SISTEM PROTEKSI MOTOR LISTRIK
Sistem proteksi motor listrik dipasang untuk melindungi motor listrik yang sedang bekerja dari kerusakan akibat beban lebih (overload), arus lebih (over current), akibat adanya hubungan singkat dan kadang kadang adanya tegangan hilang maka di perlukan pengaman motor yang memadai.
KOMPONEN PROTEKSI MOTOR LISTRIK 1. Circuit Breaker (CB) CB adalah alat yang berfungsi sebagai penghubung dan pemutus arus pada rangkaian instalasi motor yang di lengkapi dengan pengaman yang akan trip, apabila terjadi hubung singkat. Biasanya CB yang digunakan untuk motor listrik adlah CB magnetic. 2. FUSE (Sekring) Alat ini merupakan pengaman motor dari gangguan gangguan arus lebih apabila terjadi hubung singkat pada rangkaian instalasi motor. Kawat fuse akan memutuskan rangkaian apabila nilai arusnya melebihi batas kemampuan fuse itu sendiri. 3. OVERLOAD Alat ini berfungsi mengamankan motor dari kerusakan akibat adanya beban lebih (overload). Proteksi ini akan bekerja membatasi arus pada motor listrik saat beroperasi. 4. GROUNDING (Sistem Pembumian) Selain alat pengaman diatas pada motor listrik juga harus dipasang pembumian, hal ini penting untuk menjaga keselamatan jiwa manusia dan peralatan listrik terhadap bahaya sentuh jika terjadi arus bocor pada motor tersebut. 5. SISTEM KONTROL MOTOR LISTRIK Sistem control motor listrik adlah system yang berfungsi untuk mengkontrol pada saat start ataupun pada saat stop, sistem kontrol motor bertujuan untuk motor listik jika terjadi gangguan.
http://kangandreas.blogspot.com/2011/07/motor-listriksimpel-1.html
Pengaman motor listrik pada pengontrolan motor listrik terdiri atas 3 macam, yaitu sebagai berikut. 1
Luqman Hakim LT-2D
1. Pengaman Hubungan Singkat Arus hubungan singkat dalam suatu rangkaian motor terjadi karena adanya hubungan singkat. Baik hubungan singkat dalam lilitan motor maupun hubungan dari komponen-komponen pada rangkalan motornya. Arus hubungan singkat pada rangkaian tersebut menimbulkan panas yang berlebihan pada motor dan komponenkomponen lain, yang dapat menimbulkan kerusakan. Maka, untuk melindungi motor listrik digunakan alat pengaman. Macam alat pengaman yang digunakan, yaitu : sekring dan pengaman otomatis.
2. Pengaman Beban Lebih Berbicara masalah beban dalam rangkaian listrik, akan teringat pada beban fisik yang berupa lampu-lampu, tahanan, beban mekanik dari motor listrik dan sebagainya. Apabila motor mengangkat beban yang lebih berat, maka arus yang mengalir pada motor itu akan bertambah besar. Suatu motor listrik dikatakan mempunyai beban lebih, apabila arus yang mengalir melebihi arus nominalnya. Seperti telah dijelaskan di atas bahwa motor yang berbeban lebih akan menyerap arus yang berlebihan, sehingga timbul panas yang tinggi. Panas yang tinggi dan terus-menerus akan menyebabkan kerusakan pada lilitan motor, yang akhirnya dapat membakar lilitan motor. Besar panas yang dihasilkan oleh arus listrik dinyatakan dengan persamaan: P eu = e. I 2 . R. t. di mana : e : Konstanta Joule Dari sini ternyata panas itu merupakan kuadrat dari arus. Apabila arus itu naik menjadi 2 kali, maka panasnya naik menjadi 4 kali. Oleh karena itu, untuk melindungi atau mengamankan motor dari panas yang berlebihan, maka dipasanglah relay suhu
beban
lebih.
Dalam
perdagangan,
nama Thermal Overload Relays (TOR).
3. Pengaman hubungan singkat dan beban lebih
2
Luqman Hakim LT-2D
dikenal
dengan
Alat yang dapat melindungi motor listrik terhadap adanya hubungan singkat dan beban lebih dalam perdagangan dikenal dengan nama "Pengaman Pemutus Rangkaian Motor atau Motor Protection Circuit Breaker (MPCB). Di dalam MPCB terdapat dua buah relay yaitu relay magnet dan relay thermis. Relay magnet akan memutuskan rangkaian apabila terjadi hubungan singkat, sedangkan relay therrnis akan memutuskan rangkaian apabila terjadi beban lebih pada motor. Konstruksi MPCB ada yang dilengkapi dengan pengaman terhadap tegangan rendah, ada yang tidak. Apabila motor listrik dikontrol langsung dengan menggunakan MPCB, maka gunakanlah MPCB yang dilengkapi dengan relay pelindung terhadap tegangan rendah. Sebaliknya apabila motor dikontrol dengan menggunakan kontaktor magnet, maka gunakanlah MPCB yang tidak dilengkapi dengan relay pelindung terhadap tegangan rendah, sebab kontaktor magnet itu sendiri sudah dapat melindungi sendiri terhadap adanya penurunan tegangan.
http://pdtmstemba.blogspot.com/2012/09/pengaman-motor-listrik.html
Pengaman Hubung Singkat
Sekring (fuse) berguna untuk memutuskan atau membuka rangkaian pengontrolan motor listrlk apabila terjadi hubungan singkat. Sekring mempunyai kelebihan dan kekurangan dibanding alat pengaman lain. Kelebihan sekring adalah :
mempunyai kesanggupan untuk membatasi arus, sehingga apabila rangkaian mengalami gangguan, dapat diputuskan sebelum arus melebihi harga maksimum,
mempunyai konstruksi yang lebih sederhana. Kekurangan sekring adalah : tidak dapat diganti dengan yang baru apabila
kawat leburnya putus. Oleh sebab itu, sekring hanya dlpakai untuk pengaman transformator kecil, transformator tegangan, motor 1 fasa, motor 3 fasa yang berdaya kecil, dan pengaman saluran cabang. Berdasarkan konstruksinya, sekring dapat dibagi dalam 3 macam, yaitu sebagai berikut.
3
Luqman Hakim LT-2D
1) Sekring tipe ulir
Sekring ini mempunyai satu kawat tunggal yang kecil, pendek dan mudah mencair atau meleleh. Kawat tunggal merupakan elemen lebur yang biasanya terbuat dart bahan logam perak, tembaga, aluminium, seng, dan timah putih. Logam perak adalah bahan yang paling baik dan banyak dipergunakan sebagai elemen lebur sekring. Hal ini karena logam perak mempunyal kemampuan menghantarkan arus yang cukup besar, titik lebur atau cair yang rendah dan tidak mudah teroksidasi oleh udara sehingga proses pemutusannya konstan dan dalam waktu yang cukup lama.
Kawat sekring atau elemen lebur dlitempatkan dalam patrun yang terbuat dari bahan porselin. Jika kuat arus melampaul batas tertentu, kawat meleleh atau melebur,
maka
rangkalan
terbuka
open/off.
Pasir
yang
ada
di
dalam
digunakan untuk memadamkan bunga api yang terjadi pada saat pemutusan arus tersebut. Selain itu serbuk pasir berfungsi juga sebagai pendingin, karena dapat menyerap panas. Agar segera dapat diketahui besarnya ampere patrun sekring dan sekrup kontak, maka pada mata patrun diberi tanda berwama sebagai berikut.
4
Luqman Hakim LT-2D
6A : hijau, 20A biru,
25A kuning,
10A merah, 35A
hitam,
15A
abu-
abu, 50A putih, 60A : kuning emas. Besar sekring dalam suatu rangkaian harus disesuaikan dengan besarnya alat pemakat listrik yang ada dalam rangkaian Itu. Arus sekring harus lebih bésar atau sama dengan arus nominal alat pernakai listrik. Apabila ditulis dengan rumus: I sekring > I nominal atau I sekring = 20 % sampa 30 % > nominal
Misalnya arus nominal motor listrik besarnya 4A, maka besarnya arus sekring yang dipergunakan 20%. I
=In
+ [(20% - 30%) In]
=4A
+ (20% — 30%) 4 A]
=4A
+ (0,8 A — 1,2 A)
= 4,8A sd 5,2A Kapasitas arus sekring untuk Instalasi tenaga atau instalasi listrik yang ada di pasaran minimum besamya 6 A, oleh karena itu untuk mengamankan motor listrik diambil sekring yang besarnya 6 A dengan jenis sekring lambat. 2) Sekring tabung Sekring ini mempunyai elemen lebur yang ditempatkan dan dilindungi oleh tabung kertas fiber dan kedua ujungnya ditutup dengan kontak cincin perunggu. Kedua ujung elemen leburnya disambungkan kepada kontak cincin perunggu tersebut, sehingga apabila di antara kedua ujung cincin perunggu diukur dengan ohmmeter akan menunjukkan adanya hubungan. 3). Sekring Pisau Sekring ini mempunyai konstruksi yang tertutup sehingga dapat memutuskan arus hubungan singkat yang sangat besar tanpa menimbuilcan ledakan. Oleh karena itu, sekring ini dipergunakan untuk pengaman instalasi listrik di atas 63A. Patrun atau tabung terbuat dari bahan porselen yaitu jenis paduan bahan yang sangat kuat. Kedua ujung patrunnya ditutup dengan pelat logam, sehingga tercipta suatu ruangan pemadam yang aman.
5
Luqman Hakim LT-2D
Dalam ruang pemadam tersebut diletakkan elemen lebur yang berbentuk pita tipis dan bahan perak. Ujung-ujung dari elemen lebur dthubungkan ke pelat-pelat penutup tabung yang mempunyai hubungan pula dengan kontak pisaunya. Pasir kuarsa digunakan sebagai bahan pemadam bunga api apabila terjadl arus hubungan singkat. Sekring pisau juga dilengkapi dengan alat pemegang yang di dalamnya terdapat pegas penahan, demikian pula pada patrun pisaunya terdapat pinggulan yang menyerupai anak kunci dan dapat masuk ke dalam alat pemegangnya. Apabila patrun pisau ditanik oleh alat pemegang, maka pegas penahan akan mengunci pinggulan tersebut sehingga patrun pisaunya tidak lepas. Oleh karena itu, dengan menggunakan alat pemegang ini, operator dapat memasang dan melepas patrun pisau dengan aman tanpa harus memutuskan tegangan listriknya. Bagian lain dan sekring pisau adalah tempat patrun yang terbuat dani bahan porselen. Pada tempat porselen terdapat kontak-kontak pegas yang terbuat dari logam baja dilapisi perak. Kontàk pegas berfungsi untuk menjepit kontak pisau di mana patrun pisaunya ditempatkan. Perlu diketahui bahwa jenis sekring yang dipergunakan untuk pengaman hubungan singkat pada motor listrik adalah jenis sekring lambat, sedangkan sebagai pengaman instalasi penerangan dipergunakan jenis sekring cépat. Jika motor diamankan dengan sekring cepat maka sekringnya akan putus setiap motor itu dijalankan, sebab pada,saat start, motor akan mengambil arus yang besarnya mencapai 4 sampai 6 kali arus nominalnya. Kawat atau elemen lebur sekring lambat, terbuat dari bahan tembaga yang dilapisi perak untuk mencegah terjadinya oksidasi. Pada elemen lebur diberi beberapa lubang udara dengan maksud untuk memperbesar tahanan elemen leburnya dan menambah pendinginan. Dengan diberinya lubang-luhang udara, maka panas yang terjadi pada elemen lebur akan berkurang, karena adanya sebagian panas yang diradiasikan melalui lubang udara tadi. Akibatnya temperatur menjadi berkurang Sehingga untuk memutuskan elemen lebur memerlukan waktu yang cukup lama. Perlu diingat bahwa pada porselen sekring lambat terdapat tanda T. Cara pemakaian sekring pada rangkaian motor listrik adalah dengan memasang sekring atau pengaman tersebut pada kawat fasa (-), 6
Luqman Hakim LT-2D
Sekring akan segera memutuskan arus ke motor, apabila terjadi hubungan singkat antara kawat fasa dengan kawat nol, hubungan singkat antara lilitan dengan badan motor atau hubungan singkat antara lilitan motor itu sendiri. http://pdtmstemba.blogspot.com/2012/09/pengaman-hubungan-singkat-sekring.html Pengaman Beban Lebih
Thermal Overload Relay (TOR) adalah pengaman beban lebih atau overload yang digunakan pada instalasi beban motor listrik adalah TOR. Jika arus yang melaui penghantar yang menuju motor listrik melebihi kapasitas atau seting TOR,maka TOR drop atau terputus sehingga rangkain yang menuju motor listrk terputus. TOR dihubungkan dengan kontaktor pada kontak utama (untuk seri magnet kontaktor tertentu).Rotasi kontak utamanya adalah 2,4,6 sebelum beban atau motor listrik. Beberapa penyebab terjadinya beban lebih : 1. Beban mekanik pada motor listrik terlalu besar 2. Arus start terlalu besar dan terlalu lama putaran nominal tercapai atau motor listrik berhenti secara mendadak 3. Terjadi hubungan singkat pada motor listrik antara fasa dengan fasa,atau antara fas dengan body 4. Motor listrik bekerja hanya dengan duaa fasa atau terbukanya salah satu fasa dari motor listrik tiga fasa. Prinsip kerja termal beban berdasarkan panas atu temperature yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui elemn-elemen pemanas bimetal.Jika panas berlebihan maka salah satu logam bimetal melengkung dan menggerakkan kontak mekanis pemutus rangkaian listrik(untuk bimetal seri tertentu) notasinya 95,96
Prinsip Kerja Bimetal pada TOR 7
Luqman Hakim LT-2D
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 terbatas
Diagram Kontak-Kontak pada TOR
Diagram Pemasangan TOR pada Magnetic Contactor
Cara kerja Overload pada suatu rangkaian motor listrik.Apabila terjadi beban lebih pada motor maka TOR atau Overload,akan menarik kontak-kontaknya secara otomatis
yang
tadinya
97,92
NO
akan
terhubung
ke
95,96
NC
dan
sebaliknya.Jika,pada rangkain motor dipasang pada kondisi 95,96 dan terjadi beban lebih maka 95,96 kembali keposisi awal.Semua pengontrol mati dan kontaktorkontaktor tidak hidup dan motornya juga mati,dan jika dilengkapi dengan aplikasi seperti bell,atau lampu pada TOR pada kontak 97,98 maka bell dan lampu akan hidup ketika terjadi beban lebih.
http://ilmanfauziharahap.blogspot.com/2012/11/thermal-overload-relay-tor.html
Pengaman Hubungan Singkat dan Beban Lebih
8
Luqman Hakim LT-2D
Alat untuk melindungi motor listrik terhadap adanya hubungan singkat dan beban lebih dalam perdagangan disebut “Pengaman Pemutus Rangkaian Motor atau Motor Protection Circuit Breaker (MPCB)”
Di dalam MPCB ada 2 buah relay yaitu 1. Relay magnet 2. Relay thermis
Relay magnet akan memutuskan hubungan singkat, sedangkan relay thermis terjadi beban lebih pada motor. Kontruksi MPCB ada yang dilengkapi pengaman terhadap tegangan rendah tetapi juga ada yang tidak ada pengamannya. Apabila motor listrik dikontrolkan langsung dengan MPCB, maka gunakanlah MPCB yang dilengkap dengan relay pelindung terhadap tegangan rendah. Sebaliknya, apabila mmotor kontrol dengan menggunakan kontrkator magnet maka gunakannlah MPCB yang tidak dilengkapi dengan relay pelindung tegangan rendah, sebab kontraktor itu sendiri dapat melindungi sendiri terhadap adanya penurunan tegangan.
Perhatikan gambar, apabila terjadi hubungan sngkat atau konsleting pada motor, maka arus yang mengalir pada kumparan relay C cukup besar, berati penguatan magnet yang terjadi jga besar akiabta inti dari relay magnet C menekan
9
Luqman Hakim LT-2D
kontak Normal Closed(NC ₁ ) sehingga kumparan dari relay tegangan M terputus dan kehilangan penguatannya. Hilangnya penguatan magnet M menyebabkan pegas e tidak mendapat tarikan lagi dari magnet M. Pegas e akan menarik palang d ke atas dan berikutnya palang a akan tertarik oleh pegas f ke sebelah kiri sambil memutuskan kontak-kontak NC₁, akibatnya hubungan jala-jala ke motor terputus. Begitu pula jika motor memikul beban lebih besar dari arus nominalnya, maka pada bimetal (B) akan timbul panas yang berlebihan dan melengkung ke sebelah kanan menyebabkan kontak Ncdari relay thermis membuka (open) sehingga kumparan magnet M kehilangan penguatan. Selanjutnya palang di tarik oleh pegas f kekiri, akibatnya kontak-kontak NC₁ yang menghubungkan motor ke jala-jala diputuskan.
Demikian pula apabilaterjadi penurunan tegangan jala-jala yang besranya ±20 % dari tegangan nominal motor, maka arus yang mengalir melalui kumparan relay magnet tegangan rendah M menjadi berkurang, sehingga pengatan magnet yang timbul juga kecil. Hal ini menyebabkan inti dari magnet M tidak kuat menahan gya tarik pegas e ke atas. Akibatnya palanng a lepas kembali kaitannya dari palaang d. Palang a tertarik oleh pegas f ke sebelah kiri yang selanjutnya memutus kontak-kontak NC₁, sehingga terputuslah hubungan jala-jala listrik ke motor. Apabila motor listrik mengunakan MPCB, maka untuk melindungi terhadap adanya hubungan singkat (konsleting) dan beban lebih tidak perlu lagi dipasang sekring atau NFB dan TOR secra sendiri-sendiri, sebab MPCB sudah dirancang untuk dapat melindungi motor listrik, baik terhadap adanya hubungan singkat (konsleting) maupun beban lebih, bahkan terhadap terjadinya tegangan rendah. MPCB dilengkapi dengan dua buah tombol tekan yaitu tombol start (on) dan tombol stop (off) yang dipasang satu poros serta dikopel langsung dengan ketiga
10
Luqman Hakim LT-2D
buah kotak yang menghubungkan motor dengan jala-jala. Warna tombol start biasayang hitam dan bertanda angka 1 (S ₁), sedangakn stop berwarna merah bertanda angka 0 (S ₀). Di dalam sistem pengontrolan motor listrik ada macam ganbar yaitu gambar pengawatan tunggal (Single Line Diagram)adlah diagram rangkaian kontrol, sedangkan untuk gambar pengawatan banyak adalah diagram pengawatan. Cara kerja suatu sistem pengontrolan motor listrik akan lebih mudah dimengerti apabila diterangkan dengan menggunakan dagram rangkaian kontrol, lebih-lebih jika sistem pengontrolan sudah abnyak dan rumit. Demikian pula dalam pelaksanaan praktik. Mula-mula diagram diagram rangkaian diagram rangkaian kontrolnya dahulu dirakit. Apabila diagram kontrol sudah bekerja dengan baru dirakit diagram rangkaian motornya. Peralatan diagram kontrol terdiri atas: 1. Tombol start (on) 2. Tombol stop (off) 3. Kumparan magnet (penarik kontak) 4. Kontak pengaman beban lebih 5. Kontak bantu
Diagram kontrol dibuat berupa garis tipis, ini menunjukkan bahwa rangkaian kontrol dialiri arus yang kecil. Sebaliknya pada diagram motor garisnya dibuat tebal, ini menandaan bahwa kabel yang dipergunakan untuk menghubungkan motor ke jala-jala mempunyai diameter yang lebih besar daripada diameter kabel untuk rangkaian kontrolnya. Selain itu pula menunjukkan bahwa arus yang mengalir pada rangkaian motor besar karena arus tersebut merupakan arus beban penuh dari motor. Peralatan dari ragkaian motor mencakup: 1. Sekring atau NFB 2. Kontak utama sebagai penghubung motor ke jala-jala 3. Relay bimetal atau MPCB
Berdasarkan maksud diatas diagrampengawatan kontrol adlah gabungan antara diagram rangkaian kontrol dan diagram rangkain motor. Adanya diagram kontrol dan diagram pengawatan, maka akan sangat membantu sekali terhadap 11
Luqman Hakim LT-2D
kelancaran perakitanpengontrolan motor listrik di industri. Di samping ittu akan memudahkan dalam mencari dan melokalisir setiap gangguan yang terjadi pada peralatan kontrolnya.
Gambar tersebut adalah diagram rangkaian kontrol, diagram rangkaian motor dan diagram pengawatan motor 3 fasa dengan kontraktor magnet dengan dilengkapi pengaman MPCB. Motor Protection Ciercuit Beaker (MPCB) yang dilengkapi relay rendah selain dapat melindungi motor listrik terhadap gangguan hubungan singkat, beban lebih dan tegangan rendah, juga dapat dioperasikan secara manual(dengan tangan). Cara kerja pengontrolan motor 3 fasa dengan MPCB yang dilengkapi relay tegangan rendah sebagai berikut: ·
Jika tombol start (S₁) ditekan, maka motor akan berputar dan jika motor diinginkan untuk berhenti maka tombol stop (S ₀) yang ditekan. Apabila selama motor bekerja terjadi hubungan singkat atau beban lebih atau tegangan rendah, maka pengaman MPCB akan segera memutuskan rankaian motor dengan jala-jala secara otomatis.
http://agungnugrohonews.blogspot.com/2012/10/pengaman-hubungan-singkat-danbeban.html
12
Luqman Hakim LT-2D
