laporan perlengkapan sistem tenaga listrik - elcb
TRANSCRIPT
PRAKTIKUM PERLENGKAPAN SISTEM TENAGA
PERCOBAAN 5
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
STTN 2016
I. Tujuan percobaan :
1. Menentukan ‘rated tripping current’ ELCB 1 fasa dan ELCB 3 fasa melalui
pengujian arus bocor tanah.
2. Mengamati pengaruh beban tidak setimbang pada penggunaan ELCB 3 fasa.
3. Menghitung tahanan pentanahan gedung.
II. Dasar Teori :
Listrik dapat menimbulkan bahaya terhadap keselamatan/jiwa daam bentuk
terbakar, luka, shock. Agar keselamatan kerja terjamin, maka harus dihindarkan
terjadinya bahaya tersebut.
Cara untuk mengurangi dan mencegah bahaya yang ditimbulkan dari listrik
adalah dengan memasang perlengkapan pentanahan yang baik. Tahanan pentanahan
harus serendah mungkin, sehingga dalam keadaan hubung singkat/arus bocor ke
tanah arusnya cukup besar yang dapat memutuskan sekering.
Gambar 5.1. Prinsip pentanahan pengaman pada perlengkapan listrik.
Contoh :
Sebuah ketel listrik 2 kw dihubungkan ke sumber 240 v, dalam keadaan bekerja,
telah terjadi kerusakan isolasi pada bagian elemen pemanas sehingga menyebabkan
hubung singkat pada kerangka metal ketal. Kebocoran listrik terjadi pada suatu titik
yang terletak pada ¼ panjang total elemen pemanas dari terminal fase.
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik 1Bernadus Alexander L.031300345
L
N
Sekering
Pentanahan pengamanPentanahan netral sumber
Tanah
PRAKTIKUM PERLENGKAPAN SISTEM TENAGA
PERCOBAAN 5
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
STTN 2016
Gambar 5.2. Contoh hubung singkat pada ketel listrik.
Sekering yang digunakan untuk pengaman ketel tersebut sebesar 15 A, Memiliki
watak pemutusan sebagai berikut :
BESAR ARUS 47 A 33 A 28 A
Waktu Pemutusan 1 detik 10 detik 60 detik
Resistans pentanahan antara kerangka ketel dengan titik pentanahan R2 = 1
ohm, dan antara R2 dan titik pentanahan sumber (R1) = 1 ohm.
Dengan mengabaikan resistansi kawat fase dan kawat netral, maka dapat
dihitung :
1. Arus hubung singkat dari sumber.
2. Tegangan bocor antara pentanahan dan kerangka metal.
Penyelesaian :
Gambar 5.3. Untai ekivalen dagi gambar 5.2. pada hubung singkat ketanah di P
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik 2Bernadus Alexander L.031300345
240 V
L1
N1
L2
N2
P1/4
3/4
R1 = 1 Ohm
R2 = 1
Ie
R2 = 1
R1 = 1
7,2
L2L1
240 V
I
IeP
21,6
N1
N2
(a) (b)
Tempat terjadinya hubung singkat
Kerangka metal ketel
L1
N1
15 A
R1 = 1 ohm R2 = 1 ohm
P
L2
N2
PRAKTIKUM PERLENGKAPAN SISTEM TENAGA
PERCOBAAN 5
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
STTN 2016
Gambar 5.3 (a) adalah gambar ekivalen dari gambar 5.2, Sedangkan gambar
5.3. (b) adalah gambar ekivalen kedua secara jelas.
Resistans elemen pemanas ketel = = = 28,8 ohm
Seperempat bagiannya (dari L2 ke P)= = 7,2 ohm
Sisanya (dari P ke N2) = = 21,6 ohm
Resistansi dilihat antara L1 dan N1 adalah :
7,2 + = 7,2 + 1,83 = 9,03 ohm
Sehingga diperoleh :
1. Arus hubung singkat dari sumber = = 26,6
Amper
Arus yang melalui tanah, Ie = =
24,4 Amper
2. Tegangan yang terjadi antara kerangka metal ketel dan elektroda pentanahan
sumber (antara P dan N1) adalah :
Ie x RPN1 = 24,4 x (1+1) = 48,8 volt.
3. Arus hubung singkat dari sumber = 26,6 ampere, sedangkan sekering
pengaman baru akan putus sesudah lebih dari 1 menit untuk arus 26,6 A
tersebut. Dalam keadaan ini, bagian ketel mungkin sudah terbakar.
Sedangkan tegangan yang terjadi antara metal ketel terhadap elektroda
pentanahan sumber = 48,8 volt, masih memenuhi syarat (maks. 50 Volt,
PUIL 1977), dan dianggap belum berbahaya bagi manusia.
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik 3Bernadus Alexander L.031300345
PRAKTIKUM PERLENGKAPAN SISTEM TENAGA
PERCOBAAN 5
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
STTN 2016
Apabila cara-cara tersebut di atas masih belum menjamin keselamatan orang,
perlu dipasang pemutus arus bocor yaitu ELCB “Earth Leakage Circuit Breaker”.
Alat ini akan memutus rangkaian jika arus bocor ke tanah melampaui batas tertentu.
Menurut prinsip kerjanya, ada dua macam ELCB :
1. ELCB yang dioperasikan oleh tegangan.
Gambar 5.4 Voltage operated ELCB.
Trip coil ELCB ini dioperasikan oleh adanya arus bocor ke tanah yang
menimbulkan beda tegangan metal (M) perlengkapan pertanahan terhadap tanah
yang melebihi batas tertentu (misalnya 40 volt). Harus dihindari adanya
kemungkinan jalan arus tanah yang memparalelkan ELCB, misalnya jaringan
pipa air minum atau wilayah pentanahan yang saling menutupi (overlap), yang
dapat menyebabkan trip coil tidak bekerja.
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik 4Bernadus Alexander L.031300345
Ke instalasi rumah
Pentanahan pengaman
Hubungan tanah(minimal 2,5 mm2)
N LSumber
G
P M
Wilayah pentanahan tidak boleh saling menutupi
Trip Coil
PRAKTIKUM PERLENGKAPAN SISTEM TENAGA
PERCOBAAN 5
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
STTN 2016
2. ELCB yang dioperasikan oleh arus.
ELCB ini bekerja berdasarkan perbedaan arus yang mengalir antara kawat
fase dan kawat netral. Pada keadaan yang normal, arus yang mengalir antara
kedua kawat tersebut adalah sama, namun apabila ada kebocoran ke tanah akan
menyebabkan tidak seimbang besarnya arus yang melalui dua kawat tersebut,
sehingga akan menyebabkan ELCB akan bekerja.
Prinsip kerjanya mirip dengan transformator arus, dalam keadaan normal,
arus fase (L) sama dengan arus netral (N), sehingga flux magnet yang dihasilkan
pada inti adalah nol. Namun apabila terjadi arus bocor, kedua arus tersebut
berbeda besarnya, sehingga menimbulkan flux pada inti, dan kemudian
menginduksikan tegangan pada lilitan R, sehingga arus mengalir pada trip coil.
Jika arus yang ditimbulkan flux inti tersebut cukup besar, maka akan
menyebabkan trip coil bekerja memutuskan hubungan ke sumber.
ELCB ini dapat dibuat sangan sensitif, misalnya untuk arus bocor hanya 3
mA. Pada ELCB tiga fase, ketidak seimbangan arus fase maupun arus harmonik
ke 3 dapat menyebabkan ELCB tersebut bekerja salah.
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik 5Bernadus Alexander L.031300345
Ke instalasi rumah / beban
Lilitan R
Lilitan NLilitan L
Trip coil
Sumber
L N
Inti besi
Saklar
I fase I netral
PRAKTIKUM PERLENGKAPAN SISTEM TENAGA
PERCOBAAN 5
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
STTN 2016
Gambar 5.5 ELCB yang diopersikan oleh arus.
III. Sarana yang diperlukan :
1. ELCB 1 fasa.
2. ELCB 3 fasa.
3. Ampere meter.
4. Volt meter.
5. Tahanan geser.
6. Saklar 1 fasa.
7. Saklar 3 fasa.
8. Beban listrik.
IV. Percobaan :
A. ELCB 1 fasa
1. Buatlah rangkaian seperti dibawah ini :
2. Ujilah dahulu apakah ELCB bekerja dengan baik, dengan cara ELCB
dihubungkan dengan sumber tegangan, kemudian saklar test (T) pada ELCB
ditekan. Apabila terjadi trip, maka ELCB bekerja dengan baik.
3. Keluaran ELCB dihubungkan dengan beban lampu 40 watt.
4. Bagian fase keluaran ELCB diparalel dengan pentanahan dalam gedung yang
diseri dengan tahanan geser.
5. Atur tahanan geser pada nilai tertinggi (24 K Ohm).
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik 6Bernadus Alexander L.031300345
V A
Sumber N L
ELCB 1 fasa
Beban lampu 40 watt
saklar
Rheostat0-24 K Ohm
Pentanahan
PRAKTIKUM PERLENGKAPAN SISTEM TENAGA
PERCOBAAN 5
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
STTN 2016
6. Kecilkan tahanan geser sedikit demi sedikit, sehingga ELCB trip.
7. Catat arus dan tegangan pada saat trip.
8. Ulangi percobaan sampai 5 kali.
B. ELCB 3 fase.
1. Siapkan ELCB 3 fasa.
2. Buatlah rangkaian seperti gambar.
3. Uji dahulu ELCB 3 fase seperti pada percobaan pertama.
4. ELCB dibebani dengan beban setimbang ( lampu 40 watt).
5. Amati trip atau tidak,
6. Salah satu fase dihubungkan dengan pentanahan, atur rheostat pada nilai
tertinggi kemudian kecilkan sedikit-sedikit hingga ELCB trip.
7. Catat arus dan tegangan saat trip.
8. Lakukan percobaan untuk fase yang lain.
9. Kemudian gantilah dengan beban yang tidak setimbang (lampu 40W, 25W,
dan 15W).
10. Amati apakah trip atau tidak.
11. Lakukan pengujian tiap fase dengan pentanahan seperti percobaan
sebelumnya.
12. Catat penunjukan arus dan tegangan saat trip.
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik 7Bernadus Alexander L.031300345
Sumber R S T N
ELCB 3 fasa
Beban lampu
V A
saklar
Rheostat0-24 K Ohm
Pentanahan
PRAKTIKUM PERLENGKAPAN SISTEM TENAGA
PERCOBAAN 5
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
STTN 2016
V. Data Praktikum
“Terlampir”
VI. Pembahasan
Pada Praktikum ini mengenai Earth Leakage Circuit Breaker atau yang sering disebut ELCB. Adalah jenis pengaman untuk memutus arus yang dilengkapi dengan rangkaian deteksi arus bocor yang mampu mencegah bahaya akibat sengatan listrik ke manusia secara langsung. Alat ini bekerja dengan mendeteksi perbedaan arus mengalir pada kawat listrik antara input dan output , memutuskan rangkaian terhadap sumber ketika terjadi kontak singkat antara positif dengan negatif dan melakukan grounding pada instalasi listrik.
Pada praktikum ini, menguji ELCB 1 fasa dan ELCB 3 fasa. Dengan menghubung singkat fasa terhadap pentanahan. Agar ELCB tidak langsung trip, maka dibantu dengan tahanan geser (rheostat) yang akan mengkondisikan berupa hambatan maksimum pada benda yang hubung singkat antara fasa dan pentanahan.
Pada ELCB 1 fasa, dengan pengujian 5 kali, didapat rated tripping current 24,8 A; 23,7 A; 23,6 A; 23,9 A; dan 24 A. Dan bila dirata-ratakan rated tripping currentnya sekitar 24 A. Sehingga dari V rheostat yang rata-ratanya 202 Volt maka hambatan rata ratanya 8,42 ohm.
Untuk ELCB 3 fasa dilakukan dengan dua cara yaitu dengan memberi beban seimbang dan beban tidak seimbang. Pada percobaan ELCB 3 fasa dilakukan percoban 3 kali dengan dilakukan masing-masing fasanya.
Dalam percobaan ELCB 3 fasa di dapat rated tripping currentnya yaitu : 1. Fasa R : 23,93 A2. Fasa S : 23,76 A3. Fasa T : 23,67 A
Dan hambatan rata-rata ketika terjadi beban seimbang adalah:1. Fasa R : 9,19 Ohm2. Fasa S : 9,26 Ohm3. Fasa T : 9,29 Ohm
Dan adapun percobaan ELCB 3 fasa beban tak seimbang digunakan diperoleh :1. Fasa R
a. Arus : 23,57 Ab. Hambatan : 9,33 Ohm
2. Fasa Sa. Arus : 23,43 Ab. Hambatan : 9,39 Ohm
3. Fasa Ta. Arus : 23,5 A
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik 8Bernadus Alexander L.031300345
PRAKTIKUM PERLENGKAPAN SISTEM TENAGA
PERCOBAAN 5
Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB)
STTN 2016
b. Hambatan : 9,36 OhmDari hasil yang diperoleh tersebut, untuk ELCB 3 fasa bekerja dengan baik untuk beban
tidak seimbang. Hasil yang diperoleh mengalami sedikit perbedaan dengan data dari
praktikum menggunakan beban seimbang. Walaupun perbedaan yang didapat tidak
terlalu berbeda jauh dengan hasil pengukuran seimbang. Hal ini juga ditunjukan dengan
penurunan tegangan pada tiap fasa dan hambatannya. Tegangan rheostat pada R
menjadi 205V, S menjadi 215V, dan T menjadi 212V yang sebelumnya pada keadaan
seimbang memiliki tegangan rheostat pada masing masing fasanya adalah sama yaitu
220V. sedangkan pada hambatan Fasa R memiliki perbedaan 0,14 Ohm, S memiliki
perbedaan 0,13 Ohm, dan T memiliki perbedaan 0,7 Ohm.
VII. Kesimpulan
1. Rated tripping current pada ELCB 1 fasa adalah 22,062 A
dengan hambatan sebesar 10,01 Ohm
2. Rated tripping current pada ELCB 3 fasa adalah
a. Fasa R : 23,93 A 9,19 Ohm
b. Fasa S : 23,76 A 9,26 Ohm
c. Fasa T : 23,67 A 9,29 Ohm
3. Rated tripping curret pada ELCB 3 fasa beban tidak
seimbang
a. Fasa R : 23,57 A 9,33 Ohm
b. Fasa S : 23,43 A 9,39 Ohm
c. Fasa T : 23,5 A 9,36 Ohm
VIII. Daftar Pustaka
Modul praktikum Perlengkapan Sistem Tenaga 2014 STTN-BATAN: Yogyakarta
Laporan Perlengkapan Sistem Tenaga Listrik 9Bernadus Alexander L.031300345
Praktikan,
Bernadus Alexander L.NIM: 031300345