l 5 Proteksi

7/17/2019 l 5 Proteksi

http://slidepdf.com/reader/full/l-5-proteksi 1/29

SISTEM PROTEKSI

Pokok bahasan : Proteksi MotorSetelah mengikuti kuliah ini mahasiswa mengetahuitentang faktor-faktor penyebab gangguan, proteksimotor listrik 3 fasa, jenis proteksi motor dan nantinyamampu mengatasi gangguan-gangguan yang sering

terjadi terutama pada motor listrik.Sub Pokok Bahasan :

1. Faktor-faktor gangguan

2. Pengamanan Motor

3. Koordinasi Penghantar dengan Pengaman Beban /Daya Motor

4. Sistem Instalasi Pengaman Motor



Peranan penyulang motor (motor feeder) adalah untuk control dan

proteksi Motor listrik. Peran ini membutuhkan perhitungan

performansi/kinerja instalasi untuk tingkat proteksi, operasi pada saat

start dan keadaan mantap (steady state) dan stop.

Penyulang motor harus mampu melakukan peranannya sebagai :

1. Penyakelaran (switching) untuk control motor hidup dan mati

2. Proteksi kabel terhadap beban lebih dan hubung pendek

3. Proteksi motor terhadap beban lebih (minimal untuk proteksiThermal)

4. Proteksi Kontaktor dan relay Thermis bila terjadi hubung pendek

5. Pemisah

6. Mengindikasikan status operasi hidup (on), mati (off), trip.

Penyulang adalah saluran yang berfungsi menyalurkan tenaga

listrik ke beban.



Pada waktu pengasutan, motor harus berjalan sempurna karena

beban motor akan menarik arus yang relative tinggi selama proses

pengasutan. Kenaikan arus abnormal yang di bangkitkan karena beban lebih

atau hubung pendek pada penyulang harus segera diputuskan

pada saat yang tepat, agar tidak mengganggu operasional beban

yang lain. Sehingga pada penyulang motor, komponen proteksi hubung

pendek, dan beban lebih serta komponen penyakelaran/control

harus di koordinasikan sehingga bila terjadi ganguan listrik

apapun jenisnya komponen-komponen tersebut tidak akan rusak

atau terjadi kerusakan yang lebih besar dari yang diperkirakanataupun dengan level yang dapat diterima.

Struktur penyulang motor ditentukan oleh metode pengaturan motor

dari saat dihidupkan sampai dengan dimatikan.



Ada beberapa metode pengasutan start motor yang dikenal :

A . Metode Tradisional1. Start langsung/DOL

2. Bintang –Delta

3. Ototransformator

B. Metode start elektronik (dengan menggunakan gawai elektronika)

1. Soft stater untuk mengendalikan arus start motor.2. Frequency drive, Frequency Drive sering disebut juga dengan VSD

(Variable Speed Drive), VFD (Variable frequency Drive) atau

Inverter . VSD terdiri dari 2 bagian utama yaitu penyearah tegangan AC

(50 atau 60 HZ) ke DC dan bagian kedua adalah membalikan dari DC ke

tegangan AC dengan frequency yang diinginkan.

Ada beberapa cara metode pengaturan motor yang kita kenal :

a. Pengaturan motor secara mekanikal yaitu dengan reducer gear

b. Pengaturan motor secara elektronik yaitu dengan Variable Speed Drive.



5 fungsi dasar proteksi pada rangkaian pengasutan motor yang lengkap :

a. PemisahUntuk keamanan kerja pada saat instalasi atau perawatan.

b. Switching (Penyakelaran)

Untuk memutus dan menghubungkan sirkit saat berbeban dan dapat

digunakan sebagai “emergency stop”.

c. Proteksi hubung pendekUntuk mendeteksi dan memutuskan arus abnormal ( > 20x In ).

d. Proteksi Beban Lebih

Untuk mendeteksi kenaikan arus sampai dengan 10x In karena

beban lebih dan memutuskan starter motor sebelum suhu motor naikdan kabel mencapai level suhu yang dapat merusak isolasinya.

e. Kontrol

Untuk menghubungkan/memutuskan catu daya ke motor saat kondisi

normal dan beban lebih.



Motor Protection

Sebuah sistem pengaman motor yang terhubung dengan rangkaian

tenaga Motor

Circuit Protection

Sebuah sistem pengaman motor untuk instalasi tenaga listrik daripada

motor itu sendiri mengindikasikan status operasi “on”, “off” dan “trip”.

Motor Protection dan Circuit Protection

Dua hal yang berbeda dan membutuhkan suatu perhitungan yang

berbeda pula.

Untuk mencegah motor terbakar, perlu dipersiapkan cara untuk

melindungi dari arus lebih (overload, shortcircuit atau ground fault)



Fungsi pengaman motor adalah mencegah timbulnyagangguan, dan jika terjadi gangguan, membatasi akibat

yang ditimbulkan terhadap motor, alat yang digerakkan

maupun jaringan supplay.

Bentuk pengamanan yang paling sederhana ialah denganpengaman lebur. Akan tetapi penggunaan pengaman ini

saja tidak cukup.

Untuk motor-motor yang arus asutnya besar, harus

digunakan pengaman-pengaman lebur yang jauh lebih

besar dari pada arus nominal motor-motor ini



Faktor-faktor yang menyebabkan gangguan pada motorlistrik antara lain :

a. Berasal dari alat yang digerakkan:

- kopel yang terlalu besar

- kopel yang berubah-ubah

- pengasutan dan pengereman yang terlalu seringb. Jaringan supplay :

- tegangan yang terlalu rendah atau terlalu tinggi

- tegangan fasa yang tidak sama ( untuk 3 fasa)

- putusnya salah satu fasac. Keadaan sekeliling :

- suhu yang terlalu tinggi

- kurangnya udara pendingin

- getaran-getaran



Untuk mengamankan motor dengan baik,

dapat digunakan cara-cara pengamanan dibawah ini:

a. Pengamanan tegangan nol

b. Pengamanan tegangan nol sentralc. Pengamanan maks. termis dan

magnetik

d. Pengamanan dengan thermostate. Pengaman beban lebih



Suplai tegangan yang kurang/rendah dapat menyebabkan kenaikan arus motor pada

beban yang sama, sehingga motor akan mengalami pemanasan lebih.

Suplai tegangan yang berlebih dapat menyebabkan umur isolasi menurun bahkan

tembusnya kekuatan isolasi.

Tegangan turun (voltage drop) dikarenakan oleh :

Overload pada jaringan

Kesalahan operasi dari tap changer transformer

Short Circuit

Konsekuensinya adalah penambahan Joule Losses pada motor:

1. Ketika switch on, torsi start dan torsi maksimum adalah sebanding dengan tegangan

kuadrat (2), jatuh (drop) pada tegangan menyebabkan waktu start-up lebih lama

sehingga dapat dianggap adanya joule losses.

2. Selama operasi normal, daya aktif yang diserap motor adalah :

Jika tegangan drop, arus bertambah sehingga daya motor tetap dipertahankan (cos

tidak akan berubah banyak). Untuk sedikit variasi dari tegangan maka daya aktif tersebut

konstan dan persamaan :

= 3 cos

= 3 2



Yang dimaksud pengaman tegangan nol adalah suatu sakelar

yang akan memutuskan aliran arus pada motor atau instalasi

tenaga, jika suplai tegangan ke jaringan terlalu rendah atau

hilang sama sekali. Dengan demikian mesin yang digerakkan

tidak akan mendadak jalan lagi kalau tegangan jaringtersebut normal kembali. Sehingga tidak membahayakan

operator maupun tidak merusak peralatan yang ada.

Sebuah sakelar elektromagnetik yang dilayani dengan tombol

tekan berpegas sudah merupakan suatu pengaman tegangannol. Kalau tegangan jaringnya hilang sakelar ini akan

membuka.

Prinsip kerja : V < Vsetting

Untuk indikasi setting: Setting tegangan dari 0,75 – 0,8 Vn

Setting waktu delay

Kemungkinan-kemungkinan dari motor

Program loadshed

Skema proteksi



G AMBAR CONTOH PENGAMANAN TEGANGAN

NOL UNTUK MOTOR 3 FASA :

Motor 3 fasa ini dijalankan

dengan sebuah sakelar

tegangan nol yang dilayani

dengan tangan. Dalam

keadaan darurat sakelar

ini dapat diputuskan dari

jauh dengan menekan

tobol berpegas (o)

o

M

3O

R

S

T



Pada pengamanan tegangan nol sentral, hanya digunakan satu sakelar

tegangan nol bersama untuk seluruh instalasi atau untuk sekelompokmotor.

Sakelar tegangan nol ini dapat

berfungsi sebagai sakelar utama.

Yang digunakan diberi penguncianmekanis, dan baru bisa dihubungkan

setelah kuncinya dibuka dengan

menekan sebuah tombol tekan

kutub-dua S. Kalau S ditekan,

kumparan tegangan nol Q akanmendapat tegangan lewat tahanan-

tahanan R.

RR

S

Q

M

3O

R

S

T



Magnet tegangan nol hanya akan bekerja kalau :1. Ada tegangan jaring atau penyulang.

2. Semua pengasutan dari motor-motor yang

bersangkutan berada dalam kedudukan nol, sehingga

tidak ada kumparan motor yang dihubungkan pararel

dengan kumparan magnet tegangan nol Q.

Kumparan magnet ini akan dihubungkan singkat, kalauada kumparan motor dihubungkan paralel dengannya,sehingga akan tidak berfungsi.

Kalau kedua syarat diatas dipenuhi, dan tombol Sditekan, tegangan pada kumparan magnet Q akan cukuptinggi. Karena itu penguncian sakelar utamanya akanmembuka, sehingga sakelar ini dapat dihubungkan.



Pengaman motor yang tepat terhadap kenaikan suhu ialah dengan menggunakan

thermostat. Thermostat ini dapat berbentuk sebuah sakelar termo yang dipasangdalam kumparan motor.

Sakelar termo ini terdiri dari sebuah kotak

kontak dengan dasar dari dwilogam.

Dasar dwilogam ini diberi pratekan secaramekanis, sehingga cembung ke bawah.

Kalau arus motor terlalu besar, maka

kumparan motor menjadi panas, logam itu

akan meloncat ke atas, sehingga menjadi

cekung ke bawah. Kemudian, kontak-kontaknya akan membuka. Kalau suhu

dari kumparan motor turun kembali, dasar

dwilogam itu akan meloncat kembali ke

kedudukannya semula.



Sakelar termo ini dapat juga dipasang di luar motor.Dalam hal ini, pemanasannya dilakukan oleh sebuahkumparan yang berada di dalam sakelar termo.

Kumparan ini dihubungkan seri dengan kumparanmotor.

Kalau motor yang diamankan dilayani dengan sakelarmagnet, kontak-kontak sakelar termo ini biasanya

dihubungkan dalam lingkaran arus kemudi.

Ukuran sakelar-sakelar termo ini agak besar. Karena ituagak sulit untuk memperoleh suatu pemindahan panasyang baik dari kumparan motor ke sakelar termo.

Sebagai ganti sakelar termo dapat digunakan termistor .Karena ukuran termistor ini sangat kecil, pemindahanpanasnya biasa lebih baik dan lebih cepat.



Sama halnya dengan pengaman lebur, akan tetapi padapengaman jenis ini bila terjadi pemutusan karena arus

yang terlalu besar, maka sakelar maksimum dapat

segera digunakan lagi. Pemutusan sakelar ini dapat

dilakukan secara termis maupun elektromagnetik.

Cara dan kecepatan pemutusan sakelar jenis ini dapat

dibedakan :

tanpa kelambatan terlambat tergantung terbatas

terlambat tidak tergantung pada arus

terlambat tergantung pada arus



SakelarMaksimum

Tidak dapat disetel :

(KHA) maks.=

In x maks. Pengaman leburDapat disetel

Dengan kelambatan :Arus jatuh maksimum =

1,2 x Ibeban tertinggi

Tanpa kelambatan :

Arus jatuh maksimum =1,8 x In maks. pengaman

lebur



Pengaman beban lebih memproteksi motor pada ketiga fasanya baik yang

menggunakan sistem bimental maupun sistem elektronik tanpa suplai terpisah

dan mempunyai sensitifitas terhadap hilang fasa pada sistem diferensial (tidaklangsung trip pada kasus terjadi hilang satu fasa) apabila dibutuhkan proteksi

yang segera (instaneous) ditambahkan peralatan khusus untuk proteksi hilang

phasa.

Beban lebih mekanis yang dialami motor:1. Stalling

Motor tidak dapat berputar pada waktu pengasutan akibat beban berlebihan.

Stalling menyerap arus yang sangat besar sehingga mengakibatkan kerusakan

total belitan motor akibat panas berlebihan.

2. Prolonged Overloading

Gangguan beban lebih mekanis yang kontinyu atau beban lebih yang berubah-

ubah dalam periode sesaat (cycling overloading ). Beban lebih tersebut

biasanya disebabkan oleh arus sentakan singkat (tidak berbahaya) ketika motor

di-start atau transformator diberi tenaga.



Tujuan koordinasi:

Supaya mesin yang dijalankan oleh motor listrik berjalan dengan

baik dan aman serta mempunyai efisien tinggi maka perlu

pemilihan/penentuan penghantar, alat pengaman dan lainnya

disesuaikan dengan keadaan beban motornya.

Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemasangan instalasi motor :

Jenis penghantar Kemampuan Hantar Arus (KHA)

Nilai nominal pengaman beban

Tahanan Isolasi



1. Dari segi kelistrikan harus sesuai dengan peraturan

yang berlaku (PUIL).

2. Dari segi rugi tegangan tidak melebihi 2% untukpenerangan dan 5% untuk instalasi tenaga.

3. Dari segi keandalan tahan terhadap ganguan

mekanis, panas, lembab, dan lain sebagainya.



Faktor-faktor yang perlu diperhatikan :

1. Ukuran penampang penghantar

Untuk melayani instalasi motor listrik minimum penghantar

harus dapat dialiri arus sebesar 125% x In (beban penuh) Untuk penghantar pencabangan/pengisi harus dapat dialiri

arus sebesar 125% x In motor terbesar ditambah arus beban

penuh motor-motor lainnya.

2. Ukuran panjang penghantarKerugian yang diijinkan 5%untuk instalasi tenaga, maka perlu dicek

besar kerugiannya.



Nilai nominal pengaman beban cabang adalah berupa alat

pemutus yang dapat menahan besarnya arus pengasut pada

saat motor mulai jalan.

Besarnya nilai nominal pengaman beban cabang bergantungdari :

a. Macam dan jenis alat pengasutnya.

b. Macam dan jenis motor yang diamankan dimana setiap

cabang mempunyai arus asut yang berbeda.Persamaan menentukan nilai nominal pengaman beban

cabang : = ,



Pengujian tahanan isolasi merupakan tindakan

pencegahan sederhana namun penting dimana secara

signifikan dapat menurunkan biaya pemeliharaan dan

peningkatan masa kerja (uptime motor ).

Dengan pengujian tahanan isolasi motor secara rutin, kita

dapat menganalisa dan mengoreksi kegagalan isolasi

yang akan datang sebelum terjadi kekacauan pada sistemproduksi yang lebih parah.



B

C

D

E

F

G

A1

A2

R



RANGKUMAN

Faktor-faktor yang menyebabkan gangguan pada motor listrik antara

lain :

a. Berasal dari alat yang digerakkan seperti kopel yang terlalu

besar, kopel yang berubah-ubah, pengasutan dan pengereman

yang terlalu sering.

b. Tegangan yang berubah-ubah (jaringan supply).

c. Keadaan sekeliling seperti : suhu yang terlalu tinggi, kurangnyaudara pendingin dan getaran.

Fungsi pengaman motor adalah mencegah timbulnya gangguan dan

mengamankan sistem. Untuk mengamankan motor dengan baik,

dapat digunakan cara-cara pengamanan di bawah ini:a. pengamanan tegangan nol

b. pengamanan tegangan nol sentral

c. pengamanan maksimum termis dan magnetik

d. pengamanan dengan termostat

e. pengaman beban lebih



o Sakelar tegangan nol dapat berfungsi sebagai sakelar

utama. Yang digunakan diberi penguncian mekanis,

dan baru bisa dihubungkan setelah kuncinya dibuka.

o Pengaman motor yang tepat terhadap kenaikan suhuialah dengan menggunakan termostat.



Rancang sistem instalasi motor AC 3-fasa

menggunakan sakelar elektromagnit dan tombol

start (1) dan stop (0), data motor sebagai berikut:

a. Daya motor : 5HP, factor kerja 0.8 ; efisiensi =

0,9b. Tegangan kerja : 380 Volt, frekuensi 50 Hz

l 5 Proteksi

Documents

Transcript of l 5 Proteksi