pengantar sistem kontrol

PENGANTAR SISTEM KONTROL

@HSirait

PENGENDALI MOTOR LISTRIK

PERTEMUAN 2

Tujuan Pembelajaran:

1.Memahami prinsip kerja pengoperasian sistem kendali elektromagnetik

2.Mengoperasikan sistem pengendali elektromagnetik

3.Memahami data operasi sistem kendali elektromagnetik

4.Mengoperasikan mesin produksi dengan pengendali elektromagnetik

5.Melakukan tindakan pengamanan pada operasi sistem kendali elektromagnetik yang mengalami gangguan.

Pengendali motor listrik menurut fungsinya terdiri dari 3 jenis :

1. pengendali saat mulai berjalan (starting)

2. pembalikan arah putaran

3. pengendali pada saat motor berhenti (stopping)

Adapun dilihat dari penggunaan alat pengendali, pengendali dapat dibagi menjadi tiga jenis, yaitu:

•Pengendali manual (manual control)

•Pengendali semi otomatis

•Pengendali secara otomatis

PENGERTIAN SISTEM KENDALI MANUAL

Pengendali secara manual adalah jenis pengendali yang menggunakan alat pengendali manual berupa sakelar mekanik.

Gambar Skema Pengendali Secara Manual

Jenis-jenis Pengendali Secara Manual

Jenis-jenis sakelar manual atau mekanis yang digunakan pada pengendali motor listrik secara manual : Sakelar single pole single throw switch (SPST) Sakelar single pole double throw switch (SPDT) Sakelar double pole single throw switch (DPST) Sakelar double pole double throw switch (DPDT) Sakelar three pole single throw switch (TPST) Sakelar three pole double throw switch (TPDT) Drum switch Cam switch (sakelar putar cam)


Sakelar single pole single throw switch (SPST) Sakelar SPST adalah sakelar yang terdiri dari satu

kutub dengan satu arah. Fungsi sakelar ini adalah untuk memutus dan menghubung saja.

Gambar Bentuk Kontak Sakelar SPST


Sakelar single pole double throw switch (SPDT)

Sakelar SPDT adalah sakelar yang terdiri dari satu kutub dengan dua arah hubungan. Sakelar ini dapat bekerja sebagai penukar. Pemutusan dan penghubungan hanya bagian kutub positip atau phasanya saja.

SPDT

Gambar Pelaksanaan sakelar SPDT


Sakelar double pole single throw switch(DPST)Sakelar DPST adalah sakelar yang terdiri dari dua kutub dengan satu arah, hanya dapat memutus dan menghubungkan saja

Gambar Pelaksanaan Hubungan Sakelar DPST


Sakelar double pole double throw switch (DPDT)Sakelar DPDT adalah sakelar yang terdiri dari dua kutub dengan dua arah. Sakelar dapat bekerja sebagai penukar. Pada instalasi motor listrik, sakelar DPDT dapat digunakan sebagai pembalik arah putaran motor listrik arus searah dan motor listrik arus bolak balik satu phasa.Selain itu juga dapat digunakan sebagai pelayanan dua sumber tegangan pada 1 motor listrik

Gambar Pelaksanaan Hubungan Sakelar DPDT

Sakelar three pole single throw switch (TPST)

Sakelar DPST adalah sakelar yang terdiri dari dua kutub dengan satu arah, dan hanya dapat memutus dan menghubung saja.


Gambar Pelaksanaan Hubungan Sakelar TPST


Sakelar three pole double throw switch (TPDT)Sakelar TPDT adalah sakelar dengan tiga kutub yang dapat bekerja ke dua arah. Sakelar ini digunakan pada instalasi motor listrik 3 phasa atau sistem 3 phasa lainnya. Juga dapat digunakan sebagai pembalik putaran motor listrik 3 phasa, layanan motor listrik 3 phasa dari dua sumber dan juga sebagai starter bintang segitiga yang sangat sederhana.

TPDT

Gambar Pelaksanaan Hubungan Sakelar TPDST


Drum switch Sakelar drum switch adalah sakelar yang

mempunyai bentuk seperti drum dengan posisi handle (tangkai) penggerak memutus dan menghubung berada di ujung

Drum switch digunakan pada motor listrik kecil sebagai penghubung motor listrik dengan jala-jala (sumber tegangan)

Gambar Contoh Drum Switch


Cam switch (sakelar putar cam)

Cam switch banyak digunakan dalam rangkaian utama pada rangkaian kendali, misalnya untuk hubungan bintang segitiga, membalik putaran motor listrik 1 phasa atau motor listrik 3 phasa.

A

B

C

DE

Gambar Kontak Hubungan Sakelar Cam

Pengendali Semi Otomatis

Pengendali semi otomastis adalah jenis pengendali yang menggunakan alat kendali semi otomatis berupa kontaktor magnet dan tombol tekan (push button) dilengkapi dengan pengaman.

Panel Tenaga

Kontaktor Magnet

M

Jala-jala

Tombol Tekan

Gambar Bagan Sistem Pengendali Semi Otomatis

Istilah Dalam Pengendali Semi Otomatis

a.Titik kontak Normally Open (NO)

Titik kontak pada keadaan normal atau tidak bekerja dalam keadaan terbuka (Normally Open) dan dalam keadaan bekerja titik kontak akan menutup sesaat sehingga hanya mengalirkan arus listrik sesaat.

GambarNormally Open (NO) Sakelar Push button


b.Titik kontak Normally Close (NC)

Kontak ini dalam keadaan tertutup atau terhubung pada saat normal sehingga mengalirkan arus listrik. Jika kontak ini ditekan atau bekerja, maka titik kontak akan terbuka sehingga arus akan terputus atau terhenti.

Gambar Normally Close (NC) Sakelar Push button


c.Titik kontak Normally Open dan Normally Close (NC)

Titik kontak ini bekerja dengan prinsip kontak Normally close dan Normally Open. 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 NO

Kontak NC Kontak NO

Kontak NC

Gambar Kontak Gabungan Normally Open dan Normally Close

PERTEMUAN 3

Peralatan Utama Pengendalian Semi

Otomatis

Peralatan Utama Pengendalian Semi Otomatis

Peralatan utama pengendalian semi otomatis

a. Magnetic contactor (MC) atau kontaktor magnit

b. Thermal overload relay (TOR)

c. Push button

d. Lampu indikator

Magnetic contactor (MC)

Kontaktor magnet yaitu suatu alat penghubung listrik yang bekerja atas dasar magnet yang dapat menghubungkan antara sumber arus dengan muatan. Bila inti koil pada kontaktor diberikan arus, maka koil akan menjadi magnet dan menarik kontak sehingga kontaknya menjadi terhubung dan dapat mengalirkan arus listrik.

Gambar Contoh Magnetic Contactor

Prinsip Kerja Magnetic Contactor

Pada gambar di samping, kontak 3 dan 4 adalah NC sedangkan kontak 1 dan 2 adalah NO. Apabila tidak ada arus maka kontak akan tetap diam. Tetapi apabila arus dialirkan dengan menutup switch maka kontak 3 dan 4 akan menjai NO sedangkan kontak 1 dan 2 menjadi NC

Macnetic contactor pada umumnya memiliki Kontak utama tendiri dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dan kontak NO dan NC. Konstruksi dari kontak utama berbeda dengan kontak bantu, yang kontak utamanya mempunyai luas permukaan yang luas dan tebal. Kontak bantu luas permukaannya kecil dan tipis

Gambar Contoh Notasi pada Macnetic Contactor

TabelNotasi Dan Penomoran Kontak-Kontak pada Magnetic Contactor

Gambar Contoh Notasi, Tempat Sambungan dan Skema

Kontak-Kontak Open

Gambar Konstruksi Umum Magnetic Contactor

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:

a. Beban mekanik pada motor listrik terlalu besar;

b. Arus start terlalu besar dan terlalu lama putaran nominal tercapai atau motor listrik berhenti secara mendadak;

c. Terjadi hubung singkat pada motor listrik antara phasa dengan phasa atau antara phasa dengan body;

d. Motor listrik bekerja hanya dengan 2 phasa atau terbukanya salah satu phasa dari motor listrik 3 phasa.

Prinsip kerja termal beban berdasarkan panas atau 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.

GambarContoh TOR

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

Terkena panasLogam tahan panas

Gambar Prinsip Kerja dari Bimetal

9896

9597

98

95

96

Gambar Diagram Kontak-Kontak pada TOR

1 3 5

2 4 6

95

96

97

98

A1

A2

GambarDiagram Penyambungan TOR

pada Magnetic Contactor

Gambar Cara Mengatur TOR

PUSH BUTTON

Push Button merupakan suatu jenis sakelar yang banyak dipergunakan dalam rangkaian pengendali dan pengaturan. Sakelar ini bekerja dengan prinsip titik kontak NC atau NO saja, kontak ini memiliki 2 buah terminal baut sebagai kontak sambungan. Sedangkan yang memiliki kontak NC dan NO kontaknya memiliki 4 buah terminal baut

GambarContoh Push Button

Dari konstruksinya, maka push button dibedakan menjadi beberapa tipe yaitu:Tipe normally open (NO)Tipe normally close Tipe NC dan NO

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

Gambar Push Button Tipe NO

Tipe normally close

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

GambarContoh Push Button Tipe NC

Tipe NC dan NO

Pada tipe ini, kontak memiliki 4 buah terminal baut, sehingga jika tombol tidak ditekan maka sepasang kontak akan NC dan kontak lain akan NO, jika tombol ditekan maka kontak tertutup akan membuka dan kontak yang membuka akan tertutup.

Gambar Push Button Tipe NC dan NO

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 Contoh Lampu Indikator

dan Simbolnya.

Pengendali Otomatis

Pengendali otomatis adalah jenis pengendali yang menggunakan alat kendali semi otomatis dikombinasikan dengan peralatan kendali otomatis, seperti time delay relay (TDR), float switch, limit switch, dengan dilengkapi pengaman .

Gambar Bagan Sistem Pengendali Secara Otomatis

Time Delay RelayFungsi dari timer delay relay adalah sebagai pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikan. Pemakaian timer untuk mangatur waktu bekerja dan tidaknya magnetic contactor, misalkan untuk mengatur waktu motor istrik putar kanan-kiri, mengubah hubungan bintang segitiga, dan mengatur waktu bekerjanya motor listrik secara bergantian dalam waktu tertentu dan lainnya.

GambarContoh Timer Delay Relay

Prinsip kerja timer menggunakan induksi magnit dan menggunakan rangkaian elektronika.Timer dengan prinsip induksi magnet bekerja seperti prinsip motor induksi, yaitu akan bekerja jika motor listrik mendapat tegangan AC dan memutar gigi mekanis dan menarik serta menutup kontak secara mekanik dalam jangka waktu tertentu. Timer yang menggunakan prinsip elektronika memiliki rangkaian R dan C yang dihubungkan secara seri atau paralel. Jika tegangan sinyal telah mengisi penuh kapasitor, maka relay timer terhubung dan lama waktu tunda berdasarkan besar kecilnya pengisisan kapasitor.

Bagian input timer diberi simbol kumparanan keluarannya dalam bentuk kontak-kontak normally open dan normally close.

Gambar Simbol Coil Dan Kontak Pada Timer

Sebagian besar timer memiliki 8 buah kaki, 2 diantaranya merupakan kaki coil (timer pada contoh untuk kaki 2 dan 7). Kaki yang lain akan berpasangan NO dan NC, kaki 1 akan NC dengan kaki 4 dan NO dengan kaki 3. Sedangkan kaki 8 akan NC dengan kaki 5 dan NO dengan kaki 6. Kaki-kaki akan berbeda fungsi, tergantung dari jenis relay timernya

Soket Timer

4

3

222

1 8

7

6

5

INPUT

1 2

3456

7 8

1

2

3 4

5

6

78

Gambar Kaki-Kaki Timer

Motor listrik 3 phasa Motor listrik 3 phasa memiliki 3 buah kumparan stator yang terpisah satu dengan lainnya. Masing-masing kumparan stator terdiri dari satu ujung masuk dan satu ujung keluar, sehingga jumlah ujung kumparan yang dihubungka ke terminal motor listrik ada 6 buah.

Kumparan Z1 mempunyai ujung masuk U1 dan ujung keluar U2

Kumparan Z2 mempunyai ujung masuk V1 dan ujung keluar V2

Kumparan Z3 mempunyai ujung masuk W1 dan ujung keluar W2

Gambar ujung-ujung kumparan dan terminal motor listrik 3 phasa ditunjukkan pada Gambar di bawah ini

M3~

S R T

a)

b)

U2 V2 W2

W1U1 V1

Z1 Z2 Z3

Gambar Ujung Belitan dan Terminal Motor Listrik 3 Phasa

Keterangan gambar U1 dihubungkan dengan W2 dan dihubungkan dengan phasa L1V1 dihubungkan dengan U2 dan dihubungkan dengan phasa L2W1 dihubungkan dengan V2 dan dihubungkan dengan phasa L3

a)

b)

W1=V2

U1

Z3

IZ1

Z1

Z2

UZ1

I1

U1 =W2

V1 =U2

L1

L2

L3

W2 U2 V2

U1 V1W1

L1 L2 L3 N

Gambar Hubungan Segitiga Motor Listrik 3 Phasa

Hubungan SegitigaHubungan segitiga terbentuk bila dilakukan penyatuan

masing-masing ujung kumparan stator berbeda jenis dari 2 (dua) buah kumparan stator yang berlainan sedangkan masing-masing titik simpul dihubungkan dengan masing-masing phasa dari sumber tenaga listrik tiga phasa.

Karakteristik tegangan dan kuat arus listrik pada hubungan segitiga adalah: Besar tegangan terbentuk pada kumparan sama dengan besar tegangan sumber .

UZ1 = U1 Besar kuat arus pada kumparan = besar kuat arus

sumber/ 3

Hubungan Bintang

Karakteristik tegangan dan kuat arus listrik pada hubungan bintang:

Besar tegangan pada kumparan

Besar arus pada kumparan = besar arus sumber

31

1

UU Z

11 II Z

Keterangan gambar: U2, V2 dan W2 saling disatukan dan menjadi titik netral N U2 dihubungkan dengan phasa L1 V2 dihubungkan dengan phasa L2 W2 dihubungkan dengan phasa L3

a)

b)

L3

N

L2

U1

V1

IZ1

U2 = V2 = W2 =N

L1

Z3

Z1

Z2

UZ1

I1

U1

W1

W2 U2 V2

U1 V1W1

L1 L2 L3 N

Gambar Hubungan Bintang Motor Listrik 3 Phasa

Penggunaan hubungan segitiga atau hubungan bintang pada sebuah motor listrik dengan mempertimbangkan besar tegangan sumber tersedia atau atau sistem menghbungkan (starting). Untuk itu perhatikan beberapa kemungkinan agar dapat menghubungkan kumparan motor listrik pada tegangan jaring seperti ditunjukkan pada Tabel di bawah ini

Tabel

Kemungkinan Hubungan Terminal Motor Listrik 3 Phasa

Untuk menghindari guncangan tegangan yang dapat mengganggu jaringan instalasi penerangan yang ada, maka jenis pengasutan motor listrik tiga phasa harus memperhatikan ketentuan dalam PUIL ayat 520 G4 yang berbunyi: Instansi yang berwenang dapat menetapkan peraturan yang mengharuskan dilakukannya pembatasan arus asut sampai harga tertentu, bagi motor listrik dengan daya nominal tertentu.

Tabel 11.3

Cara Pengasutan Motor Listrik Berdasarkan Besar Daya

Cara Menghubungkan motor listrik tiga phasa dapat dibagi menjadi:Menghubungkan stator, antara lain dapat dilakukan dengan:

Menghubungkan secara langsung Menghubungkan dengan sakelar bintang segitiga Menghubungkan dengan kumparan hambat Menghubungkan dengan transformator

Menghubungkan rotor, terdiri dari: Dengan kumparan hambat rotor Dengan tahanan rotor

PENGANTAR SISTEM KONTROL

@HSirait

Aplikasi Pengendalian Motor Listrik Secara Elektromekanik

PERTEMUAN 4


1.Rangkaian pengendali dengan kontaktorRangkaian pengendali motor listrik dengan menggunakan dua tombol tekan “ON” dan 2 tombol tekan “OFF”.Prinsip kerja:

Jika tombol S1 dan S2 ditekan secara bersamaan, maka kontaktor K1 dan lampu indikator H1 bekerja

Kontaktor K1 akan lepas dan lampu indikator H1 terputus jika tombol S01 atau dan S02 ditekan.

K

S 3

F4

S 1

K

Rangkaian Kontrol

M

Rangkaian Utama

R

S

T

N

P E

N

F 0

F2F1 F3

VWU

K

KS 4

S 2

F 0

H2H1

M3~

S01

S02

S1S2

GambarPengendali Motor Listrik Dengan Kontaktor dan Sakelar On-Off


K1

F4

Rangkaian Kontrol

S1

R

S

T

N

P E

N

K2

K3

S2

K2

K3M

F2F1 F3

V 1 W 1U 1

K1

U 2 W 2

K4 K3

V2

F0

Rangkaian Utama

F0

K1

S2

K1 K2

Gambar Rangkaian Mula Gerak Jalan Reverse-Forward

dan Pengereman

Prinsip kerja: Jika tombol S1 ditekan, maka kontaktor K1 bekerja dan

mengunci. Kontaktor K1 menghubungkan lilitan motor listrik dalam hubungan bintang dan K2 menghubungkan dengan jala-jala. Motor listrik beroperasi dalam hubungan bintang;

Jika tombol S02 dilepas, maka kontraktor K1 terputus dan kontraktor K3 hubungan bekerja. Motor listrik beroperasi dalam hubungan segitiga;

Jika tombol S0 ditekan atau relai arus F5 bekerja, maka kontaktor K2 dan K3 terputus dan motor listrik terputus dari tegangan.


3. Pengereman dinamik motor 3 phasa Pengereman dinamik digunakan untuk

menghentikan putaran rotor motor induksi. Tegangan pada stator diubah dari sumber tegangan AC menjadi tegangan DC dalam waktu yang sangat singkat. Torsi yang dihasilkan dari pengereman tergantung pada besar arus DC yang diinjeksikan pada belitan stator. Arus searah yang diinjeksikan pada kumparan stator akan mengembangkan medan stasioner . Medan magnet akan berputar dengan kecepatan yang sama dengan rotor tetapi dengan arah yang berlawanan untuk menjadikan stasioner terhadap stator. Interaksi medan resultan dan gerak gaya magnet rotor akan mengembangkan torsi yang berlawanan dengan torsi motor sehingga pengereman terjadi.


4. Instalasi Motor Induksi 3 Phasa Rotor Sangkar dengan Pengasutan Metode Kumparan Hambat Stator.

a. Prinsip kerjaPrinsip kerja sistem ini adalah sebagai berikut: ketika tombol start ditekan, maka panel ini memberikan supplai tegangan ke motor dan motor akan berputar pelan karena tegangan melewati tahanan (terjadi penurunan tegangan, setelah setting timer sudah terlewati maka arus motor listrik tidak lagi melewati tahanan karena arus sudah di by pass dan motor berputar dengan tegangan jala-jala atau tegangan nominal.

b. Langkah pengoperasian1. Siapkan sumber tegangan tiga phasa;2. Rangkai motor dengan hubungan bintang; 3. Hubungkan motor dengan panel kendali; 4. Hidupkan MCB panel dan perhatikan lampu

indicator;5. Setting waktu sesuail dengan yang

dikehendaki;6. Tekan tombol start;7. Kontaktor I Interlock, motor akan berputar

pelan karena adanya pengasutan;

8. Perhatikan penunjukkan Amperemeter dan

Voltmeter (untuk mengetahul Istart. dan VStart);

9. Tekan sakelar toggle kearah A2 untuk melihat

Istart, pengasutan (pensakelaran sakelar toggle

harus dilakukart dengan cepat, sebelum setting

timer habis);

10. Setelah setting timer habis, kontaktor 2 innterlock

dan putaran motor kembali keputaran nominal;

11. Perhatikan Istart danVnoinal pada alat ukur masing-

masing;

12. Setelah jarum Amperemeter kembali kearah skala angka 0 atau putaran kembali keputaran nominal, tekan sakelar toggle kearah A2 untuk mengetahui IRun (arus running);

13. Tekan tombol stop untuk mengakhiri pengoperasian panel kendali pengasutan;

14. Kembalikan sakelar toggle kearah A, untuk menghindari kerusakan pada amperemeter A2, yang disebabkan Istart yang besar apabila panel dioperasikan kembali.,

c. Gambar rangkaian

M

3

V

MCB

LS LS LT

1 3 5

2 4 6

13

14

1 3 13

142 4 6 21

74

Timer

Kumparan Asut

OL

Stop Start

Saklar Push Button

O R S T

A A A

Gambar Pelaksanaan Pengasutan Motor Induksi dengan Kumparan Hambat

VV

VV

VV

AA

Gambar Panel Pengasutan Motor Induksi dengan

Kumparan Hambat

d.Pemeliharaan

Tabel Pemeliharaan Sistem Pengasutan Motor

Induksi Dengan Pengendali Menggunakan Magnetik Kontaktor

Catatan:1. Posisikan sakelar toggle

sesuai petunjuk pengoperasian

2. Perhatikan suhu pada belitan pengasut

SEE NEXT WEEK…

PERTEMUAN 5PSK (Pengantar Sistem Kontrol)

KEY WORD: HSIRAIT

pengantar sistem kontrol

Documents