Alat-alat memasak Umumnya, pemanggang menggunakan
3.2 Alat-alat memasak Umumnya, pemanggang menggunakan
kawatl nikrom untuk memproduksi
radiasi ini, dan kawat nikrom ini
3.2.1 Toaster
membalut suatu lembaran yang terbuat dari mika (Gambar 3.58).
Toaster merupakan alat yang digunakan
untuk memanaskan roti sebagai makan- Kawat nikrom (nichrom) sendiri adalah an pagi bagian bagi orang-orang terten-
perpaduan antara nikel dan krom. tu. Alat ini sederhana dan mudah
Mengapa keduanya dipakai untuk dioperasikannya.
menghasilkan radiasi? Pertama, kawat nikrom memiliki resistansi elektrik yang
tinggi dibandingkan tembaga, misalnya. Meskipun kawat nikrom yang digunakan cukup pendek, namun cukup untuk menaikkan suhu tinggi. Yang kedua, nikrom tidak mengoksidasi saat dipanaskan sehingga tidak mengalami pengaratan. Sebaliknya kawat besi, misalnya, akan mengalami pengaratan dengan cepat saat dipanaskan.
Gambar 3.57 Toaster Alat pemanggang yang paling sederha- na memiliki dua lembaran mika yang
3.2.1.1 Dasar
diselubungi nikrom, dan masing-masing dipisahkan oleh suatu slot berukuran
Toaster atau pemanggang roti memiliki satu inci. Kabel nikrom dapat langsung sistem yang cukup simpel. Pemanggang dihubungkan ke stop kontak.
menggunakan radiasi infra merah untuk
memanaskan sekerat roti. Saat sekerat Biasanya pemanggang memiliki dua fitur roti diletakkan di dalam pemanggang,
lain yaitu:
dan setelah dihubungkan dengan sum-
1. Tray yang dilengkapi dengan ber, sebuah kumparan akan menjadi
semacam spiral (spring-loaded tray), kemerahan dan memproduksi kawat
sehingga roti yang dipanggang nikrom. Radiasi ini akan mengeringkan
langsung lembam keluar dari dan membakar permukaan roti.
panggangan
2. Pengatur waktu yang dapat mematikan pemanggang secara
otomatis, kemudian melepaskan tray sehingga hasil panggangan dapat keluar.
3.2.1.2 Pegas tray
Pada pemanggang terdapat penahan yang terbuat dari logam, dan berfungsi sebagai penaik dan penurun roti di dalam slot.
Gambar 3.58 Elemen pemanas toaster
Peralatan Listrik Rumah Tangga 251
1. Suatu mekanisme penahan roti diperlukan untuk periode waktu pemanggangan tertentu
2. Kawat nikrom harus diberi daya
3. Pengatur waktu akan melepaskan penahan sehingga panggangan keluar.
Gambar 3.59 Slot tempat roti dilihat dari atas
Penahan ini dihubungkan dengan sebuah pemegang yang dapat diakses langsung oleh pengguna. Saat pemegang ditekan, dua spiral yang terbuat dari logam juga tertekan sehingga lempengan menekan roti.
Pemegang kedua slot dihubungngkan ke pemegang yang apabila ditekan akan membawa masuk roti ke dalam toaster seperti ditunjukkan pada Gambar 3.60
Gambar 3.60 Mekanisme penurunan toaster
3.2.1.3 Pengeluaran panggangan
Pada saat pemegang ditekan, mekanis- me yang terjadi adalah sebagai berikut:
Gambar 3.61 Mekanisme penurun rak roti
252 Peralatan Listrik Rumah Tangga
Dari gambar, dapat dilihat bahwa terdapat batangan plastik dan logam yang terhubung ke handle. Batangan plastik menekan sepasang kontak di papan sirkuit untuk menyuplai energi listrik ke kawat nikrom, dan logam akan tertarik akibat adanya gaya elektromag- net yang disebabkan gaya listrik terse- but. Tarikan itu akan menahan roti agar tetap berada di dalam toaster.
Gambar 3.62 Papan-papan rangkaian
Pada suatu toaster, umumnya mekanis- me keseluruhan yang berjalan adalah sebagai berikut:
1. Saat handle ditekan ke bawah, batangan plastik akan menekan
kontak dan mencatu daya ke papan sirkuit.
2. Listrik bertegangan 120 volt akan dihubungkan ke kawat nikrom untuk mulai memanggang roti
3. Suatu sirkuit sederhana yang terdiri dari transistor, resistor dan kapasitor akan hidup dan menyuplai daya ke elektromagnet
4. Elektromagnet akan menarik logam pada handle.
3.2.1.4 Prinsip kerja toaster
x Jika pemegang ditekan, batang plas- tik menekan kontak dan menghu-
bungkan daya ke papan rangkaian. x Daya listrik mengalir ke kawat nik-
rom dan mulai memanggang roti. x Rangkaian elektronik, yang terdiri atas transistor, resistor, dan
Peralatan Listrik Rumah Tangga 253 Peralatan Listrik Rumah Tangga 253
3.2.1.5 Perawatan toaster
elektromagnet. x Elektromagnet menarik bagian
Seperti yang telah diuraikan di atas, logam pada pemegang (handel),
toaster mempunyai bagian mekanik dan memegang roti di dalam toaster.
elektrik yang seimbang. Dalam pema- x Rangkaian elektronik bertindak
kaian normal, kegagalan banyak yang sebagai timer. Kapasitor mengalami
diakibatkan oleh bagian listrik dari pada pengisian listrik melalui resitor, dan
akibat mekaniknya. Oleh karena itu, ketika tegangan mencapai harga
dalam perawatan ini akan dibahas hal- tertentu, akan memutuskan aliran
hal yang terkait dengan kelistrikan. arus ke elektromagnet. Pegas
dengan cepat menarik dua kerat roti Ada dua hal utama terkait dengan ma- ke atas.
salah kelistrikan di sini yaitu, hasil pe- x Pada proses ini, batang plastik naik
manasan dan waktu pemanggangan. dan memutuskan daya listrik ke
1. Toaster tidak panas Pada toaster ini, kendali warna hasil
toaster.
Bila toaster sudah dihidupkan dan pemanggangan berupa sebuah resistor
tidak panas, pertama perlu diperiksa variabel. Mengubah resistansi akan sumber listriknya terlebih dahulu. Bila mengubah kecepatan pengisian
sumber listrik normal maka perlu kapasitor. Dan Ini akan mengontrol
diperiksa rangkaian catu daya antara berapa lama timer menunggu sebelum sumber dan elemen pemanas. Untuk melepaskan elektromagnet
mengetahui keadaan catu daya diperlukan buku manual alat.
Toaster yang tidak tinggi tuntutan Berdasarkan buku manual tersebut kualitasnya, cukup menggunakan
dilakukan pengecekan. Bila tidak ada batang-bimetal untuk mematikan
buku manual, Anda berbekal ilmu elektromagnet. Ketika panas (akibat
pengetahuan dan keterampilan yang panas di dalam toaster), batang bimetal
telah didapat kemudian diaplikasikan akan membengkok dan mentripkan
dalam memecahkan persoalan ini. saklar sehingga memutus saluran listrik
Pengecekan dilakukan pada ke elektromagnet. Pemakaian bimetal
tegangan keluaran catu daya. Bila mempunyai dua masalah:
tegangan keluaran normal maka catu dayanya dalam keadaan normal. Bila
x Jika dapur sangat dingin, roti tidak, maka harus diidentifikasi pertama akan lebih gelap dari
komponen yang rusak untuk kemu- biasanya.
dian diganti dengan yang sesuai. x Jika dicoba untuk kedua kalinya, roti
akan terlalu terang karena toaster Bila catu daya dalam keadaan normal sudah panas.
maka perlu dilakukan pemeriksaan pada elemen pemanasnya.
Rangkaian timer elektronik akan Pengecekan ini dapat dilakukan membuat toaster lebih konsisten
dengan menggunakan multitester pada posisi Ohm untuk memeriksa
masih tersambung atau sudah putus. Bila elemen mengalami putus maka
254 Peralatan Listrik Rumah Tangga 254 Peralatan Listrik Rumah Tangga
perawatan alat atau melalui percobaan Penyambungan bisa dilakukan bila
sampai didapatkan harga pengesetan potongannya masih dalam toleransi
yang tepat.
perubahan harga resistansi kawat nikromnya agar tidak terjadi arus
Hasil pemeriksaan dituliskan dalam lebih dan akhirnya juga panas lebih
laporan hasil pemeriksaan. Selain itu, yang bisa menurunkan performa alat.
pekerjaan perawatan yang telah dilakukan dicatat pula dalam laporan ini
2. Hasil pemanggangan tidak seperti yang meliputi jenis kerusakan, yang diharapkan. Yang menentukan
bagian/komponen yang diperbaiki atau kualitas hasil pemanggangan adalah
diganti dan kondisi-kondisi lain yang suhu dan lama pemanggangan. Suhu
memerlukan perhatian tapi masih dapat ditentukan oleh catu daya dan
digunakan, jika ada.
elemen pemanasnya. Bila kedua bagian tersebut bekerja normal maka harus dilakukan pengesetan pada
3.2.2 Kompor Listrik
unit timernya. Jika timer bekerja
secara mekanik, pengaturannya Kompor listrik merupakan alat yang dilakukan secara mekanik. Namun
sangat akrab di lingkungan rumah bila seperti toaster yang dicontohkan
tangga karena sebagian besar warga di sini timernya menggunakan
mayarakat menggunakannya sebagai elektronik maka perlu dilakukan
alat untuk masak memasak. Mengapa pengesetan komponen elektroniknya,
alat ini demikian populer, itu karena yang dalam hal ini adalah resistor
kepraktisan dan kemudahan dalam pengisian pada kapasitornya.
memakaianya, yaitu tinggal menghu-
3. Karena dalam toaster terdapat bungkannya dengan stop-kontak listrik banyak rangkaian elektroniknya maka saja.
harus dijaga kebersihan rangkaian
dalamnya dari moistur/kotoran sisa Dibandingkan dengan kompor gas, pembakaran dan bagian ini pula
kompor listrik mempunyai kekurangan, harus dijaga jangan sampai basah
yaitu waktu pemanasannya yang relatif terkena air.
lambat untuk kapasitas yang sama. Permasalahan lain bagi masyarakat
3.2.1.6 Pemeriksaan dan Pelapor- kelas menengah ke bawah adalah pada
an Hasil Kerja Perawatan
penyediaan daya listriknya. Biasanya
Toaster
kompor memerlukan daya listrik yang relatif besar, yaitu minimal 1000 W,
Indikator utama dari kerjanya toaster sedangkan kapasitas daya sebesar itu adalah dilihat dari hasil pemanggangan
jarang ada di perumahan menengah ke rotinya. Hasil pemanggangan dapat
bawah.
dilihat dari tingkat kekeringan dan warna
roti. Jika roti masih terlalu basah dan
3.2.2.1 Prinsip kerja kompor
atau terlalu terang, bisa akibat kurang
listrik
tingginya suhu pemanasan dan atau terlalu pendek pengesetan waktu
Cara kerja kompor listrik dapat pemanggangannya. Pengesetan suhu
dijelaskan sebagai berikut.
Peralatan Listrik Rumah Tangga 255 Peralatan Listrik Rumah Tangga 255
I huruf P dalam satuan watt atau kilowatt.
Daya kompor P dapat dituliskan sebagai:
2 P= V. I atau I .R [W, kW]
Gambar 3.63 Prinsip pemanasan pada Daya kompor ini menunjukkan kapasitas kompor listrik
dari kompor, semakin besar dayanya akan semakin besar pula kapasitas
untuk memasaknya dan waktu pema- Bila suatu tahanan R dihubungkan
nasannya juga akan semakin cepat. dengan sumber tegangan V seperti
yang ditunjukkan pada Gambar 3.63,
arus I akan mengalir melalui tahanan
3.2.2.2 Elemen pemanas
tersebut. Sifat tahanan adalah apabila
dialiri arus listrik maka tahanan tersebut Kompor listrik biasanya mempunyai akan melepaskan panas. Panas yang kepala kompor (hot plate) 1, 2, 3, 4 atau dilepaskan oleh tahanan tersebut adalah
5 kepala kompor tergantung dari daya energi listrik yang bisa dituliskan kompornya. Semakin banyak jumlah sebagai: kepala kompor semakin besar dayanya.
U=I . R. t [Wh, kWh atau joule]
Berikut ini adalah gambar dari salah
satu jenis kompor listrik. Tahanan R di mana:
yang dibahas di atas adalah elemen U = energi listrik [Wh, kWh atau joule] pemanas kompor dan ini merupakan
I = arus listrik [A] bagian utama dari kompor listrik. Dalam R = tahanan [Ohm] gambar terlihat, bahwa untuk kompor t = waktu [detik, jam (Hour)] jenis ini elemen pemanasnya
dimasukkan di dalam slot-slot pada Jadi energi listrik yang diubah menjadi
kepala kompor (piring panas) sehingga panas tergantung pada arus listrik (I) tampak dari luar hanya berupa piring yang mengalir, besar tahanan (R) dan seperti yang terlihat pada gambar. lama arus listrik mengalir (t). Dari ketiga
Kepala kompor ini juga merupakan besaran tersebut yang paling dominan tempat di mana wadah pemasak di adalah arusnya, yaitu secara kuadrat. letakkan. Karena fungsi itu, kepala Dalam kompor listrik, R adalah tahanan
kompor selalu dibangun sedemikian dari elemen pemanasnya. rupa sehingga mudah digunakan untuk
meletakkan wadah masakan, mudah Namun besaran energi ini tidak begitu dalam pembersihannya dan manis umum diketahui oleh masyarakat. Yang
tampilannya.
lebih populer di masyarakat adalah
tegangan kerja dan daya kompor.
Tegangan di sini adalah tegangan kerja
dari kompor, yaitu bila kompor dipasang
256 Peralatan Listrik Rumah Tangga 256 Peralatan Listrik Rumah Tangga
3.2.2.3 Jenis-jenis kompor listrik
suhu ini memanfaatkan faktor pemuaian pipa tersebut. Bila suhu semakin tinggi,
Ditinjau dari proses pemanasannya, ada pipa memuai sehingga batangnya banyak jenis kompor listrik yang ada di
semakin memanjang. Pemanjangan pasaran, di antaranya adalah:
pipa inilah kemudian dimanfaatkan untuk memutuskan kontak dari sumber
3.2.2.3.1 Kompor listrik biasa
listrik. Bila suhu turun, panjang pipa berkurang dan menghidupkan kompor
Kompor listrik ini mempunyai elemen kembali. Demikian kerja kompor secara pemanas yang diletakkan di bagian
berulang.
dalam kepala kompor (Gambar 3.64).
Ketika kompor dihubungkan ke sumber
3.2.2.3.2 Piring panas (hot plate)
listrik dan di hidupkan, maka arus listrik akan mengalir ke dalam elemen.
Kompor listrik jenis ini mempunyai Dengan mengalirnya arus tersebut
kepala kompor berupa piring panas (hot terjadi pemanasan pada elemen akibat
plate) di mana elemen pemanas kompor tahanan elemen tersebut.
diletakkan. Berbeda dengan jenis kompor yang pertama, elemen pemanas
pada kompor ini tertutup sama sekali (Gambar 3.65) sehingga dilihat dari luar hanya kelihatan kepala kompornya saja.
Elemen pemanas dipasang melekat di bagian bawah piring panas. Perlengkapan-perlengkapan lainnya seperti terlihat pada Gambar 3.66
Kompor jenis ini ada yang biasa dan ada yang cepat (disebut kompor kilat). Kompor kilat waktu pemanasannya lebih cepat dibandingkan dengan yang biasa. Kedua jenis kompor ini bila ditinjau dari konstruksinya tidak ada perbedaan.
Gambar 3.64 Kompor dengan elemen Yang membedakan hanya dayanya pemanas terbuka
yang lebih tinggi dengan ukuran fisik yang sama. Seperti yang ditunjukkan
Panas itulah yang dimanfaatkan untuk dalam tabel. Untuk ukuran diameter memasak makanan. Pada gambar ini
yang sama, daya kompor berbeda dan ditunjukkan pula dudukan elemen
daya kompor tergantung pada ukuran pemanas dan dudukan tempat masak
piring panasnya. Semakin besar yang tahan panas.
diameter piring panasnya semakin besar pula dayanya.
Pada tipikal kompor ini dilengkapi
dengan sebuah pipa pengatur suhu yang diletakkan membentang di dekat elemen pemanas. Pipa logam ini berfungsi mengendalikan suhu kompor
Peralatan Listrik Rumah Tangga 257 Peralatan Listrik Rumah Tangga 257
Ketika kompor beroperasi, elemen pemanas mengeluarkan bara api. Radiasi dari bara api inilah yang dimanfaatkan untuk memanaskan masakan. Elemen pemanas kompor jenis ini menggunakan bahan yang anti oksidasi sehingga walaupun membara namun tidak terbakar. Ilustrasi dari kompor jenis ini ditunjukkan pada Gambar 3.67.
Gambar 3.65 Kompor listrik jenis dengan 4 piring panas (hot-plate)
Gambar 3.67 Kompor listrik
jenis radiasi Gambar 3.66 Konstruksi hot plate
Contoh rangkaian kompor listrik
Tabel 3.1 Daya Kompor Listrik
Diameter Biasa
Kilat
Berikut ini adalah beberapa jenis
[mm] [W]
rangkaian kompor listrik secara tipikal. 145 1000 1500 Untuk kompor yang dayanya kurang dari
[W]
180 1500 2000 4 kW, pada umumnya menggunakan
sistem fasa-satu dengan 3 penghantar 220 2000 2600 (kiri), yaitu penghantar fasa, netral dan
pentanahan. Untuk kompor berdaya di atasnya menggunakan sumber fasa-tiga
3.2.2.3.3 Kompor Radiasi
dengan 5 penghantar, (kanan), yaitu: 3 penghantar fasa, 1 netral dan 1
Jenis kompor ini secara prinsip sama
pentanahan.
dengan jenis kompor biasa di mana
elemen pemanasnya diletakkan di secara terbuka di dalam kepala
258 Peralatan Listrik Rumah Tangga
Prinsip kerja pengaturan suhu kompor dapat dijelaskan sebagai berikut:
1 Kompor dihidupkan dengan memutar Saklar pengatur. Pemutaran saklar ini membuat kontak saklar tertutup (ON) dan dengan saklar ini pula diatur suhu yang dikehendaki.
2 Ketika kompor ON dengan suhu tertentu, maka arus listrik mengalir ke elemen-elemen pemanas melalui kontak 1 dan 2.
3 Kompor semakin lama semakin tinggi suhunya. Peningkatan suhu ini
akan dideteksi oleh sensor suhu, Gambar 3.68 Konfigurasi rangkaian elemen
dan panas disalurkan dari kepala pemanas kompor ke membran pemuaian.
4 Dengan adanya peningkatan panas
ini, membran memuai dan Skema berikut ini menunjukkan meka- menggerakkan poros. nisme kompor listrik tipikal
5 Bila suhu yang dikehendaki tercapai,
maka gerakan pemuaian membran tersebut akan memutuskan kontak 1 dan 2 sehingga kompor mati.
6 Ketika suhu menurun kembali, membran akan menyusut, dan pegas membawa poros sesuai arah penyusutan membran sehingga kontak 1 dan 2 On kembali. Demikian proses ini terjadi secara berulang.
3.2.2.3.4 Kompor Induksi
Kompor jenis ini mempunyai prinsip kerja berbeda dengan tiga jenis kompor yang dibahas terdahulu. Pada jenis
kompor terdahulu menggunakan prinsip Gambar 3.69 Skema mekanisme kendali
pemanasan dengan menggunakan kompor listrik tipikal
bahan yang mempunyai tahanan jenis sangat tinggi, pada kompor jenis ini
Pengaturan suhu dilakukan melalui menggunakan prinsip induksi (Gambar saklar pengatur, sensor suhu, pipa
3.68). Sudah tentu, kompor jenis ini kapiler dan membran pemuaian. Saklar
menggunakan teknologi yang lebih pengatur, kontak saklar, membran dan
maju.
kontak 1 dan 2 berada pada satu poros (Gambar 3.69).
Peralatan Listrik Rumah Tangga 259
Prinsip kerja kompor induksi dapat
7 Arus pusar yang mengalir dalam dijelaskan sebagai berikut (Perhatikan
logam dan logam tersebut tetap Gambar 3.70).
mengandung resistansi walaupun kecil, maka timbullah panas dan
1 Ketika kompor dihubungkan dengan panas inilah yang dimanfaatkan sumber listrik biasa dengan
untuk memasak. frekuensi 50 Hz. Dengan menggunakan konverter dan elemen pengontrol, frekuensi listrik 50 Hz
Panas yang dibangkitkan oleh kompor diubah menjadi frekuensi tinggi
tergantung dari energi listrik yang sampai 25 kHz (frekuensi bisa diatur
dikonversikan ke bentuk panas. Daya melalui elemen pengontrol).
kompor akan ditentukan oleh frekuensi listrik yang dialirkan ke kumparan
2 Listrik dengan frekuensi tinggi ini induksi. Semakin tinggi frekuensi akan dialirkan ke kumparan induksi, maka
semakin tinggi daya kompor dan arus mengalir melalui kumparan
semakin tinggi suhu (panas) kompor. tersebut. Perlu diingat di sini bahwa arus yang mengalir ke dalam kumparan induksi adalah arus bolak- balik dengan frekuensi tinggi.
3 Arus bolak-balik ini membangkitkan garis-garis medan magnet. Medan magnet ini selalu berubah mengikuti perubahan arusnya, yaitu ac.
4 Medan magnet ini memotong tempat (wadah) memasak yang terbuat dari logam (penghantar). Apa yang terjadi ketika logam dipotong oleh medan magnet yang berubah setiap saat?
5 Pada logam akan timbul ggl (tegangan) induksi (hukum Faraday).
6 Karena logam tempat memasak
merupakan satu kesatuan maka secara kelistrikan sama seperti
Gambar 3.70 Kompor induksi
dihubung singkat. Apa yang terjadi Karena kerjanya seperti itu, maka ketika tegangan dihubung singkat? tempat memasak atau wadah dari Akan timbul arus yang dalam hal ini masakan harus terbuat dari logam arahnya berputar-putar. Karena (penghantar). Kalau tidak, maka tidak arahnya, arus ini kemudian disebut akan terjadi pemanasan karena tidak arus pusar atau arus Eddy (Eddy ada efek induksi elektromagnet pada current). tempat memasaknya.
260 Peralatan Listrik Rumah Tangga
Pengembangan lebih lanjut kompor suatu suhu tertentu maka listrik adalah microwave oven (lihat
kompor akan mati secara bagian Microwave Oven di halaman
otomatis. Bila tidak demikian ada berikut)
dua hal yang perlu dicermati. Pertama adalah karena alat
3.2.2.3.5 Perawatan Kompor
pengaturnya yang sudah tidak
Listrik
berfungsi dengan baik. Kedua, bisa jadi panas yang dihasilkan
Petunjuk pertama yang menyatakan oleh kompor lebih rendah dari kerja tidaknya kompor listrik terletak
yang seharusnya. Bila demikian pada kemampuannya dalam
yang terjadi, maka perlu membangkitkan panas. Kompor, jenis
pemeriksaan lebih lanjut pada apa pun, bila tidak bisa panas maka
sistem pemanas dan unit kompor tersebut dinyakatan rusak. Bila
pengaturnya. Khusus bila akan menjumpai hal semacam ini maka yang
dilakukan pengesetan kembali harus dilakukan adalah sebagai berikut:
unit pengatur harus
1. Periksa sumber tegangan, kondisi menggunakan petunjuk yang kabel dan terminal-terminal
dikeluarkan oleh pabrik sambungannya. Bila semua dalam
pembuatnya karena bagian ini keadaan baik maka lanjutkan ke
merupakan bagian yang sangat langkah berikut.
sensitif dan kritis.
2. Periksa elemen pemanas, mungkin
ada bagian-bagian yang putus. Bila
3.2.2.3.6 Pemeriksaan dan
elemen pemanas dalam keadaan
pelaporan hasil kerja
baik (tidak putus), maka kesalahan
perawatan kompor listrik
terminal pada terminal-terminal sambungannya. Namun bila dijumpai
Pemeriksaan yang perlu dilakukan pada keadaan yang tidak menentu, kadang
kompor listrik setelah dilakukan panas kadang tidak, ini menunjukkan
perawatan adalah kemampuan ketidaksempurnaan rangkaiannya.
pemanasannya yang sesuai dengan
3. Khusus untuk kompor induksi, karena
yang dikehendaki.
bekerjanya kompor tersebut
1. Untuk kompor listrik biasa dan yang menggunakan prinsip induksi
menggunakan hot-plate, elektromagnet tegangan tinggi, maka
pemeriksaan panasnya bisa yang perlu diperiksa juga adalah
langsung diperiksa pada elemen konverter pengubah listrik ac
langsung atau pada hot-platenya. frekuensi rendah menjadi frekuensi
2. Untuk kompor jenis radiasi, tinggi. Untuk mengidentifikasi
kemampuan pembangkitan kerusakan pada bagian ini
panasnya dapat dilihat langsung membutuhkan pengetahuan yang
melalui cahaya merah yang lebih kompleks. Oleh karena itu
dikeluarkan oleh kawat nikrom sangat disarankan untuk mengikuti
sebagai elemen pemanasnya. buku petunjuk perawatan dari pabrik
3. Untuk kompor jenis induksi, kerja pembuatnya.
kompor tidak dapat dilakukan secara
4. Khusus untuk kompor listrik yang visual namun melalui percobaan dilengkapi dengan pengatur
yaitu dengan meletakkan alat suhu, kompor tersebut dikatakan
memasak yang terbuat dari logam. dalam keadaan baik bila pada
Kompor dikatakan bekerja dengan
Peralatan Listrik Rumah Tangga 261 Peralatan Listrik Rumah Tangga 261
3.2.3.1 Bagian-bagian Utama Alat
memanaskan alat memasak tersebut
secara memadai. Bagian-bagian utama microwave oven adalah sebagai berikut.
Hasil pemeriksaan terhadap kinerja alat x Transformator tegangan tinggi dan pekerjaan perawatan yang telah
berfungsi untuk meningkatkan dilakukan dituangkan dalam bentuk
tegangan rendah (rumah tangga) laporan. Dengan lembar laporan ini
menjadi tegangan tinggi. dapat diketahui, jenis kerusakan yang
x Magnetron berfungsi sebagai terjadi, bagian/komponen yang
pengubah tegangan tinggi menjadi diperbaiki atau diganti serta hasil
energi gelombang mikro pengujian yang telah dilakukan. Dengan
x Pengarah gelombang sebagai demikian diketahui kondisi kerja dan
pengarah gelombang mikro juga kondisi fisik alat.
sehingga ke ruang masak; x Ruang masak mempunyai dinding
yang terbuat dari logam guna mendapatkan fungsi sebagai
3.2.3 Microwave Oven
sangkar faraday yang bertindak sebagai penetralisir gelombang
Microwave oven adalah alat yang mikro yang mengenainya sehingga digunakan untuk memasak dan
tidak ada gelombang yang keluar memanaskan makanan dengan meng-
dari alat ini.
gunakan energi gelombang mikro x Unit kontrol adalah unit yang (microwave). Alat ini menjadi cepat
bertindak selaku pengendali daya populer di masyarakat karena banyak
keluaran alat agar sesuai dengan kelebihan yang dimiliki bila dibanding-
kebutuhan yang terdiri atas timer kan dengan alat masak memasak yang
(elektronik atau elektromekanik) dan lain. Kelebihan-kelebihan yang dimiliki
sistem kontrolnya serta tombol- antara lain adalah kemudahan dalam
tombol operasi;
penggunaannya, proses pemasakan x Rangkaian pengaman yang terdiri yang sangat cepat dan hemat energi.
dari sederetan sekering dan interlock Karena kelebihannya inilah pada saat
sebagai pengaman dari kerja ini, alat ini banyak digunakan di
abnormal alat (hubung singkat, lingkungan rumah tangga, restaurant
panas lebih)
atau rumah makan-rumah makan.
Microwave oven merupakan revolusi
3.2.3.2 Prinsip Kerja
dari peralatan masak memasak. Walau-
pun begitu, para pengguna alat ini harus Ketika microwave oven dihubungkan ke mewaspadai aspek keselamatannya
sumber listrik, arus listrik akan mengalir terutama yang terkait dengan tegangan
ke alat melalui sekering dan rangkaian tinggi dan dalam operasinya perlu
pengaman lainnya. Komponen proteksi kecermatan, khususnya yang terkait
ini meliputi sejumlah sekering dan alat dengan bahan-bahan masakan dan
pengaman thermal yang dirancang wadah masakan yang dimasukkan ke
untuk memutuskan aliran listrik ketika dalam alat ini.
terjadi kondisi-kondisi abnormal seperti hubung singkat atau panas lebih.
262 Peralatan Listrik Rumah Tangga
Dalam keadaan normal, arus listrik mengalir melalui rangkaian interlock dan timer. Pada saat akan menggunakan- nya, pintu microwave oven harus ditutup sehingga arus listrik mengalir melalui sederetan saklar interlock. Pengesetan timer dan operasi starting menyam- bungkan rangkaian kontrol dengan sumber tegangan sehingga membuat rangkaian kontrol menjadi aktif.
Pada umumnya, sistem kontrol ini terdiri Gambar 3.72 Daya masukan tegangan dari relai elektromekanik atau saklar tinggi elektronik (transistor) seperti yang
ditunjukkan pada Gambar 3.71. Pada bagian tegangan tinggi (Gambar 3.73), trafo tegangan tinggi
bersama-sama dengan rangkaian dioda dan kapasitor menaikkan tegangan dari
tegangan rumah tangga, 220 V menjadi tegangan tinggi sekitar 3000 V. Tegangan ini sangat berbahaya bagi manusia, namun hal ini tidak bisa dihindari karena itulah yang dibutuhkan oleh magnetron untuk menjalankan fungsinya, yaitu mengubah tegangan tinggi menjadi energi elektromagnetik.
Gambar 3.71 Sistem kontrol
Jika berdasarkan hasil penginderaan ditemukan bahwa kondisi sistem dalam keadaan baik, rangkaian kontrol akan membangkitkan sinyal yang mengaktifkan relay dan komponen elektronik Triac sehingga menyalurkan dan menghubungkan tegangan ke trafo tegangan tinggi. Dengan mengatur rasio On-Off dari sinyal kontrol dari tabung
magnetron sehingga mengatur daya Gambar 3.73 Bagian tegangan tinggi keluaran dari oven ini (Gambar 3.72). Energi gelombang mikro ditransfer ke saluran logam (metal channel) yang disebut pengarah gelombang (wave guide), yang mencatu energi ke dalam ruang masak mengarah pada wadah masakan yang diputar secara pelan.
Peralatan Listrik Rumah Tangga 263
3.2.3.3 Ukuran Microwave
Microwave seperti ini biasanya dilengkapi dengan display digital untuk
Ukuran microwave dikategorikan jam, atau variabel-variabel kontrol menjadi 3 ukuran, yaitu kecil, sedang
lainnya seperti tingkatan kerja, waktu, (menengah), dan besar.
dan lain-lain. Kelengkapan lain tombol- tombol operasi dan alat pengatur
x Kecil
lainnya.
Microwave ukuran ini yang juga
disebut sebagai microwave jinjing, Berikut ini adalah microwave tipikal yang mempunyai kapasitas, tipikal tidak
mempunyai fungsi cukup lengkap lebih dari 46 cm (18 kaki) lebar, tebal
dengan menggunakan kontrol digital 35,5 cm (14 kaki) dan tinggi 30,5 cm
dalam operasinya. Fungsi-fungsi dari (12 kaki). Volume ruang masak
contoh ini adalah: microwave, konveksi, kurang dari 1 kaki kubik.
gril dan gabungan antara microwave dan konveksi. Fungsi-fungsi ini
x Sedang tercermin dari tombol-tombol kontrol Ukuran ruang dalam 1,4 – 1,6 kaki
seperti yang ditunjukkan pada Gambar kubik, dengan tinggi 13 inci, lebar 21
3.74 dan 3.75.
inci dan ketebalan 16 inci. Daya
listrik 900 – 1.500 W. Ukuran ini sesuai untuk ukuran keluarga standard dan cocok untuk keperluan memasak sayuran dan daging ukuran kecil. Biasanya alat ukuran ini sudah dilengkapi dengan fitur otomatis.
x Besar Ukuran besar mempunyai kapaistas
1,8 – 2,1 kaki kubik, dengan tinggi Gambar 3.74. Microwave digital
14 inci, lebar 24 inci dan tebal 18
inci. Daya listrik yang dibutuhkan
juga lebih tinggi, yaitu 1000 – 1.500 W.
3.2.3.4 Jenis-Jenis Microwave Oven
Pada saat ini sudah banyak jenis microwave, diantaranya adalah yang berfungsi hanya untuk oven saja, combinasi antara microwave dan konveksi, dan kombinasi antara microwave dan pemanggangan (grill). Bahkan di samping kombinas pada alat yang sama pula bisa dioperasikan
secara sendiri-sendiri, seperti Gambar 3.75. Tombol-tombol fungsi microwave, oven konveksi atau grill.
microwave
264 Peralatan Listrik Rumah Tangga
Gambar 3.78 Elemen pemanas grill
Gambar 3.76 Piring putar di ruang masak Karena salah satu fungsi alat ini adalah sebagai pemanggang (griller), maka alat dilengkapi elemen pemanas untuk
Piring yang digunakan sudah yang pemanggangan. Agar pemanasan dapat tahan panas. Konstruksi piring disesuai-
berjalan dengan sempurna, bagian atas kan dengan mekanisme pemutarnya.
alat diberi ventilasi secara memadai. Namun perlu diingat bahwa alat ini berfungsi juga sebagai microwave maka ventilasi-ventilasi ini dilengkapi pula dengan screen untuk mencegah gelombang mikro keluar atau masuk dari/ke dalam alat.
Gambar 3.77 Pemutar piring dan landasan putar
Dari Gambar 3.77 terlihat bahwa
mekanisme pemutar terdiri atas poros
yang digerakkan oleh motor penggerak Gambar 3.79 Bagian dalam samping (bagian tengah) yang dilengkapi dengan roda putar untuk memudahkan putaran
Gambar 3.79 menunjukkan adanya piring masak (melingkari poros pemutar)
screen ventilasi yang ada pada dinding samping ruang masak. Ini merupakan fasilitas untuk keperluan oven konveksi. Dari lubang-lubang inilah panas yang dibangkitkan oleh elemen pemanas konveksi dihembus dengan fan sehingga panas masuk ke dalam ruang masak secara cepat.
Peralatan Listrik Rumah Tangga 265 Peralatan Listrik Rumah Tangga 265
3.2.3.5 Aspek keselamatan
biasanya mengandung logam dalam penggunaan mirowave perlu
pada ornamen-ornamennya. menjadi perhatian bagi para pengguna alat ini.
3.2.3.6 Perawatan Microwave
Walaupun microwave menjadi cepat Microwave tergolong peralatan rumah populer di masyarakat karena banyak
tangga yang telah mengadopsi teknologi kelebihan yang didapat dari alat ini,
tinggi. Selain kompleksitas sistem dan seperti waktu, dan energi yang
komponen-komponen yang digunakan, dibutuhkan untuk memasak suatu
alat ini juga mempunyai potensi bahaya makanan relatif lebih cepat dan hemat,
yang relatif sangat tinggi bagi manusia. namun ada beberapa aspek yang harus
Oleh karena itu dalam merawat alat menjadi catatan bagi para penggunanya
sangat ditekankan agar mengacu pada agar dalam pemakaiannya tidak
buku petunjuk perawatan yang menimbulkan hal-hal yang bisa
dikeluarkan oleh pabrik pembuatnya. membahayakan. Berikut ini adalah hal-
Bila terjadi kerusakan pada microwave hal yang harus diperhatikan.
sangat disarankan untuk tidak mereparasi unit-unit utama seperti trafo
x Microwave tidak berfungsi dengan penaik tegangan, dan magnetron serta baik bila wadah makanan yang
unit kontrol elektroniknya. Bila terjadi digunakan untuk memasak atau ada
kerusakan pada bagian ini sangat benda-benda lain yang terbuat dari
disarankan untuk mengganti dengan logam (aluminium, besi, stainless
unit baru yang disarankan oleh pabrik steel, dll). Bila ada benda yang
pembuatnya.
terbuat dari logam atau mempunyai bagian yang mengandung logam,
Penggantian komponen-komponen akan timbul percikan bunga api. Ini
dapat dilakukan pada rangkaian sangat berbahaya baik terhadap
pengaman seperti saklar pintu (door terjadinya panas lebih maupun akan
switch), sekering-sekering dan kipas merusak tabung magnetnya bila
angin.
berjalan dalam waktu yang lama. Bila kita kita menjumpai hal tersebut
Microwave yang dilengkapi dengan fitur- segeralah mematikan microwave
fitur lain seperti oven konveksi atau grill, dengan mereset atau membuka
permasalahan banyak terjadi pada pintunya.
elemen-elemen pemanasnya. Pemeriksaan kerusakan dari elemen-
x Bila menggunakan tempat dari elemen pemanas ini dapat dilakukan plastik, pastikan bahwa tempat
seperti yang dilakukan pada alat-alat tersebut cocok untuk microwave.
yang menggunakan elemen pemanas Tanda bahwa tempat cocok untuk
yang lain.
keperluan ini dapat dilihat dari keterangan yang biasanya ditulis di bagian bawah tempat, dengan tulisan microwave safe atau heat resistant (tahan panas).
266 Peralatan Listrik Rumah Tangga
3.2.3.7 Pemeriksaan dan
kerja alat. Yang perlu dituangkan dalam
pelaporan hasil kerja
laporan di samping kondisi kerja alat,
perawatan Microwave
juga pekerjaan perawatan yang telah dilakukan sehingga ada catatan sejarah
Setelah dilakukan perawatan kondisi
perawatannya.
yang harus diperiksa adalah sebagai
berikut:
1. Ketika alat dioperasikan, pada daya
3.3 Alat-alat Pemanas &
dan waktu tertentu, lampu ruang masak menyala, dan piring tatakan
Pendingin
masakan berputar.
2. Beberapa saat setelah melampaui
3.3.1 Pengering Rambut
pengesetan waktu bahan yang dimasak sudah dalam keadaan panas.
3. Akan lebih sempurna lagi bila microwave dicoba untuk memasak suatu bahan tertentu sesuai dengan spesifikasi yang ditentukan oleh pabriknya. Bila dengan pengesetan yang telah dilakukan dan menghasilkan masakan yang sesuai berarti alat dapat beroperasi dengan baik dan sebaliknya.
4. Untuk fitur-fitur lain seperti grill, oven konveksi atau kombinasinya dengan
Gambar 3.80 Pengering rambut tipikal microwave, harus diperiksa operasi masing-masing fitur.
Pengering rambut pada model di atas
5. Untuk grill, kerja alat ditandai memiliki dua saklar. Satu untuk dengan panas elemen pemanas
menyalakan dan mematikan, sedang pemanggangnya yang terletak di
yang satunya untuk mengontrol aliran atas dan di bawah tempat masakan.
udara panas. Pada beberapa jenis lain,
6. Untuk fitur oven konveksi, kerja alat biasanya juga ada saklar ekstra yang ditandai dengan memanasnya
dapat digunakan untuk meregulasi elemen pemanas yang terletak di
temperatur dari aliran udara. Pengering samping. Operasinya fitur ini juga
ini mengeringkan rambut dengan ditandai dengan hidupnya fan.
mempercepat tingkat penguapan air dari Proses pemasakan tidak melalui
permukaan rambut. Udara panas yang pemasakan langsung namun melalui
dikeluarkan akan meningkatkan
media udara yang dihembuskan oleh temperatur dari udara di sekitar helai- fan melalui elemen pemanas
helai rambut. Karena udara hangat sehingga udara menjadi panas.
memiliki kelembapan yang lebih tinggi Udara panas inilah yang digunakan
dibanding suhu ruangan, maka air yang untuk memasak.
dapat diuapkan dari rambut lebih banyak. Kenaikan temperatur juga
Hasil pemeriksaan ini kemudian menyebabkan molekul-molekul air untuk dituliskan dalam laporan sehingga
saling menarik dan berubah dari wujud dengan laporan ini diketahui kondisi
air ke gas.
Peralatan Listrik Rumah Tangga 267
3.3.1.1 Bagian-Bagian Utama Pengering Rambut
Pengering rambut hanya menggunakan dua bagian untuk menghasilkan udara panas, yaitu kipas yang digerakkan motor, serta gulungan kabel pemanas. Keduanya digunakan untuk mengubah energi listrik menjadi panas konvektif. Berikut adalah mekanisme pengubahan energi tersebut:
1. Saat pengering dinyalakan, terjadi aliran arus listrik
2. Lalu sirkuit menyuplai catu daya ke
kabel melingkar yang terdapat pada Gambar 3.81 Kipas angin pembangkit aliran elemen pemanas hingga udara
temperaturnya naik. Pergerakan sentrifugal dari kipas akan
3. Arus listrik memutar motor elektrik menghasilkan udara dari udara yang yang akhirnya memutar kipas. masuk melalui inlet di sekitar pengering.
4. Aliran udara pun terjadi dan mengalir Lubang-lubang ini diltutupi dengan panel kearah elemen pemanas keamanan untuk mencegah objek-objek
5. Karena udara mengalir melewati lainnya seperti helai rambut untuk ikut kabel pemanas, pemanas tersebut terhisap masuk. Lalu udara keluar menaikkan temperatur udara melalui melewati barrel dari pengering. mekanisme konveksi
6. Udara panas pun keluar melewati Umumnya pengering rambut memiliki lubang pada pengering. pengatur tinggi-rendahnya aliran udara,
atau dapat juga dikatakan pengatur
kecepatan. Bnagaimana pengaturan ini
3.3.1.2 Pembangkitan Aliran
terjadi? Pengaturan ini dilakukan
Udara
dengan mengubah arus listrik yang mengalir melewati sirkuit catu daya.
Bagaimana pengering rambut dapat Saat catu daya yang diberikan rendah, meniupkan udara? Pengering rambut
maka motor dan kipasnya akan berputar memiliki kipas yang berfungsi seperti
lebih lambat, menghasilkan udara turbin hidrolik.
dengan aliran rendah. Ketika catu daya dinaikkan, maka motor bergerak
Tidak seperti turbin air yang meng- semakin cepat. Kipas terus berotasi gunakan energi potensial dari air untuk dengan cepat, menghasilkan aliran menghasilkan udara, tetapi kipas ini udara dengan intensitas lebih tinggi. menggunakan energi listrik untuk menghasilkan aliran udara. Di dalam kipas terdapat motor kecil, yang terhubung pada bagian ujungnya. Saat diberikan catu daya pada motor, maka kipas tersebut akan berputar.
268 Peralatan Listrik Rumah Tangga
Logam ini digunakan sebagai elemen pemanas di berbagai peralatan rumah tangga seperti pemanggang roti. Kawat nikrom memiliki keunggulan:
1. Kawat nikrom adalah konduktor listrik yang lemah apabila dibandingkan dengan kawat tembaga. Hasilnya, kawat ini memiliki resistansi yang cukup untuk
menghasilkan panas dari arus listrik Gambar 3.82 Saklar pengatur kecepatan
yang melewatinya. motor
2. Nikrom tidak mengoksidasi saat dipanaskan, sehingga tidak mudah
3.3.1.3 Pemanasan Udara
mengarat walau digunakan pada suhu tinggi.
Elemen pemanas terdiri dari kabel
nikrom melingkar yang melapisi sebuah Aliran udara yang dihasilkan dari kipas papan mika. Kabel nikrom adalah
kemudian diarahkan melewati elemen gabungan dari dua jenis logam, yaitu
pemanas. Udara yang lewat memiliki nikel dan krom.
suhu yang lebih rendah dibandingkan kawat nikrom, maka terjadi perpindahan
panas dari kawat nikrom ke udara. Siklus ini terus berulang sehingga dihasilkan aliran udara panas secara terus menerus.
Suhu udara yang keluar dari pengering rambut tergantung pada:
1. Suplai catu daya yang diberikan pada elemen pemanas. Semakin besar daya diberikan, maka semakin besar pula panas yang dihasilkan
Gambar 3.83 Elemen pemanas oleh elemen pemanas dan dapat
ditransfer ke udara.
2. Terdapat jenis pengering rambut yang memiliki pengatur suhu, dan pengatur suhu ini mengatur suplai catu daya untuk memodulasi suhu dari aliran udara.
3. Udara dipanaskan oleh kawat nikrom memiliki periode pemanasan tertentu, untuk mencegah udara dengan suhu yang terlalu tinggi.
Gambar 3.84 Arah semburan udara
melewati elemen pemanas
Peralatan Listrik Rumah Tangga 269
270 Peralatan Listrik Rumah Tangga
3.3.1.4 Pengamanan pengering rambut
Pada pengering rambut terdapat fitur- fitur pengaman sebagai berikut:
1. Saklar pengaman pemutus- hubungan listrik. Saklar ini dibutuhkan untuk mencegah terlalu tingginya suhu udara yang dihasilkan (maksimal 60 o
C, atau
dapat membakar kulit kepala). Saklar ini bekerja dengan adanya sensor panas yang dapat memutuskan arus listrik pada sirkuit dan mematikan motor saat suhu udara yang dihasilkan terlalu tinggi. Saklar ini terbuat dari strip bimetal untuk memutuskan hubungan listrik. Saklar bimetal terbuat dari lembaran yang terbuat dari dua jenis logam. Kedua logam ini memuai saat dipanaskan tapi pada laju yang berbeda. Saat suhu dalam pengering naik, strip ini memanas dan membengkok karena satu lembar logam memuai lebih besar dibandingkan logam lainnya. Saat pembengkokan ini mencapai poin tertentu, saklar akan memutuskan hubungan listrik.
2. Sekering termal. Sekering ini dimasukkan ke dalam sirkuit elemen pemanas untuk mencegah over- heating dan terjadinya kebakaran. Mekanismenya adalah dengan me- mutuskan sirkuit apabila suhu dan arus listrik terlalu tinggi.
3. Isolasi. Tanpa isolasi yang baik, maka sisi luar dari pengering rambut akan terasa sangat panas saat dipegang, bahkan dapat membakar tangan.
Gambar 3.85 Isolasi dan penghalang
protektif
4. Penghalang protektif, saat terjadi aliran udara di daam pengering rambut, maka segala benda di luar pengering juga ikut tertarik pada arah masuknya udara. Maka untuk mencegah hal ini, lubang udara ditutupi oleh semacam tameng. Saat anda selesai menggunakan pengering rambut untuk beberapa waktu, maka di bagian luar pengering akan menumpuk semacam kotoran dan debu-debu. Penghalang ini jelas diperlukan, karena apabila kotoran ini menumpuk di bagian dalam pengering, maka elemen pemanas akan membakarnya atau dapat menghambat pergerakan motor. Walau sudah terdapat penghalang semacam ini, pengguna pengering rambut perlu membersihkan kotoran yang menumpuk tersebut. Penumpukan ini akan menghambat masuknya udara dan akhirnya menyebabkan overheat, serta aliran udara yang dihasilkan juga memiliki intensitas rendah.
5. Grill depan. Bagian ujung dari barel ditutupi oleh suatu grill yang terbuat dari bahan tahan panas. Grill ini mencegah pengguna untuk memasukkan objek-objek kecil seperti jari ke dalam pengering.
6. Ground Fault Circuit Interrupter dan terminal-terminal sambungannya (GFCI). Sejak tahun 1991, pengering
dalam keadaan baik maka rambut portabel diharuskan memiliki
permasalahan ada pada alat pengaman terhadap sengatan listrik,
tersebut. Bila terjadi kerusakan biasa apabila terjadi kecelakaan misalnya
tidak menyebabkan kerusakan pada pengering rambut masuk ke dalam
kedua alat tersebut, kecuali yang air saat masih menyala. GFCI
disebabkan oleh tegangan lebih dari berupa plug terpolarisasi yang
sumber. Jika hal ini terjadi maka memonitor jumlah arus yang
harus dilakukan penggantian melewati suatu sirkuit. Apabila
terhadap alat-alat tersebut. terjadi kebocoran pada sirkuit, maka sirkuit akan terputus.ini juga banyak
3.3.1.6 Pemeriksaan dan
digunakan untuk peralatan lain.
pelaporan hasil pekerjaan
Apabila pengering rambut masuk ke
perawatan
dalam air saat tidak menyala, maka
tidak terjdi sengatan listrik, namun Setelah dilakukan perawatan terhadap pengering dapat rusak karena
alat, maka perlu diperiksa kondisi kerja komponen di dalamnya terkena air.
alat sebagai berikut:
1. Bila alat sudah dapat peroperasi dengan baik, maka ketika alat
3.3.1.5 Perawatan pengering
dihidupkan, fan akan berputar dan
rambut
elemen pemanas akan membangkitkan panas.
Bagian yang paling sering mengalami
2. Periksa hembusan udara dan suhu kerusakan adalah pemanas, kipas angin
yang dikeluarkan. Untuk pengaturan dan saklar pengatur.
daya rendah maka putaran fan dan
1. Bila pengering rambut tidak pemanasannya akan rendah. beroperasi sama sekali ketika
Sebaliknya untuk pengaturan yang dihidupkan, maka yang perlu
lebih tinggi, putaran dan suhu yang diperiksa pertama kali adalah saklar
dihasilkan juga akan semakin tinggi. pengaturnya. Jika saklar pengaturnya
3. Untuk keperluan perawatan ke rusak maka harus diganti dengan
depan, perlu dibuat laporan yang yang baru. Namun bila keadaannya
memuat kerusakan yang terjadi, baik, maka lanjutkan ke langkah
perawatan yang telah dilakukan dan berikutnya.
hasil uji unjuk kerjanya (terlalu
2. Periksa suhu pemanas dan kipas rendah, terlalu tinggi atau normal). angin. Jika pemanas dan kipas angin
tidak hidup sama sekali maka perlu diperiksa sambungan antara saklar pengatur dan kedua alat ini. Bila
3.3.2 Kulkas dan freezer
kondisinya bagus maka perlu
dilakukan langkah selanjutnya.
3.3.2.1 Pendahuluan
3. Lepas terminal elemen pemanas dan
kipas angin dan periksa kondisi Mesin pendingin adalah mesin yang kedua alat dengan menggunakan digunakan untuk membuat makanan/ mutitester (ohmmeter) sehingga bahan makanan dalam keadaan dingin diperoleh gambaran tentang kedua dan atau beku. Dalam keadaan seperti alat tersebut. Bila semua penghantar
Peralatan Listrik Rumah Tangga 271 Peralatan Listrik Rumah Tangga 271
adalah air. Hal ini terjadi karena titik menghambat/menghentikan aktivitas
didih/penguapan alkohol lebih rendah bakteri. Karena kemampuannya itu,
dari air.
mesin pendingin, yaitu kulkas dan freezer banyak digunakan di lingkungan
Kulkas dan freezer menggunakan rumah tangga dan industri. Freezer
refrigerant yang mempunyai suhu rumah tangga bisa merupakan bagian
penguapan yang jauh lebih rendah dari kulkas atau berdiri sendiri. sehingga didapatkan suhu yang sangat dingin.
3.3.2.2 Bagian-bagian Utama Freezer Dan Fungsinya
Gambar 3.86 Kulkas tipikal Gambar 3.87 Bagan kelengkapan kulkas
Prinsip kerja mesin ini menggunakan prinsip refrigerasi, yang dalam
Gambar 3.87 memberikan ilustrasi operasinya memanfaatkan proses
tentang kelengkapan dari sebuah penguapan suatu cairan yang disebut
kulkas. Kelengkapan alat ini bisa refrigerant untuk menyerap panas.
dikelompokkan menjadi dua, yaitu Prinsip pendinginan yang diterapkan
perlengkapan utama dan perlengkapan seperti halnya bila kita oleskan air ke
penunjang. Perlengkapan utama terdiri kulit akan kita rasakan perasaan dingin.
atas lima bagian utama, yaitu: Rasa dingin ini terjadi karena terjadi penyerapan panas oleh air yang sedang
1. Kompresor
menguap. Sama halnya yang terjadi bila Alat ini berfungsi menyedot refrige- kita oleskan alkohol pada tubuh kita.
rant dan menekannya sehingga Kita akan merasa lebih dingin lagi
272 Peralatan Listrik Rumah Tangga 272 Peralatan Listrik Rumah Tangga
CFC dan DCF.
2. Pipa-penukar kalor luar
Perlengkapan penunjangnya, antara Pipa-penukar kalor luar ini
lain:
merupakan pipa yang dibengkok- x Pemanas dan timer defrost: untuk bengkokkan dan disusun sedemikian
mencairkan bunga-bunga es yang rupa sehingga membentuk suatu
menempel pada bagian pembeku kumparan yang dipasang di bagian
yang lama prosesnya ditentukan luar atau bagian belakang dari
oleh sebuah timer (pewaktu);
mesin. Pipa penukar kalor ini disebut x Kontrol kulkas dan freezer: untuk juga kumparan kondensor.
mengatur suhu dalam Penyusunan pipa-penukar kalor
kulkas/freezer;
sedemikian ini dimaksudkan agar x Lampu: sebagai penerang ruang lebih efektif dalam pelepasan
dalam kulkas;
panasnya ke udara sekitar. x Saklar pintu: bertindak sebagai
saklar untuk
3. Katup ekspansi
menghidupkan/mematikan lampu Katup ekspansi berupa pipa dengan
penerangan ruang dalam kulkas. diameter lubang yang sangat kecil
Bila pintu kulkas dibuka, lampu akan yang menghubungkan pipa yang
menyala, sebaliknya kalau pintu diameter lubangnya sangat kecil
ditutup lampu akan mati. (kapiler) ke besar sehingga terjadi
x Gasket pintu: sebagai isolasi antara proses penguapan refrigerant yang
bagian dalam mesin dan luar ada di dalamnya.
sehingga pendinginan terjadi secara efektif.
4. Pipa-penukar kalor dalam
x Wadah limbah air: tempat air yang Pipa-penukar kalor dalam atau
menetes dari akibat proses kumparan evaporator. Pipa kalor ini
kondensasi atau defrost. menerima refrigerant dengan suhu
yang sangat rendah sehingga
3.3.2.3 Siklus Refrigerasi
menyerap panas yang ada di sekitar
nya. Karena fungsinya itu, kumparan Seperti yang telah dijelaskan di atas, evaporator ini ditempatkan di bagian bahwa cairan yang digunakan sebagai dalam mesin, yaitu di tuang refrigerant adalah bahan-bahan yang pendinginya. mempunyai titik didih/penguapan yang
sangat rendah. Misalnya amonia murni,
5. Refrigerant
freon (CFC). Misalnya amonia, bahan ini Refrigerant sebagai media akan menguap pada suhu - 32ºC (- pendingin, merupakan media yang 27ºF). Kondisi inilah yang membuat dialirkan ke dalam pipa-pipa penukar
suhu dalam ruang pendingin kalor yang digunakan untuk proses kulkas/freezer menjadi sangat dingin. pendinginan. Media ini harus Bahan yang digunakan untuk proses mempunyai titik didih/penguapan
pendinginan secara umum disebut yang sangat rendah agar dapat
refrigerant.
mendinginkan/membekukan
bahan/makanan yang ada di
Peralatan Listrik Rumah Tangga 273
Siklus pendinginan pada mesin namun karena bertekanan tinggi pendingin ini diilustrasikan pada
sehingga tidak membuatnya Gambar 3.88 dan 3.89.
menguap.
2. Gas yang bertekanan dan bersuhu tinggi ini dialirkan ke dalam pipa penukar-kalor bagian luar (diletakkan di belakang mesin) membuat gas ini melepaskan panas ke udara sekitarnya. Proses pelepasan panas ini membuat daerah sekitar pipa ini lebih tinggi suhunya di bandingkan daerah yang lebih jauh.
3. Setelah mengalami proses pelepas- an panas, gas menjadi dingin kembali dan berubah menjadi cairan.
Gambar 3.88 Siklus refrigerasi Walaupun sudah dalam bentuk
cairan, namun tekanannya masih
tinggi.
4. Dalam keadaan cair dan bertekanan ini, refrigerant kemudian dialirkan melalui katup ekspansi. Seperti yang telah dijelaskan di atas bahwa katup ekpansi ini merupakan lubang yang kecil yang pada sisi masukannya bertekanan tinggi sedangkan pada sisi keluarannya mempunyai tekanan yang rendah. Sisi yang bertekanan rendah ini terjadi karena isapan (masukan) dari kompresor. Dengan berubahnya dari tekanan
tinggi ke rendah membuat cairan Gambar 3.89 Proses pendinginan
refrigerant akan mendidih dan menguap (contoh, amonia akan
mendidih dan menguap pada suhu - Siklus refrigerasi dapat dijelaskan
32ºC (-27ºF)) dalam pipa penukar- sebagai berikut:
kalor yang terletak di dalam mesin.
1. Kompresor menyedot refrigerant
5. Suhu yang sangat dingin ini dalam bentuk gas tekanan rendah
menyerap panas dari ruang sekitar dan memampatkannya sehingga
pipa penukar-kalor ini membuat bertekanan tinggi. Akibat dari
suhu ruang menjadi sangat dingin. penekanan ini membuat suhu gas
Ruangan inilah yang digunakan tersebut akan meningkat. Walaupun
sebagai ruang pendingin dalam gas tersebut suhunya meningkat
kulkas dan freezer. Mengalirnya
274 Peralatan Listrik Rumah Tangga 274 Peralatan Listrik Rumah Tangga
6. Refrigerant dalam bentuk gas dan bertekanan rendah ini kemudian disedot dan ditekan kembali oleh kompresor sehingga siklus kembali berulang.
Demikian proses pendinginan yang terjadi pada mesin pendingin secara berulang sehingga alat ini mampu mendinginkan / membekukan bahan / ma-kanan yang ada di dalamnya.
Gambar 3.90 Freezer dan pengatur suhu Di dalam kulkas, pada umumnya
dilengkapi oleh ruang kecil yang berfungsi sebagai freezer. Fungsinya bisa bermacam-macam. Di samping untuk membekukan bahan makanan juga untuk pembuatan es batu.
Namun, untuk kebutuhan yang lebih besar freezer yang ada di dalam kulkas tidaklah memadai. Dan bahkan untuk keperluan pengawetan daging, ikan, dan lain-lain untuk keperluan yang lebih besar digunakan freezer yang berdiri sendiri. Walaupun begitu, tetap ada fasilitas pengaturan suhunya sehingga bisa disesuaikan dengan jenis bahan
yang disimpan di dalamnya. Gambar 3.91 Kumparan kondensor
Gambar-Gambar 3.90-3.94 berikut ini memberikan ilustrasi tentang mesin freezer.
Gambar 3.92 Ventilasi udara ruang kompresor
Peralatan Listrik Rumah Tangga 275 Peralatan Listrik Rumah Tangga 275
1. Kondisi kompresor. Bila kompresor tidak berjalan dengan baik maka kompresor tidak mampu mensirkulasikan refrigerant ke seluruh sistem pipa kulkas / freezer sebagaimana mestinya. Tidak ada sirkulasi refrigerant berarti tidak terjadi efek pendinginan. Bila ini terjadi maka tidak ada pilihan lain kecuali harus mengganti kompresornya. Bila kompresor beroperasi dengan baik maka perlu dilanjutkan pada langkah berikutnya.
2. Periksa kondisi refrigerantnya. Walaupun kompresor dalam
Gambar 3.93 Ruang pendingin keadaan baik, kalau refrigerantnya
tidak mencukupi maka pendinginannya akan kurang atau
tidak ada sama sekali. Bila terjadi kekurangan refrigerant maka perlu segera diisi kembali (pemeriksaan dan pengisian harus menggunakan alat pengisian). Untuk pengisian ulang, menggunakan dasar tekanan dab suhu. Tekanan dan suhu tergantung dari jenis refrigantnya. Kalau tekanan dan suhu tetap berarti sudah penuh.
3. Bila kompresor dan refrigerant dalam kondisi normal namun alat belum dingin, maka perlu diperiksa
kumparan pipa kondensor. Bila suhu pipa kondensor tetap dingin atau
Gambar 3.94. Lubang pembuangan limbah air
sama dengan suhu lingkungan maka terjadi penyumbatan pada pipa
sehingga sirkulasi refrigerant tidak
3.3.2.4 Perawatan kulkas dan berjalan dengan baik atau terjadi
kerusakan pada katup ekspansinya.
freezer
4. Periksa katup ekspansinya terlebih
dahulu, dan bila kondisinya baik Seperti yang Anda ketahui bahwa
maka baru dilakukan terhadap permasalahan utama dari mesin
penyumbatan yang terjadi pada pipa pendingin adalah ketidakmampuan alat salurannya. Bila tidak dapat ini dalam mendinginkan ruang
276 Peralatan Listrik Rumah Tangga 276 Peralatan Listrik Rumah Tangga
pemeriksaan kinerjanya, perlu ada
5. Bila pendinginan tidak terdistribusi catatan tentang jenis kerusakan, bagian- seperti yang diharapkan perlu
bagian/komponen-komponen yang pemeriksaan terhadap blower dan
diperbaiki dan diganti serta catatan saluran-saluran ventilasinya.
tentang performa mesin pasca perawatan.
3.3.2.5 Pemeriksaan dan pelaporan hasil pekerjaan
3.3.3 Alat Pendingin Ruangan
Setelah dilakukan perawatan perlu dilakukan pemeriksaan atas kerja
3.3.3.1 Pendahuluan
tersebut. Kondisi-kondisi yang perlu
diperiksa antara lain: Untuk negara-negara tropis seperti
1. Suara kompresor harus tetap halus Indonesia, alat pendingin ruangan (normal). Bila ada suara-suara yang
mempunyai peranan yang sangat besar, aneh menunjukkan kerja kompresor
khususnya di kota-kota besar di mana masih belum bagus.
aktivitas kegiatan ekonomi berjalan
2. Kemampuan pendinginannya. dengan cepatnya. Ini kebalikan dari Kemampuan pendinginan mesin
negara-negara bersuhu dingin, seperti di dapat dirasakan beberapa saat
Amerika, Eropa, yang lebih setelah mesin dihidupkan.
membutuhkan pemanas ruangan Pengecekan dapat dilakukan pada
daripada pendingin ruangan. Di ruang pendingin dan ruang freezer.
sebagian besar wilayah Indonesia Bila ada efek pendinginan
mempunyai suhu rata-rata lingkungan di menunjukkan bahwa mesin berjalan
atas 30 °C yang membuat kurang dengan baik. Pemeriksaan tidak
nyaman bagi para karyawan dalam cukup sampai di sini, namun harus
menjalankan tugasnya sehari-hari, dilakukan dalam waktu yang lebih
karena suhu tersebut jauh diatas suhu lama, kurang lebih satu jam, untuk
kenyamanan orang yaitu sekitar 25 °C. mengetahui kemampuan
Dengan suhu lingkungan yang tinggi, pendinginan secara paripurna
untuk mendapatkan suhu ruang yang sehingga dapat diketahui
nyaman perlu adanya alat yang bisa kemampuan pembekuannya pada
mengkondisikan suhu agar nyaman. bagian freezernya.
Alat ini dikenal dengan pengkondisi
3. Untuk mesin-mesin pendingin besar
udara (AC).
biasanya dilengkapi dengan
indikator suhu.
3.3.3.2 Jenis-jenis alat pendingin
4. Untuk mengetahui kerja tidaknya
ruangan
kontrol suhu, Anda lakukan
pengesetan pada saklar Berdasarkan lingkup daerah yang termostatnya. Bila suhu mencapai
dicakupnya, AC dikelompokkan menjadi harga presetnya mesin akan mati
tiga jenis, yaitu AC jendela (Window sendiri. Demikan pula ketika suhu
AC), AC split, dan AC chiller. AC jendela ruang pendingin di atas harga
merupakan tipe AC yang paling banyak presetnya mesin akan hidup
digunakan karena kemudahan peng- kembali. Kontrol suhu sangat
gunaannya dan sangat ekonomis untuk penting untuk penghematan energi.
Peralatan Listrik Rumah Tangga 277 Peralatan Listrik Rumah Tangga 277
mendisipasikan/melepaskan apartemen di mana kita bisa melihat
panasnya, sehingga gas ini menjadi pemandangan banyaknya unit konden-
dingin dan mencair. Namun sor di atas atap-atap bangunan atau
tekanannya masih tinggi. tertutup dalam suatu area yang khusus
3. Cairan freon yang bertekanan tinggi untuk alat-alat tersebut. AC chiller
ini kemudian dialirkan melalui katup banyak digunakan di pusat-pusat
ekpansi (dari kapiler ke pipa perbelanjaan, hotel dan lain sebagainya
berdiameter besar). Setelah melalui yang mempunyai area yang lebih luas.
katup ekspansi, tekanan cairan menurun secara drastis. Penurunan
3.3.3.3 Prinsip kerja
tekanan ini membuat cairan menguap menjadi gas dan suhunya
Prinsip kerja AC menggunakan prinsip rendah sekali (dingin). proses refrigerasi seperti yang
4. Gas dingin ini kemudian dialirkan digunakan pada mesin-mesin pendingin,
pada kumparan evaporator. Pada refrigerator (kulkas) dan mesin pembeku
pipa evaporator, gas menyerap (freezer) namun pada alat pendingin
panas dari lingkungannya sehingga ruangan tidak mempunyai bagian
mendinginkan suhu dalam suatu ruangan yang diisolasi. Alat ini
ruang atau bangunan. Demikian menggunakan refrigerant seperti freon
proses ini berjalan secara berulang- untuk memberikan pendinginannya.
ulang membentuk siklus yang Proses pendinginannya dapat dijelaskan
disebut siklus refrigerasi. secara singkat seperti berikut ini (dapat
dilihat pada bagian refrigerator (kulkas) dan freezer.
3.3.3.4 AC Jendela
AC jendela merupakan unit ac yang mengimplementasikan suatu pengkondisi udara pada ruangan yang kecil. Unit AC ini dibuat dengan ukuran kecil sesuai dengan ukuran jendela sehingga mudah dipasang. Setelah dipasang, AC disambungkan ke stop kontak dan di On kan, maka ruangan akan segera dingin/sejuk. Karena demikian mudahnya, baik dalam hal pemasangan maupun operasinya membuat unit AC ini sangat banyak
digunakan.
Gambar 3.95 Diagram pengkondisi udara (AC)
1. Kompresor mengisap gas freon dingin dan membuatnya bertekanan tinggi dan menjadi panas.
2. Gas panas ini kemudian dialirkan ke kondensor (kumparan pipa). Pada
278 Peralatan Listrik Rumah Tangga
4. Kumparan pipa dingin atau evaporator pada bagian dalam ruangan
5. Dua buah kipas angin (fan) dan
6. Unit kontrol
Kipas-kipas angin ini menghembuskan udara ke kondensor (kumparan pipa panas) untuk melepaskan panas gas refrigerant dan menghembus udara ke evaporator (kumparan pipa dingin) untuk mendinginkan ruangan.
Kapasitas AC
Kapasitas AC biasanya dinyatakan dalam BTU (British thermal unit). BTU merupakan jumlah panas yang
Gambar 3.96 AC Jendela dibutuhkan untuk meningkatkan suhu dari 1 pound (0,45 kg) air satu derajat
Fahrenheit (0,56 °C). Dengan kata lain 1 BTU sama dengan 1.055 joule. Dalam terminologi pemanasan dan pendinginan 1 “ton” sama dengan 12.000 BTU. Sebagai contoh perhitungan kasar, rumah dengan ukuran 185.8 m2 (2000 feet (kaki) kuadrat) memerlukan sebuah pengkondisi udara dengan kapasitas 5 ton atau 60.000 BTU, yang berarti bahwa diperlukan 30 BTU per kaki kuadrat.
Rating efisiensi energi
Rating efisiensi energi (Energy Efficiency Rating=EER) dari suatu
pengkondisi udara adalah rating BTU
Gambar 3.97 AC jendela tampak dalam terhadap watasenya. Sebagai contoh,
suatu AC 10.000 BTU mengkonsumsi
Bila penutup unit AC ini dibuka, akan daya 1.200 W, berarti EERnya adalah terlihat komponen-komponen sebagai
8,3. Semakin tinggi EER akan semakin hemat mesinnya.
berikut:
1. Sebuah kompresor
2. Katup ekspansi
3.3.3.5 AC split
3. Kumparan pipa panas atau
kondensor pada bagian luar AC split memisahkan sisi panas dan ruangan
sisi dingin sistem. Sisi yang dingin terdiri atas katup ekspansi dan kumparan
Peralatan Listrik Rumah Tangga 279 Peralatan Listrik Rumah Tangga 279
panjang yang berbentuk silinder. Di Unit (AHU). AHU menghembuskan
dalam kumparan ini ada sebuah kipas udara melalui kumparan evaporator dan
angin yang menyemburkan udara, udara, setelah melalui kumparan
dilewatkan melalui kumparan untuk evaporator menjadi dingin. Udara dingin
melepaskan kalor dalam kisi-kisi pipa ini kemudian disalurkan ke ruangan
kumparan tersebut. Akibatnya suhu dalam gedung yang didinginkan
udara keluar dari unit ini lebih panas dari (Gambar 3.98). Sedangkan sisi panas
suhu lingkungan sekitar. yang biasa disebut dengan unit kondensasi atau kondenser biasanya
Kondensor jenis ini banyak dipakai diletakkan di luar bangunan. Unit
karena di samping murah, juga tidak kondensor ini seperti terlihat pada
menimbulkan kebisingan di dalam Gambar 3.99.
ruangan. Namun, eksesnya adalah kebisingannya di luar bangungan menjadi meningkat. Jadi, pada prinsip- nya tidak ada perbedaan antara AC jendela dan AC split, kecuali ukuran AC split lebih besar, seperti kumparan kondenser, evaporator dan kompresor karena AC split untuk keperluan yang lebih besar dibandingkan AC jendela.
Pada bangunan-bangunan seperti mal, supermarket, dan lain-lain, unit konden- sasi ini biasanya diletakkan di atas atap bangunan dan bisa menjadikan peman- dangan yang tidak menarik. Ada lagi
Gambar 3.98 Prinsip unit AC-Split yang berukuran kecil dipasang pada atap berdekatan dengan AHU kecil
untuk keperluan ruangan khusus.
Memang benar AC split pemakaiannya untuk beban yang lebih besar diban- dingkan AC jendela, namun untuk semakin besar bangunan, dimana daerah yang harus didinginkan cukup jauh dari AHU, unit ini mengalami kesulitan. Kesulitannya terletak pada pipa saluran udara dingin antara kondenser dan AHU yang melampaui batas maksimumnya (permasalahan lubrikasi kompresor), atau permsalahan pada ductingnya (kapasitas dan panjang). Jika, hal ini terjadi, maka sistem yang cocok adalah yang
menggunakan sistem air yang
Gambar 3.99 Unit kondensasi didinginkan (chilled water sistem).
280 Peralatan Listrik Rumah Tangga
3.3.3.6 AC Chiller
dengan menggunakan menara air (cooling tower). Menara air ini
Dalam sistem AC chiller, semua bagian membangkitkan semprotan air dingin. dari pengkondisi udara terletak di atas
Air ini mengalir melalui penukar kalor atap atau di belakang bangunan. Alat ini
(heat exchanger) dan mendinginkan mendinginkan air pada suhu antara 4 –
kumparan pipa panas pada unit
7 C. Air yang telah didinginkan ini pengkondisi udara. Ini memerlukan kemudian dialirkan ke bagian-bagian
biaya investasi awal yang lebih tinggi, bangunan yang membutuhkan
namun kalau ditinjau dari penghematan pendinginan melalui AHU. Tidak ada
energinya, sistem ini akan jauh lebih batasan terhadap panjang pipa air
murah.
dingin bila dapat diisolasi dengan baik. Banyak bentuk dan model dari menara Berikut ini adalah diagram dari suatu AC
air ini, namun mereka bekerja dengan chiller.
prinsip yang sama, yaitu:
1. Menara air menghembuskan udara menggunakan semprotan air sehingga menyebabkan sebagian air menguap.
2. Biasanya, air ini menyembur melalui suatu lembaran tebal dari plastic mesh yang terbuka.
3. Udara menghembus melalui mesh ini tegak lurus terhadap aliran air.
4. Penguapan ini akan mendinginkan aliran air.
5. Karena sebagian dari air hilang menguap, menara air ini, maka perlu
Gambar 3.100 Prinsip AC-chiller penambahan air secara tetap untuk
mengkompensasi kehilangan air Dari gambar tersebut bisa dilihat dengan
tersebut.
jelas bahwa unit pengkondisi udara adalah sama seperti unit biasa.
Kapasitas pendinginan yang diperoleh Pemindah kalor memungkinkan freon
dari menara air tergantung pada yang dingin mendinginkan air yang
kelembapan relatif dari udara dan dipompakan ke seluruh bangunan yang
tekanannya. Misalnya, suhunya 35°C, perlu pendinginan.
tekanan barometriknya adalah 29,92 inci dari permukaan air laut dan
3.3.3.7 Menara pendingin (cooling kelembapannya adalah 80 %, suhu air
di dalam menara air akan turun 6 derajat
tower)
dan menjadi 89°F (atau turun 3,36 °C dan menjadi 31,7 °C).
Pada sistem yang telah dijelaskan
sebelumnya, udara digunakan untuk mendisipasikan panas dari kumparan kondenser di luar. Pada sistem yang besar, efisiensi dapat ditingkatkan
Peralatan Listrik Rumah Tangga 281
Secara prinsip alat pendingin ruangan sama dengan kulkas dan freezer. Bedanya bahwa pada alat pendingin ruangan mempunyai kapasitas yang lebih besar sesuai dengan ruangan yang akan didinginkan dan suhu kerja ruangan yang jauh lebih tinggi, yaitu antara 20°C dan 25°C. Suhu pada ruang kerja biasa cukup sekitar 25°C sedangkan untuk ruang-ruang kontrol, komputer dan yang sejenis biasanya lebih dingin, yaitu sekitar 20°C. Jadi permasalahan utamanya ketika alat
Gambar 3.101 Menara pendingin (cooling ini tidak bekerja dengan baik hampir
tower) tipikal sama dengan pada alat pendingin kulkas dan freezer.
3.3.3.8 Hal penting tentang
1. Kondisi kompresornya. Bila
refrigerant kompresor tidak berjalan dengan
baik maka kompresor tidak mampu
mensirkulasikan refrigerant Pada awalnya, alat-alat pendingin sebagaimana mestinya. Tidak ada menggunakan refrigerant amonia murni. sirkulasi refrigerant berarti tidak Bahan ini mempunyai titik didih/ terjadi efek pendinginan. Bila ini penguapan yang sangat rendah. Namun terjadi maka tidak ada pilihan lain bahan ini beracun sehingga berbahaya kecuali harus mengganti bagi manusia. Oleh karena itu, bahan kompresornya. Bila kompresor amonia tidak digunakan lagi untuk beroperasi dengan baik maka perlu mesin-mesin pendingin untuk keperluan dilanjutkan pada langkah berikutnya. rumah tangga.
2. Periksa kondisi refrigerantnya.
Walaupun kompresor dalam Jenis lain adalah CFCs (Chloro Fluoro keadaan baik, kalau refrigerantnya Carbon) yang tidak beracun mengganti- tidak mencukupi maka kan amonia, yaitu CFC-12 pendinginannya akan kurang atau (dichlorodifluoromethane) yang mem- tidak ada sama sekali. Bila terjadi punyai titik didih yang hampir sama kekurangan refrigerant maka perlu dengan amonia. Walaupun bahan ini segera diisi kembali (pemeriksaan tidak berbahaya bagi manusia namun dan pengisian harus menggunakan telah ditemukan bahwa bahan ini
alat pengisian).
berbahaya bagi lapisan ozon sehingga
3. Bila kompresor dan refrigerant pada tahun 1990 ditemukan bahan baru dalam kondisi normal namun alat yang lebih bersahabat dengan alam, belum dingin, maka perlu diperiksa yaitu DCF-176 N. Pada saat ini kumparan pipa kondensernya. Bila pemakaian CFC-12 sudah dilarang. suhu pipa kondensor tetap dingin
atau sama dengan suhu lingkungan
3.3.3.9 Perawatan alat pendingin
maka dimungkinkan terjadi
ruangan
penyumbatan pada pipa sehingga sirkulasi refrigerant tidak berjalan
282 Peralatan Listrik Rumah Tangga 282 Peralatan Listrik Rumah Tangga
sebaliknya, bila suhu ruang lebih
4. Periksa katup ekspansinya terlebih tinggi dari suhu yang diatur, maka dahulu, dan bila kondisinya baik
alat akan hidup lagi. maka baru dilakukan terhadap
3. Efektivitas pendinginan juga kemungkinan penyumbatan yang
dipengaruhi oleh kerja blower, kon- terjadi pada pipa salurannya. Bila
disi isolasi saluran dan juga isolasi tidak dapat dilakukan perbaikan
ruangan terhadap panas. Untuk alat maka perlu penggantian pipa
pendingin yang menggunakan me- salurannya.
nara pendingin, efektivitas pending-
5. Bila pendinginan tidak terdistribusi inannya juga akan dipengaruhi oleh seperti yang diharapkan perlu
kesempurnaan proses pendinginan pemeriksaan terhadap blower dan
pada menara pendingin ini. saluran-saluran udara dingin atau unit AHU.
Setelah dilakukan perawatan, dan pemeriksaan kinerjanya, perlu ada
3.3.3.10 Pemeriksaan Dan
catatan tentang:
Pelaporan Hasil Pekerjaan x jenis kerusakan;
Perawatan
x bagian-bagian dan jenis komponen yang diperbaiki dan atau diganti;
Setelah dilakukan perawatan perlu x pengesetan-pengesetan yang dilakukan pemeriksaan atas kerja
dilakukan;
tersebut. Kondisi-kondisi yang perlu x catatan tentang performa alat pasca diperiksa antara lain:
perawatan, terutama kemampuan
1. Suara kompresor harus tetap halus pendinginan ke ruang-ruang yang (normal). Bila ada suara-suara yang
didinginkan. Untuk keperluan terse- aneh menunjukkan kerja kompresor
but suhu ruang perlu diukur dengan tidak bagus.
termometer.
2. Kemampuan pendinginannya. Kemampuan pendinginan mesin
3.3.4 Alat Pemanas Air
dapat dirasakan beberapa saat setelah mesin dihidupkan.
Betapa nyamannya, ketika dingin dapat Pengecekan dapat dilakukan pada mandi dengan air hangat. Ini adalah
outlet-outlet udara dingin pada ruang salah satu peranan dari alat pemanas yang didinginkan. Bila ada efek
air. Pemanas air ada yang mengguna- pendinginan menunjukkan bahwa kan gas sebagai sumber energinya ada mesin berjalan dengan baik.
pula yang menggunakan listrik sebagai Pemeriksaan tidak cukup sampai di sumber dayanya. Secara prinsip kedua sini, namun harus dilakukan dalam pemanas ini adalah sama, bedanya waktu yang lebih lama, kurang lebih pada pemanas air listrik menggunakan satu jam, untuk mengetahui kemam- elemen pemanas yang berdaya listrik, puan pendinginan secara paripurna
sedangkan pemanas air gas mengguna- sehingga dapat diketahui suhu pen- kan gas sebagai sumber energinya dinginan yang bisa dicapai. Suhu sehingga pemanas ini memiliki sebuah ruang bisa diukur dengan termo-
pembakar (burner) di bagian bawah meter ruang dan bila suhu ini men- tangki dan cerobong asap (chimney) ke capai suhu yang diatur pada alat
atas.
kontrolnya, maka alat pendingin ini
Peralatan Listrik Rumah Tangga 283
3.3.4.1 Jenis-jenis pemanas air
Ada banyak jenis alat pemanas air ini, baik merk, kapasitasnya, maupun sistemnya ditentukan oleh keperluan- nya. Sebagai contoh, alat pemanas air yang digunakan untuk keperluan sangat terbatas (untuk satu outlet air panas), berbeda dengan yang digunakan untuk menyuplai air sejumlah ruangan atau bahkan gedung yang lebih luas. Yang untuk keperluan tunggal biasanya
dengan kapasitas pemanasan dan daya
Sumber: Klaus Tkotz, 2006, 361
yang kecil, sebaliknya yang diperlukan
untuk menyuplai air panas dengan Gambar 3.102 Alat pemanas air dengan tangki terbuka dan tangki tertutup
kapasitas besar diperlukan daya yang
besar pula.
3.3.4.2 Bagian-bagian utama alat
Untuk keperluan yang kecil, biasanya
pemanas air
digunakan alat pemanas air dengan tangki terbuka, sedangkan yang untuk keperluan banyak ruangan digunakan
Seperti terlihat pada Gambar 3.103 sistem tangki tertutup. Sistem tangki
bahwa alat pemanas air terdiri dari terbuka, tidak melibatkan tekanan air
bagian-bagian sebagai berikut. yang tinggi kecuali tekanan alamiahnya
x Tangki bagian dalam: terbuat dari saja, sedangkan pada sistem tangki
baja dan tangki ini menjadi wadah tertutup melibatkan tekanan. Tekanan
air panas dengan volume sesuai dalam tangki tertutup ini dilakukan
ukuran. Tangki ini harus mampu melalui pompa sirkulasi. Dengan demi-
menahan tekanan air antara 50 – kian, air panas bisa didistribusikan seca-
100 psi. Tangki biasanya diuji pada ra lebih luas. Karena melibatkan tekan-
tekanan 300 psi. Bagian dalam an tinggi (sampai 5 bar) sistem tertutup
tangki dilapisi dengan kaca liner memiliki katup pengaman tekanan (safe-
agar kotoran air mudah terbawa ty valve). Alat pemanas air dengan tang-
keluar bersama keluarnya air. x Isolasi panas di sekeliling tangki:
ki terbuka dan tertutup serta bagian- bagian utamanya diilustrasikan pada
Isolasi panas ini berfungsi untuk Gambar 3.102.
menjaga agar panas tidak keluar melalui dinding tangki sehingga
panas di dalam tangki terjaga dan
Tabung Terbuka
Tabung tertutup
tidak boros energi. panas
1 Saluran air
1 Saluran keluar
x Pipa saluran air dingin masuk
air panas
x Pipa saluran air panas keluar buang
2 Kran air dingin/
2 Katup
pengaman
x Thermostat untuk mengendalikan
3 Elemen pemanas suhu air di dalam tangki air (banyak
4 Pipa saluran air panas pemanas air listrik mempunyai
5 Isolasi panas thermostat pada setiap elemennya)
6 Tangki bagian dalam
7 Selubung luar (rumah pemanas)
284 Peralatan Listrik Rumah Tangga 284 Peralatan Listrik Rumah Tangga
suhunya lebih panas akan bergerak ke seperti yang digunakan untuk oven)
atas sedangkan yang dingin akan tetap x Katup buang digunakan untuk
berada di bawah karena masa jenisnya mengosongkan tangki untuk
lebih tinggi dari air yang panas. Bila air mengganti elemen atau memindah
panas dialirkan keluar, maka air dingin tangki
masuk di bagian bawah tangki dan x Katup pengaman tekanan untuk
dipanaskan. Jadi proses pemanasan air mencegah meledaknya tangki
di dalam alat pemanas air meng- karena tekanan lebih
gunakan prinsip yang sangat seder- x Batang anoda untuk menjaga tangki
hana, yaitu naiknya air yang lebih panas agar tidak korosi
di dalam tangki sehingga memisahkan air dingin dan air panas.
Untuk tangki tertutup, prinsip proses pemanasan air sama dengan yang ada pada sistem tangki terbuka. Yang berbeda adalah proses sirkulasinya memerlukan tekanan bantu yang berasal dari tekanan pompa air. Karena itu, tekanan dalam tangki harus selalu terkendali agar tidak melebihi tekanan kerjanya. Pengendalian ini melalui katup pengaman tekanan.
Alat pemanas air selalu dilengkapi dengan thermostat. Thermostat digunakan untuk mengontrol suhu air di dalam tangki. Biasanya thermostat ini mempunyai daerah pengesetan pada suhu antara 50-80 °C. Namun, biasanya disarankan pengesetan suhu dilakukan
antara 50-60 °C, karena alasan Gambar 3.103 Bagian dalam tangki air
Sumber: Klaus Tkotz, 2006, 362
keselamatan, yaitu untuk mencegah kecelakaan tersiram air panas dengan
suhu yang bisa membuat cedera,
3.3.4.3 Prinsip pemanasan air
terutama bagi anak-anak. Di samping untuk keselamatan, pengesetan suhu
Untuk jenis tangki terbuka, prinsip yang lebih rendah ini juga untuk pemanasan air yang terjadi pada alat
penghematan energi. pemanas air adalah sebagai berikut.
Ketika alat pemanas dihubungkan ke Thermostat mempunyai sebuah saklar sumber listrik dan dihidupkan, maka
atau pemutar yang digunakan untuk arus listrik akan mengalir melalui
menyetel suhu, seperti yang ditunjukkan elemen pemanas. Elemen pemanas ini
pada Gambar 3.104. mengubah energi listrik yang melaluinya
menjadi energi panas. Panas yang dihasilkan elemen ini memanaskan air
Peralatan Listrik Rumah Tangga 285
286 Peralatan Listrik Rumah Tangga
Sumber: Klaus Tkotz, 2006, 363
Gambar 3.104 Alat pemanas air tunggal Ketika air dingin masuk ke dalam tangki,
air tersebut tetap ada di bagian bawah tangki seperti yang telah dijelaskan di atas. Jika penggunaan air lebih cepat dari kemampuan elemen pemanas dalam memanaskan airnya dan jika pemakaian air sampai menghabiskan air yang ada di dalam tangki, berarti bahwa alat pemanas tersebut kapasitasnya tidak mencukupi untuk pemakaian.
Bila hal ini berjalan secara sering, maka akan sangat dimungkinkan merusakkan elemen pemanas karena terbakar akibat panas lebih. Oleh karena itu, kapasitas alat pemanas perlu disesuaikan dengan kebutuhan pemakaian.
3.3.4.4 Perawatan alat pemanas air
Indikator kerja dari alat pemanas air adalah suhu dan debit air hasil pemanasannya.
1. Air tidak panas Bila setelah alat pemanas dihidupkan, namun air tidak kunjung panas, maka yang harus Anda lakukan pertama kali adalah
memeriksa sirkuit listriknya, yang meliputi alat pengaman (sekering), kabel dan terminal-terminal sambungannya serta elemen pemanas. Pengecekan awal bisa dilakukan dengan melepas kabel daya dari sumber listrik kemudian memeriksa koneksinya. Bila menunjukkan keadaan terputus maka pemeriksaan kemudian ke komponen-komponen dan bagian- bagian yang telah disebutkan di atas satu per satu sampai ditemukan faktor penyebab terputusnya rangkaian. Kemudian bagian yang terputus harus disambung kembali atau diganti dengan komponen yang baru termasuk elemen pemanasnya.
2. Debit air kurang Dalam kaitannya dengan debit air keluaran yang kurang, maka pertama-tama harus dilihat dulu jenis pemanas. Untuk pemanas air jenis tunggal, debit air ditentukan oleh tekanan alamiah dari air (gravitasi). Sebagai contoh, bila menggunakan reservoir air yang diletakkan di atas, maka tekanan dan debit air akan ditentukan oleh ketinggian reservoir. Bila keadaan air normal, namun debit air menurun maka perlu diperiksa kran-kran air. Bila kran- kran dalam keadaan baik, pemeriksaan dilanjutkan pada hose- hose dan pipa-pipa belokan (knee) karena pada bagian-bagian inilah yang sangat besar kemungkinannya tersumbat.
Namun bila jenis alat pemanas yang menggunakan multi-outlet di mana digu- nakan pompa sirkulasi, maka peme- riksaan perlu dilakukan beberapa tahap. Tahap pertama, periksalah debit atau tekanan air pada masing-masing outlet- nya. Bila tekanan pada outlet sama rata, maka pemeriksaan dilanjutkan pada pompa. Jika pompa dalam baik berarti Namun bila jenis alat pemanas yang menggunakan multi-outlet di mana digu- nakan pompa sirkulasi, maka peme- riksaan perlu dilakukan beberapa tahap. Tahap pertama, periksalah debit atau tekanan air pada masing-masing outlet- nya. Bila tekanan pada outlet sama rata, maka pemeriksaan dilanjutkan pada pompa. Jika pompa dalam baik berarti
Namun, sebaliknya tekanan air tidak sama pada outlet-outlet tertentu menunjukkan adanya gangguan pada saluran outlet yang terganggu.
3.3.4.5 Pemeriksaan dan pelaporan hasil kerja
Pemeriksaan performa alat pemanas air meliputi:
1. Pemeriksaan suhu air keluaran dari pemanas air dengan thermometer. Pemeriksaan ini bisa dilakukan dengan beberapa tingkatan suhu melalui saklar pengatur suhu. Dengan pengaturan suhu berbeda maka suhu air juga berbeda. Atau pemanas dalam keadaan operasi sementara kran outletnya ditutup. Dengan pengaturan suhu lebih rendah maka pemanas akan hidup dalam waktu yang lebih pendek dibandingkan bila diatur pada suhu yang lebih tinggi.
2. Pemeriksaan tekanan air pada outlet air panas. Tekanan air keluaran dari pemanas lebih rendah dari tekanan air yang keluar dari kran-kran outlet yang langsung karena hambatan pada salurannya yang lebih besar.
3. Hasil-hasil pemeriksaan ini harus dituliskan dalam bentuk laporan, termasuk jenis kerusakan, bagian- bagian/komponen-komponen yang diperbaiki dan atau diganti.
Peralatan Listrik Rumah Tangga 287
4. SISTEM PENGENDALIAN
Pada saat ini hampir setiap peralatan Secara umum, prinsip sistem kendali atau sistem dalam operasinya memer-
seperti ditunjukkan secara diagram lukan sistem pengendalian. Ada berma-
kotak seperti yang ditunjukkan pada cam-macam sistem pengendalian yang
Gambar 4.1.
digunakan pada saat ini, diantaranya
adalah sistem pengendalian elektrome-
Elemen-elemen sistem kendali
kanik, elektronik dan elektronika daya, Berdasarkan diagram kotak yang serta peneumatik. Bagian ini akan mem- ditunjukkan pada Gambar 4.1, elemen-
bahas keempat macam sistem pengen- elemen sistem dapat dijelaskan sebagai dalian tersebut dan peranannya dalam
berikut.
sistem kendali.
x Plant
Sebagaimana telah diketahui bahwa ada Plant merupakan istilah umum yang dua macam sistem kendali, yaitu sistem
digunakan untuk menyebut alat, me- kendali dan sistem kendali otomatis. Sis-
sin, proses, atau sistem yang diken- tem kendali manual masih memer-lukan
dalikan operasinya oleh sistem ken- peranan manusia sebagai pengendali-
dali. Misalnya, alat pendingin ruang- nya sedangkan yang otomatis menggan-
an, motor, generator. Ada plant yang ti manusia dengan pengendali-pengen-
mempunyai hanya satu variabel dali, baik analog, digital, maupun pneu-
disebut plant variabel-tunggal. Ada matik. Pada bagian ini akan dikupas ten-
pula yang mempunyai banyak vari- tang konsep dasar sistem kendali elek-
abel yang dikenal dengan plant tromagnetik, elektronik, elektronika
multi-variabel.
daya, dan elektro mekanik.
Keterangan: Gambar 4.1 Diagram kotak sistem kendali
w = setpoint x = harga terukur
c = variabel yang dikontrol (keluaran plant)
e = w-x = sinyal error
y = sinyal kontrol (keluaran pengendali) c/x = pengkondisian sinyal
288 Sistem Pengendalian
Sistem Pengendalian 289
x Pengendali Pengendali (controller) merupakan otak dari sistem, karena proses kerja yang terjadi dalam sistem tidak lepas dari perintah alat ini. Alat ini menge- valuasi kondisi sistem kemudian mengambil tindakan guna mencapai kehendak. Karena fungsi itulah, ba- nyak pihak yang menganggap alat ini merupakan elemen yang mempu- nyai dua masukan (setpoint dan ha- sil pengukuran) dan satu keluaran (sinyal kontrol). Berarti elemen pen- jumlah termasuk di dalamnya. Na- mun, untuk kemudahannya, dalam pembahasan, dalam kaitannya deng- an aksi pengendali, alat ini sering di- gambarkan sebagai satu elemen yang mempunyai satu masukan dan satu keluaran. Ada banyak jenis alat ini, diantaranya pengendali tidak kontinyu (on-off) dan kontinyu.
x Elemen pengukuran Elemen pengukuran berfungsi untuk
mendeteksi/mengukur variabel yang dikendalikan untuk kemudian disam- paikan kepada pengendali. Variabel yang dikendalikan sangat banyak jenisnya, oleh karena itu, agar dapat menjalankan fungsinya, alat ini harus mampu mendeteksi, dan mengkon- versikan variabel yang diukur men- jadi besaran analog lain seperti tekanan pneumatik, tegangan dan arus listrik. Kemudian melakukan pengkondisian sinyal sehingga infor- masi bisa diterima oleh elemen- elemen lain dalam sistem.
x Aktuator Aktuator sering disebut sebagai
elemen kontrol akhir dari sistem kendali. Tugasnya langsung mempe- ngaruhi operasi mesin atau sistem yang dikendalikan untuk membawa variabel dinamik pada nilai yang dikehendaki (setpoint). . Alat ini
menerima input dari pengendali yang kemudian ditransformasikan dalam bentuk operasi pada mesin atau sis- tem yang dikendalikan. Banyak jenis aktuator, seperti elektronika daya yang mengatur daya listrik, kontaktor untuk membuka/menutup rangkaian, katup kontrol untuk mengatur debit fluida. Karena fungsinya ini, alat ini pada umumnya membutuhkan sum- ber daya dari luar sistem kontrol.
x Setpoint Setpoint adalah elemen yang digu- nakan untuk menyatakan nilai yang
dikehendaki atau nilai referensi dari variabel dinamik atau variabel yang dikendalikan dari suatu sistem.
Sebagai contoh sistem kendali ada- lah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. Sebuah generator di- putar oleh sebuah penggerak mula pada kecepatan nominalnya dan di- jaga konstan. Generator tersebut mencatu daya pada beban RL. Sifat generator, bila semakin besar beban atau arus beban maka tegangan generator akan mengalami penurun- an akibat dari impedansi internal mesin. Agar tegangan keluaran ge- nerator terjaga tetap walaupun be- ban berubah-ubah, diperlukan sistem kendali.
Jadi, tujuan sistem kendali adalah untuk menjaga agar tegangan kelu- aran generator selalu konstan walau- pun beban berubah-ubah. Sistem kendali tegangan keluaran generator ditunjukkan pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2. Automatic Voltage Regulator (AVR)
generator
Anggap generator digerakkan oleh
Plant: Generator
sebuah penggerak mula yang Pengendali: Pengendali kecepatannya sesuai dengan yang
Elemen pengukuran: Pengkondisi sinyal dibutuhkan untuk generator serta
V/V
konstan (ada sistem kendali tersen- Aktuator: Rangkaian penyearah diri).
Variabel dinamik: Tegangan generator Setpoint: Pengatur harga yang
Misalkan, setpoint diset pada
dikehendaki.
tegangan yang dikehendaki. Bila tegangan keluaran generator di ba- wah setpoint maka pengendali akan bekerja dan memerintahkan rang- kaian penyearah untuk memberikan arus lebih tinggi kepada eksaiter generator sehingga tegangan gene- rator naik mencapai tegangan yang dikehendaki oleh setpoint. Maka ele- men-elemen sistem kendali dapat dianalogikan sebagai berikut:
290 Sistem Pengendalian
4.1 Sistem Pengendali
Elektronik
4.1.3 Pengendali Dua-Posisi
4.1.1 Pendahuluan
Pengendali dua-posisi adalah pengen- dali yang paling dasar dalam sistem
Pengendali elektronik pada saat ini kendali. Karena karakteristiknya, pe- terdapat di hampir setiap aplikasi kon-
ngendali ini sangat populer dengan se- trol. Oleh karena itu, pemahaman terha-
butan pengendali On-Off. Pengendali dap alat pengendali ini menjadi sangat
ini paling sederhana dan paling murah penting bagi para pelaksanan tugas di
namun mencukupi untuk aplikasi- lapangan.
aplikasi di mana tidak diperlukan kete- Bangian ini akan membahas jenis-jenis
litian yang sangat tinggi. Walaupun tidak pengendali elektronik yang meliputi ka-
dapat dibuat persamaan matematisnya, rakteristik dan realisasi analognya. Je-
namun fungsinya bisa ditulis sebagai: nis-jenis pengendali yang akan dibahas
100% Ep ! 0 ½
meliputi pengendali tidak kontinyu
(pengendali On-Off) dan pengendali
¯ 0% Ep 0 ¿
kontinyu, yaitu, P, I, D dan kombina-
dimana :
sinya. P: Keluaran pengendali (%)
Ep: sinyal error (%)
Pengendali-pengendali ini sangat popu-
ler di dunia industri karena kesederha- Jika harga yang terukur (x) melampaui naan dalam realisasi dan keandalan ki- setpoint (w), pengendali akan membe-
nerjanya. Khususnya pengendali konti- rikan keluaran penuh atau On. Seba- nyu, walaupun tergolong konvensional, liknya, apabila x kurang dari w maka namun mempunyai kelebihan dibanding- pengendali akan memberikan keluaran
kan dengan yang terbaru, yakni nol atau Off. Misalnya, seterika listrik kemudahannya dalam penalaan yang menggunakan bimetal sebagai (tunning) parameter-parameter control-
pengendali panasnya. Bila tem-peratur nya percobaan. Ini semua membuat
seterika melebihi setpointnya, maka kebanyakan praktisi kontrol sangat seterika akan off, sebaliknya bila tempe- mengenal pengendali kontinyu jenis ini.
raturnya lebih rendah dari setpoint,
maka akan on.
4.1.2 Pengendali Tidak
Kontinyu
Pengendali tidak kontinyu (discontinu- ous controller) mempunyai keluaran yang berubah tidak terus menerus ketika ada sinyal error (kesalahan). Je- nis pengendali ini sangat penting untuk dipahami karena di samping banyak digunakan dalam kontrol proses, juga menjadi dasar dari pengendali kontinyu.
Gambar 4.3 Bilah-bimetal sebagai pengendali on-off
Sistem Pengendalian 291
Zona Netral
Pengendali tiga-posisi merupakan peng- Dalam penerapan pengendali dua-
embangan dari pengendali dua-posisi. posisi, terdapat overlap ketika Ep naik
Pengembangan ini dimaksudkan untuk melewati nol atau turun melewati nol.
mengurangi cycling yang berlebihan dan Dalam daerah ini tidak ada perubahan
juga untuk mengurangi kondisi over- pada keluaran pengendali. Seperti terli-
shoot dan undershoot yang dimiliki oleh hat pada Gambar 4.4 bahwa sampai
pengendali dua-posisi. suatu harga perubahan kenaikan error sebesar DEp di atas nol, keluaran
Pada pengendali tiga-posisi berlaku: pengendali tidak berubah keadaan.
E P ! E 1 Pada penurunan, DEp di bawah nol
P ° ® 50 - E 1 E P E 1 sebelum pengendali berubah ke )%.
Jadi, ada daerah 2 DEp di mana kelu- ¯ 0 E P - E 1 aran pengendali tidak berubah keadaan. Daerah tersebut disebut zona-netral
Ini berarti bahwa selama error EP ada di (neutral zone) atau gap-diferensial. Gap
antara –E1 dan nE1, pengendali akan ini harus diper-timbangkan betul dalam
tetap pada setting nominal keluaran penentuannya untuk menghindari per-
pengendali 50%. Jika error melebihi E1 ubahan keadaan yang berlebihan pada
atau lebih, keluaran akan naik menjadi keluaran pengendali
100%. Jika error lebih rendah dari –E1 atau lebih rendah lagi, maka keluaran
pengendali akan turun ke 0%.
Gambar berikut ini mengilustrasikan ka- rakteristik pengendali ini.
Gambar 4.4 Zona netral
Karena karakteristik yang dimiliki oleh pengendali ini sehingga pengendali ini juga disebut pengendali On-Off dan simbolnya seperti ditunjukkan oleh
Gambar 4.4.
Gambar 4.5 Aksi pengendali tiga posisi
4.1.3.1 Pengendali tiga-posisi
4.1.4 Pengendali Kontinyu
292 Sistem Pengendalian
4.1.4.1 Pengendali Proporsional
dimana:
(P)
P = keluaran (%) K P = penguatan proporsional
Pengendali proporsional (P) merupakan
E = error (%)
pengembangan dari pengendali dua
posisi (On-Off). Pada pengendali dua-
Tanggapan step
posisi, keluaran pengendali adalah 100
% atau 0% tergantung pada sinyal error atau sinyal yang masuk ke pengendali. Jika sinyal error lebih besar dari daerah netral ma-ka keluaran pengendali ada- lah 100%, sebaliknya bila sinyal error lebih kecil dari daerah netral maka keluaran pengendali 0%.
Pengendali P mempunyai keluaran yang bersifat kontinyu, dimana antara masuk- an dan keluaran mempunyai hubungan satu-satu. Ini berarti bahwa perubahan yang terjadi pada keluarannya akan mengikuti perubahan sinyal errornya.
Gambar 4.6 Tanggapan step pengendali P Sudah tentu, perubahan keluaran
pengendali, dalam prakteknya selalu
dibatasi oleh kondisi saturasi minimum
Diagram kotak
dan maksimum yang telah ditetapkan
dari perangkat keras yang digunakan. Diagram kotak pengendali proporsional digambarkan sebagai:
Fungsi Alih
Hubungan antara input dan output dari suatu pengendali disebut fungsi-alih
(transfer function). Fungsi alih dari pe-
ngendali ada bermacam-macam, mi-
a)
salnya ada yang menggunakan fungsi
atau
waktu (t), fungsi Laplace (s), dan dalam bentuk persentase (%). Oleh karena itu,
bila dijumpai adanya perbedaan simbol dan notasi dalam penggambarannya ti-
b)
dak ada masalah.
Dalam buku ini fungsi alih yang digu-
nakan adalah bentuk persentase. Di Gambar 4.7 Diagram kotak pengendali P mana hubungan input-output dapat di-
tulis: Bila, untuk keperluan tertentu, pada saat
E 0 dikehendaki adanya keluaran P
sebesar P(0) persamaan (3) menjadi: K
Sistem Pengendalian 293
U KE P P 0 offset itu merupakan perbedaan nilai variabel yang dikontrol terhadap setpoint
Hubungan keluaran dan masukan ketika sistem berada keadaan tunak pengendali dapat digambarkan sebagai
(steady state). Offset tidak meng- berikut:
untungkan sistem karena kondisi tunak suatu sistem, idealnya, tidak ada offset.
Untuk melihat bagaimana offset timbul, perhatikan sebuah sistem ketika beban nominal pengendali pada 50% dan error
0 seperti ditunjukkan pada Gambar 4.9.
Gambar 4.8 Hubungan keluaran dan masukan pengendali Proporsional
Gambar 4.9 Offset pengendali P
Proporsional Band
Jika terjadi perubahan error, sistem Pada aplikasi pengendali proporsional,
merespon dengan mengubah keluaran penguatan proporsional sering di-
pengendali untuk mengembalikan error nyatakan dengan proporsional band
ke 0. Akan tetapi, hal ini tidaklah mung- (PB). Proportional Band (PB) adalah ba-
kin terjadi, karena pada pengen-dali P, tas-batas harga sinyal masukan (error)
hubungan antara input-output adalah (dalam %) yang menyebabkan keluaran
satu-satu.
pengendali 0 - 100 %. Sebagai contoh,
pengendali P akan memberikan sinyal Untuk memperkecil offset dapat dila- keluaran U= 0–100 %, diperlukan
kukan dengan memperbesar pengu- sinyal E = 0-50%. Pengendali ini mem-
atan K P sebagaimana diperlihatkan pa- punyai PB=100/50=2. Untuk U = 0-
da Gambar 4.9 Perbesaran K P ini tidak 100%, diperlukan sinyal E=0-25%, maka
dapat dilakukan sembarang karena PB=100/25=4.
akan menyebabkan terganggunya ke- stabilan sistem. Maka dari itu pema-
Offset
kaian pengendali jenis ini terbatas pada sistem yang dalam operasinya tidak
Karakteristik penting dari pengendali ini terjadi perubahan besar pada variabel adalah timbulnya kesalahan sisa
yang dikendalikan.
(residual error) yang tetap pada titik
operasinya apabila terjadi perubahan
beban. Kesalahan ini disebut offset. Jadi
294 Sistem Pengendalian
4.1.4.2 Pengendali integral (I)
dimana :
dP
Pada sistem kendali dengan meng-
= tingkat
perubahan output
dt
gunakan pengendali proporsional (P),
pengendali (%/s)
telah diketahui bahwa untuk mempe-
I = penguatan integral (persentase roleh suatu keluaran pada suatu har-ga
output pengendali / second / tertentu (selain harga awal P(0)) di-
persen error)
perlukan sinyal error. Akibatnya, akan
P(t) = sinyal kontrol
menimbulkan kesalahan statis atau off- P(0) = keluaran pengendali pada t=0 set, yaitu perbedan antara harga yang
diinginkan (setpoint) dengan harga Koefisien integral dari pengendali ini, keluaran sistem yang dikontrol pada
dalam hal tertentu dinyatakan dengan kondisi tunak. Atas dasar alasan inilah
waktu integral, T I dalam satuan detik membuat alat pengendali proporsional
(second) yang merupakan invers dari K I hanya cocok untuk sistem yang varia-
atau T I =1/K I
belnya tidak memerlukan perubahan
besar atau relatif tetap.
Pengendali integral (I) merupakan
pengembangan dari pengendali P dan
pengendali multi-posisi. Dibandingkan
pengendali P, pengendali ini mampu
a)
menghilangkan kesalahan statis. Diban-
atau
dingkan pengendali multi-posisi, pe- ngendali ini mempunyai sifat dimana
antara keluaran dan masukan mempu- nyai hubungan kontinyu. Pengendali ini
b)
juga tidak mempunyai histerisis atau zona netral seperti pada pengendali
multi-posisi. Gambar 4.10 Diagram kotak pengendali I
Pada pengendali yang menggunakan
aksi integral, laju perubahan keluaran
pengendali berbanding lurus dengan
sinyal error atau keluaran pengendali
berbanding lurus terhadap integrasi
sinyal error. Secara matematis pengen-
dali ini dinyatakan sebagai:
dP
K I E P atau
dt
( ) I ³ P ( ) dt P(0)
Sistem Pengendalian 295
Karakteristik pengendali I
Gambar 4.12 menjelaskan bagaimana alat ini meniadakan kesalahan statis (offset). Laju perubahan keluaran dP/dt tergantung pada sinyal error E dan
penguatan K I . Untuk E yang sama, laju perubahan keluaran akan semakin tinggi bila penguatan K I semakin tinggi. Untuk K I yang sama, dP/dt akan semakin tinggi bila E semakin besar. Laju perubahan akan positif bila errornya positif dan se- baliknya. Keadaan istimewa adalah ketika E=0, dimana dP/dt sama dengan nol. Ini berarti bahwa P dalam keadaan kons- tan. Sifat inilah yang membedakan de-
Gambar 4.11 Tanggapan pengendali I
ngan pengendali P.
terhadap error step tetap Dibalik keuntungan yang dimiliki, pengendali I mempunyai kekurangan, yakni kelambatannya dalam merespon error. Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.11, bahwa untuk mencapai harga keluaran seperti yang diinginkan diperlukan waktu yang relatif lama. Fak- tor ini yang menimbulkan peristiwa transient dalam sistem kendali.
4.1.4.3 Pengendali diferensial (D)
Gambar 4.12 Laju perubahan keluaran
terhadap error Keluaran pengendali diferensial (deriva- tif) tergantung pada "kecepatan" peruba-
Gambar 4.11 menunjukkan bahwa ke- han error. Pengendali ini tidak bisa digu- tika sinyal error positif dan konstan,
nakan sendiri karena bila error sama keluaran pengendali akan naik terus.
dengan nol atau tetap maka keluaran Kenaikan ini akan terus berlangsung
pengendali akan nol
sampai batas maksimum yang ditetapkan.
dE
D P ( 0 dt ) Laju kenaikan keluaran pengendali,
dimana
disamping ditentukan oleh error, juga oleh penguatan integrasinya. Semakin
K D penguatan : derivatif atau tinggi penguatan integrasi semakin
T D : waktu derivatif tinggi pula laju kenaikan sinyal keluaran
pengendali atau kecuraman kenaikan dE kecepatan : perubahan error (%/s) keluaran akan semakin tajam bila
dt
penguatan integrasinya semakin besar. P ( 0 ) : keluaran tanpa perubahan error
296 Sistem Pengendalian
4.1.5.1 Pengendali PI
Sesuai dengan namanya pengendali ini merupakan gabungan antara pengendali proporsional (P) dan integral (I). Hu- bungan antara keluaran dan masukan pengendali dapat dituliskan sebagai:
P K P E P K P K I E dt ³ P P ( 0 ) KI bisa
dinyatakan dengan waktu integral T I , di
mana T I =1/K I .
Gambar 4.13 Keluaran pengendali fungsi
perubahan error Keuntungan pengendali ini adalah ada- nya pengendali P yang mampu meres-
pon dengan cepat mengkompensasi kelambatan pengendali I, dan pengen- dali I yang dapat menghilangkan kesa- lahan inheren pada P sehingga dengan kombinasi ini akan memberikan tang- gapan kontrol yang lebih baik dibanding- kan kontrol individunya. Atau dengan lain perkataan, pada pengendali ini offset pengendali P dapat dihilangkan oleh pengendali I dan kelambatan pengendali I dapat dikompensasi oleh kecepatan pengendali P sehingga kondisi optimal bisa dicapai.
Perlu diingat bahwa penguatan propor- sional juga mengubah penguatan sistem secara keseluruhan, namun penguatan integral dapat diatur secara terpisah.
Ingat bahwa offset terjadi pada P, pada Gambar 4.14 Diagram kotak pengendali D
pengendali PI, fungsi integral akan
memberikan keluaran pengendali yang
baru walaupun errornya nol setelah per-
4.1.5 Pengendali Campuran
ubahan beban.
Kebutuhan sistem biasanya tidak bisa
dipenuhi oleh salah satu pengendali
secara individu. Untuk itu, pada umum-
nya dilakukan dengan menggabungkan
dua atau tiga pengendali, seperti PI, PD,
dan PID. Penggabungan pengendali ini
diharapkan dapat saling melengkapi,
kelemahan yang satu bisa ditutupi oleh
kelebihan yang lain.
Sistem Pengendalian 297
Tanggapan step Konfigurasi pengendali ini dapat ditulis- kan:
dE P K P E P K P K I E P dt K K
PD
0 dt
atau
dE P
E dt
K P T D T I 0 dt
Gambar 4.15 Tanggapan step pengendali PI
Diagram kotak
Gambar 4.16 Diagram kotak pengendali PI
4.1.5.2 Pengendali Proporsional- Integral-derivatif (PID)
Pengendali PID merupakan pengendali yang terhandal dibanding dengan alat- pengendali yang telah dibahas sebelum-
nya namun lebih kompleks. Pengendali ini dapat diaplikasikan pada hampir "semua" plant.
Pengendali PID merupakan hasil
penggabungan dari pengendali P, I, dan Gambar 4.17 Tanggapan step dan diagram
D. Aksi pengendali adalah hasil penjum- kotak pengendali PID
lahan ketiga aksi pengendali individu
tersebut. Dengan penggabungan ini Dengan pengendali ini kita dapat diharapkan mampu mengoptimalkan mengeliminasi offset dan sensitif per-formansi sistem kendali, yaitu terhadap adanya perubahan error. dengan mengkompensasi kelemahan
dan meningkatkan kinerjanya.
Banyak jenis konfigurasi pengendali PID. Berikut ini adalah salah satu kon- figurasi dasar namun mempunyai kinerja yang cukup handal.
298 Sistem Pengendalian
Di sini sinyal input pengendali dianggap sebagai tegangan dengan V H sebagai Rangkaian-rangkaian berikut mengilus-
4.1.6 Pengendali Elektronik
On, dan V L sebagai Off dan output nya trasikan metoda implementasi aksi
adalah output komparator atau V out . pengendali dengan menggunakan
Output komparator berubah keadaan bila rangkaian op-amp.
tegangan V E sama dengan harga setpoint V SP . Rangkaian ini akan On bila :
4.1.6.1 Pengendali dua-posisi R
V H 1 V R SP
dan Off bila tegangan sama
Pengendali dua-posisi dapat diimplemen-
R 1 tasi secara elektronik dengan banyak R ª º
dengan V L « V
V out »
variasi. Banyak sistem pengkondisian
SP
udara (AC) dan pemanas ruangan meng-
gunakan pengendali dua-posisi yang dibuat dari bilah bimetal. Implementasi
Lebar zona netral antara V L dan V H dapat pengendali dua-posisi atau on-off dengan
diatur dengan mengatur R 2 . Lokasi rela- tifnya dari zona ini dibuat dengan menva-
menggunakan op-amp dengan zona ne- tral yang dapat diatur-atur ditunjukkan
riasikan tegangan setpoint V SP . Zona pada Gambar 4.18.
netral dihitung berdasarkan perbedaan antara V dan V
Gambar 4.18 Realisasi pengendali dua-posisi
Sistem Pengendalian 299
4.1.6.2 Pengendali P
4.1.6.3 Pengendali Integral
Implementasi pengendali ini memerlukan Pengendali integral mempunyai karak- rangkaian yang mempunyai tanggapan
teristik dengan bentuk persamaan: yang diberikan oleh:
P ( t ) K I ³ E P ( t ) dt
P K P E P Fungsi ini diiplementasikan dalam bentuk op-amp seperti pada gambar berikut.
Jika kita perhatikan sinyal kontrol dan Hubungan antara input-output dapat error dalam bentuk tegangan, rangkaian
dituliskan sebagai:
op-amp pada Gambar 4.19. menun-
V out K I V ³ dt E ;
jukkan pengendali proporsional. Dalam
hal ini analogi dari respons pengandali adalah:
K I RC
V 2 out Nilai dari RC dapat diatur untuk menda- V E R
patkan waktu integrasi yang diinginkan.
1 Konstanta waktu integrasi menentukan
laju kenaikan keluaran pengendali jika Tegangan masukan V E dan keluaran V out error adalah tetap. Jika K
I dibuat terlalu dapat diskala dengan mudah sehingga tinggi, keluaran akan meningkat sangat keluaran penguat 0-V maks untuk sinyal cepat yang bisa mengakibatkan overs- keluaran 0-100%.
hoots dan osilasi.
Gambar 4.19. Realisasi pengendali P
Gambar 4.20 Realisasi pengendali I Begitu juga dengan sinyal error bisa diset dan disesuaikan dengan sinyal error
P ( t ) K I E P ( t ) dt secara penuh. Penguatan proporsional
V out K I V ³ dt E ;
diatur melalui R 2 /R 1 .
K I RC
V 2 out V E ; dimana V out = sinyal kontrol R
4.1.6.4 Pengendali Diferensial
P =R 2 /R 1 K
E = sinyal error V
Pengendali diferensial tidak pernah digu-
nakan sendirian karena tidak bisa mem- berikan keluaran ketika tidak ada error. Walaupun begitu, di sini ditunjukkan im-
300 Sistem Pengendalian 300 Sistem Pengendalian
telah dijelaskan adalah implementasi dari tuk kombinasinya dengan pengendali
pengendali-pengendali individu. Namun yang lain.
moda individu seperti ini jarang diguna- kan dan sistem kendali mengingat
Persamaan kontrol pengendali ini dapat banyaknya kelebihan bentuk konfigura- dituliskan sebagai:
sinya. Berikut ini menjelaskan bagaimana bentuk-bentuk konfigurasi pengendali- dE pengendali kombinasi dari pengendali-
dt pengendali individu ini.
D , di mana:
4.1.6.5 Pengendali PI
P = keluaran pengendali (%) K D = konstanta waktu derivatif
Implementasi pengendali PI ditunjukkan
E P = error (%). pada Gambar 4.22 (termasuk inverter).
Implementasi fungsi ini dengan op-amp Dalam implementasi ini didefinisikan bahwa pengendali PI meliputi penguatan
ditunjukkan pada Gambar 4.21. proporsional dalam integralnya. sehingga Di sini resistansi R ditambahkan untuk
hubungan input-output dapat dituliskan:
kestabilan rangkaian menghandapi R 2 perubahan sinyal yang berubah sangat R
V 2 out 1 V E V E dt cepat. Tanggapan dari rangkaian ini
1 R 1 R 2 C terhadap perubahan input yang lambat
adalah: Pengesetan proporsional band dilakukan melalui K P =R 2 /R 1 dan waktu integrasi
dV
V out E K melalui K I =1/R 2 D C dt
di mana:
V out = tegangan keluaran K D = R 2 C=waktu derivatif (detik)
V E = teganggan error
Nilai R1 dipilih sehingga rangkaian akan tetap stabil pada frekuensi tinggi dengan
mengeset 2 ʌfR 1 << 1, di mana f adalah frekuensi dalam Hz. Gambar 4.22 Realisasi pengendali PI
4.1.6.6 Pengendali PD
Moda kombinasi pengendali PD meru- pakan kombinasi yang hebat. Kombinasi ini diimplementasikan dengan rangkaian seperti yang ditunjukkan pada Gambar
4.23 (rangkaian ini perlu ditambahkan inverter).
Gambar 2.21 Realisasi pengendali Diferensial
Sistem Pengendalian 301
Hubungan input-outputnya adalah:
V out out R R
R 1 dV
1 R 3 dt
dV
V 2 R C in
R R in 1 3 R 1 R 3 3 dt
di mana: K P
=R 2 /(R 1 +R 3 ),
K D =R 3 C
Sudah tentu pengendali ini mempunyai offset dari pengendali proporsional ka- rena pengendali diferensialnya tidak bisa menghilangkan aksi reset.
Gambar 4.23 Realisasi pengendali PD
4.1.6.7 Pengendali PID
Pengendali yang paling sempurna dari yang telah dibicarakan sebelumnya ada- lah pengendali ini dimana tanggapan pro- porsional, integral dan diferensial diguna- kan secara bersama dalam merespon masukan. Hubungan input-output pengendali ini adalah:
dE
P E P K P K I E P dt K ³ K P D dt
Keadaan error nol tidak menjadi masalah karena pengendali integral akan menga- komodasi secara otomatik untuk offset
302 Sistem Pengendalian 302 Sistem Pengendalian
maka
D C R D = 30 s. Jika kita gunakan
C D = 50 F, maka
D = 0,6 M R ȍ
x Kemudian dipilih R 3 untuk kestabilan
D 30
2 S C D 6 2 S 50 F
95 k :
Jadi, R 3 harus dipilih jauh lebih rendah dari 95 k ȍ.
Implementasi dari pengendali-pengendali ini dapat direalisasi dengan mengguna- kan rangkaian op-amp standard. Sudah tentu disini perlu menentukan skala te- gangan pada daeran operasi dipilih untuk rangkaian. Demikian juga dengan kelu- arannya, yang ada di sini dalam bentuk tegangan. Sinyal ini bisa dikonversikan menjadi sinyal-sinyal standar yang dibutuhkan oleh sistem.
Gambar 4.24 Implementasi pengendali PID
Sistem Pengendalian 303
304 Sistem Pengendalian
4.2 Sistem Pengendali Elektronika Daya
4.2.1 Pendahuluan
Elektronika daya merupakan salah satu bagian bidang ilmu teknik listrik yang berhubungan dengan penggunaan kom- ponen-komponen elektronika untuk pengendalian daya yang besar. Era elektronika daya dimulai dengan tekno- logi tabung daya tinggi seperti thyratron, ignitron dan penyearah merkuri. Dengan ditemukannya kom-ponen-komponen semikonduktor seperti SCR, triac, dan lain-lain membuat elektronika daya menjadi bagian yang sangat penting dalam pengendalian daya listrik yang besar dan sangat luas penggunaannya.
Elektronika daya menggabungkan daya, elektronika dan kontrol. Daya terkait de- ngan peralatan-peralatan daya baik yang tidak bergerak maupun yang berputar untuk pembangkitan, transmisi dan distribusi daya listrik. Elektronika terkait dengan piranti-piranti dan rangka- ian solid-state untuk pemrosesan sinyal listrik guna mendapatkan tujuan pengendalian yang dikehendaki. Kontrol menyangkut sistem kontrol operasi peralatan dan sistem agar dapat bero- perasi sesuai yang diharapkan. Jadi, Elektronika daya merupakan apli- kasi dari elektronika solid-state untuk kontrol dan konversi tenaga listrik. Berikut ini adalah gambaran tentang ruang lingkup elektronika daya yang meliputi: penyearah, inverter, DC chop- per, dan regulator AC.
Gambar 4.25 Ruang lingkup
elektronika daya
4.2.1.1 Penyearah
Aplikasi inverter, antara lain adalah: x Pembangkitan tegangan AC tetap
Penyearah adalah suatu alat yang digu-
frekuensi 50 Hz dari sumber DC yang
nakan untuk mengubah arus AC men-
diperoleh dari baterai, pembangkit
jadi DC. Pada umumnya, dari sumber
listrik tenaga angin, sel surya.
tegangan AC dan frekuensi yang tetap
x Kontrol kecepatan motor induksi fasa-
menjadi tegangan DC baik tetap mau-
tiga dan motor sinkron
pun berubah. Penyearah yang mempu-
x Uninterrupted Power Sistems (UPS)
nyai tegangan keluaran tetap, atau
x Catu daya standby, dan lain-lain
penyearah tak terkontrol, digunakan
untuk mencatu daya DC pada peralatan-
4.2.1.4 Dc-Chopper
peralatan yang tidak memerlukan peng-
aturan daya masukan dalam opera-
Dc-chopper digunakan untuk mengubah
sinya.
tegangan DC tetap menjadi tegangan DC variabel. Dc-chopper digunakan un-
Sedangkan penyearah yang mempunyai
tuk mengendalikan kecepatan motor DC
tegangan keluaran dapat diubah-ubah,
dengan sumber dari baterai atau catu
atau penyearah terkontrol, terutama
daya DC.
untuk peralatan-peralatan listrik yang
dalam operasinya memerlukan penga-
turan daya, misalnya untuk kontrol
4.2.2 Komponen
kecepatan pada motor DC.
Semikonduktor Daya
4.2.1.2 Regulator AC
4.2.2.1 Dioda Daya
Regulator AC digunakan untuk menda-
patkan tegangan keluaran AC yang da-
Dioda daya merupakan salah satu
pat diubah-ubah dari sumber tegangan
komponen semikonduktor yang banyak
AC yang tetap. Alat ini banyak diguna-
digunakan dalam rangkaian elektronika
kan untuk mengatur pencahayaan
daya seperti pada rangkaian penyearah,
lampu, pemanas, dan motor-motor AC.
freewheeling (bypass) pada regulator-
Ada dua macam regulator AC, yaitu
regulator penyakelaran, rangkaian pemi-
kontrol On-Off dan kontrol sudut fasa.
sah, rangkaian umpan balik dari beban ke sumber, dan lain-lain. Dalam penera-
4.2.1.3 Inverter
pannya, seringkali, dioda daya dianggap sebagai saklar ideal walaupun dalam
Inverter adalah alat yang digunakan
prakteknya ada perbedaan.
untuk mengubah tegangan DC menjadi
x Konstruksi dioda
tegangan AC. Jenis-jenis tegangan DC
yang dikonversikan ke AC antara lain
adalah:
Konstruksi dioda daya sama dengan
x Tegangan DC baterai diubah menjadi
dioda-dioda sinyal sambungan pn.
tegangan AC dengan frekuensi tetap
Bedanya adalah dioda daya mempunyai
atau berubah, fasa-satu atau fasa-tiga
kapasitas daya (arus, tegangan) yang
x Tegangan sumber AC disearahkan,
lebih tinggi dari dioda-dioda sinyal biasa,
kemudian diubah menjadi AC kembali
namun kecepatan penyaklarannya lebih
dengan frekuensi tetap maupun
rendah. Dioda daya merupakan kompo-
berubah, fasa-satu atau fasa-tiga
nen semikonduktor sambungan PN
Sistem Pengendalian 305 Sistem Pengendalian 305
Gambar 4.27 Karakteristik dioda
a) Bias-maju, Gambar 4.26 Simbol dan konstruksi dioda
b) Bias-mundur,
c) Karakteristik V-I
x Karakteristik Dioda Jika kedua terminal dioda disambung-
kan ke sumber tegangan dimana te- Karakteristik dasar dioda dikenal de-
gangan anoda lebih positif dibandingkan ngan karakteristik V-I. Karakterisik ini
dengan katoda, dioda dikatakan dalam penting untuk dipahami agar tidak terjadi
keadaan bias-maju (forward biased). kesalahan dalam aplikasi dioda. Dalam
Sebaliknya, bila tegangan anoda lebih karakteristik ini dapat diketahui kea-
negatif dari katoda, dioda dikatakan daan-keadaan yang terjadi pada dioda
dalam keadaan bias-mundur (reverse ketika mendapat tegangan bias-maju
biased).
(forward biased) dan tegangan bias-
mundur (reverse biased) seperti ditun- x Karakteristik bias-maju jukkan pada Gambar 4.27.
Bila dioda dihubung dalam keadaan bias-maju, di mana potensial Anoda
lebih tinggi dibandingkan Katoda atau
V AK > 0 dan bila tegangan V AK lebih be- sar dari tegangan cut-in atau tegangan threshold atau tegangan turn-onnya, V ct (0,7 V untuk silikon, 0,4 V germanium), maka dioda akan konduksi (mengalirkan
arus) atau ON. Besar arus yang meng-
alir ditentukan oleh tegangan sumber
dan beban yang terpasang. Dalam kea- daan konduksi ini ada satu hal yang sangat penting untuk diketahui adalah terjadinya tegangan jatuh maju yang besarnya tergantung pada proses pro- duksi dan temperatur sambungan-nya. Namun bila V AK <V ct , dioda masih
306 Sistem Pengendalian 306 Sistem Pengendalian
4.2.2.2 Jenis-jenis dioda
arus yang mengalir namun sangatlah
kecil. Arus disebut arus bocor arah
Berdasarkan karakteristik dan batasan-
maju.
batasan dalam penerapannya, dioda diklasifikasikan ke dalam tiga kelompok,
x Karakteristik bias-mundur dan yaitu dioda standard (dioda untuk
tegangan dadal
keperluan umum), dioda kecepatan tinggi, dan dioda Schottky.
Jika V AK < 0 atau anoda lebih negatif da- ri katoda dikatakan dioda dalam kea-
x Dioda standard
daan bias-mundur. Dalam keadaan ini dioda dalam keadaan tidak konduksi
Dioda standar ini merupakan jenis dioda
atau OFF. Dalam keadaan ini ada arus
yang digunakan untuk keperluan umum.
yang yang mengalir dari arah katoda ke
Dioda ini digunakan dalam aplikasi-
anoda yang sangat kecil, dalam orde
aplikasi kecepatan rendah, seperti pe-
mikro atau miliamper. Arus ini disebut
nyearah dan konverter dengan frekuensi
arus bocor.
masukan sampai 1 kHz. Dioda ini mem- punyai rating arus dari 1 sampai ribuan
Jika tegangan mundur (V KA ) melebihi
ampere dan tegangan dari 50 V sampai
suatu tegangan yang telah ditentukan,
5 kV.
yang dikenal dengan tegangan dadal
(breakdown voltage), V BR , maka arus
x Dioda kecepatan tinggi
arah mundur akan meningkat tajam
dengan sedikit perubahan pada tegang-
Dioda jenis ini mempunyai kemampuan
an Vbr. Keadaan ini tidak selalu
penyaklaran dengan dengan kecepatan
merusak dioda bila masih terjaga pada
yang lebih tinggi dari dioda standard.
level aman seperti yang ditentukan
Oleh karena itu, dalam penggunaannya
dalam data sheetnya. Bila tidak, maka
biasa diaplikasikan pada rangkaian DC-
dioda akan rusak.
chopper (DC-DC) dan inverter (DC-AC) di mana aspek kecepatan merupakan
x Rating dioda
faktor yang sangat penting. Diode jenis ini mempunyai rating arus lebih kecil
Ada dua rating dioda daya yang paling
dari 1 A sampai ratusan ampere,
penting untuk diketahui, yaitu tegangan
dengan dari 50 V sampai 3 kV.
dadal arah-mundur (reverse breakdown voltage), dan arus arah-maju maksi-
x Dioda Schottky
mumnya (forward current). Harga dioda
meningkat dengan semakin tinggi kedua
Dioda Schottky dibangun dengan mere-
rating ini. Oleh karena itu, dalam aplika-
kayasa pada sambungan PN sehingga
sinya, dioda dioprasikan mendekati
sangat cocok untuk aplikasi-aplikasi
tegangan puncak-mundur maksimum
catu daya DC dengan arus tinggi dan
dan rating arus majunya.
tegangan rendah. Rating tegangan dibatasi sampai 100 V dengan arus dari
Jadi, dioda akan konduksi bila V AK >V cut-
1 – 300 A. Walaupun begitu, diode ini
in . Dioda akan Off bila V AK <V cut-in atau juga cocok digunakan untuk catu daya
V AK < 0.
arus rendah untuk meningkatkan efisiensinya.
Sistem Pengendalian 307
4.2.2.3 Thyristor
Jika tegangan anoda-katoda, V AK Thyristor atau SCR (Silicon-Controlled
dinaikkan terus sampai suatu harga Rectifier) adalah piranti semikonduktor
tertentu sehingga mampu menjebol J 2 , yang sangat penting dalam aplikasi
thyristor dikatakan dalam keadaan elektronika daya. Hal ini tidak lepas dari
breakdown bias maju. Tegangan yang kemampuan yang dimiliki, yakni
menyebabkan breakdown ini disebut kemampuan penyakelarannya yang
V BO . Karena J 1 dan J 3 dalam keadaan cepat, kapasitas arus dan tegangan
bias maju maka akan mengalir arus yang tinggi serta ukurannya yang kecil.
yang sangat besar dari anoda ke katoda Komponen ini dioperasikan sebagai
dan thyristor dikatakan dalam keadaan saklar dari keadaan tidak konduksi (Off)
konduksi atau On. Jatuh tegangan maju menjadi konduksi (On).
merupakan jatuh tegangan akibat resistansi dari keempat-lapisan, yang
x Konstruksi dan Karakteristik SCR besarnya, tipikal 1 V. Dalam keadaan On ini arus anoda dibatasi oleh beban
Thyristor merupakan piranti semikon- luar. Arus anoda harus lebih besar dari duktor empat lapis pnpn, yang mem-
arus latchingnya, I L agar piranti ini tetap punyai tiga terminal, yaitu Anoda,
dalam keadaan On. I L merupakan arus Katoda dan Gate seperti ditunjukkan
anoda minimum yang diperlukan agar pada Gambar 4.28.
thyristor tetap dalam keadaan On, bila tidak, piranti ini akan kembali pada keadaan Off bila tegangan anoda ke katodanya diturunkan. Karakteristik v-i
tipikal thyristor ditunjukkan pada Gambar 4.29.
Gambar 4.28 Simbol dan konstruksi thyristor
Jika tegangan anoda dibuat positif Gambar 4.29 Karakteristik thyristor
terhadap katoda maka sambungan J 1
dan J 3 mendapat bias maju sebaliknya Sekali thyristor konduksi maka sifatnya J 2 mendapat bias mundur sehingga ada
sama seperti dioda dalam keadaan kon- arus bocor kecil yang mengalir dari
duksi dan tidak dapat dikontrol. Namun, katoda ke anoda. Dalam keadaan
apabila arus diturunkan sampai dengan seperti ini, thyristor dalam keadaan off
arus holdingnya, I H thyristor akan kem- (terhalang) dan arus bocor keadaan off.
308 Sistem Pengendalian 308 Sistem Pengendalian
1. pemilihan rangkaian yang cocok
dalam ukuran miliampere dan lebih
guna mencatu sinyal penyalaan rendah dari arus latchingnya. Jadi arus 2. penentuan tegangan dan arus
holding I H adalah arus anoda minimum
trigger maksimum agar rating
yang menjaga agar thyristor dalam
gatenya tidak dilampaui
keadaan on.
3. penentuan tegangan dan arus gate minimum untuk memastikan bahwa
Apabila tegangan katoda lebih tinggi
bila sinyal penyalaan diberikan
terhadap anoda, sambungan J 2 meng-
thyristor akan konduksi (on).
alami bias maju sementara J 1 dan J 3
mengalami bias mundur. Thyristor akan
Banyak model rangkaian yang bisa
menjadi dalam keadaan off dan akan
dipilih sebagai rangkaian trigger untuk
ada arus kecil yang mengalir yang
menyalakan thyristor. Sebelum rang-
disebut arus bocor bias mundur, I R .
kaian dirancang untuk mentrigger suatu
Namun bila tegangan katoda-anoda
thyristor, spesifikasi gate harus diper-
dinaikkan terus sampai mencapai
hatikan. Spesifikasi gate untuk dapat
tegangan dadalnya, maka akan ada
dilihat dari data sheet pabrik pembuat-
arus yang tinggi mengalir dari arah
nya.
katoda ke anoda yang mengakibatkan rusaknya thyristor.
x Proteksi thyristor
Dalam operasi normalnya, tegangan V AK Setiap thyristor akan mengalami pema-
selalu ada di bawah V BO , dan V KA selalu
nasan akibat arus yang mengalir di
di bawah V BD . Dengan V AK yang lebih
dalamnya. Pemanasan ini harus dibatasi
rendah dari V BO , untuk membuat thyris-
untuk mencegah dari panas lebih yang
tor menjadi on dilakukan dengan mem-
bisa mengakibatkan rusaknya kompo-
berikan tegangan positif pada terminal
nen. Untuk menghindari dari pemanas-
gate-nya terhadap katoda. Dengan
an lebih, setiap thyristor atau satu ke-
memberikan tegangan positif pada gate
lompok thyristor selalu dipasang dengan
sama halnya dengan memberikan arus
alat pendinginnya sesuai dengan kapa-
gate, I G membuat thyristor dari off
sitasnya.
menjadi on. Semakin besar I G maka
Selain itu komponen ini juga harus
tegangan arah maju untuk membuat
diamankan dari: (a) arus beban lebih,
thyristor konduksi semakin rendah
(b) di/dt dan c) dv/dt).
seperti yang ditunjukkan pada Gambar
2.29, karakteristik forward. Sekali arus
x Proteksi dari arus beban lebih
trigger diberikan akan membuat thyristor
on dan selama arus anodanya tidak
Untuk mengatasi dari arus beban lebih,
kurang dari arus holdingnya maka
thyristor diamankan dengan sekering
thyristor akan tetap on walaupun arus
(pengaman lebur). Pemasang-an peng-
triggernya dihilangkan.
aman ini bisa dilakukan melalui peng- amanan fasa atau pengamanan cabang
x Rangkaian trigger
seperti ditunjukkan pada Gambar 4.30.
Ada tiga hal yang penting dalam kaitan- nya dengan rangkaian penyalaan (trigger) suatu thyristor, yaitu:
Sistem Pengendalian 309
Gambar 4.31 Proteksi terhadap tegangan Gambar 4.30 Proteksi dari arus beban lebih:
lebih proteksi fasa dan proteksi cabang
Setiap thyristor mempunyai spesifikasi dv/dt maksimumnya. Ketika thyristor
x Proteksi di/dt berubah dari keadaan off ke on, maka akan terjadi tingkat perubahan tegangan
di/dt adalah tingkat perubahan arus yang sangat cepat yang disebut dengan yang mengalir melalui thyristor ketika
dv/dt. Tingkat perubahan tegangan ini terjadi perubahan kondisi dari off ke on.
tidak boleh melebihi dv/dt maksimum- Ketika terjadi perubahan keadaan dari
nya. Bila ini terjadi, maka thyristor akan off ke on, maka akan terjadi tingkat
on dengan sendirinya sehingga tidak perubahan arus di/dt ini. Tingkat peru-
bisa dikendalikan lagi. Hal ini harus di- bahan arus ini harus dibatasi untuk
cegah, yaitu dengan memasang RC ini menghindari pemanasan lebih pada
paralel dengan thyristor. Rangkaian RC daerah sambungan (junction) yang bisa
ini dikenal dengan rangkaian Snubber. mengakibatkan rusaknya komponen.
Secara pendekatan dv/dt dapat dihitung Oleh karena itu, di/dt harus di bawah
dengan menggunakan persamaan: spesifikasi di/dt maksimum komponen.
V Hal ini dapat dilakukan dengan mema- L dv dan R sang induktor L secara seri dengan
C komponen. Secara pendekatan, di/dt
dt
LC
maksimum dapat dihitung melalui Jadi, dengan pemilihan L, C, dan R persamaan:
pada rangkaian, dv/dt pada thyristor dapat dibatasi pada harga yang aman.
di/dt maks = Vm/L [A/s], Tipikal, C = 0,1 F, R=100 ȍ – 1 k ȍ.
di mana Vm adalah tegangan masukan Dari uraian yang telah dijelaskan di atas maksimum (V) dan L adalah induktansi dapat disimpulkan hal-hal sebagai (L) induktor yang dipasang seri.
berikut: x Thyristor akan On pada dua kondisi:
x Proteksi dv/dt (1) V AK =V BO ; (2) 0 < V AK < BO dan I G
> 0; dan dv/dt melebihi spesifikasi Proteksi terhadap tegangan lebih
dv/dt (data sheet) komponen. dilakukan dengan memasang rangkaian
x Thyristor dalam keadaan Off pada RC secara paralel dengan thyristor
kondisi: (1) V AK <V BO dan I G = 0; (2) seperti yang ditunjukkan pada Gambar
V AK > 0, I G > 0; (3) V AK <0 dengan I G
> 0 atau I G <0
310 Sistem Pengendalian 310 Sistem Pengendalian
thyristor (P2, N2, P1, N1). Untuk arah terbalik lapisan P1, N2, P2, N3 akan
Piranti semikonduktor empat-lapis ha-
breakover pada arah tegangan yang
nya dapat mengalirkan arus pada satu
berlawanan.
arah saja. Agar dapat mengalirkan arus dua arah dapat diperoleh dengan meng-
Piranti lima-lapis tanpa gate dapat diran-
hubungkan dua piranti empat-lapis
cang untuk bermacam-macam tegangan
secara berlawanan sehingga mem-
dan arus break over. Bangunan piranti
bentuk struktur lima-lapis seperti yang
ini ditunjukkan pada gambar 4.33 (a).
ditunjukkan pada Gambar 4.32.
Piranti ini akan break over pada kuad- rant 1 dan kuadrant 3 sebagaimana ditunjukkan pada Gambar 2.34, dengan rating tegangan dan arus ditentukan se– suai dengan tipenya. Piranti ini disebut Diac. Jadi, diac merupakan piranti semi- konduktor lima-lapis tanpa gate yang bekerjanya pada tegangan break over- nya baik pada arah-maju maupun mun- dur. Karena karakteristik inilah diac digunakan dalam rangkaian trigger guna mentrigger (mengaktifkan) piranti semi- konduktor daya lain.
Gambar 4.32 Dua komponen 4-lapis
dihubungkan secara berlawanan
Piranti dengan struktur lima-lapis ini dapat dibentuk secara tunggal seperti ditunjukkan pada Gambar 4.33.
Gambar 4.34 Simbol dan karakteristik diac
Gambar 4.33 Komponen semikonduktor lima-lapis: a) tanpa gate, b) dengan gate
Apabila terminal A1 positif terhadap A2
Gambar 4.35 Contoh diac
sebesar suatu tegangan yang besarnya
melampaui tegangan breakovernya,
Piranti semikonduktor lima-lapis dengan
piranti ini akan break over sebagaimana
gate disebut Triac, yang konstruksinya ditunjukkan pada Gambar 4.33 (b).
Sistem Pengendalian 311
Dengan adanya gate pada triac me- triac akan beroperasi pada kuadrant mungkinkan untuk mengubah karakte-
3 juga.
ristik V-I dengan memasukkan atau
mengeluarkan arus ke/dari piranti ini Catatan: Kondisi 3 biasanya tidak digu- sehingga dapat break over pada tegang- nakan dalam praktek karena kondisi an yang lebih rendah dari tegangan triac kurang sensitif. break over normalnya (tanpa arus gate).
Gambar 4.37 Contoh spesifikasi triac
4.2.3 Penyearah
Penyearah adalah alat yang digunakan
untuk mengubah arus AC menjadi DC. Gambar 4.36 Simbol dan karakteristik Triac
Secara umum, penyearah dibagi men- jadi dua, yaitu penyearah tidak terken-
dali dan penyearah terkendali. Dari Bila thyristor hanya beroperasi pada
masing-masing kelompok kemudian daerah forward, triac bekerja pada
dibagi berdasarkan sumber tegangan kedua bias-nya, arah maju dan mundur
masukannya, yaitu fasa-satu atau fasa- (Gambar 4.36). Sinyal trigger diaplika-
tiga. Penyearah fasa-tiga dimaksudkan sikan antara gate dan A1.
untuk daya yang lebih besar. Berikut ini adalah ikhtisar penyearah.
Dalam pengoperasian triac, diperlukan
pentriggeran sebagai berikut:
1. Apabila A2 positif terhadap A1, begitu juga gatenya, maka triac akan beroperasi pada kuadrant 1;
2. Apabila A2 positif terhadap A1, sedangkan gate negatif terhadap A1 maka triac juga akan beroperasi
pada kuadrant 1;
3. Apabila A2 negatif terhadap A1, dan gatenya positif terhadap A1, maka triac akan beroperasi pada kuadrant 3;
4. Apabila A2 negatif terhadap A1, dan gatenya negatif terhadap A1, maka
312 Sistem Pengendalian 312 Sistem Pengendalian
E1U
Penyearah fasa-tunggal setengah ge- lombang merupakan jenis penyearah yang paling sederhana, dan tidak biasa digunakan dalam aplikasi industri. Walaupun begitu, konsep yang dimiliki sangat membantu dalam memahami prinsip operasi penyearah. Penyearah fasa-tunggal setengah gelombang atau sering disebut penyearah satu pulsa
Gambar 4.38 Ikhtisar penyearah dan simbol- dengan beban R ditunjukkan pada simbolnya
Gambar 4.39.
4.2.3.1 Penyearah Tidak Terkontrol
Dioda digunakan dalam elektronika daya terutama untuk mengubah daya AC menjadi DC. Pengubah daya AC menjadi DC disebut penyearah (rectifier). Penyearah yang menggu- nakan dioda adalah penyearah yang tegangan keluarannya tetap. Untuk memberikan gambaran yang mendasar tentang aplikasi dioda dalam elektronika daya, pada bagian ini akan dibahas tentang rangkaian-rangkaian dioda yang melibatkan jenis-jenis beban dan penyearah tidak terkendali. Rangkaian dioda dengan bermacam- macam beban dimaksudkan untuk memberikan landasan dasar tentang
Gambar 4.39 Penyearah E1U
dampak beban dalam rangkaian.
Selama setengah gelombang pertama
Sedangkan jenis-jenis rangkaian penye-
tegangan masukan, dioda D1 mendapat
arah dimaksudkan untuk memberikan
tegangan bias maju dan menjadi kon-
pemahaman tentang perilaku penyearah duksi sehingga arus mengalir ke beban yang tidak hanya penting untuk aplikasi
dan tegangan masukan muncul pada
dioda saja namun sangat diperlukan
beban yang disebut tegangan keluaran
bagi pengembangan konsep untuk
DC, Vd. Kemudian setengah gelombang
aplikasi-aplikasi elektronika daya selan-
berikutnya, D1 mendapat bias mundur
jutnya. Untuk mempermudah pemaham- membuat dioda dalam keadaan terha- an, pada bahasan ini dioda ditinjau dari
lang (blocking state) sehingga tegangan
sisi idealnya, di mana faktor kecepatan
pada beban atau tegangan keluaran,
dan jatuh tegangan maju diabaikan.
Vd, adalah nol sebagaimana ditunjukkan
Sistem Pengendalian 313 Sistem Pengendalian 313
ac = ¥(V rms –V DC ) muncul pada beban hanya satu
x Faktor bentuk (form factor) yang gelombang atau setengah gelombang
merupakan ukuran dari bentuk penuh, maka penyearah ini sering
tegangan keluaran adalah: disebut penyearah satu pulsa atau
FF = V rms /V DC
setengah gelombang. x Faktor ripel (ripple factor) yang merupakan ukuran dari muatan ripel,
4.2.3.1.1 Parameter-parameter
didefinisikan sebagai:
unjuk kerja penyearah
RF = V ac /V DC
x Faktor ripel juga dapat dinyatakan Unjuk kerja suatu penyearah penting
dalam bentuk:
2 untuk diketahui sebagai antisipasi terha- 2 RF = ¥ ((V rms /V DC ) -1) = ¥(FF -1) dap dampak negatif yang ditimbul-
kannya baik yang terkait dengan hasil penyearahan maupun terhadap kualitas
Contoh:
daya pada sisi sumber. Sebagai contoh, Sebuah penyearah seperti pada terlihat nyata bahwa hasil penyearahan
Gambar 4.39 mempunyai beban resistif merupakan bentuk gelombang pulsa
murni R. Tentukan (a) efisiensi, (b) yang mengandung harmonisa.
faktor bentuk, (c) faktor ripel, dan (d) faktor pemanfaatan trafo.
Harmonisa ini, disamping mempenga- ruhi kualitas hasil penyearahan juga
Jawaban:
sumber dayanya. Tegangan keluaran DC:
V DC =V m / ʌ = 0,318 V m , Banyak jenis penyearah, namun pada
I DC =V DC /R = 0,318 V m /R. umumnya, unjuk kerja dievaluasi melalui
Tegangan keluaran efektif (rms): parameter-parameter seperti yang akan
V rms =V m /2 = 0,5 V m dijelaskan berikut ini.
I rms =V rms /R = 0,5 V m /R x Tegangan keluaran rata-rata, arus Daya keluaran DC: keluaran rata-rata, I 2
P DC =V DC I DC = (0,318 V m ) /R x Daya keluaran DC:
DC ,
Daya keluaran AC:
2 P DC =V DC I DC P ac =V rms I rms = (0,5 V m ) /R x Tegangan keluaran efektif (rms), Efisiensi
V rms Ș =P DC /P ac =V DC .V DC 2 /R x Arus keluaran efektif, Irms
=(0,318 V m ) /(0,5 V m ) x Daya keluaran AC:
P ac =V rms I rms Faktor bentuk FF=V rms /V DC x Efisiensi penyearah merupakan hasil
=0,5 V m /0,318 V m bagi antara daya keluaran DC dan
= 1,57 atau 157 % daya keluaran AC atau: 2 Faktor ripel RF = ¥ (FF -1) = 1,21
Ș=P DC /P ac atau 121 %
x Tegangan keluaran dari suatu
penyearah terdiri atas dua 4.2.3.1.2 Penyearah dua-pulsa,
komponen, yaitu komponen DC dan
rangkaian jembatan B2U
komponen AC atau ripel (denyut). Penyearah dua-pulsa atau fasa-satu gelombang penuh dapat dibentuk
314 Sistem Pengendalian 314 Sistem Pengendalian
Gambar 4.41 Jenis tampilan rangkaian
penyearah fasa-tunggal gelombang
jembatan
penuh yang paling umum digunakan. Rangkaian selengkapnya ditunjukkan
Pada setengah perioda pertama dari v 1 ,
pada Gambar 4.40.
dioda D1 dan D4 sama-sama dalam keadaan bias-maju sehingga kedua
4.2.3.1.3 Prinsip kerja rangkaian
dioda menjadi On (konduksi), sebaliknya D3 dan D2 mendapat bias-mundur se-
Diketahui bahwa tegangan masukan v 1 hingga kedua dioda menjadi Off. Dalam
adalah sinusoidal dan arus listrik
keadaan D1 dan D4 On, maka arus I Z1
mengalir dari polaritas tinggi ke polaritas
akan mengalir dari polaritas tinggi sum-
rendah pada sumbernya (dalam hal ini
ber (trafo) melalui D1 ke beban kemu-
sumber diperoleh dari sekunder
dian ke D4 dan kembali ke polaritas ren-
tranformator).
dah sumber sehingga tegangan muncul pada sisi keluaran, yang disebut tegang-
an keluaran DC, V d dan arus arus beban
I d sama dengan I Z1 .
Pada setengah perioda berikutnya, pola- ritas sumber berubah yang tadinya ren- dah menjadi tinggi. Dalam keadaan ini D3 dan D2 mendapat bias-maju sehingga kedua dioda tersebut menjadi
On, dan sebaliknya D1 dan D4 mendapat bias-mundur sehingga kedua
dioda dalam keadaan Off. Arus mengalir dari sumber I Z2 melalui D3 ke beban dan kemudian ke D1 dan kembali ke sumber sehingga tegangan Vd muncul pada sisi keluaran.
Untuk rangkaian ini berlaku rumus- rumus sebagai berikut:
x Tegangan dan arus keluaran DC:
Gambar 4.40 Penyearah B2U
a) Rangkaian; b) tegangan masukan; c)
V 2 dc V ³ V m sin Z t dt 2 m 0 , 6336 V m
tegangan keluaran
I dc 0 , 6366 dc m
Sistem Pengendalian 315 Sistem Pengendalian 315
T ³ 0 ( m sin Z )
V ª 2 T / 2 1 / rms 2 V t 2 º V m
0 , 0707 V m
I rms 0 , 707 rms m
RR
Walaupun sama fungsinya, di pasaran ada beberapa gambar dengan bentuk
tampilan yang berbeda seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.41.
4.2.3.1.4 Penyearah
fasa-tiga,
tiga-pulsa, tidak terkendali M3U
Gambar 4.42 Rangkaian penyearah M3U
Penyearah penyearah fasa-tiga, tiga pulsa, tidak terkendali fasa-tiga, disebut juga penyearah fasa-tiga hubungan bintang tidak terkendali. Tegangan masukan dari penyearah ini adalah tegangan fasa-tiga, yaitu L1, L2, dan L3. Pada masing-masing saluran dipasang satu dioda. Rangkaian dan hubungan antara gelombang tegangan masukan dan keluaran ditunjukkan pada Gambar
Pada gambar ini memperlihatkan dua Gambar 4.43 Bentuk tegangan keluaran rangkaian yang berbeda. Gambar 4.42 penyearah M3U
a) memperlihatkan bahwa ketiga saluran masukan, masing-masing dihubung ke
4.2.3.1.5 Prinsip kerja rangkaian
anoda masing-masing dioda, sedangkan
katoda dari ketiga dioda dihubung Apabila rangkaian dihubungkan dengan menjadi satu (dihubung bintang).
sumber fasa-tiga sebagaimana yang Karena ujung-ujung katoda yang
ditunjukkan oleh Gambar 4.43, maka disatukan, rangkaian ini disebut
akan mengalir arus I Z1 melalui D1 mulai rangkaian M3UK. Sebaliknya Gambar
sudut fasa 30° selama 120°, sementara
4.42 b) anoda dari ketiga dioda yang D2 dan D3 dalam keadaan off. dihubung menjadi satu, oleh karena itu,
Kemudian setelah D1 mengalirkan arus rangkaian tersebut disebut M3UA.
selama 120°, D1 kemudian kembali off dan D2 mulai konduksi dan
menghantarkan arus I Z2 , sementara D3 dan D1 masih dalam keadaan off. Baru setelah D2 menghantarkan arus selama 120°, baru D3 dalam keadaan konduksi dan menghantarkan arus I Z3 , D2 kembali
316 Sistem Pengendalian 316 Sistem Pengendalian
Penyearah ini mempunyai tegangan keluaran 6-pulsa. Dioda-dioda diberi penomoran sesuai dengan urutan
4.2.3.1.6 Penyearah fasa-tiga,
konduksinya dan masing-masing dioda
enam-pulsa, rangkaian
konduksi selama 120°. Urutan konduksi
jembatan, tidak
dioda adalah 12, 23, 34, 45, 56, dan 61.
terkendali B6U
Pasang-dioda yang terhubung dengan dua tegangan saluran yang mempunyai
Penyearah fasa-tiga jembatan seperti
tegangan tertinggi akan konduksi.
Tegangan antar saluran adalah ¥3 kali
yang ditunjukkan pada Gambar 3.44,
sangat umum digunakan dalam aplikasi
tegangan fasa dari sistem fasa-tiga
daya-tinggi. Penyearah ini merupakan
hubungan bintang.
penyearah fasa-tiga gelombang penuh.
Gambar 4.45 Bentuk gelombang tegangan dan dioda-dioda yang konduksi
Gambar 4.44 Penyearah B6U
Sistem Pengendalian 317
Tabel 4.1 Ikhtisar penyearah Penyearah
Penyearah Enam- Rangkaian
Jenis Penyearah
Penyearah Dua-
Satu-Pulsa
Pulsa Jembatan
Tiga-Pulsa, Titik
Pulsa Jembatan
Bintang
Kode E1U B2U M3U B6U Rangkaian
Tegangan tanpa beban
V di
V 1 0,45 0,9 0,68 1,35 Faktor
V di : tegangan DC-tanpa beban, V 1 : tegangan AC, P T : daya trafo, P d : daya DC, V d : tegangan DC- berbeban, I d : arus DC, I Z : arus yang mengalir melalui satu dioda
318 Sistem Pengendalian
4.2.3.2 Penyearah Terkendali
sehingga penyalaan thyristor dapat dilakukan setiap saat dalam ranah
Seperti yang telah dijelaskan sebelum-
(range)nya.
nya bahwa, penyearah tak terkendali menghasilkan tegangan keluaran DC
Gambar 4.46 menunjukkan prinsip kerja
yang tetap. Bila dikehendaki tegangan
dari penyearah satu-pulsa terkendali
keluaran yang bisa diubah-ubah, digu-
E1C. Jika thyristor dirangkai seperti
nakan thyristor sebagai pengganti dioda. gambar ini, tegangan masukan berupa Tegangan keluaran penyearah thyristor
tegangan sinusoidal dan beban R, maka
dapat diubah-ubah atau dikendalikan
pada setengah gelombang pertama
dengan mengendalikan delay atau sudut thyristor mendapat bias-maju. penyalaan, Į, dari thyristor. Penyalaan ini dilakukan dengan memberikan pulsa
Bila thyristor disulut pada sudut Į, thyris-
trigger pada gate thyristor. Pulsa trigger
tor Q1 akan konduksi maka tegangan
dibangkitkan secara khusus oleh
keluaran v1 akan muncul pada beban.
rangkaian trigger.
Keadaan konduksi ini berlangsung hing-
ga tegangan kembali ke nol dan mulai negatif (komutasi alamiah). Ketika te- gangan negatif, maka Q1 dalam kea- daan bias-mundur. Waktu dari tegangan mulai beranjak ke arah positif sampai dengan thyristor mulai konduksi disebut sudut penyalaan atau sudut penyulutan
Dengan demikian, tegangan keluaran penyearah dapat diatur-atur dengan mengatur sudut penyalaan pulsa gatenya, dalam hal ini, dari 0 - 180°.
Bila sudut penyalaan Į kecil, berarti thyristor konduksi secara dini sehingga
tegangan (vd) dan daya keluaran akan besar. Sebaliknya, bila sudut Į besar,
tegangan dan daya keluarannya akan kecil.
4.2.3.2.1 Hubungan tegangan dan
arus keluaran pada beban R dan beban L
Gambar 4.46 Penyearah E1C
Dalam kenyataannya sifat beban mem- pengaruhi perilaku suatu penyearah.
Rangkaian trigger dirancang untuk
memberikan pulsa dengan ketinggian dan kelebaran tertentu disesuaikan dengan thyristor yang digunakan. Pulsa ini juga dapat digeser-geser sudutnya
Sistem Pengendalian 319 Sistem Pengendalian 319
Kejadian ini tidak dikehendaki dalam aplikasi penyearahan. Untuk meng- hilangkan pengaruh induktansi tersebut dipasang dioda free-wheeling seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.48. Dioda ini berfungsi menyalurkan arus balik ke beban lagi (tidak ke sumber) se- hingga peristiwa tegangan negatif bisa dihilangkan.
Gambar 4.47 Bentuk gelombang arus dan tegangan keluaran pada E1C Gambar 4.48 Dioda free-wheeling
Bila penyearah pada Gambar 4.46 diberi Jika V d0 adalah tegangan keluaran beban resistif R, maka arus keluaran i ketika Į = 0, dan VdĮ adalah tegangan
pada sudut Į, maka karakteristik peng- polaritas yang sama sehingga mempu- aturan Vd0/Vd Į untuk beban resistif R nyai kesamaan dalam bentuk gelom-
dan tegangan keluaran v d mempunyai
dan beban induktif L ditunjukkan pada bang seperti ditunjukkan pada Gambar
Gambar 4.49.
4.47 untuk beban Resistif. Ketika v d nol maka i juga nol, ketika tegangan v d
maksimum maka arus i juga maksimum.
Perilaku rangkaian menjadi berbeda ketika dibebani dengan L. Seperti yang terlihat pada Gambar 4.48 untuk beban induktif L, ketika thyristor disulut pada
sudut Į, ketika tegangan v d nol arus i juga nol. Namun ketika tegangan v d
maksimum, arus i tidak mengikuti
tegangan seperti pada beban R, namun mengikuti proses penyimpanan energi Gambar 4.49 Karakteristik pengaturan E1C
pada induktor. Oleh karena itu, ketika
320 Sistem Pengendalian
Dari gambar ini jelas terlihat prubahan tegangan keluaran vd Į pada sudut penyalaan untuk beban R dan beban L. Di sini terlihat jelas bahwa sudut penga- turan pada beban R dapat dilakukan pada daerah 0-180°, sedangkan pada beban L terbatas dari 0-90° saja.
4.2.3.2.2 Penyearah dua-pulsa terkendali B2C
Penyearah dua-pulsa rangkaian jem- batan terkendali, B2C, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.50 merupa- kan salah satu tipe penyearah yang banyak diaplikasikan karena keandalan-
nya.
Gambar 4.50 Penyearah B2C
Prinsip kerja dari penyearah ini, secara
Gambar 4.50 juga menunjukkan bentuk
prinsip hampir sama dengan penyearah
gelombang tegangan dan arus keluaran,
B2U. Bedanya, di sini dibutuhkan unit
V d Į dan I d Į , di mana keduanya
trigger sebagai sumber pulsa trigger.
mempunyai polaritas yang sama.
Rangkaian ini membutuhkan 2 pasang
Kelebihan penyearah ini adalah kemam-
pulsa trigger, yaitu 1 pasang bekerja di
puannya dalam mengumpanbalikkan
daerah setengah gelombang positif dan
energi beban ke sumber. Dengan beban
1 pasang yang lain pada setengah ge-
yang induktansinya tinggi, aliran arus
lombang negatif. Bila penyearah dihu-
akan kontinyu tidak seperti penyearah-
bung dengan sumber tegangan seperti
penyearah terkendali fasa-satu lainnya.
yang terlihat pada gambar, pada
setengah gelombang positif thyristor Q1
4.2.3.2.3 Penyearah fasa-tiga
dan Q4 mendapat bias-maju. Dalam keadaan ini, bila kedua thyristor tersebut
terkendali
disulut pada sudut Į yang sama maka tegangan masukan akan dikirim ke
Penyearah fasa-tiga memberikan
beban sejak awal sudut penyulutan
tegangan keluaran rata-rata yang lebih
sampai kedua thyristor mengalami
tinggi, dan faktor ripelnya lebih rendah
komutasi (tegangan nol). Kemudian
dari penyearah fasa-satu sehingga
pada setengah peiode berikutnya,
masalah filteringnya juga semakin
thyristor Q3 dan Q2 mendapat bias
simpel. Karena itulah, penyearah fasa-
maju. Sama halnya dengan keadaan
tiga terkendali sangat banyak digunakan
pada setengah perioda pertama, bila
dalam pengendalian kecepatan motor
kedua thyristor ini disulut pada sudut
Į berdaya tinggi.
yang sama, pada daerah negatif terse-
but maka tegangan negatif masukan
Salah satu bentuk aplikasi penyearah
akan ditransfer ke beban sehingga
fasa-tiga terkendali adalah penyearah
tegangan keluaran V d Į M3C, penyearah fasa-tiga, tiga-pulsa, terlihat seperti
yang ditunjukkan oleh Gambar tersebut.
terkendali (Gambar 4.51). Tiga thyristor,
Sistem Pengendalian 321 Sistem Pengendalian 321
digunakan untuk aplikasi-aplikasi daya thyristor mendapat pulsa trigger sesuai
tinggi sampai ratusan kW, di mana dengan daerah operasi masing
dibutuhkan operasi dua-kuadrant. sehingga keluarannya terdiri dari 3 pulsa
Penyearah ini sangat cocok untuk yang dapat diatur sesuai sudut
beban-beban yang tingkat induktansinya penyulutan.
sangat tinggi.
Thyristor-thyristor disulut pada interval ʌ/3. Frekuensi tegangan keluaran adalah 6 kali frekuensi sumber sehingga masalah penapisan (filtering)nya lebih rendah dari M3C.
Urutan penyulutan thyristornya sesuai dengan indeks angkanya adalah sebagai berikut: 12, 23, 34, 45, 56, dan
Gambar 4.52 menunjukkan gelombang Gambar 4.51 Penyearah M3C
tegangan keluaran ketika rangkaian beroperasi secara penuh dan ketika
Tipe penyearah terkendali dan sangat beroperasi pada sudut penyulutan yang handal adalah penyerah fasa-tiga,
berbeda.
enam-pulsa sistem jembatan (Gambar
Gambar 4.52 Penyearah B6C
322 Sistem Pengendalian
4.2.4 Pengendali Tegangan
maka pada setengah gelombang
AC pertama thyristor Q1 mendapat bias
maju, dan Q2 dalam keadaan
sebaliknya. Kemudian pada setengah
Teknik pengontrolan fasa memberikan
gelombang berikutnya, Q2 mendapat
kemudahan dalam sistem pengendalian
bias maju, sedangkan Q1 bias mundur.
AC. Pengendali tegangan saluran AC
Agar rangkaian dapat bekerja, ketika
digunakan untuk mengubah-ubah harga
pada setengah gelombang pertama Q1
rms tegangan AC yang dicatukan ke
harus diberi sinyal penyalaan pada
beban dengan menggunakan thyristor
gatenya dengan sudut penyalaan,
sebagai saklar.
misalnya Į. Seketika itu Q1 akan
konduksi. Q1 akan tetap konduksi
Penggunaan alat ini, antara lain,
sampai terjadi perubahan arah
meliputi:
(komutasi), yaitu tegangan menuju nol
- Kontrol penerangan
dan negatif. Setelah itu, pada setengah
- Kontrol alat-alat pemanas
perioda berikutnya, Q2 diberi trigger
- Kontrol kecepatan motor induksi
dengan sudut yang sama, proses yang
Bentuk dasar rangkaian pengendalian
terjadi sama persis dengan yang
tegangan AC ditunjukkan pada gambar
pertama. Dengan demikian bentuk
Gambar 4.53. Rangkaian pengendalian
gelombang keluaran pada seperti yang
dapat dilakukan dengan menggunakan
ditunjukkan pada gambar.
dua-thyristor yang dirangkai anti-paralel
(Gambar 4.53 a) atau menggunakan triac (4.53 b).
Penggunaan dua thyristor anti paralel memberikan pendalian tegangan AC secara simetris pada kedua setengah gelombang pertama dan setengah gelombang berikutnya. Penggunaan
a)
triac merupakan cara yang paling
simpel, efisien dan handal. Triac merupakan komponen dua-arah sehingga untuk mengendalikan tegangan AC pada kedua setengah gelombang cukup dengan satu pulsa trigger. Barangkali inilah yang membuat rangkaian pengendalian jenis ini sangat
b)
populer di masyarakat. Keterbatasannya
terletak pada kapasitasnya yang masih
Gambar 4.53
terbatas dibandingkan bila mengguna- Bentuk dasar pengendali tegangan AC
kan thyristor.
4.2.4.2 Pengendalian
4.2.4.1 Pengendalian meng-
menggunakan triac
gunakan dua thyristor
Seperti yang telah disinggung sebe-
lumnya, bahwa dua thyristor anti-paralel
Jika tegangan sinusoidal dimasukkan
dapat digantikan dengan sebuah triac.
pada rangkaian seperti pada gambar,
Bedanya di sini hanya pada gatenya,
Sistem Pengendalian 323 Sistem Pengendalian 323
N = 120 f/P
sekali pada waktu setengah perioda pertama dan sekali pada waktu sete-
di mana:
ngah perioda berikutnya. Sehingga hasil N = kecepatan putaran rotor, pengendalian tidak berbeda dari yang
f = frekuensi tegangan sumber, menggunakan thyristor anti-paralel.
P = jumlah kutub motor (ditentukan oleh belitan stator). Pengendalian yang bisa dilakukan de- ngan menggunakan metoda ini hanya
Jadi, berdasarkan formula di atas dapat terbatas pada beban fasa-satu saja.
dikatakan bahwa kecepatan putaran Untuk beban yang lebih besar, metode
motor induksi dapat dilakukan dengan pengendalian, kemudian dikembangkan
dua cara, yaitu pengubahan jumlah ku- lagi menggunakan sistem fasa-tiga, baik
tub dan pengubahan frekuensi tegangan yang setengah gelombang maupun
masukan ke stator motor. Karena jumlah gelombang penuh (rangkaian jembatan)
kutub ditentukan oleh belitan statornya, maka pengubahan kutub ini hanya bisa
4.2.5 Kontrol Kecepatan dan
dilakukan melalui desain belitan stator
Daya Motor Induksi motor, sedangkan untuk pengaturan fre-
kuensi dan tegangan masukan memer-
Fasa Tiga
lukan pengubah frekuensi tengangan masukkan stator. Unit pengatur ini
Motor induksi fasa tiga, khususnya mo- umum juga disebut sebagai inverter. tor induksi rotor sangkar tupai merupa-
kan salah satu jenis motor yang paling Pengaturan kutub banyak digunakan pa- banyak digunakan di industri. Kelebihan
da beban-beban yang dalam operasinya dari motor ini, di antaranya adalah kons-
memerlukan beberapa kecepatan yang truksinya yang sederhana dan kuat ser-
berbeda, misalnya kecepatan rendah ta memerlukan sangat sedikit pemeliha-
dan kecepatan tinggi. Sedangkan peng- raan sebagaimana pada motor DC.
aturan frekuensi pada motor induksi ba- nyak diterapkan untuk beban-beban
Berbeda dengan motor DC yang kece- yang memerlukan pengaturan kecepat- patannya dapat dikendalikan dengan
an dari nol sampai dengan maksimal mudah (yaitu melalui pengaturan te-
seperti yang diterapkan di bidang trans- gangan armatur dan pengaturan arus
portasi seperti kereta listrik. eksitasinya), pengaturan kecepatan
motor induksi fasa tiga memerlukan
4.2.5.1 Macam-Macam Skema
penanganan yang jauh lebih kompleks
Kontrol Kecepatan Motor
dan ini merupakan salah satu kelemah-
Induksi
an dari motor induksi. Motor DC mem-
punyai dua sumber, yaitu tegangan Kecepatan motor induksi dapat diken- armatur dan arus eksitasi, sedangkan dalikan dari sumber AC maupun DC. motor induksi hanya mempunyai satu Berikut ini adalah beberapa macam sumber, yaitu sumber tegangan stator. skema pengendalian kecepatan motor Kecepatan motor induksi ditentukan induksi yang memberikan masukan oleh frekuensi tegangan masukan dan frekuensi dan tegangan variabel ke jumlah kutub motor seperti yang dijelas-
stator motor.
kan dengan rumus:
324 Sistem Pengendalian
Gambar 4.54 merupakan skema kontrol
Catu daya DC tegangan tetap diubah
kecepatan motor induksi dengan catu
langsung menjadi tegangan ac frekuensi
daya dc tegangan tetap. Proses
dan tegangan variabel. Hasil pengubah-
pengubahan ini dilakukan sebagai
an ini kemudian digunakan sebagai catu
berikut. Catu daya DC tegangan tetap
daya motor induksi.
diubah menjadi tegangan dc tegangan variabel melalui DC-Chopper. Tegangan
Untuk kendali kecepatan dengan catu
DC variabel ini setelah melalui filter
daya AC tegangan dan frekuensi tetap
dialirkan ke inverter sehingga
ditunjukkan pada gambar 4.56 dan 4.57.
menghasilkan keluaran ac dengan
Gambar 4.56 menunjukkan skema
frekuensi dan tegangan variabel.
kontrol dengan menggunakan inverter
Keluaran frekuensi dan tegangan
frekuensi variabel sedangkan Gambar
variabel menjadi masukan motor induksi
4.57 menggunakan inverter PWM. Pada
sehingga kecepatan motor dapat diatur
skema kontrol dengan inverter frekuensi
dengan leluasa.
variabel kita memerlukan unit penyearah terkontrol sedangkan yang mengguna-
Gambar 4.55 menunjukkan skema
kan PWM cukup dengan penyearah
kontrol kecepatan motor induksi dengan
biasa. Keluaran dari kedua skema yang
menggunakan catu daya DC dan
terakhir sama dengan keluaran pada
inverter pulse-width modulation (PWM).
dua skema kontrol terdahulu.
Catu Tegangan
Daya
DC ke
DC DC Variabel
Inverter
Motor Induksi
Gambar 4.54 Skema kontrol kecepatan motor induksi dengan catu daya DC tegangan tetap
DC ke Inverter Variable Voltage
Motor Induksi
Pulse Width Modulated (PWM)
Variable Frequency
Gambar 4.55 Skema kontrol kecepatan motor induksi
dengan catu daya DC dan inverter PWM
AC 1 Fasa Tegangan DC ke
atau 3 Fasa
Penyearah Variabel
Inverter
Motor Induksi
Gambar 4.56 Skema kontrol kecepatan motor induksi dengan catu daya AC dan inverter frekuensi variabel
Sistem Pengendalian 325 Sistem Pengendalian 325
AC 1 Fasa
atau 3 Fasa
Pulse Width
Transformer
Penyearah
Motor Induksi
Gambar 4.57 Skema kontrol kecepatan motor induksi dengan catu daya AC dan inverter PWM
4.2.5.2 Diagram Kotak Kontrol Kecepatan Motor Induksi Fasa Tiga
Diagram kotak kontrol kecepatan motor induksi fasa tiga yang menggunakan sum- ber daya masukan fasa tiga ditunjukkan pada Gambar 4.58.
Tegangan
Input Ac
DC Frekuensi
Fasa Tiga Penyearah
Inverter Variabel
Fasa Tiga
Motor Induksi
Beban
Tegangan
Variabel
Transduser Kecepatan
Elemen Kontrol dan Rangk.
Trigger
Gambar 4.58 Diagram kotak sistem kontrol kecepatan motor induksi fasa tiga
Coba perhatikan baik-baik Gambar 4.58.
2. Untuk mengurangi faktor denyut Dalam skema kontrol ini kecepatan mo-
keluaran penyearah diberi filter tor merupakan subyek dari pengontrol-
sehingga keluaran dc mempunyai an. Proses pengontrolan dilakukan
kualitas yang lebih baik. sebagai berikut:
3. Keluaran dc ini kemudian diubah menjadi tegangan ac fasa tiga
1. Sumber daya masukan AC fasa tiga melalui sebuah inverter fasa tiga. tegangan dan frekuensi tetap diubah
Pengubahan keluaran dc menjadi ac menjadi tegangan DC dengan
ini dilakukan melalui proses tegangan yang bisa diatur-atur
penyulutan yang dikendalikan oleh melalui penyearah terkendali.
rangkaian trigger. Keluaran ac yang Pengaturan pada penyearah ini
paling handal untuk pengendalian dilakukan melalui pengaturan sudut
kecepatan motor induksi fasa tiga penyulutan, sebagaimana telah
adalah frekuensi dan tegangan dibahas pada bagian penyearah
variabel, di mana ketika frekuensi B6U, diatur melalui rangkaian
dinaikkan atau diturunkan, tegangan trigger.
akan mengikuti perubahan ini.
326 Sistem Pengendalian
Sistem Pengendalian 327
Keluaran ini dikatakan paling handal karena motor dapat diatur pada daerah kecepatan yang sangat lebar dan dengan efisiensi tetap tinggi.
4. Ketika motor induksi mendapat masukan tegangan dari inverter, maka sesuai dengan sifat-sifatnya, motor beroperasi pada kecepatan dan daya tertentu sesuai dengan jenis beban motor. Pout = T Ȧ, di mana T = torsi poros (Nm), Ȧ adalah kecepatan putar sudut (rad/detik) ( Ȧ= 2 ʌ N/60; N dalam putaran permenit). Jadi, pengaturan kecepatan yang dilakukan disini sama artinya dengan pengaturan daya keluaran motor induksi.
5. Kecepatan putaran motor dideteksi dan diukur dengan menggunakan transduser kecepatan. Transduser ini mengubah variabel putaran menjadi sinyal analog atau digital yang proporsional terhadap kecepatan putaran motor.
6. Hasil pengukuran oleh transduser ini diinformasikan kepada elemen ken- dali.
7. Elemen kendali membandingkan antara sinyal hasil pengukuran (analog atau digital) dengan nilai putaran yang dikehendaki (setpoint). Bila antara keduanya ada perbedaan maka elemen kontrol akan mengirimkan sinyal kontrol ke rangkaian trigger.
8. Rangkaian trigger ini akan memberi- kan sudut penyulutan sesuai dengan perintah elemen kontrol kepada penyearah dan inverter sehingga keluaran inverter berubah.
Proses ini terus berlanjut sampai terca- pai putaran motor sama dengan yang di- kehendaki (setpoint).
4.2.6 Persiapan, Pengopera- sian dan Pemeriksaan Pengendali Elektronika Daya
Seperti yang telah dibahas pada bagian sebelumnya bahwa pengendali elektro- nika daya memungkinkan dilakukannya pengaturan daya listrik dalam berma- cam-macam cara guna memenuhi kebu- tuhan. Peralatan ini tergolong modern dan mahal. Oleh karena itu, dalam pemakaiannya membutuhkan pengeta- huan dan keterampilan yang sangat memadai. Pengetahuan tentang konsep dan prinsip seperti yang telah diuraikan di atas, baik yang terkait dengan kom- ponen-komponen, seperti dioda, thyris- tor, diac dan triac, maupun unit seperti penyearah tak terkendali, penyearah terkendali dan juga pengatur listrik ac. Tanpa pengetahuan dasar dan konsep yang memadai adalah mustahil untuk dapat menggunakan pengendali elektronika daya dengan baik.
Di samping konsep-konsep dasar, ada tiga kemampuan penting yang harus Anda miliki untuk dapat menggunakan peralatan ini dengan baik, yaitu: persia- pan, pengoperasian dan pemeriksaan. Langkah persiapan perlu dilakukan un- tuk menyakinkan bahwa komponen dan rangkaian berada dalam keadaan baik dan aman. Kemampuan pengoperasian merupakan kemampuan yang harus dimiliki oleh setiap teknisi di lapangan sedangkan kemampuan pemeriksaan sebagai dasar seseorang untuk meng- evaluasi performa suatu sistem dan juga mencari kesalahan (trouble-shooting) yang terjadi pada sistem.
4.2.6.1 Persiapan Pengendali
saan fungsi alat. Pemeriksaan fungsi
Elektronika Daya
ini dilakukan dengan melakukan pengukuran pada tegangan keluaran-
Dalam mempersiapkan pengendali elek- nya setelah alat dihubungkan ke tronika daya, ada beberapa hal yang ha-
sumbernya. Sebagai contoh seperti rus Anda lakukan, di antaranya mema-
untuk alat penyearah. Setelah hami spesifikasi alat, dan mengetahui
dihubungkan ke sumber tegangan, kondisi alat.
tegangan keluaran bisa diukur x Spesifikasi alat
dengan voltmeter. Bila tegangan Setiap alat pasti dilengkapi dengan
keluarannya 400 V dc maka alat spesifikasi kerja alat yang memberita-
dapat dikatakan berfungsi dengan hukan kepada para pengguna alat
baik.
tentang kondisi-kondisi kerjanya
sehingga dapat digunakan sebagai
4.2.6.2 Pengoperasian pengendali
dasar pertimbangan penggunaan alat
elektronika daya
dan kondisi kerjanya. Spesifikasi kerja yang sangat penting dari
Setelah dilakukan persiapan seperti pengendali elektronika daya, minimal
yang telah dijelaskan di atas, kita harus meliputi: jenis (penyearah, tak
sampai pada tahap pengoperasian. terkendali, terkendali, regulator ac,
Agar dapat mengoperasikan alat, kita dan lain-lain), tegangan masukan,
harus telah memiliki pemahaman tegangan dan daya keluaran alat.
tentang prinsip kerja alat yang akan Sebagai contoh: penyearah fasa tiga
dioperasikan dan memahami petunjuk tidak terkendali mempunyai tegangan
operasi alat.
masukan fasa tiga 380 V ac, x Pemahaman prinsip kerja alat tegangan keluaran 400 V dan daya
Pemahaman terhadap prinsip kerja keluaran 5 kW. Ini memberitahu kita
alat yang akan dioperasikan merupa- bahwa alat ini bila diberi sumber fasa-
kan modal utama dalam pengope- tiga 380 V, akan memberikan
rasiannya. Dengan mengetahui tegangan keluaran 400 V dc dan
prinsip kerja alat, kita telah daya nominal 5 kW.
mempunyai bayangan tentang apa yang akan terjadi di dalam alat bila
Contoh lain misalnya, alat pengatur kita mengoperasikannya. Ini juga
ac (ac regulator) fasa tunggal mem- akan sangat membantu dalam punyai spesifikasi sebagai berikut:
pengoperasian alat secara aman dan tegangan masukan 220 V, 50 Hz,
optimal.
tegangan keluaran 0-220 V ac dan x Pemahaman petunjuk operasi alat daya nominal 1 kW. Ini menunjukkan
Setiap alat selalu memiliki petunjuk kepada kita bahwa alat tersebut kalau
operasi yang dibuat oleh pabrik diberi tegangan masukan 220 V akan
pembuatnya. Walaupun kita sudah memberikan tegangan keluaran yang
mempunyai pengetahuan yang bisa diatur mulai dari nol (0) sampai
memadai tentang alat tersebut, kita dengan 220 V ac dengan daya
tetap harus mempelajari pentunjuk sampai dengan 1 kW.
operasi alat tersebut. Petunjuk operasi ini disusun oleh pabrik
x Pengecekan fungsi alat pembuat alat berdasarkan pengeta- Setelah diketahui spesifikasi alat,
huan dan pengalaman yang dimili- langkah berikutnya adalah pemerik-
kinya, baik yang terkait aspek kea-
328 Sistem Pengendalian
Sistem Pengendalian 329
manan alat dan keselamatan manu- sia. Indikator kompetensi seseorang dalam mengoperasikan alat adalah berdasarkan petunjuk operasi alat. Petunjuk operasi dari pabrik bisa dimodifikasi atau disederhanakan sesuai dengan kebutuhan.
x Pemahaman terhadap operasi alat yang dikendalikan
Sebagai contoh, suatu pengatur listrik
ac fasa satu aka digunakan untuk mengoperasikan motor induksi fasa satu. Sebagaimana yang telah diketahui bahwa arus asut motor (starting current) beberapa kali lipat arus nominalnya. Oleh karena itu, dalam pengendalian motor ini kita tidak boleh memulai dengan tegangan nominalnya, namun perlu dilakukan pengaturan tegangan secara bertahap melalui knob pengatur yang ada pada pengendali elektronika daya, yang dalam hal ini adalah dengan mengatur sudut penyalaan thyristor atau triac, misalnya. Jadi, di samping operasi alat kendalinya, pemahaman terha- dap beban yang akan dikendalikan juga penting untuk menghindari kondisi yang membahayakan baik bagi alat pengendalinya maupun alat yang dikendalikannya.
4.2.6.3 Pemeriksaan pengendali elektronika daya
Untuk mengetahui kebenaran kerja dari penyearah ini perlu dilakukan pemerik- saan sebagai berikut: x Periksalah tegangan keluaran
dengan menggunakan voltmeter dc/ac. Bila tegangan keluaran sesuai dengan tegangan yang dikehendaki berarti rangkaian bekerja dengan baik seperti yang telah dijelaskan pada tahap persiapan pada bagian pengecekan fungsi alat. Namun bila tidak maka perlu pemeriksaan lebih
lanjut pada rangkaian dan komponen-komponennya.
x Pemeriksaan lebih akurat dapat
dilakukan dengan menggunakan osiloskop pada tegangan keluaran (perhatikan cara pemakaian osiloskop). Jika tegangan keluaran tidak sesuai dengan yang seharusnya (biasanya lebih rendah), perlu dilakukan pada rangkaian. Atau bila dilakukan dengan osiloskop maka akan dapat diketahui bentuk gelombang tegangan keluaran. Atas dasar bentuk gelombang keluaran ini dapat diketahui bagian mana yang tidak bekerja dengan baik. Untuk dapat menganalisis secara cermat terhadap permasalahan ini perlu pemahaman terhadap konsep pengendali elektronika daya.
x Bila sudah diketahui permasalahan
baru diidentifikasi permasalahan- permasalahan yang ada pada rangkaian. Permasalahan- permasalahan yang sering terjadi adalah sebagai berikut:
1. Jumlah pulsa atau gelombang keluaran tidak lengkap. Bila kita menjumpai hal seperti ini, maka perlu diperiksa: sumber tegangan masukan, sekering pengaman rangkaian/komponen, kabel-kabel dan koneksinya, komponen elektronika daya seperti dioda thyristor, atau lainnya, dan pengendali yang memiliki rangkaian penyulut (rangkaian trigger) perlu diperiksa rangkaian triggernya. Pemeriksaan rangkaian trigger memerlukan pengetahuan tentang rangkaian trigger dan sistem pembangkitan pulsa triggernya. Bila salah satu komponen ini tidak dalam keadaan baik, sudah dapat
330 Sistem Pengendalian
dipastikan bahwa rangkaian tidak akan bekerja dengan baik.
2. Panas pada bagian-bagian rangkaian. Suhu panas yang berlebihan identik dengan ketidaknormalan kerja rangkaian. Panas ini bisa akibat dari longgarnya sambungan, arus lebih, atau sistem pendinginannya yang tidak memadai. Longgarnya sambungan menimbulkan efek pengelasan pada terminal- terminal sambungannya sehingga menimbulkan efek panas yang berlebih. Bila ini berjalan dalam waktu lama bisa membahayakan komponen- komponen semikonduktornya dan bahkan bisa menimbulkan bahaya kebakaran. Panas akibat arus beban lebih ini bisa diakibatkan oleh permasalahan pada beban dan bisa juga akibat dari kapasitas daya alat yang lebih rendah dari yang diserap oleh beban. Namun bila alat pengamannya sesuai dengan kemampuan alat seharusnya hal ini sudah dapat diatasi melalui pemutusan alat pengaman.
Sistem pendinginan sangat berperan pada performa kerja alat. Sistem pendinginan bisa berupa heatsink dan atau fan. Heatsink biasanya dipilih berdasarkan kapasitas komponen semikonduktor yang digunakan. Oleh karena itu permasalahan terbesarnya adalah pada faktor rekatannya dengan komponen semikonduktornya. Untuk pendinginan yang menggunakan fan dapat dengan mudah diketahui bekerja tidaknya.
3. Thyristor tidak dapat dikendalikan. Bila menjumpai unit pengendali elektronika daya, ketika dihidupkan, te- gangan keluarannya lang- sung tinggi, maka perlu diperiksa pulsa trigger dan rangkaian snubbernya. Pengaturan pulsa trigger langsung pada sudut penya- laan nol akan menyebabkan tegangan keluaran angsung tinggi. Permasalahan ini bisa terjadi akibat kegagalan pada rangkaian triggernya (lihat Gambar 4.48). Rangkaian snubber (Gambar 4.31) digunakan untuk membatasi agar tingkat kenaikan tegangan awal dv/dt rangkaian tidak melampaui dv/dt thyristor. Jika dv/dt komponen terlampaui maka thyristor akan langsung “on” dan tidak bisa dikendalikan lagi. Rusaknya rangkaian snubber biasanya adalah karena umur. Biasanya ditandai dengan pecahnya kapasitornya.
Demikianlah persiapan yang perlu dilakukan sebelum, pengoperasian pengendali elektronika daya. Pengoperasian perlu mengikuti petunjuk operasi alat dan bila terjadi ketidaknormalan kerja alat bisa dilakukan pemeriksaan terhadap fungsi komponen-komponen rangkaian pengendali elektronika daya.
4.3 Sistem Pengendalian Motor
Tahapan mengoperasikan motor pada dasarnya dibagi menjadi 3 tahap, yaitu :
- Mulai Jalan (starting) Untuk motor yang dayanya kurang dari 4 KW, pengoperasian motor dapat disambung secara langsung (direct on line). Sedangkan untuk daya yang besar pengasutannya dengan pengendali awal motor (motor starter) yang bertujuan untuk meredam arus awal yang besarnya 5 sampai 7 kali arus nominal.
- Berputar (running) Beberapa saat setelah motor mulai jalan, arus yang mengalir secara bertahap segera menurun ke posisi arus nominal. Selanjutnya motor dapat dikendalikan sesuai kebutuhan, misalnya dengan pengaturan kecepatan, pembalikan arah perputaran, dan sebagainya.
- Berhenti (stopping) Tahap ini merupakan tahap akhir dari pengoperasian motor dengan cara memutuskan aliran arus listrik dari sumber tenaga listrik, yang prosesnya bisa dikendalikan sedemikian rupa (misalnya dengan pengereman / break), sehingga motor dapat berhenti sesuai dengan kebutuhan.
Jenis kendali motor ada 3 macam, yaitu :
x Kendali Manual
Instalasi listrik tenaga pada awalnya menggunakan kendali motor konvensional secara manual. Untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik digunakan saklar manual mekanis, diantaranya adalah saklar togel (Toggle Switch).
Saklar ini merupakan tipe saklar yang sangat sederhana yang banyak digunakan pada motor-motor berdaya kecil. Operator yang mengoperasikannya harus mengeluarkan tenaga otot yang kuat.
Gambar 4.59 Kendali motor manual
Sistem Pengendalian 331 Sistem Pengendalian 331
Pada kendali semi otomatis, kerja operator sedikit ringan (tidak mengeluarkan tenaga besar), cukup dengan jari menekan tombol tekan start saat awal menggerakkan motor dan menekan tombol stop saat menghentikan putaran motor.
Untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik menggunakan konduktor magnit, yang bisa dilengkapi rele pengaman arus lebih (Thermal Overload Relay) sebagai pengaman motor.
Gambar 4.60 Kendali motor Semi otomatis
x Kendali Otomatis
Dengan kendali otomatis, kerja operator semakin ringan, yaitu cukup memonitor kerja dari sistem, sehingga dapat menghemat energi fisiknya.
Deskripsi kerja dari sistem kendali otomatis dibuat dengan suatu program dalam bentuk rangkaian konduktor magnit yang dikendalikan oleh sensor- sensor, sehingga motor dapat bekerja maupun berhenti secara otomatis.
Gambar 4.61 Kendali motor otomatis
332 Sistem Pengendalian
4.3.1 Kontaktor Magnit
Kontaktor merupakan saklar daya yang bekerja berdasarkan kemagnitan. Bila koil (kumparan magnit) dialiri arus listrik, maka inti magnit menjadi jangkar, sekaligus menarik kontak-kontak yang bergerak, sehingga kontak NO (normally open) menjadi sambung, dan kontak NC (normally close) menjadi lepas.
Gambar di samping adalah kontaktor magnit arus bolak- balik, pada inti magnit dipa- sang cincin hubung singkat dengan tujuan agar jangkar saat ditarik inti magnit tidak bergetar yang menimbulkan bunyi dengung (karena pada arus bolak-balik frekuensi 50 Hz, berarti dalam 1 detik inti magnit menarik dan mele-pas jangkar sebanyak 50 periode, sehingga menimbulkan getar- an).
Gambar 4.62 Kontaktor magnit
Simbol koil konduktor magnit seperti pada gambar di samping dengan terminal kumparan A 1 dan A 2 yang disambungkan pada rangkaian kontrol. Sedangkan pada bagian sebelah kanan adalah kontak-kontak sebagai saklar daya yang berfungsi untuk mengalirkan arus beban yang relatif besar.
Gambar 4.63 Simbol
Terminal 1, 3, dan 5 disambungkan ke sumber
kontaktor magnit
jaringan 3 fasa dan terminal 2, 4, dan 6 disambungkan ke beban (motor).
Sistem Pengendalian 333
4.3.2 Kontak Utama dan Kontak Bantu
Berdasarkan fungsinya, kontak-kontak pada kontaktor magnit ada 2 macam, yaitu kontak utama dan kontak bantu.
Kontak Utama : Konstruksi kontak-kontaknya dimensinya lebih luas dan tebal, sehingga mampu dialiri arus listrik yang relatif besar (arus beban). Terminal keluarnya yang ke beban (2, 4, dan 6) bisa disambungkan ke rele
Gambar 4.64 Kontak pengaman arus lebih (Thermal Overload Relay). Utama dan TOR
Kontak Bantu :
Gambar 4.65 Kontak-kontak Bantu
Konstruksi kontak-kontaknya berdimensi lebih sempit dan tipis, karena arus yang melaluinya relatif kecil (arus untuk rangkaian kontrol). Penulisan terminal kontak- kontak bantu pada kontaktor magnit ditulis dengan angka dan digit, yaitu untuk kontak-kontak NC, digit kedua dari terminal-terminalnya dengan angka 1 dan 2 un- tuk kontak-kontak NO, digit kedua dari terminal-terminalnya dengan angka 3 dan 4.
Sedangkan kontak-kontak bantu untuk fungsi tertentu (misal dengan timer), kontak- kontak NC, digit kedua dengan angka 5 – 6. dan untuk kontak-kontak NC nya, digit kedua dengan angka 7 – 8.
Penulisan kontak bantu NC maupun NO sebagai berikut : - Untuk kontak bantu biasa
NC .1 - .2 NO .3 - .4
- Untuk kontak bantu dengan fungsi tertentu NC .5 - .6 NO .7 - .8
334 Sistem Pengendalian
4.3.3 Kontaktor Magnit dengan Timer
Untuk memenuhi diskripsi kerja dari suatu rangkaian terprogram (misal untuk mengendalikan beberapa motor dengan waktu kerja yang berbeda / berurutan), maka diperlukan alat penunda waktu kerja kontak (timer) yang bekerja sama dengan kontaktor magnit.
Dari gambar di samping dari atas ke bawah berturut-turut adalah :
Gambar 4.66 Kontaktor Magnit dan Timer
1. kontaktor magnit dengan waktu tunda hidup (on delay)
2. kontaktor magnit dengan waktu tunda mati (off delay)
3. kontaktor magnit dengan waktu tunda kombinasi hidup-mati
4. kontaktor magnit dengan waktu tunda hidup-mati kontinyu
4.3.3.1 Kontaktor Magnit dengan Waktu Tunda Hidup (On Delay)
Dari gambar di samping, timer on delay diset pada t va , sehingga bila kontaktor magnit aktif, kontak bantu NO-nya akan merespon (berge- rak ke kanan / terminal 7 – 8 akan sambung)
Gambar 4.67 Timer on Delay
setelah waktu t va , dan akan lepas bila kontak- tor magnit tidak bekerja.
Untuk mudah mengingat, perhatikan pada tanda ” ( ” seperti payung. Bila tuas bergerak ke kanan, payung akan menahan / menunda gerakan tersebut.
4.3.3.2 Kontaktor Magnit dengan Waktu Tunda Mati (Off Delay)
Timer off delay diset pada t vr . Bila kontaktor magnit aktif, maka kontak bantu NO lang- sung aktif juga (terminal 7 – 8 sambung). Selanjutnya bila kontaktor magnit tidak aktif, kontak bantu NO tetap aktif sampai waktu t
Gambar 4.68 Timer Off Delay
vr
(waktu t vr adalah waktu tunda dari kontaktor magnit tidak aktif sampai dengan kontak bantu NO lepas).
Perhatikan dalam gambar saat tuas bergerak ke kiri terlihat adanya payung ” ) ”.
Sistem Pengendalian 335
4.3.3.3 Kontaktor Magnit dengan Waktu Tunda Kombinasi Hidup-Mati
Bila timer on delay diset pada t va dan timer off delay diset pada t vr , maka kontak bantu NO akan aktif setelah waktu t va dari mulainya kontaktor magnit aktif.
Gambar 4.69 Kontaktor magnit
dengan waktu tunda kombinasi hidup-mati
Dan akan lepas setelah waktu t vr dari tidak aktifnya kontaktor magnit.
Perhatikan pada gambar, gerakan tuas ke kanan maupun ke kiri akan tertahan dengan adanya tanda payung ” ( ” dan ” ) ”.
4.3.3.4 Kontaktor Magnit dengan Waktu Tunda Hidup-Mati Kontinyu
Pada timer ini dapat diatur di frekuensi tertentu, misalnya 1 Hz. Bila kontaktor magnit aktif, maka kontak bantu NO akan langsung aktif sambung-lepas / hidup-mati secara
Gambar 4.70 Kontaktor magnit periodik / kontinyu sampai dengan kontaktor dengan waktu tunda hidup-mati
magnit tidak aktif.
kontinyu
4.3.4 Rele Pengaman Arus Lebih (Thermal Overload Relay)
Rele pengaman arus lebih merupakan pengamanan motor akibat adanya arus lebih/ beban lebih. Beberapa penyebab terjadinya beban lebih antara lain :
- Arus start yang terlalu besar - Beban mekanik motor terlalu besar - Motor berhenti secara mendadak - Terbukanya salah satu fasa dari
saluran motor 3 fasa - Terjadinya hubung singkat Gambar 4.71 Konstruksi TOR
TOR dipasang secara seri dengan kontak utama kontaktor magnit. Pada gambar bimetal dialiri arus utama. Jika terjadi arus lebih, maka bimetal akan membengkok dan secara mekanis akan mendorong kontak bantu NC 95-
96. Oleh karena dalam prakteknya kontak bantu NC 95-96 disambung seri pada rangkaian koil kontaktor magnit, maka jika NC lepas, koil kontaktor tidak ada arus, kontaktor magnit tidak aktif dan memutuskan kontak
Gambar 4.72 Permukaan TOR
utama.
336 Sistem Pengendalian
Nilai pengaman arus lebih ini bisa diset dengan mengatur jarak pendorong kontak. Dalam prakteknya pada permukaan rele pengaman arus lebih terdapat bidang kecil yang berbentuk lingkaran, yang tengahnya bisa diputar dengan obeng minus. Juga terdapat tombol tekan untuk mereset.
4.3.5 Mengoperasikan dan Memelihara Sistem Pengendali Eletromagnetik
Dalam sistem pengendali elektromagnetik ada dua diagram gambar yang sering digunakan, yaitu diagram kontrol dan diagram daya. Yang termasuk diagram kontrol antara lain : - Pengaman arus kontaktor magnit : sekering / MCB (kecil). - Tombol tekan stop. - Tombol tekan start : tombol kunci start, dll. - Koil konduktor magnit. - Kontak-kontak bantu kontaktor magnit NO, NC. - Kontak-kontak bantu timer NO, NC. - Kontak-kontak bantu TOR. - Lampu tanda.
Arus yang mengalir pada rangkaian ini relatif kecil, karena beban listrik pada rangkaian ini adalah koil kontaktor magnit saja. Sedangkan yang termasuk diagram daya antara lain : - Pengaman arus beban : sekering / MCB. - Kontak-kontak utama kontaktor magnit. - Kontak-kontak pengaman arus lebih (TOR). - Terminal-terminal transformator. - Terminal-terminal resistor. - Terminal-terminal induktor. - Terminal-terminal kapasitor kompensasi. - Terminal-terminal belitan motor / beban lainnya.
Selanjutnya secara berturut-turut diuraikan pengoperasian sistem pengendali elektromagnetik dengan diagram kontrol dan diagram daya pada kendali motor masing-masing sebagai berikut :
1. Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali motor langsung (Direct on line)
2. Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali motor langsung dengan TOR
3. Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali motor putar kanan-kiri
4. Diagram kontrol dan diagram daya pengendali starter motor dengan pengasutan Y – ¨
5. Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali starter motor dengan pengasutan autotrafo
6. Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali starter motor rotor lilit dengan pengasutan resistor
Sistem Pengendalian 337
7. Diagram kontrol dan diagram daya pengendali motor dua kecepatan
8. Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali motor Dahlander
4.3.5.1 Pengendali motor langsung (Direct on line)
Pengendali DOL digunakan untuk motor-motor berkapasitas kecil (dibawah 4 kVA). Untuk mengoperasikan motor, cukup sederhana, yaitu dengan memutar saklar putar S1 ke posisi “on”, sehingga ada arus listrik pada “coil” K1 dan kontaktor menghu- bungkan jaringan dengan motor.
Motor berputar disertai kontak K1 menyambung, sehingga lampu tanda H1 menya- la. Bila pada rangkaian motor terjadi hubung singkat, maka sekering F7 akan putus, sehingga motor berhenti. Sedangkan dalam kondisi normal, untuk menghentikan motor dengan memutar saklar S1 ke posisi “off”.
Untuk memelihara pengendali motor ini, rangkaian pengendalinya dikelilingi panel, sehinggga bebas dari debu ataupun percikan air. Secara berkala yang perlu dila- kukan untuk pemeliharaan antara lain semua sambungan pada terminal jangan sampai ada yang kendor, dan juga permukaan kontaktor dijaga tetap bersih dengan menyemprotkan “contact cleaner”.
Gambar 4.73 Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali motor langsung (Direct on line)
338 Sistem Pengendalian
4.3.5.2 Pengendali Motor Langsung Dengan TOR
Pengendali motor ini hampir sama dengan Pengendali Motor Langsung (DOL), hanya yang membedakan adalah adanya tambahan pengaman arus lebih TOR (Thermal Overload Relay). Jadi pengaman arusnya ada dua yaitu pengaman arus lebih oleh TOR dan pengaman arus hubung singkat oleh F7. Rangkaian TOR disambungkan secara seri pada saklar magnit. Bila ada arus lebih, maka bimetal TOR menjadi panas dan melengkung, sehingga kontak NC F1 dan aliran arus listrik coil magnit terputus. Dengan demikian kontak saklar magnit lepas dan motor berhenti.
Gambar 4.74
Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali motor langsung dengan TOR
4.3.5.3 Pengendali Motor Putar Kanan-Kiri
Bila saklar S1 ditekan, maka coil k1 aktif karena adanya aliran arus ke coil. Saklar magnit bekerja dan putaran motor kearah kanan. Untuk menghentikan motor ada dua, yaitu kemungkinan pertama adanya gangguan / arus lebih sehingga F1 lepas dan k1 trip, atau memang sengaja dihentikan dengan menekan tombol SO. Arah putaran motor berbalik menjadi kearah kiri jika tombol S2 ditekan. Pembalik arah putaran ini dikendalikan oleh 2 saklar magnit. Saklar magnit K1 menghubungkan L1 – U ; L2 – V ; L3 – W, sehingga motor berputar ke kanan. Sedangkan saklar magnit K2 menghubungkan L1 – W ; L2 – V ; L3 – U, sehingga motor bergerak ke kiri.
Untuk mengantisipasi kejadian hubung singkat pada rangkaian pengendali, maka saat S1 ditekan (sambung), maka rangkaian yang ke K2 terputus akibat kontak NC dari S1 yang dihubung seri kondisi lepas. Demikian juga sebaliknya, saat S2
Sistem Pengendalian 339 Sistem Pengendalian 339
Gambar 4.75 Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali motor putar kanan-kiri
4.3.5.4 Pengendali Starter Motor Dengan Pengasutan Y – ¨
Pada motor-motor yang berdaya besar (khususnya lebih besar dari 4kVA), untuk mengurangi kejutan pada saat start, salah satu peredamnya dengan menggunakan kendali Y – ǻ. Saklar magnit k1M berfungsi untuk menghubungkan L1 – V ; L2 – V ; L3 – W, (dengan kondisi putaran motor ke kanan jika k2M / k3M bekerja) atau menghubungkan L1 – V1 ; L2 – V1 ; L3 – W3 (dengan kondisi putar motor ke kiri jika k2M / k3M bekerja). K1M dikopel dengan timer K1T yang bias diset satuan waktu (missal 7 detik). Saklar magnit k2M berfungsi untuk hubung bintang / Y yaitu menghubungkan U2 – V2 – V3 sebagai titik bintang. Sedangkan k2M berfungsi untuk menghubungkan U2 – W1 ; V2 – U1 ; dan W2 – V1.
Saat S1 ditekan, maka yang bekerja k1M dan k3M (hubung Y) dan lampu tanda H1 menyala. Setelah 7 detik k1T bekerja sehingga k2M bekerja (hubung ǻ) dan k3M lepas karena kontak NC k1T setelah 7 detik lepas dan memutus rangkaian k3M. Untuk mengantisipasi agar k2M dan k3M tidak bekerja bersamaan, maka di kontak NC k3M dirangkaikan seri k2M dan kontak NC k2M dirangkaikan seri dengan k3M.
340 Sistem Pengendalian
Gambar 4.76
Diagram kontrol dan diagram daya pengendali starter motor dengan pengasutan Y – ¨
4.3.5.5 Pengendali Starter Motor Rotor Lilit Dengan Pengasutan Resistor
Untuk mengendalikannya diperlukan 4 buah saklar magnit. Saklar magnit K1M berfungsi untuk menghubungkan jaringan ke belitan stator yaitu L1 – U ; L2 – V ; L3 – W. Dalam gambar ini resistor yang digunakan ada 4 tahap. Saklar magnit k2M/k3M/k4M masing-masing berfungsi untuk mengatur arus rotor dari k1M secara bertahap.
Pengaturan kontaknya masing-masing dengan timer yaitu kerja k4M diatur oleh timer k1T, saklar magnit k3M oleh oleh k4T dan saklar magnit k2M diatur oleh k3T. jika masing-masing timer diatur bekerja dengan tanda waktu 7 detik, maka setelah S1 ditekan (posisi on) motor langsung bekerja dengan putaran lambat dan ada arus minimum pada rotor (k1M).
Setelah 7 detik, saklar magnit k4M bekerja karena kontak NO k1T sambung. Demikian seterusnya setelah 7 detik, k3M bekerja setelah kontak NO k4T sambung, k2M bekerja setelah kontak NO k3T sambung. Saat yang terakhir ini kondisi arus rotor dalam keadaan hubung singkat dan motor bekerja normal. Motor ini dapat berhenti secara otomatis bila terjadi arus lebih akibat kerja dari TOR atau terjadi hubung singkat, sehingga sekering F7 putus. Untuk menghentikan secara manual dengan menekan tombol SO.
Sistem Pengendalian 341
Gambar 4.77
Diagram kontrol dan diagram daya Pengendali starter motor rotor lilit dengan pengasutan
resistor
342 Sistem Pengendalian
4.4 Elektro Pneumatik
4.4.2.2 Bagian Aktuator
(Penggerak)
4.4.1 Pendahuluan
x Aktuator Linier
1. Silinder
Pneumatik mempunyai peranan yang
Fungsi: Untuk mengubah tekanan
penting dalam industri modern, penggu-
udara menjadi gerakan translasi
naannya meningkat seiring dengan per-
dari batang piston.
kembangan teknologi di dunia industry,
khususnya di bidang teknologi kontrol
Jenis Silinder
instrument. Kata “PNEUMA” berasal
a. Single Acting Cylinder (SAC)
dari bahasa Yunani kuno, yang berarti
Gerakan keluar dari batang
nafas atau angin. Istilah pneumatik
piston dilakukan oleh udara
berarti ilmu mengenai gerakan udara
bertekanan, sedangkan gera-
dan gejala-gejalanya dan elektro
kan balik dilakukan oleh pegas.
pneumatik merupakan gabungan fungsi
antara gerakan udara dan aliran listrik.
b. Double Acting Cylinder (DAC)
Gerakan keluar maupun gera-
Modul ini memuat simbol-simbol
kan balik dari batang piston
pneumatik dasar dan metode yang
dilakukan oleh udara berteka-
sistematis untuk membuat rangkaian-
nan.
rangkaian (circuit) dengan maksud
untuk mendapatkan gambaran yang
Simbol:
jelas dari pemakaiannya di industri.
Single Acting Cylinder (SAC)
4.4.2 Simbol-Simbol
4.4.2.1 Bagian Pensuplai
x Kompresor
Simbol :
Prinsip kerja: Pada kondisi normal posisi silin- der seperti pada gambar di ba- wah ini, yaitu batang piston se- lalu berada pada posisi “0” karena adanya gaya dorong dari pegas.
Fungsi: Fungsi kompresor adalah untuk mensuplai udara
bertekanan ke sistem kontrol pneumatik.
Apabila udara bertekanan dima- sukkan ke lubang P maka gaya tekan udara akan mengalahkan
gaya dorong pegas sehingga
Sistem Pengendalian 343 Sistem Pengendalian 343
normal piston berada pada posisi gambar berikut ini
“0” (Gambar c). Sedangkan apabila udara bertekanan
dimasukkan ke lubang P’ maka piston akan bergerak dari posisi “1” ke posisi “0” apabila dalam
P keadaan normal piston berada
pada posisi “1” (Gambar d).
Apabila aliran udara bertekanan pada lubang P dihentikan maka
x Aktuator rotasi
posisi silinder kembali seperti gambar a karena mendapat gaya
Fungsi : Untuk mengubah tekanan dorong dari pegas.
udara menjadi gerakan rotasi dari poros aktuator.
Simbol: Double Acting Cylinder (DAC)
Simbol :
Prinsip kerja :
Prinsip kerja: Aktuator rotasi (rotational actuator) Kondisi normal silinder, batang
pada hakekatnya adalah sama piston bias terletak pada posisi “0”
seperti turbin yang terdiri dari tiga seperti gambar berikut (Gambar
komponen utama yaitu casing, blade atas) atau terletak pada posisi “1”
(sudu) dan poros. (Gambar bawah).
Apabila udara bertekanan dialirkan ke lubang P maka udara akan
mendorong sudu-sudu yang menempel pada poros sehingga
poros akan berputar dan udara P
P’
buangan akan keluar melalui lubang R.
4.4.2.3 Simbol-simbol untuk
sambungan
A, B, C : Garis kerja P : Persediaan udara, P
P’ hubungan dengan udara kompresi (udara yang dimampat-
Apabila udara bertekanan dima-
kan)
sukkan ke lubang P maka piston R, S, T : Saluran, titik pembuangan akan bergerak dari posisi “0” ke
: Garis kebocoran
344 Sistem Pengendalian
Z, Y, X : Garis-garis pengontrol
udara bertekanan ke dalam katup sedangkan lubang A adalah lubang
4.4.2.4 Katup
keluaran udara dari dalam katup, dan katup tersebut mempunyai 2 posisi
Katup digambarkan dengan segi empat,
yaitu posisi tertutup (kotak sebelah
banyaknya segi empat menentukan
kanan) dan posisi terbuka (kotak
banyaknya posisi yang dimiliki oleh
sebelah kiri) sedangkan pada posisi
sebuah katup.
normal katup tersebut berada pada posisi tertutup (Kotak sebelah kanan
Contoh :
alirannya tertutup).
1 posisi
Katup 2/2 normal terbuka
2 posisi P
Katup di atas mempunyai dua lubang yaitu lubang P dan lubang A
3 posisi
dimana lubang P adalah tempat masuk- nya udara bertekanan ke dalam katup. Lubang A adalah lubang keluaran udara
Tanda panah menunjukkan dari dalam katup, dan katup tersebut arah aliran udara mempunyai 2 posisi yaitu posisi terbuka
(kotak sebelah kanan) dan posisi Huruf T mengindikasikan tertutup (kotak sebelah kiri). Pada posisi aliran udara tertutup normal katup tersebut berada pada posisi terbuka (terdapat anak panah dari P ke A menandakan aliran terbuka).
Penamaan katup ditentukan berdasarkan banyaknya lubang pada salah satu posisi
4.4.2.5 Katup pengontrol arah
per banyaknya posisi dalam setiap
(directional control valve)
lubang juga posisi awal dari katup. Posisi normal katup selalu berada pada posisi
sebelah kanan, sehingga simbol-simbol sambungan selalu diletakkan pada kotak
Katup 3/2, normal
sebelah kanan.
Katup di atas mempunyai tiga lubang
A yaitu lubang P, lubang A dan lubang R Katup 2/2 normal dimana lubang P adalah tempat tertutup masuknya udara bertekanan ke dalam P katup sedangkan lubang A adalah lubang keluaran udara dari dalam katup
Katup di atas mempunyai dua lubang
yang akan dihubungkan ke komponen
yaitu lubang P dan lubang A dimana
berikutnya dan Lubang R adalah lubang
lubang P adalah tempat masuknya
pembuangan udara ke atmosfir.
Sistem Pengendalian 345
Katup tersebut mempunyai 2 posisi
4.4.2.6 Katup Pengontrol Aliran
yaitu posisi tertutup (kotak sebelah
kanan) dan posisi terbuka (kotak Katup penghambat dengan sebelah kiri) sedangkan pada posisi pembatas tetap normal katup tersebut berada pada (throttle valve with constant posisi tertutup (karena aliran udara dari restriction) lubang P ke lubang A ditutup)
sedangkan lubang A tersambung ke lubang pembuangan (R) artinya udara
Katup di atas berfungsi untuk yang telah melakukan kerja dibuang
membatasi laju aliran fluida yang masuk melalui lubang A ke lubang R.
ke dalam silinder sehingga gerakan
A piston dalam silinder bisa diperlambat.
Katup 3/2, normal terbuka
Katup pengontrol
arus searah dapat PR
AB distel
Pada katup di atas antara lubang P ke lubang terbuka sedang lubang R
tertutup. Katup di atas berfungsi untuk
A B membatasi atau mengontrol laju aliran fluida tetapi hanya satu arah saja, aliran Katup 4/2 dari lubang A ke lubang B bisa dikontrol sedang aliran sebaliknya dari lubang B
PR ke lubang A tidak bisa dikontrol.
Katup di atas mempunyai 4 lubang dan
2 posisi R
Katup 4/3, posisi
Katup pembatas
tengah tertutup
tekanan dapat distel
PR
Katup 5/2
Katup di atas berfungsi untuk memba-
tasi tekanan dengan cara mengatur laju udara pembuangan.
Katup 5/3, posisi
tengah tertutup
Katup pembatas tekanan dapat
R P S distel tanpa pembuangan
346 Sistem Pengendalian
Katup di atas berfungsi untuk membata-
si tekanan dengan cara mengatur laju udara yang mengalir ke system
Keterangan : “0” menunjukkan tidak ada
pneumatik.
aliran udara dan “1” menunjukkan ada aliran udara
4.4.2.7 Katup-katup yang tidak C Katup tekanan
dapat dibalik.
ganda (katup AB gerbang AND) Katup aliran searah (Two pressure valve (AND
AB tanpa pegas
(check valve without gate)) spring) Katup di atas berfungsi sebagai gerbang
AND sama seperti gerbang AND pada
Katup di atas berfungsi untuk menyea-
komponen elektronika digital yang cara
rahkan aliran, udara bertekanan hanya
kerjanya bisa disimpulkan pada table
bisa mengalir dari lubang A ke lubang B
kebenaran seperti berikut:
tapi sebaliknya aliran dari lubang B ke
lubang A terhambat. Fungsi dari katup
ABC
mirip dengan fungsi diode pada pera-
latan elektronika yaitu menyearahkan
010 arus 100 111
Katup aliran searah berpegas Keterangan : “0” menunjukkan tidak ada (check valve with aliran udara dan “1” menunjukkan ada spring) aliran udara
C Katup gerbang Katup pembuang
OR P
cepat (quick exhaust (OR Gate)) valve)
A B (shuttle valve
Fungsi katup ini sama dengan katup searah kelebihannya adalah ketika ada aliran balik aliran tersebut akan dibuang
Katup diatas berfungsi sebagai gerbang
lewat lubang pembuangan R.
OR sama seperti gerbang OR pada komponen elektronika digital yang cara
kerjanya bisa disimpulkan pada table
kebenaran seperti berikut :
AB C
Sistem Pengendalian 347
4.4.2.8 Mekanisme Pengontrol
Contoh Pemakaian :
x Dengan penggerak tangan
Umum (general)
Tombol tekan a A b A
PR
Lever (tangkai)
Gambar 4.78 Contoh pemakaian 1
x Penggerak mekanis Perhatikan gambar diatas pada kondisi normal (katup “a” maupun katup “b”)
belum diberikan aktuasi, piston berada Pedal pada posisi “0” karena udara berteka-
nan (garis tebal) dari kompresor (P) yang menuju katup “a” dan katup “b”
Plunyer alirannya tertutup oleh katup 3/2 Normally Close (katup “a” dan katup “b”), udara bertekanan mengalir ke silindaer pneumatic melalui katup 4/2 yang posisinya sedang mengalirkan
Pegas
udara lubang sebelah kanan yang memposisikan piston berada pada
posisi “1”.
Roller lever
(tangkai
dengan roler)
Roller Z lever with
P R idle return x
PR
Gambar 4.79 Contoh pemakaian 2
348 Sistem Pengendalian
Ketika katup “a” (ditandai dengan anak
4.4.3 Sistem Komponen
panah) diaktuasi maka katup tersebut
akan terbuka sehingga mengalirkan
Pada sistem elektro pneumatik terdapat
udara bertekanan yang akan merubah
4 kelompok dasar yaitu :
posisi katup 4/2 ke posisi sebelah kiri
1. Power Supply (Pasokan energi)
sehingga udara bertekanan dari
x Arus listrik
kompresor mengalir ke sisi kiri dari
x Udara bertekanan
katup 4/2 dan keluar dari lubang A yang
2. Elemen-elemen masukan (Sensor)
menyebabkan piston bergerak ke posisi
x Limit switch
“1”. Sedangkan udara yang terdapat
x Tombol tekan
pada sisi kanan silinder akan dibuang
x Proximity sensor
melalui lubang pembuangan katup 4/2
3. Elemen pemroses (Prosessor)
(lubang R).
x Switching logic
0 x Katup solenoid
1 x Converter Pneumatik ke Elektrik
4. Aktuator dan elemen kontrol akhir
x Silinder
x Motor
x Katup kontrol akhir
b A Komponen-komponen alat kontrol di
atas digambarkan oleh simbol-simbol
yang mewakili fungsinya. Simbol-simbol
tersebut dikombinasikan dan dirangkai sesuai dengan disain fungsi dari suatu
Gambar 4.80 Contoh pemakaian 3
sistem atau mesin untuk melakukan tugas tertentu.
Ketika katup “b” (dan katup “a” dibiarkan bebas) di aktuasi maka katup tersebut
Dalam menggambar rangkaian, simbol-
akan terbuka sehingga mengalirkan
simbol komponen secara umum ditem-
udara bertekanan yang akan merubah
patkan sesuai dengan tingkatan suatu
posisi katup 4/2 ke posisi sebelah kanan
sistem. Tingkatan suatu struktur sistem
sehingga udara bertekanan dari kom-
dalam gambar rangkaian diatur sesuai
presor mengalir ke sisi kiri dari katup 4/2
dengan aliran sinyal.
dan keluar dari lubang B yang menye- babkan piston bergerak ke posisi “0”. Sedangkan udara yang terdapat pada sisi kiri silinder akan dibuang melalui lubang pembuangan katup 4/2 (lubang R)
Gambar 4.81 Instalasi komponen
Pneumatik
Sistem Pengendalian 349
Solenoid mengaktuasikan katup kontrol arah dan relay bisa sebagai pemroses atau fungsi kontrol aktuator. Sebagai contoh: jika katup kontrol arah digunakan untuk mengontrol silinder, maka katup kontrol arah adalah elemen kontrol untuk kelompok aktuator. Jika elemen tersebut didefinisikan sebagai sinyal prosesor, maka harus ditempatkan pada kelompok prosesor.
ALIRAN SINYAL
Gambar 4.82 Instalasi Komponen Elektrik
SINYAL OUTPUT PROCESSING SINYAL SINYAL INPUT
Gambar 4.84 Pemrosesan sinyal
JABARAN PERANGKAT KERAS ACTUATING DEVICE
Gambar 4.83 Elemen-elemen
Final control element
Elektro-pneumatik
PROCESSING ELEMENTS INPUT ELEMENTS
Gambar 4.85 Rantai kontrol
350 Sistem Pengendalian
Posisi swithes
secara otomatis piston akan bergerak mundur ke posisi semula (posisi s1).
Penyelesaian :
1. Tentukan arah gerakan piston : x Normally open contact not x Dengan diagram notasi A+ A- actuated A + adalah piston bergerak dari (Sambungan normal posisi “0” ke posisi “1” x Atau dengan diagram tangga
s1
Normally open contact in the actuated position x (Sambungan normal terbuka dalam posisi
sedang teraktuasi)
s0/ Start
s0
Garis dengan gradient positif menunjukkan piston bergerak Normally closed contact dari posisi “s0” ke posisi “s1” not actuated Garis dengan gradient negative x (Sambungan normal menunjukkan piston bergerak
tertutup dalam posisi tidak
dari posisi “s1” ke posisi “s0”
teraktuasi) 2. Gambarkan Instalasi Komponen
Pneumatik yang terdiri dari : x Actuator x Final Control Element
Normally closed contact
x Energy supply
in the actuated position
(Sambungan normal
s1
s0
tertutup dalam posisi
x sedang teraktuasi)
Y1
Contoh :
Kita akan membangun suatu sistem
pengontrol posisi Double Acting
Cylinder, dengan menggunakan katup
5/2 single solenoid dan katup 5/2 double
solenoid yang kendalikan dengan
Gambar 4.86 Rangkaian komponen
sistem kontrol elektro pneumatik.
pneumatik 1
“Ketika tombol Start ditekan batang piston akan bergerak keluar (dari posisi s0 ke posisi s1), ketika piston sudah
mencapai posisi maksimal (posisi s1)
Sistem Pengendalian 351
3. Gambarkan Instalasi Komponen Cara kerja :
Pneumatik yang terdiri dari : Pada kondisi awal piston berada pada x Energy Supply
posisi “s0” sehingga limit switch s1 yang x Input Element
mempunyai kondisi Normally Open x Processing dan Final Control dalam keadaan teraktuasi sehingga Elemen
berada pada kondisi aktif mengalirkan arus listrik.
+ 24 V Ketika tombol Start ditekan maka arus listrik mengalir dari polaritas + 24 V ke
K1 polaritas 0 V sehingga koil relay Y1 aktif s0
K1
yang akan merubah posisi katup 5/2 ke pada posisi Y1 sehingga udara beteka-
Start nan akan mengalir melalui katup 5/2 dari P ke A akibatnya piston akan
bergerak dari posisi “s0” ke posisi “s1”.
Y2 Gambar 4.87 Instalasi komponen
Y1
pneumatik 2 RS P Untuk katup 5/2 double solenoid
+ 24 V
Ketika piston meninggalkan posisi “s1” limit switch s1 lepas dari aktuasi dan
s0 s1 kondisinya terbuka sehingga aliran arus listrik ke koil relay Y1 terputus.
Start Ketika piston mencapai posisi “s1” maka
limit switch s1 aktif sehingga terjadi aliran arus listrik melalui koil relay Y2
Y1 Y2 akibatnya solenoid Y2 aktif yang akan merubah posisi katup 5/2 ke posisi Y2
sehingga terjadi aliran udara bertekanan dari P ke B yang membuat piston
0V kembali bergerak menuju posisi “s0”.
Gambar 4.88 Instalasi komponen pneumatik 3
352 Sistem Pengendalian
DAFTAR PUSTAKA
1 A R Bean, Lighting Fittings Performance and Design, Pergamou Press, Braunschweig, 1968
2 A.R. van C. Warrington, Protective Relays, 3 rd Edition, Chapman and Hall, 1977
3 A. Daschler, Elektrotechnik, Verlag – AG, Aaraw, 1982
4 A.S. Pabla, Sistem Distribusi Daya Listrik, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1994
5 Abdul Kadir, Distribusi dan Utilisasi Tenaga Listrik, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta, 2000
6 Abdul Kadir, Pengantar Teknik Tenaga Listrik, LP3ES, 1993
7 Aly S. Dadras, Electrical Systems for Architects, McGraw-Hill, USA, 1995
8 Badan Standarisasi Nasional SNI 04-0225-2000, Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000, Yayasan PUIL, Jakarta, 2000
9 Bambang, Soepatah., Soeparno, Reparasi Listrik 1, DEPDIKBUD Dikmenjur, 1980.
Benyamin Stein cs, Mechanical and Electrical Equipment for Buildings, 7 th Edition Volume II, John Wiley & Sons, Canada, 1986
11 Bernhard Boehle cs, Switchgear Manual 8 th edition, 1988
Brian Scaddam, The IEE Wiring Regulations Explained and Illustrated, 2 nd Edition, Clags Ltd., England, 1994
13 Brian Scaddan, Instalasi Listrik Rumah Tangga, Penerbit Erlangga, 2003
14 By Terrell Croft cs, American Electrician’s Handbook, 9 th Edition, McGraw-Hill, USA, 1970
15 Catalog, Armatur dan Komponen, Philips, 1996
16 Catalog, Philips Lighting.
17 Catalog, Sprecher+Schuh Verkauf AG Auswahl, Schweiz, 1990
18 Cathey, Jimmie .J, Electrical Machines : Analysis and Design Applying Matlab, McGraw-Hill,Singapore,2001
19 Chang,T.C,Dr, Programmable Logic Controller,School of Industrial Engineering Purdue University
20 Diesel Emergensi, Materi kursus Teknisi Turbin/Mesin PLTA Modul II, PT PLN Jasa Pendidikan dan Pelatihan, Jakarta 1995.
21 E. Philippow, Taschenbuch Elektrotechnik, VEB Verlag Technik, Berlin, 1968
Edwin B. Kurtz, The Lineman’s and Cableman’s Handbook, 7 th Edition, R. R. Dournelley & Sons, USA, 1986
23 Eko Putra,Agfianto, PLC Konsep Pemrograman dan Aplikasi (Omron CPM1A /CPM2A dan ZEN Programmable Relay). Gava Media : Yogyakarta,2004
24 Ernst Hornemann cs, Electrical Power Engineering proficiency Course, GTZ GmbH, Braunschweigh, 1983
25 F. Suyatmo, Teknik Listrik Instalasi Penerangan, Rineka Cipta, 2004
26 Friedrich, “Tabellenbuch Elektrotechnik Elektronik” Umuler-Boum, 1998
27 G. Lamulen, Fachkunde Mechatronik, Verlag Europa-Lehrmittel, Nourenweg, Vollmer GmbH & Co.kc, 2005
28 George Mc Pherson, An Introduction to Electrical Machines and Transformers, John Wiley & Sons, New York, 1981
29 Graham Dixon, Electrical Appliances (Haynes for home DIY), 2000
30 Gregor Haberk, Etall, Tabelleubuch Elektroteknik, Verlag, GmbH, Berlin, 1992
31 Gunter G.Seip, Electrical Installation Hand Book, Third Edition, John Wiley & sons, Verlag, 2000
32 H. R. Ris, Electrotechnik Fur Praktiker, AT Verlag Aarau, 1990.
33 H. Wayne Beoty, Electrical Engineering Materials Reference Guide, McGraw- Hill, USA, 1990
34 Haberle Heinz, Etall, Fachkunde Elektrotechnik, Verlag Europa – Lehr Mittel, Nourwey, Vollmer, GmbH, 1986
35 Haberle, Heinz,Tabellenbuch Elektrotechnik, Ferlag Europa-Lehrmittel, 1992
36 Hutauruk, T.S., Pengetanahan Netral Sistem Tenaga dan Pengetanahan Peralatan, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1999.
37 Iman Sugandi Cs, Panduan Instalasi Listrik, Gagasan Usaha Penunjang Tenaga Listrik - Copper Development Centre South East Asia, 2001.
38 Instruksi Kerja Pengujian Rele, Pengoperasian Emergency Diesel Generator, PT. Indonesia Power UBP. Saguling.
J. B. Gupta, Utilization of Electric Power and Electric Traction, 4 th Edition, Jullundur City, 1978
40 Jerome F. Mueller, P.E, Standard Application of Electrical Details, McGraw-Hill, USA, 1984
41 Jimmy S. Juwana, Panduan Sistem Bangunan Tinggi, Penerbit Erlangga, 2004.
42 John E. Traister and Ronald T. Murray, Commercial Electrical Wiring, 2000.
43 Kadir, Abdul, Transformator, PT Elex Media Komputindo, Jakarta,1989.
44 Karyanto, E., Panduan Reparasi Mesin Diesel. Penerbit Pedoman Ilmu Jaya, Jakarta, 2000.
45 Klaus Tkotz, Fachkunde Electrotechnik, Verlag Europa – Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmBH & Co. kG., 2006
46 L.A. Bryan, E.A. Bryan, Programmable Controllers Theory and Implementation, Second Edition, Industrial Text Company, United States of America, 1997
47 M. L. Gupta, Workshop Practice in Electrical Engineering, 6 th Edition, Metropolitan Book, New Delhi, 1984
Michael Neidle, Electrical Installation Technology, 3 rd edition, dalam bahasa Indonesia penerbit Erlangga, 1999
49 Nasar,S.A, Electromechanics and Electric Machines, John Wiley and Sons, Canada, 1983.
50 P.C.SEN, Principles of Electric Machines and Power Electronics, Canada, 1989.
51 P. Van Harten, Ir. E. Setiawan, Instalasi Listrik Arus Kuat 2, Trimitra Mandiri, Februari 2002.
52 Peter Hasse Overvoltage Protection of Low Voltage System, 2 nd , Verlag GmbH, Koln, 1998
53 Petruzella, Frank D, Industrial Electronics, Glencoe/McGraw-Hill,1996.
54 PT PLN JASDIKLAT, Generator. PT PLN Persero. Jakarta,1997.
55 PT PLN JASDIKLAT, Pengoperasian Mesin Diesel. PT PLN Persero. Jakarta, 1997.
56 R.W. Van Hoek, Teknik Elektro untuk Ahli bangunan Mesin, Bina Cipta, 1980
57 Rob Lutes, etal, Home Repair Handbook, 1999
58 Robert W. Wood, Troubleshooting and Repairing Small Home Appliances, 1988
59 Rosenberg, Robert, Electric Motor Repair, Holt-Saunders International Edition, New York, 1970.
60 Saptono Istiawan S.K., Ruang artistik dengan Pencahayaan, Griya Kreasi, 2006
61 SNI, Konversi Energi Selubung bangunan pada Bangunan Gedung, BSN, 2000
62 Soedhana Sapiie dan Osamu Nishino, Pengukuran dan Alat-alat Ukur Listrik, Pradya Paramita, 2000
63 Soelaiman,TM & Mabuchi Magarisawa, Mesin Tak Serempak dalam Praktek, PT Pradnya Paramita, Jakarta,1984
64 Sofian Yahya, Diktat Programmable Logic Controller (PLC), Politeknik Negeri Bandung, 1998.
65 Sumanto, Mesin Arus Searah, Penerbit Andi Offset, Yogyakarta, 1995.
66 Theraja, B.L, A Text Book of Electrical Tecnology, Nirja, New Delhi, 1988.
67 Thomas E. Kissell, Modern Industrial / Electrical Motor Controls, Pretience Hall, New Jersey, 1990
68 Trevor Linsley, Instalasi Listrik Dasar, Penerbit Erlangga, 2004
69 T. Davis, Protection of Industrial Power System, Pregamon Press, UK, 1984
70 Zan Scbotsman, Instalasi Edisi kelima, Erlangga, 1993
71 Zuhal, Dasar Tenaga Listrik dan Elektronika Daya, Gramedia, Jakarta, 1988.
72 http://www.howstuffworks.com
73 http://www.reinhausen.com/rm/en/products/oltc_accessories/, oil + breather
74 http://www.myinsulators.com/hungary/busing.html
75 http://www.geindustrial.com/products/applications/pt-optional-accessories.htm
76 http://www.reinhausen.com/messko/en/products/oil_temperature/
77 http://www.abb.com/cawp/cnabb051/ 21aa5d2bbaa4281a412567de003b3843.aspx
78 http://www.cedaspe.com/prodotti_ing.html
79 http://www.eod.gvsu.edu/~jackh/books/plcs/
80 http://www.answers.com/topic/motor
81 http://kaijieli.en.alibaba.com/product/50105621/50476380/Motors/ Heavy_Duty_Single_Phase_Induction_Motor.html
82 http://www.airraidsirens.com/tech_motors.html
83 http://smsq.pl/wiki.php?title=Induction_motor
84 http://www.allaboutcircuits.com/vol_2/chpt_13/11.html
85 http://www.tpub.com/neets/book5/18d.htm
86 http://www.ece.osu.edu/ems/
87 http://www.eatonelectrical.com/unsecure/html/101basics/Module04/Output/ HowDoesTransformerWork.html
88 http://www.dave-cushman.net/elect/transformers.html
89 http://www.eng.cam.ac.uk/DesignOffice/mdp/electric_web/AC/AC_9.html
90 http://claymore.engineer.gvsu.edu/~jackh/books/plcs/file_closeup/ =>clip arts
91 http://img.alibaba.com/photo/51455199/Three_Phase_EPS_Transformer.jpg
92 http://micro.magnet.fsu.edu/electromag/electricity/generators/index.html
93 http://www.e-leeh.org/transformer/
94 http://www.clrwtr.com/product_selection_guide.htm
95 http://www.northerntool.com/images/product/images
96 http://www.alibaba.com
97 http://www.adbio.com/images/odor
98 http://www.dansdata.com/images/2fans
99 http://www.samstores.com/_images/products
100 http://www.wpclipart.com/tools/drill 101 http://www.atm-workshop.com/images 102 http://www.oasis-engineering.com 103 http://www.mikroelektronika.co.yu/english/index.htm 104 http://www.industrialtext.com 105 http://www.pesquality.com 106 http://www.abz-power.com/en_25e7d4dc0003da6a7621fb56.html 107 http://www.usace.army.mil/publications/armytm/tm5-694/c-5.pdf 108 http://www.cumminspower.com/www/literature/technicalpapers 109 http://www.cumminspower.com/www/literature/technicalpapers/F-1538-
DieselMaintenance.pdf 110 http://www.sbsbattery.com/UserFiles/File/Power%20Qual/PT-7004-
Maintenance.pdf
RIWAYAT PENULIS
Prih Sumardjati Mulyaseputra, seorang sarjana pendidikan teknik elektro. Dilahirkan di Yogyakarta tahun 1958, menamatkan studinya tahun 1983 pada Fakultas Pendidikan Teknik Kejuruan, IKIP Yogyakarta, kini Universitas Negeri Yogyakarta pada Jurusan Pendidikan Teknik Elektro. Pengalaman kerja dalam bidang instalasi listrik dimulai sejak lulus STM Yogyakarta I tahun 1976. Pada tahun 1983 mengikuti training sebagai calon dosen politeknik di Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik (PEDC) Bandung. Tahun 1984 diangkat sebagai Master Teacher Jurusan Teknik Elektro PEDC, dan pernah mengikuti program magang industri di Sprecher +Schuh, Aarau, Switzerland tahun 1990 - 1992. Menjadi dosen politeknik ITB tahun 1995 hingga
sekarang, kini POLBAN. Beberapa course note, buku ajar, job sheet, handout pernah / sedang dikerjakan pada bidang teknik elektro untuk lingkungan POLBAN.
Semenjak tahun 1993 diperbantukan di Dikti sebagai tenaga ahli hingga tahun 2007 dalam kegiatan dibidang pendidikan tinggi, pernah mengikuti dan melaksanakan berbagai seminar, workshop, lokakarya, pengelolaan proyek dalam rangka pengembangan pendidikan politeknik dan program diploma antara lain penyusunan kurikulum; SAP; penulisan bahan ajar; manajemen pendidikan politeknik; evaluasi usulan program studi baru diploma; penyusunan unit perawatan dan perbaikan infrastruktur dan peralatan pendidikan tinggi. Tahun 2000 membantu kegiatan Dikmenjur sebagai tenaga ahli studi pengembangan SMK; tahun 2001 penyusunan perencanaan fasilitas pendidikan SMK; dan tahun 2002 penyusunan Standar Pelayanan Minimal SMK. Tahun 2007, Direktur Pembinaan SMK melalui Kasubdit Pembelajaran memberikan kepercayaan untuk menulis Buku Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik untuk SMK, dan ini merupakan karya buku yang perdana.
Sofian Yahya, Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektro Politeknik Negeri Bandung, lahir pada tanggal 26 Desember 1959 di Garut. Pada tahun 1979 mulai kuliah di FPTK IKIP Padang (Universitas Negeri Padang), kuliah diselesaikan pada tahun 1983. Tahun 1983 sampai tahun 1984 mengikuti Diklat di Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik Bandung dan diakhir tahun yang sama memulai bertugas sebagai staf pengajar di Polban sampai sekarang, Mata kuliah yang diajarnya adalah Mesin Listrik, PLC, Pemrograman Komputer, Alat
Ukur dan Pengukuran Listrik.
Berbagai jabatan pernah didudukinya, diantaranya Ketua Program Studi, Kepala Laboratorium Mesin Listrik, dan Kepala Laboratorium PLC & Komputasi. Pada Berbagai jabatan pernah didudukinya, diantaranya Ketua Program Studi, Kepala Laboratorium Mesin Listrik, dan Kepala Laboratorium PLC & Komputasi. Pada
Ali Mashar, lahir di Jombang tanggal 23 Juni 1959. Pada saat ini penulis adalah dosen di Jurusan Teknik Konversi Energi – Politeknik Negeri Bandung (Politeknik ITB). Lulus dari Jurusan Teknik Listrik FPTK-IKIP Yogyakarta pada tahun 1983. Sebelum menjadi dosen di Politeknik Negeri Bandung (Politeknik ITB), penulis sempat mendapatkan pelatihan sebagai pengajar di bidang teknik listrik selama satu tahun di Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik (PEDC) Bandung. Kemudian mendapat tugas belajar di HTL Raperswil Switzerland selama satu tahun di bidang General Energy Technology.
Ketika tugas belajar di Swiss, penulis juga sempat mendapatkan pengalaman praktis di Escherwiss-Zurich di bidang Water Turbines, Sulzer-Winterthur di bidang Electrical Power, dan di BBC-Baden di bidang Electric Machines for Traction. Penulis menyelesaikan program master (S2) di School of Electrical
Engineering, The University of New South Wales (UNSW), Sydney-Australia
pada tahun 1994. Selain menjadi dosen di Politeknik Negeri Bandung, penulis sempat bekerja di Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik (PEDC) mulai tahun 1986 – 1996 sebagai tenaga teknis dan manajerial.
Penulis pernah menulis buku Petunjuk Praktikum Teknik Kendali (1996) dan Petunjuk Praktikum Elektronika Daya (1996). Di samping itu, atas sponsor PEDC, penulis pernah menterjemahkan buku Process Control Instrumentation Technology (Curtis D. Johnson) dan Electric Machinery (Peter F. Ryff) dengan sponsor GTZ. Penulis juga aktif dalam memberikan pelatihan-pelatihan profesional di bidang ketenagalistrikan dan Industrial Safety bagi karyawan-karyawan industri maju di Indonesia.