BAB I PENDAHULUAN
II.1. Latar Belakang Pada motor-motor dengan beban besar, torsi yang digunakan untuk melakukan start awal sangat besar. Hal itu dapat mengakibatkan overload karena torsi berlebihan. Saklar Y - adalah alat yang digunakan untuk mengurangi tegangan start, sehingga juga akan mengurangi arus start yang berlebih. Untuk itu kita dapat melakukan serangkaian percobaan terhadap saklar Y - digunakan pada peralatan-peralatan listrik yang berdaya berdaya besar khususnya pada motor 3 phase. Dengan penggunaan saklar Y - , motor tidak akan overload, sehingga proses start tidak akan membebani motor tersebut. II.2. Tujuan Praktikum Tujuan percobaan saklar Wye – Delta adalah : Mengetahui fungsi saklar wye – delta pada instalasi tenaga listrik. Mengetahui besarnya arus start,arus konstan dan kecepatan putaran apabila menggunakan saklar Y - . Mengetahui besar MCB yang harus terpasang II.3. Rumusan Masalah
Bagaimana cara kerja saklar wye-delta Apa yang membedakan antara arus start dan arus konstan Bagaimana cara mengetahui besar MCB yang yang harus terpasang pada rangkaian listrik listrik 3 fase Bagaimana mengukur arus start dan arus konstan Bagaimana mengukur arus line dan arus fase Apa yang membedakan antara arus line dan arus fase
BAB II DASAR TEORI II.1. Pengertian Selain rangkaian Y - , terdapat beberapa cara untuk menstart motor induksi. Antara lain : penstart tegangan penuh atau penstart pada saluran (across the line starter). penstart dengan tegangan yang diturunkan (reduced-voltage starter). penstart lilitan bagian (part winding starter). penstart Y-delta. Saklar Y - mempunyai fungsi memperkecil arus start yang terjadi pada saat motor distart. Saklar tersebut biasanya digunakan pada motor yang rating daya tidak cukup besar untuk memenuhi kebutuhan daya start, dengan kata lain mencegah overload karena torsi start motor yang dibutuhkan sangat besar. Cara kerjanya yaitu menghubungkan motor pada posisi Y pada saat start kemudian hubungan pada saat berjalan normal. Tenggang waktu antara saat hubungan Y dengan hubungan delta dapat diatur melalui timer pada saklar tersebut. Pada tegangan tranformator 3 phase dengan kumparan yang menghubungkan secara delta yaitu Vab, Vbc,Vca masing –masing berbeda phase 120 derajat. Pab + Pac + Pca = 0 Untuk beban yang seimbang : Ia = Iab – I ca Ib = Ibc - Iab Ic = Ica – Ibc
Gambar II.1 Arah arus pada hubungan delta II.2. Prinsip Kerja Secara definisinya, starter wye delta adalah teknik elektro-mekanis yang bertujuan untuk menurunkan tegangan kerja pada motor saat start. Namun sistem ini juga memiliki kekurangan karena membutuhkan lebih banyak tempat, komponen yang lebih banyak Dengan menstart motor pada hubungan Wye, tegangan dan arus start dapat dikurangi. Ketika putaran motor mencapai putaran nominalnya maka secara otomatis hubungan akan diubah menjadi hubungan delta. Arus start pada motor yang distart pada hubungan Wye akan direduksi hingga 1/3 arus start pada hubungan delta. Pada rangkaian wye, teganga fase adalah tegangan line dibagi √3, dengan kata lain pada rangkaian wye adalah arus fasa sama dengan arus line pada wye. Sedangkan pada rangkaian delta, tegangan fasa sama dengan tegangan line, sehingga arus fasa adalah arus line delta dibagi √3. Jik a kedua arus ini dibandingkan maka akan
didapatkan nilai perbandingan 1/3 dimana rangkaian wye akan mereduksi 1/3 arus start. Bukti bahwa arus pada wye 1/3 dari arus pada hubungan delta dibuktikan melalui contoh sebagai berikut: Terdapat motor dengan spesifikasi 15 kW/20 Hp 1800 RPM. Arus beban penuh nominal sekitar 30 A pada teganan 400V atau 26 A pada tegangan 480V. Diasumsikan arus start 600% arus nominal, maka nilai arus start adalah 180 A/156 A.
Gambar II.2 Contoh transformasi wye delta
√ √
Gambar II.3 Rangkaian saklar wye delta
http://electricalnotes.wordpress.com/2012/03/16/star-delta-starter/
Gambar II.4 Skema cara kerja saklar wye delta
http://electricalnotes.wordpress.com/2012/03/16/star-delta-starter/
Sebagaimana gambar II.3 diatas, bahwa terdapat tiga kontaktor yang bekerja dalam jangka waktu tertentu. Kontaktor tersebut berfungsi membentuk rangkaian wye delta pada kumparan motor. Delay waktu ditur oleh timer switch yang di-set untuk sekian waktu tertentu II.3. Hubungan Delta atau Mesh Tiap-tiap kumparan pada suatu alternator tiga-fase dapat dianggap dihubun gkan ke “awal” dari kumparan berikutnya, maka akan terbentuk suatu hubungan Delta. Pada hubungan delta
kumparan “fase” generator dihubungkan diantara dua saluran. Artinya, kumparan fase yang yang membangkitkan tegangan disebut dengan VBR. Tegangan fase dan tegangan line selalu mempunyai harga yang sama dalam hubungan ini. 3 Arus fase dan arus line selalu mempunyai harga yang berbeda, arus fase sama dengan arus line. Arus fase mempunyai harga yang berbeda dengan arus line karena arus mengalir dari line melalui dua kumparan fase. Dalam hal ini berlaku hubungan :
Ia = Iab Ib = Ibc Ic = Ica
3 3 3
Gambar II.5 Transformasi saklar wye delta
http://www.tiba.si/en/clanki/priklopi-trifaznih-asinhronskih-motorjev.html
II.4. Hubungan Wye (Bintang) Dalam suatu generator hubungan bintang (star coneccted), satu ujung dari masing-masing kumparan dihubungkan ke sebuah terminal gabungan yang dikenal sebagai titik bintang. Titik ini seringkali dihubungkan dengan dengan bumi dan netral secara listrik. Sehingga titik ini seringkali juga`disebut dengan titik netral. Dalam hubungan ini teganganya adalah tegangan kawat-netral dan arus yang mengalir pada tiap fase beban adalah arus kawat. Dalam hal ini berlaku hubungan sbb. : Vab = Vab Vbc = Vbn Vca = Vca
3 3 3
II.5. Hubungan Wye-Delta. Dalam hubunganWye, arus line dan arus fase adalah arus yang sama, tetapi tegangan fase adalah seperakar 3 dari tegangan line. Dalam hubungan delta harga tegangan tidak berubah, tetapi harga arus pada tiap kumparan adalah seperakar 3 dari arus line. Dengan menstart motor pada hubungan wye, tegangan dan arus start dapat dikurangi. Ketika putaran motor mencapai putaran nominalnya maka secara otomatis hubungan akan diubah menjadi hubungan delta. Arus start pada motor yang distart pada hubungan Wye akan direduksi hingga sepertiga arus start pada hubungan delta. Torsi start pada hubungan Wye adalah sepertiga torsi dari hubungan delta.
II.6. MCB a.
Jenis-jenis arus Arus start , adalah arus awal yang digunakan untuk menyalakan alat atau motor pertama kali dan yang diteruskan ke dalam rangkaian. Istart = Iline Arus line, adalah arus yang terdapat dalam rangkaian /arus yang berjalan dalam rangkaian wye delta. Iline = √3 Ifasa.................................. ... Hubungan Delta Iline = Ifasa......................................... Hubungan Wye Arus fase, adalah arus yang terdapat pada tiap-tiap resistor pada suatu rangkaian saklar wye-delta Iline = Ifasa......................................... Hubungan Wye Ifasa = Iline........................................ Hubungan Delta
b.
Jenis-jenis Tegangan Tegangan line, adalah tegangan yang terdapat dalam rangkaian /arus yang berjalan dalam rangkaian. Vline = Vfasa.................................. Hubungan Delta Vline = √3 Vfasa................................. Hubungan Wye Tegangan fase, adalah tegangan yang terdapat pada tiap-tiap posisi/fase pada suatu rangkaian Vfasa = Vline....................................... Hubungan Wye
√
√
Vline = Vfasa....................................... Hubungan Delta II.7. Macam –macam starter II.7.1. DOL (Direct On Line) Ialah metode pemberian tegangan langsung dari jala PLN kemotor listrik dengan melalui perangkat sakelar listrik (electromechanical contactor), biasanya starter ini digunakan untuk motor listrik yang berukuran kecil , karena antisipasi dari lonjakan arus yang terlalu besarpada motor yang ukurannya lebih besar lagi. Kelebihan : Simpel, harganya murah, tidak membutuhkan banyak komponen tambahan Kekurangan : Tidak bisa mereduksi arus start yang besar II.7.2. Start Delta ( Y – ∆ ) Starter start delta itu pengarahannya ialah ke posisi kumparan (winding) motor listrik,dimana terjadi sebuah rangkaian START / Y pada saat awal dan perpindahan posisi ke rangkaian DELTA / ∆ setelahbeberapa detik pada rangkaian motor listrik . Kelebihan : Dapat mereduksi lonjakan arus start Kekurangan : Rangkaiannya rumit, banyak membutuhkan komponen II.7.3. Auto Trafo Auto Trafo Starter adalah sebuah starter motor listrik yangbekerja dengan memberikan tegangan 80%, 65% atau 50% daritegangan nominal pada saat start/awal dengan menggunakanautotransformator sebagai pengurang tegangannya. Saklar wye delta juga merupakan salah satu prinsip kerja Autotrafo starter. Kelebihan
: Dengan rangkaian yang sederhana, dapat mereduksi lonjakan arus start dan mengurangi tegangan awal, menaikkan beban sedikit demi sedikit Kekurangan : Rentan hubungan arus pendek
II.7.4. Soft Starter Soft starter merupakan alat yang digunakan dengan motor AC untuk secara sementara mengurangi beban dan tegangan pada saat start. Alat ini bisa mengurangi mechanical stress pada motor dan poros, juga electrodynamic stress pada kabel dan jaringan distribusi listrik. Kelebihan : Komponennya sederhana Kekurangan : Harganya mahal II.8. MCB
Gambar II.6 Main Circuit Breaker http://en.wikipedia.org/wiki/Circuit_breaker Main Circuit Breaker (MCB), pemutus hubungan listrik secara otomatis bilamana daya/tegangan melampaui standar yang ditentukan .Gunanya untuk mencegah terjadinya korsleting/hubungan pendek ataupun kerusakan peralatan listrik akibat melonjaknya tegangan listrik. Pada rumah model lama, pemutus arus listrik ini berupa fuse (sekering) yang sudah tidak praktis lagi, karena bilamana putus, harus mengganti sekering tersebut. Dengan adanya MCB maka setiap kali arus listrik over sehingga circuit terputus, sesudah instalasi normal kembali maka untuk menghidupkan listrik cukup dengan menekan tuas/saklar pada MCB.
II.9. Aplikasi Gambar
Aplikasi
Motor penggerak pompa ballast
Motor penggerak dewi-dewi
Motor penggerak fire pump
Motor penggerak bilge pump
BAB III HASIL PRAKTIKUM
III.1. Langkah Percobaan
a.
Merangkai seluruh peralatan pada gambar skema
b. c. d. e.
Mengatur pengeset waktu otomatis dari wye –delta Melakukan pendorong tuas pada cam switch Melakukan on-off button pada panel Menghitung motor 3 fase dengan cara menekan saklar pada positif on ketika putaran konstan baik pada saat Y maupun delta Mencatat besarnya arus pada ampermeter ketika motor distart dan ketika putaran konstan baik pada saat Y maupun delta Mencatat besarnya putaran motor ketika terhubung Y maupun delta Mengulang percobaan sampai 5 kali
f. g. h.
III.2. Peralatan Praktikum
No. 1.
Alat dan Bahan Tangmeter
2.
Tachometer
Gambar
Fungsi Untuk mengukur arus pada kabel
Mengukur putaran motor 3 phase
poros
3.
Kabel
Tempat mengalirnya dan tegangan listrik
4.
Saklar wye – delta (Kontaktor)
Menyambung dan menghubungkan hubungan wye ke delta.
5.
Motor AC 3 phase
Sebagai motor pemutar yang digerakkan oleh listrik untuk dikukur arus start dan konstannya.
6.
Camswitch/DOL
7.
MCB
Menyambung memutuskan arus
arus
dan
Mengatur arus yang masuk dan tegangan masuk dan outputnya, apabila terjadi tegangan berlebihan akan memutus hubungan listrik
Mesin AC 3 phase dengan sepsifikasi : Tipe : UK 67.60-4 MAEN 9G 4535 Tegangan : 220/380 V Arus :5A P output : 2.2 KW atau 3 pk Rpm : 1420 W Cos : 0.8 Frekwensi : 50 Hz Praktikum dilakukan dengan tegangan 380 V. III.3.Tabel Pengamatan Praktikum
NO 1 2 3 4 5
NO 1 2 3 4 5
RANGKAIAN WYE DELTA WYE DELTA WYE DELTA WYE DELTA WYE DELTA
Tabel III.1 Pengamatan wye delta ARUS START ARUS KONSTAN 2,59 0,72 2 2,04 2,13 0,73 2,01 2,09 2,4 0,73 2,02 2,08 2,2 0,72
1,9 1,8 2,01
2,03 0,73 2,07
RPM 1500 1480 1501 1466 1499 1494 1499 1473 1498 1488
Tabel III.2 Kontaktor dan arus sebelum masuk saklar KONTAKTOR I SEBELUM MASUK RANGKAIAN 1 2 3 4 Start Konstan WYE closed open open open 15 0 DELTA open closed closed closed 6 3,25 WYE closed open open open 15 0 DELTA open closed closed closed 6,1 3,24 WYE closed open open open 15 0 DELTA open closed closed closed 7 3,26 WYE closed open open open 15 0 DELTA open closed closed closed 6 3,25 WYE closed open open open 15 0 DELTA open closed closed closed 5,5 3,25
BAB IV ANALISA DATA DAN PEMBAHASANNYA
IV.1. Perhitungan a. Arus start rata – rata pada rangkaian wye adalah Arus rata rata start wye = (I 1+I2+I3+I4+I5)/5 o = (2,59+2,13+2,4+2,2+1,8)/5 = 2,24 A b. Arus konstan rata – rata pada rangkaian wye adalah Arus rata rata konstan wye = (I 1+I2+I3+I4+I5)/5 o = ( 0.3+0.3+0.3+0.3+0.3) /5 = 0,726 A c. Arus start rata – rata pada rangkaian delta adalah Arus rata rata start delta = (I1+I2+I3+I4+I5)/5 o = ( 0,72+0,73+0,73+0,72+0,73) /5 = 1,39 A d. Arus konstan rata – rata pada rangkaian delta adalah Arus rata rata konstan delta = (I 1+I2+I3+I4+I5)/5 o = ( 2,04+2,09+2,08+2,03+2,07) /5 =2,062 A e. RPM rata-rata pada wye = (n 1+n2+n3+n4+n5)/5 =(1500+1501+1499+1499+1498)/5 =1499,4 f. RPM rata-rata pada delta = (n 1+n2+n3+n4+n5)/5 =(1480+1466+1494+1473+1488)/5 =1480,2 g. Berdasarkan Teori Arus start pada rangkaian Delta = 6 x start dengan saklar wye delta = 6 x 2,59 = 15,54 A h. Perhitungan perbandingan arus start tanpa wye-delta dengan arus start dengan wye-delta = 15 : 2,59 = 5,79 i.
Prosentase Error Arus Nominal terhadap arus pengukuran eror = (15,54-15) /15,54 100% = 3,5%
j.
Dari spesifikasi motor dapat dicari nilai arus nominal : Arus line : I
P
=
3Vl cos
2200
3 x380 x0,8
= 4,178 Ampere k.
Menghitung Nilai MCB I
P 3.Vp. cos 2200
3 x 220 0,8
= 4,167 Ampere
IV.2. Grafik Grafik arus start wye vs arus start delta 3 2.5 2
e r e p 1.5 m A
arus start wye
1
arus start delta
0.5 0 1
2
3
4
5
Percobaan ke
Grafik arus konstan wye vs arus konstan delta 2.5 2 e r 1.5 e p m A 1
arus konstan wye arus konstan delta
0.5 0 1
2
3
4
5
Percobaan ke
Grafik perbandingan putaran 1505 1500 1495 1490 M1485 P R1480
RPM wye
1475
RPM delta
1470 1465 1460 1
2
3 Percobaan ke
4
5
IV.3. Pembahasan
Nilai rata-rata dari arus start pada rangkaian wye adalah 2.24 A. maka untuk melakukan proses starting dibutuhkan 2.24 A. Nilai rata-rata dari arus konstan pada rangkaian wye adalah 0.726 A, maka arus konstan yang dibutuhkan oleh motor 3 phase saat keadaan stabil (putaran motor nominal) adalah konstan 0.726 A. Rata –rata nilai RPM pada wye ialah 1499.4 Nilai rata-rata dari arus konstan pada rangkaian delta adalah 2.062 A, maka arus konstan yang dibutuhkan oleh motor 3 phase saat keadaan stabil (putaran motor nominal) adalah konstan 2.062 A. Rata –rata nilai RPM pada wye ialah 1480.2 Nilai start yang kecil menyatakan bahwa fungsi dari rangkaian wye berfungsi dengan baik. Saat start rangkaian wye yang bekerja terlebih dahulu kemudian saat stabil nilai dengan waktu beberapa detik kemudian rangkaian yang bekerja ialah rangkaian delta. Perubahan dari rangkaian wye ke rangkaian delta kurang lebih diseting dalam waktu 15 detik. Pada hubungan wye arus line dengan arus fase merupakan arus yang sama, sedangkan tegangan fase bernilai 1 / 3 dari tegangan line. Pada hubungan delta nilai tegangan tidak berubah, tetapi nilai arus pada masing-masing kumparan ialah 1 / 3 dari nilai arus line
BAB V KESIMPULAN
Saklar Y - mempunyai fungsi memperkecil arus start yang terjadi pada saat motor distart. Saklar tersebut biasanya digunakan pada motor yang rating daya tidak cukup besar untuk memenuhi kebutuhan daya start, dengan kata lain mencegah overload karena torsi start motor yang dibutuhkan sangat besar. Cara kerjanya yaitu menghubungkan motor pada posisi Y pada saat start kemudian hubungan pada saat berjalan normal. Tenggang waktu antara saat hubungan Y dengan hubungan delta dapat diatur melalui timer pada saklar tersebut.
Arus start adalah arus yang dibutuhkan untuk menghasilkan torsi awal putaran motor. Arus yang dibutuhkan tersebut bernilai sangat besar dibandingkan arus konstan putaran motor.
Main Circuit Breaker (MCB), pemutus hubungan listrik secara otomatis bilamana daya/tegangan melampaui standar yang ditentukan .Gunanya untuk mencegah terjadinya korsleting/hubungan pendek ataupun kerusakan peralatan listrik akibat melonjaknya tegangan listrik. Dengan adanya MCB maka setiap kali arus listrik over sehingga circuit terputus, sesudah instalasi normal kembali maka untuk menghidupkan listrik cukup dengan menekan tuas/saklar pada MCB. Besar MCB yang diperlukan dapat diketahui dengan menghitung berapa arus yang melalui suatu jaringan.
Pengukuran arus start dan arus konstan diperlukan untuk mengetahui rencana instalasi kelistrikan yang akan dipasang. Daya nominal kebutuhan beban merupakan indikator kebutuhan power supply. Untuk mengatasi lonjakan kebutuhan daya saat start beban, bisa dilakukan berbagai macam aplikasi starter untuk mengurangi arus start, salah satunya dengan wye delta starter
