Adi Parwira Slamet 171711033 D3 Teknik Konversi Energi 1B
Soal Tugas Sirkuit Pengendali Motor AC
Pertanyaan 1 Suatu alternatif untuk diagram skematik konvensional pada sistem kontrol daya AC adalah diagram tangga. Dalam konvensi ini, konduktor daya "aktif" dan "netral" ditarik sebagai garis vertikal di dekat tepi halaman, dengan semua beban dan kontak saklar di antara garis-garis seperti anak tangga pad sebuah tangga:
Seperti yang bisa Anda lihat, simbolisme dalam diagram tangga tidak selalu sama seperti pada diagram skematik listrik. Sementara beberapa simbol identik (tombol toggle, misalnya), simbol lain tidak (koil solenoida, misalnya). Gambar ulang diagram tangga ini sebagai diagram skematik, terjemahkan semua simbol ke dalam diagram skematik yang benar.
1
Jawab
:
Pertanyaan 2 Mungkin aspek yang paling menantang dalam menafsirkan diagram tangga, bagi orang yang lebih mengenal diagram skematik elektronik, adalah bagaimana relay elektromekanis diwakili. Bandingkan dua diagram ekuivalen ini: Pertama, diagram tangga:
2
Selanjutnya, diagram skematiknya:
Berdasarkan pengamatan Anda terhadap kedua diagram ini, jelaskan bagaimana relay elektromekanik diwakili berbeda antara diagram tangga dan skematik. Jawab :Salah :Salah satu perbedaan yang paling signifikan adalah bahwa dalam diagram tangga, kumparan relay dan kontak relay Normally relay Normally Open tidak Open tidak perlu ditarik dekat satu sama lain Pertanyaan 3 Gambarlah koneksi kawat yang diperlukan untuk membuat rangkaian yang ditunjukkan pada diagram tangga ini: Diagram tangga:
Ilustrasi yang menunjukkan komponen:
3
(Garis putus-putus mewakili koneksi antara terminal relay dan soket sekrup lugs, tersembunyi dari pandangan) Sakalr "Run" yang ditunjukkan pada diagram adal ah SPST, namun saklar yang ditunjukkan pada ilustrasi ini adalah SPDT. Ini adalah skenario yang yang realistis, di mana satu-satunya jenis switch yang Anda miliki tersedia adalah SPDT, namun diagram pengkabelan memanggil sesuatu yang berbeda. Adalah tugas Anda untuk berimprovisasi suatu solusi!
4
Jawab
:
Pertanyaan 4 Tafsirkan diagram rangkaian kontrol motor AC ini, jelaskan arti setiap simbol:
Juga, jelaskan operasi rangkaian pengendali motor ini. Apa yang terjadi ketika seseorang mengaktifkan saklar "Run"? Apa yang terjadi saat mereka melepaskan tombol "Run"? Jawab : Pada saat menekan tombol run maka arus listrik mengalir ke kontaktor M1, akibatnya kontak milik M1 akan on, arus 3 fasa akan mengalir ke motor sehingga motor menyala.
5
Pada saat berhenti menekan tombol on, maka arus menuju kontaktor M1 akan terputus sehingga kontak kembali ke off maka motor akan mati
Pertanyaan 5 Tafsirkan diagram rangkaian kontrol motor AC ini, jelaskan arti setiap simbol:
Juga, jelaskan operasi rangkaian pengendali motor ini. Apa yang terjadi ketika seseorang mengaktifkan tombol "Run"? Apa yang terjadi saat mereka melepaskan tombol "Run"? Jawab: Pada saat menekan tombol run r un maka arus listrik mengalir ke kontaktor M1, akibatnya kontak milik M1 akan on, arus 3 fasa akan mengalir ke motor sehingga motor menyala. Selain itu kontak yang dipararelkan dengan tombol run akan on juga. Jika orang tersebut berhenti menekan tombol run maka arus tetap mengalir namun melewati kontak bantu kontaktor M1 yang dipararelkan dengan tombol run, dan motor akan tetap menyala.
Pertanyaan 6 Bentuk sirkuit pengunci yang sangat umum adalah sirkuit relay "start-stop" sederhana yang digunakan untuk kontrol motor, dimana sepasang saklar tombol tekan kontak sesaat mengendalikan pengoperasian motor listrik. Dalam kasus khusus ini, saya menunjukkan rangkaian kontrol tegangan rendah dan motor tegangan 3 fasa yang lebih tinggi:
6
Jelaskan pengoperasian rangkaian ini, sejak saklar "Start" digerakkan sampai saat saklar "Stop" digerakkan. Kontak M1 yang normally-open dalam sirkuit kontrol tegangan rendah biasanya disebut kontak pengunci. Jelaskan apakah kontak ini, dan mengapa itu disebut kontak "pengunci". Jawab : Meskipun sakelar “Mulai” dan “Berhenti” bersifat sementara, kontak “seal -in” membuat latch sirkuit pada salah satu dari dua kondisi: baik motor yang dialiri daya atau motor dinonaktifkan. Catatan: Motor "start-stop" sirkuit sangat umum di industri, dan berlaku untuk aplikasi di luar motor listrik. Tanyakan kepada siswa Anda apakah mereka dapat memikirkan aplikasi apa pun untuk rangkaian seperti ini.
Pertanyaan 7 Gambarlah koneksi kawat yang diperlukan untuk membuat rangkaian yang ditunjukkan pada diagram tangga ini: Diagram tangga:
7
Ilustrasi yang menunjukkan komponen:
Garis putus-putus mewakili koneksi antara terminal relay dan socket screw lugs, tersembunyi dari pandangan)
8
Jawaban
:
Pertanyaan 8 Identifikasi setidaknya satu kesalahan yang akan menyebabkan motor matik segera setelah saklar tombol "Start" dilepas, alih-alih "latch" dalam mode run sebagaimana mestinya:
Untuk setiap kesalahan yang Anda usulkan, jelaskan mengapa hal itu akan menyebabkan masalah yang dijelaskan.
9
Jawab : Kesalahan menempatkan tombol Start dan Stop. Alasan : Jika salah menempatkan tombol maka tombol start tidak akan berpengaruh karena kontak M1 gagal membuka. Pertanyaan 9 Periksa rangkaian kontrol motor tiga fasa ini, di mana sekering melindungi arus lebih dan relay tiga kutub (disebut kontaktor) menghidupkan dan mematikan motor:
Setelah bertahun-tahun melayani, suatu hari motor ini menolak untuk start. Itu membuat suara "mendengung" saat kontaktor diberi energi (kontak rela y menutup), tapi tidak menyala. Seorang mekanik memeriksanya dan menentukan bahwa poros tidak tepat, tapi bebas berputar. Masalahnya harus di listrik! Anda dipanggil untuk menyelidiki. Dengan menggunakan penjepit ammeter, Anda mengukur arus melalui masing-masing saluran (segera setelah masing-masing sekering) sebagaimana start sekali lagi dicoba. Anda kemudian mencatat tiga pengukuran saat ini:
10
Tentukan setidaknya dua kemungkinan kesalahan yang dapat menjelaskan penolakan motor untuk start dan tiga pengukuran arus dilakukan. Kemudian, putuskan apa pengukuran Anda selanjutnya untuk mengisolasi lokasi dan sifat kesalahan yang sebenarnya. Jawab : beberapa : beberapa kemungkinan: a. Fuse 3 terbuka b. Kontak relay ketiga rusak dan gagal terbuka di dalam kontaktor c. Satu lilitan gagal terbuka di dalam motor (dengan asumsi konfigurasi "Y" berliku) Ada beberapa "langkah selanjutnya" yang valid yang dapat Anda ambil dari titik ini. Diskusikan alternatif dengan teman sekelas Anda. Catatan:Ini adalah skenario praktis yang harus diikuti oleh Anda dan siswa Anda. Jika mereka belum pernah mendengar tentang "contactor" sebelumnya, pertanyaan ini adalah kesempatan yang baik untuk memperkenalkan komponen. Bawalah satu dengan Anda ke diskusi jika Anda memiliki kesempatan
Pertanyaan 10 Ada yang salah di sirkuit pengendali motor ini. Saat tombol start ditekan, kontaktor memberi energi namun motor itu sendiri tidak menyala:
11
Kenali tempat yang baik untuk memeriksa dengan multimeter Anda untuk mendiagnosa sifat kesalahan, dan jelaskan alasan Anda. Jawab :Periksa :Periksa tegangan antara terminal 1 dan 2, 2 dan 3, dan 1 dan 3, dengan kontaktor yang diberi energi motor seharusnya berjalan Pertanyaan 11 Bekerja di tempat kerja dengan teknisi yang berpengalaman, Anda ditugaskan untuk mencoba menentukan apakah arus yang menuju motor listrik tiga fasa seimbang. Jika semuanya baik-baik saja dengan motor dan sirkuit listrik, tentu saja, arus tiga saluran harus sama persis satu sama lain. Masalahnya, tak satu pun dari Anda membawa penjepit ammeter untuk mengukur arus saluran. Multimeter Anda terlalu kecil untuk mengukur arus besar di sirkuit ini, dan menghubungkan ammeter secara seri dengan motor besar semacam itu bisa berbahaya. Jadi, teknisi yang berpengalaman memutuskan untuk mencoba sesuatu yang berbeda - dia menggunakan multimeternya sebagai milli voltmeter AC untuk mengukur penurunan tegangan kecil di setiap sekering, dengan menggunakan sekering sebagai resistor shunt:
Dia memperoleh pengukuran berikut:
Apakah pengukuran drop tegangan ini menunjukkan arus motor yang tidak seimbang? Mengapa atau mengapa tidak?
12
Jawab : mengukur tegangan pada sekering tidak dapat dijadikan indikator untuk mengukur arus. Tegangan pada tiap-tiap sekering dapat berbeda karena resistansi sekering dapat berbeda pula, hal ini dikarenakan spesifikasi sekering atau sekering mengalami karat dibagian ujung yang dapat menambah nilai resistansinya.
Pertanyaan 12 Identifikasi setidaknya tiga kesalahan independen yang dapat menyebabkan motor ini tidak start:
Untuk masing-masing kesalahan yang diajukan, jelaskan mengapa mereka mencegah motor untuk start. Jawab : beberapa : beberapa kemungkinan kesalahan (bukan daftar daftar lengkap dengan cara apa pun!): a. b. c. d. e.
Sekering putus Kontaktor koil tidak menyala Jumper terputus antara H3 dan H2 pada trafo Koneksi kawat berkarat di terminal A1 atau A2 Kerusakan pada lilitan motor.
Pertanyaan 13 Jenis khusus dari perangkat proteksi arus lebih le bih yang biasa digunakan di sirkuit kontrol motor adalah pemanas berlebih. Perangkat ini dihubungkan secara seri dengan konduktor motor, dan sedikit panas meningkat dalam kondisi arus normal:
13
Meskipun elemen "pemanas" dihubungkan secara seri dengan saluran motor sebagaimana sekering, mereka bukan sekering! Dengan kata lain, bukan tujuan dari pemanas berlebih untuk terbuka di bawah kondisi kesalahan arus lebi h, walaupun mungkin bagi mereka untuk melakukannya. Kunci untuk memahami tujuan pemanas beban lebih ditemukan dengan memeriksa rangkaian kontrol fase tunggal (L1 / L2), di mana kontak saklar normally-closed dengan nama yang sama ("OL") dihubungkan secara seri dengan koil relay motor. Bagaimana, tepatnya, apakah pemanas beban lebih melindungi motor listrik melawan "terbakar" dari kondisi arus lebih? Bagaimana tujuan ini berbeda dengan sekering atau pemutus arus? Apakah kehadiran pemanas beban lebih dalam sirkuit ini meniadakan kebutuhan akan pemutus arus atau sekering reguler? Jelaskan jawaban Anda. Jawab : Ketika TOR menjadi panas karena arus berlebih, maka akan memicu pembukaan kontak OL, sehingga menghentikan motor. TOR tidak seperti sekering atau MCB, karena tujuan pemasangannya berbada. Tujuan dari TOR untuk melindungi motor terhadap arus berlebih dengan meniru karakteristik termal dari motor itu sendiri.
Pertanyaan 14 Sirkuit yang ditunjukkan di sini menyediakan kontrol dua arah (maju dan mundur) untuk motor listrik tiga fasa:
14
Jelaskan bagaimana pembalikan arah motor dilakukan dengan dua starter motor yang berbeda, M1 dan M2. Juga, jelaskan mengapa mengapa hanya ada satu set pemanas beban lebih, bukan dua (satu untuk maju dan satu untuk kebalikannya). Akhirnya, jelaskan tujuan kontak normally-closed secara seri dengan setiap koil starter. Jawab : Pembalikan motor dilakukan dengan membalik urutan fasa dari sumber tiga fasake motor (dari ABC ke ACB). Jumlah TOR yang hanya satu set (tiga buah) berfungsi b erfungsi untuk di mencegah terlalu panasnya motor ketika motor dijalankan dalam arah forward lalu dipindahkean menjadi arah reverse reverse.. Akhirnya, Kontak NC (biasanya disebut kontak interlock) mencegah banyak percikan dari terbang jika kedua push kedua push button secara button secara bersamaan ditekan.
Pertanyaan 15 Starter dan pemanas beban lebih dipasang untuk motor listrik industri sering terletak cukup jauh dari motor itu sendiri, di dalam ruangan yang disebut sebagai pusat kontrol motor, atau MCC:
15
Karena tidak mungkin seorang teknisi berada di dua tempat sekaligus, seringkali perlu dilakukan pemeriksaan diagnostik pada motor listrik yang tidak berfungsi dari MCC tempat teknisi tersebut memiliki akses ke semua sirkuit kontrol. Salah satu pemeriksaan diagnostik semacam itu adalah arus saluran, untuk mendeteksi adanya belitan motor terbuka. Jika bellitan motor tiga fase gagal terbuka, motor tidak akan berjalan seperti seharusnya. Ini disebut single-phasing. Cara yang baik untuk memeriksa kondisi ini adalah dengan menggunakan ammeter klem-on (induktif) untuk memeriksa arus saluran pada ketiga saluran saat starter diberi energi. Hal ini dapat dilakukan di lokasi manapun dimana terdapat akses fisik ke konduktor daya motor. Anggap, Anda bekerja di tempat kerja dimana single phasing dicurigai dan Anda tidak memiliki penjepit ammeter. Yang Anda punya hanyalah DMM (multimeter digital), yang tidak memiliki kemampuan untuk mengukur arus motor dengan aman. Anda akan kembali ke toko untuk mendapatkan ammeter penjepit ketika teknisi yang lebih berpengalaman menyarankan tes alternatif. Dia mengambil DMM Anda, set ke rangkaian milimeter AC, kemudian menghubungkan probe probe uji ke kedua sisi elemen pemanas overload, satu pemanas pada saat seperti ini:
16
Di setiap elemen pemanas overload dia mengukur sekitar 20 mV AC dengan starter bertengger. Dari sini ia menentukan bahwa motor tidak single-phasing, tapi mengambil kirakira arus yang sama pada ketiga fase. Jelaskan bagaimana pemeriksaan diagnostik ini bekerja, dan mengapa penentuan ini dapat dilakukan. Juga jelaskan keterbatasan apa yang dimiliki prosedur diagnostik ini, dan bagaimana cara penjepit ammeter benar-benar cara terbaik untuk mengukur arus motor. Jawab : Setiap : Setiap elemen pemanas berlebih memiliki hambatan yang kecil, yang merupakan kunci untuk prosedur diagnostik ini. Tentu saja, pengukuran yang diperoleh benar-benar kualitatif, bukan kuantitatif seperti yang diberikan oleh ammeter klem -on.
Pertanyaan 16 Tampak di sini adalah seperangkat "kurva" khas untuk pemanas berlebih, seperti yang biasa digunakan untuk memberi perlindungan arus lebih untuk motor li strik AC:
Mengapa ada waktu yang dibutuhkan untuk mengatur ulang kontak pemanas yang berlebihan setelah "running"? Pemutus sirkuit bisa kembali kembali ditutup sesaat setelah melakukan melakukan running tanpa masalah, dan sekering (tentu saja) bisa diganti beberapa saat setelah bertiup. Apakah fitur pemanas overload ini disain disengaja, atau hanya iseng? Juga, jelaskan mengapa kurva reset mulai menurun untuk arus di atas 300% dari rating beban penuh motor. Mengapa kurva waktu reset tidak terus meningkat dengan meningkatnya arus sesar? Jawab: Waktu reset untuk pemanas arus lebih adalah fitur desain yang disengaja. Jika pemanas terlalu panas untuk diatur ulang, maka motor terlalu panas untukberjalan. Penundaan waktu dibuat untuk mendinginkan suhu pada motor AC dan juga sebagai delay agar rangkaian tetap bekerja. Alasan untuk kurva waktu reset menurun setelah sekitar 300% arus beban penuh karena arus yang lebih besar akan men-trip-kan pemanas dalam waktu yang lebih singkat daripada arus yang kecil, oleh karena itu arus yang besar memanaskan 17
motor lebih sedikit pada saat motor berjalan dari pada arus yang lebih yang lebih rendah. Oleh karena itu motor tidak perlu didinginkan lama untuk reset.
Pertanyaan 17 Relay protektif adalah perangkat penginderaan daya khusus yang tugasnya untuk secara otomatis membuka atau menutup pemutus arus dalam sistem tenaga listrik yang besar. Beberapa relay pelindung dirancang untuk digunakan secara langsung dengan motor listrik besar untuk menyediakan kontrol yang canggih, shut-down, dan kontrol start up.Salah satu fitur relay pelindung motor ini adalah start-up lockout. Apakah ini berarti relay akan mencegah seseorang untuk mencoba terlalu banyak re-start motor listrik yang besar. Jika motor start dan berhenti beberapa kali dalam waktu singkat, relay akan mencegah orang untuk start lagi sampai waktu istirahat yang cukup lama berlalu.Jelaskan mengapa motor listrik besar perlu "beristirahat" setelah beberapa start-up berturut-turut. Jika motor listrik benar-benar mampu bekerja terus menerus pada beban penuh selama bertahun-tahun, mengapa beberapa start up layak dilakukan penguncian otomatis? otomatis ? Jawab : Karena pada saat Starting, arus menuju motor besarnya 3x lipat dari arus normalnya, jika saat on-off berkali kali maka motor akan panas, maka dari itu perlu istirahat beberapa saat agar motor kembali dingin . penguncian otomatis ini berfungsi untuk menjaga agar arus yang masuk kemotor terkunci dan konstan
Pertanyaan 18 Jenis kontrol motor listrik yang paling sederhana dan paling mahal adalah starter yang disebut line-line. Jelaskan bagaimana rangkaian kontrol motor ini berfungsi, dan juga definisikan kata "starter" dalam konteks ini. Jawab : "Starter" adalah nama lain untuk relay daya besar yang digunakan untuk melakukan arus ke saluran motor, juga dikenal sebagai kontaktor, dan biasanya diberi label dengan huruf "M" dalam diagram tangga.
Pertanyaan 19 Meskipun rangkaian kontrol motor "langsung" sederhana dan murah, mereka tidak disukai untuk memulai motor besar. Alternatif motor strating langsung adalah starting mengurang tegangan. Kenali beberapa alasan mengapa starting-langsung tidak diinginkan untuk motor listrik besar. Jawab : Karena rangkaian Langsung (DOL) memiliki torsi yang kecil sehingga kurang cocok untuk motor listrik yang besar. 18
Pertanyaan 20 Salah satu metode untuk mencapai starting penurun-tegangan untuk motor listrik besar adalah dengan memasukkan resistor seri ke masing-masing konduktor daya motor. Saat start, semua tenaga harus melewati resistor. Setelah motor memiliki waktu untuk mempercepat, satu set "starter" kontak mem-bypass saluran power di sekitar resist or, langsung ke gulungan motor. Buat diagram yang menunjukkan bagaimana hal ini dapat dilakukan untuk motor listrik fase tunggal, dengan menggunakan dua kontak starter: "R" untuk "run" dan "S" untuk "start". Petunjuk: Anda hanya memerlukan dua kontak dan satu resistor! Jawab
:
Pertanyaan 21 Ada beberapa metode yang berbeda untuk starting mengurangi tegangan dari motor listrik. Salah satunya adalah metode autotransformer. Berikut adalah diagram yang menunjukkan bagaimana ini bekerja:
19
"L1," "L2," dan "L3" mewakili konduktor catu daya tiga fas e. Tiga pasang kontak (R, S, dan Y) berfungsi untuk menghubungkan daya ke motor pada waktu yang berbeda. Urutan awal untuk motor adalah sebagai berikut: Motor off (terbuka R, buka S, terbuka Y) Tombol Start ditekan (kontak S dan Y semuanya menutup) Waktu tunda (tergantung ukuran motor) kontak Y terbuka Waktu tunda (tergantung ukuran motor) Kontak R tertutup, kontak S terbuka Jelaskan pengoperasian sistem ini. Bagaimana cara autotransformer berfungsi untuk mengurangi tegangan pada motor listrik saat start-up? Jawab : Ketika kontak "S" dan "Y" semuanya tertutup, autotransformer membentuk koneksi "Y" tiga fase, dengan tegangan listrik (L1, L2, dan L3) diterapkan ke "kiat" dari "Y", dan tegangan motor yang berkurang menepuk sebagian dari masing-masing gulungan autotransformer. Ketika kontak "Y" terbuka, ketiga autotransformer sekarang berfungsi hanya sebagai induktor rangkaian terhubung, membatasi arus dengan reaktansi induktifnya. Ketika kontak "R" tertutup, motor menerima daya langsung dari L1, L2, dan L3. 20
Pertanyaan 22 Strategi populer untuk pengendalian motor induksi AC adalah penggunaan unit penggerak frekuensi variabel, atau VFD. Jelaskan apa yang memvariasikan frekuensi daya motor dengan induksi AC, dan mengapa Jawab : Variable Frequency Drive atau Variable Speed Drive adalah salah satu jenis pengendalian kecepatan motor dengan mengatur nilai frekuensi listrik yang masuk ke motor. Nilai frekuensi yang digunakan berbanding berbanding lurus dengan putaran motor
Pertanyaan 23 Relay elektromekanik yang digunakan untuk menyalakan dan menghentikan motor listrik berdaya tinggi (disebut "kontaktor" atau "starter") harus dianggap sebagai sumber kemungkinan kilatan busur (arc flash). Jelaskan mengapa hal ini terjadi. Ada apa dengan konstruksi atau pengoperasian relay semacam itu yang mengundang fenomena berbahaya ini? Jawaban :Karena pada relay menggunakan prinsip kerja elektromagnetik untuk menggunakan kontak saklar sehingga dengan arus listrik yang kecil dapat menghantarkan listrik yang bertegangan lebih tinggi .
21
