7
Perancangan Alat Kendali Motor Dengan Sensor Suhu
Radita Arindya
Universitas Satyagama
Email: radityaprihandanu@gmail.com
Abstrak
Implementasi teknologi secara modern sangat diperlukan pada saat ini untuk menggantikan ataupun menyempurnakan teknologi konvensional. Sistem Kontrol dengan berbasis sensor suhu merupakan salah satu penerapan dari teknologi modern dimana banyak dari aplikasi ini banyak membantu manusia dalam bekerja.Dan salah satu aplikasinya adalah penggunaan sensor suhu untuk mengontrol motor 3 phase maupun 1 phase dengan menggunakan sistem pengendalian ini maka motor bekerja secara otomatis dengan sistem kontrol ini sehingga dapat meningkatkan efisiensi tenaga dan biaya.Dengan menggunakan sistem pengendali alat sensor suhu dapat diintegerasikan dengan rangkaian star delta dimana pada saat sensor menerima sinyal panas atau dingin maupun suhu yang kita sesuaikan motor dapat bekerja secara otomatis.
Kata Kunci: Alat Kendali Motor, Motor 3 Phasa, Sensor Suhu
1.
Latar Belakang
Pada era globalisasi dan liberalisasi perdagangan saat ini, perkembangan dunia usaha semakin pesat. Kemajuan ini ditandai dengan semakin banyaknya perusahaan baru yang muncul dan masuknya teknologi yang canggih. Setiap perusahaan berkompetisi untuk mencapai tujuannya masing –
masing yaitu memperoleh keuntungan maksimal dengan cara memenuhi permintaan konsumen yang berkualitas. Hal tersebut dapat terwujud jika stabilitas dan kontinuitas perusahaan dapat diantisipasi oleh pihak manajemen dalam kemajuan perusahaan. Berdasarkan uraian diatas penulis mengamati tentang rancangan alat pengendali motor dengan sensor suhu pada mesin pendingin udara yang berfungsi menghidupkan motor kompressor secara berkala. Sehingga penulis memandang perlu digunakan alat pengendali motor dengan sensor suhu supaya kompressor bekerja secara otomatis berdasarkan suhu ruangan atau ambient temperature
2.
Perencanaan Diagram Blok Sistem
Kelistrikan
Perencanaan diagram blok sistem kelistrikan ini bertujuan untuk memudahkan penulis dalam memahami sistem yang akan dibuat. Untuk lebih jelasnya bisa dilihat pada blok diagram sebagai berikut: L2 L3 L1 STAR DELTA MOTOR KOMPRESSOR MCB 220V SS PB KT OL RANGKAIAN DAYA RANGKAIAN KONTROL LEGEND : PB : PUSH BUTTON SS :SELECTOR SWITCH KT : KONTROL TEMPERATUR AUTO MAN
Gambar 1. Blok diagram sistem kelistrikan
Untuk tata letak komponen dalam pengawatan rangkaian pengontrolan motor listrik untuk mesin pendingin udara adalah sebagai berikut:
Gambar 2. Tata letak komponen pengawatan
3.
Perencanaan Diagram Blok Cara
Kerja Pada Sistem Mekanik
Motor listrik dalam hal ini adalah motor kompressor pada mesin pendingin udara dikendalikan oleh kontrol panel yang berisikan kendali start delta dengan sensor suhu yang sistem kerjanya sudah diatur sesuai dengan kebutuhan. Motor listrik kompressor untuk memompa gas refrigeran dengan perantara pipa tembaga, lalu dengan perantara pipa tembaga juga gas refrigeran tersebut di teruskan dalam evaporator. Yang selanjutnya akan di hembuskan melalui fan blower ke dalam ruangan . Pengaturan kerja motor listrik pada kompressor diatur sepenuhnya dengan sistem kerja kontrol temperatur yang diatur sesuai dengan kebutuhan. Untuk lebih jelasnya lihat gambar diagram blok dibawah ini:
Gambar 3. Diagram blok cara kerja pada sistem mekanik.
3.1.Perencanaan Diagram Rangkaian Sistem
Kelistrikan
Dalam perencanaan rangkaian sistem elektrik pada rangkaian pengaturan motor listrik pada kompressor harus di buat atau didesain sesuai dengan kebutuhan dan fungsi kerjanya. Sistem proteksi atau pengaman pada rangkaian listriknya juga harus di rancang dengan tepat dan akurat. Sedangkan pengaman pada motor listrik umumnya dilengkapi dengan overload relai ( OLR ) yang berfungsi untuk mengamankan rangkaian motor listrik dari gangguan arus beban lebih. Untuk lebih jelasnya seperti pada gambar rangkaian single line rangkaian kontrol dibawah ini:
Gambar 4. Rangkaian kontrol motor listrik pada compressor
Gambar 6. Rangkaian kontrol untuk transisi terbuka sebuah pengasut star delta
4.
Pengujian Rangkaian
Setelah semua komponen terpasang dengan benar dan tersusun dengan rapi, maka langkah berikutnya adalah melakukan pengujian rangkaian pengendali motor listrik pada kompressor . Pengujian ini dilakukan secara bertahap dari satu rangkaian ke rangkaian berikutnya.
4.1.Cara kerja rangkaian
Cara kerja rangkaian kontrol ini dibagi menjadi dua yaitu sebagai berikut:
1.Manual
Yaitu cara pengoperasian yang masih melibatkan orang atau operator sebuah kontrol manual hanya memerlukan seorang operator untuk mengoperasikan untuk memndah toggle-switch atau menekan push-buttons untuk mengoperasikan atau mematikan mesin pertama-pertama kita lakukan langkah sbb :
a. Pindahkan posisi selector switch ke posisi
manual kemudian b. Tekan tombol star
c. Koil kontaktor K3 dialiri arus listrik. Semua
kontak-kontak K3 berubah keadaan. Sambungan
star dilakukan terhadap motor . biasanya “kontak
bantu tertutup K3-4” membuka dan selanjutnya
mencegah koil kontaktor K2-4 (kontaktor delta )
dialiri arus listrik
d. Timer T1 mulai melakukan penghitungan waktu. Kontak timer sesaat T1-2 menutup dengan
tiba-tiba.
e. Kontaktor K1 dialiri arus listrik. Pada
umumnya”kontak bantu terbuka K1-4” menutup
dan menahan kontaktor K1, dan selanjutnya
menjaga suplai arus listrik menuju motor dalam bentuk star.
f. Pada saat timer telah menyelesaikan hitungan
waktunya, kontak waktu T1-1 berubah keadaan,
membuka jalur arus listrik menuju K3 dan
menutup jalur arus listrik menuju kontaktor K2
dan selanjutnya memberikan energi padanya.
“kontak K3-4 secara normal tertutup” yang
terbuka selama oerasi pada star kembali ke posisi tertutup(posisi normal)
g. Pada saat motor terhubung didalam delta
menjadi tidak mungkin untuk mengalirkan arus listrik ke kontaktor star, karena K2-4 berenergi,
kontak bantu K2-4 terbuka
h. Motor akan bergerak pada delta sampai tombol
stop dioperasikan 1) Otomatis
Otomatis suatu pengendali dilakukan oleh sistem kerja pengendali kontrol yang beroperasi tanpa bantuan operator/orang untuk pengeoperasian ini silakan diperhatiankan cara –cara berikut
a. Pindahkan posisi selector switch ke
posisi auto kemudian
b. Berikan pengaturan kontrol temperatur sesuai dengan tingkat kebutuhan c. Kontrol temperatur memberikan
keluaran tegangan dan memberikan tegangan ke koil kontaktor.
d. Koil kontaktor K3 dialiri arus listrik.
Semua kontak-kontak K3 berubah
keadaan. Sambungan star dilakukan terhadap motor . biasanya “kontak
bantu tertutup K3-4” membuka dan
selanjutnya mencegah koil kontaktor K2-4 (kontaktor delta ) dialiri arus listrik
e. Timer T1 mulai melakukan penghitungan waktu. Kontak timer sesaat T1-2 menutup dengan tiba-tiba.
f. Kontaktor K1 dialiri arus listrik. Pada
umumnya”kontak bantu terbuka K1-4”
menutup dan menahan kontaktor K1,
dan selanjutnya menjaga suplai arus listrik menuju motor dalam bentuk star. g. Pada saat timer telah menyelesaikan
hitungan waktunya, kontak waktu T1-1
berubah keadaan, membuka jalur arus listrik menuju K3 dan menutup jalur
arus listrik menuju kontaktor K2 dan
selanjutnya memberikan energi padanya. “kontak K3-4 secara normal
tertutup” yang terbuka selama oerasi
pada star kembali ke posisi tertutup(posisi normal)
h. Pada saat motor terhubung didalam
mengalirkan arus listrik ke kontaktor star, karena K2-4 berenergi, kontak bantu
K2-4 terbuka
i. Motor akan bergerak pada delta sampai
pengaturan pada kontrol temperatur tercapai maka motor akan tidak dioperasikan
4.2.Pengujian pada Kontrol Temperatur
Untuk pengendalian secara auto diperlukan kontrol temperatur yang berfungsi mengirim kontak sinyal ke koil kontaktor supaya menggerakan kontaktor start delta pada hasil pengujian menghasilkan secara garis besar kerja alat yaitu :
x Suhu actual > setting suhu+ toleransi = Cooling port OFF, dan Heating ON artinya pada saat kita adakan pengaturan pada kontrol temperatur contoh suhu aktualnya 30ͼC dan kita atur pada saat suhu terdingin contohnya 20ͼC dengan toleransi 10ͼC maka pada saat sensor mendeteksi udara dingin dan mencapai 20ͼC maka sinyal pada sensor akan mengirim sinyal ke kontrol temperatur dan memproses dan menggerakan relay dan kemudian mengirimkan sinyal ke koil kontaktor dan kompressor mati.
4.3.Pengujian Kontrol dan Proteksi Motor
Untuk mencegah dan melindungi motor listrik dari segala gangguan yang dapat menimbulkan kerusakan ada beberapa kontrol dan proteksi yang harus diperhatikan diantaranya sebagai berikut:
4.3.1 Pengujian Bagian Switching
Dimaksudkan suatu sistem yang berfungsi sebagai pemutus atau menghubungkan sikrit atau rangkaian ke beban. Dalam rangkaian ini komponen yang berfungsi sebagai switsing adalah menggunakan
komponen selector swicth. Untuk lebih jelasnya lihat
gambar dibawah ini
TH K1 MCB 2A SWITCH OLR R3 NO TH LS 1 LAMPU POWER ON MOTOR ON THIMER Komponen switsing 220 V NC TH LAMPU STOP MOTOR
Gambar 7. Komponen switsing pada rangkaian
4.4. Pengujian Proteksi Hubung Pendek (
Short Circuit )
Semua motor harus diproteksi dari hubung pendek, baik berupa antar fasa atau fasa ke netral, hal ini dimaksudkan untuk mencegah kerusakan pada motor listrik itu sendiri, ataupun peralatan-peralatan listrik lainya. Proteksi hubung pendek ditujukan untuk mendeteksi dan memutuskan arus abnormal.
Ketika dua buah konduktor yang tidak terbungkus bersentuhan maka akan terjadi short circuit dan
tahanan atau resistansi dapat turun mendekati nol.
Short circuit dapat menyebabkan nilai arus menjadi
ribuan kali dari arus operasi nominal. Hubung singkat pada rangkaian ada 3 macam, yaitu :
- Hubung singkat antara phase ke netral atau nol Hukum Ohm dapat menjelaskan hubungan antara arus (I), tegangan (V) dan tahanan (R).
Contoh : Sebuah tegangan buat kontrol 220 V dengan tahanan setelah diukur 110 Ohm, mempunyai arus normal sebesar 2 A. ܫ ൌோൌଶଶଵଵൌ ʹܣ
Jika terjadi short circuit, tahanan turun menjadi
0.11Ω, maka arus akan bertambah menjadi 2.000 A.
+ Lˇ
¸ L
66 4
4 55 L t rr r#
Panas yang dihasilkan oleh kenaikan arus akan menyebabkan kerusakan pada peralatan dan konduktor, kenaikan arus yang membahayakan tersebut harus diatasi segera ketika short circuit itu terjadi dengan menggunakan fuse atau
Miniatur Circuit Breaker (MCB). Pada
rangkaian pengaturan motor listrik pada motor Kompressor ini komponen yang berfungsi sebagai proteksi hubung pendek adalah Miniatur
Circuit Breaker (MCB). MCB yang digunakan
ada 1 macam yaitu MCB 1 phase pada rangkaian kontrol sirkuit dan MCB 3 phase pada rangkaian dayanya.
Untuk lebih jelasnya lihat gambar dibawah ini :
TH K1 MCB 2A SWITCH OLR R3 NO TH LS 1 LAMPU POWER ON MOTOR ON THIMER 220 V NC TH LAMPU STOP MOTOR Komponen Pengaman Hubung Singkat 1 Phase
Gambar 8. Komponen pengaman arus hubung pendek pada rangkaian
4.5. Pengujian Proteksi Beban Lebih ( Over Load )
Proteksi beban lebih berfungsi sebagai pendeteksi kenaikan arus karena beban lebih dan memutuskan starter motor sebelum suhu motor naik dan kabel mencapai level suhu yang dapat merusak isolasinya. Pengaman beban lebih memproteksi motor pada phasanya baik yang menggunakan sistem bimetal maupun menggunakan sistem elektronik
Beban lebih biasanya disebabkan oleh arus sentakan singkat (tidak berbahaya) ketika motor distart atau
transformator diberi tenaga. Beban lebih yang terus menerus dapat diakibatkan oleh motor rusak, peralatan dibebani lebih atau terlalu banyak beban pada suatu rangkaian. Pengaman beban lebih memproteksi motor dari kerusakan karena terjadinya beban lebih dengan memutuskan suplai ke koil kontaktor (melalui kontak NC nya), sehingga kontaktor terbuka dan motor berhenti (proteksi dilakukan dengan melalui fungsi kontrolnya / tidak ada pemutusan daya langsung pada pengaman beban lebihnya).
Beban lebih paling sering terjadi antara satu sampai enam kali arus nominal. Pemilihan jenis beban lebih ditentukan oleh rating / setting arus sesuai dengan arus nominal motor pada beban penuh dan kelas
tripnya. Maka digunakanlah Thermal Overload Relay
dimana relai thermis ini dapat disetting berdasarkan nilai arus dan dapat mengamankan motor terhadap beban lebih cara kerja alat ini adalah dengan mengkonversi arus yang mengalir menjadi panas untuk mempengaruhi bimetal. Bimetal inilah yang menggerakan tuas untuk menghentikan aliran listrik pada motor melalui suatu kontrol motor starter.
Gambar 9. Komponen pengaman arus beban lebih
5.
Kesimpulan
Setelah melaksanakan penelitian terhadap pengontrolan motor listrik pada motor Kompressor maka penulis membuat kesimpulan sebagai berikut : 1. Sistem kendali sensor suhu menggunakan sistem
kendali proposional dalam hal ini yaitu kontrol pada start delta
2. Thermokopel atau sensor suhu tipe “K” dapat
mendeteksi suhu 7ͼC ~100ͼC
3. Untuk memutus sirkuit sumber ke beban dan perawatan komponen maka digunakan komponen switching yang di tunjukan dengan selector switch
Daftar Acuan
1. Ir. Muslimin Marappung. 1979. Teknik Tenaga Listrik. Penerbit Armico. Bandung.
2. Frank D. Petruzella. 2002. Elektronika Industri. Penerbit Andi Yogyakarta.
3. Radita Arindya. 2013. Penggunaan Dan Pengaturan Motor Listrik. Universitas Satyagama. Jakarta.
4. Ashrae Guide dan hand book, Air Conditioning . 1966-1967
5. F. Suryatmo, 1996, “Dasar-Dasar Teknik
Listrik”, Penerbit Rineka Cipta Jakarta.
6. Dr. Soedjana Sapiie-Dr.Osamu Nishino, 1986, “Pengukuran Dan Alat-Alat Ukur Listrik”, Penerbit Pradnya Paramita Jakarta.
