UNIVERSITAS GADJAH MADA PROGRAM DIPLOMA TEKNIK MESIN SEKOLAH VOKASI UGM Jl. Yacaranda Sekip Unit IV

Buku 2: BAHAN AJAR Modul Pembelajaran Pertemuan ke 10

MESIN-MESIN LISTRIK Semester II/2 sks/DTM1207

Oleh

1. B. Tulung Prayoga

2. Andhi Akhmad Ismail

Didanai dengan dana BOPTN P3-UGM Tahun Anggaran 2013

November 2013

Per

tem

uan

ke Tujuan

Ajar/Keluaran/Indikator

Topik (pokok, sub pokok

bahasan, alokasi waktu)

Media Ajar Metode

Evaluasi

dan

Penilaian

Metode

Ajar

(STAR

Aktivitas

Mahasiswa

Aktivitas

Dosen/Nama

Pengajar

Sumber

Ajar

Te

ks

Pre

sen

tasi

Ga

mb

ar

Au

dio

/V

ide

o

So

al-

Tu

ga

s

We

b

X

1. Mendeskripsikan peralatan masukan

pada motor

2. Memahami peralatan masukan pada

motor

Peralata-peralatan masukan untuk

mengontrol motor

Waktu : 1x pertemuan

@100 menit

Writing exam

skor: 0-

100(PAN)

b. Tugas:

Diskusikan

Tentang magnet

dan

elektromagnet

dalam peralatan

yang ada

disekitar anda!

TCL,

Mahasiswa

berkelompo

k dan

berdiskusi

1. Menerima

materi sesuai

kontrak

pembelajaran.

2. Baca bahan

ajar sebelum

kuliah

3. Mengerjakan

tugas dan

latihan.

Menyampaikan

materi sesuai

bahan ajar.

2. Memandu

diskusi

kelompok

Pengajar:

B. Tulung P

Frank D. Petruzella Electric Motors And Control System, Mc Graw-Hill

PENDAHULUAN

Deskripsi singkat

Perangkat kontrol adalah komponen yang mengatur daya yang dikirim ke beban listrik.

Sistem kontrol motor menggunakan berbagai perangkat kontrol. Perangkat kontrol motor

diperkenalkan dalam bab ini berkisar dari tombol tekan switch sederhana sampai sensor solid-

state lebih kompleks. Istilah dan aplikasi praktis yang disajikan di sini menggambarkan

bagaimana pilihan dari alat kontrol tergantung pada aplikasi tertentu.

Manfaat

Dengan mempelajari peralatan masukan pada pengontrolan motor, mahasiswa diharapkan

mampu menerapkan pengetahuan tersebut dalam kehidupan sehari-hari, maupun menerapkannya

ketika mahasiswa tersebut sudah bekerja.

Relevansi

Dengan mempelajari pengetahuan mengenai peralatan masukan, mahasiswa dapat menjelaskan

peralatan-peralatan masukan tersebut dan menerapkannya dalam mengontrol motor.

Learning Outcomes

3. Mendeskripsikan peralatan masukan pada motor

4. Memahami peralatan masukan pada motor

Input Device

Pendahuluan

Perangkat kontrol adalah komponen yang mengatur daya yang dikirim ke beban listrik.

Sistem kontrol motor menggunakan berbagai perangkat kontrol. Perangkat kontrol motor

diperkenalkan dalam bab ini berkisar dari tombol tekan switch sederhana sampai sensor solid-

state lebih kompleks. Istilah dan aplikasi praktis yang disajikan di sini menggambarkan

bagaimana pilihan dari alat kontrol tergantung pada aplikasi tertentu.

Manually Operated Switch

Perangkat kendali utama dan perangkat kendali pengarah (Primary and Pilot Control Devices)

Perangkat kendali (Control devices) adalah komponen yang mengatur daya listrik ke

beban. Semua komponen yang digunakan pada rangkaian kendali motor dikelompokkan dalam

perangkat kendali utama atau perangkat kendali pengarah. Perangkat kendali utama, seperti

motor contactor, starter, atau controller, menghubungkan beban ke sumber daya. Perangkat

kendali pengarah, seperti relay atau kontak saklar, digunakan untukmengaktifkan perangkat

kendali utama. Kontak yang dipilih sebagai perangkat kendali utama atau perangkat kendali

pengarah harus mempunyai rating arus atau tegangan yangsesuai dengan arus atau tegang kerja.

Gambar berikut menunjukkan rangkaian kendali suatu motor yang tersiri dari perangkat kendali

utama dan perangkat kendali pengarah.

Pada aplikasi yang ditampilkan, mengaktifkan toggle switch akan memberi daya pada koil

kontaktor (M) untuk membuat kontak-kontak pada kontaktor tersebut memutus atau

menyambung ke beban.

Pushbutton Switches

Switch pushbutton biasanya digunakan untuk aplikasi start dan stop motor, serta untuk

mengendalikan suatu proses. Pushbutton beroperasi dengan cara menekan tombol yang akan

menyambung atau memutus suatu kontak.

Gambar berikut menunjukkan simbol pushbutton yang biasa digunakan dan aksi switching yang

dilakukan.

Singkatan NO (normally open) dan NC (normally closed) menunjukkan kondisi switch (kontak)

ketika pushbutton tidak diaktifkan. Pushbutton NO menyambungkan rangkaian ketika

pushbutton diaktifkan dan kembali ke posisi normal ketika tidak diaktifkan. Pushbutton NC akan

membuka rangkaian ketika diaktifkan dan akan menutup rangkaian ketika tidak diaktifkan.

Jika ada lebih dari satu pushbutton pada satu tempat, alat ini dinamakan pushbutton station.

Kotak tempat pushbutton station dirancang untuk melindungi kontak-kontak di dalamnya dari

kondisi yang mengganggu operasi pushbutton seperti debu, kotoran, minyak, bahan korosif, dan

variasi temperatur yang ekstrim. Jenis-jenis kotak sudah dibakukan oleh NEMA (National

Electrical Manufacturers Association). Jenis kotak dipilih sesuai dengan kondisi lingkungan

dimana pushbutton station dipasang.

Gambar berikut menunjukkan kerja pushbutton station untuk menghidupkan dan mematikan

pilot lamp.

Pushbutton station dihubungkan dengan sumber L1, kontak NC dihubungkan dengan lampu

merah (R) dan kontak NO dihubungkan dengan lampu (G), kemudian keduanya dihubungkan

dengan L2. Pada kodisi awal, pushbutton belum diaktifkan, lampu (R) akan menyala, karena

beban (lampu R) terhubung langsung dengan L1 ke L2. Jika pushbutton tersebut diaktifkan,

maka kontak NC akan terbuka, menyebabkan lampu (R) akan mati dan lampu (G) akan hidup.

Lampu (G) hidup karena kontak yang tadinya NO ketika diaktifkan maka kontak tersebut

berubah menjadi closed, yang menyebabkan L1 terhubung ke beban (G) kemudian ke L2.

Selector Switches

Selector switch akan menahan posisi aksinya ketika diaktifkan. Tidak seperti pushbutton yang

akan kembali ke posisi normalnya ketika pushbutton tersebut tidak diaktifkan. Dalam satu buah

selector switch biasanya terdapat minimal dua posisi aktif.

Perubahan posisi kontak pada selector switch dilakukan dengan memutar

knob, bukan dengan cara menekan knob tersebut. Gambar berikut menunjukkan kerja suatu

selector switch pada suatu skema rangkaian.

Gambar (A) menunjukkan suatu selector switch dengan tiga posisi. Sedangkan gambar (B)

menunjukkan selector switch dengan du posisi. Pada gambar (A) dapat dipilih lampu mana yang

akan dihidupkan, jika tidak ada lampu yang akan dihidupkan maka dipilih posisi off. Pada

gambar (B) menunjukkan selector switch dengan dua posisi. Salah satu dari lampu tersebut akan

tetap hidup tergantung saklar mana yang diaktifkan terakhir.

Berikut ini ditunjukkan gambar skema suatu kontrol motor pompa menggunakan selector switch.

Terdapat tiga posisi pengendalian motor yaitu HAND, AUTO, dan OFF.

Pada posisi HAND, motor pompa akan hidup dengan cara mengaktifkan manual control

switch. Liquid-level switch tidak mempengaruhi kerja motor pompa. Berapapun level

fluida, pompa akan tetap bekerja. Motor pompa akan berhenti bekerja dengan cara

manual control switch tidak diaktifkan lagi.

Posisi AUTO, liquid-level switch berpengaruh terhadap kerja motor pompa. Jika level

fluida kurang, maka motor pompa akan bekerja, jika level fluida tercapai pompa akan

mati.

Posisi OFF, pada posisi OFF, liquid-level switch maupun manual-control switch tidak

berpengaruh terhadap kerja motor pompa.

Posisi kontak ditunjukkan pada tabel. Pada posisi 1, kontak A akan aktif. Pada posisi 2 tidak ada

kontak yang aktif, sedangkan pada posisi 3 kontak B yang aktif.

Toggle Switch

Salah satu cara pengoperasian saklar manua adalah menggunakan tangan. Toggle switch, seperti

ditunjukkan pada gambar berikut, adalah contoh saklar yang dioperasikan secara manual. Toggle

switch menggunakan mekanisme tuas mekanik untuk mengubah kontak listrik. Jenis switching

ditunjukkan seperti singkatan berikut.

SPSTSingle Pole, Single Throw

SPDTSingle Pole, Double Throw

DPSTDouble Pole, Single Throw

DPDTDouble Pole, Double Throw

Kemampuan kerja dari suatu switch dibatasi oleh tegangan atau arus kerja maksimal yang dapat

dilakukan oleh saklar tersebut. Tegangan atau arus maksimal biasanya dituliskan pada body

switch tersebut.

Manually Operated Switch

Limit Switch

Switch yang dioperasikan secara mekanis akan aktif secara otomatis jika terdapat kondisi-

kondisi seperti tekanan, temperatur, dan posisi. Limit switch seperti ditunjukkan pada gambar

berikut, adalah komponen kendali yang umum digunakan untuk mengendalikan motor.

Limit switch dirancang untuk beroperasi untuk membatasi gerakan suatu aktuator. Seperti pada

gambar di atas, lilitswitch akan aktif jika cam pada mesin menyentuh limit switch. Ujung tuas

pada limit switch dapat berupa roller, roller tekan, atau berupa tuas saja.

Limit switch terdiri dari dua kompon en utama, yaitu body dan kepala aktuator. Di dalam bodi

limit switch terdapat kontak NO atau NC, yang akan berubah statusnya jika limit switch

diaktifkan.

Gambar berikut menunjukkan simbol standar suatu kontak limit switch menurut NEMA dan

menurut IEC (International Electrotechnical Commisioning).

Peralatan Kontrol Temperatur

Peralatan kontrol temperatur atau biasa juga disebut thermostat memonitor temperatur atau

perubahan temperatur pada suatu proses. Terdapat banyak jenis peralatan kontrol temperatur,

semuanya beroperasi dengan prinsip yang sama yaitu akan aktif jika ada perubahan temperatur

pada suatu lingkungan.

Kontak pada peralatan kontrol temperatur akan membuka atau menutup jika temperatur setting

sudah terpenuhi.

Peralatan kontrol temperatur digunakan pada aplikasi pendinginan atau pemanasan dimana

temperatur dijaga pada batas tertentu. Saklar temperatur tabung kapiler bekerja dengan prinsip

bahwa cairan yang sensitif terhadap perubahan temperatur akan mengembang dan mengkerut

proporsional terhadap perubahan temperatur yang terjadi. Tekanan yang terjadi karena

perubahan bentuk pada fluida diteruskan pada bellows yang nantinya akan membuka atau

menutup kontak.

Gambar berikut menunjukkan pengendalian otomatis untuk suatu motor fan menggunakan

switch temperatur.

Pressure Switch

Pressure switch digunakan untuk memonitor dan mengendalikan tekanan suatu fluida cair atau

fluida gas. Biasanya digunakan untuk memonitor suatu sistem, dan jika tekanan sistem mencapai

tekanan yang berbahaya pressure switch akan mengaktifkan katup balik atau mematikan suatu

sistem.

Terdapat tiga pressure swich yang digunakan untuk mengaktifkan kontak-kontak yaitu tekanan

positif, vakum (tekanan negatif), dan perbandingan tekanan. Gambar-gambar berikut

menunjukkan skema standar suatu pressure wsitch menutut NEMA dan IEC.

Pressure switch digunakan pada banyak industri dengan banyak aplilasi, contoh adalah pada

pengoperasian kompresor secara otomatis seperti ditunjukkan pada gambar berikut.

Float and Flow Switch

Float switch digunakan untuk merasakan ketingian (level) fluida. Penerapan float switch adalah

pada kontrol otomatis pompa mengalirkan fluida dari atau ke suatu penampung. Saklar harus

diletakkan di atas tangki penyimpan, sedangkan pengapung diletakkan di dalam tangki.

Flow switch digunakan untuk mendeteksi gerakan udara atau fluida cair pada suatu saluran atau

pipa. Salah satu jenis sederhana flow switch adalah menggunakan paddle seperti ditunjukkan

pada gambar berikut.

Paddle diletakkan di dalam pipa atau saluran, jika terdapat aliran fluida maka paddle tersebut

akan menyebabkan kontak terputus atau tersambung, tergantung jenis flow switch yang

digunakan. Ketika aliran fluida berhenti, maka paddle akan kembali ke posisi awal yang

menyebabkan kontak kembali ke pisisi awal juga.

Sensor

Sensor peralatan yang digunakan untuk mendeteksi, terkadang juga mengukur besaran suatu

parameter fisik. Prinsip utama sensor adalah mengubah besaran mekanik, magnetik, thermal,

optik, dan kimia menjadi besaran listrik berupa arus atau tegangan listrik. Sensor juga

dikategorikan pada apa yang diukur. Beberapa contoh aplikasi sensor ditunjukkan pada gambar

berikut.

Proximity Sensors

Proximity sensor mendeteksi keberadaan suatu objek tanpa terjadi kontak fisik. Deteksi yang

dilakukan berupa objek padat seperti logam, gelas, dan plastik, atau berupa cairan, sifat magnet,

dan medan elektrostatik.

Sensor ini biasanya dilindungi dari lingkungan sekitar yang merugikan seperti getaran, cairan,

kimia, dan lingkungan korosif. Terdapat dua jenis proximity sensor yaitu Inductive Proximity

Sensors dan Capacitive Proximity Sensors. Bentuk fisik dan simbol proximity sensor

ditunjukkan pada gambar berikut.

Inductive Proximity Sensor

Inductive Proximity Sensor digunakan untuk mendeteksi material yang mengandung logam.

Bekerja dengan prinsip induktansi, dimana arus listrik yang berubah-ubah akan menyebabkan

timbulnya electromotion force (emf) pada objek. Blok diagram inductive proximity sensor

ditunjukkan pada gambar berikut.

Rangkaian oscilator membangkitkan medan elektromagnet frekuensi tinggi yang

dipancarkan di ujung sensor

Ketika suatu objek logam masuk ke dalam medan, arus eddy diinduksikan pada

permukaan objek

Arus eddy yang ada pada objek menyerap energi yang diradiasikan dari sensor,

menyebabkan drop energi dan mengubah kekuatan oscilator

Rangkaian detektor pada sensor memonitor kekuatan oscilator dan mentriger keluaran solid state pada level tertentu

Ketika objek menjauh dari sensing area, oscilator akan kembali ke kondisi semula

Sensor ini biasanya beroperasi pada level tegangan 24V DC atau 120V AC. Gambar berikut

menunjukkan koneksi dua kabel dan koneksi tiga kabel.

Capacitive Proximity Sensors

Capacitive Proximity Sensor mirip dengan Inductive Proximity Sensor, yang menjadi perbedaan

utama adalah capacitive proximity sensor menghasilkan medan elektrostatik bukan medan

elektromagnet, dan diaktifasi oleh material non logam maupun material non logam.

Sensor kapasitif berisi oscilator frekuensi tinggi dengan permukaan sensor dibuat dari dua

elektroda logam.

Ketika objek mendekati permukaan sensor, hal ini akan menyebabkan masuknya medan

elektrostatik pada elektroda dan mengakibatkankan perubahan kapsitansi oscilator. Akibatnya,

rangkaian oscilator mulai berosilasi dan mengakibatkan perubahan output pada sensor saat

mencapai amplitudo tertentu. Ketika objek bergerak menjauhi sensor, amplitudo akan kembali ke

keadaan awal.

Photoelectric Sensors

Sensor fotoelektrik adalah perangkat kontrol optis yang bekerja dengan prinsip mendeteksi ada

atau tidak adanya cahaya, serta perubahan intensitas cahaya yang diterima. Sensor fotoelektrik

terdiri dari dua komponen utama yaitu pemancar (sumber cahaya dan penerima (sensor) seperti

ditunjukkan pada gambar berikut.

Kedua komponen mungkin atau mungkin tidak ditempatkan di unit terpisah.

PENUTUP

Test Formatif

1. Apa yang dimaksud dengan NO dan NC?

2. Sebutkan jenis-jenis saklar dan cara kerja saklar-saklar tersebut

3. Bagaimana cara kerja bimetal?

4. Apa perbedaan capacitive proximity sensor dan inductive proximity sensor

Tindak lanjut

Mahasiswa yang mendapat nilai kurang dari 40% melaksanakan test formatif ulang dengan soal

yang sama atau hampir sama dengan soal yang diberikan sebelumnya.