5

5

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Generator [8]

Generator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis

menjadi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator

memperoleh energi mekanis dari prime mover. Generator arus bolak-balik

(AC) dikenal dengan sebutan alternator. Generator diharapkan dapat

mensuplai tenaga listrik pada saat terjadi gangguan, dimana suplai tersebut

digunakan untuk beban prioritas.

Genset (generator set) merupakan bagian dari generator. Genset

merupakan suatu alat yang dapat mengubah energi mekanik menjadi

energi listrik. Genset atau sistem generator penyaluran adalah suatu

generator listrik yang terdiri dari panel, berenergi solar dan terdapat kincir

angin yang ditempatkan pada suatu tempat. Genset berperan penting

dalam operasional kereta api, tidak hanya sebagai suplai cadangan yang

terdapat pada gedung-gedung, rumah sakit, ataupun pada tempat-tempat

umum lainnya.

Genset pada kereta api menjadi suplai energi listrik satu-satunya

karena kereta api tidak mendapat suplai energi listrik dari PLN.Generator

terpasang satu poros dengan motor diesel, biasanya menggunakan

generator sinkron (alternator) pada pembangkitan. Generator

sinkron terdiri dari dua bagian utama yaitu: sistem medan magnet

dan jangkar. Generator ini kapasitasnya besar, medan magnetnya berputar

karena terletak pada rotor.

6

2.1.1 Konstruksi Generator Arus Bolak-Balik[8]

1. Rangka Stator

Terbuat dari besi tuang, rangka stator merupakan rumah dari

bagian-bagian generator yang lain.

2. Stator

Stator memiliki alur-alur sebagai tempat meletakkan lilitan

stator. Lilitan stator berfungsi sebagai tempat GGL induksi.

3. Rotor

Rotor adalah bagian yang berputar, pada bagian ini terdapat

kutub-kutub magnet dengan lilitannya yang dialiri arus searah,

melewati cincin geser dan sikat-sikat.

4. Cincin Geser

Terbuat dari bahan kuningan atau tembaga yang dipasang pada

poros dengan memakai bahan isolasi. Slip ring ini berputar

bersama-sama dengan poros dan rotor.

5. Generator penguat

Generator penguat merupakan generator arus searah yang

dipakai sebagai sumber arus. Umumnya generator AC ini

dibuat sedemikian rupa, sehingga lilitan tempat terjadinya

GGL induksi tidak bergerak, sedangkan kutub-kutub akan

menimbulkan medan magnet berputar. Generator itu disebut

dengan generator berkutub dalam, dapat dilihat pada gambar

berikut :

7

Gambar 2.1 Konstruksi Generator Berkutub Dalam

Keuntungan generator kutub dalam untuk mengambil

arus tidak dibutuhkan cincin geser dan sikat arang, karena

lilitan-lilitan tempat terjadinya GGL itu tidak berputar.

Generator sinkron sangat cocok untuk mesin-mesin dengan

tegangan tinggi dan arus yang besar. Secara umum kutub

magnet generator sinkron dibedakan atas:

a. Kutub magnet dengan bagian kutub yang menonjol

(salient pole). Konstruksi seperti ini digunakan untuk

putaran rendah, dengan jumlah kutub yang banyak.

Diameter rotornya besar dan berporos pendek.

b. Kutub magnet dengan bagian kutub yang tidak

menonjol (non salient pole). Konstruksi seperti ini

digunakan untuk putaran tinggi (1500 rpm atau 3000

rpm), dengan jumlah kutub yang sedikit. Kira-kira 2/3

dari seluruh permukaan rotor dibuat alur-alur untuk

tempat lilitan penguat, yang 1/3 bagian lagi merupakan

bagian yang utuh berfungsi sebagai inti kutub.

8

2.1.2 Prinsip Kerja Generator[8]

Prinsip kerja dari generator sesuai dengan hukum Lens, yaitu

arus listrik yang diberikan pada stator akan menimbulkan momen

elektromagnetik yang bersifat melawan putaran rotor sehingga

menimbulkan EMF pada kumparan rotor. Tegangan EMF ini akan

menghasilkan suatu arus jangkar. Prime mover akan memutar rotor

generator, kemudian rotor diberi eksitasi agar menimbulkan

medan magnet yang berpotongan dengan konduktor pada stator dan

menghasilkan tegangan pada stator. Dua kutub yang berbeda antara

utara dan selatan, maka tegangan yang dihasilkan pada stator adalah

tegangan bolak-balik.

Generator AC bekerja dengan prinsip induksi

elektromagnetik. Generator AC terdiri dari stator yang merupakan

elemen diam dan rotor yang merupakan elemen berputar dan terdiri

dari belitan-belitan medan. Generator AC jangkarnya diam

sedangkan medan utamanya berputar dan lilitan jangkarnya

dihubungkan dengan dua cincin geser.

2.1.3 Sinkronisasi Genset[8]

Proses memasukkan satu generator untuk kerja pararel

dengan generator AC yang lain disebut sinkronisasi. Umumnya

generator sinkron yang bekerja untuk suatu sistem tenaga bekerja

pararel dengan banyak generator yang lain atau dengan sistem

tegangan dari PLN. Generator dihubungkan dengan sistem yang

hidup atau dengan tegangan dan frekuensi yang konstan. Sistem

9

generator yang dihubungkan sudah mempunyai banyak generator

dan beban yang terpasang, sehingga berapapun daya yang

diberikan oleh generator yang baru masuk tidak mempengaruhi

tegangan dan frekuensi dari sistem. Hal ini generator dikatakan

terhubung dalam sistem yang kuat sekali ( infinite bus-bar ).

Mesin sinkron dalam keadaan diam tidak boleh

dihubungkan pada jala-jala (sistem) karena pada saat diam emf yang

terinduksi pada stator adalah nol, maka bila dihubungkan ke sistem

akan terjadi hubung singkat. Untuk dapat mensinkronkan generator

pada sistem perlu dipenuhi syarat sebagai berikut :

a. Tegangan efektif terminal generator harus sama besar dan

berlawanan arah dengan harga efektif tegangan jala-jala, atau

harga sesaat ggl generator harus sama besar dan berlawanan

arah.

b. Frekuensi masing-masing generator atau frekuensi generator

dengan jala- jala harus sama dengan sistem.

c. Tegangan generator harus memiliki urutan fasa yang sama

dengan sistem. Generator 3 fasa yang harus disinkronkan

cukup 1 fasa saja sedangkan 2 fasa yang lain akan sinkron

secara otomatis. Untuk mengetahui generator sudah sinkron

atau belum, digunakan 3 buah lampu indicator.

10

2.1.4 Efisiensi Genset[8]

Mutu sebuah generator sangat ditentukan oleh besarnya

efisiensi generator tersebut. Makin besar efisiensi sebuah

generator, maka dikatakan generator tersebut makin bagus.

Efiensi generator ini dihitung berdasarkan perbandingan antara

daya keluaran generator terhadap daya masukan awal generator.

2.1.5 Sistem-sistem Pendukung Pada Generator[8]

Pengoperasian suatu instalasi genset memerlukan sistem

pendukung agar dapat bekerja dengan baik dan tanpa

mengalami gangguan. Secara umum sistem-sistem pendukung

tersebut dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:

a. Sistem Pelumasan

Bertujuan untuk mengurangi getaran antara bagian-bagian yang

bergerak dan untuk membuang panas, maka semua bearing dan

dinding dalam dari tabung-tabung silinder diberi minyak

pelumas.

b. Sistem Bahan Bakar

Semua jenis genset pasti mempunyai sistem pendukung

bahan bakar untuk menunjang kinerja mesin genset, dalam 2 kali

putaran dan ini bahan bakar dialirkan ke dalam ruang silinder

dalam mesin genset. Penyemprotan bahan bakar ini dilakukan

dengan proses penyaringan terlebih dahulu oleh saringan bahan

bakar, jika terjadi kelebihan bahan bakar, maka bahan bakar

11

yang tersisa akan dikembalikan ke tangki bahan bakar melalui

pipa pengembalian bahan bakar.

c. Sistem Pendinginan

Mesin genset ternyata hanya sebagian dari energi yang ada

dalam bahan bakar yang diberikan kepada mesin. Bahan bakar

tersebut sebagian bisa dijadikan menjadi tenaga mekanik dan

bagian yang tersisi sebagai panas. Udara panas tersebut akan

diserap oleh bahan pendingin yang ada pada dinding tabung

silinder yang membentuk sebuah ruang pembakaran sendiri.

2.2 Mesin Diesel[8]

Mesin diesel termasuk mesin dengan pembakaran dalam atau

disebut dengan motor bakar ditinjau dari cara memperoleh energi

termalnya. Pembangkitan listrik sebuah mesin diesel menggunakan

generator dengan sistem penggerak tenaga diesel atau yang biasa

dikenal dengan sebutan Genset (Generator Set). Ada 2 komponen

utama dalam genset yaitu: Prime mover atau pengerak mula, dalam

hal ini mesin diesel/engine, dan Generator.

Keuntungan pemakaian mesin diesel sebagai Prime Mover :

a. Design dan instalasi sederhana

b. Auxilary equipment sederhana

c. Waktu pembebanan relatif singkat

d. Konsumsi bahan bakar relatif murah dan hemat

Kerugian pemakaian mesin diesel sebagai Prime Mover :

12

a. Berat mesin sangat berat karena harus dapat menahan getaran

serta kompresi yang tinggi.

b. Starting awal berat, karena kompresinya tinggi yaitu sekitar 200 bar.

c. Semakin besar daya maka mesin diesel tersebut dimensinya makin

besar pula, hal tersebut menyebabkan kesulitan jika daya mesinnya

sangat besar.

2.2.1 Cara Kerja Mesin Diesel[8]

Prime mover merupakan peralatan yang mempunyai fungsi

menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor

generator. Mesin diesel / engine terjadi penyalaan sendiri, karena

proses kerjanya berdasarkan udara murni yang dimampatkan di

dalam silinder pada tekanan yang tinggi (± 30 arm), sehingga

temperatur di dalam silinder naik, pada saat itu bahan bakar

disemprotkan dalam silinder yang bertemperatur dan bertekanan

tinggi melebihi titik nyala bahan bakar sehingga akan menyala

secara otomatis.

Penambahan panas atau energi senantiasa dilakukan pada

tekanan yang konstan, piston melakukan 2 langkah pendek menuju

kepala silinder pada setiap langkah daya.

a. Langkah ke atas yang pertama merupakan langkah

pemasukan dan penghisapan, di sini udara dan bahan bakar

masuk sedangkan poros engkol berputar ke bawah.

b. Langkah kedua merupakan langkah kompresi, poros engkol

13

terus berputar menyebabkan torak naik dan menekan bahan

bakar sehingga terjadi pembakaran. Kedua proses ini (1 dan 2)

termasuk proses pembakaran.

c. Langkah ketiga merupakan langkah ekspansi dan kerja, di

sini kedua katup yaitu katup isap dan buang tertutup

sedangkan poros engkol terus berputar dan menarik kembali

torak ke bawah.

d. Langkah keempat merupakan langkah pembuangan, disini

katup buang terbuka dan menyebabkan gas akibat sisa

pembakaran terbuang keluar. Gas dapat keluar karena pada

proses keempat ini torak kembali bergerak naik ke atas dan

menyebabkan gas dapat keluar. Kedua proses terakhir ini (3

dan 4) termasuk proses pembuangan.

e. Setelah keempat proses tersebut, maka proses berikutnya akan

mengulang kembali proses yang pertama, dimana udara dan

bahan bakar masuk kembali.

Gambar 2.2 Cara kerja Mesin Diesel

14

2.2.2 Sistem Starting[8]

Sistem starting adalah proses untuk menghidupkan

atau menjalankan mesin diesel. Ada 3 macam sistem starting

yaitu:

a. Sistem start manual

Sistem start ini dipakai untuk mesin diesel dengan daya

yang relatif kecil yaitu < 30 PK. Cara untuk

menghidupkan mesin diesel pada sistem ini adalah dengan

menggunakan penggerak engkol start pada poros engkol

atau poros hubung yang akan digerakkan oleh tenaga

manusia, jadi sistem start ini sangat bergantung pada faktor

manusia sebagai operatornya.

b. Sistem start elektrik

Sistem ini dipakai oleh mesin diesel yang memiliki daya

sedang yaitu < 500 PK. Sistem ini menggunakan motor DC

dengan suplai listrik dari aterai accu 12 atau 24 volt untuk

menstart diesel. Saat start, motor DC mendapat suplai

listrik dari baterai atau accu dan menghasilkan torsi yang

dipakai untuk menggerakkan diesel sampai mencapai putaran

tertentu.

c. Sistem start kompresi

Sistem start ini dipakai oleh diesel yang memiliki daya besar

yaitu > 500 PK. Sistem ini memakai motor dengan udara

bertekanan tinggi untuk start dari mesin diesel. Cara kerjanya

15

yaitu dengan menyimpan udara ke dalam suatu botol udara,

kemudian udara tersebut dikompresi sehingga menjadi udara

panas dan bahan bakar solar dimasukkan ke dalam Fuel

Injection Pump serta disemprotkan lewat nozzle dengan

tekanan tinggi, akibatnya akan terjadi pengkabutan dan

pembakaran di ruang bakar. Tekanan di dalam tabung turun

sampai batas minimum yang ditentukan, maka kompressor

akan secara otomatis menaikkan tekanan udara di dalam

tabung hingga tekanan dalam tabung mencukupi dan siap

dipakai untuk melakukan starting mesin diesel.

2.3 Komponen Utama Sistem Genset[8]

2.3.1 Battery[8]

Battery merupakan kumpulan beberapa sel-sel listrik yang

digabungkan secara seri maupun paralel dan merupakan suatu alat

yang di dalamnya berlangsung proses eletrokimia yang

berkebalikan yaitu suatu proses dari pengubahan energi kimia

menjadi energi listrik (proses pengosongan) dan sebaliknya (proses

pengisian). Battery pada dasarnya suatu sel listrik terdiri dari dua

buah logam atau konduktor-konduktor yang tidak sama yang

dicelupkan ke dalam cairan penghantar, apabila konduktor yang

tidak sama tersebut ditempatkan di dalam larutan maka akan

bereaksi secara kimia dengan salah satu konduktor dan

menghasilkan gaya gerak listrik antara kedua konduktor tersebut

16

(konduktor dua plat / elektroda). Elektroda tersebut dihubungkan

oleh konduktor maka arus akan mengalir dari elektroda lainnya

melalui konduktor dan kemudian akan melalui elektrolit.

Elektroda di mana arus meninggalkan sel disebut elektroda positif

dan lainnya disebut elektroda negatif.

Proses pengisian battery adalah dengan cara mengalirkan

arus melalui sel-sel battery dengan arah yang berlawanan dengan

aliran arus dalam proses pengosongan sehingga sel battery akan

dikembalikan dalam keadaan semula. Battery yang digunakan pada

sistem otomatis genset berfungsi sebagai sumber arus DC pada

starting diesel.

Gambar 2.3 Battery

2.3.2 Relay[5]

Relay pada sistem ini berfungsi sebagai penggerak /

pemberi signal atau tanda pada kontaktor yang dituju, jika relay

ini mendapatkan suplai tegangan dan arus maka relay tersebut

akan bekerja dan akan menggerakkan kontaktor baik untuk posisi

membuka (NO) maupun untuk posisi menutup (NC) dari relay

tersebut terhadap catu daya listrik sehingga kontaktor tersebut

bekerja sesuai dengan apa yang diinginkan baik untuk membuka

17

maupun menutup.

Relay pada sistem ini ada dua macam yaitu relay biasa dan

relay dengan timer. Kedua jenis relay tersebut digunakan sesuai

dengan fungsi dan keperluannya. Relay biasa berfungsi untuk

menghubungkan lampu- lampu indikator tanpa penundaan waktu,

sedangkan relay dengan penundaan waktu digunakan pada saat

start diesel. Hal ini diperlukan karena bila start pertama maka

dibutuhkan selang waktu tertentu untuk start berikutnya sampai

mesin diesel dapat beroperasi.

Gambar 2.4 Relay

2.4 Pengaman Untuk Peralatan[5]

2.4.1 Sekering[5]

Sekering sering disebut juga dengan pengaman lebur atau fuse.

Fungsi sekering adalah mengamankan peralatan atau instalasi listrik

dari gangguan hubung singkat. Pemasangannya sekering

dihubungkan pada hantaran phasa yang tidak diketanahkan (R, S, T).

Pengaman lebur ini mempunyai karakteristik pemutusan lebih cepat

18

dibandingkan dengan MCB. Pengaman ini hanya dapat dipakai satu

kali dan tidak bisa dioperasikan kembali.

Gambar 2.5 Simbol Sekering

a. Cara kerja sekering[5]

Sekering adalah pengaman lebur yang fungsinya untuk

mengamankan instalasi dari gangguan hubung singkat. Suatu

sekering dilewati arus di atas arus kerjanya, maka pada waktu

tertentu sekering tersebut akan lebur (putus). Besarnya arus

yang dapat meleburkan suatu sekering dalam waktu 4 jam

dibagi arus kerja disebut faktor peleburan berkisar 1 hingga 1,5.

b. Karakteristik sekering[5]

Karakteristik sekering menunjukan hubungan antara

arus dan waktu putus berbanding terbalik, artinya bila arus

yang melalui patron lebur makin besar maka waktu

pemutusann semakin singkat, sehingga patron lebur ini

merupakan gawai proteksi arus lebih ( GPAL ) dengan

karakteristik waktu terbalik (invers).

Arus penguat sebuah pengaman lebur tidak sama dengan

arus yang menyebabkan pengaman putus. Proteksi harus dapat

dibebani dengan arus nominalnya secara kontinyu tanpa batas

19

waktu. Arus nominalnya kira-kira 70 % dari batas arus

maksimalnya (Ig).

Gambar 2.6 Karakteristik Sekering

2.4.2 MCB[5]

MCB adalah suatu rangkaian pengaman yang dilengkapi

dengan komponen thermis (bimetal) untuk pengaman beban

lebih dan juga dilengkapi relay elektromagnetik untuk

pengaman hubung singkat.

MCB banyak digunakan untuk pengaman sirkit satu

fasa dan tiga fasa. Keuntungan menggunakan MCB, yaitu :

MCB banyak digunakan untuk pengaman sirkit satu fasa dan

tiga fasa. Keuntungan menggunakan MCB, yaitu:

a. Dapat memutuskan rangkaian tiga fasa walaupun

terjadi hubung singkat pada salah satu fasanya.

b. Dapat digunakan kembali setelah rangkaian diperbaiki

akibat hubung singkat atau beban lebih.

c. Mempunyai respon yang baik apabila terjadi hubung

singkat atau beban lebih.

MCB terdapat dua jenis pengaman yaitu secara thermis

dan elektromagnetis, pengaman termis berfungsi untuk

20

mengamankan arus beban lebih sedangkan pengaman

elektromagnetis berfungsi untuk mengamankan jika terjadi

hubung singkat. Pengaman thermis pada MCB memiliki prinsip

yang sama dengan thermal overload yaitu menggunakan dua

buah logam yang digabungkan (bimetal), pengamanan secara

thermis memiliki kelambatan, ini bergantung pada besarnya

arus yang harus diamankan, sedangkan pengaman

elektromagnetik menggunakan sebuah kumparan yang dapat

menarik sebuah angker dari besi lunak.

MCB dibuat hanya memiliki satu kutub untuk

pengaman satu fasa, sedangkan untuk pengaman tiga fasa

biasanya memiliki tiga kutub dengan tuas yang disatukan,

sehingga apabila terjadi gangguan pada salah satu kutub maka

kutub yang lainnya juga akan ikut terputus.

2.4.2.1 Jenis-Jenis MCB[5]

Berdasarkan waktu pemutusannya, pengaman-

pengaman otomatis dapat terbagi atas Otomat-L,

Otoma-H, dan Otomat-G.

a. Otomat - L

Otomat jenis ini pengaman termisnya

disesuaikan dengan meningkatnya suhu hantaran,

apabila terjadi beban lebih dan suhu hantarannya

melebihi suatu nilai tertentu, elemen dwi logamnya

akan memutuskan arusnya. Saat terjadi hubung

21

singkat, arusnya diputuskan oleh pengaman

elekromagnetiknya. Untuk arus bolak- balik yang

sama dengan 4 In-6 In dan arus searah yang

sama dengan 8 In pemutusan arusnya berlangsug

dalam waktu 0.2 sekon.

b. Otomat - H

Secara termis jenis ini sama dengan

Otomat-L, tetapi pengaman elektromagnetiknya

memutuskan dalam waktu 0,2 sekon, jika

arusnya sama dengan 2,5 In–3 In untuk arus bolak-

balik atau sama dengan 4 In untuk arus searah. Jenis

Otomat ini digunakan untuk instalasi rumah. Pada

instalasi rumah, arus gangguan yang rendah pun

harus diputuskan dengan cepat, jika terjadi

gangguan tanah, bagian-bagian yang terbuat dari

logam tidak akan lama bertegangan.

c. Otomat – G

Jenis Otomat ini digunakan untuk

mengamankan motor-motor listrik kecil untuk arus

bolak-balik atau arus searah, alat-alat listrik dan

juga rangkaian akhir besar untuk penerangan,

misalnya penerangan pabrik. Pengaman

elektromagnetiknya berfungsi pada 8 In - 11 In

untuk arus bolak-balik atau pada 14 In untuk

22

arus searah. Kontak-kontak sakelarnya dan

ruang pemadam busur apinya memiliki

konstruksi khusus. Otomat ini dapat memutuskan

arus hubung singkat yang besar, yaitu hingga

1500A.

2.4.2.2 Cara kerja MCB[5]

a. Thermis; prinsip kerjanya berdasarkan pada

pemuaian atau pemutusan dua jenis logam yang

koefisien jenisnya berbeda. Kedua jenis logam

tersebut dilas jadi satu keping (bimetal) dan

dihubungkan dengan kawat arus. Arus yang

melalui bimetal tersebut melebihi arus nominal

yang diperkenankan maka bimetal tersebut akan

melengkung dan memutuskan aliran listrik.

b. Magnetik; prinsip kerjanya adalah memanfaatkan

arus hubung singkat yang cukup besar untuk

menarik sakelar mekanik dengan prinsip induksi

elektromagnetis. Semakin besar arus hubung

singkat, maka semakin besar gaya yang

menggerakkan sakelar tersebut sehingga lebih

cepat memutuskan rangkaian listrik dan gagang

operasi akan kembali ke posisi off. Busur api yang

terjadi masuk ke dalam ruangan yang berbentuk

23

pelat-pelat, tempat busur api dipisahkan,

didinginkan dan dipadamkan dengan cepat.

Gambar 2.7 Konstruksi MCB

2.4.3 MCCB (Moulded Case Circuit Breaker) [5]

MCCB merupakan salah satu alat pengaman yang

dalam proses operasinya mempunyai dua fungsi yaitu sebagai

pengaman dan sebagai alat untuk penghubung. MCCB dapat

berfungsi sebagai pengaman gangguan arus hubung singkat dan

arus beban lebih. Jenis tertentu pengaman ini mempunyai

kemampuan pemutusan yang dapat diatur sesuai dengan yang

diinginkan.

Gambar 2.8 Konstruksi MCCB

2.4.4 TOLR (Thermal Overload Relay) [5]

Thermal Over Load Relay (TOLR) adalah suatu

pengaman beban lebih menurut PUIL 2000 bagian 5.5.4.1 yaitu

24

proteksi beban lebih (arus lebih) dimaksudkan untuk

melindungi motor dan perlengkapan kendali motor, terhadap

pemanasan berlebihan sebagai akibat beban lebih atau sebagai

akibat motor tak dapat diasut. Beban lebih atau arus lebih pada

waktu motor berjalan bila bertahan cukup lama akan

mengakibatkan kerusakan atau pemanasan yang berbahaya pada

motor tersebut. TOLR memiliki rating yang berbeda-beda

tergantung dari kebutuhan biasanya tiap-tiap TOLR batas

ratingnya dapat diatur.

TOLR pada prinsipnya terdiri dari 2 buah macam logam

yang berbeda tingkat pemuaian yang ber beda pula. Kedua

logam tersebut dilekatkan menjadi satu yang disebut

bimetal. Saat bimetal tersebut dipanasi maka akan

membengkak karena perbedaan tingkat pemuaian kedua

logamnya. Bimetal tersebut diletakan didekat sebuah elemen

pemanas yang dilalui oleh arus menuju beban ujung yang satu

dipasang tetap sedangkan yang lainnya dipasang bebas

bergerak dan membengkok dan dapat membukakan kontak-

kontaknya dengan demikian rangkaian beban atau motor akan

terputus.

Besarnya arus yang diperlukan untuk mengerjakan

bimetal sebanding dengan besarnya arus yang diperlukan untuk

membuat alat pengaman terputus. Penggunaanya sesuai

dengan PUIL 2000 pasal 5.5.4.3 bahwa gawai proteksi

25

beban lebih yang digunakan adalah tidak boleh mempunyai nlai

pengenal, atau disetel pada nilai yang lebih tinggi dari

yang diperlukan untuk mengasut motor pada beban penuh.

Waktu tunda gawai proteksi beban lebih tersebut tidak boleh

lebih lama dari yang diperlukan untuk memungkinkan motor

diasut dan dipercepat pada beban penuh.

Gambar 2.9 Konstruksi TOLR

2.4.5 Kontaktor[5]

Kontaktor adalah gawai gai penyambung dan pemutus

rangkaian, yang dapat dikendalikan dari jarak jauh pergerakan

kontak-kontaknya terjadi karena adanya gaya elektromagnet.

Kontaktor magnet merupakan sakelar yang bekerja berdasarkan

kemagnetan, artinya bekerja bila ada gaya kemagnetan.

Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak kontak.

Arus kerja normal adalah arus yang mengalir selama pemutaran

tidak terjadi. Kumparan / belitan magnet (coil) suatu kontaktor

magnet dirancang untuk arus searah (DC) saja atau arus bolak-

balik (AC) saja.

Kontaktor untuk arus searah digunakan pada arus

26

bolak-balik, maka kemagnetannya akan timbul dan hilang

setiapa saat mengikuti bentuk gelombang arus bolak-balik.

Sebaliknya jika kontaktor yang dirancang untuk arus bolak-balik

digunakan pada arus searah, maka pada kumparan itu tidak

timbul induksi listrik, sehingga kumparan menjadi panas.

Kontaktor yang dirancang untuk arus searah, digunakan untuk

arus searah saja, juga untuk arus bolak-balik.

Umumnya kontaktor magnet akan bekerja normal bila

tegangannya mencapai 85% tegangan kerjanya, bila tegangan

turun kontaktor akan bergetar. Ukuran dari kontaktor

ditentukan oleh batas kemampuan arusnya. Kontak-kontak

pada kontaktor ada dua macam yaitu kontak utama dan kontak

bantu, sedangkan menurut kerjanya kontak-kontak dibedakan

menjadi dua yaitu Normally Open (NO) dan Normally Close

(NC).

Kontak NO adalah pada saat kontaktor tidak mendapat

masukan listrik kontak terbuka, sedangkan pada saat kontaktor

mendapat masukan listrik maka kontak akan tertutup. Kontak

NC adalah pada saat kontaktor tidak mendapat masukan listrik,

kontak tertutup sedangkan pada saat kontaktor mendapat

masukan listrik, kontak terbuka.

27

Gambar 2.13 Simbol Kontak-kontak

Penandaan kontak-kontak mempunyai aturan sebagai berikut:

a. Penomoran kontak utama adalah 1, 3, 5 dan 2, 4, 6.

b. Penomoran kontak bantu adalah :

a. *1 - *2 untuk NC, contoh 11-12, 21-22, 31-32

dan seterusnya.

b. *3 - *4 untuk NO, contoh 13-14, 23-24, 33-34

dan seterusnya.

Kode terminasi kontaktor :

A dan B : terminal koil kontaktor

1, 3, 5 : terminal kontak utama (input)

2, 4, 6 : terminal kontak utama (output)

31, 41 : terminal kontak bantu NC (input)

32, 42 : terminal kontak antu NC (output)

13, 23 : terminal kontak bantu NO (input)

14, 24 : terminal kontak bantu NO (output)

28

Gambar 2.10 Konstruksi Kontaktor

2.5 Sistem Pengaman[6]

2.5.1 Pengaman Alarm[6]

Bertujuan memberitahukan kepada operator bahwa ada sesuatu

yang tidak normal dalam operasi mesin generator dan agar operator

segera bertindak.

2.5.2 Pengaman trip[6]

Berfungsi untuk menghindarkan mesin generator dari

kemungkinan kerusakan karena ada sistem yang berfungsi tidak

normal maka mesin akan stop secara otomatis.

2.6 Automatic Voltage Regulator (AVR) [6]

AVR (Automatic Voltage Regulator ) adalah peralatan kontrol

otomatis yang mengatur tegangan eksitasi generator sehingga mampu

menjaga tegangan keluaran generator tersebut berada dekat dengan nilai

tegangan yang sudah ditentukan. Sistem pengoperasian unit AVR

29

(Automatic Voltage Regulator) berfungsi untuk menjaga agar tegangan

generator tetap konstan, dengan kata lain generator akan tetap

mengeluarkan tegangan yang selalu stabil tidak terpengaruh pada

perubahan beban yang selalu berubah- ubah, dikarenakan beban sangat

mempengaruhi tegangan output generator. Prinsip kerja dari AVR adalah

mengatur arus penguatan (excitacy) pada exciter. Saat tegangan output

generator di bawah tegangan nominal tegangan generator, maka AVR akan

memperbesar arus penguatan (excitacy) pada exciter. Sebaliknya apabila

tegangan output generator melebihi tegangan nominal generator maka

AVR akan mengurangi arus penguatan (excitacy) pada exciter.

Gambar 2.11 AVR

2.7 Penghantar[6]

Penghantar yang digunakan adalah berupa kabel yang memiliki

bermacam - macam jenis. Penghantar untuk instalasi lisrik telah diatur

dalam PUIL 2000. Menurut PUIL 2000 pasal 7.1.1 Persyaratan umum

penghantar, bahwa “semua penghantar yang digunakan harus dibuat

dari bahan yang memenuhi syarat, sesuai dengan tujuan penggunaannya,

serta telah diperiksa dan diuji menurut standar penghantar yang

dikeluarkan atau diakui oleh instansi yang berwenang”[1]

.

Ada dua macam penghantar listrik yaitu :

2.7.1 Kawat

30

Penghantar tanpa isolasi (telanjang) yang dibuat dari Cu, AL,

sebagai contoh BC, BCC, A2C, A3C, ACSR.

2.7.2 Kabel

Penghantar yang terbungkus isolasi, ada yang berinti tunggal

atau banyak, ada yang kaku atau berserabut, ada yang dipasang di

udara atau ndi dalam tanah, dan masing-masing digunakan

sesuai dengan kondisi pemasangannya. Jenis kabel yang biasa

dipakai dalam instalasi listrik :

a. Kabel NYA[6]

Kabel NYA berinti tunggal, berlapis bahan isolasi PVC,

untuk instalasi luar atau kabel udara. Kode warna isolasi ada

warna merah, kuning, biru dan hitam sesuai dengan peraturan

PUIL. Lapisan isolasinya hanya 1 lapis sehingga mudah

cacat, tidak tahan air (NYA adalah tipe kabel udara) dan

mudah digigit tikus. Penggunaan aman memakai kabel tipe ini,

kabel harus dipasang dalam pipa / conduit jenis PVC atau

saluran tertutup, sehingga tidak mudah menjadi sasaran gigitan

tikus, dan apabila ada isolasi yang terkelupas tidak tersentuh

langsung oleh orang.

Gambar 2.12 Kabel NYA

31

b. Kabel NYM[6]

Kabel NYM memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya

warna putih atau abu-abu), ada yang berinti 2, 3 atau 4. Kabel

NYM memiliki lapisan isolasi dua lapis, sehingga tingkat

keamanannya lebih baik dari kabel NYA (harganya lebih

mahal dari NYA). Kabel ini dapat dipergunakan

dilingkungan yang kering dan basah, namun tidak boleh

ditanam. Penggunaan kabel NYM berlaku ketentuan-ketentuan

berikut ini :

1) NYM boleh dipasang langsung menempel pada plesteran

atau kayu atau ditanam langsung dalam plesteran, juga

diruang lembab atau basah, di tempat kerja atau gudang

dengan bahaya kebakaran atau ledakan.

2) NYM juga boleh dipasang langsung pada bagian-bagian

lain dari bangunan, konstruksi, rangka dan sebagainya,

asalkan cara pemasangannya tidak merusak selubung luar

kabelnya.

3) NYM tidak boleh dipasang di dalam tanah.

Gambar 2.13 Kabel NYM

32

Tabel 2.1. Kemampuan Hantar Arus NYM

c. Kabel NYAF[6]

Kabel NYAF merupakan jenis kabel fleksibel dengan

penghantar tembaga serabut berisolasi PVC, digunakan untuk

instalasi panel-panel yang memerlukan fleksibelitas yang tinggi.

Gambar 2.14 Kabel NYAF

d. Kabel NYY[6]

Kabel NYY memiliki lapisan isolasi PVC (biasanya

berwarna hitam), ada yang berinti 2, 3 atau 4. Prinsipnya

susunan NYY ini sama dengan susunan NYM, hanya tebal

isolasi dan selubung luarnya, serta jenis kompon PVC yang

digunakan berbeda. Warna selubung luarnya hitam. Untuk kabel

33

tegangan rendah, tegangan nominalnya 0,6/1 kV, di mana 0,6 kV

adalah tegangan nominal terhadap tanah dan 1 kV adalah

tegangan nominal antar penghantar.

Kabel NYY dipergunakan untuk instalasi tertanam (kabel

tanah), dan memiliki lapisan isolasi yang lebih kuat dari kabel

NYM (harganya lebih mahal dari NYM). Kabel NYY memiliki

isolasi yang terbuat dari bahan yang tidak disukai tikus.

Pemasangan kabel tanah, perlu diperhatikan hal-hal sebagai

berikut :

1) Kabel tanah yang dipasang dalam tanah harus

dilindungi terhadap kemungkinan terjadinya gangguan

mekanis dan kimiawi.

2) Perlindungan terhadap gangguan mekanis pada umumnya

dapat diatasi dengan cara :

a) Minimum 80 cm di bawah permukaan tanah pada

jalan yang dilalui kendaraan.

b) Minimum 60 cm di bawah permukaan tanah pada jalan

yang tidak dilalui kendaraan.

c) Kabel harus dipasang di dalam pasir atau tanah yang

lembut yang bebas dari bebatuan. Lapisan pasir atau

tanah lembut harus sekurang-kurangnya 5 cm di

sekelilingi kabel.

d) Sebagai pelindung tambahan di atas timbunan pasir atau

tanah lembut dapat dipasang beton, batu, atau bata

34

pelindung.

Konstruksi NYY dan kemampuan hantar arus

NYY tercantum dalam tabel berikut ini :

Gambar 2.15 Kabel NYY

Tabel 2.2. Kemampuan Hantar Arus NYY

e. Kabel NYFGBY[6]

Kabel NYFGBY ini digunakan untuk

instalasi bawah tanah, di dalam ruangan di dalam

saluran-saluran dan pada tempat-tempat yang

terbuka dimana perlindungan terhadap gangguan

35

mekanis dibutuhkan, atau untuk tekanan rentangan

yang tinggi selama dipasang dan dioperasikan.

Gambar 2.16 Kabel NYFGBY

f. Kabel ACSR (Aluminum Conduct Steel Reinforced) [6]

Kabel ACSR merupakan kawat penghantar yang

terdiri dari aluminium berinti kawat baja. Kabel ini

digunakan untuk saluran-saluran transmisi tegangan

tinggi, dimana jarak antara menara atau tiang

berjauhan, mencapai ratusan meter, maka dibutuhkan

kuat tarik yang lebih tinggi, untuk itu digunakan kawat

penghantar ACSR.

Gambar 2.17 Kabel ACSR

36

2.8 Pemilihan Luas Penampang Penghantar[6]

Pemilihan luas penampang penghantar harus mempertimbangkan

hal-hal berikut ini:

2.8.1 Kemampuan Hantar Arus (KHA)

Menurut PUIL 2000 pasal 5.5.3.1 bahwa “Penghantar sirkit akhir yang

menyuplai motor tunggal tidak boleh mempunyai KHA kurang dari 125 % arus

pengenal beban penuh. Di samping itu, untuk jarak jauh perlu digunakan

penghantar yang cukup ukurannya hingga tidak terjadi susut tegangan yang

berlebihan. Penghantar sirkit akhir untuk motor dengan berbagai daur kerja dapat

menyimpang dari ketentuan di atas asalkan jenis dan penampang penghantar serta

pemasangannya disesuaikan dengan daur kerja tersebut.”

Untuk Arus Searah : In = P/V (A) ............................... (2.2)

Untuk Arus Bolak-balik Satu Fasa : In = P/(V.Cos φ) (A)…. (2.3)

Untuk Arus Bolak-balik tiga Fasa : In = P/( 1,73.V.Cos φ) (A) (2.4)

Sehingga :

KHA = 125% X In ................................................. (2.5)

Dimana :

I = Arus Nominal Beban Penuh (A)

P = Daya Aktif (W)

V = Tegangan (V)

Cos φ = Faktor Daya

37

2.8.2 Drop Voltage

Drop voltage atau disebut dengan susut tegangan merupakan

perbedaan antara tegangan sumber dengan tegangan di beban, karena

tegangan di beban tidak sama dengan tegangan sumber yaitu

tegangan di beban lebih kecil dari tegangan sumber, dapat disebabkan

oleh faktor arus dan impedansi saluran.

2.8.3 Sifat Lingkungan

Sifat lingkungan merupakan kondisi dimana penghantar itu

dipasang. Faktor-faktor berikut harus diperhatikan:

a. Penghantar dapat dipasang atau ditanam dalam tanah dengan

memperhatikan kondisi tanah yang basah, kering atau lembab.

Ini akan berhubungan dengan pertimbangan bahan isolasi

penghantar yang digunakan.

b. Suhu lingkungan seperti suhu kamar dan suhu tinggi, penghantar

yang digunakan akan berbeda.

c. Kekuatan mekanis, misalnya: pemasangan penghantar di jalan

raya berbeda dengan di dalam ruangan atau tempat tinggal.

Penghantar yang terkena beban mekanis, harus dipasang di

dalam pipa baja atau pipa beton sebagai pelindungnya.

d.

2.8.4 Kemungkinan Lainnya

Kemungkinan lainnnya merupakan kemungkinan-kemungkinan

yang akan terjadi di masa yang akan datang. Penambahan beban yang

38

akan mengacu pada kenaikan arus beban sehingga

perhitungan KHA penghantar untuk memilih luas penampang

penghantar akan berbeda. Drop tegangan maksimum yang di

izinkan adalah dua persen untuk penerangan dan lima persen untuk

instalasi daya.

2.9 Ecodial Advance Calculation 4.7

Ecodial adalah software yang dimiliki oleh Schneider Electric

yang digunakan untuk mensimulasikan instalasi listrik tegangan

rendah pada bangunan ( baik bengkel, gedung perkantoran, hingga

hunian rumah tangga). Ecodial digunakan untuk menghitung berapa

kapasitas Circuit Breaker (MCB) yang seharusnya digunakan pada

setiap jaringan instalasi saat perencanaan.

Ecodial dapat berfungsi untuk menghitung nilai power factor

tiap beban, arus hubung singkat yang mungkin terjadi, serta

pengkabelan sistem. Ecodial juga menyediakan kurva grafik tiap

MCB yang kita pergunakan, sehingga dengan mudah dapat

mengetahui tegangan dan arus hubung singkat maksimum dari tiap

circuitbreakeryangdipasang.

Simulasi dari Ecodial tidak dapat langsung digunakan di

lapangan melainkan harus mengeceknya terlebih dahulu dengan para

ahli yang berwenang.

Ecodial 4.7 menghitung :

39

o Kabel, berdasarkan :

Pengaturan proteksi sisi tegangan

menengah, maksimum penurunan tegangan dan

proteksi melawan sentuh tak langsung.

o Arus hubung pendek, berdasarkan :

Tipe dari hubung pendek

o Peralatan proteksi, berdasarkan :

Arus hubung pendek, beban yang direncanakan.

Ecodial 4.7 saat ini hasil perhitungan dalam tiga lembar biaya:

o Alarm :

Analisa ecodial dan sinyal perhitungan tidak

cocok atau tidak mungkin, atau sinyal bahwa

ecodial memutuskan untuk memindahkan

parameter dari perhitungan.

o Hasil :

Ecodial menghadirkan perhitungan pokok dari

tiap tipe komponen.

o Detail :

Ecodial menghadirkan informasi detail dari

hasil untuk setiap kepentingan.

Layar pada Ecodial 4.7 terbagi menjadi tiga

40

bagian :

1). Project parameters

2). Design and Sizing

3). Report

Langkah Utama Dalam Menggunakan

Ecodial 4.7

Penggunakan Software Ecodial 4.7 ada beberapa

langkah dasar yang harus dilakukan, seperti yang akan dijelaskan

sebagai berikut :

o Karakteristik umum.

Definisi dari parameter secara keseluruhan

(tegangan, sistem pembumian, dan lain-lain).

o Single-line diagram.

Definisi dari prinsip umum mengenai instalasi.

o Definisi dari sirkit parameter.

Definisi dari beban terakhir dan panjang kabel.

o Penjumlahan daya listrik.

Perhitungan dari daya listrik yang diperlukan

dan arus pada sirkit.

41

o Perhitungan.

Ukuran kabel, perhitungan arus pendek,

seleksi peralatan.

o Hasil

Print out hasil