SKRIPSI
STUDI BESARNYA ARUS LISTRIK YANG MENGALIR
PADA BEBAN MOTOR DAN POMPA
TERHADAP PENGELOLAAN LIMBAH AIR KOTOR
Oleh :
BURHANUDDIN RATNO WIJAYA 10582123313 10582129213
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK
JURUSAN TEKNIK ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MAKASSAR
STUDI BESARNYA ARUS LISTRIK YANG MENGALIR PADA BEBAN MOTOR DAN POMPA TERHADAP PENGELOLAAN LIMBAH AIR KOTOR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Guna Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Eletro Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Makassar
Disusun dan diajukan oleh :
BURHANUDDIN RATNO WIJAYA 10582123313 10582129213
PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN ELEKTRO FAKULTAS TEKNIK
ABSTRAK
Abstrak : Burhanuddin dan Ratno; (2020) Studi Besarnya Arus Yang Mengalir Pada Beban Motor Dan Pompa Terhadap Pengelolaan Limbah Air Kotordibimbing oleh DR. Ir Zahir Zainuddin M.Sc, Rizal A Duyo, S.T,. M.T. Adapun tujuan dari pada penelitian ini adalah Untuk mengetahui pengaman MCB untuk kerja kelistrikan untuk terhadap besar kemampuannya untuk arus beban, Unit pengolah limbah yang direncanakan ini akan mengolah limbah cair dan prinsip sistem Sewage Treatment Plant (STP). Metode yang dipergunakan pada penelitiann ini adalah mengadakan penelitian dan pengambilan data pada Sewage Treatment Plant pada Mal Ratu Indah Makassar Hasill yang didapatkan pada penelitian ini adalah Arus nominal blower masing-masing adalah 19,69 A, jadi untuk kemampuan TOR blower masing-masing didasarkan pada arus nominalnya yaitu 20 A. Arus nominal comminutor adalah 1,79 A jadi digunakan kemampuan TOR sebesar 2 A, yaitu didasarkan pada arus nominalnya,Arus nominal untuk Flow Control Pump dan Sludge Pump masing-masing 1,35 A, jadi digunakan kemampuan TOR sebesar 2 A. Arus nominal untuk peralatan ini masing-masing 2,68 A jadi digunakan kemampuan TOR sebesar 4 A yaitu berdasarkan arus nominalnya. Jadi total arus beban pada sewage treatment plant ini adalah 57,58 A. Dimana jumlah total ini merupakan hasil penjumlahan dari tiap arus beban yang diperoleh dari hasil perhitungan Pemilihan pengaman seperti MCB, haruslah dipilih sedemikian rupa sehingga dapat bekerja dengan cepat saat
bebannya mengalami gangguan, Pengaman MCB untuk STP Mal Ratu Indahr Makassar ada yang terlalu besar kemampuannya untuk arus beban yang lebih kecil sehingga hat ini sangat tidak efisien dan berbahaya. Proses kerja Sewage Treatment Plant adalah 24 jam nonstop dan berlangsung terus-menerus dengan sistem kerja automatic, sedangkan pengoperasian manual biasanya hanya dilakukan jika terdapat perbaikan. Hembusan udara yang dihasilkan oleh blower memegang peranan yang sangat penting dalam proses kerja sewage treatment plant karena dengan adanya udara yang dihasilkan oleh blower tersebut, maka selain untuk mencegah terjadinya pengendapan dan bau dari limbah juga untuk keperluan mixing, dan untuk menghidupkan microba yang dapat menghancurkan limbah. Oleh karena itu kebutuhan udara untuk proses kerja sewage treatment plant sangatlah penting.
Kata kunci ; Arus, Beban, Motor Sewage Treatment Plant, limbah,Dan MCB
ABSTRAK
Abstract: Burhanuddin and Ratno; (2020) Study of the Amount of Flow Flowing in Motor and Pump Loads on Dirty Wastewater Management supervised by DR. Ir Zahir Zainuddin M.Sc, Rizal A Duyo, S.T ,. M.T. The purpose of this study is to determine the safety of the MCB for electrical work for its ability to load current, the planned waste processing unit will treat liquid waste and the principle of the Sewage Treatment Plant (STP) system. The method used in this study was to conduct research and data collection at the Sewage Treatment Plant at Mal Ratu Indah Makassar Hasill obtained in this study is the nominal current of each blower is 19.69 A, so for the TOR capability of each blower is based on the nominal current is 20 A. The nominal comminutor current is 1.79 A so a TOR capability of 2 A is used, which is based on the nominal current, the nominal current for Flow Control Pump and Sludge Pump respectively 1.35 A, so a TOR capability of 1.35 A is used. 2 A. The nominal currents for this equipment are 2.68 A each, so a TOR capability of 4 A is used, which is based on the nominal current. So the total load current at this sewage treatment plant is 57.58 A. Where this total amount is the sum of each load current obtained from the calculation results.Safety selection such as MCB, must be selected in such a way that it can work quickly when the load is disturbed, There are MCB safeguards for STP Mal Ratu Indahr Makassar that have too much capacity for smaller load currents so that this hat is very inefficient and dangerous. The Sewage Treatment Plant work process is 24
hours non-stop and takes place continuously with an automatic work system, while manual operation is usually only done if there is a repair. The air blowing produced by the blower plays a very important role in the sewage treatment plant work process because with the air produced by the blower, in addition to preventing sedimentation and odors from waste it is also for mixing purposes, and to turn on microbes that can destroy waste. . Therefore, the need for air for the sewage treatment plant work process is very important.
Keywords ; Flow, Load, Motor Sewage Treatment Plant, waste, and MCB
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL ... i
LEMBARAN PENGESAHAN ... ii
ABSTRAK ... iii
DAFTAR ISI ... vii
DAFTAR GAMBAR ... xii
KATA PENGANTAR ... xiii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
A. Latar Belakang Masalah ... 1
B. Rumusan masalah ... 3 C. Tujuan Penulisan ... 3 D. Batasan Masalah ... 4 E. Manfaat Penelitian 4 F. Metode Penulisan ... 5 G. Sistematika Penulisan ... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA... 7
A. Dasar Kontrol ... 7
B. Pengertian Loop Tertutup ... 8
C. Pengertian Loop terbuka ... 10
1. Pompa Sentrifugal ... 12
2. Pompa Aksial ... 13
3. Pompa Roda Gigi ... 14
4. Pompa Turbin ... 15
E. Motor Induksi Satu Fasa ... 16
1. Motor Fasa Belah (Split Phase Motor) ... 18
2. Motor Kutub Bayangan (Shaded Pole Motor) ... 19
3. Rotor ... 22
F. Motor Induksi Tiga Fasa ... 23
1. Konstruksi Motor lnduksi ... 23
2. Prinsip Kerja Motor induksi ... 25
3. Tipe Motor lnduksi ... 27
G. Sistem Pengasutan Motor AC ... 29
1. Pengasutan dengan Sistem DOL ... 29
2. Pengasutan dengan Tahanan Rotor ... 30
3. Pengasutan dengan Tahanan Stator ... 31
4. Pengasutan dengan Transformer ... 32
5. Pengasutan Bintang-Segitiga ... 32
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 34
A. Waktu dan Iempat ... 34
B. Metode Penelitian ... 34
BAB IV HASIL PENGAMATAN DAN PEMBAHASAN ... 38
A. Penentuan Volume Tangki Sewage Treatment Plant ... 38
1. Tangki Penampung Limbah (Equalizing Tank) ... 38
2. Tangki Aerasi (Aeration Tank) ... 39
3. Tangki Sedimentasi (SedimentationTank/Settling Tank) ... 39
4. Tangki Klorinasi (Chlorination Tank) ... 40
5. Tangki Penampung Air Yang Telah Diproses (Effluent Tank) ... 40
6. Tangki Penampung Lumpur (Sludge Digester Tank) ... 40
B. Perhitungan kebutuhan Oksigen Untuk Aerasi ... 41
C. Besarnya Arus Yang Mengalir Pada Tiap Beban ... 42
1. Blower 1-2 ... 42
2. Comminutor ... 43
3. Flow Control Pump dan Sludge Pump ... 43
4. Defoaming Pump dan Effluent Pump ... 44
5. Motor Stirrer ... 45
6. Dosing Pump ... 45
D. Penentuan Kemampuan Thermal Overload Relay (TOR) 46
E. Deskripsi Sewage Treatment Plant Secara Blok Diagram ... 46
F. Cara Pengoperasian ... 46
1. Blower 1-2 ... 47
2. Comminutor ... 48
4. Defoaming Pump 1-2 ... 49
5. Stirrer ... 50
6. Dosing Pump ... 51
7. Effluent Pump 1-2 ... 51
8. Sludge Pump ... 52
G. Prinsip Kerja Rangkaian Kontrol ... 52
1. Kontrol Blower 1-2 ... 52
2. Kontrol Comminutor ... 54
3. Kontrol Flow Control Pump 1-2 ... 56
4. Kontrol Defoaming Pump 1-2 ... 57
5. Kontrol Stirrer ... 59
6. Kontrol Dosing Pump ... 59
7. Kontrol Effluent Pump 1-2 ... 60
8. Kontrol Sludge Pump ... 61
BAB V PENUTUP ... 62
A. Kesimpulan ... 62
B. Saran ... 63 DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2-1 : Sistem kontrol lup tertutup ... 10
Gambar 2-2 : Sistem kontrol lup terbuka ... 11
Gambar 2-3 : Pompa Sentrifugal ... 12
Gambar 2-4 : Pompa aksial ... 14
Gambar 2-5 : Pompa Roda Gigi... 15
Gambar 2-6 : PompaTurbin ... 16
Gambar 2-7 : Motorfasa belah ... 18
Gambar 2-8 : Kutub utama dan kutub bayangan motor kutub bayangan ... 19
Gambar 2-9 : Prinsip ger3k poros medan magnet pada motor shaded pole ... 21
Gambar2-10 : (a) Prinsip rotor sangkar(b) Pelat dari rotor ... 22
Gambar 2-11 : Stator motor induksi ... 24
Gambar 2-12 : Rotor sangkar dan motor induksi ... 25
Gambar 2-13 : Rotor belitan dari motor induksi ... 25
Gambar 2-14 : Potongan penampang motor induksi tipe rotor sangkar ... 28
Gambar 2-15 : Potongan penampang motor induksi rotor lilit ... 29
Gambar 2-16 : Pengasutan dengan sistem DOL ... 30
Gambar 2-17 : Pengasutan dengan tahanan rotor... 31
Gambar 2-19 : Pengasutan dengan autotransformer ... 32 Gambar2-20 : Pengasutan bintang segitiga ... 33
KATA PENGANTAR Assalamualaikum, Wr. Wb.
Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan ini dengan baik.
Tugan akhir ini disusun sebagai salah satu persyaratan yang harus dipenuhi dalam rangka menyelesaikan program studi pada jurusan Teknik Eletro Fakultas Teknik Universitas Muhammdiyah Makassar. Adapun judul tugas akhir kami adalah: “STUDI BESARNYA ARUS LISTRIK YANG
MENGALIR PADA BEBAN MOTOR DAN POMPA TERHADAP
PENGELOLAAN LIMBAH AIR KOTOR”
Penulis menyadari bahwa hasil penelitian ini tidak lepas daripada bimbingan dan petunjuk dari berbagai pihak, sehingga penulis mengucapkan terima kasih kepada: Dosen pembimbing ibu Dr. Ir. Hj.
Hafsah Nirwana, M.T sebagai pembimbing 1 serta bapak Rizal A Duyo, ST.,MT sebagai pembimbing 2 yang meluangkan waktu dan tenaganya
untuk dapat memberikan bimbingan dan motivasi dari penyusunan proposal sampai dengan penyelesain skripsi ini.
Ucapan terima kasih pula kami ucapkan sebanyak-banyaknya serta penghargaan setinggi-tingginya kepada :
1. Kedua orangtua yang telah mencurahkan segenap cinta dan kasih sayang serta perhatian moril maupun materil, semoga Allah SWT selalu melimpahkan Rahmat, Kesehatan, Karunia dan keberkahan di dunia dan di akhirat atas budi baik yang telah diberikan kepada penulis.
2. Bapak Hamzah Al Imran, ST., MT. Sebagai Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Muhammadiyah.
3. Ibu Adriani, ST., MT. selaku Ketua Program Studi Teknik Eletro Universitas Muhammadiyah Makassar.
Tak lupa kami ucapkan terimakasih kepada rekan-rekan mahasiswa Fakultas Teknik, terkhusus saudaraku angkatan 2013 serta sahabat-sahabat yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu.
Pada akhir penulisan tugas akhir ini, penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih jauh dari sempurna. Untuk itu penulis meminta saran dan kritik sehingga laporan tugas akhir ini dapat menjadi lebih baik dan menambah pengetahuan kami dalam menulis laporan selanjutnya. Semoga laporan tugas akhir ini dapat berguna bagi penulis khususnya dan untuk pembaca pada umumnya.
Wassalamu alaikum Wr. Wb
Makassar,………….2021
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang Masalah
Sewage Treatment Plant adalah suatu unit sistem pengolah limbah cair yang bertujuan untuk mengolah limbah cair menjadi air bersih (air buangan) yang layak dan tidak mencemari lingkungan, sehingga lingkungan disekitarnya bebas dari pencemaran. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini yang dirasakan sangat pesat sekali telah banyak mempengaruhi usaha manusia untuk mengatasi masalah dampak lingkungan. Dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi tersebut, muncullah beberapa pemikiran-pemikiran teknis dengan memanfaatkan ilmu dan teknologi yang memiliki banyak tujuan guna menerapkannya. Salah satu tujuan yang dapat dikemukakan disini adalah masalah pengolahan limbah untuk menghindari terjadinya dampak lingkungan yang kurang sehat.
Dewasa ini sangat dirasakan penggunaan peralatan-peralatan listrik untuk berbagai macam keperluan guna memperoleh hasil yang optimal, efisien dan meningkatkan daya guna sangat diharapkan, salah satu diantaranya adalah untuk pengolahan limbah. Hal ini terlihat jelas pada berbagai macam jenis industri, perhotelan, pusat perbelanjaan, rumah sakit, dan sebagainya.
Limbah adalah salah satu faktor yang dapat mengakibatkan terjadinya pencemaran lingkungan jika limbah tersebut dibuang begitu saja tanpa melalui proses pengendapan dan penetralisiran. Limbah yang dihasilkan oleh sebuah pabrik, hotel, rumah sakit, industri-industri maupun pada pusat perbelanjaan tidak bisa ditampung begitu saja pada suatu tempat penampungan kemudian disalurkan ketempat pembuangan tanpa melalui suatu proses yang membuat limbah tersebut layak untuk disalurkan ketempat pembuangan akhir atau dimanfaatkan kembali. Karena hal tersebut akan berakibat buruk dimana selain akan menimbulkan bau yang tidak sedap yang dapat mengganggu lingkungan disekitarnya juga dapat menyebabkan pencemaran lingkungan.
Sebagai mana halnya pada Mat Ratu Indah Makassar, proses pengolahan limbah ini mutlak diperlukan guna menjaga kondisi lingkungan yang tetap sehat. Limbah yang asalnya dari beberapa toilet dan dapur akan ditampung pada suatu tempat penampungan. Selanjutnya limbah tersebut akan mengalami beberapa kali proses dari suatu tangki penampungan ke tangki penampungan berikutnya, sehingga limbah akan menjadi air dan sebagian lainnya menjadi lumpur yang selanjutnya siap dibuang ke pembuangan akhir.
Untuk mengemukakan hal seperti yang telah dikemukakan di atas, diperlukan suatu sistem yang dapat mengolah limbah tersebut sehingga layak untuk dibuang ke saluran pembuangan akhir tanpa menimbulkan
sistem yang digunakan yaitu Sewage Treatment Plant yaitu proses pengolahan limbah menjadi air yang memenuhi standard air buangan ke pembuangan akhir.
B. Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah sesuai dengan latarbeakang yang dikemukakan diatas adalah :
1. Penggunaan peralatan-peralatan listrik untuk berbagai macam keperluan guna memperoleh hasil yang optimal, efisien dan meningkatkan daya guna sangat diharapkan
2. Sewage Treatment Plant mutlak diperlukan pada sebuah bangunan yang akan menghasilkan limbah yang tidak sedikit jumlahnya, seperti halnya pada Mal Ratu Indah Makassar. Karena dengan diterapkan Sewage Treatment Plant maka akan mengurangi terjadinya pencemaran lingkungan akibat limbah.
3. Karena pentingnya Sewage Treatment Plant itu, maka penulis tertarik untuk mengetahui bagaimana sebenarnya Sewage Treatment Plant itu.
C. Tujuan Penulisan
Penulisan tugas akhir ini memiliki beberapa tujuan yang ingin dicapai yaitu :
1. Mengetahui besarnya arus yang mengalir pada beban motor dan pompa terhadap pengelolaan limbah air kotor
2. Mengetahui data teknis sistem Sewage Treatment Plant (STP). 3. Mengetahui prinsip kerja sistem Sewage Treatment Plant (STP).
D. Batasan Masalah
Karena masalah mengenai Sewage Treatment Plant ini cukup luas dan berbeda-beda sistem yang digunakan disesuaikan dimana Sewage Treatment Plant itu difungsikan, maka penulis membatasi masalah ini hanya yang terdapat pada Mal Ratu Indah Makassar, dimana ruang lingkup pembahasannya adalah :
1. Pengaman MCB untuk kerja kelistrikan untuk terhadap besar kemampuannya untuk arus beban
2. Unit pengolah limbah yang direncanakan ini akan mengolah limbah cair
3. Prinsip sistem Sewage Treatment Plant (STP).
E. Manfaat Penulisan
Adapun manfaa penulisan tugas akhir ini adalah :
1. Pada pemilihan pengaman seperti MCB, haruslah dipilih sedemikian rupa sehingga dapat bekerja dengan cepat saat bebannya mengalami gangguan.
2. Proses kerja Sewage Treatment Plant adalah 24 jam nonstop dan berlangsung terus-menerus dengan sistem kerja automatic
3. Unit pengolah limbah yang direncanakan ini akan mengolah limbah cair (yang berasal dari closset, lavatory, bath room dan kitchen sink) menjadi air bersih yang layak dibuang.
4. Sewage Treatment Plant (STP) tersebut akan mengolah limbah atau air kotor yang berasal dari Mal sehingga kemungkinan untuk terjadinya pencemaran lingkungan akibat buangan dari hasil olahan limbah tersebut sangat kecil
F. Metode Penulisan
Beberapa metode digunakan sebagai acuan dan dapat menunjang dalam penulisan proyek akhir ini yaitu :
1. Studi literatur, yaitu dengan mengumpulkan bahan-bahan penulisan yang berkaitan dengan tugas akhir ini.
2. Observasi, yaitu melakukan pengamatan langsung pada Sewage Treatment Plant yang ada pada Mal Ratu Indah Makassar
3. Tanya jawab dengan pihak yang mengetahui dan terjun langsung menangani masalah Sewage Treatment Plant pada Mal Ratu Indah Makassar.
G. Sistematika Penulisan
BAB I PENDAHULUAN
Pada ban pendahuluan, akan membahas tentang, Latar Belakang Masalah, Rumusan Masalah, Tujuan Penulisan, Batasan Masalah dan Metode Penulisan
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Didalam tinjauan pustaka membahas tentang teori yaitu, Dasar Kontrol, Pengertian Loop Tertutup, Pengertian Loop Terbuka, Pompa, Pompa
Sentrifugal, Pompa Aksial, Pompa Roda Gigi, Pompa Turbin, Motor Induksi Satu Fasa,Motor Fasa Belah (Spilit Phasa Motor, Motor Kutub Bayangan (Shaded Pole Motor), Rotor, Motor Induksi Tiga Fasa, Kontruksi Motor Induksi, Prinsip Kerja Motor Induksi, Tipe Motor Induksi, Sistem Pengasutan Motor AC; Pengasutan Dengan Sistem DOL, Pengasutan Dengan Tahanan Rotor, Pengasutan Dengan Tahanan Stator, Pengasutan Dengan Transformer, Pengasutan Bintang-Segitiga
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab metodologi peneltian berisi tentang, Waktu dan Iempat, Metode Penelitian, Gambar Blok Diagram, Deskripsi Sistem, Jumlah Air Limbah BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Padan bab hasil penelitian dan Pembahasan, membhas temtamg; Penentuan Volume Tangki Sewage Treatment Plant, Perhitungan Kebutuhan Oksigen Untuk Aerasi, Besarnya Arus Yang Mengalir Pada Tiap beban, Disktripsi Sewage Treatment Plant Secara Blok Diagram, Cara Pengoperasian, Prinsip Kerja Rangkaian Kontrol
BABV PENUTUP
Di dalam bab ini berisis tentang; Kesimpulan dan Saran DAFTAR PUSTAKA
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Dasar Kontrol
Pada bagian ini akan mendefinisikan bagian-bagian yang diperlukan untuk menjelaskan sistem kontrol. "Plant'. "Plant" adalah seperangkat peralatan, mungkin hanya terdiri dari beberapa bagian mesin yang bekerja bersama-sama, yang digunakan untuk melakukan suatu operasi tertentu.
Proses (process). Kamus Merriam-Webster mendefinisikan proses sebagai operasi atau perkembangan alamiah yang berlangsung secara kontinyu yang ditandai oleh suatu deretan perubahan kecil yang berurutan dengan cara yang relatif tetap dan menuju ke suatu hasil atau keadaan akhir tertentu; atau suatu operasi yang sengaja dibuat, berlangsung secara kontinyu, yang terdiri dari beberapa aksi atau perubahan yang dikontrol, yang diarahkan secara sistematis menuju ke suatu hasil atau keadaan akhir tertentu. Dalam buku ini, setiap operasi yang dikontrol disebut proses, Sebagai contoh adalah proses kimia, ekonomi, dan biologi.
Sistem(system). Sistem adalah kombinasi dari beberapa komponen yang bekerja bersama-sama dan melakukan suatu sasaran tertentu. Sistem tidak dibatasi hanya untuk sistem fisik saja. Konsep sistem dapat digunakan pada gejala yang abstrak dan dinamis seperti yang dijumpai dalam ekonomi. Oleh karena itu istilah "sistem" harus diinterpretasikan untuk menyatakan sistem fisik, biologi, ekonomi, dan sebagainya.
Gangguan (disturbances)." Gangguan adalah suatu sinyal yang cenderung mempunyai pengaruh yang merugikan pada harga keluaran sistem. Jika suatu gangguan dibangkitkan dalam sistem, disebut internal: sedangkan gangguan eksternal dibangkitkan di luar sistem dan merupakan suatu masukan.
Kontrol berumpan-balik ( feedback control). Kontrol berumpan-balik adalah suatu operasi yang dengan adanya beberapa gangguan, cenderung memperkecil selisih antara keluaran sistem dan masukan acuan (atau suatu keadaan yang diinginkan, yang secara sembarang diubah) dan bekerja berdasarkan selisih tersebut. Di sini, hanya terhadap gangguan yang tidak dapat diramal (yaitu yang tidak diketahui sebelumnya) yang dimaksudkan untuk pengontrolan sistem .'"karena untuk gangguan yang dapat diramai selalu mungkin dibuat kompensator di dalam sistem sehingga tidak memerlukan pengukuran.
Sistem kontrol berumpan-balik (feedback control system). Sistem kontrol berumpan-balik adalah sistem kontrol yang cenderung menjaga hubungan yang telah ditentukan antara keluaran dan masukan acuan dengan membandingkannya dan menggunakan selisihnya sebagai alat pengontrolan.
Sistem regulator automatik (automatic regulating systems). Sistem regulator automatik adalah sistem kontrol berumpan-balik dengan masukan acuan atau keiuaran yang diinginkan konstan atau berubah
keluaran yang sebenarnya pada harga yang diinginkan, dengan adanya gangguan.
Sistem pengontrolan proses (process control system). Sistem regulator automatik dengan keluaran berupa besaran seperti temperatur, tekanan, aliran, tinggi muka cairan atau pH disebut sistem pengontrolan proses. Pengontrolan proses secara luas digunakan di industri. Pengontrolan dengan program seperti pengontrolan temperatur tungku pemanas di mana temperatur tungku dikontrol sesuai dengan industri yang telah diprogram terlebih dahulu seringkali digunakan pada sistem seperti itu. Sebagai contoh, program yang hams disetel terlebih dahulu dapat berupa instruksi untuk menaikkan temperatur tungku sampai harga tertentu selama selang waktu tertentu kemudian menurunkan temperatur tungku sampai harga tertentu yang lain selama selang waktu tertentu yang lain pula. Pada pengontrolan dengan program seperti itu, titik setel diubah sesuai dengan jadwal waktu yang telah ditentukan. Kontroler (pengontrol) kemudian berfungsi untuk menjaga temperatur tungku agar mendekati titik setel yang berubah. Harus diperhatikan bahwa sebagian besar sistem pengontrolan proses meliputi servomekanisme sebagai bagian yang terpadu.
B. Pengertian Loop Tertutup
Sistem kontrol lup tertutup (closed-loop control system) adalah sistem kontrol yang sinyal keluarannya mempunyai pengaruh langsung pada aksi pengontrolan. Jadi, sistem kontrol lup tertutup adalah sistem
kontrol berumpan-balik. Sinyal kesalahan penggerak, yang merupakan selisih antara sinyal masukan dan sinyal umpan-balik (yang dapat berupa sinyal keluaran atau suatu fungsi sinyal keluaran dan turufiannya), diumpamakan ke kontroler untuk memperkecil kesalahan dan membuat agar keluaran sistem mendekati harga yang diinginkan. Dengan kata lain, istilah "lup tertutup" berarti menggunakan aksi umpan-balik untuk memperkecil kesalahan sistem. Gambar 2-1 menunjukkan hubungan masukan-keluaran dari sistem kontrol lup tertutup.
Gambar 2-1. Sistem kontrol lup tertutup
C. Pengertian Loopterbuka
Sistem kontrol lup terbuka (open-loop control system) adalah sistem kontrol yang keluarannya tidak berpengaruh pada aksi pengontrolan. Jadi pada sistem kontrol lup terbuka, keluaran tidak diukur atau diumpan-balikkan untuk dibandingkan dengan masukan. Gambar 2-2 menunjukkan hubungan masukan keluaran untuk sistem kontrol lup terbuka. Sebuah contoh praktis adalah mesin cuci. Perendaman,
Kontroller Plant Atau Proses
Elemen ukur
keluaran masukan
waktu. Mesin ini tidak mengukur sinyal keluaran, misalnya kebersihan pakaian.
Pada setiap sistem kontrol lup terbuka keluaran tidak dibandingkan dengan masukan acuan. Sehingga, untuk setiap masukan acuan, terdapat suatu kondisi operasi yang tetap. Jadi ketelitian sistem bergantung pada kalibrasi. (sistem kontrol lup terbuka harus dikalibrasi dengan hati-hati dan harus menjaga kalibrasi tersebut agar dapat dimanfaatkan dengan baik).
Dengan adanya gangguan, sistem kontrol iup terbuka tidak dapat bekerja seperti yang diinginkan. kontrol !up terbuka dapat digunakan dalam praktek hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan jika tidak terdapat gangguan internal maupun eksternaf. Jelaslah bahwa sistem semacam ini bukan sistem kontrol berumoan-balik,
Gambar 2-2. Sistem kontrol lup terbuka
D. Pompa
Konversi energi mekanis ke energi zat alir (fluids) dengan suatu mesin merupakan perhatian utama para ahli. Alat atau mesin ini disebut pompa. Jenis mesin pompa yang mampu untuk tujuan konversi ini amat berbeda-beda di dalam perencanaan dan prinsip kerjanya.
Kontroller Plant atau proses
Pemilihan pompa yang tepat atau suatu penerapan yang khusus sangat diperlukan untuk efisiensi dan operasi yang nyaman. Agar bisa bekerja pompa membutuhkan daya dari mesin penggerak pompa. Didalam roda jalan fluida mendapat percepatan sedemikian rupa sehingga fluida tersebut mempunyai kecepatan mengalir keluar dari sudu-sudu roda jalan. Kecepatan keluar fluida ini selanjutnya akan berkurang dan berubah menjadi tinggi kenaikan H di sudu-sudu pengarah atau di rumah spiral pompa. Besarnya tekanan yang timbul tergantung kepada besarnya kerapatan fluida. Karena adanya gesekan yang timbul maka tinggi kenaikan yang diinginkan akan berkurang supaya kerugian ini tidak terlalu besar maka kecepatan aliran fluida dibatasi. Dan selain itu besarnya kecepatan keliling dari roda jalan yang terbatas.
1. Pompa Sentrifugal
Pompa ini dioperasikan dengan bagian isap yang tergenang air. Impeler tunggal berputar di dalam rumah pompa, air akan masuk impeler arah aksial melalui lubang searah poros dan keluar mengelilingi keliling impeler ke rumah pompa.
Pada waktu cairan melalui impeler, energi diberikan ke air melalui sudu yang melengkung pada impeler, cairan akan meninggalkan impeler dengan tekanan dan kecepatan yang meningkat.
Gambar 2-3. Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal mampu- memindahkan volume cairan yang besar tanpa tergantung pada katup atau ruang antara (clearance) yang halus dan pompa ini dapat bekerja pada katup keluaran tertutup tanpa meningkatkan tekanan yang sangat tinggi. Kerugian pompa sentrifugal ialah :
4. tekanan keluaran terbatas 5. tidak mampu priming sendiri.
Masalah ini dapat diatasi dengan membuat pompa dengan tingkat banyak pada poros yang sama. Selain itu, pemasangan alat yang dapat membantu priming sendiri.
2. Pompa Aksial
Pompa aksial mempunyai baling-baling gerak (pitch propeler) yang berputar di dalam suatu rumah pompa dengan ruang antara clearence yang cukup halus antara baling-baling (propeler) dan rumah pompa. Cairan masuk propeler pada arah aksial, melalui suatu cincin masukan sudu pengarah yang tetap.
Pada waktu cairan melewati propeler, sudu-sudu memutar cairan. sudu pengarah luar akan mengubah cairan memasuki pipa keluaran. Propeler (baling-baling) pompa ini terpasang pada poros yang diperpanjang yang berputar pada suatu bantalan.
Berdasarkan laju aliran yang cukup besar dibanding pompa lain, maka pada pengujian ini digunakan model bendungan untuk mengukur laju aliran air. Dengan demikian, tidak ada perubahan tinggi permukaan isap.
Gambar 2-4. Pompa Aksial
Pompa aksiai sangat cocok digunakan untuk kondisi laju aliran yang besar pada tinggi tekanan yang rendah, seperti untuk pembuangan air, irigasi, dan sebagainya. Makin tinggi kecepatan kerja, makin kecil dan murah pompa atau motor penggerak yang diperlukan.
3. Pompa Roda Gigi
Pompa roda gigi yang digunakan mempunyai 2 roda gigi yang terletak dalam 1 rumah pompa. Roda gigi berputar dengan jarak antara yang sangat kecil baik antara roda gigi dan rumah pompa mengakibatkan air yang masuk bagian isap akan terjebak diruang antara gigi dan rumah pompa. Air akan tertekan sesuai putaran pompa dan terlempar keluar pompa. Tekanan yang tinggi dapat diperoleh dari pompa ini.
Gambar 2-5. Pompa Roda Gigi
Keuntungan pompa jenis ini yaitu diperlukan katup pada bagian isap maupun keluaran. Pompa ini mampu memompa udara, gass atau cairan tanpa merusak pompa dan tak diperlukan priming. Tekanan tinggi dimungkinkan meskipun laju alirannya terbatas.
Kerugian pompa roda gigi adalah dibutuhkan jarak yang begitu dekat antara ujung rotor dengan rumah pompa.
4. Pompa Turbin
Pompa turbin dikenal juga sebagai pompa regeneratif atau pompa periperal dengan sudu-sudu impeler lurus terletak di dalam rumah pompa, Pompa ini tak mampu priming sendiri dan dioperasikan dengan bagian sisi isap yang tergenang air.
Jika rotor berputar, cairan terbawa mengelilingi ruang pada kecepatan yang bergerak dari nol dari permukaan rumah pompa sampai kecepatan maksimum pada permukaan rotor. Jika cairan tak
begitu kental tak akan ada keluaran. Oleh karena itu, pompa itu dikelompokkan sebagai pompa cairan kental (pompa viskosita.s).
Gambar 2-6. Pompa Turbin
E. Motor Induksi Satu Fasa
Motor induksi satu fasa banyak dipakai untuk keperluan di dalam rumah tangga seperti kipas angin, peniup pompa, mesin pendingin, air conditioning (AC) dan lain-lain. Hal ini dikarenakan oleh bentuknya yang sederhana dan harganya relatif murah. Umumnya motor tersebut berkekuatan kurang dari satu daya kuda.
Struktur motor induksi satu fasa hampir mirip dengan struktur motor induksi tiga fasa jenis rotor sangkar kecuali kumparan statornya yang terdiri dari satu fasa. Kumparan stator motor induksi tiga fasa apabila dihubungkan dengan sumber tegangan bolak-balik, maka akan menghasilkan suatu medan magnet yang berputar terhadap ruang. Medan putar inilah yang pada dasarnya merupakan prinsip motor induksi. Akan tetapi berbeda dengan motor induksi satu fasa, kumparan statornya tidak
Kumparan motor induksi" satu fasa jika disambung dengan sumber tegangan bolak-balik, .maka akan menghasilkan suatu medan magnet yang berbentuk pulsa saja dan bukan fluks yang berputar terhadap ruang. Dengan demikian sebenarnya fluks yang dihasilkan oleh kumparan fasa tunggal merupakan fluks dengan dua komponen yaitu komponen fluks arah maju, dan komponen fluks arah mundur. Dengan demikian sulit bagi motor satu fasa untuk memutar rotornya pada saat starting awal.
Untuk memperbesar daya bagi motor waktu start, dibutuhkan bantuan yang pada prinsipnya membuat medan magnet baru yang berbeda arah dengan medan magnet utama. Dalam hal ini harus ada aliran listrik baru yang tidak sepashe dengan aliran listrik yang mengalir pada kumparan utama (main winding), berarti harus terdapat kumparan kedua yang terpisah dari kumparan utam. Kumparan kedua ini umumnya disebut kumparan bantu. Dengan demikian pada motor induksi satu fasa terdapat dua kumparan stator yaitu kumparan utama (main winding) dan kumparan bantu (auxilary winding).
Untuk membentuk adanya dua aliran arus listrik yang berbeda fasa digunakan sistem penggeser fasa sehingga dari satu fasa yang dimasukkan, berubah menjadi listrik dua fasa. Umumnya hal ini dilakukan dengan memasang seri suatu rangkaian kumparan (induktor) atau kapasitor pada kumparan bantu. Motor induksi satu fasa dapat dikelompokkan menjadi:
2. Motor kapasitor (Capasitor motor).
3. Motor kutub bayangan (shaded pole motor).
Dalam penulisan ini hanya poin (1) dan (3) yang akan dibahas.
1. Motor Fasa Belah (Split Phase Motor)
Motor fasa belah mempunyai dua buah kumparan stator yaitu kumparan utama dan kumparan bantu yang letaknya bergeser sejauh 90° listrik serta keduanya dihubungkan paralel.
Pada fasa belah, kumparan utamanya mempunyai tahanan murni yang rendah dan reaktansi yang tinggi, sebaliknya kumparan bantunya mempunyai tahanan mumi yang tinggi dan reaktansinya rendah. Tahanan mumi kumparan bantu dapat dipertinggi dengan menambah tahanan yang diseri dengannya atau memakai kumparan yang diameter kawatnya sangat kecil.
Dengan adanya perbedaan tahanan dan reaktansi dari kumparan utama dan kumparan batu akan terjadi perbedaan fasa antara arus kumparan utama dengan arus kumparan bantu. Adanya perbedaan fasa arus ini akan dapat menimbulkan medan magnet yang berputar pada stator dan menyebabkan motor berputar sendiri (self starting).
(a) (b) Gambar 2-7. Motor fasa belah :
(a).Letak kumparan utama dan bantu. (b).Diagram hubungan kumparan utama/bantu
Untuk memutuskan arus pada kumparan bantu dilengkapi dengan saklar pemutus S yang dihubungkan sen dengan kumparan bantu. Alat ini secara otomatis akan memutuskan arus pada kumparan bantu setelah motor mencapai kecepatan 75% dari kecepatan penuh.
2. Motor Kutub Bayangan (Shaded Pole Motor)
Motor ini mempunyai kutub bayangan (shaded pole) dan kutub pokok (un shaded pole) sementara rotornya adalah rotor sangkar tupai. Medan putar dihasilkan karena adanya induksi pada cincin hubung singkat yang terdapat pada kutub bayangan. Motor kutub bayangan sering kita ju mpai pada motor-motor kipas angin (kipas angin kecil).
Gambar 2- 8a Gambar 2-8b
Gambar 2-8. Kutub utama dan kutub bayangan motor kutub bayangan Gambar a .
Motor kutub bayangan berkutub 4, dengan penguat kumparan disambung seri.
Gambar b.
Menunjukan sebuah kutub dari motor kutub bayangan, kira-kira 1/3 dari kutub diberi alur selanjutnya dilingkari dengan satu lilitan hubung singkat (cu coil) dan dikenal dengan shadin coil (kumparan bayangan). Kutub dari bagian ini dikenal dengan nama kutub bayangan, dan bagian lainnya adalah bagian bukan bayangan (un shaded) pole.
Apabila arus bolak-balik dialirkan pada kumparan kutub, poros kutub akan bergerak dari kutub utama (un shaded pole) ke kutub bayangan (shaded pole). Bergesernya poros medan magnet menyebabkan seakan-akan kutub itu bergerak. Oleh sebab itu, rotor berputar dari kutub utama ke kutub bayangan.
Sudah kita ketahui bahwa shading coil (kumparan/cincin hubung singkat) tahanannya sangat kecil. Apabila arus bolak-balik mengalir pada kumparan maka kutub membesar. Hal ini akan menyebabkan timbulnya tegangan pada shading coil dengan polaritas yang berlawanan dengan penyebabnya. Jadi bila arus pada kumparan magnet naik maka arus induksi dalam shading coil menurun. Sebaliknya bila arus pada kumparan magnet menurun, maka arus
Gambar 2-9. Prinsip gerak poros medan magnet pada motor shaded pole Pada gambar 2-9a.
Arus penguat sedang meningkat dari 0 ke A. Karena shading coil mempunyai tahanan yang rendah maka dalam kumparan ini akan mengalir arus yang besar dengan arah yang berlawanan dengan arah arus di dalam kumparan penguat magnet yang menyebabkannya. Dengan demikian garis yang gaya paling rapat ada pada bagian kiri. Perhatikan posisi medan magnet Na.
Pada Gambar 2-9b.
Arus penguat pada daerah harga tertinggi, yaitu dari titik A ke B. Saat itu perubahannya sangat kecil, sehingga secara praktis tak menimbulkan tegangan pada shading coil. Dengan demikian garis-garis
gaya magnet terbagi secara merata keseluruh permukaan kutub sehingga medan magnet terletak pada bagian N sub b.
Pada Gambar 2-9c.
Arus penguat sedang menurun dari B ke 0. Hal ini akan menimbulkan arus induksi pada shading coil. Dalam hal ini aksi menuju not, sehingga reaksinya menuju ke maksimum. Di bagian shaded pole terjadi hal yang berlawanan dengan pada bagian un-shaded pole. Pada bagian shaded, arus induksi justru memperkuatnya sehingga kekuatan medan magnet pada saat ini seakan-akan menggeser dari kutub un shaded ke kutub shaded dan medan magnet terletak pada Nc.
Jadi selama periode 1/2 periode positif dari arus penguat kutub terjadi pergeseran kutub N (utama ) sepanjang permukaan kutub, dari un shaded pole ke shaded pole. Selama 1/2 periode negatif berikutnya, arus penguat dengan kutub S (selatan) akan mengalami hal yang sama.
3. Rotor
Jenis rotor yang banyak digunakan pada motor induksi ialah rotor sangkar tupai, biasanya hanya disebut rotor sangkar. Pada prinsipnya rotor sangkar tersusun dari batang-batang konduktor yang kedua ujungnya disatukan oleh cincin yang terbuat dari bahan
Gambar 2-10 (a) Prinsip rotor sangkar (b) Pelat dari rotor
Pada gambar 2-10 tidak digambarkan sumbunya demikian juga badan rotor digambarkan terpisah (gambar b) badan rotor terdiri dari plat yang berlapis-lapis. Dari luar nampaknya hanya seperti silinder yang pejal. Untuk pendinginan dari motor pada bagian tepi dari rotor dilengkapi dengan daun-daun kipas sehingga kalau rotor berputar aliran udaranya akan membantu pendinginan motor.
Susunan dari batang-batang konduktor ada yang sejajar dengan sumbu, kadang-kadang ada yang tidak sejajar dengan sumbu atau agak miring. Selain rotor sangkar, pada motor induksi ada juga yang memakai rotor lilit dimana rotornya tersusun dari kumparan-kumparan yang ujung-ujungnya disatukan oleh cincin gesek (slip ring).
F. Motor Induksi Tiga Fasa
Motor induksi merupakan motor ac yang paling banyak digunakan, khususnya di industri-industri. Ini dikarenakan konstruksinya yang kuat dan sederhana serta karakteristik kerjanya yang baik.
Motor induksi terdiri dari 2 bagian, yaitu stator atau bagian yang diam, dan rotor atau bagian yang bergerak (berputar). Stator dihubungkan ke catu tegangan ac dan rotor tidak dihubungkan secara
listrik ke pencatu tetapi mempunyai arus yang diinduksikan ke dalamnya melalui imbas induksi elektromagnetik dari stator.
1. Konstruksi Motor Induksi
Konstruksi motor industri terdiri dari: a. Stator, bagian motor yang diam.
b. Rotor, bagian motor yang berputar.
c. Celah udara, adalah ruangan antara stator dan rotor. Konstruksi stator terdiri dari:
a. Rumah stator dari besi ruang.
b. Inti stator dari besi lunak atau baja silikon.
c. Alur dan gigi materialnya sama dengan inti, alur tempat meletakkan belitan.
d. Belitan stator dari tembaga.
Belitan stator dirangkai untuk motor induksi tiga fasa tetapi juga dapat dirangkai untuk motor induksi satu fase, disamping itu juga dirangkai untuk jumlah kutub tertentu.
a. Inti rotor bahannya sama dengan inti stator.
b. Alur dan gigi materialnya sama dengan inti, alur tempat meletakkan belitan.
c. Belitan rotor bahannya dari tembaga, dari konstruksi lilitannya akan memberikan dua macam rotor yaitu :
6. Motor induksi dengan rotor sangkar atau rotor kurung. 7. Motor induksi dengan rotor belitan.
d. Poros atau as.
Rotor sangkar
Gambar 2.12 Rotor Sangkar dari motor Induksi
Gambar 2.13. Rotor belitan dari motor induksi
Stator dan rotor membentuk rangkaian magnetis, berbentuk silindris yang simetris dan diantaranya terdapat celah udara. Celah udara antara stator dan rotor, kalau terlalu luas maka efesiensi mesin rendah, sebaliknya jika terlalu semprt menimbulkan kesukaran mekanis pada mesin.
Prinsip kerja motor induksi tiga fase berdasarkan induksi elektromagnetis, yakni bila belitan/kumparan stator diberi sumber tegangan bolak-balik 3 fase maka arus akan mengalir pada kumparan tersebut, menimbulkan medan putar yang berputar dengan kecepatan sinkron dan akan mengikuti persamaan :
Ns = rpm... .(2-1) dimana :
Ns = Kecepatan putar dari medan putar stator dalam rpm. f = Frekuensi arus dan tegangan stator.
p = Banyaknya kutub.
Garis-garis gaya fluks dari stator tersebut yang berputar akan
memotong penghantar-penghantar rotor sehingga pada
penghantar-penghantar tersebut timbul EMF (Elektro motoris force) atau tegangan induksi.
Berhubung kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup maka pada kurnparan tersebut mengalir arus. Arus yang mengalir pada penghantar rotor yang berada dalam medan magnet berputar dari stator, maka pada penghantar rotor tersebut timbul gaya-gaya yang berpasangan dan berlawanan arah, gaya tersebut menimbulkan torsi yang cenderung memutar rotornya, rotor akan berputar dengan kecepatan putar (Nr) mengikuti putaran medan putar stator (Ns).
a. Slip mutlak, dinyatakan oleh persamaan :
S = Ns - Nr... (2-2) b. Slip Pecahan, dinyatakan oleh persamaan :
S =
……….(2-3)
c. Slip dalam persen (%), yaitu: S =
x 100% ………..(2-4)
Pada waktu rotor masih diam maka frekuensi arus rotor sama dengan frekuensi arus stator (f). Waktu rotor berputar maka frekuensinya (f) akan dipengaruhi oleh slip yang mengikuti persamaan:
f = S . f ...(2-5)
3. Tipe Motor Induksi
Motor induksi digolongkan atas beberapa jenis, tetapi dalam pembahasan ini hanya ditinjau dari segi rotornya.
a. Motor Induksi Tipe Rotor Sangkar (Squire Cage Rotor)
Motor induksi jenis ini mempunyai rotor dengan alur-alur yang terdiri dari beberapa batang konduktor yang disusun sedemikian rupa. Ujung-ujung konduktor saling dihubung singkatkan dengan cincin-ujung sehingga menyerupai sangkar tupai.
Motor yang bekerja dengan tipe ini menggunakan arus starting yang cukup besar, yaitu empat sampai lima kali arus nominal. Untuk membatasi arus yang besar ini, tegangan sumber
harus dikurangi dan biasanya digunakan saklar bintang segitiga. Tetapi kurangnya arus mula mengakibatkan kopel mula menjadi kecil, sehingga untuk membatasi kopel mula dapat digunakan jenis rotor sangkar ganda.
Gambar 2-14 Potongan penampang motor induksi tipe Rotor sangkar Keuntungan dengan tipe inl adalah bentuknya yang kokoh dan dapat menyesuaikan diri dengan jumlah kutub pada stator.
1. Motor Induksi Tipe Rotor Lilit
Motor induksi jenis ini disebut juga motor slipring. Perbedaannya dengan motor rotor sangkar adalah konstruksi rotornya. Tipe motor ini mempunyai belitan rotor yang terisolasi dan serupa dengan lilitan statornya. Begitu pula kumparan stator dan rotor mempunyai jumlah kutub yang sama.
Pada motor induksi jenis ini terdapat alur-alur yang bentuknya lebih dalam daripada alur-alur rotor sangkar tupai. Dalam alur-alur
rotor melalui cincin dan sikat-sikat. Cincin dan sikat ini merupakan penghubung tahanan kendali vanabel ke dalam rangkaian rotor.
Gambar 2-15. Potongan Penampang Motor Induksi Rotor Lilit
G. Sistem Pengasutan Motor AC
Pengasutan/starting suatu proses yang mengakibatkan motor beroperasi dari keadaan diam hingga berputar pada kecepatan kerja. Pada dasarnya untuk starting sebuah motor dapat dilakukan dengan menggunakan sistem antara lain :
8. DOL (Direct On Line) 9. Tahanan Rotor 10. Tahanan Stator 11. Transformator
1. Pengasutan dengan Sistem DOL
Pengasutan dengan menggunakan sistem DOL adalah cara menjalankan motor paling sederhana dibanding sistem starting lainnya. Motor langsung dihubungkan dengan satu daya menggunakan saklar. Pengasutan dengan menggunakan sistem DOL dimaksudkan untuk menjalankan motor-motor dengan daya kecil, yaitu motor yang daya nominalnya maksimal 4 kw.
Arus asut pada motor induksi dengan pengasutan DOL dapat mencapai 5-6 kali, karena itu harus diperhatikan daya nominal motornya. Starting ini terdiri dari starting DOL, starting DOL yang menggunakan resistor dan yang menggunakan induktor. Arus pada starting ini adalah :
I =
√ ………(2-6)
Gambar 2-16. Pengasutan dengan Sistem DOL
Digunakan untuk menjalankan motor belitan (motor slip ring). Tahanan tersebut dihubungkan ke motor melalui cincin seret (slipring
Gambar 2-17. Pengasutan dengan Tahanan Rotor
Tahanan berada dalam posisi maksimum, saat sebelum motor dijalankan. Pengaturan tahanan dilakukan secara bertahap sehingga motor mencapai putaran yang konstan.
3. Pengasutan dengan Tahanan "Stater
Tahanan yang digunakan dihubungkan sen terhadap kumparan stator dari motor. Pengaturan tahanan dilakukan secara bertahap sampai motor mencapai putaran normalnya.
Gambar 2-18. Pengasutan dengan Tahanan Stator
4. Pengasutan dengan Transformer
Pengasutan jenis ini digunakan untuk pengurangan tegangan line, karena sifat transformer memberikan pengurangan torsi mula, hasil dari pengurangan tegangan sekunder mengurangi arus mula motor.
Untuk pemilihan tegangan digunakan autotransformer yang dilengkapi dengan tap-tap prosentase tegangan, sehingga dapat dilakukan pemilihan tegangan untuk digunakan pada motor selama periode asut berlangsung.
Kapasitas motor yang menggunakan pengasutan bintang-segitiga adalah 5 kw keatas, hal ini bertujuan untuk mengurangi arus mula pada saat motor pertama kali diberi tegangan masukan. Belitan stator motor dihubungkan bintang saat motor mulai dijalankan. Setelah beberapa saat relay penunda waktu memindahkan hubungan stator dalam hubungan segitiga.
Pada kedudukan mula motor dalam keadaan bintang sehingga tegangan tiap kumparan sebesar 1/ √ kali tegangan jaringannya sedangkan arus yang masuk pada tiap kumparan sama dengan tegangan arus line/jaringan. Pada saat kedudukan segitiga tegangan tiap kumparan sama dengan tegangan jaringan dan arus pada kumparan 1/ √ kali arus jaring. Dengan perubahan hubungan bintang-segitiga bertujuan menjalankan motor dengan pengasutan yang rendah. Arus dalam hubungan bintang dan segitiga dapat dihitung dengan rumus : Hubungan bintang :
a. Ii = Iph ; Vph = √ ………(2-7) b. Ii = ………(2-8) c. P3ph = 3 . Vph . lph . Cos ………..(2-9) Hubungan segitiga :. a. Ii = Iph . √ ; Vi = Vph ………(2-10) b. lph = ………...(2-11) c. P3ph = 3 . Vph . lph . Cos………..(2-12)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
A. Waktu dan Tempata. Waktu
Pengerjaan tugas akhir ini akan dilakukan dalam periode enam bulan, di mulai pada bulan Agustus 2020 sampai dengan Desember 2020 berdasarkan pada waktu perencanaan yang sesuai pada jadwal penelitian.
b. Tempat
Proses penelitian dilakukan di Mall Ratu Indah Makassar.
B. Metode Penelitian Pola / Alur Penelitian
MULAI PENGOLAHAN DATA SELESAI STUDI LITERATUR MULAI DISKUSI PENYUSUNAN LAPORAN SEMINAR
Metode pada penelitian ini berisi tentang langkah-langkah yang ingin di tempuh oleh penulis dalam proses penyusunan skripsi ini. Metode penelitian ini di susun bertujuan untuk memberi alur serta proses yang jelas untuk penulis sehingga dalam proses penyusunan skripsi ini bisa berjalan sesuai dengan apa yang di harapkan dan bisa berjalan lancar.
Berikut langkah- langkah yang ingin di tempuh oleh penulis dalam proses penyusunan skripsi ini adalah sebagai berikut:
Metode Pustaka
Adalah mengumpulkan bahan- bahan penulisan skripsi ini . Bahan ini berasal dari referensi- referensi dan literatur-literatur yang dinilai berhubungan dengan jenis masalah yang dibahas dalam tugas akhir ini.
Metode Penelitian
Melaksanakan penelitian dan proses pengumpulan data pada sistem kelistrikan pada sistem control air limbah di Mall Ratu Indah Makassar. Serta dilanjutkan dengan melakukan proses pembahasan atau analisa hasil pengamatan dan mencoba untuk menyimpulkan hasil pembahasan atau hasil analisa data tersebut.
Metode Diskusi/Wawancara
di bahas pada tugas akhir ini atau bersama pihak otoritas atau praktisi di sistem kelistrikan pada sistem control air limbah di Mall Ratu Indah Makassar
C. Gambar diagram
Sewage Treatment Plantu adalah suatu unit sistem pengolah limbah cair yang bertujuan untuk mengolah limbah cair menjadi air bersih (air buangan) yang layak dan tidak mencemari lingkungan, sehingga lingkungan disekitarnya bebas dari pencemaran. Unit pengolah limbah yang direncanakan ini akan mengolah limbah cair (yang berasal dari closset, lavatory, bath room dan kitchen sink) menjadi air bersih yang layak dibuang.
Paket Sewage Treatment Plant (STP) yang akan dipasang ini menggunakan sistem " Extended Aeration u, Biological Activated Sludge.
Instalasi pengolahan air kotor atau limbah dimana di lapangan lebih dikenal dengan Sewage Treatment Plant (STP) ini berlokasi di pusat perbelanjaan Makassar atau lebih dikenal dengan nama Wlal Ratu Indah Makassar. Sewage Treatment Plant (STP) tersebut akan mengolah limbah atau air kotor yang berasal dari Mal sehingga kemungkinan untuk terjadinya pencemaran lingkungan akibat buangan dari hasil olahan limbah tersebut sangat kecil.
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
A. Penentuan Volume Tangki Sewage Treatment Plant (STP) 1. Tangki Penampung Limbah (Equalizing Tank)
Perbedaan antara laju aliran rata-rata (qh) dengan laju aliran proses STP-R rata-rata (qhS) dalam satu hari, merupakan dasar utama desain equalizing tank.
Teori:
Volume minimum equalizing tank = Va
Va = volume air yang haws ditampung equalizing tank
Va = ( qh - qhS) x h ... (4-1) Va = (12,85 - 7,5 ) x 14 = 74,9 m3
Jadi secara teoritis, volume minimum equalizing tank adalah 74,9 m3. Desain : Panjang = 8,0 m Lebar = 4,0 m Kedalaman = 3,5 m Level air = 2,.5 m
Volume air dalam equalizing tank = 8,0 x 4,0 x 2,5 = 80,0 m3
2. Tangki Aerasi (Aeration Tank)
Volume aeration tank minimal adalah : 7,50 m3/jam x 24 jam = 180 m3.
Desain aeration tank (2 tank) : v
13. Panjang : 8,0 m
14. Lebar : 3,9 m
15. Level air : 3,0 m x
16. Volume air 2 tank :187m3
3. Tangki Sedimentasi (Sedimentation Tank/Settling Tank)
Volume minimum tangki sedimeentasi secara teoritis adalah = 7,50 m3 /jam x6 jam = 45 m3 . Untuk mendesain luas permukaan sedimentation tank, menggunakan rumus "Stokes" (Sank, 1979), yaitu:
A =
………..(4-2)
A : Luas permukaan m2
qhs : Jumlah aliran rata-rata m3/jam Vc : Veiositas
Vc =
………..(4-3)
h : Kedalaman air efektif Tr : Detention time Perhitungan :
4. Tangki Klorinasi (Chlorination Tank)
Proses chlorinasi membutuhkan waktu kontak minimal 30 menit. Maka desain minimal Chlorination Tank minimal adalah 30 menit x 7,5 = 3,75m3. Desain : Panjang = 4,25 m Lebar = 0,55 m Level air = 1,85 m x Volume = 4,32 m3
5. Tangki Penampung Air Yang Telah Diproses (Effluent Tank)
Desain volume effluent tank:
Panjang = 3,55 m
Lebar = 2,27
Level = 2,6 m x
Volume = 20,95 m3
6. Tangki Penampung Lumpur (Sludge Digester Tank)
Menurut Jorgensen activated sludge (digested) mengandung material tersuspensi dalam konsentrasi 20 - 40 w/w%. Jadi lumpur yang terjadi: 0,18 x 40 % = 0,072 m3/ hari.
Desain sludge digester tank:
Panjang = 8,0 m
Level = 3,2 m x
Volume = 64 m3
Maka daya tampung sludge digester tank adalah :
= 888,9 hari
Sludge digester tank akan penuh setelah 889 hari , maka truk tinja harus mengambil lumpur tersebut setiap 889 hari (sekitar 2,5 tahun sekali).
B. Perhitungan kebutuhan Oksigen Untuk Aerasi
Kapasitas STP-R =180 m3/hari
Beban Soluble BODS kurang lebih (JET Inc. 1982) = 300 ppm Kualitas hasil treatment yang diharapkan = 20 ppm
17. Beban BOD5 yang harus dihilangkan = 180 x (300 - 20 ) = 50400 gr
= 50,4 kg/hari 18. 1 kg BOD5 dapat dihilangkan dengan 2 kg O2
19. O2 yang dibutuhkan untuk menghilangkan 47,6 kg BOD5 = 50,4 x 2 = 100,8 kgO2
Perhitungan kapasitas Blower
20. Efisiensi transfer oksigen dari air seal diffuser adalah 8 % jadi x 100% kgO2= 1260 kg O2
22. Kebutuhan udara untuk aerasi =
= 9767,44 m
3 udara / hari
23. Kebutuhan udara untuk equalizing = 15 % dari aerasi
= 15 % x 9767,44 = 1465,12 m3 24. Kebutuhan udara untuk sludge air lift sistem kurang lebih - 5 % dari
aerasi yaitu:
= 5 % x 9767,44 v = 488,37 25. Kebutuhan udara total = 9767,44 + 1465,12 + 488,37
= 11720,93 m3/hari
= 8,1 m3/menit = 287,57cfm
Jadi kapasitas blower adalah 288 cfm atau 8,1 m3/min. Dua unit blower masing-masing kapasitas 8,1 m3/min dipasang dengan cara kerja dua unit bergantian.
C. Besarnya Arus Yang Mengalir Pada Tiap Beban 1. Blower 1-2
Diketahui:
Daya (P) : 11 KW = 11.000 Watt
Tegangan (V) : 380 Volt 3 phasa Faktor Daya (Cos0) : 0,85
Frekuensi : 50 HZ
Arus nominal dari masing-masing beban ditentukan dengan rumus:
Arus Nominal lln =√ ... (4-5) Arus Nominal lln =√ = Arus Nominal lln = = 19,69 A Kemampuan MCB:
250% . In = 2,5 . 19,69 = 49,3 A Dipilih MCB 50 A. Karena blower ada dua maka kemampuan MCB masing-masing blower adalah 50 A.
2. Comminutor
Diketahui:
Daya (P) : 1 KW = 1000 Watt
Tegangan (V) : 380 Volt 3 phasa Faktor Daya (Cos) : 0,85
Frekuensi : 50 HZ Arus Nominal lln = √ = Arus Nominal lln = = 1,79 A Kemampuan MCB: 250% . In = 2,5 . 1,79 = 4.48 A. Dipilih MCB 6 A.
3. Flow Control Pump dan Sludge Pump
Diketahui:
Faktor Daya (Cos) : 0,85 Frekuensi : 50 HZ Arus Nominal lln =√ = Arus Nominal lln = = 1,35 A Kemampuan MCB:
250% . In = 2,5 . 1,35 = 3,38 A. Dipilih MCB 6 A. Flow control pump ada dua masing-masing dengan daya yang sama maka kemampuan MCB masing-masing 6 A. Sludge pump memiliki daya yang sama dengan flow control pump sehingga kemampuan MCB untuk sludge pump juga 6 A.
4. Defoaming Pump dan Effluent Pump
Diketahui:
Daya (P) ; 1,5 KW = 1500 Watt
Tegangan (V) : 380 Volt 3 phasa
Faktor Daya (Cos) : 0,85
Frekuensi : 50 HZ x 100,8 kgO2 = 1260 Arus Nominal lln = 2,68 A Kemampuan MCB:
250% . In = 2,5 . 2,68 = 6,7 A. Dipilih MCB 10 A. Defoaming pump ada dua masing-masing dengan daya yang sama maka kemampuan MCB masing-masing 10 A. Effluent pump memiliki
daya yang sama dengan defoaming pump sehingga kemampuan MCB untuk effluent pump juga 10 A.
5. Motor Stirrer
Diketahui :
Daya (P) : 0,18 KW = 180 Watt Tegangan (V) : 220 Volt 1 phasa Faktor Daya (Cos) : 0,85
Frekuensi : 50 HZ Arus Nominal lln = = Arus Nominal lln = 0,96 A Kemampuan MCB: 250% . In = 2,5 . 0,96 = 2,4 A. Dipilih MCB 4 A. 6. Dosing Pump Diketahui : Daya (P) : 0,125 KW = 125 Watt
Tegangan (V) ; 220 Volt 1 phasa
Faktor Daya (Cos) : 0,85
Frekuensi : 50 HZ
Arus Nominal lln = = Arus Nominal lln = 0,67A
D. Penentuan Kemampuan Thermal Overload Relay (TOR) 1. Blower 1-2
Arus nominal blower 1-2 masing-masing adalah 19,69 A, jadi untuk kemampuan TOR blower 1-2 masing-masing didasarkan pada arus nominalnya yaitu 20 A.
2. Comminutor
Arus nominal comminutor adalah 1,79 A jadi digunakan kemampuan TOR sebesar 2 A, yaitu didasarkan pada arus nominalnya.
3. Flow Control Pump dan Sludge Pump
Arus nominal untuk Flow Control Pump dan Sludge Pump
masing-masing 1,35 A jadi digunakan kemampuan TOR sebesar 2 A.
4. Defoaming Pump dan Effluent Pump
Arus nominal untuk peralatan ini masing-masing 2,68 A jadi digunakan kemampuan TOR sebesar 4 A yaitu berdasarkan arus nominalnya.
Jadi total arus beban pada sewage treatment plant ini adalah 57,58 A. Dimana jumlah total ini merupakan hasil penjumlahan dari tiap arus beban yang diperoleh dari hasil perhitungan di atas.
E. Diskripsi Sewage Treatment Plant Secara Blok Diagram
Gambar diskripsi sewage treatment plant secara blok diagram dapat dilihat pada bagian lampiran. Bila dihubungkan dengan pengertian dari lup
terbuka atau lup tertutup, maka diskripsi secara blok diagram dari sewage treatment plant ini mengikuti pengertian lup tertutup, karena ada umpan balik dari sistem.
F. Cara Pengoperasian
Pastikan bahwa saklar utama (MCCB), MOB semuanya dalam keadaan on. Karena sistem kerja Sewage Treatment Plant yang digunakan adalah automatic, maka semua saklar selektor yang berada pada pintu panel dalam posisi automatic. Dengan demikian sistem akan beroperasi secara automatic. Sedangkan untuk posisi manual, biasanya digunakan hanya untuk pengetesan saja. Pastikan pula bahwa lampu indikator R, S, T dalam keadaan menyala. Berikut ini akan dijelaskan cara pengoperasian untuk setiap peralatan yang tergabung dalam sistem Sewage Treatment Plant.
1. Blower 1-2
Blower 1-2 sebagai penghembus udara dapat dioperasikan secara manual dan automatic, starting yang digunakan starting bintang-segitiga.
Untuk mengoperasikan secara automatic, maka saklar SS8 diputar pada posisi automatic. Pada posisi ini, maka time switch adalah pengatur waktu kerja untuk blower 1 dan 2 secara bergantian setiap 30 menit, dan hal ini berlangsung secara terus menerus.
Untuk mengoperasikan secara manual, maka sakiar SS8 diputar pada posisi manual. Untuk mengoperasikan blower 1 maka saklar SS7 diputar ke posisi 1 dan posisi 2 untuk blower 2.
Jika blower 1 atau 2 bekerja, masing-masing ditandai dengan menyalanya lampu indikator L3 atau L12 warna hijau dan bila paada blower 1 atau 2 terjadi over load maka lampu indikator M57 atau M58 warna merah menyala, bersamaan dengan itu pula buzzer berbunyi. Blower 1 dan 2 tidak akan bekerja apabila saklar SS8 pada posisi normal.
2. Comminutor
Comminutor dapat dioperasikan dengan dua arah putaran yaitu arah kekanan dan arah kekiri. Untuk mengoperasikan, maka saktar selektor SS16 diputar kearah kanan atau kearah kiri, sehingga comminutor akan bekerja dengan arah putaran sesuai dengan posisi saklar SS16. Comminutor ini hanya dapat dioperasikan secara manual, dengan menggunakan starting DOL.
Saat comminutor bekerja, ditandai dengan menyalanya lampu indikator warna hijau L15 atau L18 dan apabila terjadi over load maka lampu indikator warna merah M59 atau M61 menyala dan bersamaan dengan itu buzzer berbunyi. Comminutoor tidak akan bekerja apabila saklar SS16 berada pada posisi normal.
3. Flow Control Pump 1-2
Starting yang digunakan adalah starting DOL, dan flow control pump 1-2 dapat dioperasikan secara manual dan automatic. Bila saklar SS25 berada pada posisi manual, maka untuk mengoperasikan pompa 1 sakiar SS24 diputar ke posisi 1 dan keposisi 2 untuk pompa 2. Untuk mengoperasikan secara automatic, maka aklar SS25 diputar keposisi automatic. Selanjutnya pompa 1 dan pompa 2 akan bekerja berdasarkan level air yang ada pada equalizing tank.
Pompa 1 atau 2 bekerja ditandai dengan menyalanya lampu indikator L22 atau L25 warna hijau, dan apabiia terjadi over load lampu indikator M62 atau M63 warna merah yang menyaia. Bersamaan dengan itu, maka buzzer juga berbunyi. Flow control pump 1-2 tidak akan bekerja apabila saklar SS25 pada posisi normal.
4. Defoaming Pump 1-2
Pompa ini dapat dioperasikan secara manual dan automatic dengan menggunakan starting DOL. Apabila dioperasikan secara automatic time switch akan mengatur waktu kerja untuk defoaming pump 1 dan 2.
Untuk mengoperasikan secara automatic, saklar SS36 diputar pada posisi automatic. Selanjutnya defoaming pump 1 dan 2 akan bekerja secara bergantian yaitu dalam selang waktu setiap 90 menit.
15 menit guna menyemprotkan air ke aeration tank. Proses ini berlangsung secara terus menerus.
Untuk mengoperasikan secara manual maka saklar SS36 diputar ke posisi manual. Selanjutnya untuk mengoperasikan defoaming pump 1 atau 2 dilakukan dengan memutar saklar SS34 ke posisi 1 atau 2 dengan demikian defoaming pump akan bekerja dan tidak akan dipengaruhi oleh time switch. Bekerjanya defoaming pump 1 dan 2 masing-masing ditandai dengan menyalanya lampu indikator L32 dan L35 warna hijau, dan lampu indikator M64 dan M65 warna merah menyala apabila pada defoaming pump 1 dan 2 terjadi over load. Apabila saklar SS36 pada posisi normal tidak ada defoaming pump yang bekerja.
5. Stirrer
Untuk mengoperasikan stirrer, dilakukan dengan memutar saklar S45 ke posisi on maka stirrer akan bekerja secara terus menerus untuk mengaduk obat yang ada pada chemical tank.
Saat stirrer bekerja maka lampu indikator L44 warna hijau menyala dan apabila terjadi gangguan maka MCB akan mengamankan stirrer dari gangguan yang timbul. Apabila saklar S45 pada posisi off maka stirrer tidak bekerja, dan lampu indikator M66 warna merah menyala.
6. Dosing Pump
Dosing pump dapat dioperasikan secara manual dan automatic. Bila saklar SS47 diputar ke posisi manual maka dosing pump akan langsung bekerja untuk menyemprotkan obat. Selanjutnya bila saklar SS47 diputar ke posisi automatic maka dosing pump akan bekerja apabila limbah pada equalizing tank mencapai level 1.
Lampu indikator L46 warna hijau akan menyala apabila dosing pump bekerja dan apabila dosing pump mengalami gangguan maka MCB akan mengamankan dosing pump dari gangguan yang terjadi, dosing pump akan off jika saklar SS47 pada posisi normal dan lampu indikator M67 warna merah menyala.
7. Effluent Pump 1-2
Effluent pump 1 dan 2 akan bekerja secara aautomatic berdasarkan level air yang ada pada effluen tank. Effluent pump bekerja dengan menggunakan starting DOL. Untuk mengoperasikan effluent pump 1 dilakukan dengan memutar saklar of-on S51 pada posisi on begitu pula untuk effluent pump 2 saklar S52 di on kan, selanjutnya pompa akan bekerja berdasarkan level air yang ada pada effluent tank. Pada level 1 effluent pump 1 bekerja dan pada level 2 effluent pump 1-2 yang bekerja.
pompa 1 dan 2 terjadi overload, bersamaan dengan itu maka buzzer akan berbunyi. Bila saklar S51 dan S52 pada posisi off maka tidak ada effluent pump yang bekerja
8. Sludge Pump
Sludge pump dioperasikan secara manual dengan menggunakan starting DOL. Bila saklar S56 diputar pada posisi on maka sludge pump bekerja, dan akan off apabila saklar S56 pada posisi off.
Bekerjanya sludge pump ditandai dengan menyalanya lampu indikator L55 warna hijau dan apabila terjadi over load lampu indikator M70 warna merah menyala bersamaan dengan itu buzzer berbunyi.
Amperemeter yang ada pada panel akan bekerja apabila beban yang tersambung dengan amperemeter beroperasi dan akan menunjuk pada nilai tertentu.
G. Prinsip Kerja Rangkaian Kontrol
Pastikan terlebih dahulu bahwa saklar utama (MCCB) dan semua MCB dalam kondisi on.
1. Kontrol Blower 1-2 a. Posisi Automatic
Saklar SS8 diputar ke posisi automatic maka time switch (TS13) bekerja pada posisi kontak bantu NC (TS13C) sehingga kontaktor (C11) bekerja, time relay (TR8) bekerja pada posisi kontak
bantu NC (TR8C) sehingga kontraktor (Ca10) bekerja. Dalam kondisi demikian, blower 2 bekerja dalam hubungan bintang. Selang waktu sesuai dengan yang diatur pada TR8 maka kontak bantu TR8 berpindah ke kontak bantu NO (TR80), sehingga kontaktor (Cb9) bekerja sehingga blower bekerja dalam hubungan segitiga. Lampu indikator (L12) warna hijau menyala selama blower 2 bekerja baik dalam hubungan bintang atau segitiga.
Pada time switch (TS13) disetting waktunya untuk 30 menit. Selama 30 menit blower 2 bekerja setelah itu barulah blower 1 bekerja yang berawal dari perpindahan kontak bantu TS13 dari TS13C ke kontak bantu NO (TS130). Dengan demikian kontaktor (C4) bekerja begitu pula lampu indikator (L3) dan time relay (TR7). Bekerjanya TR7, menyebabkan kontaktor (Ca5) bekerja sehingga blower bekerja dalam hubungan bintang. Selang waktu sesuai dengan yang diatur pada TR7 maka kontaktor (Cb6) bekerja sehingga blower 1 bekerja dalam hubungan segitiga. Blower 1 akan bekerja selama 30 menit, setelah itu kembali blower 2 yang bekerja. Siklus ini berlangsung terus menerus.
Selanjutnya saat blower 1 atau 2 bekerja, relay (R1) tidak bekerja dan akan bekerja apabila saiah satu blower terjadi over load. Apabila pada blower 1 terjadi over load maka termal overload relay (TOR4) bekerja sehingga relay (R1) bekerja kemudian kontak
