BAB II TINJAUAN PUSTAKA

5

Politeknik Negeri Sriwijaya

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1.

Motor Listrik Motor listrik adalah alat untuk mengubah energi listrik menjadi energi

mekanik. Alat yang berfungsi sebaliknya, mengubah energi mekanik menjadi energi listrik disebut generator atau dinamo. Pada motor listrik tenaga listrik diubah menjadi tenaga mekanik. Perubahan ini dilakukan dengan mengubah tenaga listrik menjadi magnet yang disebut sebagai elektro magnit. Sebagaimana kita ketahui bahwa : kutub-kutub dari magnet yang senama akan tolak-menolak dan kutub-kutub tidak senama, tarik-menarik. Maka kita dapat memperoleh gerakan jika kita menempatkan sebuah magnet pada sebuah poros yang dapat berputar, dan magnet yang lain pada suatu kedudukan yang tetap. Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya, memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah tangga seperti : mixer, bor listrik, fan angin. 2.2.

Jenis-jenis Motor Listrik 2.2.1. Motor Listrik AC

1.

Motor Listrik Sinkron Motor sinkron adalah motor AC yang bekerja pada kecepatan tetap pada

sistim frekuensi tertentu. Motor ini memerlukan arus searah (DC) untuk pembangkitan daya dan memiliki torque awal yang rendah, dan oleh karena itu motor sinkron cocok untuk penggunaan awal dengan beban rendah, seperti kompresor udara, perubahan frekuensi dan generator motor. Motor sinkron mampu untuk memperbaiki faktor daya sistem, sehingga sering digunakan pada sistem yang menggunakan banyak listrik. Motor sinkron seperti pada gambar 2.1.

6


1.1.

Bagian dasar dari sebuah motor sinkron: 1.1.1.

Rotor Perbedaan utama antara motor sinkron dan motor induksi adalah

bahwa rotor mesin sinkron berjalan pada kecepatan putar yang sama dengan perputaran medan magnet. Hal ini memungkinkan sebab medan magnet rotor tidak lagi terinduksi. Rotor memiliki magnet permanen atau arus DC excited, yang dipaksa untuk mengunci pada posisi tertentu bila dihadapkan pada medan magnet lainnya. 1.1.1.

Stator Menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan

frekuensi yang Menghasilkan medan magnet berputar yang sebanding dengan frekuensi yang dipasok. Motor ini berputar pada kecepatan sinkron, yang diberikan oleh persamaan berikut:

....................................................( 2.1 ) Dimana : F = Frekuensi dari pasokan frekuensi P = Jumlah kutub

Gambar 2.1. Motor Sinkron

7


2.

Motor asinkron Motor asinkron 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. Contoh motor asinkron seperti pada gambar 2.2. Untuk menhitung arus nominal ( In ) pada motor menggunakan rumus sebagai berikut : √

.............................................. ( 2.2 )

Dimana : In = Arus Nominal P = Daya pada motor V = Tegangan 2.1.

Komponen Motor asinkron memiliki dua komponen listrik utama 2.1.1. Rotor. Motor asinkron menggunakan dua jenis rotor: 1.

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.

2.

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 sikat yang menempel padanya.

2.1.2. Stator. Stator dibuat dari sejumlah stampings dengan slots untuk membawa gulungan tiga fasa. Gulungan ini dilingkarkan untuk sejumlah kutub yang tertentu. Gulungan diberi spasi geometri sebesar 120 derajat.

8


2.2.

Klasifikasi motor asinkron Motor asinkron dapat diklasifikasikan menjadi dua kelompok utama. 2.2.1.Motor asinkron Satu Fasa. Motor ini hanya memiliki satu gulungan stator, beroperasi dengan pasokan daya satu fasa, memiliki sebuah rotor kandang tupai, dan memerlukan sebuah alat untuk menghidupkan motornya. 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. 2.2.2.Motor Asinkron Tiga Fasa. Medan magnet yang berputar dihasilkan oleh pasokan tiga fasa yang seimbang. Motor tersebut memiliki kemampuan daya yang tinggi, dapat memiliki kandang tupai atau gulungan rotor (walaupun 90% memiliki rotor kandang tupai); dan penyalaan sendiri. 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.

Gambar 2.2. Motor Asinkron

9


2.3.

Jenis Motor Asinkron 3 fasa Berdasarkan Bentuk Rotornya 2.3.1. Motor Asinkron 3 Fasa Rotor Belitan Jenis motor asinkron ini mempunyai belitan kumparan 3 fasa sama seperti kumparan statornya serta kumparan stator dan rotornya mempunyai jumlah kutub yang sama. Belitan 3 fasa pada motor jenis ini biasanya terhubung Y dan ujung 3 kawat belitan rotor tersebut di hubungkan pada slipring yang terdapat pada poros rotor. Belitan-belitan rotor ini kemudian di hubung singkatkan melalui sikat (brush) yang menempel pada slipring dengan sebuah perpanjangan kawat untuk tahanan luar. slipring dan sikat merupakan penghubung belitan rotor ke tahanan luar (fungsi tahanan luar yaitu membatasi arus awal yang besar). Tahanan luar ini kemudian perlahan dikurangi hingga nol sebagaimana kecepatan motor yang bertambah telah mencapai kecepatan penuh. Setelah mencapai kecepatan penuhnya, 3 buah sikat akan terhubung singkat (tanpa tahanan luar ) maka rotor belitan ini akan bekerja mirip seperti rotor sangkar. Motor asinkron jenis ini mempunyai arus awal yang rendah dan torsi awal yang tinggi. Seperti pada gambar 2.3.

Gambar 2.3. (a) tipikal rotor belitan, (b) motor induksi rotor belitan

2.3.2. Motor Asinkron 3 Fasa Rotor Sangkar Jenis motor asinkron ini terdiri dari tumpukan lempengan besi tipis yang dilaminasi dan batang konduktor yang mengitarinya, tumpukan besi yang dilaminasi tersebut disatukan untuk membentuk inti rotor.

10


Alumunium (sebagai batang konduktor) dimasukan ke dalam slot dari inti rotor untuk membentuk serangkaian konduktor yang mengelilingi inti rotor. Rotor yang terdiri dari sederetan batang-batang konduktor yang terletak pada alur-alur sekitar permukaan rotor, ujung-ujungnya dihubung singkat dengan menggunakan cincin hubung singkat (shorting ring) atau disebut juga dengan end ring. Motor induksi jenis ini tidak terdapat komutator sehingga tidak memercikan bunga api. Motor induksi jenis ini mempunyai arus awal tinggi, torsi awal rendah dan Kapasitas Overload tinggi, serta efesiensi dan faktor kerjanya lebih tinggi dibanding rotor belitan. Seperti pada gambar 2.4.

Gambar 2.4. (a) tipikal motor sangkar, (b) motor induksi rotor sangkar.

2.4.

Pengasutan Motor Secara umum, pengasutan motor induksi dapat dilakukan baik dengan cara

menghubungkan rotor secara langsung ke rangkaian pencatu atau dengan menggunakan tegangan yang telah dikurangi ke motor selama periode pangasutan. Pengendalian yang digunakan untuk pengasutan motor pada kedua metode tersebut dapat dioperasikan secara manual atau secara magnetik.

11


2.4.1. Pengasutan Motor Induksi dengan menghubungkan langsung pada saluran (Direct On Line) Pengasutan ini digunakan untuk motor-motor berdaya kecil. Pada cara ini motor dapat diasut pada tegangan saluran penuh dengan menggunakan penstart saluran yang dilengkapi dengan relai termis beban lebih. Cara ini dapat menghasilkan kopel start yang lebih besar mengingat kopel motor induksi berbanding lurus dengan kuadrat tegangan yang dikenakan. Kelemahan pengasutan cara ini adalah dapat menghasilkan arus start yang besar, karena itulah hanya digunakan untuk motor-motor yang berdaya kecil. Seperti pada gambar 2.5.

Gambar 2.5. Pengasutan Motor Induksi dengan rangkaian DOL

Rangkaian kendalinya disuplai dari tegangan 220 Volt. Pada saat tombol start S2 ditekan arus mengalir melalui F2 – S1 – S2 – K1. Kontaktor megnetik 1 (K1) bekerja, kontak bantu K1 (NO) menutup dan motor terhubung pada saluran. Untuk selanjutnya, arus akan mengalir melalui F2 – S1 – Kontak bantu K1 – K1. 2.4.2. Pengasutan Motor Induksi dengan menggunakan penstart bintang / Star–delta (Y-Δ)

12


Pada pengasutan ini selama periode start lilitan motor akan berada dalam hubungan bintang dan setelah selang waktu tertentu akan berpindah ke hubungan lilitan delta. Dengan cara ini kenaikan arus start dapat dibatasi hingga sepertiga kali saja dibandingkan bila motor langsung terhubung delta. Gambar berikut memperlihatkan rangkaian daya dan rangkaian kendali pengasutan star – delta. Seperti pada gambar 2.6.

Gambar 2.6. Pengasutan Motor Induksi dengan menggunakan penstart bintang / Star–delta (Y-Δ)

Rangkaian kendali pengasutan dengan cara ini disuplai oleh tegangan 220 Volt. Cara kerjanya : jika tombol start S2 ditekan, arus mengalir melalui F2 – S1 – S2 – kontak bantu timer T (NC) – kontak bantu K3 – K1. Kontaktor magnetik 1 (K1) bekerja dan motor terhubung dalam lilitan bintang. Saat itu juga kontak bantu K1 (NC) membuka dan kontak bantu K1 (NO) menutup sehingga arus mengalir melalui F2 – S1 – S2 – kontak bantu K1 (NO) – K2. Kontaktor magnetik 2 (K2) bekerja dan motor terhubung pada sumber tegangan. Pada saat yang sama kontak bantu K2 (NO) menutup dan timer T bekerja. Setelah t detik kontak bantu T (NC) membuka sehingga K1 tidak dilewati arus (K1 tidak bekerja), kontak bantu T (NC) menutup, arus mengalir melalu F2 – S1 – kontak K2 (NO) – kontak

13


bantu T (NO) – kontak bantu K1 (NC) – K3. Kontaktor magnetik K3 bekerja, motor terhubung dalam belitan delta. Tombol S1 digunakan untuk melepaskan motor dari sumber tegangan. Dengan pengasutan cara ini, kenaikan arus start dapat dibatasi hingga sepertiga kali saja dibandingkan bila lilitan motor langsung terhubung delta. Hal ini dapat dibuktikan sebagai berikut:

Gambar 2.7. Hubungan belitan, Tegangan, Arus Star dan Delta

Bila stator dihubung star, maka : - Tiap belitan mendapatkan tegangan sebesar U/√3 - Sehingga arus yang mengalir ditiap belitan sebesar IY - Arus yang mengalir ditiap belitan akan sama dengan arus arus fasa IY Bila stator dihubungkan delta, maka : - Tiap belitan mendapatkan tegangan sebesar U - Sehingga arus yang mengalir ditiap belitan sebesar IfΔ - Arus fasa untuk belitan delta : IΔ = √3 IfΔ Bila dibandingkan,

14


√

............................................................( 2.3)

Karena belitan star mendapat tegangan U√ , mengingat √

√

=

................................................. ( 2.4 )

Sehingga, .................................................................( 2.5 )

2.5.

Pengoperasian Motor Induksi 3 Fasa Dalam pengontrolan motor induksi tiga fasa ada beberapa macam

tergantung dari kebutuhan kerja dari mesin yang akan dioperasikan. Jenis pengontrolan itu diantaranya adalah: a. Pengontrolan secara running jogging b. Pengontrolan dua arah putaran 2.5.1. Pengontrolan Motor Induksi Tiga Fasa Secara Running Jogging Menjalankan motor induksi tiga fasa secara running menggunakan alat bantu sebuah kontaktor magnit dan tombol tekan ( on off ). Jika tombol on ditekan, kontak utama dari kontaktor akan bekerja yaitu menggunakan sumber listrik dari MCB ke motor induksi tiga fasa. Sehingga motor akan berputar, jika tombol off ditekan maka motor tersebut akan berhenti ( tidak berputar ). Sebab kontak utama dari kontaktor akan kembali pada posisi normal. Jadi yang dimaksud menjalankan motor induksi tiga fasa secara running adalah motor akan bekerja bila tombol sudah ditekan walaupun hanya sesaat dimana motor akan berhenti bekerja bila tombol off ditekan.

15


Menjalankan motor induksi tiga fasa secara jogging menggunakan alat bantu sebuah kontaktor magnit dan tombol double push buttom, jika tombol push buttom ditekan maka kontak utama akan bekerja dan menghubungkan sumber listrik dari MCB ke motor induksi. Kenudian motor induksi akan berputar, selama tombol double push buttom ditekan. Bila tombol double push bottom dilepas maka kontak utama dari kontaktor lepas atau memutuskan sumber yang menuju ke motor induksi. Sehingga motor akan berhenti ( tidak berputar ). Untuk menjalankan motor induksi secara running, pada tombol ON diberi pengunci NO dari kontaktor magnit. Untuk menjalankan motor induksi secara jogging pada tombol double push buttom tidak perlu diberi pengunji ( kontak NO ) dari kontaktor magnit. Pengontrolan motor induksi secara running jogging pada industri digunakan pada instalasi haoist ( katrol ), yaitu untuk membawa benda yang berat dari tempat satu ketempat yang lain.

2.5.2. Prinsip Merubah Dua Arah Putaran Motor Induksi Tiga Fasa Merubah putaran motor induksi tiga fasa prinsip dasarnya adalah merubah dua fasa ( merubah antara fasa S, dengan fasa T ) yang semula R, S, T menjadi R, T, S dengan merubahnya arus fasa yang menuju pada kumparan motor tiga fasa tersebut maka akan mempengaruhi arah medan magnit pada motor, yang tadinya R, S, T putar kekanan, setelah dirubah menjadi R, T, S motor akan berputar kekiri. Dibawah ini kita perlihatkan mula bergesernya arah putaran pada medan magnit yang mengakibatkan adanya motor bisa berputar kekanan dan kekiri, untuk mengetahui perputaran tersebut kita harus melihat sinusoida pada pembangkitan motor tiga fasa. 1. Fasa R pada posisi plus ( + ) fasa S pada posisi plus ( + ) dan T pada posisi min ( + ). 2. Fasa R pada posisi plus ( + ) fasa S pada posisi negatip ( - ) dan fasa T pada posisi plus ( + ). 

Putaran motor kearah kanan dengan mengamati sinusoida pada gambar di bawah ini :

16


Gambar a

Gambar 2.8. Gelombang Sinusoida untuk putaran motor kearah kanan

Prinsip kerja dari gambar di atas pada kedudukan fasa R pada positif ( + ), fasa T pada positif ( + ) dan fasa S pada pada negative ( - ) maka kalau kita lihat dari sinusoida dengan pergeseran sudut 90° maka pada gambar (2.8.b) fasa R kedudukan pada positif ( + ), fasa T pada posisi negative ( - ) dan fasa S pada posisi negative ( - ) sehingga pada gambar (2. 8. b) arah medan magnet belum kelihatan pergeseranya berputar ke kanan. Pada posisi sudut 180° maka pada gambar ( 2.8.c) posisi fasa R pada positif ( + ) , fasa T pada posisi negative ( - ) dan S pada posisi positif ( + ) sehingga pada gambar (2.8.c) arah medan magnit sudah mulai bergeser ke kanan. Pada gambar (2.8.d) pada posisi sudut 270° pada fasa R pada sinusoida menunjukkan pada posisi negative ( - ), fasa T pada posisi negative ( - ) dan pada fasa S pada posisi positif ( + ) sehingga pada kutup – kutup medan magnit sudah kelihatan pergeseran dengan jelas setiap langkah 90° sudah terlihat untuk berputar ke kanan.

17




Putaran motor ke arah kiri dengan mengamati sinusoida pada gambar di bawahini : fasa R positif ( + ) fasa T pada posisi negative ( - ) fasa S pada posisi ( + )

Gambar a

Gambar b

Gambar c

Gambar 2.9. Sinusoida putaran motor ke kiri

Dalam pengamatan gambar di atas kita akan merubah atau menukar antara fasa T dengan fasa S yang tadinya fasa T berada pada posisi positif dan posisi fasa S pada negative, sekarang kita tukar fasa T pada ( - ) dan fasa S pada ( + ) sekarang kita dapat mengamati mulai dari gambar (2.9.b), gambar (2.9.c) dan gambar (2.9.d). Pada posisi sudut 90° fasa R pada posisi positif ( + ), fasa S pada posisi positif (+) dan fasa T pada posisi negative ( - ) sehingga pada putaran medan magnit ini belum terlihat putarannya karena baru mulai start. Pada posisi sudut 180° maka pada gambar ( b ) posisi fasa R pada positif ( + ), fasa T pada posisi positif ( + ) dan fasa S pada posisi negative ( - ) sehingga pada gambar ( b ) arah medan magnit sudah mulai bergeser kearah kiri setiap pergeseran 90°. Pada posisi sudut 270° maka pada gambar (2.9.d) posisi fasa R pada negative (-), fasa T pada posisi positif ( + ) dan fasa S pada posisi negative ( - ) sehingga kalau kita amati pada gambar ini sudah jelas bahwa setiap langkah pergeseran fasa sudah

18


mulai menggeser arah ke kiri, sehingga bila dialiri arus terus menerus maka motor akan berputar ke kiri. 2.5.3. Prinsip Kerja Pengendalian Motor Induksi 3 Fasa Dengan Dua Arah Putaran. Dalam menjalankan motor listrik dengan system dua arah putaran yaitu pertama motor putar kekanan dan setelah itu motor putar kekiri, pada prinsip penggunaan saklar menghubungkan motor listrik dalam hubungan bintang maupun segitiga dan dalam putaran kanan maupun kiri tidak boleh terjadi bersamaan karena akan terjadi hubung singkat antara fasa dengan fasa, jika yang digunakan saklar penghubung jenis saklar manual yaitu TPDT ( saklar cam ) tidak akan terjadi hubung bersama, karena kontak satu dengan kontak lainnya bekerjanya tidak bersamaan, lain halnya kalau kita menggunakan kontaktor magnit, antara kontaktor magnit 1 dan 2 bisa bekerja bersamaan bila dalam memprogram ada kesalahan pada rangkaian pengendali, karena pada kontaktor magnit 1 sumber yang masuk adalah RST maka bila ada kesalahan membuat rangkaian pengendali nanti akan bertemu antara fasa S dengan T sehingga akan merusakkan rangkaian pada motor listrik, berdasarkan pengamatan sumber yang masuk diatas maka pada waktu kontaktor 1 bekerja motor putar kanan dan selanjutnya akan putar kiri. 2.6.

Medan Putar Motor induksi Perputaran rotor pada motor arus bolak – balik terjadi akibat adanya

medan putar ( fluks yang berputar ) yang memotong rotor. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dengan suplai fasa banyak, umumnya tiga fasa. Pada saat terminal tiga fasa motor induksi dihubungkan dengan suplai tiga fasa maka arus bolak – balik tiga fasa ia, ib, ic yang terpisah sebesar 1200 derajat satu sama lain akan mengalir pada kumparan stator. Arus – arus ini akan menghasilkan gaya gerak magnet yang kemudian menghasilkan fluks yang berputar atau disebut juga medan putar.

19


Untuk melihat bagaimana medan putar dihasilkan, maka dapat diambil contoh sebuah motor induksi tiga fasa yang dihubungkan dengan sumber tiga fasa sehingga pada stator mengalir arus tiga fasa yang kemudian menghasilkan medan putar, seperti berikut ini :

Gambar 2.10. Medan putar

Kecepatan putaran medan putar stator dinamakan kecepatan sinkron, medan putar stator kemudian memotong konduktor pada batang rotor sehingga pada konduktor rotor timbul tegangan induksi yang mengakibatkan rotor ikut berputar setelah melalui beberapa proses. Arah putaran rotor motor induksi searah dengan arah putaran medan putar, namun kecepatan putaran rotor lebih rendah dari kecepatan sinkronnya. Perbedaan kecepatan putaran ini dinamakan slip motor induksi. 2.7.

Slip Kecepatan putaran rotor motor induksi harus lebih lambat dari kecepatan

sinkronnya supaya konduktor pada rotor selalu dipotong oleh medan putar, sehingga pada rotor timbul tegangan induksi yang akan menghasilkan arus induksi pada rotor. Arus induksi ini kemudian berinteraksi dengan fluks yang dihasilkan stator sehingga menghasilkan torsi. Selisih antara kecepatan putaran rotor dengan kecepatan sinkronnya disebut slip (s). Pada umumnya slip dinyatakan dalam persen dari kecepatan sinkron, ( )

...................................... ( 2.6 )

20


Dimana : Ns

= Motor sinkron

Nr

= Kecepatan putar motor

2.8.

Prinsip Kerja Motor Induksi 3 fasa Motor induksi adalah peralatan pengubah energi listrik ke bentuk energi

mekanik. Listrik yang diubah merupakan listrik tiga fasa. Dalam motor induksi, tidak ada hubungan listrik ke rotor, arus rotor merupakan arus induksi. Tetapi ada kondisi yang sama seperti motor dc, dimana pada rotor mengalir arus. Arus ini berada dalam medan magnetik sehingga akan terjadi gaya (F) pada rotor yang akan menggerakkan rotor dalam arah tegak lurus medan. Untuk memperjelas prinsip kerja motor induksi tiga fasa, maka dapat dijabarkan dalam langkah – langkah berikut: 1. Apabila terminal stator motor induksi tiga fasa dihubungkan dengan sumber tegangan tiga fasa, maka pada kumparan stator mengalir arus tiga fasa. 2. Arus pada tiap fasa mengahasilkan fluksi bolak–balik yang berubah–ubah. 3. Penjumlahan

atau

interaksi

ketiga

fluksi

bolak–balik

tersebut

menghasilkan medan putar yang berputar dengan kecepatan putar sinkron Ns. Besarnya nilai Ns ditentukan oleh jumlah kutub p dan frekuensi stator f yang dirumuskan dengan :

( Dimana : F = Frekuensi Sumber P = Jumlah Kutub

) .......................................( 2.7 )

21


4. Fluksi yang berputar tersebut akan memotong konduktor pada batang rotor. Akibatnya pada kumparan rotor timbul tegangan induksi (ggl) sebesar E2 yang besarnya adalah : (

) ......................................... ( 2.8 )

Dimana : E2 = Tegangan induksi pada rotor saat rotor dalam keadaan diam (Volt) N2 = Jumlah lilitan kumparan rotor Фm = Fluksi maksimum(Wb) 5. Karena kumparan rotor merupakan rangkaian tertutup, maka ggl tersebut akan menghasilkan arus I2 6. Adanya arus I2 di dalam medan magnet akan menimbulkan gaya F pada rotor. 7. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya F cukup besar untuk memikul kopel beban, rotor akan berputar searah medan putar stator 8. Perputaran rotor akan semakin meningkat hingga mendekati kecepatan sinkron. Perbedaan kecepatan medan stator (Ns) dan kecepatan rotor (Nr) disebut slip (s). 9. Pada saat rotor dalam keadaan berputar, besarnya tegangan yang terinduksi pada kumparan rotor akan bervariasi tergantung besarnya slip. Tegangan induksi ini dinyatakan dengan E2s yang besarnya (

) .................................... ( 2.9 )

Dimana : E2s

= tegangan induksi pada rotor dalam keadaan berputar (Volt)

f2

= s.f = frekuensi rotor (frekuensi rotor dalam keadaan berputar)

10. Bila Ns = Nr, tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak akan mengalir pada kumparan rotor, karenanya tidak dihasilkan kopel. Kopel ditimbulkan jika Nr < Ns. Apabila Nr > Ns maka mesin induksi akan beroperasi sebagai generator induksi yang akan menghasilkan energi listrik.

22


2.9.

Kecepatan motor induksi Motor induksi bekerja sebagai berikut, 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 “slip/geseran” yang meningkat dengan meningkatnya beban. Slip hanya terjadi pada motor induksi. Untuk menghindari slip dapat dipasang sebuah cincin geser/ slip ring, dan motor tersebut dinamakan “motor cincin geser/slip ring motor”.

2.10. Rangkaian Ekivalen Motor Asinkron 3 fasa Sebuah motor induksi identik dengan sebuah transformator. Oleh sebab itu, rangkaian ekivalen motor induksi mirip dengan rangkaian ekivalen transformator. Perbedaannya hanyalah bahwa kumparan rotor dari motor induksi berputar, yang berfungsi untuk menghasilkan daya mekanik. Rangkaian ekivalen motor induksi dihasilkan dengan cara yang sama sebagaimana halnya pada transformator. Semua parameter-parameter rangkaian ekivalen yang akan dijelaskan berikut mempunyai nilai-nilai perfasa hal ini dimaksudkan untuk mempermudah analisis. 2.10.1. Rangkaian Ekivalen Stator Putaran gelombang fluks pada celah udara membangkitkan ggl lawan tiga fasa yang seimbang pada belitan stator. Rangkaian ekivalen stator, seperti gambar 2.7 berikut ini.

23


Gambar 2.11 Rangkaian ekivalen stator per-fasa motor induksi.

Besarnya tegangan terminal stator ̅ 1 manjadi penjumlahan ggl lawan ̅ 1

̅ 1’ ( =

- ̅ 1) dan jatuh tegangan pada impedansi bocor stator 1̅ ( R1 + jX1 ), dapat dinyatakan sebagai berikut : ̅ 1 = ̅ 1 + 1̅ ( R1 + jX1 )............................................. ( 2.10 ) dimana: ̅1

= tegangan terminal stator (Volt)

̅1

= ggl lawan yang dihasilkan oleh fluks celah udara resultan (Volt)

1̅

= arus stator (Ampere)

R

= tahanan efektif stator (Ohm)

jX1

= reaktansi bocor stator (Ohm) Sebagaimana halnya pada transformator, arus stator 1̅

komponen. Komponen pertama

̅̈

terdiri dari dua

adalah komponen beban yang akan

menghasilkan fluks yang akan melawan fluks yang dihasilkan oleh arus rotor. Komponen lainnya yaitu 0,̅ arus 0̅ ini terbagi lagi menjadi dua komponen yaitu komponen rugi-rugi inti c̅ yang sefasa dengan komponen rugi-rugi inti ̅ 1 dan komponen magnetisasi m̅ yang menghasilkan fluks magnetik pada inti dan celah udara yang tertinggal

dari ̅ 1 .

2.10.2. Rangkaian Ekivalen Rotor. Pada saat rotor dalam kondisi diam yaitu kondisi sesaat rotor sebelum bergerak, kecepatan relatif diantara putaran medan magnet dengan konduktor

24


rotor adalah kecepatan sinkron Ns. Pada kondisi ini tegangan induksi yang dibangkitkan pada rangkaian rotor adalah ̅ 2. Karena seluruh belitan rotor dihubung-singkat maka akan mengalir arus 2̅ akibat ggl induksi ̅ 2 pada rotor. Sehingga dapat dituliskan persamaannya sebagai berikut : ̅

̅

..................................................( 2.11 )

Dari bentuk persamaan di atas, rangkaian ekivalen rotor perfasa dalam keadaan diam digambarkan seperti gambar berikut.

Gambar 2.12. Rangkaian ekivalen per-fasa rotor motor induksi keadaan diam

dimana : 2̅

= arus rotor dalam keadaan diam (Ampere)

̅2

= ggl induksi rotor dalam keadaan diam (Volt)

R2

= resistansi rotor (Ohm)

jX2

= reaktansi rotor dalam keadaan diam (Ohm) Setelah rotor berputar maka ggl rotor perfasa ̅ 2 dan reaktansi rotor perfasa

X2 masing-masing dipengaruhi oleh frekuensi, nilai reaktansi rotor dapat dijelaskan dari persamaan di bawah ini dimana nilainya tergantung dari induktansi dan frekuensi rotor. ..................................... ( 2.12 ) Dengan Maka :

25


= s( 2πfL2 ) = sX2............................................ ( 2.13 ) Dengan demikian nilai ̅ 2 dan X2 bergantung terhadap slip s, sementara nilai resistansi rotor perfasa R2 tidak dipengaruhi oleh frekuensi sehingga tidak tergantung terhadap nilai slip s. Sehingga dari persamaan di atas dapat dibuat persamaannya menjadi : ̅̇

̅

...................................... ( 2.14 )

Dengan membagi pembilang dan penyebut pada persamaan di atas dengan s, maka nilai arus rotor diperoleh seperti berikut : ̅

̅̇ Nilai dari

..................................................... ( 2.15 )

sekarang lebih besar dari R2 dikarenakan s memiliki nilai dalam

bentuk pecahan. Untuk itu,

dapat dipecah menjadi sebuah bagian yang bernilai

konstan R2 dan sebuah bagian yang variabel( (

(

) – R2 ), yaitu:

) ................................................................................ ( 2.16 )

Bagian pertama R2 merupakan tahanan rotor/fasa dan mewakilkan rugi tembaga. Bagian kedua

(

) merupakan sebuah beban tahanan-variabel. Daya yang

dikirim ke beban ini mewakilkan daya mekanik keseluruhan yang dibangun di rotor. Untuk itu beban mekanik pada motor dapat digantikan dengan sebuah beban tahanan-variabel dengan nilai

(

) . Ini diketahui sebagai tahanan beban

RL. RL =

(

) ......................................................................................... ( 2.17 )

Dengan demikian persamaan (2.14) dapat dirubah menjadi :

26


̅̇

̅ (

)

............................................. ( 2.18 )

Dari persamaan (2.13), (2.14), (2.15) dan (2.17) di atas maka dapat digambarkan rangkaian ekivalen rotor seperti gambar 2.9. di bawah ini.

Gambar 2.13. Rangkaian Ekivalen Rotor

2.10.3. Rangkaian Ekivalen Lengkap Dari penjelasan rangkaian ekivalen pada stator dan rotor di atas, maka dapat dibuat rangkaian ekivalen perfasa motor induksi tiga fasa pada masing – masing fasa, seperti halnya seperti rangkaian ekivalen sebuah transformator.

27


Gambar 2.14. Rangkaian Ekivalen Motor Asinkron 3 Fasa

Untuk mempermudah perhitungan maka rangkaian ekivalen pada gambar di atas dapat dilihat dari sisi stator, seperti gambar rangkaian ekivalen berikut.

Gambar 2.15. Rangkaian ekivalen per-fasa motor induksi dengan bagian rangkaian rotor dinyatakan terhadap sisi stator

a) dengan tahanan konstan b) dengan tahanan variabel =

(

)

28


Dibawah kondisi kerja normal pada tegangan dan frekuensi konstan, rugi inti pada motor induksi biasanya juga konstan. Dalam pandangan pada kenyataan ini, tahanan rugi inti Rc yang mewakili rugi inti motor, dapat dihilangkan dari rangkaian ekivalen motor induksi. Akan tetapi, untuk menentukan daya poros atau torsi poros, rugi inti yang konstan harus diikut-sertakan dalam pertimbangan, bersama dengan gesekan, rugi-rugi beban buta (stray-load losses) dan angin. Dengan penyederhanaan ini, maka dapat digambar rangkaian ekivalen baru (gambar 2.12) seperti berikut ini.

Gambar 2.16. Rangkaian ekivalen per-fasa motor induksi tanpa rugi inti

2.11.

Aliran Daya dan Efisiensi Motor Asinkron

2.11.1. Aliran Daya Pada motor induksi, tidak ada sumber listrik yang langsung terhubung ke rotor, sehingga daya yang melewati celah udara sama dengan daya yang diinputkan ke rotor. Daya total yang dimasukkan pada kumparan stator (Pin) dirumuskan dengan (

) ................................... ( 2.19 )

dimana : V1 = tegangan sumber perfasa (Volt) I1 = arus masukan perfasa (Ampere) θ = sudut phasa antara arus masukan dengan tegangan sumber.

29


Daya listrik yang diinputkan pada terminal stator kemudian diubah menjadi daya mekanik pada poros rotor. Namun selama proses konversi energi listrik menjadi energi gerak terdapat berbagai rugi – rugi yang terjadi pada belitan, inti magnet, dan lain – lain. Rugi – rugi tersebut antara lain : 1.

Rugi – rugi tetap, terdiri dari : a) Rugi inti stator, b) Rugi gesek dan angin.

2.

Rugi – rugi variable, terdiri dari : a) Rugi tembaga stator (Pts),

( Watt )........... ( 2.20 )

b) Rugi tembaga rotor (Ptr),

( Watt ) ........ ( 2.21 )

Apabila daya yang disuplai pada terminal stator dikurangi dengan rugi – rugi tembaga dan rugi – rugi inti, maka akan diperoleh besar daya listrik yang diubah menjadi daya mekanik pada poros rotor. Pmek = Pin – Pi – Pts – Ptr (watt) ........................... ( 2.22 )

Gambar 2.13 menunjukkan aliran daya pada motor induksi tiga fasa.

Gambar 2.17 Aliran daya motor induksi

2.11.2. Efisiensi Efisiensi motor induksi adalah ukuran keefektifan motor induksi untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik yang dinyatakan sebagai perbandingan antara daya keluaran dan daya masukan. yang dapat dirumuskan seperti berikut :

30


................................. ( 2.23 ) Bila dinyatakan dalam persen, maka : ....................................................( 2.24 ) Dari persamaan terlihat bahwa efisiensi motor bergantung pada besar rugiruginya. Rugi-rugi pada persamaan tersebut adalah penjumlahan keseluruhan komponen rugi-rugi yang dibahas pada sub bab sebelumnya, yaitu : Ploses = Pts + Ptr + Pi + Pa&g .......................................... ( 2.25 ) Dimana : Pts

= Rugi tembaga stator

Ptr

= Rugi tembaga rotor

Pi

= Rugi inti stator

Pa&g

= Rugi gesek dan angin Pada motor induksi pengukuran efisiensi motor induksi ini dapat

dilakukan dengan beberapa cara seperti: - Mengukur daya listrik masukan dan daya mekanik keluaran. - Mengukur seluruh rugi-rugi dan daya masukan. 2.3.

Sistem Proteksi Suatu sistem tenaga listrik tidak selamanya berjalan normal, karena dalam

kenyataannya dapat terjadi suatu kondisi abnormal (seperti adanya gangguan atau terjadinya short circuit). Kondisi abnormal tersebut dapat membahayakan sistem secara keseluruhan, sehingga diperlukan adanya sistem proteksi yang dapat meminimalisasi efek dari kondisi abnormal tersebut. Fungsi dari sistem proteksi adalah untuk mengidentifikasi gangguan dan memisahkan bagian jaringan yang terganggu dari bagian lain yang masih normal (tidak terganggu) serta sekaligus

31


mengamankan bagian yang masih normal tersebut dari kerusakan atau kerugian yang lebih besar. Gangguan pada sistem tenaga listrik dapat terjadi di pembangkit, jaringan transmisi maupun jaringan distribusi. Dimanapun gangguan itu terjadi, sistem proteksi harus dapat mengidentifikasi dan memisahkan bagian yang terganggu secepat mungkin. Ada dua syarat dasar yang harus dipenuhi agar sistem proteksi dapat bekerja mengisolasi bagian sistem yang terganggu yaitu : 1.

Sistem tenaga listrik harus memiliki pemutus tenaga dengan jumlah yang cukup untuk dapat melakukan tugas isolasi.

2.

Setiap pemutus tenaga harus dilengkapi dengan suatu alat kontrol yang dapat mendeteksi kondisi abnormal, dan membuka pemutus tenaga yang diperlukan untuk mengisolasi kondisi abnormal tersebut (selective fault clearance). Untuk dapat menerapkan prinsip selectivity, suatu sistem tenaga listrik

yang terdiri dari banyak pemutus tenaga harus diatur dan dikoordinasikan sedemikan rupa sehingga pada saat terjadinya kondisi abnormal, rele dapat membuka hanya pemutus tenaga yang diperlukan saja, hal inilah yang disebut dengan selective fault clearance. Rele proteksi harus diberi informasi yang memungkinkan rele untuk membedakan antara kondisi abnormal yang berada di dalam zona proteksinya (dimana harus terjadi tripping), dan gangguan eksternal atau arus beban normal (dimana tidak boleh terjadi tripping). Informasi ini diperoleh dari sistem tenaga listrik, seperti arus, tegangan dan sudut fasa antara keduanya yang diukur pada saat terjadi gangguan.

2.3.1. Komponen Proteksi Sistem Tenaga Listrik Sistem proteksi tenaga listrik pada umumnya terdiri dari beberapa komponen yang di rancang untuk mengidentifikasi kondisi sistem tenaga listrik dan bekerja berdasarkan informasi yang diperoleh dari sistem tersebut seperti arus, tegangan atau sudut fasa antara keduanya. Informasi yang diperoleh dari sistem tenaga listrik akan digunakan untuk membandingkan besarannya dengan besaran ambang-batas (threshold setting) pada peralatan proteksi. Apabila besaran

32


yang diperoleh dari sistem melebihi setting ambang-batas peralatan proteksi, maka sistem proteksi akan bekerja untuk mengamankan kondisi tersebut. Komponen sistem proteksi antara lain terdiri dari : 1.

Rele Proteksi (Protection Relay) Relay adalah suatu alat yang apabila diberi energi oleh besaran-besaran

sistem yang tepat dapat memberi indikasi suatu kondisi abnormal. Apabila kontak-kontak rele menutup, maka rangkaian-rangkaian trip pemutus tenaga yang terkait mendapat energi dan kontak-kontak breaker membuka, mengisolir bagian yang terganggu dari sistem. Rele proteksi dapat diklasifikasi berdasarkan fungsi atau kegunaannya.

2.

Thermal Overload Relay TOR adalah peralatan pengaman peralatan listrik terhadap arus beban

lebih. Pengaman ini bekerja berdasarkan panas yang ditimbulkan oleh adanya arus listrik yang melebihi batas harga nominalnya. Jika arus yang melalui penghantar menuju motor listrik melebihi kapasitas atau setting TOR, maka TOR drop atau terputus sehingga rangkaian yang menuju motor listrk terputus. Energi panas tersebut akan di ubah menjadi energi mekanik oleh logam bimetal untuk melepaskan kontak-kontaknya, dengan terlepasnya kontak-kontak akibat arus yang mengalir melebihi batas nominalnya maka akan membuka atau memutuskan suatu rangkaian kelistrikan sehingga melindungi peralatan listrik tersebut dan kerusakan yang di akibatkan oleh arus lebih tersebut. TOR banyak di gunakan sebagai pelindung motor-motor listrik. Thermal overload relay memproteksi rangkaian pada ketiga fasanya (untuk rangkaian tiga fasa) baik yang menggunakan sistem bimetal maupun yang menggunakan sistem elektronik tanpa suplai terpisah (maksudnya thermal overload elektronik ini tidak membutuhkan sumber daya listrik secara khusus) dan mempunyai sensitifitas terhadap hilangnya fasa yang bekerja dengan sistem differensial (tidak langsung trip pada kasus terjadinya hilang satu fasa), namun apabila dibutuhkan rangkaian untuk trip segera saat kehilangan satu fasa, maka perlu diperlukan tambahan alat proteksi lain. Thermal overload relay ini bisa

33


dipasangkan langsung dengan kontaktornya maupun terpisah sehingga sangat fleksibel untuk pemasangannya di dalam panel. Pemilihan jenis Thermal Overlad Relay ditentukan oleh rating/setting arus sesuai dengan arus nominal rangkaian pada beban penuh dan kelas trip-nya. Untuk pemakaian standar digunakan kelas trip 10 yaitu thermal overload akan trip pada 7,2 Ir dalam waktu 4 detik. Thermal Overload Relay seperti pada gambar 2.14.

Gambar 2.18. Thermal Overload Relay

2.1. Prinsip Kerja Thermal Overload Relay Themal overload relay yang bekerja dengan pemutus bimetal akan bekerja sesuai dengan arus yang mengalir, arus yang mengalir akan menyebabkan panas, semakin besar perubahan arus maka akan semakin tinggi kenaikan temperatur yang menyebabkan terjadinya pembengkokan, dan akan terjadi pemutusan arus, sehingga rangkaian akan terputus. Jenis pemutus bimetal ada jenis satu fasa dan ada jenis tiga fasa, tiap fasa terdiri atas bimetal yang terpisah tetapi saling terhubung, berguna untuk memutuskan semua fasa apabila terjadi kelebihan beban. Pemutus bimetal satu fasa biasa digunakan untuk pengaman beban lebih pada rangkaian dengan daya kecil. Cara kerja thermal overload, apabila resistance wire dilewati arus lebih besar dari nominalnya, maka bimetal akan trip, bagian bawah akan melengkung ke kiri dan membawa slide ke kiri, gesekan ini akan membawa lengan kontak pada

34


bagian bawah tertarik ke kiri dan kontak akan lepas. Selama bimetal trip itu masih panas, maka di bagian bawah akan tetap terbawa ke kiri, sehingga kontakkontaknya belum dapat dikembalikan ke kondisi semula walaupun reset buttonnya ditekan, apabila bimetal sudah dingin barulah kontaknya dapat kembali lurus dan kontaknya baru dapat di hubungkan kembali dengan menekan reset button.

Gambar 2.6. Diagram Kontak kontak pada TOR

(a)

(b)

Gambar 2.19. (a)Penyambungan TOR dengan Magnetic Contactor, (b) Diagram pemasangan TOR pada Magnetic Contactor

2.2. Karakteristik Thermal Overload Relay Overload Ralay mempunyai karakteristik sesuai dengan standar-standar kelistrikan, diantaranya IEEE, NEMA, IEC, dll. Misalnya suatu Overload Relay (TOR) tertulis IEC 947-4-1, Class 20 bernilai trip = 10 Ampere. Selang waktu trip digunakan agar TOR tidak trip bila sedang

35


start maupun ketika ada beban kejut. Dengan berpedoman pada karakterstik tersebut, maka bisa didesain nilainya dengan memperhatikan arus start dan selang waktunya sehingga tidak trip serta nilai yang tepat untuk trip (sesuai dengan kemampuan motor listrik yang dikendalikan) jika terjadi overload sehingga jaringan listrik segera terputus dan motor listrik aman dari kerusakan/terbakar. Karakteristik motor harus diketahui karakteristik thermalnya berdasarkan informasi dari motor (name plate) tersebut. 1.

Terdapat konstruksi yang berhubungan langsung dengan terminal kontaktor magnit.

2.

Full automatic function, Manual reset, dan memiliki pengaturan batas arus yang dikehendaki untuk digunakan.

3.

Tombol trip dan tombol reset trip, dan semua sekerup terminal berada di bagian depan.

4.

Indikator trip.

5.

Mampu bekerja pada suhu -25 °C hingga +55 °C atau (-13 °F hingga +131 °F).

Thermal overload relay (TOR) mempunyai tingkat proteksi yang lebih efektif dan ekonomis, yaitu: 1.

Pelindung beban lebih / Overload.

2.

Melindungi dari ketidakseimbangan phasa / Phase failure imbalance.

3.

Melindungi dari kerugian / kehilangan tegangan phasa / Phase Loss.

Pada motor FDF arus yang mengalir normal adalah 138 Ampere ,sedangkan pada TOR arus disetting sebesar 155 Ampere, karena menurut aturannya I-setting = I nominal x 110% . ...................................... ( 2.26 )

2.2.1. Proteksi Terhadap Efek Thermal Manusia perlengkapan pasangan tetap, dan bahan pasangan tetap yang berdekatan dengan perlengkapan listrik harus di beri proteksi terhadap efek panas

36


yang berbahaya yang di hasilkan oleh perlengkapan listrik, atau radiasi thermal, terutama efek berikut ini : 1) Pembakaran atau penurunan mutu (degradasi) bahan 2) Resiko luka bakar 3) Pemburukan fungsi kesemutan dari perlengkapan yang terpasang 2.2.2. Proteksi Kebakaran Perlengkapan listrik tidak boleh menimbulkan bahaya kebakaran pada bahan yang berada di dekatnya. Instruksi pemasangan dari pabrikan harus dipatuhi. Perlengkapan magun (pasangan tetap) yang menyebabkan pemusatan atau konsentrasi panas harus berada pada jarak yang cukup dari setiap benda atau bagian bangunan pasangan tetap, sehingga benda atau elemen bangunan tersebut dalam kondisi normal tidak dapat terkena suhu yang berbahaya. 2.2.3. Proteksi Terhadap Panas Lebih Semua piranti yang menghaasilkan air panas atau uap panas harus diberi proteksi ketika di desain atau pada pemasangan terhadap panas lebih dalam semua kondisi pelayanan. Kecuali jika piranti secara keseluruhan memenuhi standar yang sesuai, maka pengaman harusdilaksanakan dengan sarana gawai tanpa reset sendiri yang sesuai , yang berfungsi tidak tergantung dari termostat jika piranti tidak mempunyai keluaran yang bebas, maka harus di lengkapi juga dengan gawai yang membatasi tekanan air. 2.2.4. Proteksi beban lebih dan hubung pendek Gawai harus di siapkan untuk memutus setiap beban lebih yang mengalir pada penghantar sirkit sebelum arus tersebut dapat menyebabkan kenaikan suhu yang merusak isolasi, sambungan terminasi atau sekeliling penghantar. Gawai proteksi harus disediakan untuk memutuskan setiap arus hubung pendek yang mengalir pada penghantar sirkit sebelum hubung pendek yang mengalir pada penghantar sirkit sebelum arus tersebut dapat menyebabkan bahaya karena efek termal dan mekanik yang terjadi pada penghantar dan hubungan. Koordinasi antara penghantar dan gawai proteksi di tentukan dalam karakteristik operasi

37


suatu gawai yang memproteksi kabel terhadap beban lebih harus memenuhi dua kondisi .................................................... ( 2. 27 ) Di mana : IB

= Arus yang mendasari desain sirkit

IZ

= Kemampuan Hantar Arus (KHA) kontiniu dari kabel

In

= Arus nominal dari gawai proteksi

I

= Arus yang menyamai operasi efektif gawai proteksi Gawai proteksi harus disediakan untuk memutus setiap arus hubung pendek

yang mengalir pada penghantar sirkit sebelum arus tersebut dapat menyebabkan bahaya karena efek thermal dan mekanik yang terjadi pada penghantar dan hubungan. Semua arus yang disebabkan hubung pendek yang terjadi pada setiap titik sirkit harus diputus dalam waktu yang tidak melampaui waktu yang membuat penghantar mencapai suhu batas yang dapat diterima.Untuk hubung singkat /pendek yang mendasari sampai dengan 5 detik,maka waktu ( t )dapat dihitung dari rumus pendekatan sebagai berikut

√

...................................................... ( 2.28 )

Ket : t

: Durasi dalam detik

s

: Luas penampang penghantar dalam mm

I

: Arus hubung pendek efektif dalam ampere ( A )

k

: 115 untuk penghantar tembaga diisolasi dengan PVC

3.

Sekering (fuse) Sekering adalah suatu peralatan proteksi kerusakan yang disebabkan oleh

arus berlebihan yang mengalir dan memutuskan rangkaian dengan meleburkan

38


elemen sekering. Cara kerja fuse, jika dalam sebuah sistem rangkaian elektronika atau rangkain listrik terjadi arus lebih maka sekering ( fuse ) akan putus sehingga arus listrik tidak lagi mengalir dalam sistem tersebut, hal ini dimaksudkan untuk mengamankan komponen elektronika lain. Kelebihan arus tersebut dapat disebabkan karena adanya hubung singkat atau karena kelebihan beban output. Banyak terjadi kebakaran karena hubung singkat akibat sekering tidak berfungsi, rusak, atau bahkan karena tidak dipasang sama sekali. Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemilihan sekering (fuse) 1.

Arus nominal sekering (current rating) adalah arus yang mengalir secara terus menerus tanpa terjadi panas yang berlebihan dan kerusakan.

2.

Tegangan nominal (voltage rating) yaitu tegangan kerja antar konduktor yang diproteksi atau peralatan.

3.

Time current protection yaitu suatu lengkung karakteristik untuk menentukan waktu pemutusan.

4.

Pre arcing time adalah waktu yang diperlukan oleh arus yang besar untuk dapat meleburkan elemen sekering.

5.

Arcing time adalah waktu elemen sekering melebur dan memutuskan rangkaian sehingga arus jatuh menjadi nol.

6.

Minimum fusing current adalah suatu harga minimun dari arus yang akan menyebabkan elemen sekering beroperasi (melebur).

7.

Fusing factor adalah suatu perbandingan antara minimum fusing current dengan curret rating dari sekering. Umumnya sekering yang tergolong pada semi enclosed mempunyai faktor 2 dan untuk type HRC mempunyai faktor serendah mungkin 1,2.

8.

Total operating time adalah waktu total yang diambil oleh sekering secara lengkap dapat mengisolasi dengan gangguan.

9.

Cut off ini adalah satuan fungsi yang penting sekering HRC. Jika elemen sekering melebur dan membatasi harga arus yang dicapai ini kita kenal dengan sebutan “arus cut off”.

10. Categori of duty. Sekering diklasifikasikan pada kategori kesanggupan dalam menangani gangguan sesuai dengan harga arus prospective pada rangkaian.

39


Katagori A1 dan A2 untuk arus prospective. 1.O.kA dan 4.0 kA. Sedangkan untuk kategori AC3, AC4 dan AC5 untuk arus 16,5 kA, 33 kA dan 46 kA.

Besarnya arus yang dapat meleburkan suatu pengaman lebur disebut faktor lebur. Besarnya faktor lebur antara 1 hingga 1,5 berdasarkan daerah pemakaian, atau dinyatakan sbb:

.......................................................( 2.29 ) Dimana : I

= Arus kerja (A)

K

= Faktor indikasi (1,1
In

= Arus nominal (A)

Istart ..................................................... ( 2.30 )

3.1. Type Sekering ( fuse ) Ada dua type dasar sekering : 1. Semi enclosed type adalah type untuk arus dengan rating yang rendah dan category of duty yang rendah. Seperti pada gambar 2.16. 2. Cartridge type adalah merupakan type yang mempunyai kapasitas pemutusan yang tinggi (High-Ruptring Capacity) yang lebih dikenal dengan istilah HRC fuse. Seperti pada gambar 2.17

Gambar 2.20. Semi Enclosed FUSE

40


Gambar 2.21. Fuse Type Catridge / HRC

4.

Earth Leakage Relay Earth Leakage Relay atau rele arus bocor ke tanah digunakan untuk

mengamankan body panel dari arus bocor, agar apabila saat terjadi keboocoran arus dan ada manusia disekitar panel yang menyentuh body panel tersebut maka manusia tersebut akan aman. Untuk memutuskan arus bocor yang terjadi ke body, trafo ukur akan mendeteksi arus yang bocor dan membangkitkan fluksi magnet. Fluksi magnet tersebut menggerakkan kontak-kontak Earth Leakage Relay sehingga amanlah body panel. ELR dilengkapi dengan tombol pengujian ( test ) dan tombol penyetelan ulang ( reset ) .Menekan tombol pengujian ( test ) memungkinkan kesalahan yang akan disimulasikan dan relay output beroperasi sesuai. Menekan tombol penyetelan ulang ( reset ) setelah terjadi kesalahan akan mengembalikan unit kembali ke operasi normal. Lampu LED merah akan menyala setelah satuan berjalan karena kesalahan arus yang berlebihan. Earth Leakage Relay seperti pada gambar 2.18. Terjadinya kebocoran arus pada panel bisa saja terjadi karena isolasi yang sudah tidak memenuhi standar nya lagi, untuk standar tahanan pada isolasi yang layak digunakan adalah : Risolasi = Dimana : V

= Tegangan pada motor

..................................................... ( 2.31 )

41


Untuk menghitung penyetelan arus bocor digunakan rumus sebagai berikut : Ibocor

......................................................... ( 2.32 )

Dimana : V = Tegangan pada motor Risolasi = Tahanan yang berlaku pada alat

Gambar 2.22. Earth Leakage Relay

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents