RANCANG BANGUN RANGKAIAN KONTROL MOTOR INDUKSI TIGA FASA 1,1 KW MENJADI SATU FASA DENGAN INJEKSI KAPASITOR DAN PENGHANTAR NETRAL

  

RANCANG BANGUN RANGKAIAN KONTROL MOTOR INDUKSI TIGA

FASA 1,1 KW MENJADI SATU FASA DENGAN INJEKSI KAPASITOR DAN

PENGHANTAR NETRAL

  Suratno Dosen Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Samarinda, Samarinda Email : suratnopolnes @ gmail.com

  

Abstrak - Paper ini menyajikan suatu metoda perubahan motor tiga phasa menjadi motor satu phasa dengan injeksi

  capasitor serta penghantar netral saat sumber tiga phasa hilang satu atau dua phasa. Dengan menyajikan rangkaian sederhana maka motor akan selalu dapat dijalankan pada saat sumber tegangan normal maupun pada saat mengalami gangguan hilang satu atau dua phasa. Metoda yang disajikan ini telah diuji dengan percobaan menggunakan motor Induksi tiga phasa dengan daya 1,1 KW. Metoda cocok digunakan pada motor dengan pembebanan ringan seperti kompresor, blower dan beban-beban ringan lainnya. Kata kunci: Motor induksi 3 phasa, motor induksi 1 phasa dan kapasitor.

1. Kapasitor PENDAHULUAN

  Merek kapasitor : Matrix Dasar motor induksi tiga phasa dapat berputar adalah

  Ukuran : 35,0 uF/MFD dengan adanya susunan belitan stator yang diatur Tegangan kerja : 450 VAC sedemikian rupa sehingga masing-masing belitan Frekuensi : 50-60 Hz membentuk sudut 120 listrik yang diinjeksi dengan Suhu kerja : -40 - 90 sumber tegangan tiga phasa, sedangkan dasar motor induksi satu phasa dapat berputar adalah adanya perbedaan sudut antara belitan utama dengan belitan bantu. Pada paper ini perbedaan sudat dilakukan dengan menggunakan Kapasitor.

  Pada gambar 1 menunjukkan bahwa kondisi darurat memungkinkan motor tiga phasa, bisa dioperasikan dengan supply tegangan satu phasa. Terminal motor dihubungkan secara segitiga, yaitu terminal U1 dikopel W2, V1 dikopel U2, W1 dikopel V2, dan ditambahkan kondensator sebagai penggeser phasa. Untuk mendapatkan putaram ke kanan kondensator disambungkan terminal U1 dan W1, sedangkan untuk putaran kekiri kondensator disambungkan terminal V1 dan W1.

  Gambar 1. Motor Tiga Phasa 2.

DASAR TEORI

2.1 Data Percobaan Motor Listrik

  2.2 Metoda Injeksi Kapasitor dan penghantar

  Pabrik pembuat : Carpanelli

  netral

  Negara pembuat : Bologna, Italy Pada saat sumber 3 phasa normal maka motor akan

  Tipe : M80B2 berjalan normal yaitu sebagai motor induksi 3 phasa, Jenis motor : motor 3 fasa ketika sumber tiga phasa mengalami gangguan hilang 1 Hubungan belitan : start-delta phasa atau hilang 2 phasa maka motor akan berjalan Daya motor : 1,5 HP/ 1,1 kW menjadi motor 1 phasa dengan bantuan kapasitor dan Tegangan : 380/660 V penghantar netral. Dalam hal ini motor berjalan menjadi Arus : 2,44/1,44 A motor 1 phasa dengan suplai dengan tegangan 220 Volt. Frekuensi : 50 Hz Putaran motor : 2830 rpm

  JUST TI, Volume 9, Nomor 2, Juli 2017: 107-111

3. Karena di pasaran tidak ada kapasitor ukuran 51,5 uF, Perancangan dan Pembahasan

  sehingga kapasitas kapasitor yang digunakan adalah 3.1. Perhitungan Kapasitor Sebagai Start dan ukuran 50 uF.

  Running Motor

  Dari kapasitor yang didapat, maka dapat di hitung nilai Bila ingin menggunakan kapasitor sebagai start dan

  (V C ) dan (I C ) sebagai berikut ini : runing motor induksi tiga fasa dalam sistem tenaga satu

  ω x C x 3fasa2

  fasa, maka harus mengetahui terlebih dahulu tegangan I =

  C (√3 x Sin θ) x V3fasa

  dan arus nominal pada nameplate motor induksi tiga

  314 x 5.15 x 10−5 x 2202 fasa.

  =

  (√3 x 0.49) x 380

  Motor induksi tiga fasa belitannya di hubung delta, = 2.42 A baik untuk pengoprasian dalam sistem tenaga tiga fasa

  1 V C =

  ataupun satu fasa. Berikut spesifikasi yang tertera pada

  √3 x Sin θ 220

  namplate motor induksi tiga fasa 1,1 kW: =

  √3 0.49

  = 259.22 V Tegangan = 380/660 Volt

  a. = 2,44/1,4 A

  1. Besar daya reaktif (VAR C ) yang

  Arus

  b. = 50 Hz disumbangkan oleh kapasitor C adalah Frekuensi c.

  VAR = I x V

  C C C

  Putaran = 2830 RPM

  d. = 1,1 kW/ 1,5 HP = 2.42 x 259.22 Daya

  = 627.31 VAR Dengan hubungan delta, maka arus nominal (I )

  3fasa

  motor induksi tiga fasa sebesar 2,44 Ampere dan

  3.2 Rangkaian Kontrol Motor

  tegangan suplai (V ) sebesar 380 Volt. Berikut

  3fasa

  perhitungan mencari nilai kapasitor untuk start dan runing motor induksi tiga fasa dalam sistem tenaga satu fasa. Perhitungan daya masuk (Pin), di asumsikan efisiensinya (

  ɳ) = 80 % :

  Pout

  = x 100% Pin ɳ

  Pin Pout

  = x 100%

  ɳ 1119

  = x 100%

  Gambar 2a. Rangkaian Kontrol Motor 80%

  = 1398.75 Watt Perhitungan

  Cos φ untuk motor induksi tiga fasa 1,1 kW adalah

  Pin

  = Cos φ

  √3 x V3fasa x I3fasa 1398.75

  =

  √3 x 380 x2.44

  = 0.87

• 1

  0,87 = 29.54 Cos φ = 0,87, sehingga φ = Cos

  Apabila motor induksi tiga fasa mempunyai daya aktif masuk (Pin 3fasa ) dengan faktor daya ( Cos φ’), maka

  Gambar 2b. Rangkaian Kontrol Motor

  motor induksi pada tegangan (V ) dan arus (I )

  3fasa 3fasa

  mempunyai daya raktif VAR 3ph = √3 . V. I. Sin φ. Dan bila diinginkan kapasitor ‘C’ yang digunakan mempunyai daya reaktif yang sama dengan motor induksi tiga fasanya, maka akan diperoleh :

  Pin3fasa x tanθ

  C =

  2 x π x f x V1ph2 1398.75 x 0.56

  =

  2 x 3.14 x 2202

• 5

  = 5.15 x 10 F

• 6

  = 51.5 x 10 F

• 6 -6

  6

  51.5 x 10 F = 51.5 x 10 x 10 uF = 51.5 uF

  Gambar 2c. Rangkaian Kontrol Motor Suratno, Rancang Bangun Rangkaian Kontrol Motor Induksi Tiga Fasa 1,1 KW Menjadi

  Satu Fasa dengan Injeksi Kapasitor Dan Penghantar Netral

  Pada gambar 2a, 2b, dan 2c menunjukkan rangkaian kontrol motor.

3.3 Diskripsi Kerja

  Keadaan Normal

  Hilang Fasa R

  Apabila hilang tegangan Fasa S. Lampu indikator fasa S akan padam, Timer (KT5), dan motor induksi tiga fasa berhenti beroparsi, maka Relay (K11) akan bekerja. Hal ini karena ada tegangan fasa T masuk dari anak kontak “NO” Timer (KT7) dan anak kontak bantu “NC” Timer (KT5) melalui MCB 1 fasa (MCB15). Tegangan fasa T akan mengerjakan timer (KT14) melalui anak kontak “NO” relay (K11). Dengan

  Hilang Fasa S

  Ketika kontaktor (K31) bersamaan dengan anak kontak PFR kembali ke posisi normal, akan mengerjakan kontaktor (K24) dengan suplai tegangan fasa R melalui anak kontak “NO” kontaktor (K31). Anak kontak kontaktor (K31) akan mengunci anak kontak “NO” kontaktor (K24). Perpindahan ini terjadi pada selang sekitar 0,45 detik. Dengan begini motor induksi tiga fasa akan beroperasi dengan suplai tiga fasa kembali.

  (KT28) mengerjakan kontaktor (K31). Bekerjanya timer (KT28) dan kontaktor (K31) dapat suplai tegangan fasa R dari MCB (MCB24). Suplai tegangan fasa R dari MCB (MCB24) juga mengerjakan timer (KT33).

  Pada saat tegangan fasa R kembali ada. Timer (KT3) akan kembali bekerja dan memutus kerjanya relay (KT11), timer (KT14) dan memutuskan netral dari teminal belitan W1 melalui anak kontak “NO” timer (KT14). Untuk relay PFR akan kembali normal dengan menyalahnya lampu indikator menjadi hijau, tetapi anak kontak mempunyai jeda untuk kembali ke posisi normal. Jeda tersebut mengakibatkan motor berhenti dan relay (K26) bekerja. Anak kontak “NO” relay (K26) meng erjakan timer (KT28). Anak kontak “NO” timer

  Hilangnya fasa R juga akan terdeteksi oleh relay PFR, sehingga relay PFR akan bekerja yang mana anak kontak relay akan berubah dari “NO” ke “NC dan sebaliknya. Warna lampu pada keadaan normal berwarna hijau mudah. Jika hilang fasa R, maka akan berubah menjadi merah. Bekerjanya PFR juga akan menghentikan kerja Kontakor (K24) jika fasa R hilang. Kontaktor (K24) berhenti bekerja akan menghubungkan kapasitor dari terminal belitan V1 ke terminal belitan W1 motor induksi tiga fasa melalui anak kontaknya “NC”. Maka motor induksi tiga fasa pun beroperasi dengan suplai tegangan satu fasa S dan netral dengan kapasitor.

  Apabila hilang Fasa R. Lampu indikator fasa R akan padam, Timer (KT3), timer (KT33) akan berhenti bekerja dan motor induksi tiga fasa berhenti beroparsi, maka Relay (K11) akan bekerja. Hal ini karena ada tegangan fasa S masuk dari anak kontak “NO” Timer (KT5) dan a nak kontak bantu “NC” Timer (KT3) melalui MCB 1 fasa (MCB15). Tegangan fasa S akan mengerjakan timer (KT14) melalui anak kontak “NO” relay (K11). Dengan bekerjanya timer (KT14), maka tegangan fasa S dari anak kontak “NO” relay (K11) akan menuju ke terminal belitan motor U1 melauli anak kontak “NO” relay (K11) dan anak kontak “NO” Timer (KT14). Dan nertal dari sumber juga akan terhubung ke terminal belitan W1 motor melalui anak kontak “NO” timer (KT14).

  Di dalam beroperasi motor induksi tiga fasa tiba-tiba kehilangan salah satu fasa yang menyuplainya, apapun fasa yang hilang R, S, maupun T. Rangkaian kontrol akan bekerja merubah suplai motor induksi tiga fasa dari suplai tegangan tiga fasa ke supalai tegangan satu fasa dengan kapasitor.

  Sambungkan kabel suplai R,S,T dan Netral dari panel ke sumber suplai 3 fasa R,S,T dan Netral. Pastikan urutan fasa tidak tertukar.

  Pada saat keadaan normal disuplai dengan suplai tegangan 3 fasa, lalu hilang satu atau dua fasanya, maka rangkain kontrol akan berubah ke suplai tegangan satu fasa dan netral dengan kapasitor. Jika beberapa waktu kemudian suplai tegangan tiga fasa kembali normal. Maka rangkaian kontrol ini akan bekerja kembali ke posisi normal dengan suplai tegangan tiga fasa.

  Kehilangan Satu Fasa

  Apabila sewaktu-waktu terjadi kegagalan operasi pada rangkaian kontrol atau motor, maka tekan tombol emergency. Hal ini akan menghentikan kerja rangkaian kontrol dan motor.

  Tekan tombol off (S24d), maka kontaktor (K24) akan berhenti bekerja dan motor akan berhenti beroperasi.

  Nyalakan MCB daya tiga fasa (MCB41). Kemudian putar tombol emergency ke kanan. Selanjutnya tekan tombol opration on (S24g). Dengan menekan tombol opration on ini, maka kontaktor (K24) akan bekerja dan motor (M34) akan beroperasi pada sistem tenaga tiga fasa. Motor (M24) beroprasi dalam hubungan DOL (Direct On Line).

  1 Fasa MCB15 pada On. Maka kontaktor KT33 akan bekerja.

  Tekan tombol Emergency. Kemudian nyalakan MCB tiga untuk uji coba kehilangan fasa/ MCB tiga fasa untuk mengamankan PFR (Phase Failure Relay) pada posisi On. Selanjutnya nyalakan MCB 3 Fasa pada sumber suplai ke posisi On. Timer KT3, KT5 dan KT7 akan bekerja dan lampu indikator tiga fasa pada pintu panel akan menyalah. Kemudian nyalakan juga MCB 1 Fasa untuk kontrol rangkaian Daya 3 Fasa (MCB24) dan

  Operasikan rangkaian kontrol seperti keadaan normal. Tekan tombol opration on (S24g). Maka kontaktor (K24) akan bekerja dan motor induksi tiga fasa akan beroperasi dengan sistem tenaga tiga fasa.

  JUST TI, Volume 9, Nomor 2, Juli 2017: 107-111 bekerjanya timer (KT14), maka tegangan fasa T dari anak kontak “NO” relay (K11) akan menuju ke terminal belitan motor U1 melauli anak kontak “NO” relay (K11) dan anak kontak “NO” Timer (KT14). Dan nertal dari sumber juga akan terhubung ke terminal belitan W1 motor melalui anak kontak “NO” timer (KT14).

  Hilangnya fasa R juga akan terdeteksi oleh relay PFR, sehingga relay PFR akan bekerja yang mana anak kontak relay akan berubah dari “NO” ke “NC dan sebaliknya. Warna lampu pada keadaan normal berwarna hijau mudah. Jika hilang fasa S, maka akan berubah menjadi merah. Bekerjanya PFR juga akan menghentikan kerja kontakor (K24) jika tegangan fasa T hilang. Kontaktor (K24) berhenti bekerja akan menghubungkan kapasitor dari terminal belitan V1 ke terminal belitan W1 motor induksi tiga fasa melalui anak kontaknya “NC”. Maka motor induksi tiga fasa pun beroperasi dengan suplai tegangan satu fasa T dan netral dengan kapasitor.

  Relay PRF juga akan mengerjakan relay (K26) dengan suplai tegangan fasa R, melalui anak kontak nya “NC” yang di hubung singkat dengan keluaran tombol operasi “OFF” (S24d). Dengan bekerjanya relay (K26).

  Anak kontak “NO” relay (K26) mengerjakan timer (KT28)

  . Anak kontak “NO” timer (KT28) mengerjakan kontaktor (K31). Bekerjanya timer (KT28) dan kontaktor (K31) dapat suplai tegangan fasa R dari MCB (MCB24). Suplai tegangan fasa R dari MCB (MCB24) juga mengerjakan timer (KT33). Ketika kontaktor (K31) bekerja, anak kontak “NO”nya akan menghubungkan kontaktor (K24) dengan tegangan fasa R, tetapi terputus oleh anak kontak “NO” PFR.

  Pada saat tegangan fasa T kembali ada. Timer (KT5) akan kembali bekerja dan memutus kerjanya relay (KT11), timer (KT14) dan memutuskan netral dari teminal belitan W1 melalui anak kontak

  “NO” timer (KT14). Disini motor induksi tiga fasa berhenti beroparsi. Untuk relay PFR akan kembali normal dengan menyalahnya lampu indikator menjadi hijau, tetapi anak kontak mempunyai jeda untuk kembali ke posisi normal. Setelah jeda selesai anak kontak “NO” PFR akan berubah posisi ke “NC”, dan menghubungkan tegangan fasa R ke kontaktor (K24) melalui anak kontak “NO” (K31) berubah posisi menjadi “NC dan menguncinya dengan anak kontak “NO” kontaktor (K24). Anak kontak “NC” PFR akan berubah posisi menjadi “NO”, dan kerja relay (K26) akan diputus. Anak kontak “NO” relay (K26) akan memutus kerja timer (KT28). Anak kontak “NO” timer (KT28) memutus kerja kontaktor (K31). Dan timer (KT28) dan kontaktor (K31) diputus dari suplai tegangan fasa R dari MCB (MCB24). Dengan begini motor induksi tiga fasa akan beroperasi dengan suplai tiga fasa kembali.

  Hilang Fasa T

  Apabila hilang tegangan Fasa T. Lampu indikator fasa T akan padam, Timer (KT7) berhenti bekerja, dan motor induksi tiga fasa berhenti beroparsi, maka Relay (K11) akan bekerja. Hal ini karena ada tegangan fasa R masuk dari anak kontak “NO” Timer (KT3) dan anak kontak bantu “NC” Timer (KT7) melalui MCB 1 fasa (MCB15). Tegangan fasa R akan mengerjakan timer (KT14) melalui anak kontak “NO” relay (K11). Dengan bekerjanya timer (KT14), maka tegangan fasa R dari anak kontak “NO” relay (K11) akan menuju ke terminal belitan motor U1 melauli anak kontak “NO” relay (K11) dan anak kontak “NO” Timer (KT14). Dan nertal dari sumber juga akan terhubung ke terminal bel itan W1 motor melalui anak kontak “NO” timer (KT14).

  Hilangnya fasa T juga akan terdeteksi oleh relay PFR, sehingga relay PFR akan bekerja yang mana anak kontak relay akan berubah dari “NO” ke “NC dan sebaliknya. Warna lampu pada keadaan normal berwarna hijau mudah. Jika hilang fasa T, maka akan berubah menjadi merah. Bekerjanya PFR juga akan menghentikan kerja Kontakor (K24) jika tegangan fasa T hilang. Kontaktor (K24) berhenti bekerja akan menghubungkan kapasitor dari terminal belitan V1 ke terminal belitan W1 motor induksi tiga fasa melalui anak kontaknya “NC”. Maka motor induksi tiga fasa pun beroperasi dengan suplai tegangan satu fasa R dan netral dengan kapasitor.

  Relay PRF juga akan mengerjakan relay (K26) dengan suplai tegangan fasa R, melalui anak kontak nya “NC” yang di hubung singkat dengan keluaran tombol operasi “OFF” (S24d). Dengan bekerjanya relay (K26).

  Anak kontak “NO” relay (K26) mengerjakan timer (KT28). Anak kontak “NO” timer (KT28) mengerjakan kontaktor (K31). Bekerjanya timer (KT28) dan kontaktor (K31) dapat suplai tegangan fasa R dari MCB (MCB24). Suplai tegangan fasa R dari MCB (MCB24) juga mengerjakan timer (KT33). Ketika kontaktor (K31) bekerja, anak kontak “NO”nya akan menghubungkan kontaktor (K24) dengan tegangan fasa R, tetapi terputus oleh anak kontak “NO” PFR.

  Pada saat tegangan fasa T kembali ada. Timer (KT5) akan kembali bekerja dan memutus kerjanya relay (KT11), timer (KT14) dan memutuskan netral dari teminal belitan W1 melalui anak kontak “NO” timer (KT14). Disini motor induksi tiga fasa berhenti beroparsi. Untuk relay PFR akan kembali normal dengan menyalahnya lampu indikator menjadi hijau, tetapi anak kontak mempunyai jeda untuk kembali ke posisi normal. Setelah jeda selesai anak kontak “NO” PFR akan berubah posisi ke “NC”, dan menghubungkan tegangan fasa R ke kontaktor (K24) melalui anak kontak “NO” (K31) berubah posisi menjadi “NC dan menguncinya dengan anak kontak “NO” kontaktor (K24). Anak kontak “NC” PFR akan berubah posisi menjadi “NO”, dan kerja relay (K26) Suratno, Rancang Bangun Rangkaian Kontrol Motor Induksi Tiga Fasa 1,1 KW Menjadi

  Satu Fasa dengan Injeksi Kapasitor Dan Penghantar Netral

  [4] Anthony, Zuriman. 2008. Perancangan Kapasitor Jalan akan d iputus. Anak kontak “NO” relay (K26) akan

  untuk Mengoperasikan Motor Induksi 3-Fasa pada

  memutus kerja timer (KT28). Anak kontak “NO” timer

  Sistem Tenaga 1-Fasa . Jurnal Teknik Elektro volume 8,

  (KT28) memutus kerja kontaktor (K31). Dan timer No.2. (KT28) dan kontaktor (K31) diputus dari suplai

   tegangan fasa R dari MCB (MCB24). Dengan begini 27 Mei 2016. motor induksi tiga fasa akan beroperasi dengan suplai

  [5] Anthony, Zuriman. 2003. Kinerja Pengoperasian Motor tiga fasa kembali.

  Induksi 3-Fase Pada Sistem Tenaga 1-Fase Dengan Menggunakan Kapasitor. Jurnaolume 16,

  No.1. 02 Maret

3.4. Hasil Rancang Bangun dan Data Uji Coba

  2017 Gambar 3 menunjukkan implementasi dari rancangan dari rangkaian motor pada gambar 2. Dan gambar 4 menunjukkan hasil dari dua motor phasa yaitu satu phasa dan tiga phasa.

  Gambar 3. Hasil Rancangan Gambar 4. Perbandingan hasil Uji Coba Tiga Phasa dan Satu Phasa 4.

  KESIMPULAN Rancang bangun dengan metoda injeksi kapasitor dan penghantar netral ini akan meningkatkan unjuk kerja motor sebagai penggerak beban karena gangguan hilang satu atau dua phasa pada sumber tiga phasa motor akan tetap berjalan, dan bila sumber 3 phasa normal kembali maka motor akan berjalan normal yaitu menjadi motor 3 phasa. Daya motor pada saat motor jalan dengan satu phasa adalah 1/3 dari daya motor pada saat jalan dengan 3 phasa.

  REFERENSI

  [1] Panjaitan. DRS. R. 2000. Mesin Listrik Arus Bolak Balik , Bandung. Penerbit Tarsito. [2] Rijono, DRS. Yon. 2004. Dasar Teknik Tenaga Listrik, Yogyakarta. Penerbit Andi. [3] Rahardjo, dkk. 2010. Perbaikan Faktor Daya Motor

  Seminar Nasional VI SDM Teknologi Induksi 3 Fase. Nuklir. 03 April 2017.