. Radiator 5. Thermostat 6. Bypass (jalan potong) 7. Saluran pengembalian lewat radiator 8. Kipas. Susunan Konstruksi Pada Generator

Gambar 4. Sistem konstruksi Generator

1. Stator 2. Rotor 3. Exciter Rotor 4. Exciter Stator 5. N.D.E. Bracket 6. Cover N.D.E 7. Bearing ‘O’ Ring N.D.E 8. Bearing N.D.E 9. Bearing Circlip N.D.E 10. D.E.Bracket?Engine Adaptor 11. D.E.Screen 12. Coupling Disc 13. Coupling Bolt 14. Foot 15. Frame Cover Bottom 16. Frame Cover Top 17. Air Inlert Cover 18. Terminal Box Lid 19. Endpanel D.E 20. Endpanel N.D.E 21. AVR 22. Side Panel 23. AVR Mounting Bracket 24. Main Rectifier Assembly – Forward 25. Main Rectifier Assembly – Reverse 26. Varistor 27. Dioda Forward Polarity 28. Dioda Reverse Polarity 29. Lifting Lug D.E 30. Lifting Lug N.D.E

31. Frame to Endbracket Adaptor Ring 32. Main Terminal Panel 33. Terminal Link 34. Edging Strip 35. Fan 36. Foot Mounting Spacer 37. Cap Screw 38. AVR Access Cover 39. AVR Anti Vibration Mounting Assembly 40. Auxiliary Terminal Assembly Sistem Eksitasi Sistem eksitasi adalah sistem pasokan listrik DC sebagai penguatan pada generator listrik atau sebagai pembangkit medan magnet, sehingga suatu generator dapat menghasilkan energi listrik dengan besar tegangan keluaran generator bergantung pada besarnya arus eksitasinya. Sistem ini merupakan sistem yang vital pada proses pembangkitan listrik dan pada perkembangannya, sistem Eksitasi pada generator listrik ini dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu: 1. Sistem Eksitasi dengan menggunakan sikat (brush excitation) 2. Sistem Eksitasi tanpa sikat (brushless excitation)

1. Sistem Eksitasi dengan sikat Pada Sistem Eksitasi menggunakan sikat, sumber tenaga listriknya berasal dari generator arus searah (DC) atau generator arus bolak balik (AC) yang disearahkan terlebih dahulu dengan menggunakan rectifier. Jika menggunakan sumber listrik listrik yang berasal dari generator AC atau menggunakan Permanent Magnet Generator (PMG) medan magnetnya adalah magnet permanent. Dalam lemari penyearah, tegangan listrik arus bolak balik diubah atau disearahkan menjadi tegangan arus searah untuk mengontrol kumparan medan eksiter utama (main exciter). Untuk mengalirkan arus Eksitasi dari main exciter ke rotor generator menggunakan slip ring dan sikat arang, demikian juga penyaluran arus yang berasal dari pilot exciter ke main exciter.

Gambar 1. Sistem Eksitasi dengan sikat (Brush Excitation).

Prinsip kerja pada sistem Eksitasi dengan sikat (Brush Excitation) Generator penguat yang pertama, adalah generator arus searah hubungan shunt yang menghasilkan arus penguat bagi generator penguat kedua. Generator penguat (exciter) untuk generator sinkron merupakan generator utama yang diambil dayanya.

Pengaturan tegangan pada generator utama dilakukan dengan mengatur besarnya arus Eksitasi (arus penguatan) dengan cara mengatur potensiometer atau tahanan asut. Potensiometer atau tahanan asut mengatur arus penguat generator pertama dan generator penguat kedua menghasilkan arus penguat generator utama. Dengan cara ini arus penguat yang diatur tidak terlalu besar nilainya (dibandingkan dengan arus generator penguat kedua) sehingga kerugian daya pada potensiometer tidak terlalu besar. PMT arus penguat generator utama dilengkapi tahanan yang menampung energi medan magnet generator utama karena  jika dilakukan pemutusan arus penguat generator utama harus dibuang ke dalam tahanan. Sekarang banyak generator arus bolak‐balik yang dilengkapi penyearah untuk menghasilkan arus searah yang dapat digunakan bagi penguatan generator utama sehingga penyaluran arus searah bagi penguatan generator utama, oleh generator penguat kedua tidak memerlukan cincin geser karena. penyearah ikut berputar bersama poros generator. Cincin geser digunakan untuk menyalurkan arus dari generator penguat pertama ke medan penguat generator penguat kedua. Nilai arus penguatan kecil sehingga penggunaan cincin geser tidak menimbulkan masalah. Pengaturan besarnya arus penguatan generator utama dilakukan dengan pengatur tegangan otomatis supaya nilai tegangan klem generator konstan. Pengaturan tegangan otomatis pada awalnya berdasarkan prinsip mekanis, tetapi sekarang sudah menjadi elektronik. Perkembangan sistem eksitasi pada generator sinkron dengan sistem eksitasi tanpa sikat, karena sikat dapat menimbulkan loncatan api pada putaran tinggi. Untuk menghilangkan sikat digunakan dioda berputar yang dipasang pada jangkar. Gambar 2 menunjukkan sistem excitacy tanpa sikat.

2. Sistem Eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) Penggunaan sikat atau slip ring untuk menyalurkan arus excitasi ke rotor generator mempunyai kelemahan karena besarnya arus yang mampu dialirkan pada sikat arang relatif  kecil. Untuk mengatasi keterbatasan sikat arang, digunakan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat (brushless excitation. Keuntungan sistem eksitasi tanpa menggunakan sikat (brushless excitation), antara lain adalah: 1) Energi yang diperlukan untuk Eksitasi diperoleh dari poros utama (main shaft), sehingga keandalannya tinggi 2) Biaya perawatan berkurang karena pada sistem Eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) tidak terdapat sikat, komutator dan slip ring. 3) Pada sistem Eksitasi tanpa sikat (brushless excitation) tidak terjadi kerusakan isolasi karena melekatnya debu karbon pada farnish akibat sikat arang. 4) Mengurangi kerusakan ( trouble) akibat udara buruk (bad atmosfere) sebab semua peralatan ditempatkan pada ruang tertutup 5) Selama operasi tidak diperlukan pengganti sikat, sehingga meningkatkan keandalan operasi dapat berlangsung terus pada waktu yang lama. 6) Pemutus medan generator (Generator field breaker), field generator dan bus exciter atau kabel tidak diperlukan lagi 7) Biaya pondasi berkurang, sebab aluran udara dan bus exciter atau kabel tidak memerlukan pondasi

Gambar 2. Sistem Excitacy tanpa sikat (Brushless Escitacy) Keterangan gambar: ME : Main Exciter MG : Main Generator PE : Pilot Exciter AVR : Automatic Voltage Regulator V : Tegangan Generator AC : Alternating Current (arus bolak balik) DC : Direct Current (arus searah)

Gambar 3. Sistem Eksitasi tanpa sikat (Brushless Excitation)

Prinsip kerja sistem Eksitasi tanpa sikat (Brushless Excitation) Generator penguat pertama disebut pilot exciter dan generator penguat kedua disebut main exciter (penguat utama). Main exciter adalah generator arus bolak‐balik dengan kutub pada statornya. Rotor menghasilkan arus bolak‐balik disearahkan dengan dioda yang berputar pada poros main exciter (satu poros dengan generator utama). Arus searah yang dihasilkan oleh dioda berputar menjadi arus penguat generator utama. Pilot exciter pada generator arus bolak‐balik dengan rotor berupa kutub magnet permanen yang berputar menginduksi pada lilitan stator. Tegangan bolak‐balik disearahkan oleh penyearah dioda danmenghasilkan arus searah yang dialirkan ke kutub‐kutub magnet y ang ada pada stator main exciter. Besar arus searah yang mengalir ke kutub main exciter diatur oleh pengatur tegangan otomatis (automatic voltage regulator/AVR). Besarnya arus berpengaruh pada besarnya arus yang dihasilkan main exciter, maka besarnya arus main exciter juga mempengaruhi besarnya tegangan yang dihasilkan oleh generator utama. Pada sistem Eksitasi tanpa sikat, permasalahan timbul jika terjadi hubung singkat atau gangguan hubung tanah di rotor dan  jika ada sekering lebur dari dioda berputar yang putus, hal ini harus dapat dideteksi. Gangguan pada rotor yang berputar dapat menimbulkan distorsi medan magnet pada generator utama dan dapat menimbulkan vibrasi (getaran) berlebihan pada unit pembangkit.

AVR (Automatic Voltage Regulator) Artikel kali ini erat kaitannya dengan artikel mengenai sistem eksitasi karena prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan ( excitacy)pada exciter. Sistem pengoperasian Unit AVR (Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan generator tetap konstan dengan kata lain generator akan tetap mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada perubahan beban yang selalu berubah‐ubah, dikarenakan beban sangat mempengaruhi tegangan output generator. Prinsip kerja dari AVR adalah mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Apabila tegangan output generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR akan memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dan  juga sebaliknya apabila tegangan output Generator melebihi tegangan nominal generator maka AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter. Dengan demikian apabila terjadi perubahan tegangan output Generator akan dapat distabilkan oleh AVR secara otomatis dikarenakan dilengkapi dengan peralatan seperti alat yang digunakan untuk pembatasan penguat minimum ataupun maximum yang bekerja secara otomatis.

Gambar 1. Diagram sistem eksitasi. AVR dioperasikan dengan mendapat satu daya dari permanen magnet generator (PMG) sebagai contoh AVR dengan tegangan 110V, 20A, 400Hz. Serta mendapat sensor dari potencial transformer (PT) dan current transformer (CT).

Gambar 2. Diagram AVR.

Bagian‐bagian pada unit AVR a. Sensing circuit Tegangan tiga phasa generator diberikan pada sensing circuit melewati PT dan 90R terlebih dahulu, dan tegangan tiga phasa keluaran dari 90R diturunkan kemudian disearahkan dengan rangkaian dioda, dan diratakan oleh rangkaian kapasitor dan resistor dan tegangan ini dapat diatur dengan VR (Variable Resistant). Keuntungan dari sensing circuit adalah mempunyai respon yang cepat terhadap tegangan output generator. Output tegangan respon berbanding lurus dengan output tegangan Generator berbanding lurus seperti ditinjukkan pada Gambar 3.

Gambar 3. Grafik hubungan sensing tegangan terhadap output of Generator b. Comparative amplifier Rangkaian comparative amplifier digunakan sebagai pembanding antara sensing circuit dengan set voltage. Besar sensing voltage dengan set voltage tidak mempunyai nilai yang sama sehingga selisih/rentang besar tegangan tersebut. Selisih tegangan disebut dengan error voltage. Ini akan dihilangkan dengan cara memasang VR (variable resistance) pada set voltage dan sensing voltage. c.

Amplifier circuit Aliran arus dari D11, D12, dan R34 adalah rangkaian penguat utama atau penguatan tingkat terendah. Keluaran dari comparative amplifier dan keluaran dari over excitation limiter (OEL)

adalah tegangan negative dan dari tegangan negative kemudian pada masukan OP201. Ketika over excitation limiter (OEL) atau minimum excitation limiter (MEL) tidak operasi maka keluaran dari comparative amplifier dikuatkan oleh OP201 dan OP301 masukan dari OP301 dijumlahkan dengan keluaran dari dumping circuit. OP401 adalah Amplifier untuk balance meter hubungan antara tegangan masuk dan tegangan keluaran dari OP201 dan OP401 diperlihatkan pada bagan berikut.

Gambar 4. Rangkaian Amplifier d. Automatic manual change over and mixer circuit Rangkaian ini disusun secara Auto‐manual pemindah hubungan dan sebuah rangkaian untuk mengontrol tegangan penguatanmedan generator. Auto‐manual change over and mixer circuit pada operasi manual pengaturan tegangan penguatan medan generator dilakukan oleh 70E, dan pada saat automatic manual change over and mixer circuit beroperasi manual maka AVR (automatic voltage Rregulator) belum dapat beroperasi. Dan apabila rangkaian ini pada kondisi auto maka AVR sudah dapat bekerja untuk mengatur besar arus medan generator. e. Limited circuit Limited circuit adalah untuk penentuan pembatasan lebih dan kurang penguatan (excitation) untuk pengaturan tegangan output pada sistem excitacy, VR125 untuk pembatas lebih dari keluaran terminal C6 dan VR126 untuk pembatas minimal dari keluaran terminal C6. f.

Phase syncronizing circuit Unit tyristor digunakan untuk mengontrol tegangan output tyristor dengan menggunakan sinyal kontrol yang diberikan pada gerbang tyristor dengan cara mengubah besarnya sudut sinyal pada gerbang tyristor. Rangkaian phase sinkronisasi berfungsi untuk mengubah sudut gerbang tyristor yang sesuai dengan tegangan output dari batas sinkronisasi dan  juga sinyal kontrol yang diberikan pada tyristor di bawah ini terdapat gambar sinkronisasi.

g.

Thyristor firing circuit Rangkaian ini sebagai pelengkap tyristor untuk memberikan sinyal kontrol pada gerbang tyristor.

h. Dumping circuit Dumping circuit akan memberikan sensor besarnya penguatan tegangan dari AC exciter dan untuk diberikan ke amplifier circuit dengan dijadikan feed back masukan terminal OP301. i.

Unit tyristor Merupakan susunan dari tyristor dan dioda. Dan  juga menggunakan fuse (sekring) yang digunakan sebagai pengaman lebur dan juga dilengkapi dengan indikator untuk memantau kerja dari tyristor yang dipasang pada bagian depan tyristor untuk tiap phase diberikan dua fuse yang disusun pararel dan ketika terjadi kesalahan atau putus salah satunya masih dapat beroperasi.

 j.

MEL (minimum excitacy limiter)

MEL (minimum eksitasi limiter) yaitu untuk mencegah terjadinya output yang berlebihan pada generator dan adanya penambahan penguatan (excitacy) untuk meningkatkan tegangan terminal generator pada level konstan. Rangkaian ini digunakan untuk mendeteksi operasional dari generator yaitu dengan mendeteksi keluaran tegangan dan arus pada generator. Rangkaian inijuga digunakan untuk membandingkan keluaran tegangan generator dengan eksitasi minimum yang telah diseting. Rangkaian ini akan memberikan batas sinyal pada rangkaian AVR apabila melebihi eksitasi minimum, kemudian output dari MEL (Minimum Eksitasi Limiter) dikuatkan oleh amplifier.

Gambar 5. Diagram Minimum Excitasi Limiter. k.

Automatic follower Prinsip kerja dari alat ini adalah untuk melengkapi penguatan dengan pengaturan secara manual oleh 70E. Untuk menyesuaikan pengoperasian generator dalam pembandingan fluktuasi dari tegangan terminal oleh sinyal error. Hal tersebut digunakan untuk menjaga kesetabilan tegangan pada generator. Pengoperasian ini digunakan untuk pengaturan manual (70E) untuk ketepatan tingkatan excitacy yang telah disesuaikan. Kondisi pengoperasian generator dan pembandingan fluktuasi dari tegangan terminal oleh sinyal tegangan error. Hal tersebut dijadikan pegangan untuk menjaga kestabilan tegangan pada generator dengan adanya perubahan beban. Automatic Follower digunakan untuk mendeteksi keluaran regulator dari sinyal tegangan error dan pengoperasian otomatis manual adjuster dengan membuat nilai nol. Rangkaian ini untuk menaikkan sinyal dan menurunkan sinyal yang dikendalikan oleh 70E. Dengan cara memutar 70E untuk mengendalikan sinyal pada rangkaian ini.

Gambar 6. Blok Diagram Automatic Follower

Sinkronisasi

Bila suatu generator mendapatkan pembebanan yang melebihi dari kapasitasnya, maka dapat mengakibatkan generator tersebut tidak bekerja atau bahkan akan mengalami kerusakan. Untuk mengatasi kebutuhan listrik atau beban yang terus meningkat tersebut, bisa diatasi dengan menjalankan generator lain yang kemudian dioperasikan secara paralel dengan generator yang telah bekerja sebelumnya, pada satu  jaringan listrik yang sama. Keuntungan dari menggabungkan 2 generator atau lebih dalam suatu  jaringan listrik adalah bila salah satu generator tiba‐tiba mengalami gangguan, maka generator tersebut dapat dihentikan serta beban dialihkan pada generator lain, sehingga pemutusan listrik secara total bisa dihindari.

Cara Memparalel Generator Syarat‐syarat yang harus dipenuhi untuk memparalel dua buah generator atau lebih ialah: • Polaritas dari generator harus sama dan tidak bertentangan setiap saat terhadap satu sama lainnya. • Nilai efektif tegangan harus sama. • Tegangan Generator yang diparalelkan mempunyai bentuk gelombang yang sama. • Frekuensi kedua generator atau frekuensi generator dengan jala‐ jala harus sama. • Urutan fasa dari kedua generator harus sama. penjelasan mengenai syarat‐syarat diatas dapat dibaca pada artikel di sini, sini dan sini.

Kerja Paralel Generator Ada beberapa cara untuk memparalelkan generator dengan mengacu pada syarat‐syarat diatas, yaitu : a. Lampu Cahaya berputar dan Volt‐meter b. Voltmeter, Frekuensi Meter, dan Synchroscope. c.

Cara Otomatis

Lampu Cahaya Berputar dan Volt‐meter Dengan rangkaian pada gambar 1, pilih lampu dengan tegangan kerja dua kali tegangan fasa‐netral generator atau gunakan dua lampu yang dihubungkan secara seri. Dalam keadaan saklar S terbuka operasikan generator, kemudian lihat urutan nyala lampu. Urutan lampu akan berubah menurut urutan L1 ‐ L2 ‐ L3 ‐ L1 ‐ L2 ‐ L3.

Gambar 1. Rangkaian Paralel Generator. Perhatikan Gambar 2a, pada keadaan ini L1 paling terang, L2 terang, dan L3 redup. Perhatikan Gambar 2b, pada keadaan ini: • L2 paling terang • L1 terang • L3 terang Perhatikan gambar 2c, pada keadaan ini, • L1 dan L2 sama terang • L3 Gelap dan Voltmeter=0 V Pada saat kondisi ini maka generator dapat diparalelkan dengan jala‐ jala (generator lain).

Gambar 2a,b dan c. Rangkaian Lampu Berputar.

Voltmeter, Frekuensi Meter dan Synchroscope Pada pusat‐pusat pembangkit tenaga listrik, untuk indikator paralel generator banyak yang menggunakan alat Synchroscope, gambar 3. Penggunaan alat ini dilengkapi dengan Voltmeter untuk memonitor kesamaan tegangan dan Frekuensi meter untuk kesamaan frekuensi.

Ketepatan sudut fasa dapat dilihat dari synchroscope. Bila  jarum penunjuk berputar berlawanan arah  jarum  jam, berarti frekuensi generator lebih rendah dan bila searah  jarum  jam berarti frekuensi generator lebih tinggi. Pada saat jarum telah diam dan menunjuk pada kedudukan vertikal, berarti beda fasa generator dan jala‐ jala telah 0 (Nol) dan selisih frekuensi telah 0 (Nol), maka pada kondisi ini saklar dimasukkan (ON). Alat synchroscope tidak bisa menunjukkan urutan fasa  jala‐ jala, sehingga untuk memparalelkan perlu dipakai indikator urutan fasa jala‐ jala.

Paralel Otomatis Paralel generator secara otomatis biasanya menggunakan alat yang secara otomatis memonitor perbedaan fasa, tegangan, frekuensi, dan urutan fasa. Apabila semua kondisi telah tercapai alat memberi suatu sinyal bahwa saklar untuk paralel dapat dimasukkan.

Gambar 3. Synchroscope. Sinkronisasi adalah suatu cara untuk menghubungkan dua sumber atau beban Arus Bolak‐Balik (AC). Sumber AC tersebut antara lain generator dan beban adalah transformer yang akan digabungkan atau diparalel dengan tujuan untuk meningkatkan keandalan dan kapasitas sistem tenaga listrik, seperti telah dijelaskan pada artikel “metode paralel generator sinkron” Pada gambar 1 diperlihatkan 2 buah generator pada satu busbar, generator #1 dalam keadaan terbuka dan akan diparalel atau disinkronkan ke busbar dimana generator #2 telah masuk (telah sinkron dengan  jaringan/busbar).

Gambar 1. 2 generator dalam satu busbar. Untuk dapat terjadi proses sinkronisasi generator #1 ke busbar, maka dibutuhkan parameter yang harus terpenuhi oleh generator #1, yaitu: 1. Nilai Tegangan yang sama antara tegangan Generator #1 dengan tegangan busbar.

2. Nilai Frekuensi yang sama antara Generator #1 dan busbar, di Indonesia digunakan frekuensi 50

Hz. 3. Sudut phase yang sama, vector sudut phase dari generator #1 harus sama dengan vector sudut

pase pada busbar. 4. Phase Sequence yang sama, terminal RST generator #1 harus dihubungkan dengan terminal RST

busbar.

Gambar 2. 2 Sumber dengan sudut phase yang sama.

Gambar 3. Proses penyamaan sudut phase. Untuk memenuhi persyaratan sinkron tersebut dilakukan dengan cara mengatur kecepatan putar shaft generator dan tegangan keluaran generator. Circuit Breaker (PMT) dari Generator #1 dapat dimasukan jika persyaratan sinkron terpenuhi

Jenis Sinkronisasi Seperti telah dijelaskan diawal, bahwa sinkronisasi adalah proses untuk menyamakan tegangan, frekuensi, sudut phase dan sequence phase antara 2 sumber daya AC. Maka berdasarkan arah atau susunan peralatan pada sistem tenaga listrik, sinkronisasi dibagi menjadi 2 jenis, yaitu:

1. Forward Synchronization (sinkronisasi maju), yaitu proses sinkronisasi generator kedalam sistem atau busbar.

2. reverse Synchronization atau backward synchronization (sinkronisasi terbalik), biasanya terjadi pada sistem tenaga listrik disuatu pabrik, dimana suatu  jaringan suplai akan digabungkan kedalam suatu jaringan sistem atau busbar yang ada. Pada kondisi ini tidak dimungkinkan untuk mengatur parameter sinkron pada sisi incoming (jaringan yang akan disinkronkan), yang terpenting CB (PMT) dari beban‐beban pada  jaringan suplai (grid supply) dalam keadaan terbuka.

Peralatan Instrumentasi Untuk Proses Sinkronisasi

Double Voltmeter Adalah voltmeter dengan tampilan 2 pengukuran tegangan yaitu tegangan dari peralatan yang akan disinkron (generator) dan tegangan sistem yang bekerja simultan.

Double Frequency Meter Menampilkan nilai frekuensi dari kedua sumber AC.

Synchroscope Alat yang digunakan untuk mengetahui sudut phase dari kedua sumber. Terdiri dari  jarum berputar (rotating pointer),  jika  jarum berputar tersebut berada pada posisi tepat di  jam 12, maka sudut phase dari kedua sumber sama dengan nol dan dapat dikatakan kedua sumber “sefase”, dalam sudut phase yang sama.

Phase Sequence Indikator Alat ini sama dengan yang digunakan untuk mengetahui sequence phase dari motor induksi. Dilengkapi dengan jarum berputar (rotating pointer), jika  jarum berputar searah  jarum jam, maka dapat dikatakan memiliki sequence positif RST dan jika berputar sebaliknya ber‐sequence negative atau RTS.

Namun biasanya peralatan Phase Sequence tidak diikut sertakan di panel sinkron.

Bagaimana simbol motor dalam diagram rangkaian listrik? Bagaimana menghitung arus pada motor listrik induksi 3 phasa?

Besar ar us t i ap l i ne t er gant ung dar i car a mot or i nduksi t er sebut masi ngmasi ng t er mi nal nya ke sumber l i st r i k AC 3 phasa. Ter mi nal mot or 3 phasa ada 6 t er mi nal kumparan st at or dan 1 t ermi nal body gr ound unt uk saf et y. Bagai mana gambar r angkai an power dan cont r ol pada mot or i nduksi 3 phasa? Unt uk r angkai an Di r ect On Li ne ( DOL) r angkai an power t er gant ung dar i ket ers edi aan t egangan sumber l i st r i k 3 phasa at as per t i mbangan dar i spesi f i kasi mot or yang bi asanya t er t era di namepl at e mot or . Kebanyakan di hubungkan del t a. St ar Del t a •

•

• •

Sof t s t a r t er VSD ( Vari abl e Speed Dr i ve)

Gangguan Listrik Perubahan Reaktansi Mesin Listrik Pada Saat Terjadi Gangguan Pada saat terjadi gangguan di sistem tenaga listrik pasti akan mengalir arus yang besar pada sistem tersebut, dan peralatan proteksi arus lebih (seperti Circuit Breaker, Over Current relay dan fuse) harus dapat mengisolasi lokasi hubung singkat agar meminimalkan kerusakan yang terjadi pada komponen‐ komponen peralatan. Oleh karena itu perhitungan arus hubung singkat diperlukan untuk : a.

memperoleh perkiraan arus hubung singkat maksimum, yang berfungsi untuk memilih kapasitas dari CB,fuse,bus & rating dan setting dari alat proteksi & koordinasi proteksi arus lebih yang akan digunakan.

b. memperoleh perkiraan arus hubung singkat minimum, yang berfungsi untuk menetapkan sensitivitas alat proteksi. c.

evaluasi aliran arus hubung singkat dan profil tegangan selama terjadinya hubung singkat

Arus (pada frekuensi daya) yang mengalir selama terjadinya gangguan hubung singkat berasal dari mesin‐mesin berputar. namun, kapasitor daya pun dapat mengeluarkan arus transien yang besar tapi dalam waktu singkat (pada frekuensi > frekuensi daya).

Mesin‐mesin berputar seperti disebutkan diatas terdiri dari 4 kategori, yaitu: • Generator sinkron • Motor sinkron dan synchronous condenser • Mesin induksi • Peralatan dan perlengkapan listrik (seperti untuk sistem distribusi: gardu induk) Besar

arus

hubung

singkat

dari

setiap

mesin

berputar

dibatasi

oleh

impedansi

mesin dan impedansi antara mesin tersebut dan gangguan. 1. Generator Sinkron Besar reaktansi generator sinkron berubah bila generator merasakan adanya gangguan hubung singkat: • Xd” = reaktansi sub‐transien, menentukan arus pada 1st cycle (pada frekuensi 50Hz atau 60 Hz) dari awal gangguan; setelah ~ 0,1 detik reaktansi naik menjadi, • Xd’ = reaktansi transien, menentukan arus beberapa cycles dari awal gangguan; setelah 0,5 ‐ 2 detik kemudian reaktansi naik menjadi, • Xd = reaktansi sinkron menentukan arus setelah tercapai keadaan tunak/mantap Jadi proses perubahan nilai reaktansi dari generator sinkron bila terjadi gangguan adalah sebagai berikut: Xd” ‐> Xd’ ‐> Xd Arus hubung singkat: I= E/Z dengan; Z= impedansi total antara tegangan dalam generator dengan gangguan 2. Motor Sinkron dan Synchronous Condenser • Motor sinkron mensuplai arus hubung singkat seperti halnya generator sinkron • Bila gangguan menyebabkan tegangan sistem turun, maka motor akan mengalami penurunan suplai daya untuk memutar beban. Pada saat yang sama tegangan dalam motor menyebabkan mengalirnya arus ke arah lokasi gangguan. Inersia motor dan beban berlaku sebagai penggerak mula, dan apabila eksitasi motor konstan, motor akan berfungsi sebagai generator mensuplai arus gangguan. • Reaktansi motor sinkron berubah dari : Xd” ‐> Xd’ ‐> Xd • Arus hubung singkat dihitung dengan menggunakan sirkuit ekivalen generator sinkron. Untuk Synchronous condenser, peranannya hampir sama seperti motor sinkron (namun tanpa beban). 3. Mesin Induksi terbagi menjadi motor induksi dan generator induksi. a. Motor Induksi • Motor Induksi rotor sangkar berkontribusi pada arus hubung singkat hanya dalam beberapa cycles saja, kemudian hilang. Reaktansi motor induksi yang digunakan untuk menghitung arus hubung singkat adalah Xd” yang besarnya mendekati locked‐rotor reactance. • Motor induksi rotor belitan yang ujung belitan rotornya dihubung singkat berlaku seperti motor induksi rotor belitan. Bila belitan rotornya dihubungkan dengan tahanan luar, konstanta waktu hubung singkatnya kecil sehingga kontribusinya dapat diabaikan. b. Generator Induksi • Pada perhitungan arus hubung singkat = motor induksi. Tipe Gangguan Hubung Singkat

• Hubung singkat tiga‐fasa (simetris) • Hubung singkat fasa ke fasa (line ‐to‐line) • Hubung singkat fasa‐fasa‐tanah • Hubung singkat fasa ke tanah Metode Perhitungan • Untuk gangguan hubung singkat tiga‐fasa (simetris) pada sistem tiga fasa didekati dengan sirkuit ekivalen fasa tunggal (fasa‐netral). Dalam hal ini perlu diperhatikan batasan berikut:  – Komponen‐komponen sistem simetris (didesain simetris)  – Pembebanan sistem (dapat dianggap) seimbang dan simetris. • Untuk gangguan hubung singkat tak‐simetris, diperlukan transformasi komponen simetris (komponen‐komponen urutan positif, negatif dan nol). • Perhitungan dilakukan dalam sistem per‐unit • Menggunakan teorema Thevenin dan Superposisi

Kode Tingkat Pengaman Motor Listrik

Pada peralatan listrik umumnya terdapat “name plate” atau sebuah plat yang terdapat penjelasan mengenai karakteristik dari peralatan tersebut, seperti tegangan kerja, arus, frekuensi, tingkat isolasi dan lainnya,  juga tertera simbol atau logo yang berhubungan dengan tindakan pengamanan, lihat gambar‐1. Simbol pada peralatan listrik tersebut dibagi menjadi 3 tingkatan/klas, yaitu: • Klas I memberikan keterangan bahwa badan alat harus dihubungkan dengan pentanahan. • Klas II menunjukkan alat dirancang dengan isolasi ganda dan aman dari tegangan sentuh. • Klas III peralatan listrik yang menggunakan tegangan rendah yang aman, contoh mainan anak‐anak.

Motor listrik bahkan dirancang oleh pabriknya dengan kemampuan tahan terhadap siraman langsung air, lihat gambar‐2. Motor listrik  jenis ini tepat digunakan di luar bangunan tanpa alat pelindung dan tetap bekerja normal dan tidak berpengaruh pada kinerjanya. Name plate motor dengan IP 54, yang menyatakan proteksi atas masuknya debu dan tahan masuknya air dari arah vertikal maupun horizontal.

Ada motor listrik dengan proteksi ketahanan masuknya air dari arah vertikal saja gambar‐3a, sehingga cairan arah dari samping tidak terlindungi. Tapi juga ada yang memiliki proteksi secara menyeluruh dari segala arah cairan gambar‐3b. Perbedaan rancangan ini harus diketahui oleh teknisi karena berpengaruh pada ketahanan dan umur teknik motor, disamping harganya juga berbeda. Simbol Indek Proteksi Alat Listrik

Kode IP (International Protection) peralatan listrik menunjukkan tingkat proteksi yang diberikan oleh selungkup dari sentuhan langsung ke bagian yang berbahaya, dari masuknya benda asing padat dan masuknya air. Contoh IP X1 artinya angka X menyatakan tidak persyaratan proteksi dari masuknya benda asing padat. Angka 1 menyatakan proteksi tetesan air vertikal. Contoh IP 5X, angka 5 proteksi masuknya debu, angka X tidak ada proteksi masuknya air dengan efek merusak. Tabel‐1 merupakan contoh simbol Indek proteksi alat listrik yang dinyatakan dengan gambar.

Kode IP (International Protection / Ingress Protection)

Kode IP (International Protection), ada  juga yang mengartikan sebagai “Ingress Protection” terdiri dari huruf  IP yang kemudian diikuti oleh dua angka dan terkadang diikuti  juga oleh sebuah atau dua huruf  tambahan. Sebagaimana didefinisikan dalam standar internasional IEC 60529, dimana IP rating tersebut mengklasifikasikan derajat atau tingkat perlindungan yang diberikan dari suatu peralatan listrik, contohnya motor listrik seperti telah dijelaskan pada artikel sebelumnya. Perlindungan tersebut merupakan perlindungan terhadap gangguan: • Benda padat (termasuk bagian tubuh manusia seperti tangan dan jari). • Debu. • Hubungan/kontak langsung. • Air. Dua digit angka setelah huruf  IP menunjukkan kondisi yang sesuai dari peralatan tersebut berdasarkan klasifikasinya. Dan jika tidak ada rating perlindungan sehubungan dengan salah satu kriteria, maka angka diganti dengan huruf X, contoh IP4X atau IPX6.

Kode Tingkat Perlindungan

Kode Utama Digit  Pertama, menunjukkan tingkat   perlindungan  peralatan terhadap benda  padat  termasuk   perlindungan terhadap akses ke bagian berbahaya (misalnya, konduktor  listrik  dan bagian‐bagian yang bergerak) 0. Tidak ada perlindungan terhadap kontak dan masuknya objek. 1. Perlindungan dari benda dengan ukuran >50 mm, seperti tangan, tapi tidak ada perlindungan terhadap kontak langsung yang disengaja dengan bagian tubuh (contoh tanpa sengaja tersentuh oleh tangan). 2. Perlindungan dari benda dengan ukuran >12,5 mm, seperti jari atau benda semacam itu. 3. Perlindungan dari benda dengan ukuran >2,5 mm, seperti alat‐alat, kabel tebal, dll 4. Perlindungan dari benda dengan ukuran >1 mm, seperti sekrup, baut, kabel, dll

5. Perlindungan dari masuknya debu dan perlindungan lengkap terhadap kontak langsung. Pada tingkatan ini debu masih dapat dijinkan masuk namun dalam batas normal selama tidak mengganggu pengoperasian peralatan. 6. Perlindungan secara ketat dari masuknya debu dan perlindungan lengkap terhadap kontak langsung. Digit kedua, menunjukkan tingkat  perlindungan peralatan terhadap masuknya air. 0. Tidak dilindungi. 1. Perlindungan terhadap tetesan air yang jatuh langsung secara vertikal. 2. Perlindungan terhadap tetesan air yang jatuh langsung dengan kemiringan 15°. 3. Perlindungan terhadap percikan air yang jatuh dengan kemiringan 60°. 4. Perlindungan terhadap percikan air yang datang dari segala arah. 5. Perlindungan terhadap semprotan air yang datang dari segala arah, contohnya semprotan air dari pipa air atau keran. 6. Perlindungan terhadap semprotan air bertekanan yang datang dari segala arah, contohnya semprotan air dari water jet. 7. Perlindungan akibat perendaman dalam air pada kedalaman air antara 15 cm sampai dengan 1 m. 8. Perlindungan akibat perendaman dalam air yang bertekanan dan dilakukan dalam jangka waktu tertentu ataupun terus‐menerus. Biasanya, ini berarti bahwa alat ini tertutup rapat. Namun, pada beberapa  jenis peralatan, itu dapat berarti bahwa air bisa masuk tetapi hanya dalam sedemikian rupa sehingga tidak menimbulkan efek yang berbahaya.

Kode Tambahan Digit  ketiga, merupakan kode tambahan pertama berupa notasi  huruf  yang menunjukkan perlindungan bagian‐bagian berbahaya dari akses manusia. • A – Tangan • B ‐ Jari • C ‐ alat‐alat • D – kabel Digit  keempat, merupakan kode tambahan kedua juga berupa notasi  huruf  ntuk  memberikan informasi  tambahan kepada pengguna yang terkait dengan perlindungan peralatan tersebut. • H ‐ perangkat tegangan tinggi. • M ‐ perangkat bergerak (selama uji air). • S ‐ perangkat diam (selama uji air). • W‐ kondisi cuaca

Kode IK Kode IK, merupakan kode nomor  tambahan yang digunakan untuk  menentukan ketahanan  peralatan untuk  dampak  mekanis. Dampak  mekanis ini  diidentifikasi  dengan energi  yang diperlukan untuk  memenuhi  syarat  tingkat  ketahanan yang ditentukan, yang diukur  dalam  joule (J), didasarkan pada EN 50102 ‐ VDE 0470 Part 100 dan EN 62262 dan telah menggantikan standar kode IP untuk ketahanan peralatan yang dinotasikan dengan angka 0 s/d 9.

Kode IP untuk menentukan tingkat ketahanan (termasuk kategori kode lama) • 0 ‐ Tanpa perlindungan • 1  – Perlindungan sampai dengan 0,225 J, setara dengan benda seberat 150 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 15 cm. • 2 ‐ Perlindungan sampai dengan 0,375 J, setara dengan benda seberat 250 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 15 cm. • 3 ‐ Perlindungan sampai dengan 0, 5 J, setara dengan benda seberat 250 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 20 cm. • 5 ‐ Perlindungan sampai dengan 2 J, setara dengan benda seberat 500 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm. • 7 ‐ Perlindungan sampai dengan 6 J, setara dengan benda seberat 1,5 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm. • 9 ‐ Perlindungan sampai dengan 20 J, setara dengan benda seberat 5 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm. Kode IK • 00 ‐ Tanpa Perlindungan • 01 ‐ Perlindungan sampai dengan 0,150 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 7,5 cm. • 02 ‐ Perlindungan sampai dengan 0,200 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 10 cm. • 03 ‐ Perlindungan sampai dengan 0,350 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 17,5 cm. • 04 ‐ Perlindungan sampai dengan 0,500 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 25 cm. • 05 ‐ Perlindungan sampai dengan 0,700 J, setara dengan benda seberat 200 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 35 cm. • 06 ‐ Perlindungan sampai dengan 1 J, setara dengan benda seberat 500 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 20 cm. • 07 ‐ Perlindungan sampai dengan 2 J, setara dengan benda seberat 500 gr yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm. • 08 ‐ Perlindungan sampai dengan 5 J, setara dengan benda seberat 1,7 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 29,5 cm. • 09 ‐ Perlindungan sampai dengan 10 J, setara dengan benda seberat 5 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 20 cm. • 10 ‐ Perlindungan sampai dengan 20 J, setara dengan benda seberat 5 kg yang dijatuhkan dari ketinggian 40 cm.

Tabel Kode IP dan IK