Peralatan Pengaman dan Kontrol

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

G. Peralatan Pengaman dan Kontrol

Alat pengaman arus listrik merupakan sebuah alat yang dipakai untuk memutus secara otomatis bila dalam suatu instalasi listrik ataupun pada rangkaian panel mengalami gangguan seperti beban berlebih, konsleting, percikan api, dan lain – lain.

14

Motor Control Center (MCC) merupakan pusat pengontrolan operasi motor listrik, sebagai pusat pengontrolan harus mampu mengontrol operasi motor secara bersamaan. Yang di maksud motor control center (MCC) adalah kumpulan beberapa komponen untuk mengendalikan motor-motor dengan berbagai jenis motornya starter mulai starter DOL (direct on line), SDS (star delta starter) dll.busbar dan peralatan kontrol yang semuanya berfungsi untuk melakukan pengontrolan operasi motor listrik dan menempatkan komponen-komponen tersebut dalam suatu panel-panel yang terintegrasi (Apriani, Yossi)

Dengan adanya alat ataupun komponen listrik sebagai pengaman maka apabila terjadi suatu gangguan pada instalasi atau rangkaian komponen pengaman akan lebih dulu memutus arus listrik sehingga tidak menimbulkan suatu kerusakan. Adapun alat pengaman yang paling sering ditemui dalam suatu instalasi adalah sebagai berikut :

1. Thermal Overload Relay.

Thermal Overload Relay ialah suatu alat pengaman instalasi listrik yang memiliki tugas memutus arus listrik yang sedang mengalir saat suhu suatu rangkaian naik atau meningkat. Sebelum suatu rangkaian mengeluarkan percikan api, maka alat ini akan terlebih dulu memutus arus yang mengalir.

15

(a) (b) Gambar 2.8 (a) Diagram Kontak TOR dan (b) TOR

(Samrasyid, 2020) 2. Miniatur Cicuit Breaker.

Miniature Circuit Breaker atau biasa disebut MCB merupakan alat pengaman arus listrik dari beban lebih dan hubung singkat. Terdapat dua komponen penting pada MCB yakni Thermis sebagai bahan pengaman dari beban lebih, dan Relay elektromagnetik sebagai pengaman dari arus pendek.

(a) (b)

Gambar 2.9 (a) Bentuk Fisik MCB (b) Simbol MCB

MCB dan Thermal Overload Relay merupakan dua alat atau komponen yang berfungsi sebagai pengaman pada instalasi listrik maupun rangkaian panel. Untuk suatu rangkaian panel selaian adanya komponen pengaman rangkaian ini juga

16

membutuhkan komponen pengontrol, ini memudahkan kinerja manusia untuk menghidupkan dan mematikan suatu beban listrik dengan menggunakan rangkaian kontrol.

Adapun komponen yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Kontaktor.

Kontaktor adalah perangkat elektronika yang digunakan untuk memudahkan sistem kerja pada pemasangan listrik atau alat yang berkaitan. Kontaktor bekerja dengan prinsip induksi elektromagnetik, yakni kumparan dialiri tenaga listrik dan menghasilkan Kontak bantu NO (Normally open) tertutup dan NC (Normally Close) terbuka. Kontaktor terdiri dari dua jenis, yakni kontaktor utama dan kontaktor bantu.

Kontaktor utama digunakan untuk rangkaian daya, sedangkan kontaktor bantu digunakan untuk rangkaian kontrol.

(a) (b)

Gambar 2.10 (a) Bentuk Fisik Kontaktor dan (b) Simbol Kontaktor

Sebuah kontaktor tentunya terdiri dari rangkaian komponen komponen didalamnya. Diantara bagian bagian yang ada pada kontaktor adalah sebagai berikut:

a. Kontak Utama.

17

Kontak utama atau sering juga dikenal dengan nama RST ini terdiri dari komponen komponen simbol angka yakni L1,L2,L3 dan seterusnya. Kontak utama pada kontaktor ini mempunyai fungsi sebagai saklar penghubung listrik 3 fasa ( R, S, dan T ). Fungsi ini sama persis dengan MCB 3 fasa.

b. Kontak Output Utama atau UVW.

Bagian kontaktor yang satu ini terdiri dari komponen simbol angka T1,T2,T3 dan seterusnya.

c. Kumparan Magnet (Coil)

Kumparan magnet pada kontaktor memiliki peran sebagai media yang akan dialiri oleh sumber tegangan listrik. Kumparan ini disimbolkan dengan A1 – A2 dan seterusnya.

d. Kontak Bantu NO (Normally Open)

Kontak bantu NO merupakan bagian kontak yang hanya bekerja jika kontaktor magnet dalam kondisi aktif dan mati jika kontaktor dalam kondisi tidak aktif. Pada bagian ini terdapat komponen komponen angka 13,14,15, dan lain sebagaianya.

e. Kontak Bantu NC (Normally Close)

Kontak bantu NC memiliki prinsip kerja yang berbanding terbalik dengan kontak bantu No. Kontak NC akan bekerjaa hanya saat kontaktor magnet dalam keadaan tidak aktif / off. Fungsi yang hampir sama dengan bagian Normally Open, untuk Normally Close sendiri disimbolkan dengan angka angka 21,22, dan lain sebagainya.

2. Timer On Delay.

18

Kontaktor delay atau timer ini berfungsi untuk memindahkan kerja dari rangkaian pengontrol dalam waktu tertentu yang bekerja secara otomatis, misalnya untuk rangkaian kontrol hubungan Ү –Δ secara otomatis, hubungan kontrol secara berurutan dan lain –lain. Prinsip kerja dari alat ini tidak terlalu rumit, pada saat lilitannya mendapat supplytegangan listrik maka kontak bantunya yang semula dalam keadaan membuka menjadi menutup setelah beberapa detik atau sesuai dengan setting waktu yang telah dipilih. Dan begitu pula sebaliknya kontak bantu yang semula tertutup menjadi terbuka setelah setting waktu yang dipilih tercapai.

(a) (b)

Gambar 2.11 (a) Bentuk Fisik Timer dan (b) Simbol Timer 3. Lampu Indikator.

Pada suatu rangkaian panel terdapat tiga lampu kecil didepan box panel.Lampu ini berfungsi untuk memberi tahu rangakian yang sedang bekerja.

19

(a) (b) Gambar 2.12 (a) Bentuk Fisik Lampu Indikator dan

(b) Simbol Lampu Indikator 4. Push Button.

Push button adalah satu komponen elektronika yang dapat memutus dan mengalirkan arus listrik dalam suatu rangkaian. Dimana pemutusan dan pengaliran ini terjadi karena prinsip pengalihan dari satu konduktor ke konduktor lain. Ada tiga jenis push button yang dibedakan dari kegunanaannya yaitu :

a. Push Button NO (Normally Open)

Jenis push button ini akan menyambungkan arus listrik saat ditekan, dan akan kembali seperti semula saat dilepas. Fungsi push button NO biasanya untuk membuat tombol mulai atau start.

Gambar 2.13 Simbol Push Button NO (Normally Open)

20 b. Push Button NC (Normally Close)

Fungsi push button NC adalah kebalikan dari NO dan sering disebut sebagai tombol emergency atau stop. Dalam kondisi awal, ia bersifat mengalirkan arus listrik, sehingga pada saat ditekan ia akan memutus arus listrik serta kembali ke posisi semula apabila dilepas.

Gambar 2.14 Simbol Push Button NC (Normally Close) c. Push Button Perpaduan NO & NC

Untuk jenis yang satu ini memiliki empat kaki terminal kontak, dimana pada saat tombol ditekan maka sepasang terminal kontaknya akan berada dalam NC, sedangkan dua lainnya NO.

Gambar 2.15 Simbol Push Button Perpaduan NO & NC

21 BAB III

METODE PENELITIAN A. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini akan dilaksanakan pada Laboratorium Unismuh Makassar.

Adapun waktu pengambilan data dilakukan pada bulan Maret sampai Mei 2022.

B. Alat dan Bahan Yang Digunakan Dalam Pembuatan modul a. Bahan yang digunkan dalam pembuatan modul.

Tabel 3.1 Bahan yang Digunakan Dalam Pembuatan Modul

No. Nama Bahan Jumlah

b. Alat yang digunakan dalam pembuatan modul

22

Tabel 3.2 Alat yang Digunakan Dalam Pembuatan Modul

No. Nama Alat Jumlah

Berikut spesifikasi alat yang digunakan dalam perancangan serta pengoprasian motor induksi 3 fasa dengan rangkaian bintang (Y) delta (∆) adalah :

a. Motor Induksi 3 Fasa

Motor listrik yang digunakan adalah motor induksi 3 fasa dengan rotor sangkar (Squirrel Cage) yang memiliki spesifikasi voltage 220/380 V ∆/Y, frekuensi 50 Hz, current 2,7/1,6 A, daya 0,75 HP, speed 1405 rpm.

23

Gambar 3.3 Motor Induksi 3 Fasa Squirrel Cage b. Kontaktor

Kontaktor yang digunakan yaitu chint NXC-09 tipe IEC/EN 60947-4-1 dengan 3 kontak utama NO (Normally Open), 2 kontak bantu NO dan NC. Tegangan input coil 220 V, arus 20 A dengan frekuensi AC 50/60 Hz.

Gambar 3.4 Kontaktor

(https://www.tokopedia.com/listriknusantara/kontaktor-chint-nxc-09-4kw-3p-220v-contactor-1no-1nc, TokoPedia)

c. Thermal Over Load

Termal over load yang digunakan chint NXR-25 tipe IEC/EN 609477-4-1 dengan kapasitas arus 2,5-4 A, class 10 A. Kontak utama NC dan 2 kontak bantu NO dan NC.

24

Gambar 3.5 Thermal Over Load (Samrasyid, 2020) d. Timer

Timer yang digunakan OMRON tipe H3CR-A8 tegangan input 24-240 VAC, 50/60 Hz dan 8 kontak masukan.

Gambar 3.6 Timer

(https://shopee.co.id/Omron-Timer-H3CR-A8-220V-Timer-8-Kaki-220V-Include-Socket-i.10630793.1835069834, Shoopee)

e. Lampu Indikator

Lampu indikator yang digunakan 3 buah, masing-masing memiliki warna lampu merah, kuning, dan hijau dengan tegangan input 220 VAC dan arus kurang dari 20 mA.

25

Gambar 3.7 Lampu Indikator

(https://www.tokopedia.com/sinarsuryaltc/pilot-lamp-lampu-indikator-panel-22mm, TokoPedia)

f. Push Button

Push button yang digunakan ada 2 tipe yaitu, push button start dengan tipe NO (Normally Open) berwarna hijau dan push button stop tipe NC (Normally Close) berwarna merah.

Gambar 3.8 Push Button

(https://indonesian.alibaba.com/product-detail/Manhua-XB2-220VAC-Red-Push-Button-60683946240.html, Alibaba)

D. Skema Pembuatan Modul.

Dalam proses rancangan rangkaian yang di lakukan ada beberapa langkah-langkah perancangan sebagai berikut :

26

Gambar 3.9 Skema Pembuatan Modul

a. Rangkaian di beri sumber tegangan listrik 220 V (1 fasa) untuk rangkaian control dan 380 V (3 fasa) untuk rangkaian daya.

b. Kemudian tombol start di tekan untuk memulai pengoprasian rangkaian.

c. Kontaktor utama bekerja setelah mendapatkan aliran tegangan kemudian mengalirkan ke motor listrik.

d. Rangkaian awal terhubung secara bintang (Y).

Setelah rangkaian beroperasi selama 15 detik rangkain berpindah secara otomatis yang awalnya bintang (Y) menjadi delta (∆) karena adanya timer sebagai penunda waktu.

27

Gambar 3.10 Flowchart Penelitian

28 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil penelitian bentuk observasi dan survey alat di laksanakan di laboratorium Teknik Universitas Muhammadiyah Makassar, merupakan hasil perancangan alat dan pengoprasian sistem starting bintang (Y) delta (∆) untuk motor induksi 3 fasa. Analisa data pada penelitian ini dapat di pakai sebagai bahan untuk membuat kesimpulan dan saran-saran yang berguna untuk penelitian selanjutnya.

A. Perakitan Modul Rangkaian

Modul rangkaian di buat dengan menggunakan triplek dengan ketebalan 1cm kemudian di bentuk menjadi box yang menyerupai box panel pada umumnya.

Setelah box telah selasai berikutnya memasang rel yang di tempatkan dalam box berguna untuk meyangga alat-alat electromagnet yang akan di pasang. Ketika rel sudah terpasang kemudian di lanjutkan memasang alat-alat elektromagnetik yaitu mcb 1 fasa, mcb 3 fasa, kontaktor , tor, dan timer. Pada bagian bawah rangkaian di pasang terminal yang fungsi nya sebagai penyambung antara input dan output.

Setelah semua terpasang kemudian di lanjutkan dengan instalasi alat-alat yang telah terpasang dengan mengikuti gambar yang sudah di buat.

a. Rangkaian Daya

29

Gambar 4.1 Diagram Rangkaian Daya b. Rangkaian Kontrol

Gambar 4.2 Diagram Rangkaian Kontrol c. Cara Kerja Rangkaian

Untuk cara kerja rangkaian bintang (Y) delta (∆) sebagai berikut :

30 1. Posisi ON

 Ketika MCB 1 fasa dinaikkan (diaktifkan) maka aliran listrik melewati TOR (Thermal Over Load) dan tombol STOP sampai ke tombol START.

 Ketika tombol START ditekan maka K1 (Kontaktor Utama) akan aktif dan

mengunci menggunakan kontak K1 (13 14). Di saat yang bersamaan aliran listrik juga melalui tombol kontak T1 (55 56) dan mengaktifkan K2 (kontaktor bintang Y).

 K2 aktif maka rangkaian bintang (Y) aktif yang dapat ditandai dengan menyalanya lampu indikator H1 (berwarna hijau).

 Selain itu aliran listrik juga mengalir menuju timer T1 sehingga timer T1 mulai melakukan perhitungan sampai waktu yang telah diatur.

 Ketika timer T1 selesai menghitung waktu yang telah diatur maka anak

kontaknya (55 56) akan menjadi ON dan memutuskan aliran listrik ke K2 (kontaktor bintang Y). hal tersebut membuat rangkaian bintang (Y) berhenti bekerja.

 Di saat yang bersamaan anak kontak T1 (67 68) yang sebelumnya NO

(Normally Open) menjadi NC (Normally Close) sehingga menghubungkan listrik ke K3 (Kontaktor Delta ∆).

 Ketika K3 aktif maka rangkaian delta aktif yang dapat ditandai dengan menyalanya lampu indikator H2 (berwarna kuning)

2. Posisi OFF dan Gangguan

31

Untuk posisi off pada rangkaian starting bintang delta otomatis dengan menekan tombol stop maka rangkaian akan berhenti berjalan atau bisa juga dengan cara me-nonaktifkan MCB 1 fasa. Sama halnya dengan posisi gangguan, ketika terjadi gangguan overload (beban lebih) maka TOR akan memutuskan aliran listrik dan membuat beban motor berhenti. Di sisi lain juga MCB dapat bekerja memutus aliran listrik ketika pengaman TOR gagal bekerja.

d. Pengujian Alat

Pengujian alat di lakukan di laboratorium Universitas Muhammadiyah Makassar.

Rangkaian di beri tegangan sumber 1 fasa untuk rangkaian bintang dan 3 fasa untuk rangkaian delta. Setelah sumber tegangan sudah mengalir kemudian tekan tombol start pada modul, awalnya rangkaian terhubung bintang setelah 15 detik rangkaian berpindah menjadi delta. Pada saat rangkaian beroperasi di lakukan juga pengambilan data yaitu tegangan line – 0, tegangan line-line, dan jumlah arus tiap fasa R, S, dan T.

B. Pengukuran Tegangan Line - 0.

Upaya mengetahui suatu tegangan, hal pertama perlu di sediakan adalah tang amper dan clamp meter. Selanjutnya pengaturan posisi saklar selektor pada batas ukur 600 V AC, lalu hubungkan ke probe hitam terminal negative (-), probe merah pada terminal positif (+) fasa R,S atau T dan probe hitam keterminal negatif (-).

Tabel 4.1 Hasil Pengukuran Tegangan Line - 0 Tegangan Line – 0 Jumlah Tegangan (Volt)

R - 0 228

S - 0 227

32

T - 0 226

Berdasarkan tabel 4.1 menunjukkan jumlah pengukuran tegangan (R-0) fasa R dengan netral (0) sebesar 228 volt, jumlah pengukuran tegangan (S-0) fasa S dengan netral (0) sebesar 227 volt, jumlah pengukuran tegangan (T-0) fasa T dengan netral (0) sebesar 226 volt.

C. Pengukuran Line – Line

Persiapan pengukuran suatu tegangan line-line, tahap awal menyediakan alat ukur tang amper. Posisikan sklar selektor pada batas pengukuran 600 V AC, sambungkan probe pada terminal tegangan fasa R, S atau T dua probe hitam kesalah satu terminal fasa yang diukur.

Tabel 4.2 Hasil Pengukuran Tegangan Line-Line Tegangan Line-Line Jumlah Tegangan (Volt)

R - S 400

R - T 396

S - T 397

Berdasarkan tabel 4.2 menunjukkan hasil pengukuran tegangan fasa R dengan fasa S sebesar 400 Volt, hasil pengukuran tegangan fasa R dengan fasa T sebesar 396 Volt, untuk tegangan fasa S dengan fasa T jumlah pengukuran tegangannya yaitu sebesar 397 volt.

D. Pengukuran Arus Fasa R, S dan T

33

Pengukuran arus listrik pada rangkaian bintang (Y) delta (∆), saat pertama kali dinyalakan sumber tegangan rangkaian terlebih dahulu terhung bintang (Y), setelah 15 detik rangkaian berpindah secara otomatis ke rangkaian delta (∆).

Tabel 4.3 Hasil Pengukuran Arus Fasa R,S, dan T Hubungan Y - ∆ Detik (S) pengoprasian rangkaian bintang delta otomatis. Pada detik 1 hingga 10 rangkaian awalnya terhubung sambungan bintang (Y) dan hasil pengukurannya adalah, detik 1 pada fasa R sebesar 1,84 A, fasa S sebesar 1,83 A dan fasa T sebesar 1,84 A. Pada detik ke-5 rangkaian tetap berada pada sambungan bintang (Y) dan hasil pengukurannya pada fasa R arus yang di dapatkan ialah sebesar 1,82 A, fasa S sebesar 1,83 A dan fasa T sebesar 1,82 A. Ketika memasuki detik ke-10 rangkaian masih sama dengan detik sebelumnya yang rangkaiannya terhubung bintang (Y) dan hasil pengukuran yang di peroleh juga tidak jauh berbeda yakni fasa R sebesar 1,83 A, fasa S sebsar 1,84 A dan fasa T sebesar 1,83 A. setelah mendapatkan hasil pengukuran pada saat rangkaian terhubung bintang (Y) kemudian rangkaian berpindah secara otomatis ke rangkaian delta (∆). Ini bisa terjadi karena adanya komponen timer sehingga membuat rangkaian dapat berpindah secara otomatis

34

dengan mengatur waktu perpindahannya. Pada detik ke-15 rangkaian telah berpindah dari yang awalnya rangkaian bintang (Y) ke rangkaian delta (∆) dan hasil pengukurannya adalah fasa R sebesar 0.93 A, fasa S sebesar 0,92 A dan fasa T sebesar 0.93 A. hasil pengukuran detik ke-20 fasa R sebesar 0,75 A, fasa S sebesar 0,74 A dan fasa T sebesar 0,75 A. Saat rangkaian masih berjalan pada sambungan delta (∆) dan memasuki detik ke-25 arus kemudian menjadi turun kembali hasil pengukurannya pada fasa R sebesar 0,58 A, fasa S sebesar 0,56 A dan fasa T sebesar 0,58 A.

35 BAB V PENUTUP A. Kesimpulan

1. Sistem starting bintang (Y) delta (∆) untuk motor induksi tiga fasa bertujuan untuk menurunkan arus starting motor listrik yang besar. Pada awal pengoprasian rangkain awalnya terhubung bintang (Y) dan setalah 10 detik rangkaian berpindah menjadi delta (∆) secara otomatis dengan menggunakan timer. Pada 10 detik awal pengoprasian jumlah arus yang di hasilkan pada masing-masing jalur yaitu R 1,83 A, S 1,84 A, dan T 1,83 A. Setelah 10 detik rangkain berpindah menjadi delta (∆) dan arus yang di hasilkan pada masing-masing jalur yaitu R 0,58 A, S 0,56 A, dan T 0,58 A. Saat motor terhubung delta (∆) maka arus starting yang di pakai lebih kecil di bandingkan dari arus start dengan hubung bintang (Y).

2. Kegunaan kerja alat ini dengan memakai system control semiotomatis, dengan menggunakan fungsi primer oleh kontaktor menjadi alat saklar magnetis yang memiliki prinsip kerja elektromagnetik. Kontaktor bekerja berdasarkan pembentukan elektromagnet yang menjalankan elektromekanis penghubung dari dua atau lebih titik penhubung (konektor) rangkaian sehingga menerima hasil keadaan kontak on atau kontak off.

B. Saran

1. Kegunaan dari alat semacam pengendali motor listrik 3 fasa harapannya bisa dikembangkan kembali dengan memakai perlatan system kendali yang lebih modern.

36

2. Membuat perbandingan arus starting pada rangkaian bintang segita dengan rangkaian yang lainnya.

37

Pengasutan Motor Induksi Dengan Berbagai Metode Pengasutan Studi Kasus DI PT. Jurnal Teknika, Universitas Andalas, 1(32), 49.

4. Ali, Kasim (2013). Pengaruh harmonisa motor induksi rotor belitan slip recovery. Jurnal Teknik Elektro, 3(5), 263-271.

5. Badruzzaman, Y. (2015). Pengasutan Konvensional Motor Induksi Tiga Fasa Rotor Sangkar Tupai. JTET (Jurnal Teknik Elektro Terapan), 1(1).

6. Abidin, Z., Priangkoso, T., & Darmanto, D. (2013). Pengujian Performance Motor Listrik Ac 3 Fasa Dengan Daya 3 Hp Menggunakan Pembebanan Generator Listrik. Majalah Ilmiah MOMENTUM, 9(1).

7. Sembodo, B. P. S. P., & Rochman, S. R. (2012). Studi Perencanaan Proteksi Motor Listrik 3 Fasa. Wahana: Tridarma Perguruan Tinggi, 58(1), 42-55.

8. Jhonson Sibuan, Jumari, Aldi Simangunsong (10 januari 2021).

9. Daryanto.2016. Konsep Dasar Teknik Elektronika Kelistrikan.Bandung:

Alfabeta.

38

10. Arindya, Radita.2013.Penggunaan dan Pengaturan Motor Listrik. Yogyakarta:

Graha Ilmu.

11. Siswoyo 2008, Teknik listrik industri untuk SMK jilid 2.

12. Taufiq Sabirin 2010, STAR DELTA.

13. Samrasyid 2020, Pengertian Thermal Overload Relay.

14. https://indonesian.alibaba.com/product-detail/Manhua-XB2-220VAC-Red-Push-Button-60683946240.html

15. https://www.tokopedia.com/listriknusantara/kontaktor-chint-nxc-09-4kw-3p-220v-contactor-1no-1nc

16. https://www.tokopedia.com/sinarsuryaltc/pilot-lamp-lampu-indikator-panel-22mm

17. https://shopee.co.id/Omron-Timer-H3CR-A8-220V-Timer-8-Kaki-220V-Include-Socket-i.10630793.1835069834

39

LAMPIRAN

Pembuatan Box Modul

Pemasangan Komponen Rangkaian

40

Hasil dari pemasangan komponen

41

Pemasangan kabel pada rangkaian

Pemasangan lampu indicator dan push button

42

Tampak dalam dan luar modul rangkaian

43

Motor 3 fasa yang digunakan untuk pengujian rangkaian modul

Proses pengetesan rangkaian