PENGANTAR SISTEM KONTROL PENGENDALI MOTOR LISTRIK PERTEMUAN 2

PENGANTAR SISTEM KONTROL PENGENDALI MOTOR LISTRIK PERTEMUAN 2 @HSirait

Tujuan Pembelajaran: 1. Memahami prinsip kerja pengoperasian sistem kendali elektromagnetik 2. Mengoperasikan sistem pengendali elektromagnetik 3. Memahami data operasi sistem kendali elektromagnetik 4. Mengoperasikan mesin produksi dengan pengendali elektromagnetik 5. Melakukan tindakan pengamanan pada operasi sistem kendali elektromagnetik yang mengalami gangguan.

Pengendali motor listrik menurut fungsinya terdiri dari 3 jenis : 1. pengendali saat mulai berjalan (starting) 2. pembalikan arah putaran 3. pengendali pada saat motor berhenti (stopping)

v Adapun dilihat dari penggunaan alat pengendali, pengendali dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu: • Pengendali manual (manual control) • Pengendali semi otomatis • Pengendali secara otomatis

PENGERTIAN SISTEM KENDALI MANUAL v Pengendali secara manual adalah jenis pengendali yang menggunakan alat pengendali manual berupa sakelar mekanik. Gambar Skema Pengendali Secara Manual

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual v Jenis-jenis sakelar manual atau mekanis yang digunakan pada pengendali motor listrik secara manual : § Sakelar single pole single throw switch (SPST) § Sakelar single pole double throw switch (SPDT) § Sakelar double pole single throw switch (DPST) § Sakelar double pole double throw switch (DPDT) § Sakelar three pole single throw switch (TPST) § Sakelar three pole double throw switch (TPDT) § Drum switch § Cam switch (sakelar putar cam)

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual Sakelar single pole single throw switch (SPST) v Sakelar SPST adalah sakelar yang terdiri dari satu kutub dengan satu arah. Fungsi sakelar ini adalah untuk memutus dan menghubung saja. Gambar Bentuk Kontak Sakelar SPST

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual Sakelar single pole double throw switch (SPDT) Sakelar SPDT adalah sakelar yang terdiri dari satu kutub dengan dua arah hubungan. Sakelar ini dapat bekerja sebagai penukar. Pemutusan dan penghubungan hanya bagian kutub positip atau phasanya saja. SPDT Gambar Pelaksanaan sakelar SPDT

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual Sakelar double pole single throw switch(DPST) Sakelar DPST adalah sakelar yang terdiri dari dua kutub dengan satu arah, hanya dapat memutus dan menghubungkan saja Gambar Pelaksanaan Hubungan Sakelar DPST

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual Sakelar double pole double throw switch (DPDT) Sakelar DPDT adalah sakelar yang terdiri dari dua kutub dengan dua arah. Sakelar dapat bekerja sebagai penukar. Pada instalasi motor listrik, sakelar DPDT dapat digunakan sebagai pembalik arah putaran motor listrik arus searah dan motor listrik arus bolak balik satu phasa. Selain itu juga dapat digunakan sebagai pelayanan dua sumber tegangan pada 1 motor listrik Gambar Pelaksanaan Hubungan Sakelar DPDT

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual Sakelar three pole single throw switch (TPST) Sakelar DPST adalah sakelar yang terdiri dari dua kutub dengan satu arah, dan hanya dapat memutus dan menghubung saja. Gambar Pelaksanaan Hubungan Sakelar TPST

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual Sakelar three pole double throw switch (TPDT) Sakelar TPDT adalah sakelar dengan tiga kutub yang dapat bekerja ke dua arah. Sakelar ini digunakan pada instalasi motor listrik 3 phasa atau sistem 3 phasa lainnya. Juga dapat digunakan sebagai pembalik putaran motor listrik 3 phasa, layanan motor listrik 3 phasa dari dua sumber dan juga sebagai starter bintang segitiga yang sangat sederhana. Gambar Pelaksanaan Hubungan Sakelar TPDST TPDT

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual Drum switch v Sakelar drum switch adalah sakelar yang mempunyai bentuk seperti drum dengan posisi handle (tangkai) penggerak memutus dan menghubung berada di ujung v Drum switch digunakan pada motor listrik kecil sebagai penghubung motor listrik dengan jala-jala (sumber tegangan) Gambar Contoh Drum Switch

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual Cam switch (sakelar putar cam) Cam switch banyak digunakan dalam rangkaian utama pada rangkaian kendali, misalnya untuk hubungan bintang segitiga, membalik putaran motor listrik 1 phasa atau motor listrik 3 phasa. Gambar Kontak Hubungan Sakelar Cam

Pengendali Semi Otomatis v Pengendali semi otomastis adalah jenis pengendali yang menggunakan alat kendali semi otomatis berupa kontaktor magnet dan tombol tekan (push button) dilengkapi dengan pengaman. Jala-jala Gambar Bagan Sistem Pengendali Semi Otomatis Panel Tenaga Kontaktor Magnet M Tombol Tekan

Istilah Dalam Pengendali Semi Otomatis a. Titik kontak Normally Open (NO) Titik kontak pada keadaan normal atau tidak bekerja dalam keadaan terbuka (Normally Open) dan dalam keadaan bekerja titik kontak akan menutup sesaat sehingga hanya mengalirkan arus listrik sesaat. Gambar Normally Open (NO) Sakelar Push button

Istilah Dalam Pengendali Semi Otomatis b. Titik kontak Normally Close (NC) Kontak ini dalam keadaan tertutup atau terhubung pada saat normal sehingga mengalirkan arus listrik. Jika kontak ini ditekan atau bekerja, maka titik kontak akan terbuka sehingga arus akan terputus atau terhenti. Gambar Normally Close (NC) Sakelar Push button

Istilah Dalam Pengendali Semi Otomatis c. Titik kontak Normally Open dan Normally Close (NC) Titik kontak ini bekerja dengan prinsip kontak Normally close dan Normally Open. Kontak ini memiliki tiga buah titik kontak. Jika kontak belum bekerja maka salah satu kontak akan terhubung dengan kontak lain sedangkan kontak yang lain akan terbuka. Kontak NC Kontak NO Kontak NC Gambar Kontak Gabungan Normally Open dan Normally Close

Peralatan Utama Pengendalian Semi Otomatis PERTEMUAN 3

Peralatan Utama Pengendalian Semi Otomatis v a. b. c. d. Peralatan utama pengendalian semi otomatis Magnetic contactor (MC) atau kontaktor magnit Thermal overload relay (TOR) Push button Lampu indikator

Magnetic contactor (MC) v. Kontaktor magnet yaitu suatu alat penghubung listrik yang bekerja atas dasar magnet yang dapat menghubungkan antara sumber arus dengan muatan. Bila inti koil pada kontaktor diberikan arus, maka koil akan menjadi magnet dan menarik kontak sehingga kontaknya menjadi terhubung dan dapat mengalirkan arus listrik. Gambar Contoh Magnetic Contactor

v. Prinsip Kerja Magnetic Contactor Pada gambar di samping, kontak 3 dan 4 adalah NC sedangkan kontak 1 dan 2 adalah NO. Apabila tidak ada arus maka kontak akan tetap diam. Tetapi apabila arus dialirkan dengan menutup switch maka kontak 3 dan 4 akan menjai NO sedangkan kontak 1 dan 2 menjadi NC

v Macnetic contactor pada umumnya memiliki Kontak utama tendiri dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dan kontak NO dan NC. Konstruksi dari kontak utama berbeda dengan kontak bantu, yang kontak utamanya mempunyai luas permukaan yang luas dan tebal. Kontak bantu luas permukaannya kecil dan tipis

Gambar Contoh Notasi pada Macnetic Contactor

Tabel Notasi Dan Penomoran Kontak-Kontak pada Magnetic Contactor

Gambar Contoh Notasi, Tempat Sambungan dan Skema Kontak-Kontak Open

Gambar Konstruksi Umum Magnetic Contactor

Thermal Overload Relay (TOR) v Pengaman beban lebih atau over load yang digunakan pada instalasi motor listrik adalah Thermal Overload Relay (TOR). Jika arus yang melalui penghantar yang menuju motor listrik melebihi kapasitas atau seting TOR, maka TOR drop atau terputus sehingga rangkaian yang menuju motor listrik terputus. v Thermal Overload Relay tersebut dihubungkan dengan magnetic contactor pada kontak utama (untuk seri macnetic contactor tertentu notasi kontak utamanya adalah 2, 4, 6 sebelum menuju beban (motor listrik).

Beberapa penyebab terjadinya beban lebih: a. Beban mekanik pada motor listrik terlalu besar; b. Arus start terlalu besar dan terlalu lama putaran nominal tercapai atau motor listrik berhenti secara mendadak; c. Terjadi hubung singkat pada motor listrik antara phasa dengan phasa atau antara phasa dengan body; d. Motor listrik bekerja hanya dengan 2 phasa atau terbukanya salah satu phasa dari motor listrik 3 phasa.

Prinsip kerja termal beban berdasarkan panas atau temperatur yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui elemen -elemen pemanas bimetal. Jika panas berlebihan maka salah satu logam pada bimetal melengkung dan menggerakkan kontak-kontak mekanis pemutus rangkaian listrik (untuk bimetal seri tertentu notasinya 95 -96) akan terbuka. Gambar Contoh TOR

Terkena panas Logam tahan panas Gambar Prinsip Kerja dari Bimetal v Jika terjadi beban lebih maka arus menjadi besar dan menyebabkan penghantar panas. Panas pada penghantar melewati bimetal sehingga bimetal melengkung dan selanjutnya aliran listrik yang menuju motor listrik terputus dan motor listrik belitannya tidak sampai terbakar

95 97 A 1 95 1 3 5 97 95 98 96 A 2 2 96 98 96 4 6 98 Gambar Diagram Kontak-Kontak pada TOR Gambar Diagram Penyambungan TOR pada Magnetic Contactor

Gambar Cara Mengatur TOR

PUSH BUTTON Push Button merupakan suatu jenis sakelar yang banyak dipergunakan dalam rangkaian pengendali dan pengaturan. Sakelar ini bekerja dengan prinsip titik kontak NC atau NO saja, kontak ini memiliki 2 buah terminal baut sebagai kontak sambungan. Sedangkan yang memiliki kontak NC dan NO kontaknya memiliki 4 buah terminal baut Gambar Contoh Push Button

Dari konstruksinya, maka push button dibedakan menjadi beberapa tipe yaitu: v. Tipe normally open (NO) v. Tipe normally close v. Tipe NC dan NO

v. Tipe normally open (NO) Gambar Push Button Tipe NO Tombol ini disebut juga dengan tombol start karena kontak akan menutup bila ditekan dan kembali terbuka bila dilepaskan. Bila tombol ditekan maka kontak bergerak akan menyentuh kontak tetap sehingga arus listrik akan mengalir

v. Tipe normally close Gambar Contoh Push Button Tipe NC Tombol ini disebut juga dengan tombol stop karena kontak akan membuka bila ditekan dan kembali tertutup bila dilepaskan. Kontak bergerak akan lepas dari kontak tetap sehingga arus listrik akan terputus

v. Tipe NC dan NO Gambar Push Button Tipe NC dan NO Pada tipe ini, kontak memiliki 4 buah terminal baut, sehingga jika tombol tidak ditekan maka sepasang kontak akan NC dan kontak lain akan NO, jika tombol ditekan maka kontak tertutup akan membuka dan kontak yang membuka akan tertutup.

Lampu Indikator v Lampu indikator digunakan sebagai indikator sebuah rangkaian bekerja, berhenti, atau mengalami gangguan sehingga operator segera dapat mengetahui keadaan rangkaian dan tindakan yang harus dilakukan. Gambar Contoh Lampu Indikator dan Simbolnya.

Pengendali Otomatis v Pengendali otomatis adalah jenis pengendali yang menggunakan alat kendali semi otomatis dikombinasikan dengan peralatan kendali otomatis, seperti time delay relay (TDR), float switch, limit switch, dengan dilengkapi pengaman. Gambar Bagan Sistem Pengendali Secara Otomatis

v. Time Delay Relay Fungsi dari timer delay relay adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikan. Pemakaian timer untuk mangatur waktu bekerja dan tidaknya magnetic contactor, misalkan untuk mengatur waktu motor istrik putar kanan-kiri, mengubah hubungan bintang segitiga, dan mengatur waktu bekerjanya motor listrik secara bergantian dalam waktu tertentu dan lainnya. Gambar Contoh Timer Delay Relay

v Prinsip kerja timer menggunakan induksi magnit dan menggunakan rangkaian elektronika. Timer dengan prinsip induksi magnet bekerja seperti prinsip motor induksi, yaitu akan bekerja jika motor listrik mendapat tegangan AC dan memutar gigi mekanis dan menarik serta menutup kontak secara mekanik dalam jangka waktu tertentu. Timer yang menggunakan prinsip elektronika memiliki rangkaian R dan C yang dihubungkan secara seri atau paralel. Jika tegangan sinyal telah mengisi penuh kapasitor, maka relay timer terhubung dan lama waktu tunda berdasarkan besar kecilnya pengisisan kapasitor.

v Bagian input timer diberi simbol kumparanan keluarannya dalam bentuk kontak-kontak normally open dan normally close. Gambar Simbol Coil Dan Kontak Pada Timer

v Sebagian besar timer memiliki 8 buah kaki, 2 diantaranya merupakan kaki coil (timer pada contoh untuk kaki 2 dan 7). Kaki yang lain akan berpasangan NO dan NC, kaki 1 akan NC dengan kaki 4 dan NO dengan kaki 3. Sedangkan kaki 8 akan NC dengan kaki 5 dan NO dengan kaki 6. Kaki-kaki akan berbeda fungsi, tergantung dari jenis relay timernya Soket Timer

6 4 5 3 4 2 5 1 6 8 7 3 8 4 5 3 6 2 2 2 7 1 8 2 INPUT Gambar Kaki-Kaki Timer

v. Motor listrik 3 phasa memiliki 3 buah kumparan stator yang terpisah satu dengan lainnya. Masing-masing kumparan stator terdiri dari satu ujung masuk dan satu ujung keluar, sehingga jumlah ujung kumparan yang dihubungka ke terminal motor listrik ada 6 buah. § Kumparan Z 1 mempunyai ujung masuk U 1 dan ujung keluar U 2 § Kumparan Z 2 mempunyai ujung masuk V 1 dan ujung keluar V 2 § Kumparan Z 3 mempunyai ujung masuk W 1 dan ujung keluar W 2

v Gambar ujung-ujung kumparan dan terminal motor listrik 3 phasa ditunjukkan pada Gambar di bawah ini S R U 1 T V 1 Z 1 a) U 2 W 1 Z 2 V 2 Z 3 W 2 M 3~ b) Gambar Ujung Belitan dan Terminal Motor Listrik 3 Phasa

L 1 L 2 U 1 U 2 V 2 U 1 =W 2 IZ 1 UZ 1 L 2 b) Gambar Hubungan Segitiga Motor Listrik 3 Phasa I 1 L 1 U 1 N W 1 V 1 W 2 a) L 3 V 1 =U 2 Z 3 Z 2 W 1=V 2 Keterangan gambar v. U 1 dihubungkan dengan W 2 dan dihubungkan dengan phasa L 1 v. V 1 dihubungkan dengan U 2 dan dihubungkan dengan phasa L 2 v. W 1 dihubungkan dengan V 2 dan dihubungkan dengan phasa L 3

v Hubungan Segitiga Hubungan segitiga terbentuk bila dilakukan penyatuan masing-masing ujung kumparan stator berbeda jenis dari 2 (dua) buah kumparan stator yang berlainan sedangkan masing-masing titik simpul dihubungkan dengan masing-masing phasa dari sumber tenaga listrik tiga phasa. Karakteristik tegangan dan kuat arus listrik pada hubungan segitiga adalah: Besar tegangan terbentuk pada kumparan sama dengan besar tegangan sumber. UZ 1 = U 1 Besar kuat arus pada kumparan = besar kuat arus sumber/

v Hubungan Bintang Karakteristik tegangan dan kuat arus listrik pada hubungan bintang: Besar tegangan pada kumparan Besar arus pada kumparan = besar arus sumber

L 1 L 2 L 3 U 1 V 1 W 2 U 2 V 2 N Gambar Hubungan Bintang Motor Listrik 3 Phasa a) I 1 L 1 U 1 IZ 1 UZ 1 N b) U 2 = V 2 = W 2 =N Z 2 L 3 Z 3 W 1 V 1 v Keterangan gambar: § U 2, V 2 dan W 2 saling disatukan dan menjadi titik netral N § U 2 dihubungkan dengan phasa L 1 § V 2 dihubungkan dengan phasa L 2 § W 2 dihubungkan dengan phasa L 3

v Penggunaan hubungan segitiga atau hubungan bintang pada sebuah motor listrik dengan mempertimbangkan besar tegangan sumber tersedia atau sistem menghbungkan (starting). Untuk itu perhatikan beberapa kemungkinan agar dapat menghubungkan kumparan motor listrik pada tegangan jaring seperti ditunjukkan pada Tabel di bawah ini Tabel Kemungkinan Hubungan Terminal Motor Listrik 3 Phasa

v Untuk menghindari guncangan tegangan yang dapat mengganggu jaringan instalasi penerangan yang ada, maka jenis pengasutan motor listrik tiga phasa harus memperhatikan ketentuan dalam PUIL ayat 520 G 4 yang berbunyi: Instansi yang berwenang dapat menetapkan peraturan yang mengharuskan dilakukannya pembatasan arus asut sampai harga tertentu, bagi motor listrik dengan daya nominal tertentu. Tabel 11. 3 Cara Pengasutan Motor Listrik Berdasarkan Besar Daya

Cara Menghubungkan motor listrik tiga phasa dapat dibagi menjadi: v. Menghubungkan stator, antara lain dapat dilakukan dengan: § Menghubungkan secara langsung § Menghubungkan dengan sakelar bintang segitiga § Menghubungkan dengan kumparan hambat § Menghubungkan dengan transformator v. Menghubungkan rotor, terdiri dari: § Dengan kumparan hambat rotor § Dengan tahanan rotor

Pertemuan 4