Metode Penulisan Gambaran Masalah Hasil Percobaan

4 timbul gaya gerak listrik atau tegangan induksi.arus yang mengalir pada penghantar rotormyang berada dalam medan magnit berputar dari stator,maka pada penghantar rotor tersebut timbul gaya-gaya yang berpasangan dan berlawanan arah,gaya tersebut menimbulkan torsi yang cendrung memutar rotornya, rotor akan berputar dengan kecepatan putar n r mengikuti putaran medan putar stator n s Seperti telah dijelaskan diatas, tegangan induksi timbul karena terpotongnya batang konduktor rotor oleh medan putar stator, artinya agar tegangan terinduksi diperlukan adanya tegangan relative antara kecepatan medan putar stator n s dengan kecepatan putar rotor n s , perbedaan antara kecepatan n r dan n s disebut slip S yang besarnya : S = 100 x Ns Nr Ns  ……………………………………………………… 4 Bila n r = n s maka tegangan tidak akan terinduksi dan arus tidak mengalir pada kumparan jangkar rotor , dengan demikian tidak dihasilkan kopel . Jadi kopel motor timbul bila N r lebih kecil dari dari N s , dimana Slip = 1

I.6. Metode Penulisan

Dalam metode penulisan karya akhir ini penulis akan menjelaskan isi dari tiap- tiap bab sebagai berikut : Bab I : Pendahuluan Berisikan tentang latar belakang penulisan, tujuan penulisan karya akhir, rumusan masalah, batasan masalah, tinjauan pustaka, dan metode penulisan. Universitas Sumatera Utara 5 Bab II : Dasar Teori Pada bab ini menjelaskan tentang gambaran permasalahan, materi peralatan. Bab III : Pembahasan Pada bab ini akan menjelaskan pembahasan pokok sistem proteksi pada motor induksi tiga phasa. Bab IV : Analisa Pembahasan Pada bab ini akan menerangkan hasil analisa pembahasan. Bab V : Penutup Pada bab ini penulis akan menguraikan tentang kesimpulan dari karya akhir dan beberapa saran yang dianggap perlu. Universitas Sumatera Utara 6 BAB II PEMBAHASAN

II.1. Gambaran Masalah

Penggunaan proteksi dalam bidang kelistrikan mencakup segi yang luas. Makin besar suatu sistem kelistrikan, maka makin besar pula peralatan proteksi yang digunakan. Ini disebabkan karena semakin besarnya sistem akan semakin banyak pula gangguan yang mungkin terjadi. Bertitik tolak dalam pemikiran di atas, maka penulis membahas sebagian proteksi dari sistem pada motor induksi tiga phasa. Dalam hal ini sistem pemasangan proteksi bertujuan agar motor induksi dapat beroperasi dalam batas ukuran kerja yang telah ditetapkan dan mengamankannya apabila melebihi batas. Rele proteksi merupakan salah satu peralatan listrik yang mempunyai peranan dalam pengamanan sistem peralatan elektris. Pemasangan rele proteksi pada motor induksi dimaksudkan agar terhindar dari gangguan-gangguan yang dapat mengaganggu operasinya. Dengan demikian motor induksi dapat memberikan pelayanan yang baik.

II.2. Pengaman

Sistem pengaman pada motor induksi merupakan salah satu sarana penelitian yang dapat digunakan untuk pengembangan pengetahuan mengenai peralatan kelistrikan dan elektronika yang mempunyai cakupan cukup luas. Universitas Sumatera Utara 7 Dimana cakupan yang dimaksud penulis adalah sistem pengaman pada motor- motor listrik dan peralatan yang digunakan. Sebuah relay pengaman harus tahan dan mampu dalam mengalirkan dan memutuskan arus dalam keadaan kerja normal. Arus kerja normal adalah arus yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Relay adalah suatu peralatan listrik yang berfungsi untuk melindungi, mumutuskan atau menghubungkan satu rangkaian listrik dengan rangkaian listrik lainnya, yang bekerja secara otomatis dan dapat dipakai sebagai kontrol jarak jauh. Relay bekerja berdasarkan panas temperatur yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui elemen-elemen pemanas bimetal. Dari sifat perlengkungan bimetal akibat panas yang ditimbulkan, bimetal ini akan menggerakkan kontak- kontak mekanis pemutus rangkaian listrik. Relay akan bekerja apabila ada besaran listrik yang mengalir melalului peralatan tersebut. Besaran-besaran yang bukan besaran listrik yang mengalir melalui peralatan tersebut. Besaran-besaran yang bukan besaran listrik dirubah dulu menjadi besaran listrik. Relay mempunyai kontak-kontak normal membuka normally open dan normal menutup normally close. Setiap sistem pengaman berfungsi untuk mengisolir bagian yang terganggu.

II.2.1. Komponen-Komponen Pengaman Dan Pengendali Motor

Berbagai macam komponen pengaman dan pengendali pada sebuah motor listrik dapat dilihat melalui gambar di bawah ini: Universitas Sumatera Utara 8 Gambar II.1.Komponen Pengaman Dan Pengendali Motor

II.2.2. Komponen Pengaman

Komponen-komponen pengaman minimum pada sebuah motor listrik adalah pengaman hubung singkat dan pengaman beban lebih. Untuk pengaman hubung singkat biasanya digunakan pemutus daya atau sekring fuse, sedangkan untuk pengaman beban lebih digunakan Thermal Overlad Relay. Pemutus daya yang banyak digunakan adalah MCCB Moulded case Circuit Breaker. Komponen-komponen pengaman yang lain adalah: - Pengaman thermis - Pengaman kehilangan fasa, dan lain-lain. Universitas Sumatera Utara 9

II.2.2.1. Mccb Moulded Case Circuit Breaker

MCCB terdiri dari:  Peralatan pengsaklaran  Pemadaman busur api  Pengetripan Dirakit dalam satu unit dan dimuat dalam kotak cetakan tahan panas dan bususr api. MCCB dapat secara tomatis memutuskan rangkaian seketika bila terjadi hubung singkat atau beban lebih. Karena karakteristik perilakunya baik dan mempunyai kapasitas pemutusan arus besar dibandingkan dengan saklar konvensional yang terdiri dari kombinasi saklar pisau dan sekring, iasecara luas dipergunakan sebagai pemutus daya untuk panel distribusi dan control dari peralatan listrik pada suatu bangunan, mesin industri dan sebagainya. Pemutus daya untuk tegangan rendah, 600 volt atau kurang dibuat dengan merek: Moulded Case Circuit Breaker, Fuse Free Breaker, dan No Guse Breaker. Pemtuus daya dapat dikelompokkan sebagai tipe elektromagnetik termal dan tipe elektromagnetik penuh. Rating arus nominal MCCB dalam ampere adalah sebagai berikut : 10; 15; 15; 20; 30; 40; 50; 60; 75; 100; 125; 150; 175; 200; 225; 250; 300; 350; 400; 500; 600; 700; 800 A. Contoh karakteristik arus-waktu dari sebuah MCCB ditunjukkan pada Gambar II.2. Universitas Sumatera Utara 10 Gambar II.2.. Karakteristik arus-waktu MCCB

II.2.2.2. Thermal Overload Relay

Thermal Overload Relay TOR digunakan untuk mengamankan motor listrik terhadap beban lebih. Rele ini bekerja berdasarkan efek thermal dari arus listrik. Jika arus yang mengalir dalam TOR ini melebihi nilai setelannya akan terjadi pemutusan yang waktunya tergantung kepada arus. Makin besar arus ini, makin singkat waktu pemutusannya. Pemutusan diperlambat secara thermis, misalnya dengan menggunakan elemen dwilogam. Elemen-elemen dwilogam tersebut dipasang di dalam TOR. Kalau arus melalui TOR ini terlalu besar, elemen-elemen tersebut akan menjadi bengkok sehingga saklarnya akan membuka. Elemen-elemen dwilogam ini dapat dipanaskan secara langsung atau secara tidak langsung. Pada pemanasan langsung arus mengalir melalui elemen dwilogam sedangkan pada pemanasan tidak langsung arus mengalir melalui kawat tahanan yang dililitkan pada elemen dwilogam. Cara yang terakhir ini digunakan untuk arus-arus kecil. Wiring diagram thermal overload relay ditunjukkan pada Gambar II.3. Universitas Sumatera Utara 11 Gambar. II.3. Wiring diagram thermal overload relay

II.3. KOMPONEN KENDALI

Terdiri dari: a. Magnetic Contactor b. Relay kendali c. Time Delay Relay timer d. Berbagai macam switch:  Push-button switch,  Pressure switch,  Flow switch,  Level switch,  Proximity switch, limit switch, dan lain-lain.

II.3.1. Magnetic Contactor dan Rele Kontrol

Magnetic Contactor dapat dipergunakan pada rangkaian:  Pengasutan  Pengereman  Pengendalian motor dan peralatan listrik Universitas Sumatera Utara 12 Magnetic contactor mempunyai kemampuan untuk pengsaklaran arus lebih seperti arus asut motor, tetapi tidak mempunyai kemampuan untuk memutus arus abnormal seperti dalam hal hubung singkat motor. Alat lain yang mempunyai prinsip kerja dan kegunaan yang hamper sama adalah rele control. Bedanya rele control digunakan untuk arus kecil. Wiring diagram magnetic contactor dan rele control masing-masing ditunjukkan pada Gambar II.4 dan II.5.a. Gambar II.4. wiring diagram magnetic contactor Dengan menggunakan magnetic contactor:  Memungkinkan beberapa operasi motor listrik atau peralatan listrik lainnya dilaksanakan dari satu atau lebih tempat,  Rangkaian control dapat diinterlock untuk mencegah kesalahan dan bahaya operasi,  Peralatan control dapat dipasang pada tempat yang jauh,  Kontrol otomatis dan semi otomatis dapat dilakukan Untuk memberikan informasi yang berhubungan dengan penggunaan magnetic contactor yang sesuai untuk berbagai macam dan jenis ekerjaan untuk beban resistif maupun motor listrik dapat diketahui dari Utilization Universitas Sumatera Utara 13 category yang terdapat pada catalog yang diterbitkan oleh pabrik pembuat magnetic contactor tersebut. Utilization category yang dimaksud adalah: AC 1 : Non inductive loads resistive load AC 2 : Startong, plugging slip ring motor AC 3 : Starting, stopping squirrel cage motor AC 4 : Starting, plugging, inching squirrel cage motor Utilization category AC 3 merupakan kategori untuk standard duty sedangkan AC 2, dan AC 4 merupakan category heavy duty. Disamping itu, hal ini yang menjadi dasar dari pemilihan magnetic contactor antara lain adalah:  Rated operating current I e  Tegangan nominal kumparan  Jumlah auxiliary contact Gambar II.5.a Gambar II.5.b Universitas Sumatera Utara 14

II.3.2 .Time Delay Relay

Prinsip kerja dan kegunaan dari time delay relay mirip rele kontrol, bedanya kontak-kontak time deay reay tidak langsung bekerja ketika kumparannya diberi tegangan melainkan tertunda kerjanya sesuai dengan setelan waktunya. Wiring diagram time delay relay ditunjukkan pada Gambar II.5.b.

II.4. Gangguan - Gangguan Yang Terjadi Terhadap Sistem Proteksi Pada Motor Induksi Tiga Phasa

Pada prinsipnya setiap peralatan, baik peralatan mekanis, elektris dan lain sebagainya tidak akan luput dari gangguan. Khusunya pada peralatan eletris, seperti motor-notor listrik, generator, jaringan transmisi distribusi, manusia selalu berusaha mengamankan peralatan tersebut dari gangguan. Ini disebabkan karena peralatan itu sendiri mempunyai harga yang mahal. Makin mahal suatu peralatan, maka pengaman yang dilakukan juga semakin banyak, demi menjaga peralatan tersebut dari kerusakan terutama pada peralatan-peralatan fital penggunaannya. Oleh karena itu selalu dibutuhkan suatu peralatan pengaman yang jauh lebih baik dari yang telah ada. Jalan pemikiran ini juga berhubungan dengan teloah semakin berkembangnya peralatan elektronik yang digunakan pada perelatan elektrik, sehingga pada perbedaan yang timbul antara bidang elektronik dengan bidang listrik yang semakin sempit, bahkan telah berbaur sama sekali. Dibawah ini akan diuraikan beberapa gangguan yang terdapat khusus pada motor induksi tiga phasa, serta dapatlah ditentukan jenis proteksi apa yang Universitas Sumatera Utara 15 digunakan pada motor tersebut sebagai pengaman. Dengan demikian diharapkan motor tidak akan mengalami kerusakan.

II.4.1. Gangguan Beban Lebih

Gangguan ini dapat terjadi, disebabkan oleh pembebanan yang berlebihan pda poros motor. Pembebanan yang berlebihan disini, dimakdudkan adalah pembebanan yang dilakukan pada motor melebihi kemampuannya. Seperti kita ketahui, suatu motor listrk, dalam pembuatannya telah direncanakan sedemikian rupa untuk bekerja pada batas-batas yang telah ditentukan seperti tegangan arus dan dayanya. Besaran-besaran ini dikenal dengan teraan rating dari motor. Dengan bekerjanya motor pada beban lebih, berarti motor harus memberikan daya pada beban melebihi dari daya mempunya sendiri. Dan keadaan ini sama dengan semakin besarnya motor menarik arus dari jala-jala sumber daya listrik, melebihi dari rating arusnya. Rating arus ini sebanding dengan penampang konduktor yang digunakan pada kumparannya. Jadi, bila kapasitas arus yang telah ditentukan pada konduktor dilampaui, maka akan dapat mengakibatkan kerusakan pada kumparan motor. Pada motor-motor kenaikan dari arus ratingnya ini juga dapat menimbulkan panas yang berlebihan pada kumparannya. Ini berhubungan erat dengan daya tahan panas isolasi kumparan. Oleh sebab itu, pada motor-motor besar, disamping pengaman yang dilakukan pada arus lebih, juga dilakukan pada panas yang ditimbulkan. Universitas Sumatera Utara 16

II.4.1.1. Proteksi Beban Lebih

Biasanya, untuk mengamankan motor induksi yang bekerja dibawah tegangan 1000 Volt AC dari beban lebih, digunakan bimetal over load protection Proteksi beban lebih bentuk bimetal. Proteksi ini bekerja karena adanya panas yang disebabkan oleh beban lebih. Seperti kita ketahui yang dimaksud dengan beban lebih adalah arus yang mengalir pada motor melebihi dari harga nominalnya. Jadi bimetal relay mendapt pana lngsung dari arus tersebut dan ini dapat distel pada range tertentu. Penyetelan ada yang dapat secara otomatis atau secara manual. Pada motor-motor besar biasanya relay ini dihubungkan dengan kumparan sekunder dari trafo arusnya.

II.4.1.2. Gangguan Salah Satu Phasanya Terputus

Gangguan seperti ini biasanya jarang terjadi bila perawatan suplaynya dilakkan dengan baik. Namun dalam keadaan cuaca buruk seperti badai, hujan, salju, angin kencang dan sebagainy, kemungkinan timbulnya gangguan akan semakin besar. Sebab keadan cuaca seperti di atas dapat menimbulkan terputusnya salah satu phasa. Akibat salah satu phasanya terputus, arus pada phasa lainnya akan naik menjadi 3 kali. Kenaikan arus ini dapat merusak isolasi kumparan, karena suatu isolasi mempunyai batas arus tertentu. Lewat batas yang ditentukan maka kemungkinan isolasi akan menjadi kontak satu sama lainnya. Bila ini terjadi akan menyebabkan hubungan singkat pada kumparan. Universitas Sumatera Utara 17

II.4.1.3 Proteksi Gangguan Bila Salah Satu Phasanya Terputus

Proteksi ini dimaksudkan untuk mengamankan motor dari kerusakan apabila suatu motor induksi tiga phasa sedang bekerja, salah satu phasanya putus. Keadaan ini menimbulkan suatu ketidak seimbangan phasa karena daya yang disuplay ke motor hanya ada dua kumparan, ini akan mengakibatkan panas yang cukup besar pada motor. Terputusnya salah satu phasa pada motor induksi tiga phasa yng sedang berputar akan mengakibatkan arus pada statornya menjadi tidak seimbang dan menimbulkan panas yang berlebihan pada motor. Untuk motor-motor ukuran kecil, hal ini tidak menjadi masalah dan pengamannya cukup menggunakan relay thermal. Berbeda halnya dengan motor-motor besar 50 HP keatas, keadaan ini dapat merusak isolasi pada kumparan motor akibat panas yang ditimbulkan oleh kejadian diatas cukup tinggi. Oleh sebab itu, terputusnya salah satu phasa pada motor induksi tiga phasa yang sedang bekerja perlu proteksi. Selama salah satu phasanya terputus besar arus pada phasa yang tidak terganggu akan naik menjadi 3 kali. Kenaikan arus ini kan menimbulkan panas pada motor serta ketidak seimbangan pada arus rotor, sehingga pada stator muncul arus negatif. Komponen arus ini menimbulkan medan putar yang baru, yang arahnya berlawanan dengan medan putar utamanya. Dengan demikian ada dua komponen arus dengan frekwensi yang berbeda, diinduksikan ke body motor dan konduktor rotor. Untuk mengatasi hal ini, maka motor harus dilengkapi dengan proteksi arus negatif negatif sequence current protection Universitas Sumatera Utara 18

II.4.2. Gangguan Hubungan Singkat

Gangguan hubungan singkat disini dimaksudkan adalah terjadi hubungan singkat antara kumparan. Gangguan ini dapat terjadi karena kerusakan isolasi pada kumparan. Seperti yang telah diuraikan diatas akibat salah satu phasanya terputus maka pada phasa yang sehat, terjadi kenaikan arus sebesar 3 kali. Dan ini dapat mengakibatkan tembusnya isolasi sehingga fungsi sebagai konduktor yang akan menghubungkan satu kumparan dengan kumparan lainnya. Hal ini karena isolasi menerima panas yang berlebihan, akibat beban lebih panas ini akan merubah sifat kimia dari isolasi, yang tadi padat berubah menjadi cair. Panas ini juga dapat menimbulkan hubungan singkat pda kumparan. Gangguan hubungan singkat akan menimbulkan arus yang besar pada konduktor kumparan yang dapat merusak kumparan tersebut. Oleh sebab itu pada motor-motor listrik umumnya dan pada motor induksi khusunya, gangguan ini harus dicegah sedemikian rupa sehingga tidak membahayakan atau menimbulkan kerusakan pada motor.

II.4.2.1. Proteksi Gangguan Hubungan Singkat

Alat proteksi ini dihubungkan pada motor, pada masing-masing phasany antara feeder dengan motor. Kadang-kadang untuk mendapatkan keandalan yang lebih tinggi. Proteksi hubungan singkat ini di koordinasikan dengan suatu proteksi beban lebih. Range arus pada proteksi beban lebih ini biasanya di stel antara 1,5 sampai dengan 10 kali arus rating untuk sesaat, dapat dikategorikan sebagai arus hubungan singkat dan ini diproteksi oleh arus hubungan singkat. Universitas Sumatera Utara 19 Untuk proteksi arus hubungan singkat, dapat dipilih satu dari beberapa bentuk dibawah ini, yaitu : 1. HRC High Repturing Capacity fuse 2. Relay hubung singkat yang dikombinasikan dengan CB Circuit Breaker. 3. Setting over current relay yang bekerja seketika untuk membuka Circuit Breaker. Dari ketiga jenis diatas, pengguanaan HRC fuse sebagai proteksi. Dan ini akan memperoleh penggunaan circuit breaker yang ekonomis, karena hanya membutuhkan kapasitas daya yang rendah. Universitas Sumatera Utara 20 BAB III DASAR TEORI III.1. Pengertian dari Sistem Proteksi Proteksi adalah alat yang berfungsi untuk mengamankan suatu peralatan dari kerusakan akibat adanya gangguan. Beberapa gangguan yang terdapat pada motor induksi tiga phasa antara lain : 1.Gangguan Beban Lebih 2.Gangguan Hubungan Singkat 3. Gangguan Phasa ke Phasa, dan Lain-lain Dengan mengetahui jenis-jenis gangguan tersebut dapatlah ditentukan jenis proteksi yang akan digunakan untuk mengamankan motor induksi dari gangguan di atas. Di samping itu jenis proteksi pada motor juga tergantung pada switchgear yang digunakan untuk kontrolnya seperti start, stop, variasi putaran dan lain-lain. Secara umum proteksi utama motor-motor listrik adalah : 1.Proteksi beban lebih menimbulkan panas thermal over load protection 2. Proteksi arus hubungan singkat short circuitprotection Dan alat proteksi yang terdapat pada switchgear yang digunakan untuk kontaktor motor adalah : 1. Kontaktor stster dengan HRC High Repturing Capasity fuse dan thermal over load relay. 2. Pemutus Daya circuit breaker beserta relay – relay nya Universitas Sumatera Utara 21 Perbedaan keduanya adalah hanya kontaktor dan sekering fuse, biasanya digunakan untuk proteksi motor yang berkapasitas 100 volt. Sedangkan pemutus daya circuit breaker digunakan untuk proteksi listrik yang besar dengan kapasitas sekitar 1500 Hp dan rating tegangan 3 KV. Selain itu umumnya kontaktor digunakan untuk membatasi arus yang mengalir sekitar 6 kali arus rating. Rating arus adalah besar arus yang harganya sedikit lebih tinggi dari arus beban penuhnya. Dari circuit breaker yang digunakan dapat berupa jenis pemutus dengan osolasi udara atau pemutus daya jenis isolasi minyak oil break type. Namun yang umum digunakan adalah pemutus daya jenis isolasi minyak oil break circuit breaker. Selain proteksi di atas, motor-motor induksi 3 phasa kadang juga dilengkapi dengan proteksi akibat variasi tegangan. Dalam memilih proteksi motor-motor tersebut haruslah memenuhi kriteria, sederhana, peka, dan ekonomis serta proteksi tidak akan bekerja selama start dan batas beban lebih yang diizinkan. Pemilihan proteksi dapat ditinjau dari beberapa hal, diantaranya : 1. Ukuran motor seperti rating arus, rating tegangan, dan dayanya. 2. Jenis motor apakah rotor sangkar atau rotor belitan. 3. Jenis starter yang seperti switchgear atau control. 4. Harga motor dan biaya operasinya. 5. Jenis beben, arus start, kondisi abnormal yang diizinkan. Universitas Sumatera Utara 22 III.1.1. Syarat Relay Pengaman Relay adalah suatu peralatan listrik yang befungsi untuk melindungi, memutuskan atau menghubungkan satu rangkaian listrik dengan rangkaian listrik lainnya, yang bekerja secara otomatis dan dapat dipakai sebagai kontrol jarak jauh. Relay akan bekerja apabila ada besaran listrik yang mengalir melalui peralatan tersebut. Besaran-besaran yang bukan besaran listrik dirubah dulu menjadi besaran listrik. Relay mempunyai kontak-kontak normal membuka normally open dan normal menutup normally close. Setiap sistem pengaman berfungsi untuk mengisolir bagian yang terganggu. Untuk mendapatkan hasil yang memuaskan, maka dibutuhkan beberapa persyaratan yang harus dipenuhi, antara lain : 1. Keandalan Reability Suatu relay pengaman dirancang untuk mendapatkan beroperasi pada setiap terjadi gangguan dan dapat diandalkan. Relay pengaman pada umumnya lebih banyak dalam keadan tidak bekerja. Oleh karena itu untuk mendapatkan keandalan yang tinggi dari suatu relay pengaman, maka perlu diadakan pengujian kembali pada saat-saat tertentu agar relay dapat bekerja sesuai dengan yang diharapkan. 2. Selektif Selectivity Selektif suatu relay pengaman adalah kemampuan untuk menentukan titik mana yang terjadi gangguan, sehingga dapat dengan tepat memerintahkan pemutus beban yang mana harus agar daerah yang terganggu dapat dialokasikan. Universitas Sumatera Utara 23 3. Ketepatan Operasi Peroteksi dapat bekerja cepat bila adanya gangguan didaerah pengamannya. Mengisolasi bagian yang terganggu dimaksudkan agar mempercepat beroperasinya kembali sistem pada keadaan normal dan mengurangi kemungkinan kerusakan peralatan-peralatan pada istem tersebut. Waktu yang diperlukan untuk mengisolasi bagian sistem yang terganggu dari sistem keseluruhan adalah penjumlahan waktu kerja alat pengaman daya CB. Waktu kerja alat pengaman adalah waktu sejak terjadinya gangguan sampai saat menutupnya kontak pada rangkaian pemutus, sehingga waktu pelepasan pemutus daya adalah waktu sejak, pemutus kontak pada rangkaian pemutus sampai saat terbukanya pemutus daya. 4. Ekonomis Relay yang dipergunakan sesederhana mungkin untuk mengurangi biaya, karena semakin banyak pengaman yang digunakan pada sistem tenaga listrik akan menyebabkan semakin besarnya biaya. Hal ini dimaksudkan untuk memberikan pengaman secukupnya agar ekonomis, tetapi tidak mengabaikan faktor-faktor keandalan, kepekaan dan selektif relay tersebut. III.1.2. Macam-macam Relay Pengaman III.1.2.1. Relay Elektromagnetis Pengaman magnetis adalah suatu sistem pengaman yang digunakan untuk mengamankan suatu kesalahan dan memutuskan bagian yang hanya mengalami kesalahan, terutama yang diakibatkan oleh kesalahan arus lebih hubungan singkat. Universitas Sumatera Utara 24 Relay elektro magnetis digolongkan menjadi 2 dua, yaitu : a. Relay elektro magnetis primer, pada alat ini arus utama mengalir langsung pada lilitannya. b. Relay elektro magnetis sekunder, pada alat ini arus utama mengalir dari transformator sekunder menuju relay. Pengaman magnetis juga dapat diatur dalam daerah kerja tertentu, tetapi daerah pengaturannya lebih sempit bila dibandingkan dengan pengaman bimetal, ini dapat dilihat pada gambar III.1. dibawah ini Gambar III.1. Relay Elektromagnetik III.1.2.2. Relay Waktu relay waktu atau disebut juga dengan timer bekerja secara elektromagnetik yang digunakan untuk menghubungkan dan memutuskan rangkaian sesuai dengan setting waktu yang telah ditentukan. Timer dapat dibagi menjadi dua jenis, yaitu : Universitas Sumatera Utara 25 a. ON Delay Timer jenis ini jika koilnya diberi tegangan, maka kontak-kontaknya akan bekerja dengan lambat sesuai dengan waktu yang telah kita setting dan jika sumber tegangan diputuskan maka kontak-kontaknya akan kembali ke posisi semula dengan cepat. Timer jenis ini disebut juga relay tunda dengan operasi lambat. b. OFF Delay Untuk jenis ini bila koilnya diberi tegangan, maka kontak-kontaknya langsung bekerja tanpa penundaan waktu, tetapi jika tegangan diputuskan maka kontak- kontaknya akan bekerja dengan lambat sesuai waktu yang telah kita setting. Timer jenis ini disebut dengan operasi cepat. III.1.2.3. Relay Panas Relay Thermal Relay ini bekerja berdasarkan panas temperatur yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui elemen-elemen pemanas bimetal. Dari sifat pelengkungan bimetal akibat panas yang ditimbulkan, bimetal ini akan menggerakkan kontak-kontak mekanis pemutus rangkaian listrik. Universitas Sumatera Utara 26 Bentuk konstruksi dari relay thermal dapat dilihat pada gambar III.2. dibawah ini. Gambar III.2. Bentuk Konstruksi Relay Thermal Keterangan : 1. Reset Mekanis 2. Pengatur Batas Arus 3. Bimetal 4. Pegas Kontak 5. Pendorong Kontak 6. Kontak Fungsi bagian-bagian dari relay thermal yaitu : 1. Reset mekanis fungsinya untuk membalikkan kedudukan kontak pada posisi semula dan pengaturan batas arus strip bila terjadi beban lebih. 2. Arus setting batas arus sebagai suatu fungsi dari harga arus pada pemanas arus atau relay. Universitas Sumatera Utara 27 3. Bimetal fungsinya untuk menggerakkan kontak-kontak mekanis pada pemutus rangkaian listrik akibat panas yang disebabkan oleh arus yang mengalir melalui elemen-elemen pemanas bimetal. 4. Pegas kontak fungsinya untuk mengembalikan kedudukan semula dari pendorong kontak setelah terjadinya pembebanan lebih. 5. Pendorong kontak fungsinya untuk menghubungkan kontak-kontak akibat dari pelengkungan bimetal setelah terjadi pembebanan lebih. 6. Kontak fungsinya untuk mengalirkan arus yang masuk dan arus yang keluar. III.1.3. Sekring Fuse Sekering pengaman lebur terbuat dari kawat perak, timah, tembaga serta kombinasi yang sifatnya isolatif dan sebagai pemutus hubungan. Sekering akan bekerja apabila terjadi arus lebih pada hubungan singkat, bekerja dengan cara mekebur apabila arus yang melaluinya melebihi standarisasi titik leburnya. Khusus sekering HRC High Repturing Capacity yang mempunyai kelas kerja gL dapat digunakan untuk melindungi rangkaian motor dimana beban lebih pada waktu yang pendek dapat diterima, seperti terlihat pada gambar III. 3. dibawah ini. Gambar III.3. Sekring HRC Universitas Sumatera Utara 28 Waktu yang diperlukan suatu sekering untuk putus dapat digambarkan seperti pada gambar III. 4. dibawah ini. Gambar : III.4. Karakteristik Waktu Terhadap Arus Waktu kerja suatu sekering sangat tergantung pada bahannya, dengan bahan yang berbeda maka toleransinyapun akan berbeda. Keuntungan dari penggunaan sekering adalah dapat menghantarkan arus tanpa menimbulkan panas yang berlebihan. III.1.4. Kontaktor Magnet Kontaktor magnet adalah saklar yang digerakkan dengan gaya kemagnetan. Sebuah kontaktor magnet harus tahan dan mampu dalam mengalirkan dan memutuskan arus dalam keadaan kerja normal. Arus kerja normal adalah arus yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Sebuah kontaktor kumparan magnetnya dapat direncanakan untuk arus searah ataupun arus bolak-balik. Kontaktor arus bolak-balik pada inti magnetnya dipasang cincin hubung bsingkat yang gunanya untuk menjaga arus kemagnetan yang kontinyu sehingga kontaktor tersebut dapat bekerja dengan normal. Untuk lebih jelasnya Universitas Sumatera Utara 29 bagaimana bentuk dan bagian-bagian utama dari kontaktor magnet dapat dilihat pada gambar III. 5. dibawah ini. Gambar : III.5. Bagian-bagian dari kontaktor magnet Keterangan : 1. Kontak utama yang diam 2. Kontak utama yang bergerak 3. Kumparan magnet 4. Inti magnet 5. Jangkar Adapun fungsi bagian-bagian utama dari kontaktor magnet adalah : 1. Kontak utama yang diam Kontak utama yang diam atau normally open NO yaitu kontak yang akan menutup jika pada terminal kumparan magnet mendapat tegangan. Universitas Sumatera Utara 30 2. Kontak utama yang bergerak Kontak utama yang bergerak atau normally close NC yaitu kontak yang bergerak membuka apabila pada kumparan magnetnya mendapat tegangan. 3. Kumparan magnet Kumparan magnet merupakan kumparan yang terdapat pada inti besi yang diam, apabila diberi tegangan akan timbul gerak gaya magnet. 4. Inti magnet 5. Jangkar Kontaktor magnet akan bekerja normal bila tegangannya mencapai 85 dari tegangan kerja, bila tegangan kerja turun maka kontaktor akan bergetar. Ukuran dari kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan tegangan arusnya. Biasanya pada kontaktor terdapat beberapa kontak kontrol normal membuka NO dan normal menutup NC. Fungsi kontak-kontak dibuat untuk kontak utama dan kontak bantu untuk rangkaian kontrol dapat dilihat pada gambar II. 6. dibawah ini. Gambar : III.6. Simbol dari Kontak-kontak A2 1 1 A1 11 1 3 5 13 12 2 4 6 14 Universitas Sumatera Utara 31 Keterangan : 11,12, : Kontak-kontak Bantu NC 1 , 2 : Kontak-kontak Bantu NO 13,14 : Kabel Penghubung 3 , 4 : Kabel Penghubung 5 , 6 : Kabel Penghubung A1 dan A2 : Konektor - konektor kumparan magnet. Kontak bantu kontaktor adalah sama dengan kontak utamanya, baik cara kerja maupun prinsipnya. Namun pada pemakaiannya kontak Bantu digunakan pada rangkaian utama daya untuk menghubungkan motor ke jala-jala. Sedangkan kontak bantu digunakan pada rangkaian control. Sebuah kontaktor harus tahan dan mampu dalam mengalirkan dan memutuskan arus dalam keadaan kerja normal. Arus kerja normal adalah arus yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Dengan demikian, tegangan terlalu tinggi pada kumparan kontaktor mengakibatkan berkurangnya umur atau sering merusakkan kumparan,dan tegangan yang terlalu rendah menyebabkan tekanan antara kontak-kontak dari kontaktor menjadi berkurang sehingga dapat menimbulkan bunga api pada permulaannya yang dapat merusak kontak-kontak. Kumparan kontaktor memiliki teloransi tegangan normal dari 85 samai 100 sehingga kumparan magnetnya dapat direncanakan untuk arus searah atau arus bolak-balik. Universitas Sumatera Utara 32 Rangkaian dasar menggunakan kontaktor magnet dapat dilihat pada gambar II.7. dibawah ini. Gambar III.7. Rangkaian Dasar Menggunakan Kontaktor Magnet Alat-Alat 1. Fuse : 1 buah 2. Push Button : 1 buah 3. Kontaktor Magnet : 1 buah 4. Thermal Over Load : 1 buah 5. Lampu Pijar : 2 buah 6. Kabel Penghubung FUSE OFF ON NO NO NC C Universitas Sumatera Utara 33 III.1.5. Push Button Saklar Tekan Push Button atau sering juga disebut dengan kontak tekan adalah merupakan saklar yang sering dipergunakan dalam pengontrolan motor-motor listrik dengan mempergunakan relay dan kontaktor magnetik. Push Button ON, NC dan kombinasi NO dan NC sering dijumpai dalam rangkaian kontrol suatu motor listrik yang mempergunakan relay dan kontaktor magnetik. Push Button ini dioperasikan dengan manual dengan menekan tombol operasinya. Dapat dilihat pada gambar III. 8. dibawah ini. Gambar.III.8. Push Button Adapun penggolongan jenis-jenis Push Button dibagi atas 4 bagian antara lain: a. Push Button ON b. Push Button OFF c. Push Button ON-OFF d. Push Button ON-OFF-ON Universitas Sumatera Utara 34 Keempat jenis ini sering dipergunakan dalam kontrol motor listrik yang dikombinasikan dengan kontak bantu relay maupun kontaktor magnetik. Push Button type ON identik dengan kontak bantu NO dari kontaktor. Push Button type OFF identik dengan gabungan kontak NO dan NC dari pada kontaktor. Push Button ini dioperasikan secara manual dengan menekan tombol operasinya. Selama tombol operasi tersebut tetap ditekan maka tombolnya akan tetap bekerja, tetapi bila tombol operasi dilepas maka tombolnya akan kembali pada posisi normalnya. Berikut ini diperlihatkan Push Button type ON dan type OFF pada gambar III. 9a dan 9b. dibawah ini : Gambar .III.9.a. Push Button Type ON G Gambar .III.9.b. Push Button Type OFF Universitas Sumatera Utara 35

B. Pengertian Motor Induksi Tiga Phasa

Motor induksi tiga phasa beroperasi berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik, sesuai dengan konstruksinya maka motor ini terdiri dari dua bagian, yaitu Stator dan Rotor. Bagian yang diam stator dihubungkan dengan sumber daya 3 phasa, sedangkan bagian berputar rotor memperoleh tegangan berdasarkan induksi dari statornya. Demikian halnya dengan motor induksi, kumparan statornya sama dengan mesin sinkron. Sedangkan kumparan rotornya dapat berupa rotor belitan dan rotor sangkar Squirrel Cage Rotor seperti yang di perlihatkan oleh gambar II. 10. dibawah ini. Gambar .III.10. Bagian Utama Motor Induksi Motor induksi rotor belitan mempunyai rotor yang terdiri dari belitan- belitan kumparan yang di hubungkan 3 phasa dengan jumlah kutub yang sama dengan jumlah kutub pada statornya. Pada motor ini penambahan tahanan luar pada kumparannya dapat dilakukan karena ujung-ujung kumparannya dalam keadaan terbuka, yang dihubungkan melalui suatu bagian yang tertutup. Universitas Sumatera Utara 36 III.2.1. Prinsip Medan Putar Perputaran motor pada mesin-mesin arus bolak-balik ditimbulkan oleh adanya medan putar yang dihasilkan dalam kumparan statornya. Medan putar ini terjadi apabila kumparan stator dihubungkan dalam phasa banyak, umumnya phasa 3. hubungan dapat berupa hubungan Y atau hubungan delta. Disini akan dijelaskan bagaimana terjadinya medan putar itu. Perhatikan gambar-gambar dibawah ini : Gambar : III.11. Medan Putar pada Kumparan Stator Misalkan kumparan a-a; b-b; c-c dihubungkan 3 phasa, dengan masing- masing berbeda phasa 120 lihat Gbr. a dan dilari arus sinusiodal. Distribusi arus-arus i a , i b , i c sebagai fungsi waktu adalah seperti Gbr. b. Universitas Sumatera Utara 37 pada keadaan t 1 , t 2 , t 3 dan t 4 fluksi resultan yang timbul oleh kumparan- kumparan tersebut adalah seperti Gbr. c, d, e dan f masing-masing, dimana pada t 1 fluksi resultan mempunyai arah yang sama terhadap arah fluksi yang dihasilkan oleh kumparan a-a, sedangkan pada t 2 , fluksi resultannya mempunyai arah yang sama terhadap arah fluksi yang dihasilkan oleh kumparan c-c dan t 3 sama dengan fluksi yang dihasilkan oleh kumparan b-b. untuk t 4 , fluksi resultannya adalah berlawanan arahnya dengan fluksi resultan yang dihasilkan pada saat t 1 . dari gambar-gambar c, daerah, e dan f tersebut terlihat bahwa fluksi resultan berjalan berputar, sehingga untuk satu cycle dari pada arus, fluksi resultan ini akan berputar satu kali. Universitas Sumatera Utara 38 III.2.2. Prinsip Kerja Prinsip kerja motor induksi tiga phasa berdasarkan induksi elektromagnetis, yakni bila belitan kumparan stator diberi sumber tegangan bolak- balik tiga phasa maka arus akan mengalir pada kumparan tersebut, menimbulkan medan putar garis - garis gaya fluksyang berputar dengan kecepatan sinkron dan akan mengikuti persamaan : rpm p f N s 120  dimana : N s : Kecepatan Medan Putar Stator f : frekuensi p : Banyaknya kutub garis – garis gaya fluks dari stator tersebut yang berputar akan memotong penghantar – penghantar rotor sehingga pada penghantar – penghantar tersebut timbul Elektro Motor Forces EMF atau tagangan induksi. Berhubung kumparan rotor merupakan rangkaian yang tertutup maka pada kumparan tersebut mengalir arus. Arus yang mengalir pada penghantar rotor yang berada dalam medan magnit berputar dari stator, maka pada penghantar rotor tersebut timbul gaya – gaya yang berpasangan dan berlawanan arah, gaya tersebut menimbulkan torsi yang cenderung memutar rotornya, rotor akan berputar dengan kecepatan putar n r mengikuti putaran medan putar stator n s . bila torsi yang dibangkitkan lebih besar dari torsi beban maka rotor akan berputar T St T L dengan kecepatan sinkron. Universitas Sumatera Utara 39 BAB IV HASIL PERCOBAAN

IV.1. Hasil Percobaan

Dalam pelaksanaan Percobaan di laboratorium Teknik Tenaga Listrik PTKI Medan, khususnya dalam bidang sistem proteksi pada motor induksi tiga phasa. Penulis mendapat data-data yang berkaitan dengan judul karya akhir. Adapun data-data teknis peralatan yang berkaitan dalam hal ini adalah : 1. Motor induksi tiga phasa - Merek : Matshuhita Electric Industrial Co.Ltd - Tegangan : 380 Volt - Out Put : 7,46 KW - Putaran : 1445 RPM - Phasa : 3 Ø - Pole : 4 - AMB Temp. : 40 C - Temp. Rise : 70 C 2. Over Load - Type : TH - 20 - Ampere : 20 - Kode : 805 - Buatan : Jepang Universitas Sumatera Utara 40 3. Kontaktor Magnet - Merek : Mitshubhisi S – N12 - Regulasi Tegangan :  2,5 tegangan rata-rata - Sirkuit Tenaga : Setengah gelombang terkontrol SCR - Batas : 173 – 250 Volt AC - Frekwensi : 45 Hz – 65 Hz - Current Rating : 20 Amper - Panjang : 180 mm - Lebar : 200 mm - Tinggi : 30 mm komponen tertinggi - Berat : 300 gram 4. Sekring Fuse : 1 buah

IV.2. Keadaan Terpasang sistem proteksi pada motor induksi tiga phasa