materi sistem kendali
DESCRIPTION
coba yaTRANSCRIPT
MATERI
SISTEM KENDALI ELEKTROMAGNETIK
Disusun Oleh :
Wahyu Imam Buhori
5301412019
Guru Pembimbing :Bpk. Firdous Sumarno S. Pd
SMK NEGERI 1 KANDEMAN
2015/2016
A. Pengertian Sistem Kendali
Sistem kendali terdiri dari dua kata yaitu Sistem dan kendali.
Kata sistem bermakna cara, aturan atau prosedur, himpunan fisik yang tersusunan
menjadi satu kesatuan. Sedangkan Kendali bermakna : mengatur, mengendalikan
(regulator), mengarahkan (to direct), mengkomando, memerintahkan (to command).
Secara definisi sistem kendali berarti himpunan dari beberapa komponen fisik yang di
dalam operasinya bekerja sendiri-sendiri dan bersamaan yang secara keseluruhan
merupakan satu kesatuan (unity system).
Penerapan/Aplikasi Sistem Kendali :
1. Pengatur lampu lalu lintas (trafic light system)
2. Perakitan mobil (automobile assembling )
3. Sistem transportasi (transportation system)
4. Peralatan medis (medical equipments)
5. Pengendali proses (process control)
6. Pengatur lalu lintas pesawat udara ( aircraft landing system)
Diagram Sistem Kendali :
Keterangan :
Input : (Set Point, Reference) Respon sistem yang diinginkan
Output : Respon sistem sebenarnya
Plant : Obyek yang dikontrol
Kelebihan dan Kelemahan Sistem Kendali
Kelebihan :
1. Dapat dilakukan secara otomatis
2. Hasil produksi dapat diseragamkan
3. Kualitas produk lebih terjamin
4. Peralatan menjadi lebih kompak
5. Konsumsi energi oleh unit pengendali jauh lebih kecil dan hemat bahan
6. Dapat dioperasikan dari jarak jauh
7. Hasil produksi dapat ditingkatkan
8. Dapat diprogram sesuai dengan keperluan
9. mengurangi penggunaan tenaga manusia
Kelemahan :
1. Keterlibatan tenaga manusia yang lebih terbatas
2. Secara ekonomis peralatannya akan lebih mahal
3. Mempercepat tingkat polusi
4. Bila terlalu yakin pada kerja otomatisasi, jika terjadi kesalahan alat, dapat
menyebabkan penyimpangan hasil akhir.
Sistem Kendali Open Loop dan Close Loop :
Sistem Kendali Open Loop ( Untai Terbuka ) merupakan suatu bentuk pengaturan
dimana hasil keluaran dari sistem tidak berpengaruh terhadap aksi pengontrolan sistem.
Ciri umum open Loop meliputi :
1. Output tidak menentukan proses sistem
2. Mempunyai dua kondisi yaitu on – off
3. Tidak pernah bekerja pada kondisi 100%
4. Sangat terpengaruh oleh lingkungan
5. Sangat berpengaruh oleh panas, geteran, umur komponen
6. Ketelitian sistem sangat ditentukan oleh kalibrasi
7. Bila ada komponen sambungan sangat mempengaruhi kinerja sistem
8. Untuk setiap kondisi masukan acuan terdapat suatu kondisi operasi yang tetap.
9. Keluaran tidak diukur dan tidak diumpan balikkan guna dibandingkan dengan
masukan.
10. Untuk setiap kondisi masukan acuan terdapat suatu kondisi operasi yang tetap.
11. Ketelitian sistem tergantung pada kalibrasi
12. Bila terjadi gangguan, sistem tidak dapat bekerja sesuai keinginan
13. Dapat digunakan hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan
jika tidak terdapat gangguan internal maupun eksternal.
Kelebihan Open Loop :
1. kontruksinya sederhana dan perawatannya mudah
2. lebih murah daripada sistem kendali untai tertutup
3. tidak ada persoalan kestabilan
4. cocok digunakan jika keluaran sukar diukur atau secara ekonomi tidak layak
Kelemahan Open Loop :
1. gangguan dan perubahan kalibrasi akan menimbulkan kesalahan, sehingga keluaran
mungkin berbeda dengan yang dinginkan
2. untuk menjaga kualitas yang diperlukan pada keluaran, diperlukan kalibrasi ulang
dari waktu ke waktu.
Contoh/Aplikasi Open Loop :
1. mesin cuci; dimana perendaman, pencucian dan pembilasan pada mesin cuci
dioperasikan pada basis waktu.
2. pengontrolan lampu lalu lintas dengan sinyal yang dioperasikan pada basis waktu.
3. Setrika Listrik : Pengaturan suhu ditentukan oleh kerja sensor panas (bemetal)
4. Pemanggang sate : Masak tidaknya sate hanya ditentukan oleh lama pemanasan
Sistem Kendali Close Loop ( Untai tertutup ) sering dikenal sebagai sistem kendali ber-
umpan balik adalah sistem kendali yang senantiasa menjaga hubungan yang telah
ditentukan antara keluaran dan masukan acuan (referensi) dengan membandingkan dan
menggunakan selisihnya sebagai alat pengontrolan.
Ciri Close Loop :
1. Aksi kontrolnya bergantung pada output sistem (melalui feedback).
2. Mengatasi kelemahan sistem open loop karena bisa memberikan koreksi saat ada
gangguan
3. Mungkin terjadi “overkoreksi”, sehingga sistem justru menjadi tidak stabil
4. Kompleks dan mahal, karena komponen lebih banyak
Contoh : pengaturan kecepatan motor, pendingin-pemanas ruangan
Penerapan Close Loop ( Untai tertutup ) :
1. Stabilisator power supply
2. Inkubator bayi
3. Proteksi sistem tenaga listrik
4. Pengaturan disk parabola
5. Proses industri
6. Pengatur suhu turbin uap
7. Servo mekanik power steering Dll.
B. Elemen/Peralatan Sistem Kendali Elektromagnetik
Elemen/peralatan terbagi atas elemen awal dan elemen akhir
1. Elemen Awal Meliputi :
a. Push Button
Yaitu saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik
dari sumber arus ke beban listrik. Push button memiliki kontak NC (normally
close) dan NO (normally open).
Push button dibedakan menjadi beberapa tipe, yaitu:
Tipe Normally Open (NO)
Tombol ini disebut juga dengan tombol start karena kontak akan menutup bila
ditekan dan kembali terbuka bila dilepaskan. Bila tombol ditekan maka kontak
bergerak akan menyentuh kontak tetap sehingga arus listrik akan mengalir.
Tipe Normally Close (NC)
Tombol ini disebut juga dengan tombol stop karena kontak akan membuka bila
ditekan dan kembali tertutup bila dilepaskan. Kontak bergerak akan lepas dari
kontak tetap sehingga arus listrik akan terputus.
Tipe NC dan NO
Tipe ini kontak memiliki 4 buah terminal baut, sehingga bila tombol tidak ditekan
maka sepasang kontak akan NC dan kontak lain akan NO, bila tombol ditekan
maka kontak tertutup akan membuka dan kontak yang membuka akan tertutup
b. Emergency Switch
Tombol untuk mengamankan pada saat terjadi gangguan atau dalam kondisi
darurat. Prinsip kerja sama dengan pushbutton hanya saja pada Emergency swith
terdapat pengunci yang dapat mengunci pada saat ditekan.
Bentuk Simbol
c. Selector Switch
kontak/saklar yang digerakkan oleh tombol atau tuas putar untuk memilih satu
dari dua atau lebih posisi. Ada yang berlaku seperti toggle switch dimana selektor
dapat berhenti pada satu posisi, dan ada yang berlaku seperti push button, dimana
setelah melakukan pemilihan maka seletor akan kembali ke posisi semula atau
posisi netral.
Bentuk Simbol
d. Limit Switch
Saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol.
Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Pushbutton yaitu hanya akan
menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah
ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan.
e. Saklar Pelampung
Merupakan saklar yang prisip kerjanya dibantu menggunakan pelampung sebagai
penggeraknya. Saklar ini bisanya digunakan sebagai saklar otomotis pada
pengisian air pada bak penampungan air.
f. TDR ( Time Delay Relay )
Pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan
untuk mengatur waktu hidup atau mati dari kontaktor atau untuk merubah sistem
star delta dalam delay waktu tertentu. Relay waktu mempunyai skala yang dapat
disetel untuk berbagi waktu, pengoperasian. Waktu Operasi dapat dikontrol secara
mekanik atau elektronik.
Bentuk
2. Elemen Akhir Meliputi :
1. Kontaktor
Kontaktor adalah alat penghubung listrik yang bekerja atas dasar magnet yang
dapat menghubungkan antara sumber arus dengan beban.
Saat Koil pada kontaktor diberikan arus maka koil akan menjadi magnet dan
menarik kontak sehingga kontaknya menjadi terhubung dan dapat mengalirkan
arus listrik.
Kontaktor magnet bekerja jika ada gaya kemagnetan pada penarik kontaknya.
Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak-kontaknya dengan bantuan
pegas atau pendorong.
Kontaktor dapat memiliki koil yang bekerja pada tegangan DC atau AC. Pada
tegangan AC tegangan minimal adalah 85% tegangan kerja dan apabila kurang
maka kontaktor akan bergetar. Pada Kontaktor terdapat beberapa kontak yaitu
kontak normal membuka (NO= Normally Open) dan Kontak normal menutup
(NC= Normally close) Kontak NO berarti saat kontaktor belum bekerja
kedudukannya membuka dan bila kontaktor bekerja kontak itu menutup atau
menghubung. Kontak NC berarti ssat kontaktor belum bekerja kedudukan
kontaknya masih menutup dan bila kontaktor bekerja maka kontak itu membuka.
2. Lampu Indikator
Lampu yang digunakan sebagai petunjuk sistem bekerja atau berjalan.
Bentuk Simbol
3. Motor Listrik
Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi
listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya,
memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat
bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin)
dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab
diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di
industri.
Bentuk Simbol
C. Pengaman Sistem Kendali
Pengaman sistem kendali meliputi :
a. MCB
MCB kependekan dari Miniatur Circuit Breaker yaitu sebuah alat yang berfungsi
sebagai pembatas arus rangkaian.
Bekerja atas prinsip elektromagnetik (lilitan elektromagnetik) dan termolistrik
(bimetal).
Akan memutuskan arus rangkaian apabila terjadi beban lebih (overload) pada
rangkaian, Putus setelah bimetal panas. (ada selang waktu) (Bimetal yang
bekerja.)
Akan memutuskan arus rangkaian apabila terjadi hubung singkat (Konslet)
pada rangkaian. Putus seketika lilitan elektromagnetik yang bekerja
Setelah alat trip /putus dapat dikembalikan ke posisi awal (ON)
Bentuk Simbol
b. Overload
Merupakan Peralatan switching yang peka terhadap suhu dan akan membuka atau
menutup kontaktor pada saat suhu yang terjadi melebihi batas yang ditentukan atau
peralatan kontrol listrik yang berfungsi untuk memutuskan jaringan listrik jika terjadi
beban lebih.
Beban lebih terjadi diakibatkan oleh :
- Terlalu besarnya beban mekanik dari motor.
- Arus start yang terlalu besar atau motor berhenti mendadak
- Terjadinya hubung singkat.
- Terbukanya salah satu fasa dari motor tiga fasa.
Arus yang terlalu besar yang timbul pada belitan motor akan menyebabkan
kerusakan dan terbakarnya belitan motor. Untuk menghindari hal – hal tersebut diatas
dapat dipasang alat perlindungan ( protekction relay ) pada alat pengontrol.
Relay thermal banyak sekali digunakan untuk perlindungan motor – motor arus
searah atau arus bolak balik dari ukuran kecil sampai menengah. Relay ini bekerja
berdasarkan panas ( temperatur ) yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui
elemen – elemen pemanas bimetal. Dari sifat pelengkungan bimetal akibat panas
yang ditimbulkan, bimetel ini akan menggerakkan kontak – kontak mekanis pemutus
rangkaian listrik. Bentuk konstruksi dan simbol dari relay dapat dilihat pada gambar
dibawah.
Bentuk
D. Diagram Kendali
Diagram Kendali meliputi : Diagram Kawat, Diagram Garis Tunggal, Diagram
Rangkaian Lengkap, Diagram Tata Letak, Diagram Alat dan Diagram terminal.
1. Diagram Kawat
Terbagi atas dua diagram yaitu
a. Diagram Rangkaian Utama
b. Diagram Rangkaian Kontrol
2. Diagram Jalur Tunggal
3. Diagram Rangakaian Lengkap
4. Diagram Tata Letak
5. Diagram Alat
6. Diagram terminal
E. Panel Kendali
Peralatan yang digunakan pada pemasangan panel kendali selain alat-alat
pengendali secara umum adalah sebagai berikut:
1. Box Panel
Box Panel merupakan tempat alat-alat kendali dirangkai. Terdiri dari alat yang
dipasang tetap (dalam box pada pelat pemasangan) dan alat yang dipasang
bergerak (pada pintu panel).
Keterangan Gambar
1. Rangka
2. Pintu Panel
3. Braket sambungan Tanah / Ground
4. Braket Pemasangan
4. Braket Instalasi
6. Jepitan selang
7. Selang pelindung
8. Kunci
9. Engsel
2. Saluan pengawatan/ Kanal E
Pada pengawatan tipe ini, kawat-kawat penghubung dari terminal strip ke
peralatan atau dari satu alat ke alat lainnya dipasang dalam saluran plastik yang
menempel pada panel pemasangan.
Saluran pengawatan untuk sistem listrik ( saluran segi empat dengan tutup sistem
pegas) terbuat dari plastik abu-abu.
Gambar Saluran Pengawatan
Untuk pemasangan dan penahanan kawat penghantar pada tempatnya, alasnya
berlubang-lubang.
Gambar Ukuran saluran pengawatan
Saluran pengawatan dengan lebar antara 25 mm sampai 62,5 mm
Saluran pengawatan harus dipasang pada permukaan yang kuat (pelat pemasangan )
dan tidak cocok untuk instalasi yang menopang sendiri. Untuk pemasangan saluran
pengawatan digunakan elemen-elemen pemasangan utama yang terbuat dari bahan
isolasi, misalnya paku keling plastic yang mekar sendiri atau sekerup plastik. Bila
menggunakan elemen pemasangan dari logam, misalnya sekerup, keling dari pipa
dsb, harus diberi penutup yang menjamin agar tidak akan merusakkan isolasi kawat
penghantar.
Gambar Pemasangan Saluran pengawatan dengan keling mekar
Gambar 5. Pemasangan dengan sekerup dan ring plastic
Bila memasang saluran pengawatan, harus diingat agar terdapat celah yang cukup
( +/- 40 mm) antara saluran dan terminal strip atau antara saluran dan peralatan untuk
memungkinkan adanya gerakan dalam penyambungan kawat-kawat. Pada
sambungan, gigi-gigi pada dinding samping dipatahkan untuk menyesuaikan dengan
lebar saluran yang tersambung. Apabila diperlukan untuk melewatkan satu ikat kawat
penghantar melalui dindingm samping, dibuat lubang secukupnya dengan
mematahkan dinding samping.
Gambar Tata letak Saluran Pengawatan pada Pelat pemasangan
Kawat-kawat penghantar diletakkan dalam saluran selonggar mungkin dan dengan
celah yang luas. Diusahakan supaya masing masing saluran dilalui kawat yang
seragam.
Sebagai pembantu digunakan penahan kawat dalam saluran pengawatan untuk
menahan kawat-kawat yang terpasang
Gambar Penahan Kawat
3. Pengikat Kabel / Cable Ties / Tiret kabel
Pengikat kabel digunakan pada pengawatan ikatan bulat. Kawat-kawat digabungkan
menjadi berkas yang bulat. Ikatan bulat diikat dengan pengikat kabel dari plastik dan
tidak boleh menyentuh pelat pemasangan.
Gambar Pengikat kabel
Pada pengawatan ikatan bulat, saluran pengawatan tidak diperlukan. Ikatan hantaran
dipasang diantara alat-alat. Kawat dimasukkan dalam terminal dengan lintasan
melengkung. Keuntungannya bila suatu ketika perlu pemindahan klem atau terjadi
kawat putus, masih mempunyai kelebihan panjang.
4. Terminal Strip/ Terminal Block
Untuk menghubungkan (tempat sambungan ) kabel dari dalam Panel ke pintu panel
maupun dari dalam panel kel luar panel, digunakan terminal sambungan. Sala satunya
adalah terminal. Misalnya terminal Strip. Terminal dipasang pada dudukan (misalnya
rel topi) dengan ukuran menyesuaikan.
Gambar Terminal
5. Rel Topi
Rel topi digunakan sebagai dudukan alat-alat pengendali seperti MCB, Magnetik
Kontaktor dll. Rel topi dipasang pada pelat pemasangan.
Gambar Rel Topi
6. Selang Pelindung / Selang Flexibel / Spiral Conduit
Penyambungan penghantar antara bagian yang tetap (dalam panel) dan bagian yang
bergerak (misal pada pintu panel) digunakan selang pelindung. Selongsong ujung
harus dipasang pada kedua ujungnya dan harus dikencangkan dengan klem selang.
Gambar Selang pelindung
7. Macam-macam baut-mur / sekrup
Digunakan untuk memasang peralatan panel kendali. Terdiri dari berbagai bentuk
dan ukuran disesuaikan dengan penggunaannya.
8. Macam-macam Kabel
a. Kabel NYA
Kabel NYA adalah kabel standar berpenghantar tembaga berisolasi PVC dan
berinti tunggal. Sampai diameter 10 mm2, penghantarnya terdiri dari kawat pejal,
di atas diameter tersebut, terdiri dari sejumlah kawat yang dipilin menjadi
satu.
Pada panel kabel NYA digunakan pada pemasangan tetap (tidak bergerak) dalam
panel, karena sifatnya yang kaku / tidak flexibel. Pemasangan kabel ini jika dalam
panel tidak menggunakan saluran pengawatan.
Gambar. Kabel NYA
b. Kabel NYAF
Kabel NYAF adalah kabel standar berpenghantar tembaga berisolasi PVC dan
berinti serabut.
Pada panel kabel NYAF digunakan pada pemasangan bergerak, misalnya dari
dalam box panel ke pintu panel, karena sifatnya yang flexibel/ lentur. Digunakan
juga pada pemasangan tetap apabila menggunakan saluran pengawatan.
Gambar. Kabel NYAF
c. Kabel NYM/NYMF
Kabel NYM merupakan kabel berpenghantar tembaga polos berisolasi PVC
dan berselubung. Sampai diameter 10 mm2, terdiri dari kawat tunggal. Untuk
16 mm2 ke atas terdiri dari sejumlah kawat yang dipilin menjadi satu. Jumlah
uratnya antara 1 sampai 5. Uratnya dibelit jadi satu dan diberi selubung luar karet
atau plastik lunak supaya bentuknya menjadi bulat.
Gambar Kabel NYM
Penggunaan kode warna kabel
Untuk penggunaan warna kabel, kode warna untuk kawat tunggal dan kabel
berisolasi disarankan sebagai berikut :
No Penghantar Kode Warna
1 Rangkaian Utama 3 Fasa
- L1 / R
- L2 / S
- L3 / T
- Netral / N
- Ground / PE
Merah
Kuning
Hitam
Biru Muda
Hijau -Kuning
2 Rangkaian Utama 1 Fasa atau
Arus searah / DC
Hitam
3 Rangkaian Kendali arus
bolak-balik
Merah
4 Rangkaian kendali arus searah Biru
Ada juga pendapat yang menyarankan agar kabel rangkaian kendali menggunakan
warna yang berbeda dengan kabel rangkaian utama, dengan maksud untuk
memudahkan pencarian kesalahan apabila rangkaian kendali tidak bekerja dengan
baik.
9. Sepatu Kabel (Skun kabel)
Digunakan sebagai alat bantu pada penyambungan kabel dengan alat-alat kendali
lainnya yang menggunakan sekrup/ baut misal kontaktor, overload dan sebagainya.
Sepatu kabel digunakan sebagai pengganti mata itik (bulatan pada ujung kabel).
Gambar Kabel Skun