BAB 1 PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Pada zaman sekarang dimana listrik merupakan salah satu kebutuhan utama yang sangat penting hampir di semua aspek kehidupan, sehingga membuat beberapa tempat yang membutuhkan supply listrik terus menerus seperti sektor industri dan bandara sangat bergantung terhadap supply listrik yang kontinyu. Bahkan ada beberapa tempat yang mengharuskan agar supply listrik tidak terputus sama sekali agar tidak menimbulkan bahaya terhadap keselamatan seseorang, seperti Rumah Sakit. PLN sebagai sumber utama tidak selamanya kontinu dalam penyalurannya sehingga dibutuhkan generator set (genset) sebagai back-up suplai utama (PLN). Sebagai kontrol kapan genset mengambil alih suplai tenaga listrik ke beban ataupun sebaliknya maka diperlukan sistem kontrol otomatis tersebut biasanya disebut Automatic Transfer Switch (ATS) Automatic Main Failure (AMF) atau sistem interlok PLN - Genset.
Fungsi Dari A.M.F(Automatic Main Failure) Adalah Secara Automatic Menghidupkan (Start) Genset ketika suplai Listrik dari PLN Gagal / Padam. Fungsi dari A.T.S (Automatic Transfer Switch) Adalah Secara Automatic Membuka Suplay listrik dari genset dan menutup suplay listrik dari PLN dan sebaliknya membuka suplay listrik dari PLN dan Menutup suplay listrik dari genset secara Automatic ketika Supay listrik dari PLN kembali. B. Rumusan Masalah
Bagaimana membuat sistem kelistrikan yang dapat menyuplai listrik pada suatu jaringan atau instalasi secara kontinyu.
Bagaimana agar sistem kelistrikan yang akan dibuat tersebut aman dan tidak menimbulkan masalah terhadap jaringan serta dapat bekerja secara otomatis.
1
C. Batasan Masalah Merancang dan merangkai suatu sistem kelistrrikan ATS (Auto Transfer Switch) yang dapat bekerja secara otomatis baik secara konvensional maupun menggunakan PLC. D. Tujuan Diharapkan agar mahasiswa dapat melakukan perangkaian sistem kelistrikan ATS (Auto Transfer Switch) baik secara konvensional maupun menggunakan PLC sesuai dengan gambar rancangan yang telah dibuat. a. Tujuan internal Sebagai tugas akhir pada mata kuliah praktikum bengkel otomasi kelistrikan. b. Tujuan eksternal Sebagai acuan dalam pembuatan sestem kelistrikan ATS di masyarakat.
2
BAB II LANDASAN TEORI
A. AT S(Auto Transfer Switch)
Transfer Switch Transfer switch adalah sebuah saklar listrik yang menghubungkan sumber tenaga listrik
dari sumber utama ke sumber siaga. Switch dapat dioperasikan secara manual atau secara otomatis. Sebuah Transfer Switch Otomatis (ATS) sering dipasang di mana generator cadangan terletak, sehingga generator dapat memberikan daya listrik sementara jika sumber listrik terputus.
Pengoperasian Transfer Switch Selain mentransfer beban ke generator cadangan, sebuah ATS juga memerintahkan
generator cadangan untuk memulai, berdasarkan tegangan yang dipantau pada pasokan utama. transfer switch mengisolasi generator cadangan dari PLN, ketika generator hidup dan menyediakan listrik sementara. Kemampuan kontrol dari saklar transfer mungkin secara manual saja, atau kombinasi otomatis dan manual. Transisi beralih modus dari tansfer switch Transisi Terbuka (OT) (tipe biasa), atau Transisi Closed (CT).
Misalnya, di sebuah rumah dilengkapi dengan generator cadangan dan ATS, ketika pemadaman listrik PLN terjadi, ATS akan memberitahu generator cadangan untuk memulai. Setelah ATS melihat bahwa generator siap untuk menyediakan tenaga listrik, ATS memutus sambungan rumah untuk PLN dan menghubungkan generator untuk panel utama listrik rumah itu. Generator memasok listrik ke beban listrik rumah, tetapi tidak terhubung dengan PLN. Isolasi generator dari sistem distribusi diperlukan untuk melindungi generator dari kelebihan beban, dan untuk mencegah hubungan singkat dengan jaringan listrik dari PLN.
Ketika kembali listrik kembali hidup, transfer switch akan mentransfer kembali aliran listrik PLN dan generator dimatikan. Sebuah transfer switch dapat diatur untuk memberikan daya hanya untuk sirkuit kritis atau seluruh listrik (sub) panel. Beberapa transfer switch memungkinkan untuk pelepasan beban atau prioritas sirkuit opsional, seperti pemanasan dan pendinginan peralatan. Lebih kompleks darurat switchgear digunakan dalam instalasi generator cadangan yang besar, sehingga beban akan lancar ditransfer dari PLN ke generator sinkron, dan kembali, instalasi tersebut berguna untuk mengurangi permintaan beban puncak dari PLN. 3
B. Generator Set
Generator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator ini memperoleh energi mekanis dari prime mover. Generator arus bolak-balik (AC) dikenal dengan sebutan alternator. Generator diharapkan dapat mensuplai tenaga listrik pada saat terjadi gangguan, dimana suplai tersebut digunakan untuk beban prioritas.
Sedangkan genset (generator set) merupakan bagian dari generator. Genset merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi energi listrik. Genset atau sistem generator penyaluran adalah suatu generator listrik yang terdiri dari panel, berenergi solar dan terdapat kincir angin yang ditempatkan pada suatu tempat. 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 mempercayakan sumber daya yang mantap, seperti halnya area pedesaan yang tidak ada akses untuk secara komersial menghasilkan listrik. Generator terpasang satu poros dengan motor diesel, yang biasanya menggunakan generator sinkron (alternator) pada pembangkitan. Generator sinkron terdiri dari dua bagian utama yaitu: sistem medan magnet dan jangkar. Generator ini kapasitasnya besar, medan magnetnya berputar karena terletak pada rotor.
Konstruksi generator AC adalah sebagai berikut: 1. Rangka stator Terbuat dari besi tuang, rangka stator maerupakan rumah dari bagian-bagian generator yang lain. 2. Stator Stator memiliki alur-alur sebagai tempat meletakkan lilitan stator. Lilitan stator berfungsi sebagai tempat GGL induksi. 3. Rotor Rotor adalah bagian yang berputar, pada bagian ini terdapat kutub-kutub magnet dengan lilitannya yang dialiri arus searah, melewati cincin geser dan sikat-sikat.
4
4. Cincin geser Terbuat dari bahan kuningan atau tembaga yang yang dipasang pada poros dengan memakai bahan isolasi. Slip ring ini berputar bersama-sama dengan poros dan rotor. 5. Generator penguat Generator penguat merupakan generator arus searah yang dipakai sebagai sumber arus. Pada umumnya generator AC ini dibuat sedemikian rupa, sehingga lilitan tempat terjadinya GGL induksi tidak bergerak, sedangkan kutub-kutub akan menimbulkan medanmagnet berputar. Generator itu disebut dengan generator berkutub dalam, dapat dilihat pada gambar berikut. Keuntungan generator kutub dalam bahwa untuk mengambil arus tidak dibutuhkan cincin geser dan sikat arang. Karena lilitan-lilitan tempat terjadinya GGL itu tidak berputar. Generator sinkron sangat cocok untuk mesin-mesin dengan tegangan tinggi danarus yang besar. Secara umum kutub magnet generator sinkron dibedakan atas: 1. Kutub magnet dengan bagian kutub yang menonjol (salient pole). Konstruksi seperti ini digunakan untuk putaran rendah, dengan jumlah kutub yang banyak. Diameter rotornya besar dan berporos pendek. 2. Kutub magnet dengan bagian kutub yang tidak menonjol (non salient pole). Konstruksi seperti ini digunakan untuk putaran tinggi (1500 rpm atau 3000 rpm), dengan jumlah kutub yang sedikit. Kira-kira 2/3 dari seluruh permukaan rotor dibuat alur-alur untuk tempat lilitan penguat. Yang 1/3 bagian lagi merupakan bagian yang utuh, yang berfungsi sebagai inti kutub.
5
MESIN DIESEL Mesin diesel termasuk mesin dengan pembakaran dalam atau disebut dengan motor bakar ditinjau dari cara memperoleh energi termalnya. Untuk membangkikan listrik sebuah mesin diesel menggunakan generator dengan sistem penggerak tenaga disel atauyang biasa dikenal dengan sebutan Genset (Generator Set). Keuntungan pemakaian mesin diesel sebagai Prime Mover - Design dan instalasi sederhana - Auxilary equipment sederhana - Waktu pembebanan relatif singkat - Konsumsi bahan bakar relatif murah dan hemat Kerugian pemakaian mesin diesel sebagai Prime Mover - 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. Ada 2 komponen utama dalam genset yaitu: 1. Prime mover atau pengerak mula, dalam hal ini mesin diesel/engine 2. Generator. 6
Cara Kerja Mesin Diesel Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Pada mesin diesel/engine terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan udara murni yang dimampatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (± 30 arm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar sehingga akan menyala secara otomatis. Pada mesin diesel penambahan panas atau energi senantiasa dilakukan pada tekanan yang konstan. 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 padaproses 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. C. PLC Perangkat keras PLC pada dasarnya tersusun dari empat komponen utama berikut: Prosesor, Power supply, Memori dan Modul Input/Output. Secara fungsional interaksi antara keempat komponen penyusun PLC ini dapat diilustrasikan pada gambar 2.1 berikut:
7
Sistem input/output diskret pada dasarnya merupakan antarmuka yang mengkoneksikan central processing unit (CPU) dengan peralatan input/output luar. Lewat sensor-sensor yang terhubung dengan modul ini, PLC mengindra besaran-besaran fisik (posisi,gerakan, level, arus, tegangan) yang terasosiasi dengan sebuah proses atau mesin. Berdasarkan status dari input dan program yang tersimpan di memori PLC, CPU mengontrol perangkat luar yang terhubung dengan modul output seperti diperlihatkan kembali pada gambar 3.1 dibawah ini:
Dengan perkembangan perangkat keras dan perangkat lunak PLC yang begitu luar biasa, Dewasa ini hampir semua PLC praktis yang beredar dipasaran telah dilengkapi dengan berbagai instruksi yang sangat beragam. Jenis instruksi pada PLC ini pada dasarnya dapat kita katagorikan kedalam beberapa kelompok berikut ini: � Kelompok instruksi dasar : instruksi – instruksi yang termasuk katagori ini merupakan instruksi dasar logika, seperti NOT, AND, dll. 8
� Kelompok instruksi Perbandingan (Comparison): instruksi-instruksi yang termasuk katagori ini berkaitan dengan operasi-operasi perbanding. � Kelompok instruksi Timer/Counter: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan operasi timer dan counter � Kelompok instruksi Aritmatika: instruksi-instruksi untuk operasi aritmatika � Kelompok instruksi operasi Logika: Instruksi-instruksi untuk mengeksekusi operasioperasi logika � Kelompok instruksi Rotasi/Geser : Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan operasi penggeseran dan rotasi data � Kelompok instruksi Konversi: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan pengubahan tipe data � Kelompok instruksi Manipulasi Data: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan manipulasi data � Kelompok instruksi Transfer Data: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan transfer, penyalinan, dan pertukaran data � Kelompok instruksi Lompat/Interupsi: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan operasi lompat dan interupsi. � Kelompok instruksi Sistem: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan deteksi kesalahan � Kelompok instruksi Komunikasi: Instruksi-instruksi yang berkaitan dengan pertukaran data dengan perangkat luar lewat komunikasi serial
Secara khusus kita akan membahas komponen-komponen soft PLC seperti timer, counter internal serta fungsi penting lain yang banyak digunakan dalam aplikasi sistem kontrol sekuensial di industri. Karena nama-nama fungsi yang berkaitan dengan komponen-komponen tersebut sangat spesifik untuk setiap vendor PLC, maka untuk memudahkan pembahasan, dalam bab ini penjelasannya akan mengacu pada salah satu merk PLC saja yaitu PLC produk dari LG dan sebagai bahan perbandingan, disini akan diberikan juga instruksi padanannya dalam format PLC OMRON dalam box catatan (jika ada). Untuk mempercepat pemahaman tentang materi ini, maka sebaiknya kita mencoba memprogramnya secara langsung dalam perangkat lunak pemrograman PLC merk LG yaitu KGL
9
D. Komponen Utama ATS 1. Kontaktor Kontaktor adalah komponen elektromekanik yang dapat berfungsi sebagai penyambung dan pemutus rangkaian, yang dapat dikendalikan dari jarak jauh pergerakan kontak-kontaknya terjadi karena adanya gaya elektromagnet.
Gambar 1. Simbol kontak-kontak Kontaktor
Gambar 2. Bentuk Fisik Kontaktor
Kontaktor magnet merupakan sakelar yang bekerja berdasarkan kemagnetan, artinya bekerja bila ada gaya kemagnetan. Sebuah koil dengan inti berbentuk huruf E yang diam, jika koil dialirkan arus listrik akan menjadi magnet dan menarik inti magnet yang bergerak dan menarik sekaligus kontak dalam posisi ON. Batang inti yang bergerak menarik paling sedikit 3 kontak utama dan beberapa kontak bantu bisa kontak NC atau NO. Spesifikasi kontaktor magnet yang harus diperhatikan adalah kemampuan daya kontaktor ditulis dalam ukuran Watt / KW, yang disesuaikan dengan beban yang dipikul, kemampuan menghantarkan arus dari kontak – kontaknya, ditulis dalam satuan ampere, kemampuan tegangan dari kumparan magnet, apakah untuk tegangan 127 Volt atau 220 Volt, begitupun frekuensinya, kemampuan melindungi terhadap tegangan rendah, misalnya ditulis ± 10
20 % dari tegangan kerja. Dengan demikian dari segi keamanan dan kepraktisan, penggunaan kontaktor magnet jauh lebih baik dari pada saklar biasa. Relay dan Kontaktor (Relay and Magnetic Contactor)
Prinsipnya kerjanya adalah rangkaian pembuat magnet untuk menggerakkan penutup dan pembuka saklar internal didalamnya. Yang membedakannya dari kedua peralatan tersebut adalah kekuatan saklar internalnya dalam menghubungkan besaran arus listrik yang melaluinya.
Pemahaman sederhananya adalah bila kita memberikan arus listrik pada coil relay atau kontaktor, maka saklar internalnya juga akan terhubung. Selain itu juga ada saklar internalnya yang terputus. Hal tersebut sama persis pada kerja tombol push button, hanya berbeda pada kekuatan untuk menekan tombolnya. Saklar internal inilah yang disebut sebagai kontak NO (Normally Open= Bila coil contactor atau relay dalam keadaan tak terhubung arus listrik, kontak internalnya dalam kondisi terbuka atau tak terhubung) dan kontak NC (Normally Close= Sebaliknya dengan Normally Open). Seperti dijelaskan pada gambar dibawah ini.
11
Relay dianalogikan sebagai pemutus dan penghubung seperti halnya fungsi pada tombol (Push Button) dan saklar (Switch)., yang hanya bekerja pada arus kecil 1A s/d 5A. Sedangkan Kontaktor dapat di analogikan juga sebagai sebagai Breaker untuk sirkuit pemutus dan penghubung tenaga listrik pada beban. Karena pada Kontaktor, selain terdapat kontak NO dan NC juga terdapat 3 buah kontak NO utama yang dapat menghubungkan arus listrik sesuai ukuran yang telah ditetapkan pada kontaktor tersebut. Misalnya 10A, 15A, 20A, 30A, 50Amper dan seterusnya. Seperti pada gambar dibawah ini.
gambar kontak internal pada Kontaktor
12
gambar kontak internal pada relay
Penyambungan sederhana rangkaian kontaktor:
Perhatikan bagaimana lampu akan menyala ketika switch saklar dihubungkan ke sumber listrik. Mengapa begitu repot menggunakan kontaktor untuk menyalakan sebuah lampu bohlam? Mengapa
rangkain
ini
menggunakan
dua
buah
sumber
listrik
yang
berbeda?
Itulah yang disebut Rangkain Pengendali dan Rangkain Utama.
Time Delay Relay (Timer) dan Thermal Over Load Relay (Tripper) Sebagaimana yang telah diterangkan diatas, maka pada kedua komponen ini Timer dan Tripper juga mempunyai kontak NO dan NC. Dan yang membedakannya hanya pada kondisi pengaktifannya saja.
13
Kontak NO dan NC pada Timer (Time Delay Relay) akan bekerja ketika timer diberi ketetapan waktunya, ketetapan waktu ini dapat kita tentukan pada potensiometer yang terdapat pada timer itu sendiri. Misalnya ketika kita telah menetapkan 10 detik, maka kontak NO dan NC akan bekerja 10 detik setelah kita menghubungkan timer dengan sumber
arus
listrik.
Perhatikan
gambar
Timer
di
bawah
ini.
Sedikit berbeda dengan kontak NO dan NC yang terdapat di Timer, padaTripper (Thermal Over Load Relay) kontak NO dan NC nya bekerja karena mendapat daya tekan dari bimetal trip yang terdapat di dalamnya. Bimetal Trip ini akan melengkung apabila resistance wire dilewati arus lebih besar dari nominalnya dan menekan lengan kontak, sehingga kontak NC berubah menjadi kontak NO. Kegunaan NO dan NC Setelah paham bagaimana kerja kontak NO dan NC yang terdapat pada peralatan tersebut diatas, 14
maka saya sarankan untuk mempelajari bagaimana kontak NO NC tersebut digunakan semaksimal mungkin untuk sebuah rangkaian pengendali pada rangkaian utama. 2. Sekering Dan MCB
Pengaman sistem daya bisa menggunakan sekering atau Miniatur Circuit Breaker (MCB). Sekering sering disebut juga dengan pengaman lebur atau fuse. Fungsi sekering adalah mengamankan peralatan atau instalasi listrik dari gangguan hubung singkat. MCB sering disebut juga pengaman otomatis. Pengaman otomatis ini memutuskan sirkit secara otomatis apabila arusnya melebihi setting dari MCB tersebut. Pengaman otomatis dapat langsung dioperasikan kembali setelah mengalami pemutusan (trip) akibat adanya gangguan arus hubung singkat dan beban lebih.
Gambar 2. Bentuk Fisik Kontaktor
MCB bekerja dengan cara pemutusan hubungan yang disebabkan oleh aliran listrik lebih dengan menggunakan electromagnet/bimetal. cara kerja dari MCB ini adalah memanfaatkan pemuaian dari bimetal yang panas akibat arus yang mengalir untuk memutuskan arus listrik. Kapasitas MCB menggunakan satuan Ampere (A), Kapasitas MCB mulai dari 1A, 2A, 4A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A dll. MCB yang digunakan harus memiliki logo SNI pada MCB tersebut. Cara mengetahui daya maximum dari MCB adalah dengan mengalikan kapasitas dari MCB tersebut dengan 220v ( tegangan umum di Indonesia ).
15
contoh Untuk MCB 6A mempunyai kapasitas menahan daya listrik sebesar : 6A x 220v = 1.200 Watt
Beberapa kegunaan MCB : a. Membatasi Penggunaan Listrik b. Mematikan listrik apabila terjadi hubungan singkat ( Korslet ) c. Mengamankan Instalasi Listrik d. Membagi rumah menjadi beberapa bagian listrik, sehingga lebih mudah untuk mendeteksi kerusakan instalasi listrik
3. Kontaktor Timer (Time Delay Relay)
Kontaktor timer adalah kontaktor yang digunakan sebagai relai penunda waktu yang fungsinya untuk memindahkan kerja dari rangkaian pengontrol kerangkaian tertentu yang bekerja secara otomatis. Misal dari star ke delta secara otomatis. Prinsipnya sama saja dengan kontaktor, hanya saja memiliki waktu tunda operasi. Kontaktor timer ini memiliki kontak NO dan juga kontak NC, seperti pada magnetik kontaktor, hanya bekerjanya berdasarkan delay waktu
yang
telah
ditentukan.
Biasanya
16
kontaktor
timer
ini
disebut
timer/TDR.
TDR dengan Waktu Tunda Hidup (On Delay) Timer ini bekerja dari normalnya dengan tunda waktu sesuai dengan setting yang diberikan. Untuk NO, setelah koil dari kontaktor diberi daya, kontak NO masih tetap terbuka hingga beberapa waktu tertentu, misalnya 5 detik. Setelah 5 detik, kontak akan otomatis berubah status dari terbuka (off) menjadi tertutup (on) dan akan tetap tertutup selama kontaktor mendapat catu daya. Jika catu daya diputus, maka kontaktor akan kembali terbuka. Untuk NC, setelah koil dari relay diberi catu, kontak NC masih tetap tertutup hingga beberapa waktu tertentu, misalnya 5 detik. Setelah 5 detik, kontak akan otomatis berubah status dari tertutup (off) menjadi terbuka (on) dan akan tetap terbuka selama relay mendapat catu daya. Jika catu daya diputus, maka relay akan kembali tertutup.
TDR dengan Waktu Tunda Mati (Off Delay) Timer ini bekerjanya berkebalikan dengan timer On Delay, saat kontaktor magnit mendapat tegangan dan aktif, maka kontak akan langsung aktif juga, namun setelah tegangan hilang dan kontaktor magnit tidak aktif, maka kontak yang aktif tadi akan menjadi tidak aktif setelah waktu yang ditentukan.
Untuk NO, setelah koil dari relay diberi catu, kontak NO
akan berubah status menjadi tertutup dan akan tetap tertutup selama koil diberi catu. Saat catu daya diputus, kontak akan tetap tertutup hingga beberapa waktu tertentu, misalnya 5 detik. Setelah 5 detik, kontak akan otomatis berubah status dari tertutup menjadi terbuka. Untuk NC, setelah koil dari relay diberi catu, kontak NC akan berubah status menjadi terbuka dan akan tetap terbuka selama koil diberi catu. Saat catu daya diputus, kontak akan tetap terbuka hingga beberapa waktu tertentu, misalnya 5 detik. Setelah 5 detik, kontak akan otomatis berubah status dari terbuka menjadi tertutup. 4. Kabel
Kabel NYA Kabel NYA berinti tunggal, berlapis bahan isolasi PVC, untuk instalasi luar/kabel udara. Kode warna isolasi ada warna merah, kuning, biru dan hitam. Kabel tipe ini umum dipergunakan di perumahan karena harganya yang relatif murah. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga mudah cacat, tidak tahan air (NYA adalah tipe kabel udara) dan mudah digigit tikus.
17
Kabel NYAF Kabel NYAF merupakan jenis kabel fleksibel dengan penghantar tembaga serabut berisolasi PVC. Digunakan untuk instalasi panel-panel yang memerlukan fleksibelitas yang tinggi.
5. Terminal Strip Terminal Strip adalah suatu alat listrik yang terbuat dari bahan campuran yang digunakan untuk menghubungkan pada suatu instalasi listrik, pemasangan alat listrik ini menggunakan cara system tertutup.
18
Gambar Terminal Trip
6. Panel A. Panel Panel adalah sebuah komponen litrik untuk mengalirkan tenaga listrik dan penempatan komponen-komponen listrik yang bersifat pengontrolan semi otomatis dan otomatis.
Panel Daya Panel daya adalah tempat menyalurkan dan mendistribusikan daya atau tenaga listrik dari pusat gardu listrik ke panel distribusi.
Panel Distribusi Daya Adalah tempat menyalurkan dan mendistribusikan tenaga listrik dari panel daya ke beban instalasi tenaga dan instalasi tegangan. Fungsi Panel yaitu :
1. Sebagi penghubung 2. Sebagai pemutus 3. Sebagai pembagi 4. Sebagai pengaman 5. Sebagai Pengontrol. 19
Panel dibagi menjadi dua yaitu : 1. Panel Listrik 2. Panel Kontrol Faktor-faktor dalam pemasangan dan penempatan panel : 1. Mudah dilayani dan aman. 2. Dipasang pada tempat yang mudah dicapai. 3. Didepan panel ruangannya ruangannya harus bebas. 4. Penel tidak ditempatkan pada tempat yang lembab.
Faktor-faktor yang dipenuhi oleh sebuah panel yaitu : 1. Semua penghantar dan kabel harus disusun rapi. 2. Semua bagian yang bertegangan harus dilindung. 3. Mudah diperluas jika diperlukan. 4. Mempunyai keandalan yang tinggi. Kontruksi panel harus kuat, dibuat dari bahan yang tidak mudah terbakar dan tahan terhadap pengaruh kelembaban.
Gambar contoh Panel
20
Pintu panel dibuat untuk melindungi peralatan-peralatan yang ada di dalam kotak panel secara keseluruhan. Bahan yang digunakan untuk membuat pintu panel sama dengan untuk membuat kotak panel yang tidak mudah terbakar. Macam-Macam Peralatan Listrik Selain alat-alat diatas, adapun alat-alat yang digunakan untuk mengerjakan suatu instalasi listrik, antara lain : 1. Tang Pengupas
Gambar Tang Pengupas Berfungsi untuk mengupas kabel atau kawat penghantar yang akan digunakan untuk penyambungan. 2. Tang Buaya
Gambar Tang Buaya Berfungsi untuk menjepit dan memotong kabel saja. 3. Tang Pemotong
21
Gambar Tang Pemotong Berfungsi untuk memotong kabel atau kawat penghantar dengan ukuran sesuai dengan benda kerja.
4. Tang Kombinasi
Gambar Tang Kombinasi Berfungsi untuk menjepit, memotong dan memuntir benda yang akan dikerjakan seperti kabel atau kawat yang digunakan pada instalasi penerangan. 5. Tang Pembulat
Gambar Tang Pembulat Berfungsi untuk membulatkan kabel atau kawat penghantar misalkan pembuatan mata itik.
6. Obeng minus dan Obeng Plus.
22
Gambar Obeng minus dan Obeng Plus Berfungsi untuk memutar atau mengencangkan dan mengendurkan skrup / baut yang digunakan untuk menempelkan benda pada papan kerja.
7. Ragum
Gambar 2.18.10 Ragum Digunakan untuk menjepit benda kerja agar lebih mudah dalam melaksanakan kerja terhadap benda kerja, kalau pada instalasi digunakan untuk meluruskan kabel.
8. Mistar Baja.
Gambar Mistar Baja Mistar baja yaitu alat yang digunakan untuk mengukur benda kerja dengan menunjukkan perbandingan langsung antara pengukur dengan benda kerja yang diukur. Alat ini terbuat dari
23
bahan baja putih halus dan luntur serta anti karat. Guna kelenturan mistar adalah untuk memudahkan mengukur panjang benda yang lengkung.
24
BAB III ALAT DAN BAHAN
A. Bahan -
MCB 3 phasa
-
MCB 1 Phasa
-
Kontaktor
-
Auxelery
-
Timer on delay
-
Terminal sambungan kabel
-
Kabel NYF
-
Box Panel
Spefikasi Bahan
No 1
Nama
Spesifikasi Teknis
Barang Box Panel Panel
Volume
Dimensi
Mm
1000x800x300
Ketebalan plat
Mm
>2
standart
abu-abu
Warna instrument
1. Lampu Panel 3
Ukur dan
Fasa
Terminal
2. Lampu Indikator
~220V/5W/50H Pcs
PLN
Pengaman MCB 3 Fasa
z
3
~220V/5W/50H Pcs
3. Lampu Indikator
2
1
z
1
~220V/5W/50H
Genset
Pcs
z
1
4. Terminal
Pcs
~380V
22
Voltage
V(AC)
220/380
3
Current
A
1O
Breaking Capasity
Ka
3
Standart
IEC 25
3
Control
MCB 1
Voltage
V(AC)
220
Fasa
Current
A
2
Standart
IEC
Main
Voltage
V(AC)
380/415
Kontaktor
Main Contact
Pole
3 NO + 1 NC
Current
A
100
Aux
Voltage
V(AC)
220
Kontaktor
Current
A
6
Pole
2 NO + 2 NC
Voltage
V(AC)
220
Current
A
6
Pole
1 NO + 1 NC
Main Contact ON Delay
Main Contact 4
Kabel
NYF untuk
Panjang
M
merah/Biru
Kontrol
Warna
standart
merah/Biru
Diameter
Mm
1,5
Voltage
V(AC)
220
Current
A
Standrt
SNI
NYF untuk
Panjang
M
merah/Biru
Daya
Warna
standart
merah/hitam
Ukuran
Mm
4
Voltage
V(AC)
380
Current
A
>10
Standrt
SNI
B. Alat Adapun peralatan yang digunakan adalah sebagai beikut : -
Tang Kombinasi
-
Tang Potong
-
Tang Pembulat
-
Gergaji
-
Bor
-
Obeng minus 26
5
8
5
3
30/15
15/10
-
Obeng Plus
-
Kikir
-
Ragum
27
BAB IV LANGKAH KERJA PEMBUATAN ATS
Adapun langkah kerja yang dilakukan selama pengerjaan ATS adalah sebagai berikut : a. ATS dengan rangkaian onvensional i. Melakukan servei dan perencanaan terhadap peralatan yang akan digunakan ii. Membuat gambar perancangan Kedudukan Komponen pada panel yang akan digunakan iii. Membuat gambar rancangan rangkaian kontrol dan rangkaian daya yang akan digunakan pada perakitan iv. Mempersiapkan peralatan dan bahan yang akan digunakan v. Pengeboran Pintu Panel vi. Pengikiran Hasil Pengeboran vii. Pemasangan Lampu Indikator viii. Pemasangan kedudukan komponen pada box panel ATS serta pemasangan rel kabel (wiring Kabel) ix. Memasang komponen dan melakukan perangkaian awal x. Pemasangan dan Pengetesan Rangkaian Kontrol ATS xi. Mengembalikan peralatan dan pembersihan
b. ATS dengan menggunakan PLC i. Survei Peralatan yang akan digunakan ii. Merancang kedudukan alat dan komponen yang akan digunakan iii. Merancang Program yang akan di inputkan pada PLC iv. Pemasangan kedudukan komponen pada box panel v. Melakukan pengerjaan rangkaian daya pada panel. vi. Melakukan penyambungan rangkaian input dan output dengan PLC vii. Memasukan program pada PLC viii. Melakukan pengetesan rangkaian PLC terhadap rangkaian daya ix. Mengembalikan peralatan dan pembersihan
28
BAB V ANALISA
I. Konvensional A. Pengerjaan Panel Dan pemasangan Komponen
Membuat Rancangan/sketsa posisi lampu indicator Adapun bentuk sketsa atau rancangan yang akan dilakukan sebagai berikut :
Pengeboran Pintu Panel Pada tahap pengeboran, jenis bor yang di pakai yaitu jenis bor yang khusus untuk dan mempunyai jangkauan hasil pengeboran 2 cm. Agar pada saat pengeboran tidak terjadi panas yang ditimbulkan oleh gesekan mata bor dengan pintu panel yang akan dibor, permukaan pintu panel diberi air, sehingga mengurangi panas. Hal ini bertujuan untuk mengurangi kehausan pada mata bor. Apabila tidak ditanggulangi tentu akan menebabkan mata bor cepat rusak.
Pengikiran Hasil Pengeboran Setelah pengeboran selesai, dilakukan penyesuaian diameter lobang untuk penempatan lampu indicator. Sehingga lobang yang telah siap dib or tadi perlu diperbesar dengan menggunakan kikir. Jenis kikir yang digunakan yaitu kikir bulat. Dalam teknik pengikiran, pintu panel diletakkan pada permukaan yang datar, dan dihimpin menggunakan badan pratikan, hal ini bertujuan untuk mengurangi kebisingan pada saat melakukan pengikiran. 29
Pemasangan Lampu Indikator Jumlah lampu Indikator yang akan dipakai 5 buah dengan spesifikasi :
No
Warna
Spesifikasi
Jumlah
1
Merah
220 V
3 buah
2
Hijau
220 V
1 buah
3
Kuning
220 V
1 buah
Gambar Dokumentasi Kerja Pintu Pane
30
1 2 3
5
4
Keterangan 1. Lampu Indikator Fasa R 2. Lampu Indikator Fasa S 3. Lampu Indikator Fasa T 4. Lampu Indikator sumber PLN 5. Lampu Indikator Sumber GENSET
Pemasangan kedudukan komponen pada box panel ATS serta pemasangan rel kabel (wiring Kabel) Pada pratikum ini, semua pratikan bekerja sama untuk memasang dan merancang kedudukan komponen control pada box panel, dimana rancangan harus tersusun sedemikian rupa, sehingga memudahkan pengelompokan pemasangan komponen sehingga dengan memperhatikan tata letak komponen, apabila terjadi kerusakan akan memudahkan unutk melakukan pengecekan.
31
Adaun alat dan komponen yang digunakan yaitu :
1. Bor Baja 2. Palu 3. Pensil 4. Siku-siku 5. Obeng 6. Gergaji Besi 7. Profil G 8. Wiring Kabel 9. Skrup Pertama urutan pengerjaan yang dilakukan yaitu menyiapkan semua peralatan dan memeriksa kembali kondisi peralatan yang dipinjam, karena kondisi peralatan akan mempengaruhi keefisienan memanfaatkan waktu dalam melakukan pekerjaan. Dalam melakukan perancangan dan pemasangan, seorang pratikan harus memanege semua pratikan yang ada dalam kelompok tersebut, karena keaktifan dan team work dari pratikan sangan dibutuhkan untuk kelancaran melakukan pratikum. Pada pengerjaan ini, masing-masing pratikan diberi tanggung jawab masing masing, seperti melakukan pemotongan wiring kabel, perancangan kedudukan, pemboran serta tahap pemasangan. Adapun bentuk tataletak box panel yang akan dipasang sebagai berikut :
Gambar Tata Letak Komponen Pada Panel 32
Box Panel yang akan dikerjakan Pada pemasangan kedudukan komponen harus diatur sedemikian rupa, seperti pemasangan MCB harus Paling atas, baik itu MCB beban, MCB control, sehingga apabila terjadi pemutusan aliran listrik, dengan tata letak seperti itu memudahkan untuk disangkau tanpa menyentuh komponen listrik lainnya, yang tentu bisa membahayakan
33
Keterangan 1. Kontaktor penghubung SUmber dari PLN 2. Kontaktor Penghubung sumber dari Genset 3. MCB 3 fasa Output sumber PLN/GENSET dan langsung menuju beban 4. MCB 3 fasa sebagai pengaman dari sumber PLN 5. MCB 3 fasa sebagai pengaman dari sumber GENSET 6. MCB 1 Fasa sebagai pengaman Lampu indicator R 7. MCB 1 Fasa sebagai pengaman Lampu indicator S 8. MCB 1 Fasa sebagai pengaman Lampu indicator T 9. Kontaktor sebagai penghubung dan pemutus control dengan sumber dari PLN 10. Timer penunda untuk masukan sumber PLN ke beban 11. MCB 1 fasa sebagai pengaman control untuk GENSET 12. MCB 1 fasa sebagai pengaman control untuk PLN 13. Terminal 14. Timer Penunda pengaktifan Kontaktor penghubung jaringan GENSET ke beban 15. Timer ON/OF starting generator 16. Kontaktor sebagai penghubung dan pemutus control dengan sumber dari GENSET 17. Kontaktor tambahan sebagai penghubung dan pemutus control dengan sumber dari GENSET
Pemasangan dan Pengetesan Rangkaian Kontrol ATS
pratikan melakukan pengecekan sistem kerja control yang sudah dipasang sebelumnya. Dimana komponen rangkaian control dipasang sesuai dengan diagram rangkain yang telah dirancang. Setalah dilakukan pengoperasian dengan mengalirkan tegangan PLN 220V, ternyata terjadi kesalahan system kerja dari kontaktor, dimana gambar dari rangkain yang dikerjakan dapat dilihat sebagai berikut.
34
Gambar rancangan awal rangkaian ATS
Pada gambar rancangan diagram control di atas,masih ada kekurangan, dimana katika system bekerja dengan menggunakan sumber dari PLN, K1 akan mengaktifkan beberapa anak kontak dari K1, dan memutuskan jaringan dari Generator, dan ketika jaringan PLN padam, maka akan mengaktifkan timer ON Delay yang berfungsi untuk menstarting generator, namun ketika jaringan PLN hidup kembali, ternyata jaringan dari generator masih terhubung sehingga menyebabkan bertemunya antar fasa generator dengan fasa PLN sehingga rangkaian diubah seperti gambar berikut.
35
Gambar rancangan ATS yang telah diperbaiki
Untuk rangkaia perbaikan diatas sistem ATS bekerja lebih aman meskipun dibutuh peralatan yang lebih banyak. Ketika rangkaian berpindah dari jaringan PLN ke generator maupun sebaliknya akan terdapat jeda, misalnya ketika sumber PLN kembali hidup, maka hubungan generator kebeban akan diputus terlebih dahulu dan setelah beberapa detik barulah jaringan PLN dihubungkan ke beban 36
Setelah perangkaian control selesai dipasang ulang, dan dilakukan pengetesan, rangkaian control bekerja sesuai dengan yang diharapkan. Pada rangkaian control yang dipasang, masing-masing kontaktor untuk penghubung sumber kebeban deberi ON DELAY, hal ini bertujuan agar tidak terjadinya hubungan antar fasa PLN dan GENERATOR.
B. Prinsip Kerja dan Rancangan ATS-AMF
Kondisi yang harus diperhatikan dalam transfer dari catu daya utama (PLN) ke catu daya cadangan (genset) oleh ATS-AMF adalah dipastikannya beban tersambung hanya pada satu sumber. Sumber utama saja, atau sumber cadangan saja. Untuk memenuhi kondisi ini, pada ATS-AMF dibuat sistem interlock.Untuk lebih jelas dapat dilihat pada lembar gambar rancangan.
37
Dari gambar rancangan diatas diperlihatkan sumber utama masuk ke ATS-AMF melalui terminal incoming from main/PLN dan sumber cadangan masuk ke ATS-AMF melalui terminal incoming from generator. Sedangkan suplay ke beban dari ATS-AMF disambungkan pada terminal outgoing. Untuk menyambungkan beban dengan sumber digunakan komponen MCCB tiga fasa 10 A/18 kA dan kontaktor. Ketika beban tersambung dengan PLN maka kontaktor yang aktif adalah kontaktor main (K1, K2, baru K penghubung sumber PLN.). Sedangkan kontaktor generator (K5 dan K4 sebagai Penghubung sumber Genset) tidak akan bisa aktif, karena sebelum disambungkan ke terminal coil kontaktor generator, kabel kontrol disambungkan ke kontak bantu NC kontaktor main (PLN). Sedangkan ketika beban tersambung dengan sumber cadangan (generator) maka kontaktor yang aktif adalah kontaktor generator. Seperti kondisi pertama kontaktor main tidak akan bisa aktif karena sebelum disambungkan ke terminal coil PLN kabel kontrol disambungkan ke kontak bantu NC kontaktor generator . Kondisi lain yaitu kondisi otomatis yang harus dipenuhi oleh sistem ini adalah ketika PLN mati maka kontaktor generator harus aktif dan apabila PLN hidup kembali maka kontaktor main harus aktif kembali dan kontaktor generator tidak aktif (putus). Semua kondisi diatas akan dilaksanakan secara otomatis oleh settingan pemakain timer ON DELAY, dimana pemasangan timer berfungsi sebagai :
38
1. Timer 1 berfungsi sebagai Penunda masuknya jaringan PLN ke beban, hal ini bertujuan agar tidak terjadinya ganguan fasa ke fasa PLN dengan generator 2. Timer 2 berfungsi sebagai sebagai Penunda masuknya jaringan GENSET ke beban, hal ini bertujuan agar tidak terjadinya ganguan fasa ke fasa GENSET dengan PLN 3. Timer 3 berfungsi sebagai starting generator. 4. Timer 4 berfungsi sebagai OFF generator jika jaringan PLN hidup dengan penunda waktu 10 menit, hal ini bertujuan agar Generator dalam keadaan stanby. II. Menggunakan PLC
Pengerjaan Panel Dan pemasangan Komponen Panel yang digunakan untuk pengerjaan rangkaian daya menggunakan PLC adalah
panel yang berukuran lebih kecil, karena hanya membutuhkan komponen yang lebih sedikit dan pengawatan yang lebih sederhana.
Gambar dokumentasi panel rangkaian Daya ATS (PLC)
Pemasangan komponen pada panel box Sebelum melakukan pemasangan komponen terlebih dahulu di atur kedudukan dan penempatan susunan komponen karena box panel yang digunakan kecil sehingga perlu diatur sedemikian rupa agar semua komponen dapat muat. Kabel yang digunakan adalah tipe NYA karena pada panel tidak terdapat rel kabel.
39
Gambar penempatan komponen
Rancangan program dan rangkaian PLC Untuk pemograman PLC digunakan konsul sebagai penginput data program ke dalam PLC, penginputan melalui komputer tidak bisa dilakukan karena interface sebagai komponen tambahan untuk sambungan ke komputer tidak ada.
-
Deskripsi kerja : i. Saat PLN hidup maka timer 1 akan aktif dan akan menunda Kontaktor 1 untuk mengubungkan sumber PLN ke beban, dan akan menghubungkan ke beban ketika setting waktu habis. Saat PLN hidup Timer 4 juga secara otomatis akan aktif untuk menunda matinya generator ii. Ketika PLN mati rangkaian ke PLN akan putus dan generator akan menstarting serta timer 2 aktif untuk menunda pemutusan rangkaian strarting, pada saat yang sama timer 3 akan aktif dengan setting waktu yang lebih lama untuk menunda mengubungkan supply generator ke beban, gunanya adalah untuk membiarkan hingga generator stabil. iii. Ketika waktu timer 3 habis maka rangkaian beban akan terhubung ke supply generator iv. Ketika supply PLN aktif maka siklus akan berulang dari awal.
-
I / O Dive PLC
:
Input
Keterangan
Anak kontak NO
Anak kontak yang dipakai merupakan anak kontak relay yang aktif
(R 1)
berdasarkan tegangan PLN
C. Output
Keterangan
40
K1
Dimanfaatkan sebagai CB1, berfungsi menghubungkan jaringan PLN dengan beban
R2
Anak kontak R2 dimanfaatkan untuk penstarting genset
K2
Dimanfaatkan sebagai CB2, berfungsi menghubungkan jaringan Genset ke beban
R3
-
Anak kontak R3 dimanfaatkan untuk meng-OOF kan Genset
Timming Chart :
Nilai setting waktu timer T1
= 3 detik
T2
= 3 detik
T3
= 10 detik
T4
= 5 menit (300 detik)
41
-
Gambar Ladder Diagram :
42
-
Tabel mnemonic
Instruksi
Alamat
LD
000.01
OUT
200.00
LD
200.00
TIM
000 #0030
LD
200.00
AND
TIM000
OUT
010.00
LD NOT
200.00
AND NOT
200.01 43
TIM
001
LD NOT
200.00
AND NOT
200.01
AND NOT
TIM001
OUT
010.01
LD NOT
200.00
AND NOT
200.01
TIM
002
LD NOT
200.00
AND NOT
200.01
AND
TIM002
OUT
010.02
LD
200.00
TIM
003
LD
200.00
AND
TIM003
OUT
010.03
LD
200.00
AND NOT
TIM003
OUT
200.01
#0050
#0100
END
44
Diagram rangkaian I/O PLC :
Penginputan program Karena penginputan program di lakukan dengan menggunakan Konsul maka harus dilakukan langkah berikut : -
Sambungkan konsul pada port PLC
-
Set kunci konsul pada posisi program
-
Hubungkan PLC ke power supply 220 Volt
-
Masukan instruksi CLEAR-MONITOR-CLEAR pada konsul
-
Jika sudah keluar tampilan NOP (no operation), masukan program sesuai tabel mnemonic
-
Jika sudah selesai posisikan kunci pada posisi run untuk menjalankan program
-
Amati lampu indikator pada plc, jika sudah sesuai rangkaian ATS sudah bisa langsung dioperasikan 45
Gambar tampilan Konsul
Gambar tampilan PLC omron
46
Diagram Blok Rangkaian
III.
:
Analisa Permasalahan Pada perancangan sistem ATS, sistem interlock atau pergantian jaringan dari PLN ke
Generator maupun sebaliknya sengaja diberi jeda agar tidak terjadi masalah seperti hubungan singkat antara fasa PLN dan Generator yang dapat membahayakan jaringan beban. Namun sistem seperti ini dianggap kurang efektif jika dipakai pada tempat atau bangunan yang memang tidak boleh kehilangan listrik sedikitpun. Untuk itulah perlu dipelajari lebih lanjut agar dapat membuat sistem ATS yang lebih efektif dan aman
47
BAB VIII PENUTUP
A. Kesimpulan
Ketika sumber PLN mati, maka untuk menjalankan rangkaian kontrol untuk menghidupkan generator dan melakukan interlock diperlukan sumber sendiri, oleh karena itu dibutuhkan UPS yang dapat menyediakan supply listrik sesaaat ketika sumber PLN mati
Pengoperasian ATS dengan menggunakan PLC dianggap lebih efektif karena hanya membutuhkan rangkaian yang lebih sederhana dan komponen yang lebih sedikit.
Dalam masa pengerjaan untuk rangkaian ATS secara konvensional tidak mengalami kendala yang begitu sulit, tetapi dalam pengerjaan ATS dengan PLC terjadi sedikit masalah dikarenakan input 000.00 yang digunakan pada PLC bermasalah.
Untuk hasil pengerjaan secara keseluruhan dapat disimpulkan bahwa praktek pembuatan sistem ATS yang kami lakukan sukses baik untuk konvensional maupun PLC.
48
DAFTAR PUSTAKA
http://www.cpsc.gov/cpscpub/prerel/prhtml08/08286.html http://www.neca-neis.org/newsletter/report.cfm?articleID=6976
http://electric-mechanic.blogspot.com/2010/10/prinsip-kerja-elektro-mekanis-magnetik.html http:// Electrical%20Switcboard%20(Panel%20Listrik)%20%C2%AB%20duniatehnikku.htm http://www.Fungsi%20Miniatur%20Circuit%20Breaker%20(MCB)%20_%20Indra%20Blog%2 7s.htm http://www.jenis-jenis-kabel.html http://www.Kontaktor-Adalah-Peralatan-Listrik-Yang-Bekerja-Berdasarkan.htm http://www.Ragam-Sambungan-Kabel-Sesuaikan-Kebutuhan.htm http://www.tdr-time-delay-relay-kontaktor-timer.html http://www.Transfer_switch.htm
49
LAMPIRAN
50
