JUDUL : PENGUJIAN CIRCUIT BREAKER (CB)

Tujuan Intruksional Khusus :

1. Menjelaskan fungsi CB

2. Menjelaskan jenis CB

3. Membuat grafik arus ( I ) fungsi waktu ( t )

I. Dasar Teori

Alat pengaman pemutus rangkaian otomatis telah digunakan sekitar

tahun 40-an. Waktu itu kebutuhan belum begitu melunjak akan tetapi

sekarang kebutuhan semakin besar dan harus lebih ekonomis.

Circuit breaker merupakan alat pengaman terhadap arus beban lebih

atas arus hubung singkat atau pengaman kedua-duanya dan sebagai saklar

yang mempunyai beban berat untuk mengatasi kenaikan beban saklar.

Yang dimaksud dengan beban saklae adalah beban yang diakibatkan

oleh alat-alat listrik atau bagian suatu instalasi listrik yang dimasukkan ke

beban atau saat dilepaskan dari beban dalam keadaan normal maupun tidak

normal terutama keadaan hubung singkat.

Circuit breaker dapat dibedakan menjadi dua yaitu :

1. CB dengan kapasitas melewatkan arus:

CB ini dapat melewatkan arus gangguan sesaat pada saat saklar on

( tertutup ). Dapat menahan beban saklar terhadap panas, pengaruh

reaksi dinamik dari hubung singkat dalam waktu yang sangat singka,

oleh sebab itu CB dilengkapi dengan relai yang mempunyai

karakteristik selang waktu. CB jenis ini biasa digunakan pada feeder

(pengisi), distribusi rangkaian radial.

2. CB tanpa kapasitas melewatkan arus.

CB ini tidak dapat melewatkan arus gangguan pada keadaan saklar on

(tertutup). Apabila terjadi hubung singkat arrus gangguan tersebut dapat

diputuskan seketika (menggunakan karakteristik seketika).

Berdasarkan cara pemadaman bunga api ditimbulkan, bentuk CB dapat

dibedakan :

1. CB Minyak

2. CB Udara

3. CB Hampa

4. CB Sulfur Hexaflouride (SF6)

Mini Circuit Breaker (MCB) merupakan pengaman pemutuss rangkaian

yang dilengkapi dengan pengaman thermis (bimetal) untuk beban lebih dan

juga dilengkapi pengaman relai untuk arus lebih atau arus hubung singkat.

Tipe MCB antara lain :

1. Tipe L dan H

Digunakan untuk pengaman jala-jala penerangan rumah dari arus beban

lebih dan hubung-singkat. Tipe L dan H peka terhadap arus impul

motor, lampu TL yang banyak dan bersamaan pengoperasiannya.

2. Tipe G

Digunakan untuk pengaman jala-jala penerangan gedung dan motor

dengan arus impul yang kecil. Tipe G sebagai pengaman terhadap

beban lebih.\

3. Tipe K, V, dan U

Digunakan untuk pengaman alat-alat rumah tangga, alat –alat bengkel ,

motor-motor. Tipe ini tahan terhadap arus impul.

4. Tipe Z

Digunakan untuk pengaman peralatan semi konduktor atau elektronik

dan rangkaian trafo tegangan. Tipe ini peka terhadap beban lebih dan

arus impul.

Adapun karakteristik MCB

Pengaman thermis dari circuit breaker akan bekerja bila ada arus yang

melebihi dari 1 + 3,75 kali arus nominal (tipe L) pengaman magnetik dari

circuit breaker akan bekerja bila ada arus yang melebihi dari 3,75 kali arus

nominal (tipe L). Circuit breaker biasanya digunakan sebagai pengaman dari

sistem distribusi dan transmisi.

II. Alat Yang Digunakan

II.1. Peralatan yang Digunakan

1. Automatic Voltage Regulator (AVR) 220 V, 10A 1 buah

2. Transformator Arus 1 buah

3. Tahanan Geser 75 Ω , 10 A 1 buah

4. Amperemeter 1 buah

5. Voltmeter 2 buah

6. Stop watch 2 buah

7. Kabel secukupnya

II.2.Bahan yang Digunakan

1. MCB 2A, 4A, 6A, 10A

III. Gambar Rangkaian

IV. Langkah Kerja

IV.1. Buat hubungan rangkaian seperti pada gambar diatas.

IV.2. Periksakan hasil rangkaian anda kepada dosen pembimbing

sebelum rangkaian dioperasikan.

IV.3. On kan power supply AC, dengan mengatur kedudukan sekunder

AVR anda dapat mengtahui nilai arus yang diinginkan (1,2 IN)

dengan melihat penunjukkan pada amperemeter.

IV.4. Off kan power supply AC beberapa saat hingga bimetal circuit

breaker dingin seperti semula.

IV.5. On kan power supply AC, gunakan stop watch untuk mengetahui

waktu yang dibutuhkan untuk tripping dan pengaman thermis circuit

breaker.

IV.6. Ulangi langkah 4.3. ; 4.4. ; 4.5. untuk nilai arus yang besarnya ( 1,5

; 1m9 ; 2,5 ) kali IN

IV.7. Untuk mengetahui berapa lama waktu yang dibutuhkan untuk

tripping dari pengaman magnetik circuit breaker yaitu dengan

mengulangi langkah 4.3. dengan besar arus ( 3,5 ; 4 ; 5 ; 6 ) kali IN.

Awasi stop watch dengan cermat.

IV.8. Buatlah karakteristik dingin dari pengaman thermis dan magnetik

circuit breaker.

IV.9. Untuk membuat karakteristik panas pergunakan terlebih dahulu

beban yang besarnya sama dengan besar arus nominal selama 10 detik

, setelah itu baru dilaksanakan langkah 4.3. ; 4.4. dan 4.5. untuk

beberapa nilai, tanpa pendinginan kembali.

IV.10. Bereskan semua alat-alat percobaan pada tempatnya.

V. Data Pengujian

V.1. Untuk menentukan karakteristik dingin

No.Pengali Arus Nominal

( A )t

( detik )Arus Nominal CB = 2 A

1 4,55 162 4,6 153 5,1 134 5,1 135 5,25 126 5,25 127 5,75 118 6,2 10

Arus Nominal CB = 4 A1 4 282 4,1 263 4,675 254 4,675 245 5,2 216 5,225 197 5,4 158 5,825 13

No.Pengali Arus Nominal

( A )t

( detik )Arus Nominal CB = 6 A

1 2,975 172 3,083 153 3,883 144 4,25 135 4,43 126 4,483 127 4,63 118 5,116 10

Arus Nominal CB = 10 A1 2,71 172 2,82 163 2,84 164 2,92 155 2,92 156 2,97 147 3,05 138 3,48 11

V.2.Karakteristik Panas

No.Pengali Arus Nominal

( A )t

( detik )Arus Nominal CB = 2 A

1 4,35 62 4,2 63 3,7 74 4 65 3,15 96 2,4 117 3,85 78 3,4 8

Arus Nominal CB = 4 A1 4,725 102 4,8 103 4,65 114 4,675 115 5,2 96 4,225 137 3,5 158 4,3 12

No.Pengali Arus Nominal

( A )t

( detik )Arus Nominal CB = 6 A

1 4,78 102 3,9 143 4,6 104 4,45 115 3,48 166 4,38 127 3,6 158 3,98 14

Arus Nominal CB = 10 A1 3,73 102 3,46 103 2,72 174 2,86 165 3,16 136 3,18 127 2,94 148 3,12 13

VI. Pertanyaan dan Tugas

VI.1. Gambarkan karakteristik dari CB dan terangkan keadaan dari

grafik tersebut secara lengkap !

Jawaban :

Gambar kurva menunjukan perbedaan antara karakteristik CB panas

dan dingin. Kurva karakteristik panas menunujukan waktu trip lebih

cepat dibandingkan karakteristik dingin. Hal ini disebabkan karena

karakteristik panas hanya menggunakan 1 buah CB pada saat

praktikum. Jadi pada saat I nominal berubah menjadi lebih besar,

bimetal pada CB yang digunakan masih dalam keadaan sedikit

melengkung sehingga membuat trip jadi lebih cepat. Berbeda dengan

karakteristik dingin yang menggunakan 4 buah MCB. Jadi ketika

perubahan I nominal,bimetal CB yang digunakan masih dalam

keadaan lurus sehingga membutuhkan waktu lama untuk trip

VI.2. Terangkan kegunaan dari CB dan dimana banyak dipergunakan !

Jawaban :

CB biasanya di digunakan pada pemasangan transformator-

transformator, penstabilan rangkaian jala–jala, pada pemasangan

instalasi di rumah dan industri.

Dan sebagai Alat pemutus arus yang berfungsi untuk

memutuskan tenaga listrik baik saat operasi normal dan tidak normal.

MCB di lengkapi dengan pengaman thermis untuk beban lebih dan

untuk pengaman hubung singkat. Pada operasi normal digunakan

untuk membuka dan menghubungkan suatu rangkaian listrik, Pada

operasi yang tidak normal digunakan untuk melokalisir gangguan.

Dan banyak digunakan untuk keperluan perawatan (rumah sakit),

ruang lab, bengkel, pengotrolan beban-beban pada industry, pada

rumah tangga dan lain-lain

VI.3. Terangkan prinsip kerja CB !

Jawaban :

Prinsip kerja CB sangat sederhana, ketika ada arus lebih

maka arus lebih tersebut akan menghasilkan panas pada bimetal, saat

terkena panas bimetal akan melengkung sehingga memutuskan kontak

MCB (Trip). Selain bimetal, pada CB biasanya juga terdapat solenoid

yang akan mengtripkan CB ketika terjadi grounding (ground fault)

atau hubung singkat (short circuit).

Namun CB juga bisa trip dengan panas (over heating) yang

diakibatkan karena kesalahan desain/perencanaan instalasi, seperti

ukuran kabel yang terlalu kecil untuk digunakan dalam arus yang

tinggi, sehingga menghasilkan panas, yang lama-kelamaan akan

melekungkan bimetal dan mengtripkan CB. Oleh karena itu

penggunaan kabel instalasi juga harus memperhatikan standar

maksimum arus (A) kabel yang akan digunakan, dan arus kabel

tersebut tidak boleh lebih kecil dari arus maksimum rangkaian/circuit.

VI.4. Semakin besar faktor pengali, semakin cepat waktu tripping.

Jelaskan keadaan tersebut !

Jawaban :

Jika semakin besar factor pengali dari CB maka semakin

membuat CB cepat memutus atau mengalami tripping. Hal ini

disebabkan oleh semakin besar arus yang mengalir pada CB, Dan

juga kenaikan temperature (panas) akan semakin cepat terjadi, yang

membuat terjadinya tripping.

VI.5. Mengapa pengaman magnetik dari CB tidak memerlukan waktu

yang lama untuk tripping ?

Jawaban :

Karena disebabkan pengaman magnetik digunakan untuk

pengaman beban lebih, short circuit, dan arus lebih. Dan apabila

pengaman magneticnya tidak cepat bekerja ( mengalami tripping) saat

terjadi gangguan. Maka beban yang mengalami ganguan akan terbakar

atau hal lain yang akan terjadi pada rangkaian. Dan biasanya

pengaman magnetic diciptakan sensitif terhadap gangguan yang

terjadi dalam rangkaian yang dilayaninya.

VI.6. Apa bedanya antara thermal over load relay ( rele beban lebih )

dengan CB ?

Jawaban :

Thermal Over Load Relay

Jika terjadi beban lebih pada motor maka arus akan

meningkat dan memutus bimetal. Maka kontak NO dan NC pada

overload juga bekerja. Kontak NC digunakan untuk memutus

rangkaian control yang mengendalikan Magnatic contactor.

Dengan terbukanya kendali ke Magnetic contactor yang

mengendalikan rangkaian utama maka motor akan berhenti

bekerja. Sedangkan kontak NO dapat dihubungkan dengan lampu

indicator terjadinya beban lebih pada rangkaian. Bekerja apabila

ada beban lebih saja dan dapat distel dalam daerah waktu tertentu

dan hanya bekerja pada bagian yang mengalami gangguan saja,

Dan memutuskan pada daerah yang terjadi beban lebih.

CB (Circuit Breaker),

Bekerja pada beban lebih dan hubung singkat, tetapi tidak

dapat di setting di daerah tertentu dan apabila terjadi beban lebih

atau hubung singkat maka yang diputus adalah semua rangkaian,

bukan pada tempat yang mengalami kerusakan.

Hal inilah yang membedakan antara Thermal Over Load Relay

dengan CB.

VII. Kurva Hasil Percobaan

VII.1. Kurva Karakteristik Dingin

a. Arus Nominal CB = 2 A

b. Arus Nominal CB = 4 A

c. Arus Nominal CB = 6 A

d. Arus Nominal CB = 10 A

VII.2. Karakteristik Panas

a. Arus Nominal CB = 2 A

b. Arus Nominal CB = 4 A

c. Arus Nominal CB = 6 A

d. Arus Nominal CB = 10 A

VIII. Analisa Data

Berdasarkan hasil praktikum dapat dianalisa bahwa terdapat perbedaan

waktu trip CB pada tiap-tiap arus nominal ( Inominal ) baik itu pada tabel

karakteristik dingin ataupun karakteristik panas. Semakin besar arus

nominal yang mengalir maka akan semakin cepat pula waktu CB untuk

melakukan trip. Hal ini disebabkan karena semakin besar arus yang

mengalir pada CB membuat lempengan bimetal pada CB cepat memuai /

panas .

Selain itu, pada karakteristik panas terjadi trip CB lebih cepat

dibandingkan dengan karakteristik dingin. Hal ini dikarenakan pada

karakteristik panas tidak ada pergantian CB pada saat perubahan I

nominal,sehingga membuat CB keadaan panas tetap digunakan. Dimana

bila CB masih dalam keadaan panas, lempengan bimetal yang terdapat

pada CB yang masih panas masih dalam keadaan sedikit melengkung dan

bila dialiri arus diatas arus nominal lagi, lempengan bimetal tersebut hanya

memerlukan waktu yang cukup lebih singkat untuk memuai (melengkung)

yang membuat CB untuk dalam keadaan trip. Berbeda dengan hasil

penelitian untuk CB pada karakteristik dingin, waktu yang dibutuhkan CB