TUGAS 1 Kelas : Duren Tiga

Penggunaan Mesin Listrik Nama : Azaniel Ichlas

NIM : 14223800

PROTEKSI MOTOR INDUKSI ( AC )

1). Tuliskan peralatan - peralatan proteksinya dan gambar proteksi tersebut ( fotonya ).

2). Gambarkanlah rangkaian proteksinya.

3). Bagaimana menentukan kapasitas peralatan peralatan proteksi tersebut.

4). Tuliskanlah prosedur pengoperasianya dari peralatan peralatan proteksi tersebut.

JAWAB

1). Kategori Peralatan Proteksi Motor Induksi menjadi 2 alat proteksi,

antara lain :

1. Peralatan Proteksi pada Motor Listrik.

2. Peralatan Proteksi pada Generator.

1.1. Peralatan Proteksi pada Motor Listrik, antara lain ;

1.1.1. MCB, MCCB DAN FUSE / SEKRING

1.1.2. THERMAL OVERLOAD

1.1.3. RCP RELAY

1.1.4. PHASE FAILURE RELAY

1.1.5. KAPASITOR

1.1.6. KONTAKTOR DAN RELAY

1.1.8. RELAY STALL

1.1.9. Electronic motor proctive relay

2.2. Peralatan Proteksi pada Generator.

2.2.1. Peralatan Proteksi pada Generator, antara lain ;

2.2.1.1. Protection and control.

2). Untuk Gambar rangkaian proteksi yang tersebut di atas, akan saya jawab berdasarkan

urusan gambar peralatan proteksi yang tersebut pada point soal nomor 1.

2.1. Ini rangkaian gabungan dari Peralatan proteksi, MCB dan KONTAKTOR

2.2.Ini rangkaian dari Peralatan proteksi, THERMAL OVERLOAD ( F2 )

2.3. Ini rangkaian dari Peralatan proteksi, RCP relay dan Phase Failure Relay

2.4. Ini rangkaian dari Peralatan proteksi,

2.5. Ini rangkaian dari Peralatan proteksi, Relai stall

2.6. Ini rangkaian dari Peralatan proteksi, Electronic motor proctive relay

2.7. Ini rangkaian dari Peralatan proteksi, Protection and control.

3. Menentukan Kapasitas Peralatan Proteksi Tersebut

3.1. MCB, MCCB DAN FUSE / SEKRING

MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah alat yang berfungsi untuk memutus hubungan listrik yang bekerja secara otomatis apabila ada arus atau beban lebih yang melebihi kapasitas nominal dari MCB tersebut.

misalnya jika terjadi short circuit atau hubung pendek atau konslet (karena pada saat terjadi short, arus listrik akan melonjak naik), maka MCB akan jatuh / trip atau mati dengan sendirinya atau secara otomatis. Sebagai pembatas beban, MCB dipasang bersama KWH meter dan disegel oleh PLN biasanya bertuas warna biru. Sedang untuk pengaman instalasi listrik di dalam alat ini bertugas menggantikan sekring biasanya warna hitam pada tuasnya. Untuk pengoperasiannya sangat sederhana yakni menggunakan tuas naik (on) dan turun (off).Ukuran MCB sama seperti sekring ada 2Ampere, 4A, 6A, 10A, 16A, 20A, 25A, 32A, 40A, 50A dan 63A. MCB terdapat berbagai jenis untuk berbagai macam kebutuhan pemutusan arus listrik. Menurut phasa, ada 1phasa, 2phasa, 3phasa, dan menurut jenis peralatan yang akan diproteksi misal: instalasi motor 3phasa, instalasi tenaga, dan lain-lain, masing-masing berbeda jenis dan ratingnya.

Kebutuhan ampere :

3 ( phasa ) I = P/ (3).V.cosj

1 ( phasa ) I = P/ V.cosj

P : Daya kW

V : Tegangan Volt

Misal:

Sebuah motor listrik3mempunyai daya: 10 kW

Berapa kebutuhan Ampere pada MCB ?

nilai cosjminimal dari PLN = 0.85

I =P/ (3).V.cosj

= 2000 /(3).380.cosj

= 2000 /(3).380.0,85= 3.6 A

Arus nominal pada Rating MCB harus lebih besar dari arus yang dibutuhkan oleh peralatan yang terhubung. Pilih MCB yang mempunyai rating arus sebisa mungkin lebih tinggi tetapi mendekati hasil perhitungan:

Ampere yang digunakan pada MCB : 4 A

Dan pada Motor ada arus kejut saat awal starter ;

1,25 x In

Ampere yang di gunakan untuk motor ; 1,25 x 4 = 5 A

3.2. Acuan untuk menentukan kapasitas RCP relay dan Phase Failure Relay

3.3. Acuan Untuk Menentukan Kapasitas Capasitor MOTOR

The capacitor run motor is very useful in this type of application, because the motor can be designed to have low vibration under full-load. The capacitor serves to shift the phase on one of the windings so that the voltage across the winding is at 90 from the other winding, thus making the capacitor run motor a truly two-phase machine at its rated load. Since the capacitor remains in the circuit at all times, no centrifugal switch is required. When running at no-load, the motor is always noisier than at full-load, because only under full load it runs as a true two-phase machine. If the proper value of capacitance is chosen, the currents through each of the two equal stator windings (under full-load) can be made such that the power factor is close to 100%. However, the starting torque is rather low and the capacitor run motor is not recommended for severe starting conditions.

The power output (in horsepower) of the motor delivered to the load is defined as follows:

3.4. Acuan Untuk Menentukan Kapasitas KONTAKTOR

Daya beban motor induksi 3 Fhase adalah 15 Kw (15.000 Watt )

dan yang perlu di perhatikan adalah COS Q beban, biasanya COS Q pada motor listrik 3 Fhase adalah 80~90 %

contoh : COS Q pada motor induksi 3 fhase adalah 85 %

Kesimpulan :

Rumus Penghitung Arus beban listrik 3 Fhase adalah :

I = P/ ( V x akar3 x COS Q )

I : Arus (ampere)

P : Daya (watt)

Jadi :

I= 15Kw / ( 380Vac x akar3 x 85% )

I= 15000 / (380 x 1,73 x 0,85 )

I= 15000/ 559

I= 26,8 A

Jadi arus beban motor induksi 15Kw adalah 26,8 Ampere

Dan pada Motor ada arus kejut saat awal starter ;

1,25 x In

Ampere yang di gunakan untuk motor ; 1,25 x 26,8 A = 33,5 A 40 A

3.5. Acuan Untuk Menentukan Kapasitas RELAY STALL

Menggacu pada data brosur kegunaan dan kapasitas

4).

3.6. Acuan Untuk Menentukan Kapasitas Electronic motor proctive relay

3.7. Acuan Untuk Menentukan KapasitasProtection and control

4). Prosedur penggoperasian masing masing gambar rangkaian proteksinya ;

4.1. Prosedur penggoperasian FUSE/MCB/MCCB, KONTAKTOR, -

THERMAL OVERLOAD

Dalam mengoperasikan motor 1 fasa dengan kendali elektromagnetik, dibutuhkan kontaktor magnet, MCB, dan tombol ON/ OFF (saklar tekan) untuk alat kontrolnya. Dengan kontaktor magnet, motor 1 fasa jenis split phasa dapat dijalankan dari jarak jauh, kontaktor dapat diletakkan pada tempat yang jauh dari operator. Sedangkan operator hanya mengendalikan tombol start untuk menjalankan dan tombol stop untuk mengendalikan. Dengan demikian operator dapat bekerja ditempat yang aman.

Dari gambar rangkaian kontrol dan daya, terlihat kontak-kontak kontaktor magnet dipakai sesuai keperluannya. Pada rangkaian kontrol, fasa dihubungkan ke MCB 1 fase, kemudian melalui tombol OFF, menuju ke tombol ON, yang kemudian menuju coil pada kontaktor dan berakhir di netral, karena sakelar ON yang digunakan merupakan sakkelar tombol, maka dipakai sakelar pengunci/ bantu yang terhubung pararel ke kontak bantu kontaktor NO (Normally Open). Sedangkan pada rangkaian daya, perjalanannya yaitu dari Fasa melalui MCB dan menuju ke kontaktor (pada kontak utama), dan dari kontak utama menuju motor 1 fasa. Salah satu masukan kontak utama pada kontaktor dihubungkan melalui sumber netral dan keluarannya dihubungkan ke motor listrik.

FUSE / sekering lebur

Berfungsi untuk memproteksi motor listrik terhadap pembebanan lebih maupun hubung singkat. Untuk motor listrik kecil (di bawah 10 HP), seringkali digunakan relai arus lebih dengan elemen termal (bimetal) untuk proteksi arus lebih yang dikombinasikan dengan sekering lebur untuk proteksi terhadap arus hubung singkat. Pada arus yang besar, sekering lebur bekerja lebih cepat daripada relai arus lebih yang menggunakan elemen bimetal.

4.2. Prosedur Kerja THERMAL OVERLOAD

Fungsi dari Over load relay adalah untuk proteksi motor listrik dari beban lebih. Seperti halnya sekring (fuse) pengaman beban lebih ada yang bekerja cepat dan ada yang lambat. Sebab waktu motor start arus dapat mencapai 6 kali nominal, sehingga apabila digunakan pengaman yang bekerja cepat, maka pengamannya akan putus setiap motor dijalankan.

Overload relay yang berdasarkan pemutus bimetal akan bekerja sesuai dengan arus yang mengalir, semakin tinggi kenaikan temperatur yang menyebabkan terjadinya pembengkokan , maka akan terjadi pemutusan arus, sehingga motor akan berhenti. Jenis pemutus bimetal ada jenis satu phasa dan ada jenis tiga phasa, tiap phasa terdiri atas bimetal yang terpisah tetapi saling terhubung, berguna untuk memutuskan semua phasa apabila terjadi kelebihan beban. Pemutus bimetal satu phasa biasa digunakan untuk pengaman beban lebih pada motor berdaya kecil.

Kontruksi Overload relay apabila resistance wire dilewati arus lebih besar dari nominalnya, maka bimetal trip, bagian bawah akan melengkung ke kiri dan membawa slide ke kiri, gesekan ini akan membawa lengan kontak pada bagian bawah tertarik ke kiri dan kontak akan lepas. Selama bimetal trip itu masih panas, maka dibagian bawah akan tetap terbawa ke kiri, sehingga kontak kontaknya belum dapat dikembalikan ke kondisi semula walaupun reset buttonnya ditekan, apabila bimetal sudah dingin barulah kontaknya dapat kembali lurus dan kontaknya baru dapat di hubungkan kembali dengan menekan reset button.

Bentuk fisik dan symbol TOR pada dasarnya relay arus lebih adalah suatu alat yang dapat mendeteksi besaran arus yang melalui suatu jaringan dengan bantuan trafo arus. Harga atau besaran yang boleh melewatinya disebut dengan setting.

4.3. Prosedur Kerja RCP dan PHASE FAILURE RELAY

RCP relay dan Phase Failure Relay ini berfungsi untuk memonitoring tegangan listrik jatuh, urutan fasa dan asimetri keteradaan tiga satuan gelombang. RCP relay ini akan beroperasi pada tegangan jatuh dan kebalikan gelombang, yang sangat penting untuk proteksi kerja motor induksi.

Sebenarnya RCP relay dan Phase Failure Relay ini sama fungsinya seperti thermal overload dan alat alat proteksi motor lainnya, yaitu memutus rangkaian pengendali dari suatu sistem kerja motor listrik.

4.4. Prosedur Kerja KAPASITOR

Kapasitor motor bekerja pada tegangan ac satu fasa serta biasanya banyak dipakai pada perangkat seperti pompa air, lemari es, mesin cuci, kompresor udara dan lain sebagainya. Kedudukan kapasitor pada motor terletak di bagian atas motor atau ada juga yang terletak didalam rangka motor itu sendiri. Kapasitor ini berfungsi untuk mempertinggi kopel awal serta mengurangi arus awal pada motor kapasitor dan geseran fasa antara belitan utama serta membantu lebih dipertajam.

Type kapasitor yang banyak dipakai pada motor kapasitor ini diantaranya :

kapasitor kertas ( the paper capacitor)

kapasitor minyak ( the oil capacitor)

kapasitor elektrolit ( the electrolytic capacitor)

Biasanya kapasitas dari kapasitor ini antara 6 mikrofarad 150 mikrofarad. Berdasarkan hubungan kapasitornya type motor kapasitor bisa dibagi jadi tiga macam yakni :

4.4.1. Kapasitor motor start (starting capacitor motor)

Motor ini merupakan jelmaan dari motor fasa belah, namun memiliki kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan belitan bantu dan sakelar sentrifugal, secara konstruktif sama persis, cuma ditambah satu buah kapasitor untuk memperbesar kopel awal ( start ). Seperti dijelaskan di awal artikel, prinsip kerja motor kapasitor start ini sama dengan motor induksi, yakni bila pada lilitan utama diberikan sumber arus maka akan terjadi medan magnit putar ( fluks magnet ) yang besarnya sama, Tak ada resultan gaya. namun karena adanya lilitan bantu dan kapasitor maka terdapat beda fasa di antara keduanya, disinilah terjadi fluksi magnet dan resultan gaya yang tidak sama maju atau mundur bergantung besarnya resultan gaya tersebut serta biasanya terjadi resultan gaya searah jarum jam sehingga motor bisa berputar ke kanan. Setelah motor berputar 75% dari putaran nominal maka sakelar sentrifugal bekerja memutuskan rangkaian lilitan bantu sehingga motor bekerja hanya dengan lilitan utama.

Kelebihan motor type ini di banding dengan jenis motor fasa belah yaitu mempunyai kopel yang lebih kuat dan power faktor kerjanya lebih besar (mendekati 1).

Adapun bagian-bagian yang utama dari motor ini yaitu :

stator ( tempat belitan utama dan belitan bantu ) pada alur-alur stator

rotor sangkar dengan porosnya

bantalan peluruh ( laher )

tutup stator dan rangka badan

kapasitor

ujung-ujung terminal motor

4.4.2. Kapasitor motor tetap/running (permanent capacitor motor)

Motor ini memiliki kapasitor yang dihubungkan secara seri dengan kumparan bantu, terhubung paralel dengan kumparan utama serta terhubung langsung secara paralel pada sumber listrik. belitan utama, Lilitan bantu serta kapasitor tetap terhubung pada sirkuit jala-jala waktu motor bekerja.

Type motor ini banyak dipakai pada pompa air satu fasa, di mana lilitan utama dan bantu jumlah lilitannya sama banyak namun diameter kawatnya tidak sama di antara keduanya. Diameter kawat lilitan utama lebih besar di banding diameter lilitan bantunya. Jenis motor ini kopel awalnya kurang bagus, namun kopel jalan ( torsi jalan ) merata. Umumnya pompa air berbagai merek banyak memakai type motor running kapasitor dengan kecepatan sampai 3000 rpm.

4.4.3. Kapasitor motor start/ running (start-running capacitor motor)

Type motor ini yaitu perpaduan antara motor start kapasitor serta running kapasitor, di mana tujuan dibuatnya double kapasitor yaitu untuk mendapatkan kopel awal yang lebih besar serta kopel jalan yang merata. Type motor ini banyak dipakai pada air conditioner (AC) ruangan.

4.5. Prosedur Kerja RELAY STALL

Modul Relay Stall terdiri dari 3 bagian Relay ;

4.5.1. Relai stall

Stall adalah fenomena dimana putaran motor sewaktu distart tidak dapat dinaikkan dengan cepat karena beban yang terlalu berat. Dalam kondisi ini, periode start motor menjadi lebih lama, tetapi diharapkan agar selama proses start, relai arus lebih tidak men-trip PMT motor.

4.5.2. Relai Tegangan Rendah/Hilang

Relai ini digunakan untuk melepas/membuka magnet pemegang kontak-kontak saklar bila tegangan pasokan yang diterima terlalu rendah atau hiang. Proteksi ini diperlukan karena tegangan yang rendah dapat menimbulkan arus lebih, sedangkan tegangan pasokan yang hilang perlu diikuti oleh pembukaan saklar agar jangan timbul arus berlebih jika tegangna pasokan dating kembali.

4.5.3. Relai Arus Urutan Negatif

Bila pasokan daya dari salah satu fasa hilang, misalnya karena sekering lebur putus, maka keadaan pasokan daya menjadi tidak seimbang dan timbul arus urutan negative. Arus urutan negative ini menimbulkan medan magnet putar yang berlawanan dengan putaran rotor dari motor. Hal ini akan menimbulkan pemanasan yang berlebihan pada stator dan rotor. Oleh karena itu, relai arus urutan negative akan men-trip PMT motor.

4.6. Prosedur pengoperasian Electronic motor proctive relay

4.7. Protection and control

The G60 generator protection system provides comprehensive protection for medium and large generators, including large steam and combustion turbines, combined-cycle generators and multi-circuit hydro units. The G60 includes advanced automation and communication capabilities, extensive I/O options, and powerful fault recording features that can simplify postmortem disturbance analysis and help minimize generator downtime. As part of the UR Family, the G60 provides superior protection and control.