RANCANGAN PROTEKSI MOTOR (TENAGA) LISTRIK

Agus Salim (WI Madya)

Abstrak

RANCANGAN PROTEKSI MOTOR (TENAGA) LISTRIK

Instalasi listrik pada dasarnya dikelompokan menjadi dua pokok utama yaitu instalasi pencahayaan yang kemudian dikenal dengan instalasi penerangan dan instalasi tenaga. Ada dua hal yang menjadi pembeda dari keduanya yaitu pada masalah toleransi tegangan masing-masing 6% hingga 10% untuk instalasi tenaga. 

Beda desain lainnya adalah tentang tatacara penentuan proteksi jaringan. Pada kesempatan ini akan dibahas tatacara penentuan nilai pengaman dan perlengkapan lain yang terkait dengan motor listrik sesuai dengan persyaratan yang berlaku (PUIL 2000).Kata kunci: Instalasi tenaga, proteksi dan desain

A.   Pengertian

Beberapa istilah pada instalasi listrik yang seyogyanya kita pahami dahulu misalnya seperti berikut:

I _N       Arus nominal atau kapasitas arus adalah  arus kerja alat listrik atau komponen atau mesin listrik sehingga yang akan dapat berkerja normal tanpa mengalami gangguan atau efek apapun.

Arus lebih, adalah arus yang melebihi arus nominal sehingga dapat menyebabkan gangguan kerja pada alat, komponen atau mesin listrik, yang disebabkan oleh adanya:

·         Beban lebih (over load), 

·         Hubung singkat (Short Circuit)  

B.   Data motor listrik

Motor listrik yang akan kita pasang pada jaringan listrik PLN atau sumber pasokan lain harus kita pahami dahulu data yang dapat dibaca pada nameplate motor. Untuk keperluan disain instalasi yang penting untuk dicatat minimal adalah: tegangan, arus, daya, sambungan dan IP.

Nameplate Motor

Spesifikasi motor dari data nameplate:

Tegangan                   :   400 V / 690  V

Arus listrik                   :   29  /  17   A

Daya   P                      :   15  kW

Sambungan                :    Δ  /  Y

Indek Proteksi             :   54

 Dalam memasang instalasi listrik kita terlebih dahulu membuat gambar. Gambar harus menggunakan simbol yang berstandar dan konsistensi harus selalu dijaga. Ada beberapa macam gambar yang seyogyanya dipersiapkan dalam persiapan memasang motor listrik.

Single line power diagram

Pertama kita harus merancang dahulu (minimal) gambar diagram tunggal daya seperti gambar 2. Rangkaian dasar untuk instalasi motor sederhana sesuai dengan nameplate (spesifikasi data) motor diatas maka kita dapat membuat desain :

• Pengaman jaringan
• Kapasitas kontraktor
• Jenis dan penampang kabel
• Pengaman motor
• Sambungan kumparan motor.

Untuk menyelesaikan desain tersebut kita harus tetap melihat PUIL 2000, katalog produk serta aturan lain yang berlaku.

C.   Rancangan  komponen  

Untuk menentukan jenis komponen dan rating current sesuai dengan beban yang terpasang maka kita harus mengacu PUIL  2000, Tabel 5-5-2 halaman 183. Sehingga kita dapat menghitung nilai proteksi yang akan kita pasang berdasarkan data motor, maka kita dapat tentukan:

1)      Pengaman jaringan, kita memilih pengaman jaringan dengan MCB atau NFB.  Nilai pengaman dapat diperoleh dengan hitungan:

MCB 3 Fase

·         Nilai minimum     =  1,25 x I_N motor, dimana  I_N  = 29 A.

                                   = 2,5 x 29 A = 36,25 A  (minimal 40 A)

·         Nilai maksimum   = 2,5 x 29 A

                             = 72,5 A (maksimal 63 A)

Dari katalog produk (MG) kita baca data MCB 3 fase antara 40A; 50A dan 63A. Kita (dalam kasus ini) dapat menentukan nilai maksimal MCB 63 A, jika diyakini beban yang akan diberikan memang besar.

Jadi pengaman jaringan kita pasang MCB, I_N  = 63 A.

2)      Kontaktor, pada dasarnya kapasitas kontaktor yang dipasang harus mampu dilewati sebesar arus beban maksimum.

     

Kontaktor Magnet

Dalam hal ini rating current kontaktor minimal sama dengan I_N pengaman diatasnya (MCB) yaitu 63 A, atau minimal sama dengan daya motornya yaitu P = 15 kW. Jadi kontaktor minimal 15 kW.

Kontaktor mempunyai konstruksi tuas-tuas NO dan NC. Kontak yang dibuat dari bahan perak sangat sensitif terhadap adanya busur api dan batas temperature yang diijinkan (fungsi arus listrik).

3)      Jenis dan penampang kabel, untuk menentukan jenis kabel kita harus mempertimbangkan kabel tersebut akan dipasang dilingkungan seperti apa, ditanam, diudara atau didalam pipa.

Kabel NYA 25 mm

Selain itu kabel yang kita pakai harus mempunyai kemampuan hantara arua (KHA) minimal sama dengan kapasitas pengamannya. Dalah hal ini KHA kabel minimal dipilih yang mempunyai kapasitas > 63 A.

Kita tentukan, kabel menggunakan NYA dipasang didalam pipa, maka kita lihat PUIL 2000, Tabel 7-3-1 diperoleh penampang 25 mm² dengan  KHA = 83 A. Jadi kabel yang dipasang adalah NYA 25 mm².

4)      Pengaman motor, pengaman motor dalam teknik kelistrikan dikenal dengan sebutan Thermal Overload Relay (TOR).

Thermal Overload Relay (TOR)

Peralatan listrik ini bekerja dengan menggunakan operasi bimetal. Dalam kondisi beban normal arus listrik yang mengalir pada nikelin yang dililitkan pada bimetal untuk memanaskan belum cukup dapat menyebabkan pemutusan arus. Tetapi saat arus beban melebihi arus nominal semakin lama bimetal akan bengkok dan akan menyentuh tuas kontak kontrol akibatnya arus ke beban akan putus, motor berhenti. Karena fungsi utama TOR dipakai untuk mengamankan motor tepatnya kumparan motor, maka harus dipilih TOR yang dapat di set arusnya sebesar arus nominal motor 29 A. Menurut katalog produk CLE, type NR2 Thermal Overload Relay, I_th=  28- 36 A. Arus thermal ini dapat diatur (di-setting) dengan memutar obeng minus ke angka  29 A atau mendekati angka 29.

Jika ternyata terjadi trip, setting current dapat dikoreksi akurasinya (disesuaikan).

5)   Sambungan kumparan motor, sambungan kumparan motor harus sesuai antara spesifikasi motor dengan tegangan sumber listrik yang tersedia. Jika tegangan PLN yang diberikan 3 x 380 Volt dan data nameplate motor  tertluis  Δ  / Y, tegangan 400/ 690  V maka arti data ini bila disesuaikan dengan pasokan listriknya adalah:

·         Kapasitas tegangan kumparan fase 400 V;

·         Sehingga yang cocok dengan pasokan PLN 380V, kumparanya disambung  Δ (delta).

·         Kumparan dapat disambung Y, tetapi operasi dalam waktu singkat (dalam hitungan detik) atau hanya cocok untuk “Starting” yang kemudian dikenal dengan pengasutan Bintang-Segitiga.

Catatan: Jika beban motor kapasitasnya melebihi 4 kW maka untuk menghindari Starting Current(arus awal) yang tinggi motor tersebut harus dioperasikan menggunakan sistem Y ke  Δ (bintang- segitiga).

Diagram  sambungan kumparan  Δ  dan  Y

Terminal motor 3 fase sambungan bintang

Terminal motor 3 fase sambungan segitiga

Dengan contoh rancangan disain instalasi beban motor tersebut kita dapat mengembangkan rancangan secara global dengan memperhitungkan faktor keserempakan, arus hubung singkat  ( I_k ), selektivitas, rangkaian kontrol serta tipe pemutus sirkit. Sehingga bila digambarkan secara keseluruhan dimulai dari Main Distribution Panel (panel Utama) hingga pada titik beban dapat dilihat seperti gambar 10.

Instalasi  tenaga sederhana

D. Kesimpulan

Dalam disain proteksi instalasi motor bila dibandingkan dengan desain pencahayaan  sangat berbeda cara dan sistem rangkaiannya. Perhitungan pengaman jaringan sangat mempengaruhi pemilihan komponen dan penghantar atau kabel yang akan dipakai. Prosedur perhitungan pengaman beban akhir sangat berbeda dengan prosedur perhitungan pengaman secara global.

Untuk pengaplikasiannya dapat juga dilihat pada artikel :
Penghubung Mesin Penggerak dengan Generator

Referensi:

1.       Badan Standarisasi Nasional, PUIL 2000, Yayasan PUIL, 2002.

2.       Trevor Linsley, Basic Electrical Installation Work, Fifth Edition, Elsevier Ltd. 2008

3.       www. Schneider.com.au (MG Katalog)

4.       www.cle-electrical.co.uk/p/2073/nr2-thermal-overload-relay-for-nc1-series.

5.       Brian Scaddan, Electrical Installation Work,6^th ed. Elsevier Ltd.,Italy, 2008