SISTEM KENDALI KENDALI MOTOR LISTRIK DAN PERANGKAT PERANGKAT HUBUNG BAGI (PHB) INSTALASI TENAGA LISTRIK
WIDYA APRI WANDINI RB201708799
PENDIDIKAN PROFESI GURU PRAJABATAN BERSUBSIDI UNIVERSITAS NEGERI PADANG 2017
SISTEM KENDALI KENDALI MOTOR LISTRIK A. Komponen kendali
1. Magnetik Kontaktor
Pengertian dan Fungsi Kontaktor merupakan komponen listrik yang berfungsi untuk menyambungkan atau memutuskan arus listrik AC. Kontaktor atau sering juga disebut dengan istilah relay contactor relay contactor dapat dapat kita temui pada panel kontrol listrik. Berikut adalah bentuk contactor yang dapat kita temui Tabel 1. Bagian-bagian Kontaktor
Prinsip kerja contactor sama seperti relay, dalam contactor terdapat beberapa saklar yang dikendalikan secara elektromagnetik. Pada suatu contactor terdapat beberpa saklar dengan jenis NO (Normaly Open ) dan NC (Normaly Close) dan sebuah kumparan atau coil elektromagnetik untuk mengendalikan saklar tersebut. Apabila coil elektromagnetik contactor diberikan sumber tegangan listrik AC maka saklar pada contactor akan terhubung, atau berubah kondisinya, yang semula FF menjadi ON dan sebaliknya yang awalnya ON menjadi OFF. Untuk memahami prinsip kerja contactor dapat dilihat dari gambar skema skema contactor berikut. contactor berikut.
Gambar 1.Skema Kontaktor Pada saat teminal A1 dan A2 diberikan sumber tegangan maka coil akan menarik tuas saklar pada contactor, setiap saklar dengan tipe NO (03 04, 13 14, 23 24) akan berubah menjadi ON dan setiap saklar tipe NC (31 32, 41 42) akan berubah menjadi OFF. Saklar contactor tipe NO pada umumnya memiliki kapasitar mengalirkan arus yang lebih besar daripada saklar tipe NC contactor.
Alat kontrol motor listrik a. Tombol Tekan (Push Button) Push button switch (saklar tombol tekan) adalah perangkat / saklar sederhana yang berfungsi untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik dengan sistem kerja tekan unlock (tidak mengunci). Normally Open (NO)
Merupakan kontak terminal dimana kondisi normalnya terbuka (aliran arus listrik tidak mengalir). Dan ketika tombol saklar ditekan, kontak yang NO ini akan menjadi menutup (Close) dan mengalirkan atau menghubungkan arus listrik. Kontak NO digunakan sebagai penghubung atau menyalakan sistem circuit (Push Button ON).
Gambar 2. Push Button NO Normally Close (NC)
Merupakan kontak terminal dimana kondisi normalnya tertutup (mengalirkan arus litrik). Dan ketika tombol saklar push button ditekan, kontak NC ini akan menjadi membuka (Open), sehingga memutus aliran arus listrik. Kontak NC digunakan sebagai pemutus atau mematikan sistem circuit (Push Button Off).
Gambar 3. Push Button NC Normally Open (NO) + Normally Close (NC)
Titik kontak ini bekerja dengan prinsip kedua kontak di atas. 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 ini memiliki tiga buah titik kontak. ko ntak.
Gambar 3. Push Button NO NC b. Thermal Overload Relay (TOR) 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. 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 antara lain adalah: 1) 2) 3) 4)
Beban mekanik pada motor listrik terlalu besar; Arus start terlalu besar dan terlalu lama putaran nominal tercapai atau motor listrik berhenti secara mendadak; Terjadi hubung singkat pada motor listrik (antara phasa dengan phasa atau antara phasa dengan body; Motor listrik bekerja hanya dengan 2 phasa atau terbukanya salah satu phasa dari motor listrik 3 phasa.
Arus yang terlalu besar pada beban atau motor listrik akan mengalir pada belitan motor listrik dan dapat menyebabkan kerusakan dan atau terbakarnya
belitan motor listrik. Untuk menghindari terjadinya panas yang berlebihan akibat beban lebih maka dipasang termal beban lebih pada alat pengendali panas. Prinsip kerja termal beban berdasarkan panas at au 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 4. Bagian-bagian Kontaktor
Prinsip kerja dari bimetal pada TOR ditunjukkan pada Gambar 5 di bawah ini.
Gambar 5. Prinsip Kerja Bimetal 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.
Gambar 6. Diagram Kontak-Kontak pada TOR
Diagram penyambungan kontak-kontak pada TOR pada magnetic contactor ditunjukkan pada Gambar 7 A1
1
3
5
A2
2
4
6
97
95
98
96
Gambar 7. Diagram Penyambungan TOR pada Magnetic Untuk mengatur besarnya arus maksimum yang dapat melewati TOR, dapat diatur dengan memutar penentu arus dengan menggunakan obeng sampai diperoleh harga yang diinginkan.
Gambar 8. Cara Mengatur TOR
c. Lampu Indikator 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 9. Lampu Indikator
d. Time Delay Relay Relay timer atau relay penunda batas waktu banyak digunakan dalam instalasi motor, terutama instalasi yang membutuhkan pengaturan waktu secara otomatis. Peralatan kontrol ini dapat dikombinasikan dengan peralatan kontrol lain, contohnya dengan MC ( Magnetic Contactor ), Thermal Over Load Relay, dan lainlain.
Gambar 10. Bentuk Fisik TDR
Gambar 11. Dudukan TDR
Fungsi dari peralatan kontrol ini adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan untuk mangatur waktu hidup atau mati dari kontaktor atau untuk merubah sistem bintang ke segitiga dalam delay waktu tertentu. Kumparan pada timer akan bekerja selama mendapat sumber arus.
Apabila telah mencapai batas waktu yang diinginkan maka secara otomatis timer akan mengunci dan membuat kontak NO menjadi NC dan NC menjadi NO
(a)
(b)
Gambar 12. (a) Letak Kaki dudukan TDR (b). Pengawatan TDR e. Mini Circuit Breaker (MCB) MCB merupakan salah satu pengaman pada suatu rnagkaian kontrol. Pada MCB memiliki pengaman beban/ daya lebih dari daya yang dipakai, sehingga apabila yang digunakan pada sistem tersebut melebihi. MCB juga berfungsi sebagai pengaman kesalahan rangkaian, sehingga apabila terjadi short circuit maka MCB akan menjadi trip.
Gambar 13. MCB
B. Aplikasi Kendali Motor Listrik 1. Pengasutan Langsung ( Direct on line/DOL starter )
Direct Online adalah teknik yang memungkinkan kita untuk start/stop motor melalui suatu rangkaian kontrol. atau bisa disebut sebagai Rangkaian Pengunci. karena rangkaian DOL berfungsi untuk menjaga agar arus listrik tetap mengalir pada sebuah rangkaian pengendali. rangkaian DOL adalah rangkaian yang paling dasar/sederhana saat mempelajari SISTEM PENGENDALI. Karakteristik umum : Arus starting : 4 sampai 8 kali arus nominal Torsi starting : 0,5 sampai 1,5 kali torsi nominal Kriteria pemakaian :
a. b. c. d.
3 terminal motor , daya rendah sampai menengah Arus starting tinggi dan terjadi drop tegangan Peralatan sederhana Waktu total yang diperlukan untuk DOL Starting direkomendasikan tidak lebih dari 10 detik
Cara kerja Sederhana pada rangkaian DOL dibagi atas dua rangkaian:
Rangkaian Daya Pada rangkaian daya akan ditemukan komponen utama yang akan mengalirkan daya dari sumber ke beban yaitu motor. Mengalir atau tidaknya daya untuk motor ini diatur oleh rangkaian kontrol.
Rangkaian kontrol Kontrol ini bekerja melalui sebuah device listrik yang disebut dengan kontaktor yang akan memutuskan/mengalirkan daya dari sumber ke motor melalui anak-anak kontaknya. Biasanya kontak yang digunakan adalah jenis normal terbuka atau Normally Open yang sering disingkat dengan NO). Irst adalah arus pengasutan (starting) dengan mengabaikan arus pemagnetan yang sangat kecil besarannya. Maka arus starting motor induksi sangat besar I dibanding arus nominalnya, tergantung pada tipe motor, maka arus starting dapat mencapai 6 - 7 kali arus normal. Pengasutan secara langsung DOL (direct on line) akan menarik arus sangat besar dari jaringan ( 6 - 7 kali arus normal), dan torsi pengasutan 0,5 - 1,5 x torsi nominal.
Gambar 15. Rangkaian Kontrol dan Daya DOL Apabila tersedia voltase untuk rangkaian daya dan rangkaian kontrol, tekan tombol ON, kontaktor akan bekerja, akan menyala dan motor akan bekerja. Setelah tekanan ke tombol ON dilepas, tombol ON kembali ke posisi NO, rangkaian kontrol tetap bekerja, karena fungsi Tombol ON diambil alih oleh kontak NO nomor 53-54 kontaktor K(saklarpengunci). Apabila arus ke motor naik melampaui arus penyetelan TOLF2, maka TOLF2 akan bekerja yang mengubah posisi kontak-kontak relainya.
Gambar 15. Rangkaian Kontrol dan Daya DOL
Kontak relai TOLF2 nomor95 96 berubah posisi dari NC ke posisi terbuka. Akibatnya hubungan rangkaian kontrol sumber voltase terputus dan system pengontrolan motor berhenti beroperasi. Apabila hal ini terjadi, periksa dan analisa gangguan yang mungkin terjadi terhadap sistem operasi motor. Untuk mengembalikan sistem kontrol ke posisi semula adalah dengan menekan RESET agar kontak relai nomor 95-96 kembali keposisi semula (NC).Untuk menghentikan motor adalah dengan menekan tombol OFF. 2. Pengasutan bintang-segitiga (Motor Starting Star-Delta)
a. Instalasi pengasutan motor star delta teknik manual Instalasi ini disebut manual karena proses perpindahan belitan motor dari star ke delta dilakukan secara manual dengan menekan satu tombol khusus yang berguna mengganti/menukar hubungan belitan motor dari star ke delta secara manual.
Gambar 16 Diagram kontrol pengasutan star delta manual .
Gambar 17 Diagram daya pengasutan star delta manual .
Berdasarkan diagram kontrol dan daya diatas kita bisa menyimpulkan bagaimana prinsip dari instalasi start motor bintang ke delta secara manual, yaitu; Tekan push button S1 maka kontaktor utama K akan mendapatkan tegangan, kontak bantu N) 13-14 kontaktor K yang dipasang paralel dengan push button S1 akan segera mengunci. Seiiring dengan bekerjanya kontaktor utama K, kontaktor KY juga mendapat tegangan sehingga motor akan berputar dalam keadaan belitan bintang / star. Pada kondisi ini lampu indikator H1 menyala yang menandakan hubungan belitan motor sedang bekerja pada hubungan bintang Setelah motor berputar stabil pada putaran bintang, maka bisa dilakukan perpindahan / perubahan belitan motor dari bintang ke delta dengan cara menekan push button S-YD. Ketikan push button S-YD ditekan, maka aliran arus ke kontakor KY menjadi terputus, lampu H1 pun mati, sedangkan pada kontaktor KD mendapatkan tegangan dan kontak bantu NO 13-14 kontaktor KD yang terpasang paralel dengan NO push button S-YD langsung mengunci sehingga motor berubah hubungan belitannya dari bintang menjadi delta, dan lampu H2 sebagai indikator bahwa motor sudah sudah bekerja pada belitan dlta akan menyala. Jika push button S0 ditekan maka aliran arus menuju semua coil kontaktor akan terputus dan motor akan berhenti bekerja (stop).
Proteksi dari TOR aktif saat motor bekerja, maka kontak OL 95-96 akan terbuka
sehingga aliran listrik menuju semua kontaktor akan terputus, motor akan mati dan kontak OL 97-98 akan tetutup dan menyebabkan lampu indikator H3 menyala sebagai tanda bahwa motor mati disebabkan OR aktif Ada kontaktor bantu NC 21-22 dai masing-masing kontaktor KY dan KD yang dipasang seri terhadap kontaktor lainnya (lihat gambar). Kontak bantu NC kontaktor KY seri dengan kontaktor KD, begitupun sebaliknya. Ini dimaksudkan sebagai pengaman agar saat motor dihubung bintang maka tidak memungkinkan motor menjadi hubungan delta pada saat bersamaan karena saat kontaktor KY bekerja, kontak bantu NC seri dengan kontaktor KD terbuka, sehingga KD selamanya tidak aktif ketika kontaktor KY bekerja, ataupn sebaliknya. b. Instalasi pengasutan motor star-delta otomatis Pada instalasi ini disebut otomatis karena peran pushbutton S-YD ditas digantikan dengan komponen timer, diman kondisi ON/OFF kontak timer akan berubah secara otomatis berdasarkan setingan waktu dari timer tersebut.
Gambar 18 Diagram kontrol pengasutan star delta otomatis Secara umum prinsip kerja instalasi star-delta otomatis ini sama dengan manual, hanya saja proses perpindahan hubungan belitan bintang menjadi belitan segitiga menggunakan fungsi timer. .
Ketika timer mendapatkan tegangan maka kontak timer yang terpasang seperti
pada diagram kontrol diatas akan berubah kondisi ketika setingan waktu timer sudah tercapai. Kontak timer NC akan menjadi NO dan NO akan menjadi NC hanya jika setingan waktu telah diset di timer tersebut terpenuhi. Artinya, ketika waktu yang telah diset tercapai maka kontak NC jalur kontaktor KY akan menjadi terbuka sehingga motor terlepas terlepas dari hubungan bintang, dan secara bersamaan kontak NO timer akan tertutup yang menjadi tiger mengalirnya arus p ada kontaktor KD. Saat kontaktor KD bertegangan maka kontak bantu NO 13-14 dari kontaktor KD yang terpasang paralel dengan kontak timer NO akan langsung mengunci dan motor berputar dengan hubungan belitan delta. Pada kondisi ini fungsi timer sudah tidak berpengaruh lagi. Pada sat motor sudah bekerja pada belitan delta, kontaktor KY dan timer sudah tidak aktif karena aliran arusnya terputus via kontak bantu NC 21-22 dari kontaktor KD. Ini adalah salah satu cara pengamanan motor agar hubungan belitan bintang dan delta tidak bekerja bersamaan, dan juga merupakan cara menghemat umur timer, karena timer tidak selamnya bekerja, hanya aktif ketika hubungan belitan motor pada kondisi bintang saja.
Adapun diagram daya dari instalasi star-delta otomatis ini tidak ada bedanya dengan diagram daya pada instalasi star delta manual c. Pengasutan dengan Auto transformer (Auto Transformer Starting) Starting dengan cara ini adalah dengan menghubungkan motor pada tahapan tegangan sekunder auto transformer terendah. Setelah beberapa saat motor dipercepat, transformator diputuskan dari rangkaian dan motor terhubung langsung pada tegangan penuh.
Gambar 19 Starter dengan Auto-Transformer .
Transformator dibuat dari sejumlah tahapan tegangan sekunder yang biasanya 83 %, 67 % dan 50 % dari tegangan primer.
d. Pengontrolan Motor dengan Dua Arah Putaran Motor induksi 3 fasa adalah motor yang paling populer atau paling banyak digunakan dalam penggerak mesin-mesin di industri. Seperti penggerak pada pompa, conveyor, kompresor, blower, dan lain-lain. Hal itu mungkin dikarenakan motor induksi ini mempunyai beberapa keunggulan yang tidak dimiliki oleh motor-motor jenis yang lain, seperti ; kontruksinya yang sederhana, tahan lama, perawatannya mudah, dan punya efisiensi yang tinggi. Namun artikel kali ini tidak membahas tentang motor induksi secara keseluruhan. Artikel kali ini hanya akan membahas sedikit tentang bagaimana cara membalik putaran motor induksi 3 fasa. Untuk membalik arah putaran motor induksi 3 fasa adalah dengan membalik salah satu polaritas tegangan yang masuk ke motor. coba perhatikan gambar dibawah ini.
Gambar 20. Rangkaian daya forward reverse. K1 ON(forward), K2 ON(reverse) Pada gambar diatas terlihat kalau motor akan berputar ke kanan (forward) jika terminal belitan/winding motor menerima tegangan RST dengan R terhubung dengan U, S terhubung dengan V dan T terhubung dengan W. Dan motor akan berputar ke arah sebaliknya (reverse) jika terminal winding motor menerima tegangan RST dengan R terhubung dengan U, S terhubung dengan W dan T terhubung dengan V. Dengan kata lain tegangan RST dibalik menjadi RTS. Membalik dengan polaritas yang lain juga bisa, seperti R dengan S, atau R dengan T. Untuk mengubah atau membalik polaritas tegangan RST itu biasanya digunakan rangkaian pengendali mekanik dan magnetik yaitu rangkaian kontaktor. Dan sebagai pengaman motor dipasang juga pelindung motor (thermal overload). Perhatikan gambar diagram utama/daya forward reverse berikut ini.
Gambar 21. Rangkaian daya forward reverse. K1 ON(forward), K2 ON(reverse) Gambar diatas menunjukkan bahwa motor akan berputar ke kanan(forward), jika K1 bekerja. Saat kontaktor 1 bekerja, tegangan RST akan masuk ke motor secara berurutan. Dan gambar diatas juga menjelaskan kalau motor akan berputar ke kiri(reverse), jika K2(kontaktor 2) bekerja. Saat K2 bekerja maka polaritas tegangan RST yang masuk kemotor akan dibalik menjadi TSR.(lihat gambar diatas).dan yang terjadi adalah motor akan berputar ke kiri. Untuk mengatur atau mengendalikan kedua kontaktor tersebut diperlukan rangkaian kontrol forward reverse. Dan dibawah ini adalah diagram rangkaian kontrol forward reverse. Perhatikan gambar berikut, dan pahami bagaimana cara kerjanya.
Gambar 22. Rangkaian kontrol forward reverse Tegangan kerja koil kontaktor pada gambar rangkaian kontrol diatas adalah 220VAC. Sehingga gambar diatas mendapatkan catu daya fasa(R) dan nol(N). Namun biasanya juga digunakan kontaktor dengan koil kerja 380VAC, jadi harus diberi catu daya dengan tegangan line(fasa-fasa). Tegangan line disini berarti R-S,R-T atau S-T. Pemberian tegangan ini sebenarnya tergantung dari koil kontaktornya karena bisa juga tegangan kerja koil itu 100V,200V dan sebagainya. Pada gambar diatas terlihat bahwa arus listrik akan mengalir dan mengaktifkan K1 jika tombol ON1 ditekan. Meskipun ON1 dilepas K1 akan tetap aktif, hal ini dikarenakan ada interlock dari kontak bantu NO(K1) yang dipasang pararel dengan ON1. Sehingga arus listrik tetap mengalir ke koil kontaktor lewat kontak bantu NO(K1) tersebut. Saat K1 aktif hal ini berarti motor berputar ke kanan(forward). Dari gambar diatas juga terlihat adanya kontak bantu NC(K1) yang dipasang secara seri dengan koil K2, dan sebaliknya kontak bantu NC(K2) yang dipasang seri denga koil K1. Kontak bantu NC disini berfungsi sebagai interlock pengaman. Misalnya, jika ON1 ditekan dan K1 aktif (motor berputar forward), meskipun ON2 ditekan maka arus listrik tidak akan mengalir ke koil K2, karena NC(K1) tersebut telah membuka. Dan untuk membalik putaran(reverse), maka harus ditekan tombol OFF terlebih dahulu, sehingga K1 off dan tombol ON2 sekarang bisa ditekan untuk mengaktifkan koil K2. Sehingga motor bisa berputar ke kiri(reverse). Begitu juga untuk mengembalikan putaran motor ke forward.
PERANGKAT HUBUNG BAGI (PHB) INSTALASI TENAGA LISTRIK A. Perangkat Hubung Bagi (PHB)
1. Pengertian Perangkat Hubung Bagi (PHB) PHB (Perangkat Hubung Bagi) merupakan tempat percabangan dari sirkit yang ada pada sebuah intalasi listrik yang dilengkapai dengan proteksi arus dan indikator lampu serta indikator pengukuran.
Gambar 1. Perangkat Hubung Bagi
2. Fungsi Perangkat Hubung Bagi (PHB) Utama a. Menerima energy listrik dari APP (alat pembatas dan pengukur). b. Menyalurkan energy yang diterima dari APP ke beban atau kesub PHB yang lain. c. Sebagai tempat pembagi, maksudnya adalah PHB merupakan tempat pembagian untuk membentuk beberapa grup atau cabang (sirkit). d. Sebagai tempat peletakkan pemutus arus . e. Sebagai tempat peletakkan proteksi arus Sebagai tempat peletakkan rangkaian ndicat, f. Sebagai tempat peletakkan peralatan ndicator.
ndicator baik alat pengukur atau lampu
3. Komponen Perangkat Hubung Bagi (PHB)
Perangkat Hubung Bagi (PHB) adalah perangkat yang digunakan pada instalasi listrik agar sistem dapat bekerja dengan aman dan handal sebelum didistribusikan ke beban-beban. Berikut kami sajikan beberapa komponen Perangkat Hubung Bagi (PHB), antara lain : a. Box Panel PHB
Gambar 2. Box Panel b. Pengaman Beban Lebih (MCB, MCCB, ELCB, dll)
c. d. e. f. g. Gambar 3
MCB
MCCB
ELCB
c. Pengaman Hubung Singkat (Fuse/Sekering)
Gambar 4. Sekering/Fuse d. Saklar (Switch)
Gambar 5. Saklar e. Komponen Indikator (Lampu, AVO Meter, dll)
Gambar 6a . Lampu
Gambar 6b. Amperemeter
Gambar 6c. Voltmeter
Gambar 6d . Ohmmeter
B. KONSTRUKSI PHB
PHB jika ditinjau dari segi bentuk konstruksinya, dapat dibedakan sebagai berikut : 1) Konstruksi Terbuka Pada jenis PHB dengan konstruksi terbuka ini pada bagian-bagian yang aktif atau bertegangan seperti rel beberapa peralatan, terminal dan penghantar dapat terlihat dan terjangkau dari segala sisi. Pemasangan PHB sistem terbuka ini hanya diijinkan pada ruangan yang tertutup dan hanya operator atau orang yang profesional yang boleh masuk dalam ruangan tersebut.
2) Konstruksi Semi -Tertutup PHB jenis ini berupa panel yang dilengkapi dengan pengaman yang dapat mencegah terjadi kontak dengan bagian-bagian yang bertegangan pada PHB. Pengaman ini pada umumnya dipasang pada bagian sakelar/tombol operasi muka,
sehingga
operator tidak mempunyai akses menyentuh bagian - bagian yang bertegangan pada PHB dari arah muka. Namun demikian pada panel jenis ini tidak semua sisi tertutup seperti contohnya pada bagian belakang dan sampingnya. Untuk itu PHB jenis ini pula hanya diijinkan dipasang pada ruangan tertutup dan hanya operator atau orang yang profesional yang boleh masuk ruangan tersebut.
Gambar 7. PHB Konstruksi Semi Terbuka
3) Konstruksi Lemari PHB jenis konstruksi cubicle ini adalah tertutup pada semua sisinya, sehingga tidak ada akses untuk kontak dengan bagian yang bertegangan selama pengoperasian, karena konstruksi tertutup pada setiap sisinya, maka pemasangan PHB jenis ini tidak harus di tempat ya ng tertutup dan terkunci, atau dengan kata lain dapat dipasang pada tempat-tempat umum pengoperasian listrik. PHB jenis ini ada yang dibuat dengan sistem laci, yaitu komponen atau perlengkapan PHB ini dapat ditarik atau dilepas/untuk keperluan perbaikan atau pemeliharaan. Untuk memasang kembali dalam sistem, kita cukup mendorong ke dalam seperti kita mendorong laci. Pada PHB sistem laci ini bagian atau komponen yang bisa dilepas dan dipasang kembali, biasanya berupa sakelar pemisah atau pemutus tenaga untuk saluran masuk, saluran keluar dan sakelar penggandeng.
Gambar 8. PHB Konstruksi Lemari
4) Konstruksi Kotak (Box) PHB jenis kotak (box) ini ada yang terbuat dari bahan isolasi, plat logam, baja tuang, dsb. Di dalam kotak tersebut sudah dilengkapi dengan tempat untuk pengikat pemasangan rel, sekering, sakelar kontraktor dsb.
Gambar 9. PHB Konstruksi Box
C. JENIS DAN APLIKASI PHB 1. Jenis
Setiap PHB dibuat satu atau beberapa bagian yang mana untuk mengakomodasi jumlah item dari peralatan. Beberapa bagian PHB itu dibuat untuk memudahkan dalam perencanaan, dan rancang bangun. Ga mbar 1.5 menunjukkan contoh dari tiga macam metode pemasangan perlengkapan bagian PHB, yaitu pemasangan dengan cara tetap (fix) mudah dipindah pindah (removable) dan sistem laci (withdrawable), yang dicontohkan oleh diagram satu garis dari unit pensuplai motor.
Gambar 10. Metode Pemasangan Perlengkapan PHB
Pada pemasangan dengan sistem tetap (fix) unit saluran keluar secara permanen dihubungkan ke rel melalui kabel atau penghantar rel. Untuk mengganti perlengkapan maka perlu diisolasi terhadap rel, kabel yang me nuju ke motor dan kabel untuk kontrol, dan pengukuran yang dihubungkan secara langsung maupun melalui terminal harus diputuskan. PHB dengan pemasangan tetap (fix) dengan menggunakan sekring HRC tegangan rendah yang dilengkapi dengan sakelar pemisah. Untuk sistem yang dapat dipindah-pindah input diperoleh melalui sebuah kotak isolasi 3 fasa yang memberikan daya listrik dari rel ke perlengkapan dengan menggunakan tusuk kontak 3 fasa.
Perbedaan dengan dua sistem yang telah dijelaskan di atas, pada sistem laci ini mempunyai keunggulan yaitu mudah dalam pelayanan dan keamanan operatornya lebih terjamin. Pada sistem ini baik untuk saluran masuk dan keluar penyambungannya dengan sistem kontak tusuk, sehingga kita tidak perlu melepas kabel yang menuju ke motor, kecuali itu juga pada sistem laci (withdrawable) ini dilengkapi dengan sakelar pembatas pada rangkaian pengunci kumparan kontaktor yang berfungsi sebagai sakelar interlok mekanik untuk mencegah agar unit tidak bisa diaktifkan sebelum posisi dari unit pada waktu memasukkan betul-betul telah tersambung sempurna. 2. Aplikasi
Bentuk dan konstruksi PHB yang ada dipasaran sangat banyak, sehingga susah untuk membedakan PHB jika dilihat dari bentuk fisiknya saja. Untuk membedakan PHB yang jenisnya sangat bervariasi akan lebih tepat jika ditinjau dari aplikasinya. Berikut adalah contoh dari beberapa pemakaian PHB yang lazim ditemui di lapangan : PHB untuk penerangan dan daya PHB untuk unit konsumen PHB untuk distribusi sistem saluran penghantar (trunking) PHB untuk perbaikan faktor daya PHB untuk distribusi di Industri PHB untuk distribusi motor- motor PHB utama PHB untuk distribusi PHB untuk sub distribusi
PHB untuk sistem control
D. STANDAR PERANCANGAN PHB 1. Umum
PHB dengan rating arus sampai dengan 4000 A dipasang sebagai PHB induk
di industri,
bangunan gedung bertingkat yang besar, rumah sakit
besar, atau pada tempat-tempat yang mengkonsumsi daya listrik yang besar. Pada umumnya sistem konfigurasi suplai tenaga listrik di industri melalui sebuah PHB induk (pusat
daya) yang
diisi/disuplai dari satu atau lebih
transformator, kemudian melalui rel saluran keluar dihubungkan distribusiyang
melayani
beberapa
buah
beban.
Tentu
saja
ke PHB
saluran
masuk
maupun keluar diamankan oleh pemutus tenaga.
Gambar 11. Single line Perancangan PHB
Pemisahan antara PHB induk dengan PHB distribusi mempunyai beberapa keuntungan : PHB induk dapat dipasang dekat dengan transformator penyulang, sehingga
hanya memerlukan kabel yang pendek. Pemutus tenaga untuk saluran masuk maupun saluran keluar, membutuhkan satu bentuk konstruksi, karena ukuran fisiknya relatif sama.
hanya
PHB distribusi ini dipasang dekat dengan beban, sehingga hanya memerlukan kabel yang pendek. Oleh karena kabel yang menghubungkan antara PHB induk dengan PHB distribusi cukup panjang, sehingga komponen PHB distribusi dapat menggunakan komponen dengan kemampuan menahan terhadap arus hubung singkat yang rendah. 2. Rel dan Kabel Saluran Masuk
PHB induk ini pada umumnya ditempatkan pada tempat yang dekat dengan transformator penyulangan. Kabel yang masuk menuju ke rel PHB induk ini dapat dilakukan melalui bagian bawah atau atas. Apabila kapasitas daya (transformator) nya besar, maka penarikan kabel untuk saluran ma suk dapat dengan cara diparalel dua kabel atau lebih. 3. Saluran Keluar
Untuk saluran keluar ini adalah menggunakan kabel yang panjangnya tergantung oleh jarak, demikian pula perlu dipertimbangkan arus dan drop tegangannya. Diperkenankan menggunakan kabel pararel, bila arusnya lebih dari 250A. Pada umumnya kabel keluar melalui bagian bawah dari PHB, pemasangan kabel dapat dilakukan dengan menggunakan nampan kabel (cable try) yang digantung dilangitlangit, dapat pula dengan cara membuat lorong di bawah lantai untuk saluran kabel. 4. Prosedur Pelayanan dan Pemeliharaan
Prosedur pelayanan dan pemeliharaan harus mengikuti ketentuan- ketentuan yang berlaku (PUIL 2000 pasal 601 B) Apabila PHB nya jenis laci (withdrawable) maka perlu dipertimbangkan ruang yang cukup untuk pengoperasian. Pada saluran keluar dari PHB induk yang menuju ke PHB distribusi perlu diperhatikan pula hal-hal yang berhuhungan dengan pelayanan dan pemeliharaan ini. Untuk itu pada saluran keluar harus diberi ruang yang cukup untuk pelayanan dan pemeliharaan 5. Fasilitas Isolasi
Apabila beberapa transformator menyulang sebuah rel atau beberapa bagian rel dengan sistem gandeng, maka diperlukan sakelar isolasi. Ini dimaksudkan apabila terjadi gangguan, perbaikan, dan modifikasi rangkaian, saluran masuknya dapat
diisolasi. Untuk keperluan ini dapat dilakukan dengan cara memasang : Sakelar pemisah dengan rating sampai dengan 3000A Sakelar beban yang menggunakan HRC fuse Pemutus tenaga dengan sistem laci (withdrawable) Pada akhirnya, pertimbangannya bukan hanya penghematan biaya semata, tetapi perlu dipertimbangkan pula luas ruang yang diperlukan untuk PHB. Pengisolasian ini diperlukan pula untuk saluran keluar dari rel, yaitu untuk keperluan pada saat ada gangguan, pemeliharaan modifikasi rangkaian dsb. Dalam beberapa hal sakelar pemutus beban dengan sekering HRC yang dipakai untuk pengaman hubung singkat dapat dipakai untuk keperluan tersebut. 6. Rel
Sistem rel yang dipakai pada PHB induk disebut dengan “Sistem 4 rel”. Tiga rel diperuntukkan untuk penghantar 3 fasa masing- masing LI/R, L2/S, dan L3/T dan satu rel lagi diperuntukkan untuk hantaran PE atau PEN, yang diletakkan pada bagian bawah di PHB. Sedangkan untuk rel fasanya dipasang pada bagian atas secara mendatar. Sehubungan dengan kapasitas pembebanan dari rel utama ini, ukuran rel harus ditentukan dengan cermat. Sebagai dasar untuk menentukan ukuran rel diantaranya adalah : kondisi operasi normal dan rating arusnya, kondisi hubung singkat (berupa panas yang dibangkitkan diakibat oleh arus hubung singkat tersebut) dan besarnya ketegangan dinamis. Dengan demikian data-data dari pabrik pembuat rel ini harus relevan dengan standar desain PHB yang telah ditetapkan sesuai dengan ketentuan. Tabel berikut ini merupakan tabel yang menunjukan berbagai ukuran dan dan kemampuan hantar arus pengantar rel (bus-bar) dari bahan tembaga.
KAPASITAS PENGHANTAR REL (BUS-BAR) TANPA ISOLASI
Rating arus dan arus hubung singkat dari rel utama memp unyai harga yang berbeda menurut jenis PHB nya, dan tergantung oleh : Posisi pemasangan komponen PHB Luas penampang penghantar Kekuatan mekanik penghantar Pemisahan antar penopang Kemungkinan pengaruh pemanasan dari komponen lain Pengaruh dari penghantar yang satu terhadap yang lain Hantaran rel untuk pentanahan (PE atau PEN) secara listrik harus dihubungkan ke kerangka PHB dan ukurannya diperhitungkan agar mampu dialiri oleh setiap arus hubung singkat yang mungkin timbul. Ukuran rel penghantar untuk PE atau PEN berdasarkan pengalaman adalah 25% kali ukuran rel penghantar fasanya.
7. Posisi Saluran Masuk dan Keluar
Aspek yang penting dari spesifikasi busbar adalah secara fisik posisi saluran masuk dan keluar dari suatu PHB. Berikut adalah ilustrasi sebuah kemungkinan dari pengaturan saluran masuk dan keluar dari suatu PHB.
Gambar 12. Satu pengisian disatu sisi
Gambar 13. Satu pengisian dari tengah
Gambar 14. Dua pengisian pada sisinya
Gambar 15. Dua pengisian di tengah
Gambar 16. Satu pengisian di tengah dan dua di sisi. 8. Bahan dan Penandaan Rel
Bahan yang dipakai untuk rel kebanyakan dibuat dari tembaga elektrolit dan alumunium. Berdasarkan standar IEC28 tentang Standar International dari tahanan yang terbuat dari tembaga, menyebutkan bahwa besar tahanan jenis 2 tembaga adalah 20 = 1/58 = 0,017241 mm /m. Dimana besar dari koefisien temperature 20 pada suhu 20 C untuk tembaga adalah 20 = 3,93 x 10-3/K. Harga ini akan bertambah besar atau kecil berbanding lurus dengan perubahan konduktifitasnya. Sedangkan untuk bahan penghantar dari alumunium berdasarkan standar IEC 111 tentang Standar International dari tahanan yang terbuat dari alumunium (Commercial Hard Drawn Alumunium), menyebutkan bahwa besar tahanan jenis 2 alumunium adalah 20 = 0,028264 mm /m. Dimana besar dari koefisien temperature
-3 20 pada suhu 20 C untuk alumunium adalah 20 = 4.03 x 10 /K. Harga ini akan bertambah besar atau kecil berbanding lurus dengan perubahan konduktifitasnya. Untuk identifikasi rel biasanya dengan cara di cat, berdasarkan PUIL identifikasi warna adalah sebagai berikut : Merah LI/R Kuning
-
L2/S
Hitam
-
L3/T
Biru
-
Netral
Kemudian untuk rel pentanahan PE atau PEN indentifikasi warnanya adalah loreng (hijau-kuning). Identifikasi juga dapat dilakukan cukup dengan menggunakan lambang huruf, yaitu untuk fasanya adalah L1/R, L2/S, L3/T dan N untuk netral.
9. Beban Motor
Apabila terdapat sebuah atau lebih beban motor yang disuplai dari saluran keluar PHB, maka harus ikut diperhitungkan dalam menentukan ukuran relnya, sebab motor-motor ini akan memperbesar arus hubung singkat dari sistem. 10. PHB Standar Seperti telah disinggung pada pembahasan sebelumnya, bahwa dipasaran terdapat berbagai macam dan jenis PHB. Berikut adalah beberapa contoh dari PHB yang ada dipasaran tersebut. a) PHB Distribusi Bentuk Box PHB jenis ini dipakai untuk distribusi daya listrik dengan kapasitas antara 2501800 A, bahan selungkup yang dipakai adalah terbuat dari :
Bahan isolasi
Plat logam
Baja tuang Pada gambar 17 dan 18 berikut terlihat PHB jenis box dengan pengisolasian total, artinya semua perlengkapannya terbuat dari bahan isolasi, sehingga akan menambah derajat pengamannya dan dapat mencegah te gangan sentuh
Gambar 17. Kontruksi Pengisolasian PHB jenis box
Gambar 18. PHB jenis box dengan pengisolasian total Jika kita perhatikan dari gambar di atas, maka cukup dengan merakit bagian bagian (tiap box) kemudian menyatukannya dengan bagian yang lain, dengan demikian akan memudahkan dalam hal penanganannya. Semua selungkup dibuat dari glass-feber-polyester resin, ini secara teknis merupakan kombinasi bahan dengan kualitas yang baik dan baik untuk kebutuhan PHB, bahan isolasi ini mempunyai keunggulan : Isolasinya tinggi Derajat pengamanannya tinggi Tidak korosi Kekuatan mekanik yang besar Mudah dalam pengerjaannya Tahan panas Tidak memerlukan perawatan Bobotnya ringan Gambar 19. adalah salah satu contoh PHB jenis box dengan selungkup pelat logam, konstruksi jenis ini cocok untuk PHB induk, distribusi dan kontrol. Rakitan box ini dapat dipasang di atas lantai (free standing) atau juga menempel di dinding.
Gambar 19. PHB jenis box dengan dengan selungkup pelat logam PHB dengan selungkup pelat ini mempunyai keunggulan dalam hal: Andal dalam pengoperasian Mudah untuk melakukan perluasan Mudah dalam pemasangannya Tidak memerlukan banyak perawatan PHB distribusi dengan selungkup terbuat dari baja tuang dapat dilihat pada gambar 14 PHB ini mempunyai konstruksi yang kokoh dan tahan korosi. Oleh karena itu banyak digunakan pada tempat- tempat berdebu, pekerjaan kasar, lembab, dan pada daerah yang mempunyai iklim yang ekstrim. PHB distribusi jenis ini mempunyai karakteristik sebagai berikut : Konstruksinya kokoh Dibuat dengan sistem modular Membutuhkan tempat yang tidak terlalu luas Pemasangannya mudah Perencanaan proyek dapat dilakukan dengan mudah Memungkinkan untuk diadakan perluasan Mudah dikombinasikan
Gambar 20. PHB jenis box dengan selungkup baja tuang
b)PHB Distribusi Kecil Penggunaan dari PHB ini pada umumnya untuk konsumen rumah tangga, gedung administrasi, gedung komersial dan tempat-tempat umum. PHB distribusi kecil dengan rating arus sampai dengan 63 A dihubungkan setelah KWH meter atau PHB induk. Komponen-komponen yang ada di PHB distribusi ini biasanya berupa sakelar tegangan rendah, ELCB, MCB sakering dsb. Gambar 21 berikut menunjukkan salah satu contoh PHB distribusi kecil, dimana selungkupnya terbuat dari bahan isolasi polyster
Gambar 21. PHB distribusi kecil dengan isolasi polyster
11. Komponen Utama PHB
Komponen utamanya PHB ini jenisnya sangat banyak, karena untuk setiap PHB dengan aplikasi berbeda akan membutuhkan komponen utama ya ng berbeda pula, misalnya PHB distribusi dan PHB kontrol. Karena komponen utama PHB ditinjau dari jenis dan konstruksinya sangat bervariasi, maka berikut ini hanya akan diberikan beberapa contoh utama PHB secara umum. a) Peralatan Pengaman Tegangan Renda h Pengaman ini berfungsi untuk mengamankan sistem, yaitu dengan cara mendeteksi kesalahan/gangguan dan pemutusan bagian sistem yang terganggu seperti: Sekering Sekering atau pengaman lebur ini umumnya digunakan untuk : Pengaman beban lebih pada hantaran dan peralatan listrik Pengaman hubung singkat pada hantaran dan peralatan listrik Pengaman lebur ini dapat bekerja dalam waktu yang lama apabila ada beban lebih 20% dan akan bekerja lebih cepat apabila arus kesalahannya lebih besar (hubung singkat). Gambar 22.
menunjukkan sebuah gambar dari
sekering jenis ulir.
Gambar 22. Sekering jenis ulir
Dan
pada
gambar
23,
menunjukkan
sebuah
gambar
dari
pengaman
sekering pisau (HRC fuse). Jenis sekering ini mempunyai kapasitas pemutusan yang tinggi (sampai 80 kA). Rating arus dari sekering ini berkisar antara
2-1200A pada tegangan 415 volt.
Gambar 23. Sekering pisau (HRC fuse). Pemutus tenaga
Pemutus tenaga ini dapat memutuskan rangkaian secara otomatis apabila terjadi beban lebih (overload) atau hubung singkat. Gambar 18 adalah contoh pemutus tenaga MCB dan MCCB
Gambar 24. MCB dan MCCB
b) Sakelar Pemisah
Sakelar ini dipakai untuk menghubungkan dan memutuskan rangkaian dalam keadaan tidak berarus (tidak berbeban), gambar 25 berikut menunjukkan konstruksi dari sakelar pemisah tersebut.
Gambar 25. Sakelar Pemisah Sakelar Beban
Sakelar beban ini boleh dioperasikan dalam keadaan rangkaian berarus (berbeban) gambar 26 berikut menunjukkan salah satu jenis sakelar beban tersebut.
Gambar 26. Sakelar Beban
c)
Penopang Rel Penopang rel ini adalah merupakan bagian atau komponen PHB yang penting, karena komponen ini berfungsi kecuali sebagai dudukan rel dan sekaligus mengikat rel tersebut agar tidak bergerak, sehingga jarak antar rel dan jarak antara rel dengan bagian konduktif yang terdapat pada panel dapat terjaga dengan baik. Disamping itu juga berfungsi sebagai isolator antara rel dengan bagian-bagian konduktif yang terdapat pada panel. Terdapat beberapa jenis desain konstruksi penopang rel, diantaranya adalah rel penopang bentuk : silinder, persegi, tangga, jepit, dan sebagainya. Gambar 27 berikut menunjukan desain konstruksi dari berbagai jenis penopang rel seperti tersebut diatas.
Gambar 27. Jenis Penopang Rel 12.
Asesoris PHB
Asesories PHB adalah merupakan bagian dari komponen PHB disamping komponen utama. Asesories PHB ini adalah merupakan bagian kelengkapan dari PHB, sedang kita sendiri tahu bahwa terdapat pula berbagai macam jenis PHB, maka asesories PHB ini jenis dan bentuknya pun sangat bervariasi. Mengingat jumlah dan bentuknya
sangat bervariasi, maka berikut ini akan diberikan contoh dari beberapa asesories PHB untuk tegangan rendah yang dapat kita temui dipasaran. a) Rel Penyambung Rel penyambung ini berfungsi untuk menyambungkan secara listrik beberapa MCB satu atau tiga fasa, panjang rel ini dapat dipotong sesuai dengan kebutuhan dan biasanya panjang standar yang ada dipasaran adalah 2 m. Gambar 28 menunjukkan contoh dari jenis rel penyamb ung MCB tersebut.
Gambar 28. Rel Penyambung b)
Penopang Terminal Penopang ini digunakan untuk menempatkan terminal untuk pencabangan pada PHB. Tentunya bentuk penopang terminal ini disesuaikan dengan kebutuhan, gambar 29 menunjukkan contoh dari penopang terminal
Gambar 29. Penopang Terminal
c)
Terminal Pada PHB ini tidak bisa dihindari bahwa pencabangan mesti ada, yang memerlukan terminal untuk pencabangan. Gambar 29 berikut menunjukkan salah satu contoh dari terminal pencabangan tersebut.
Gambar 29. Terminal Pencabangan
d) Rel Omega dan Rel C Rel omega dan rel C ini ada terbuat dari cadmium dan alumunium, rel ini dalam perakitan PHB biasanya dipasang pada dasar (base) panel atau pada rangkanya. Fungsi dari rel ini adalah sebagai dudukan untuk komponenkomponen utama dari PHB diantaranya MCB, sekering terminal kontaktor dsb. Gambar 30 berikut menunjukkan gambar dari rel omega dan rel C.
Gambar 30. Rel Omega dan Rel C
