INSTALASI MOTOR LISTRIK PADA INDUSTRI
(MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR)
1. PELAT NAMA DAN ARAH PUTARAN ROTOR
Pelat nama (name plate) dari sebuah motor mencantumkan harga-harga nominal dan data- data teknis dari motor tersebut, yaitu :
a. Nama pabrik pembuat
b. Tegangan nominal (volt)
c. Arus beban penuh nominal (Ampere)
d. Daya keluaran (output) nominal (HP/KW)
e. Frekuensi nominal (Hz, c/s) dan jumlah fasa
f. Putaran per menit (RPM)
g. Jumlah kutub, cos j, effisiensi
h. Suhu lingkungan dan kenaikan suhu nominal (°C)
i. Kelas isolasi, dan lain-lain.
Kelas isolasi : menyatakan bahan-bahan yang dipergunakan untuk isolasi kumparan dan bagian-bagian konduktif lainnya.
Kelas A : Pita katun, sarung katun, serat, kertas kraft, dan sebagainya; dicelup dengan varnis, suhu maksimum 105°C.
Kelas E : Resin polyester, dan sebagainya; suhu maksimum 120°C.
Kelas B : Epoksi, mika, serat gelas, dan sebagainya; suhu maksimum 130°C.
Kelas F : Kain gelas di-varnis, asbes di-vArnis, mika, dan sebagainya; suhu maksimum 155°C.
Arah putaran motor listrik menurut standar MEE (Masyarakat Ekonomi Eropah) : arah putaran sebuah motor, dilihat menghadap sisi puli porosnya seperti ditunjukkan dalam Gambar 1, akan ke kanan kalau terminal U dihubungkan ke fasa R, terminal V ke fasa S dan terminal W ke fasa T. Untuk motor-motor dengan kaki yang kotak terminalnya harus berada di sebelah kiri, rumah motornya dibalik. Karena itu kalau dihubungkan dengan urutan fasa U-R, V-S, dan W-T, motornya akan berputar ke kiri jika dilihat menghadap sisi pulinya.
Gambar 1
2. HUBUNGAN KUMPARAN MOTOR
Identifikasi hubungan kumparan motor menurut standar IEC 34-8 antara lain adalah sebagai berikut :
A. 1 kecepatan – 1 kumparan
a) Terminal motor b) Kumparan motor
Gambar 2
Motor-motor yang mempunyai hubungan kumparan seperti di atas dapat digunakan dalam hubungan bintang (Y) atau hubungan delta (D), tergantung kepada sistem tegangan suplai dan sistem tegangan motornya. Kalau pada sebuah pelat nama (name plate) motor tertera : tegangan 380/660 V, ini berarti bahwa kumparan-kumparan motor tersebut harus mendapat suplai 380 V karena tegangan yang lebih rendah adalah tegangan yang harus dihubungkan dengan kumparan motor. Kalau dihubungkan ke jaringan 220/380 V, motor ini harus digunakan dalam hubungan delta.
B. 2 kecepatan – 2 kumparan terpisah
a) Terminal Motor b) Kumparan Motor
Gambar 3
C. 2 kecepatan - 1 kumparan dengan sadapan tengah
Putaran lambat: Putaran cepat:
a) Terminal Motor b) Hubungan Kumparan Motor
Gambar 4
3. KOMPONEN-KOMPONEN PENGAMAN DAN PENGENDALI MOTOR
Berbagai macam komponen pengaman dan pengendali pada sebuah motor listrik dapat dilihat melalui gambar di bawah ini :
Gambar 5
3.1. KOMPONEN PENGAMAN
Komponen-komponen pengaman minimum pada sebuah motor listrik adalah pengaman hubung singkat dan pengaman beban lebih. Untuk pengaman hubung singkat biasanya digunakan pemutus daya atau sekring (fuse), sedangkan untuk pengaman beban lebih digunakan Thermal Overload Relay. Pemutus daya yang banyak digunakan adalah MCCB (Moulded Case Circuit Breaker).
Komponen-komponen pengaman yang lain adalah :
- pengaman thermis
- pengaman kehilangan fasa, dan lain-lain.
3.1.1 MCCB ( Moulded Case Circuit Breaker)
MCCB terdiri dari
· peralatan pengsaklaran,
· pemadaman busur api
· pengetripan,
dirakit dalam satu unit dan dimuat dalam kotak cetakan tahan panas dan busur api.
MCCB dapat secara otomatis memutuskan rangkaian seketika bila terjadi hubung singkat atau beban lebih. Karena karakteristik perilakunya baik dan mempunyai kapasitas pemutusan arus besar dibandingkan dengan saklar konvensional yang terdiri dari kombinasi saklar pisau dan sekring, ia secara luas dipergunakan sebagai pemutus daya untuk panel distribusi dan kontrol dari peralatan listrik pada suatu bangunan, mesin industri dan sebagainya.
Pemutus daya untuk tegangan rendah ( 600 volt atau kurang ) dibuat dengan merek: Moulded Case Circuit Breaker, Fuse Free Breaker, dan No Fuse Breaker. Pemutus daya dapat dikelompokkan sebagai tipe elektromagnetik termal dan tipe elektromagnetik penuh. Rating arus nominal MCCB (dalam ampere) adalah sebagai berikut: 10 ; 15 ; 20 ; 30 ; 40 ; 50 ; 60 ; 75 ; 100 ; 125 ; 150 ; 175 ; 200 ; 225 ; 250 ; 300 ; 350 ; 400 ; 500; 600; 700 ; 800 A. Contoh karakteristik arus-waktu dari sebuah MCCB ditunjukkan pada Gambar 6.
Gambar 6. Karakteristik arus-waktu MCCB
3.2.2 Thermal Overload Relay
Thermal Overload Relay (TOR) digunakan untuk mengamankan motor listrik terhadap beban lebih. Rele ini bekerja berdasarkan efek thermal dari arus listrik. Jika arus yang mengalir dalam TOR ini melebihi nilai setelannya, akan terjadi pemutusan yang waktunya tergantung kepada arus. Makin besar arus ini, makin singkat waktu pemutusannya. Pemutusan diperlambat secara thermis, misalnya dengan mengunakan elemen dwilogam. Elemen-elemen dwilogam tersebut dipasang di dalam TOR. Kalau arus melalui TOR ini terlalu besar, elemen-elemen tersebut akan menjadi bengkok sehingga saklarnya akan membuka.
Elemen-elemen dwilogam ini dapat dipanaskan secara langsung atau secara tidak langsung. Pada pemanasan langsung arus mengalir melalui elemen dwilogam sedangkan pada pemanasan tidak langsung arus mengalir melalui kawat tahanan yang dililitkan pada elemen dwilogam. Cara yang terakhir ini digunakan untuk arus-arus kecil. Wiring diagram thermal overload relay ditunjukkan pada Gambar 7.
Gambar 7. Wiring diagram thermal overload relay
3.2. KOMPONEN KENDALI
Terdiri dari :
a. Magnetic Contactor
b. Relay kendali
c. Time Delay Relay (timer)
d. Berbagai macam switch :
· push-button switch,
· pressure switch,
· flow switch,
· level switch,
· proximity switch, limit switch, dan lain-lain.
3.2.1 Magnetic Contactor dan Rele Kontrol
Magnetic Contactor dapat dipergunakan pada rangkaian:
· pengasutan,
· pengereman,
· pengendalian motor dan peralatan listrik
Magnetic contactor mempunyai kemampuan untuk pengsaklaran arus lebih seperti arus asut motor, tetapi tidak mempunyai kemampuan untuk memutus arus abnormal seperti dalam hal hubung singkat motor. Alat lain yang mempunyai prinsip kerja dan kegunaan yang hampir sama adalah rele kontrol. Bedanya rele kontrol digunakan untuk arus kecil. Wiring diagram magnetic contactor dan rele kontrol masing-masing ditunjukkan pada Gambar 8 dan 9.
Gambar 8. Wiring diagram magnetic contactor
Dengan menggunakan magnetic contactor:
· memungkinkan beberapa operasi motor listrik atau peralatan listrik lainnya dilaksanakan dari satu atau lebih tempat,
· rangkaian kontrol dapat diinterlock untuk mencegah kesalahan dan bahaya operasi,
· peralatan kontrol dapat dipasang pada tempat yang jauh,
· kontrol otomatis dan semi otomatis dapat dilakukan.
Untuk memberikan informasi yang berhubungan dengan penggunaan magnetic contactor yang sesuai untuk berbagai macam dan jenis pekerjaan untuk beban resistif maupun motor listrik dapat diketahui dari Utilization category yang terdapat pada katalog yang diterbitkan oleh pabrik pembuat magnetic contactor tersebut. Utilization category yang dimaksud adalah:
AC 1 : Non inductive loads (resistive load)
AC 2 : Starting, plugging (slip ring motor)
AC 3 : Starting, stopping (squirrel cage motor)
AC 4 : Starting, plugging, inching (squirrel cage motor)
Utilization category AC 3 merupakan kategori untuk standard duty sedangkan AC 2, dan AC 4 merupakan kategori heavy duty. Disamping itu, hal lain yang menjadi dasar dari pemilihan magnetic contactor antara lain adalah :
· rated operating current ( Ie )
· tegangan nominal kumparan
· jumlah auxiliary contact
Relay Kendali Time Delay Relay
Gambar 9 Gambar 10
3.2.2 Time Delay Relay
Prinsip kerja dan kegunaan dari time delay relay mirip dengan rele kontrol, bedanya kontak-kontak time delay relay tidak langsung bekerja ketika kumparannya diberi tegangan melainkan tertunda kerjanya sesuai dengan setelan waktunya. Wiring diagram time delay relay ditunjukkan pada Gambar 10.
4. PEMILIHAN KOMPONEN-KOMPONEN PENGAMAN, KENDALI DAN PENGHANTAR
Pemilihan komponen-komponen pengaman, kendali dan penghantar pada suatu instalasi motor induksi tergantung kepada kapasitas motor dan cara pengasutan motor tersebut.
4.1. PENGASUTAN LANGSUNG (DIRECT ON-LINE STARTING)
Dengan metoda pengasutan langsung, tegangan penuh disuplai ke motor segera setelah tombol “start” ditekan. Pengasutan langsung banyak digunakan untuk motor-motor rotor sangkar. Cara ini sederhana, murah dan memberi kopel asut yang baik. Akan tetapi sewaktu terjadi proses pengasutan akan timbul arus asut sebesar 5 sampai 6 kali arus beban penuh motor. Karena itu banyak digunakan, kalau arus asutnya yang tinggi tidak menimbulkan gangguan bagi jaringan suplai. Selain itu, kejutan mekanis yang disebabkan oleh gaya-gaya percepatan yang timbul, juga tidak boleh menimbulkan gangguan bagi mesin yang digunakan.
a) Diagram Skematik
b) Diagram Garis Tunggal
Gambar 11
di mana : IFL = arus beban penuh motor; Ie = rated operational current dari magnetic contactor;
IN = arus nominal MCCB
Untuk jarak jauh perlu diperhitungkan ukuran penghantar berdasarkan susut tegangan di samping ketentuan di atas.
4.2. PENGASUTAN STAR-DELTA
Tipe pengasut ini dipergunakan untuk motor induksi rotor sangkar yang dirancang untuk memberikan keluaran nominal bila kumparan stator dihubungkan delta dan biasanya dipakai dengan motor yang mempunyai keluaran nominal diatas 5,5 KW. Bila mengasut, pengasut menghubungkan kumparan stator dan membuat motor dihubungkan bintang sehingga arus asutnya dikurangi dan setelah mencapai percepatan, untuk operasi selanjutnya hubungan bintang itu diubah menjadi hubungan delta. Pemakaian pengasut ini mengurangi arus asutnya sampai 1/3 dibandingkan dengan pengasut tegangan penuh, akan tetapi harus dicatat bahwa kopel asutnya juga dikurangi 1/3. Waktu pengasutan motor (ts) = 4 + 2ÖP detik, dimana P = KW motor.
a) Diagram Skematik
b) Diagram Garis Tunggal
Gambar 12
4.3. PENGASUTAN DENGAN REAKTOR
Cara pengasutan dengan reaktor cocok untuk motor-motor dengan beban yang tergantung pada kecepatan putar, misalnya motor-motor untuk pompa atau untuk ventilator yang langsung dibebani. Kalau arus asutnya diperkecil n kali, kopel asutnya akan menjadi n2 kali lebih kecil. Karakteristik pengasutannya diperlihatkan dalam Tabel 1 berikut.
Tabel 1
Sadapan | |||
50 % | 65 % | 80 % | |
Tegangan pada motor | 50 % | 65 % | 80 % |
Arus asut | 50 % | 65 % | 80 % |
Kopel asut | 25 % | 42,2 % | 64 % |
a) Diagram Skematik
b) Diagram Garis Tunggal
Gambar 13
4.3. PENGASUTAN DENGAN AUTOTRANSFORMER
Kalau digunakan pengasutan dengan autotransformer, tegangan asut motor diturunkan dengan faktor n, arus motornya juga akan turun dengan faktor n. Arus primer sebuah autotransformer selalu n kali lebih kecil daripada arus sekundernya. Jadi arus asutnya akan n2 kali lebih kecil daripada arus asut yang akan timbul, kalau motor ini dihubungkan langsung dengan jaringan. Autotransformer yang digunakan biasanya memiliki beberapa titik sadap yaitu di kira-kira 50 %, 65 % dan 80 % dari tegangan suplai. Karakteristik pengasutannya diperlihatkan dalam Tabel 2 berikut.
Tabel 2
Sadapan | |||
50 % | 65 % | 80 % | |
Tegangan pada motor | 50 % | 65 % | 80 % |
Arus asut | 25 % | 42,2 % | 64 % |
Kopel asut | 25 % | 42,2 % | 64 % |
a) Diagram Skematik
b) Rangkaian ekivalen
Gambar 14
4.5. MOTOR DENGAN PUTARAN YANG DIATUR
Untuk suatu keperluan tertentu adakalanya diperlukan suatu pengaturan putaran motor-motor listrik. Pengaturan putaran ini dapat dilakukan antara lain dengan cara-cara sebagai berikut :
a) dengan perubahan kutub
b) dengan INVERTER
c) dengan kopling arus pusar
d) dengan soft starter
Dalam pemilihan komponen-komponen pengaman, pengendali dan penghantar untuk instalasi motor-motor induksi dengan putaran yang dapat diatur, dilakukan dengan cara yang sama dengan instalasi motor yang diasut secara langsung (direct on line, dol).
5. PEMILIHAN UKURAN PENGHANTAR DAN ARUS NOMINAL ALAT PENGAMAN PADA RANGKAIAN CABANG
a. Pengaman Hubung Singkat Rangkaian Cabang.
Suatu rangkaian cabang yang menyuplai beberapa motor harus dilengkapi dengan pengaman arus lebih yang tidak melebihi nilai nominal atau setelan alat pengaman rangkaian akhir motor yang tertinggi ditambah dengan jumlah arus beban penuh semua motor lainnya.
b. Penghantar Rangkaian Cabang
Penghantar rangkaian cabang yang menyuplai dua motor atau lebih, harus mempunyai KHA sekurang-kurangnya sama dengan jumlah arus beban semua motor itu ditambah 25% dari arus beban penuh motor yang terbesar.
c. Contoh Pemakaian
Rangkaian cabang motor dengan tegangan kerja 220/380 V menyuplai motor berikut (perhatikan Gambar 15):
1. Motor sangkar dengan pengasutan Y-D, arus nominal beban penuh 42 A.
2. Motor sangkar dengan pengasutan autotransformator, arus nominal beban penuh 54 A.
3. Motor rotor lilit (2 unit) masing-masing dengan arus nominal beban penuh 68 A.
Masing-masing motor diamankan terhadap hubung singkat dengan pemutus daya.
Tentukan :
1). KHA penghantar masing-masing rangkaian.
2. Arus nominal pemutus daya pada masing-masing rangkaian.
Penyelesaian:
Gambar 15
LAMPIRAN 1
ARUS BEBAN PENUH RATA-RATA MOTOR INDUKSI ROTOR SANGKAR
(4 KUTUB, 380V) DAN RATING MINIMUM FUSE HRC
(Berdasarkan karakteristik klass 0 BSS 88 dan karakteristik lambat VDE 0660)
RATING MOTOR | COS j | EFF. (%) | 380V MOTOR FLC | RATING FUSE | ||||
D O L | Y - D | |||||||
HP | KW | BSS | VDE | BSS | VDE | |||
1 1,5 2 3 4 5 6 7.5 10 12.5 15 20 25 30 40 50 60 75 100 125 150 175 200 250 300 | 0.75 1.1 1.5 2.2 3 3.7 4.5 5.5 7.5 9.3 11 15 18.6 22 30 37 45 55 75 90 110 130 150 185 225 | 0.79 0.80 0.80 0.80 0.82 0.82 0.83 0.83 0.83 0.83 0.83 0.84 0.85 0.85 0.85 0.85 0.85 0.86 0.86 0.87 0.88 0.88 0.88 0.88 0.88 | 74 76 77 79 85 85 86 86 86 87 87 89 90 90 90 91 91 91 92 92 92 92 92 93 93 | 2 2.6 3.5 6 6.6 8.5 9.9 11.5 15.5 20.3 22.5 30 38 43 57 72 85 104 142 169 204 250 300 355 420 | 6 6 10 15 15 15 20 25 30 35 40 60 60 80 100 125 160 200 200 250 250 350 400 450 500 | 4 6 6 10 16 16 20 25 25 35 35 50 63 63 80 100 125 160 200 225 250 300 400 450 500 | 4 4 4 6 10 16 16 20 20 25 25 35 50 50 60 80 100 100 160 200 200 250 300 350 300 | 4 4 4 6 10 16 16 20 20 25 25 35 50 50 63 80 100 100 160 200 200 250 300 355 500 |
LAMPIRAN 2
A. PELACAKAN GANGGUAN SECARA UMUM
Macam gangguan pada motor listrik dan instalasinya dan kemungkinan penyebabnya secara umum adalah sebagai berikut:
1. Motor tak mengasut
a) Gangguan sumber daya listrik
b) Sekring putus atau MCCB trip/terbuka
c) Thermal overload relay trip
d) Gangguan pada rangkaian kontrol
e) Gangguan pada motor ( terjadi hubung buka pada 2 atau 3 fasa)
2. Bila tombol “ON” ditekan motor berdengung tapi tidak mengasut
a) Tegangan suplai rendah
b) Hubung buka di terminal motor
3. Sekring putus atau MCCB terbuka dengan beban nol
Gangguan hubung singkat karena hubungan langsung atau karena kerusakan isolasi
4. Putaran motor rendah
a) Tegangan sumber rendah
b) Stator kontak dengan rotor
c) Celah udara antara stator dan rotor tidak seimbang
d) Hubung singkat satu fasa atau sebagian kumparan
e) Kumparan stator terbumikan pada inti
f) Beban lebih
5. Sekring putus atau MCCB trip bila beban dipasang
a) Arus nominal sekring atau MCCB terlalu kecil
b) Gangguan hubung singkat
c) Beban motor terlalu berat
6. Motor tiba-tiba menurun kecepatannya bila beban dipasang dan tidak berputar pada kecepatan nominal (motor dapat menjadi panas berlebihan atau berbunyi)
a) Tegangan sumber rendah
b) Tegangan sumber tidak seimbang
c) Ukuran kabel terlalu kecil
d) Kontak-kontak yang cacat sehingga menyebabkan jatuh tegangan
e) Motor berjalan pada satu fasa
f) Beban terlalu berat
g) Kumparan terhubung singkat atau dibumikan
B. PELACAKAN GANGGUAN PADA RANGKAIAN KONTROL
Contoh pada rangkaian kontrol untuk membolak balik putaran motor.
 |
Gambar L1. Rangkaian kontrol untuk membolak-balik putaran motor
v
Tidak ada komentar:
Posting Komentar