I

'

6KSER6f

JumalTeknikEnerqiVol 1 Januari2010:17-24 6No.

PENGATURAN KBCEPATAN IVIOTORINDUKSI DENGAN II{VERTER DAN PLC PADA PENGOPERASIANPINTU AIR PEMBAI{GKIT LISTRIK TENAGA MIKRO HIDROMargana Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Semarang JI. Prof. H. Sudarto, SH., Kotak Pos 6199/SMS, Semarang50329 T elp. 74734 17, 749 9 585 (Hunting), F ax. 7472396 Abstrak Pengaturan kecepatan motor induksi pada pergerakan pintu air diperlukan untuk memberikan debit air yang berbeda sesuai dengan kebutuhan. Pemanfaatan sistem pengqturannya dengan menggunakan Inverter dan PLC, untuk mengarur kecepatan pergerakan dan posisi bukaan pintu. Sedangkan ketinggian permukaan air dipertahankan menggunakan water level control (WLC) sehingga pompa dapat bekerja otomatis, dqn level air tertentu dapat dipertahankqn. Posisi bukaan pintu air pertama diatur denganfrekuensi sebesar i5 Hz, posisi kedua sebesar 20 Hz, dan posisi ketiga sebesar 25 Hz sehingga didapotkan kzcepatan pintu air untuk masing-masing bukaan adalah 1,64 cm/dt, 3,40 cm/dt, dan 6,30 cm/dt. Sedangakan debit air aktual pada posisi bukaan pintu airyang pertama adalah 6,13 x lA3 m3/dt,posisi bukaan kedua sebesar 8,25 x lA3 mt/dt, dan unnk posisi ietiga didapatkan debit air sebesar 13,95x l$3 m3/dt. Setelah clibanctingkandenganperhitungan ri"oro teoritis didapatkan koefisien debit (cd) rata-rata sebesar 0,57. Dengan prosentase kesalahan antara hasil teoritis dengan hasil ahual sebesar 36,8 %. Kda Kunci : "ymc", 'PLC', "Pengduran', "Inverter".

pengaturan pintu air, pengatur bukaan 1. Pendahuluan Dewasa kemajuan ini ilmu pengetahuan dan teknologi semakin bertambah pesat, kecepatanbukaan pintu, dan pengaturan terutama dalam bidang eleftlronika. debit. Kemajuan teknologitersebut telahmembawa perubahanyang sangat signifikan dalam 1.1AnalisaPermasalahan kehidupanmasyarakat, mulai dari perabot Kondisi bebanpada sebuah Pembangkit rumahtanggasampai bidangperindustrian Listrik TenagaMikro Hidro selaluberubahAdanya kemajuan . ini juga turut ubah seiring dengan naiknya kebutuhan mempengaruhi perubahandalam teknologi masyamkat sehingga kondisi tersebut pengaturan air, misalnya; otomatisasi mempengaruhiputaran turbin air sebagai pengaturan bukaan katup, bukaan sudu pe-nggerakutama generator tidak stabil pengarah pada turbin air, bukaanpintu air Untuk itu. putaran turbin harus drjaga padabendungan. Sebelum adanya teknologi konstan. Kondisi ini bisadicapaidengan cara pengaturan ini banyak dilakukan secara menjaga putaran turbin tetap konstan pengaturan manualmisalnya. pintu dampada meskipun terdapat perubahan bebarq bendunganvang masih digerakkansecara sehinggaapabila kondisi beban bertambah konvensional oleh manusia seperti putaran turbin akan turun, untuk itu perlu pengoperasian air padaPLTA Garung. adanya pintu penambahan debit air yangmasukke Dari uraian diatas kami mencoba turbin, sedangkan apabila kondisi beban pengembangan melakukan pengaturan pintu berkurang, debit air dari reservoir utama ak dengan menggunakan PLC yang masuk ke turbin air perlu dikurangi (Programmable Logic Controller). Karena untukmenstabilkan putaran turbin. PLC memiliki memori sebagai media penyimpanan instruksi-instruksi internal 1.2 Perancangan (Desain) untuk menjalankan fungsi-fiItrgsi logika, misalnya dalamhal ini PLC digunakan untuk 1.2.1 DesainInstalasiPerpipaan 17

inverterdanplc padapenoperasian ...... Pengaturankecepatan motorinduksidengan

....(Margana)

Instalasi perpipaan ditunjukkan seperti gambar l, Pipa yang digunakanadalahjenis PVC dengan diameter % inch. Kerugianperlu yang kerugian tinggi tekan diperhatikan pada instalasi perpipaan ini antaralain adalahkerugian tekan mayor dan kerugian tekan minor. Kerugian mayor

I It":;

I

'permukaanair pqda air. Probe pendeteksi menggunakanelektrode bahan tembaga untuk menghindari korosiyang ditimbulkan dari air. Pemilihan bahan tersebut mempertimbangkan besarnya elektrisitas diantaraprobe elektrodetembagatersebut didalamair dan ketahanan reaksi terhadap yang timbul dengan air. Pada bagian pemegangprobe digunakan bahan ebonit sebagaibahan penyekat (isolator) dengan akrilik sebagai padareservoir dudukan atas. Ketiga probe elektrode tembaga tersebut dihubungkan denganrelay sebagai masukan padaPLC untuk mengoperasikan pompadan motor listrik penggerak pintu. Probe pendeteksilevel air tersebut ditempatkan pada reservoir atas untuk mendeteksi perubahan level air padareservoir tersebut.

merupakan t"*gi-un akibat pipa lurus Gambar Desain 2 ProveLevel Air sedangkan kerugian minor merupakan Probe pendeteksiair terdiri dari tiga kerugian akibat belokan dan pemasangan katup buah elektrodg rangkaian penguat yang

Rw[+ii,.P.+?i$[r*s#..JiHwi],**r Penempatan pompa seperti pada permukaan gambarI dengankedudukan air padareservoirbawahlebih tinggi dari pada pompa sehingga akan meringankankerja pompa, selain itu pompa dapat memompa air sendiri Qtrimingselfl tanpamemberikan ke umpan pompa terlebih dahulu.

1.2.2 DesainProbeLevel Air Probependeteksi merupakan sensor 1.2Deskripsi air Kerja Alat ketinggian air, yang digunlkan untuk Prinsip kerja rancang bangun ini mendeteksi ketinggian air dengan digunakanuntuk mengaturbukaanpintu air mendeteksi tercelupatau tidaknya elektrode pada tiga posisi dengan kecepatanyang 18

digunakan untuk memperkuat arus yang dihasilkan dari elektrode pendeteksi dan relay magnetik yang digunakan untuk menghubungkan listrik. arus Elektrode pendeteksi terdiri dari elektrodeoff @1), elektrodestart (E2) dan elektrodecommon @3) Apabila reservoir atas telah terisi air dan eleltroda common denganelektrodeketinggian @3) terhubung air pertama(El) akanmengakibatkan aliran arus karena air bersifat sebagaikonduktor, kemudianarustersebutakan dikuatkanoleh rangkaianpenguat,se,lanjutnya arus tersebut akanmengaktifkan'i6iay, kemudianoleh dan PLC digunakan pompa. untuk mematikan Ketika level air dalam reservoir atas turun, baik elektroda off (El), maupun elektrodastart @2) tidak terhubungdengan eleklroda Common @3) kondisi ini akan mengakibatkan kontakrelaypadaposisiNC, selanjutnya kontak NC relay tersebut digunakan untuk mengoperasikanmotor penggerak pintu air.

t

I

b ts

L

mengaktifkan inverter (reverse) melalui relay (Ka). Aktifnya relay tersebut ditandai dengan menyalanya lampu indikator H4. 1. PosisiMinimal Inverter aktif mengakibatkan motor ON dan Keadaanyang pertamaadalahpintu air pintu bergerak turun sampai batas minimal dibuka dalam posisi minimal dengan tujuan yang dibatasi dengan limit switch (LSo). digunakanuntuk memberikandebit air yang Kontak NO LSo aktif berubah menjadi NC kecil. dan digunakan sebagai input pl-i untuk Permukaan air pada reservoir atas menghentikan motor penggerak pintu dan dibagi menjadi dua level yaitu level atas sekaligusmengaktifkanpompa melalui relay (LA) dan level bawah (LB). (Iq) Hidupnya pompa tersebut ditandai Ketika air dalam reservoir atas mencapai denganmenyalanya lampu indikator F{o. level atas, probe akan mendeteksi keadaan tersebut dan mengubahnya menjadi sinyal 2. Posisi Stidang elektrik. Sinyal tersebut akan mengaktifkan Permukaan air pada reservoir atas kontak NO pada WLC (Water Level mencapai level atas maka probe akan aktif Controller) sehingga berubah menjadi dan kontak NO pada WLC akan aktif, kontak NC, selanjutnya kontak tersebut berubah menjadi kontak NC. Kemudian digunakan sebagai input PLC. Kemudian kontak tersebut digunakan sebagaiinput pLC PLC akan memerintahkan pompa OFF untuk menghentikan pompa (lampu II0 melalui relay (K6) yang merupakan output padam).Kemudian pintu mulai dioperasikan dari PLC. Offirya pompa ditandai dengan denganmenekan saklar Sz.kontak NO saklar padamnyalampu indikator FIo. Sz allif berubah menjadi NC dan digunakan pompa OFF, pintu mulai sebagai input PLC untuk mengaktifkan Setelah dioperasikan dengan menekan saklar Sr, inverter (forward) melalui relay Kz, kontak NO pada saklar Sr akan aktif dan kemudian inverter akan mengaktifkan motor berubah menjadi kontak NC, kemudian penggerak pintu. Aktifnya motor penggerak kontak tersebut digunakan sebagai input tersebut ditandai dengan menyalanya lampu PLC, selanjutnya PLC akan mengaktifkan indikator H2. Pintu bergerak naik dengan inverter (forward) melalui relay magnetik kecepatankedua yang diatur melalui inverter (Kr) bersamaandengan itu lampu indikator sampai menyentuh limit switch (LSz) yang H1 akan menyalq setelah itu inverter akan naerupakan batas kedua bukaan pintu. mengaktifkan motor listrik yang digunakan Kontak NO LSz aktif berubah menjadi NC sebagaipenggerakpintu. dan digunakan sebagai input pLC untuk Pintu bergerak naik dengan kecepatan mengher*ikan motor (lampu indikator I{z pertama yang diatur melalui inverter, pintu padam). . tersebut membuka sampai batas posisi Motor penggerak berhenti pertama yang dibatasi limit switch (LSr). mengakibatkan posisipintu terbukasehingga Kontak NO dari LSr aktif dan berubah air padareservoiratasakanmengalirsampai menjadi NC dan selanjutnyakontak tersebut permukaan air tersebut menyentuh level digunakan sebagai input PLC untuk bawah (LB) Kontak level bawah aktif menghentikanmotor penggerakpintu (lampu menyebabkan kontak NO pada WLC juga indikator H1 padam). aktif selanjutnya kontak tersebutdigunakan 'Motor OFF menyebabkan pintu air sebagai input PLC untuk mengaktifkan terbuka sehinggaair yang ada padareservoir inverter (reverse)melalui relay (Ie). Relay atas akan mengalir sarnpai permukaan air Ii+ aktif mengakibatkan lampu indikator FI+ tersebut menyentuh level bawah (LB). menyala. Setelahinverter aktif motor ON Kontak NO pada level bawah (LB) akan dan pintu akan bergerak turun sampai aktif dan selanjutnya digunakan sebagai menyentuh limit switchbawah(LSo).Kontak input PLC yang digunakan untuk NO LSo aktif berubah menjadi NC dan

berbeda-beda untuk memberikan debit air yangberbeda pula.

19

motor induksi denganinverter danplc padapenoperasian kecepatan Pengaturan

(Margana)

digunakan sebagai input PLC untuk motor ( lampu indikator FI+ menghentikan pompa melalui mengaktifkan padam) dan lampu relay (K6) yang ditandaimenyalanya Ho. indikator 3. PosisiMaksimal Permukaan air pada reservoir atas ylllt]-l i ! level atas (LA), probe akan aktif mencapai i r r r l '