BAB 9 - RANGKAIAN PENGENDALI MOTOR

RANGKAIAN PENGENDALI MOTOR 

9.1 PERLINDUNGAN DAN INTALASI MOTOR

 Perlindungan motor berusaha melindungi motor, sistem suplai dan individu dari berbagai kondisi yang mengganggu beban yang digerakan, sistem suplai atau motor itu sendiri. Salah satu perlindungan yang dapat dilakukan dalam rangkaian adalah dengan adanya atau diperlukan cara pemutusan yang tepat dengan kapasitas yan cukup pula.    NEC (Undang-undang Listrik Nasional di USA) mendefinisikan dari motor bahwa alat pemutusan dapat dilihat dan tidak lebih dari 50 kali dari yang sedang dikontrol. Alat pemutus harus mempunyai kemampuan ampere paling tidak sebesar 115% dari arus kerja beban-penuh motor. Saklar pemutus yang digunakan dalam rangkaian cabang motor diberikan ukuran kerja 600V. Biasanya motor mempunyai arus awal enam kali arus kerja beban penuh. Apabila penghantar digunakan untuk mensuplai dua motor atau lebih pada rangkaian yang sama, kapasitas ampere konduktor pengumpan dapat ditentukan dengan menambah arus beban penuh dari semua motor pada rangkaian; kemudian 25% arus beban-penuh motor terbesar ditambah dengan totalnya. Alat perlindungan beban lebih motor dipasang pada tiap lin daya dari motor untuk melindungi motor, pengontrol motor dan penghantar rangkaian cabang terhadap pemanasan lebih yang diakibatkan oleh beban lebih motor atau gagalnya mengasut motor.   

9-2 PENGASUTAN MOTOR 

Motor listrik bekerja dengan prinsip magnetisme. Besarnya arus yang diperlukan untuk menimbulkan magnetisme tergantung pada ukuran dan desain motor. Makin tinggi ukuran kerja motor makin tinggi arus start dan arus jalan. Apa bila motor berputar, GGL lawan(cemf) atau tegangan ditimbulkan oleh pemotongan rotor pada garis gaya magnet. Hal ini mengurangi arus yang diberikan pada motor. Isitilahmotor sehingga tidak dapet berputar, kemudian menerapkan tegangan kerja pada motor dan pengukuran arus.  Meskipun arus motor ditahan mencapai enam kali arus kerja normal, umumnya berlangsung hanya seper sekian detik. Faktor utama yang menentukan besarnya pembangkitan tegangan yang melawan dan arus pada motor adalah kecepatan. Jika beban yang diberikan pada motor mengurangi kecepatan, arus yang ditimbulkan akan menjadi lebih kecil dan arus yang diberikan akan lebih besar. Yaitu semakin besar beban motor, semakin rendah putaran motor dan semakin besar arus yang diberikan yang mengalir pada kumparannya. Arus yang besar dapet membuat motor cepat terbakar.   

 PENGASUTAN TEGANGAN-PENUH DARI MOTOR INDUKSI AC 

Pengasutan tegangan penuh dapat secara manual atau magnetis. Pengasut manual sering digunakan untuk motor kecil, sampai dengan 10 hp. Pengasutan manual terdiri dari saklar dengan satu perangkat kontak untuk tiap fase dan peralatan beban lebih thermal. Arus yang diperlukan oleh arus fase tunggal biasanya kecil, maka pengasut fase tunggal tidak diperlukan untuk pemutus operasional. Biasanya termostat, relai, dan sejenisnya, dapat melayani dengan normal untuk menghubungkan dan memutuskan motor ketika operasi otomatis diinginkan. Relai di reset dengan menggerakkan handel pada posisi OFF penuh setelah dibiarkan sekitar dua menit untuk mendinginkan pemanas. Pengasut manual tiga fase dioperasikan dengan menekan tombol starter. Jennis ini menyediakan perlindungan beban lebih, tapi tidak dapat digunakan jika perlindungan tegangan rendah diperlukan atau untuk operasi jarak jauh. Pengasut tersebut dirancang untuk pengasutan yang jarang dari motor ac kecil (10 hp atau lebih kecil) pada tegangan yang berkisar dari 120 sampai 600 V. Jenis yang paling umum dari pengasut motor adalah pengasut magnetis langsung ke lin, yang dioperasikan dengan elektromagnetik atau selenoid. Rangkaian pengasut memiliki 3 komponen utama : kontaktor magnetis, relai beban lebih, dan station kontrol. Pengasut kombinasi terdiri atas pengasut langsung pada lin dan alat pemutus yang dihubungkan bersama-sama dengan kemasan biasa.     

PENGASUT  TEGANGAN DIKURANGI 

Ada 2 alasan pokok penggunaan tegangan yang dikurangi ketika motor disaut : pertama Membatasi gangguan lin dan mengurangi torsi yang berlebihan pada alat yang digerakkan. Ketika motor diasut pada tegangan penuh, arus yang ditarik dari lin daya umumnya 600% dari arus beban penuh normal. Ketika tegangan yang dikurangi diberikan pada motor yang dalam keadaan tenang, arus ditarik oleh motor dan torsi yang dihasilkan oleh motor menurun. Pembatasan arus utility, dan juga kapasitas rel dalam pabrik, dapet memerlukan motor yang diatas power tertentu diasut dengan tegangan yang dikurangi. Beban kinerja tinggi dapat memerlukan kontrol akselerasi motor beban. Pengasutan tegangan yang dikurangi meliputi pengasut tahanan-linear, ototransformator, pengasut bintang delta, pengasut bagian lilitan, dan pengasutan solid-state. Alat-alat tersebut dapat digunakan hanya kalau torsi pengasut rendah digunakan. Pengasut tahanan primer dapat digunakan untuk menambah tahanan pada rangkaian stator selama periode pengasutan, jadi mengurangi arus yang ditarik dari lin. Arus “inrush” motor menurunkan selama akselerasi, sehingga mengurangi penurunan tegangan pada tahanan dan memberikan torsi yang lebih besar. Hal ini mengakibatkan akselerasi yang lembut. Pengasut ototransformator digunakan untuk mengurangi tegangan pada waktu pengasutan. Ototransformator adalah lilitin tunggal pada inti yang berlapis-lapis dengan tap pada berbagai titik pada lilitan. Tiga ototransformator dihubungkan dalam konfigurasi bintang, dengan tap yang dipilih untuk memberikan arrus pengasutan yang secukupnya. Pengasut bintang segitigadapat digunakan dengan motor ac tiga fase dimana tersedia 6 ujung dari lilitan stator (pada beberapa motor mempunyai tiga ujung). Keuntungan utama penggunaan pengasut bintang segitiga adalah tidak adanya tahanan pengasut atau transformator pengasut. Arus dan tegangan asut adalah 33% dari tegangan kerja penuhnya, yang membatasi aplikasi pada beban dan memerlukan torsi start yang sangat rendah.Pengasut bagian lilitan kadang digunakan pada lilitan motor untuk operasi dua tegangan, misalnya motor 230/460 V.  Ketika digunakan pada tegangan rendah, motor dapat diasut dengan pertama kali hanya memberikan energi satu lilitan, yang membatasi arus awal dan torsi awal mendekati setengah dari nilai tegangan penuh.Pengasut elektromekanis dengan tegangan yang dikurangi harus membuat transisi dari tegangan yang dikurangi, sampai tegangan penuh pada beberapa titik pada siklus pengasutan. Pada titik ini biasanya ada arus kejutan lurus. Besarnya kejutan tergantung pada: pertama jenis transisi yang digunakan dan kedua kecepatan motor pada titik transisi.   Ada 2 metode transisi dari tegangan yang dikurangi sampai tegangan penuh, yaitu transisi rangkaian terbuka dan transisi rangkaian tertutup. Transisi terbuka: motor diputuskan dari lin untuk periode waktu yang singkat selama transisi terjadi sedangkan pada transisi tertutup: motor tetap terhubung pada lin selama transisi. Pengasut solis state menyediakan pengasutan tegangan yang dikurangi tanpa langkah dari motor ac. Pada pengasut solid state, semi konduktor  daya tinggi misalnya SCR digunakan untuk mengontrol tegangan pada motor. SCR mengijinkan arus mengalir pada satu arah saja. Besarnya konduksi SCR diatur dengan pulsa yang diterima pada gerbang SCR. Apabila 2 SCR dihubungkan bertolak belakang, daya ac dan beban dapat dikontrol dengan mengubah sudut penyulutan dari tegangan lin selama tiap setengah siklus. Dengan pengubahan sudut, memungkinkan untuk menambah atau mengurangi tegangan dan arus pada motor. Beberapa pengasut solid-state menawarkan pilihan darai 3 model: pengasutan-pengasutan ringan, pembatasan arus atau tegangan penuh pada beberapa alat. Pengontrol juga mengijinkan pengaturan waktu untuk kemiringan start lunak atau pembatasan nilai arus maksimum. Waktu sampai tegangan penuh dapat diatur, biasanya 2 sampai 30 detik. Batas arus dapat digunakan jika pembatasan lin daya menghendaki beban arus bertemu. Komputer mikro didalam pengontrol solid-state menentukan kapan motor dibebani dengan ringan. Tegangan pada motor dapat dikurangi dengan pengontrolan semi konduktor yang tepat sampai motor beroperasi pada titik optimum. Komputer mikro mendeteksi kapan beban diberikan lagi dan menambah tegangan untuk mencegah kemacetan. Keistimewaan lain dari pengontrol solid-state adalah melindungi motor dan pengontrol dan diagnosis yang membantu pembentukan dan pencarian kesalahan.   

PENGENDALI MOTOR DC 

Motor arus searah digunakan lebih jarang dibandingkan dengan limit ac 9motor arus searah memerlukan peralatan pengasutan khusus. Pengasut manual horsepower pecahan atau kontaktor magnetis dan pengasut digunakan untuk pengasutan pada lin langsung dari motor dc kecil. Motor dc besar arus diper

lengkapi dengan sarana untuk membatasi arus awal untuk harga yang pantas.   

9-3 Pembalikan dan penggerakkan sebentar motor 

Penukaran setiap ujung dai motor tiga-fase akan menyebabkan  motor  berputar pada arah yang berlawanan. Kontak (F) dari kontaktor searah jarum jam (forward) , ketika tertutup menghubungkan  L1, L2 dan L3 pada terminal motor  T1,T2 dan T3 satu sama lain. Kontak  (F) dari kontaktor membalik (inverse), ketika tertutup menghubungkan L1 pada terminal motor T3 dan menghubungkan L3 pada terminal motor T1, yang menyebabkan motor berputar pada arah yang berlawanan.

Penghasut pembalikan tiga – fase

Interlock mekanik dan listrik  digunakan untuk mencegah kontaktor forward dan reverse dari pengaktifan yang bersamaan, yang akan menyebabkan hubungan singkat. Pada Interlock mekanis, kumparan utam untuk menutup menggerakkan lengan pada posisi yang mencegah kuparan lain dari penutupan kontaknya kita diberi tenaga.Interlock  tombol tekan listrik menggunakan tombol tekan kontk-dobel (NO dan NC) Pembalikan motor dc dapat dicapai dengan dua cara:

• Pembalikan arah arus jangkar dan membiarkan arh medan tetap.
• Pembalikan arus medan dan membarkan arah arus jangkar tetap.

Interlock penghasut pembalikan mekanis dan listrik

Penggerakan sementara atau  jogging adalah pengoperasian sebentar dari motor dengan tujuan untuk  memperoleh gerakan kecil dari mesin yang digerakkan. Jogging digunakan ketika motor harus dioperasikan sebentar. Arus starting  tinggi yang berulang yang ditimbulkan oleh pergerakan sebentar menyebabkan pemanasan yang berlebih dari kontak. Oleh karena itu , jika motor diharapkan melakukan pergerakan jogging lebih dari lima kali permenit, maka ukuran penghasut motor harus dibuat lebih besar dari ukuran normal.

Rangkaian Daya Pembalikan motor dc

Gambar diatas menunjukan suatu rangkaian pengendali jogging yang memerlukan tombol tekan jogkontak dobel satu kontak NC dan satu kontak NO. Ketika tombol jog ditekan, rangkaian tertutup pada kumparan starter dibuka oleh kontak  NCdari tombol tekan jog, akibatnya kmparan starter tidak akan terkunci. Penempelan jogging dapat digunakan untuk mencegah penutupan kembali kontak NC dari tombol jog.   

9-4 Penghentian Motor

 Motede penghentian motor yang paling umum adalah dengan menghilangkan tegangan suplai dan megijinka motor dan beban terhenti. Pengeremn listrk menggunaka lilitan motor untuk menghasilkan torsi yang memperlambat.Plugging menghentikan motor fase banyak dengan cepat, dengan menghubungkan motor dengan arah yang berlawanan ketika motor sedang berputar dengan arah arah maju. Saklar plugging dirangkai untuk menggerakkan mesin yang mempunyai motor untuk di plugging. Saklar plugging mencegah motor dari pembalikkan setelah motor  berhenti.

Plugging Motor Bentuk Berhenti

Gambar diatas menunjukkan metode plugging untuk menghentikan dari satu arah saja, dengan menekan tombol start. Akibatnya, motor berputar maju. Kontak maju (forward) pada saklar kecepatan menutup. menekan tombol STOP menghilangkan kontaktor maju. Kontaktor reverse diberi tenaga dan motor dihentikan  dengan plugging. Kecepatan motor dikurangi sesuai dengan penyetelan saklar kecepatan, di mana titik kontaknya membuka dan melepaskan kontaktor rese.  Kontaktor hanya digunakan untuk menghentikan motor dengan menggunakan operasi plugging dan tidak digunakan untuk menggerakkan motor pada reverse. Pada mesin besar dan kecil memerlukan pembalikan motor. Perlindungan anti plugging, menurut NEMA. diperoleh ketika alat mencegah aplikasi torsi counter sampai kecepatan motor dikurangi pada nilai yang dapat diterima.

Rangkaian Pelilndung Antiplugging

Pada rangkaian antipulgging, motor dapat dibalik tetapi tidak dapat di plugging. Menekan tombol FORWARD melengkapi atau menyambung rangkaian pada kumparan “F”, menutup kontak daya “F” dan menyebabkan motor berputar maju. Menekan tombol STOP menghilangkan energi kumparan “R” yang membuka kontak daya “F” yang menyebabkan motor berputar lambat. Pengereman dinamis adalah metode pengereman yang menggunakan motor sebagai generator selama periode pengereman seketika setelah motor OFF.

Rangkaian Pengereman Dinamik Pada Motor  dc

Rangkaian diatas menunjukkan bagaimana pengereman dinamis diberikan pada motor dc. Ketika tombol STOP ditekan kontak M akan NC dan melengkapi rangkaian pengereman yang bereaksi sebagai beban. Semakin kecil hambatan nilai hambatan dari tahanan pengereman, semakin besar laju pada energi yang didisipasi dan motor semakin cepat sampai pada keadaan berhenti. Baik plugging maupun pengereman dinamik tidak akan mempertahankan stationrelai motor ketika dihentikan.

Rangkaian Pengereman Listrik pada motor tiga-fase

Pengereman listrik dapat dicapi dengan motor induksi tiga- fase dengan menghilangkan suplai daya ac dari motor, dan memberikan arus searah pada satu dari fase-fase stator. Gambat diatas menjelaskan cara untuk menghentikan arus searah pada motor sesudah arus bolak- balik didiamkan. Rangkaian ini menggunakan dioda sebagai penyearah arus bolak balik menjadi arus searah. Istilah rem gesekan elektromekanis menunjukkan alat eksternal motor yang menyediakan torsi yang memperlambat. Sebagian besar pengereman bergantung pada gesekan pada drum atau bergantung  pada susunan rem drum atau rem piringan, dan disusun dengan pegasdan dileps dengan solenoid. Rem gesekan memerlukan peralatan yang lebih bayak dibandingkan dengan metode pengereman yang lain . rem beban listrik adalah alat yang sederhana dan kuat yang terdiri dari rotor besi yang dipasang di dalam perangkat medan diam. Perangkat medan terdiri dari struktur kumparan dan besi yang dirancang sedemikian rupa sehingga ketika arus searah mengalir pada kumparan, mengubah kutub kutub magnet yang dihasilkan pada besi, yaitu kutub utara dengan kutub selatan dan selanjutnya .

Rem Beban Listrik

KONTROL KECEPATAN MOTOR Kontrol kecepatan motor dapat diklasifikasikan menjad 4:

1. Multispeed Motors
2. Variable Speed Drives
3. Wound Rotor Induction Motor Control
4. DC Motor Controllers

MULTISPEED MOTORS Kecepatan diatur dengan menghubungkan gulungan dengan susunan berbeda dan pada dasarnya sama pada setiap pengaturan. Ada dua jenis utama yaitu separate winding motor dan consequent pole motor. Separate winding motor (motor gulungan terpisah), seperti namanya, menggunakan dua atau lebih gulungan yang secara elektris terpisah satu dengan yang lain. Susunan mekanis gulungannya menentukan jumlah kutub magnet per fase yang dibangun ke motor, sehingga kecepatan yang berbeda pula. Consequent pole motor menggunakan gulungan khusus yang bisa dihubungkan kembali, menggunakan kontaktor, unuk mencapai kecepatan yang berbeda. VARIABLE SPEED DRIVES Variable speed Drivedigunakan untuk memebrikan kontrol kecepatan dengan angka yang kontinu (dibandingkan dengan kontrol kecepatan yang diskrit seperti multispeed dan pole changing motors). Sebuah variable speed drives elektrik adalah sebuah sistem elektris yang terdiri dari motor, drive controller, dan kontrol operator (otomatis maupun manual). Pengontrol kecepatn bisa berupa open loop, dimana tidak ada timbal balik kecepatan motor yang digunakan, atau closed loop, dimana terdapat timbal balik kecepatan yang digunakan untuk pengaturan yang lebih akurat. Tachometerdigunakan pada motor dan memberi tahu kita kecepatan yang sedang digunakan. Pada kontrol close loop, perubahan kecepatan dilakukan dengan mengubah tenaga yang diberikan pada motor untuk mempertahankan kecepatan yang konstan. Drive Controller adalah sebuah alat yang dapat mengatur kecepatan, daya kuda, torsi, dan arah dari motor AC atau DC, fungsi umum yang ada antara lain:

1. Preset Speed
2. Base Speed
3. Speed range
4. Speed Regulation
5. Regenerative Control
6. Four-quadrant Operation

WOUND ROTOR AC MOTOR DRIVES Rotor motor terdiri dari beberapa gulungan yang membawa motor melalui cincin slip ke poros motor. Gulungan-gulungan ini terhubung menuju sebuah kontroler, yang menempatkan resistor dalam rangkaian seri dengan gulungan tersebut. Dengan mengubah jumlah hambatan eksternal yang terhubung dengan rangkaian rotor, kecepatan motor dapat dikendalikan.Semakin kecil hambatan maka semakin cepat motornya. Kerugian menggunakan hambatan untuk mengontrol kecepatan adalah panas yang menggangu resistor. DIRECT CURRENT DRIVES Sistem gerak ini terdiri dari motor DC dan sebuah kontroler. Motor tersebut terdiri dari angker dinamo dan gulungan medan. Penggerak DC nonregeneratif, adalah yang motor DC hanya bergerak satu arah, dan menghasilkan torsi untuk beban dengan gesekan yang kuat, seperti pada blender dan mixer. Sedangkan penggerak DC regeneratif dapat berputar dua arah. EDDY CURRENT DRIVES Eddy Current Drives dapat digunakan untuk mengontrol kecepatan gulungan motor AC standar. Kontroler ini terdiri dari 2 bagian, yaitu kopling dan motor induksi. Jika cengkraman kopling tinggi, maka kecepatan motor meningkat menuju kecepatan maksimal, dan jika cengkraman direndahkan, maka kecepatan motor berkurang hingga berhenti. Dengan memvariasikan tegangan, torsi yang dihaslkan dan kecepatan juga dapat terkontrol.