APLIKASI KONTAKTOR MAGNETIK

Transkripsi

1 APLIKASI KONTAKTOR MAGNETIK

2 CONTOH PANEL KENDALI MOTOR

3 KONTAKTOR MAGNETIK DC (RELE)

4 KONTAKTOR MAGNETIK AC

5 TOMBOL TEKAN DAN RELE

6 RANGKAIAN KONTAKTOR MAGNETIK

7 APLIKASI KONTAKTOR MAGNETIK UNTUK PENGENDALIAN MOTOR 1 FASE

8 RANGKAIAN BEBAN 3 FASE

9 PERBANDINGAN TEGANGAN, ARUS, DAYA DAN TORSI

10 PENYAMBUNGAN BELITAN MOTOR 3 FASE

11 PENGENDALIAN BEBAN 3 FASE

12 SKEMA STAR-DELTA MOTOR 3 FASE

13 JENIS SERTA KEGUNAAN KONTAKTOR MAGNET JENIS DAN KEGUNAAN KONTAKTOR MAGNET Sistem pengontrolan motor listrik semi otomatis yang menggunakan alat kontrol kontaktor magnet memerlukan alat bantu lain agar fungsi pengontrolan berjalan dengan baik seperti: tombol tekan, thermal overload relay dan alat bantu lainnya. Kontaktor magnet banyak digunakan untuk mengontrol motor-motor listrik 1 fasa dan 3 fasa, anatara lain untuk mengontrol motor dua arah putaran, strating bintang-segitiga, beberapa unit motor bekerja dan berhenti berurutan dan lain-lain. A. Kontaktor Magnet Kontaktor magnet atau sakelar magnet adalah sakelar yang bekerja berdasarkan kemagnetan. Artinya sakelar ini bekerja bila ada gaya kemagnetan. Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontakkontak. Sebuah kontaktor harus mampu mengalirkan arus dan memutuskan arus dalam keadaan kerja normal. Arus kerja normal ialah arus yang mengalir selama pemutusan tidak terjadi. Sebuah kontaktor kumparan magnetnya (coil) dapat dirancang untuk arus searah (arus DC) atau arus bolak-balik (arus AC). Kontaktor arus AC ini pada inti magnetnya dipasang cincin hubung singkat, gunanya adalah untuk menjaga arus kemagnetan agar kontinu sehingga kontaktor tersebut dapat bekerja normal. Sedangkan pada kumparan magnet yang dirancang untuk arus DC tidak dipasang cincin hubung singkat. 1. Kontaktor Magnet Arus Searah (DC) Kontaktor magnet arus searah (DC) terdiri dari sebuah kumparan yang intinya terbuat dari besi. Jadi bila arus listrik mengalir melalui kumparan, maka inti besi akan menjadi magnet. Gaya magnet inilah yang digunakan untuk menarik angker yang sekaligus menutup/ membuka kontak. Bila arus listrik terputus ke kumparan, maka gaya magnet akan hilang dan pegas akan menarik/menolak angker sehingga kontak kembali membuka atau menutup. Untuk merancang kontaktor arus searah yang besar dibutuhkan tegangan kerja yang besar pula, namun hal ini akan mengakibatkan arus yang melalui kumparan akan besar dan kontaktor akan cepat 1

14 panas. Jadi kontaktor magnet arus searah akan efisien pada tegangan kerja kecil seperti 6 V, 12 V dan 24 V. Gambar Komponen Kontaktor Magnetik DC atau Rele Gambar Animasi kerja Rele 2

15 Gambar fisik kontaktor magnet DC Bentuk fisik relay dikemas dengan wadah plastik transparan, memiliki dua kontak SPDT (Single Pole Double Throgh) Gambar 2.1, satu kontak utama dan dua kontak cabang). Relay jenis ini menggunakan tegangan DC 6V, 12 V, 24 V, dan 48 V. Juga tersedia dengan tegangan AC 220 V. Kemampuan kontak mengalirkan arus listrik sangat terbatas kurang dari 5 ampere. Untuk dapat mengalirkan arus daya yang besar untuk mengendalikan motor induksi, relay dihubungkan dengan Bila kontaktor untuk arus searah digunakan pada arus AC maka kemagnetannya akan timbul dan hilang setiap saat mengikuti gelombang arus AC. 1. Kontaktor Magnet Arus Bolak balik (AC) Kontruksi kontaktor magnet arus bolak-balik pada dasarnya sama dengan kontaktor magnet arus searah. Namun karena sifat arus bolakbalik bentuk gelombang sinusoida, maka pada satu periode terdapat dua kali besar tegangan sama dengan nol. Jika frekuensi arus AC 50 Herz berarti dalam 1 detik akan terdapat 50 gelombang. Dan 1 periode akan memakan waktu 1/50 = 0,02 detik yang menempuh dua kali titik nol. Dengan demikian dalam 1 detik terjadi 100 kali titik nol atau dalam 1 detik kumparan magnet kehilangan magnetnya 100 kali. 3

16 Simbol dan kode angka serta bentuk fisik dari kontaktor Karena itu untuk mengisi kehilangan magnet pada kumparan magnet akibat kehilangan arus maka dibuat belitan hubung singkat yang berfungsi sebagai pembangkit induksi magnet ketika arus magnet pada kumparan magnet hilang. Dengan demikian maka arus magnet pada kontaktor akan dapat dipertahankan secara terus menerus (kontinu). Bila kontaktor yang dirancang untuk arus AC digunakan pada arus DC maka pada kumparan itu tidak timbul induksi listrik sehingga kumparan menjadi panas. Sebaliknnya, bila kontaktor magnet untuk arus DC yang tidak mempunyai belitan hubung singkat diberikan arus AC maka pada kontaktor itu akan bergetar yang disebabkan oleh kemagnetan pada kumparan magnetnya timbul dan hilang setiap 100 kali. 4

17 Catatan: Kontaktor akan bekerja normal bila tegangannya mencapai 85 % dari tegangan kerja, bila tegangan turun kontaktor akan bergetar. Ukuran dari kontaktor ditentukan oleh batas kemampuan arusnya. Biasanya pada kontaktor terdapat beberapa kontak, yaitu kontak normal membuka (Normally Open = NO) dan kontak normal menutup (Normally Close = NC). Kontak No berarti saat kontaktor magnet belum bekerja kedudukannya membuka dan bila kontaktor bekerja kontak itu menutup/ menghubung. Sedangkan kontak NC berarti saat kontaktor belum bekerja kedudukan kontaknya menutup dan bila kontaktor bekerja kontak itu membuka. Jadi fungsi kerja kontak NO dan NC berlawanan. Kontak NO dan NC bekerja membuka sesaat lebih cepat sebelum kontak NO menutup. Simbol-simbol kontaktor magnet. Fungsi dari kontak-kontak dibuat untuk kontak utama dan kontak bantu. Kontak utama terdiri dari kontak NO dan kontak bantu terdiri dari kontak NO dan NC. Kontak utama digunakan untuk mengalirkan arus utama, yaitu arus yang diperlukan untuk pesawat pemakai listrik misalnya motor listrik, pesawat pemanas dan sebagainya. Sedangkan kontak bantu digunakan untuk mengalirkan arus bantu yaitu arus yang diperlukan untuk kumparan magnet, alt bantu rangkaian, lampulampu indikator, dan lain-lain. Dari informasi diatas dapat dilihat bahwa keuntungan penggunaan kontaktor magnet daripada saklar togel dan saklar Cam adalah, 5

18 * Arus listrik yang mengalir pada saklar pengontrol sangat kecil dibandingkan arus beban. * Dapat mengontrol beban listrik dari tempat jauh dengan kerugian tegangan yang relatif kecil. Mengoperasikan Motor 1 Fasa Dalam mengoperasikan motor 1 fasa dengan kendali elektromagnetik, dibutuhkan kontaktor magnet, MCB, dan tombol ON/ OFF (saklar tekan) untuk alat kontrolnya. Dengan kontaktor magnet, motor 1 fasa jenis split phasa dapat dijalankan dari jarak jauh, kontaktor dapat diletakkan pada tempat yang jauh dari operator. Sedangkan operator hanya mengendalikan tombol start untuk menjalankan dan tombol stop untuk mengendalikan. Dengan demikian operator dapat bekerja ditempat yang aman. Dari gambar rangkaian kontrol dan daya, terlihat kontak-kontak kontaktor magnet dipakai sesuai keperluannya. Pada rangkaian kontrol, fasa dihubungkan ke MCB 1 fase, kemudian melalui tombol OFF, menuju ke tombol ON, yang kemudian menuju coil pada kontaktor dan berakhir di netral, karena sakelar ON yang digunakan merupakan sakkelar tombol, maka dipakai sakelar pengunci/ bantu yang terhubung pararel ke kontak bantu kontaktor NO (Normally Open). Sedangkan pada rangkaian daya, perjalanannya yaitu dari Fasa melalui MCB dan menuju ke kontaktor (pada kontak utama), dan dari kontak utama menuju motor 1 fasa. Salah satu masukan kontak utama pada kontaktor dihubungkan melalui sumber netral dan keluarannya dihubungkan ke motor listrik. 6

19 a. Rangkain Kontrol b. Rangkaian Utama 7

20 c. Rangkaian Pengawatan 8

21 RANGKAIAN BINTANG / STAR-DELTA (Y-Δ) MOTOR INDUKSI TIGA FASA Pengasutan Motor Induksi dengan menghubungkan langsung pada saluran (Direct On Line) Pengasutan ini digunakan untuk motor-motor berdaya kecil. Pada cara ini motor dapat diasut pada tegangan saluran penuh dengan menggunakan penstart saluran yang dilengkapi dengan relai termis beban lebih. Cara ini dapat menghasilkan kopel start yang lebih besar mengingat kopel motor induksi berbanding lurus dengan kuadrat tegangan yang dikenakan. Kelemahan pengasutan cara ini adalah dapat menghasilkan arus start yang besar, karena itulah hanya digunakan untuk motor-motor yang berdaya kecil. Gambar rangkaian pengasutan langsung pada saluaran atau Direct On Line (DOL) 9

22 Rangkaian kendalinya disuplai dari tegangan 220 Volt. Pada saat tombol start S2 ditekan arus mengalir melalui F2 S1 S2 K1. Kontaktor megnetik 1 (K1) bekerja, kontak bantu K1 (NO) menutup dan motor terhubung pada saluran. Untuk selanjutnya, arus akan mengalir melalui F2 S1 Kontak bantu K1 K1. Pengasutan Motor Induksi dengan menggunakan penstart bintang/star delta (Y-Δ) Pada pengasutan ini selama periode start lilitan motor akan berada dalam hubungan bintang dan setelah selang waktu tertentu akan berpindah ke hubungan lilitan delta. Dengan cara ini kenaikan arus start dapat dibatasi hingga sepertiga kali saja dibandingkan bila motor langsung terhubung delta. Gambar berikut memperlihatkan rangkaian daya dan rangkaian kendali pengasutan star delta. Gambar rangkaian start motor star/bintang delta/segitiga 10

23 Rangkaian kendali pengasutan dengan cara ini disuplai oleh tegangan 220 Volt. Cara kerjanya : jika tombol start S2 ditekan, arus mengalir melalui F2 S1 S2 kontak bantu timer T (NC) kontak bantu K3 K1. Kontaktor magnetik 1 (K1) bekerja dan motor terhubung dalam lilitan bintang. Saat itu juga kontak bantu K1 (NC) membuka dan kontak bantu K1 (NO) menutup sehingga arus mengalir melalui F2 S1 S2 kontak bantu K1 (NO) K2. Kontaktor magnetik 2 (K2) bekerja dan motor terhubung pada sumber tegangan. Pada saat yang sama kontak bantu K2 (NO) menutup dan timer T bekerja. Setelah t detik kontak bantu T (NC) membuka sehingga K1 tidak dilewati arus (K1 tidak bekerja), kontak bantu T (NC) menutup, arus mengalir melalu F2 S1 kontak K2 (NO) kontak bantu T (NO) kontak bantu K1 (NC) K3. Kontaktor magnetik K3 bekerja, motor terhubung dalam belitan delta. Tombol S1 digunakan untuk melepaskan motor dari sumber tegangan. Dengan pengasutan cara ini, kenaikan arus start dapat dibatasi hingga sepertiga kali saja dibandingkan bila lilitan motor langsung terhubung delta. Hal ini dapat dibuktikan sebagai berikut: 11

24 Hubungan belitan, Tegangan, Arus Star dan Delta Bila stator dihubung star, maka : - Tiap belitan mendapatkan tegangan sebesar U/ 3 - Sehingga arus yang mengalir ditiap belitan sebesar IfY = IY Bila stator dihubungkan delta, maka : - Tiap belitan mendapatkan tegangan sebesar U - Sehingga arus yang mengalir ditiap belitan sebesar IfΔ - Arus fasa untuk belitan delta : IfΔ = 3 IfY Bila dibandingkan, SUMBER: 12

25 Penyambungan Rangkaian Motor On Off (interlock) Rangkaian ini dikenal juga dengan istilah DOL Starter seperti artikel yang pernah saya bahas sebelumnnya. Sebelum melihat gambar penyambungan rangkaian motor On Off ini, anda sebaiknya membaca artikel saya yang berjudul InterLock Kontaktor.. disana anda akan menemukan penjelasan apa dan bagaimana cara kerja rangkaian ini, berikut juga wiring diagramnya. Di foto gambar penyambungan rangkaian motor On Off ini, saya menggunakan tegangan 380V pada kontrol pengendalinya. Artinya, disini saya menggunakan Kontaktor 380V agar lebih efisien. Nah... bagaimanakah wiring diagramnya bila menggunakan kontaktor 220V? (cari caranya sendiri yahh.. :P). 13

26 Penyambungan Rangkaian Motor Star Delta (Bintang Segitiga) Dalam penyambungan rangkaian motor star delta ini, mungkin sedikit agak berbeda dari wiring diagram yang ada pada artikel saya sebelumnya yaitu yang berjudul Wiring Diagram Star Delta dan Pengaplikasian Kerja NO dan NC Proteksi Motor Listrik. Tetapi tidak akan menjadi masalah, karena prinsip kerjanya tetaplah sama. Disini saya menggunakan 1 tegangan pada rangkaian pengendalinya.. yaitu 220V untuk Kontaktor dan Timer. Khusus untuk timer, saya menggunakan Omron H3CR-A8, 220V, yang mempunyai range 0~30 Jam. Selamat menikmati keruwetan gambarnya.. :) 14

27 Penyambungan Rangkaian Motor Forward Reverse (bolak balik) Pada gambar diatas, secara prinsipanya sama dengan wiring diagram yang terdapat pada artikel saya sebelumnya yang berjudul Wiring Diagram Motor Bolak Balik (Forward Reverse), hanya saja disini saya memasang NC dari thermal overload langsung pada koil kontaktor, dan NC dari K1 dan K2 yang terhubung dari NO tombol masingmasing. Silahkan untuk membandingkan wiring diagramnya dengan foto gambar penyambungannya diatas Prinsip kerjanya adalah, bila tombol fwd ditekan maka motor akan berputar kekanan. Untuk memutar balik putaran motor kekiri maka perlu ditekan terlebih dahulu tombol Off, baru bisa memutar kearah sebaliknya (kiri) dengan menekan tombol rev. Dan untuk mematikannya tekan tombol Off yang sama, karena fungsi tombol Off disini untuk memutuskan kedua fungsi kerja rangkaian. 15

28 Penyambungan Rangkaian Motor Off dengan Timer Rangkaian ini belum pernah saya bahas sebelumnya, tetapi bila anda jeli untuk mempelajari artikel-artikel tentang wiring diagram saya yang ada di blog ini, maka anda pasti akan menemukan prinsip dasar kerjanya. Prinsip kerja dari rangkaian ini adalah, memutus kerja rangkaian kontaktor sesuai dengan waktu yang diinginkan secara otomatis dengan timer. Pada rangkaian ini, saya juga memasang tombol off sebagai pemutus rangkaian manual. Hal tersebut semata-mata hanya untuk menjaga kalau-kalau kerja rangkaian tersebut tidak sesuai yang diharapkan atau mengalami masalah (trouble). 16

29 Penyambungan Rangkaian Motor Work Interchangeably (Kerja Bergantian) Khusus untuk foto gambar rangkaian ini, saya mengadaptasikan kerja rangkaian lampu flip-flop seperti pada artikel saya sebelumnya yang berjudul Wiring Diagram Rangkaian Lampu Flip Flop Menggunakan TDR (Timer), dengan hanya menggunakan 2 timer saja pada kerja rangkaiannya. Rangkaian ini bisa diaplikasikan pada rangkaian kerja motor sirkulasi, atau kerja motor induksi 3 phasa yang bekerja secara terus menerus. Pada sistem kerja seperti itulah rangkaian ini sangat dibutuhkan, agar motor induksi dapat diistirahatkan kerjanya. Karena pemakaian yang terlalu lama bisa juga mengurangi umur sebuah motor induksi. Prinsip kerjanya adalah, ketika tombol On ditekan maka motor 1 akan bekerja sesuai waktu yang diinginkan. Ketika telah mencapai waktunya, maka motor 1 akan mati dan bersamaan itu juga motor 2 akan bekerja sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan. Dan begitu telah mencapai waktunya, maka motor 2 akan mati dan motor 1 akan menyala lagi sesuai ketetapan waktunya.. begitu seterusnya. Dan 17

30 untuk mematikan kerja rangkaian ini, cukup dengan menekan tombol Off. Rangkaian ini menggunakan tegangan 220V pada rangkaian pengendalinya, artinya Timer, Relay dan Kontaktor menggunakan koil bertype 220V (perhatikan pengabelan yang berwarna hijau terang). Catatan Motor Induksi 3Ø/380V diatas 5 HP, harus dihubung star delta. (atau baca dulu penjelasan tentang name plate-nya disini) Karena penampakan gambar rangkaian diweb browser ini amat terbatas, Anda disarankan untuk mendownload gambar-gambar yang ada dan mencetaknya dengan printer berwarna agar lebih jelas mempelajarinya. 18

31 WIRING DIAGRAN MEMBALIK PUTARAN MOTOR AC 3 FASE Motor Bolak Balik ini adalah salah satu kerja motor induksi 3 phasa yang sering digunakan pada mesin mesin produksi oleh banyak kalangan industri, baik industri kecil maupun industri besar. Secara spesifik penggunaannya tidaklah terlalu penting, karena mesin mesin produksi terus mengalami perkembangan dari segi pemanfaatan dan kontruksi mesinnya itu sendiri. Namun secara prinsipalnya adalah sama, yaitu membolak balikkan arah putaran motor induksi dengan tombol tombol atau rangkaian interlock tertentu. Baiklah.. langsung saja saya jelaskan prinsip sederhana dari rangkaian Motor induksi 3 phasa Bolak Balik atau Forward Reverse, melalui bahasa gambar agar mudah mempelajarinya. Coba lihat gambar di bawah ini 19

32 Dalam gambar diatas dijelaskan: gambar A: arah putaran motor ke arah kanan bila urutan phasa input R-S-T masuk dalam rangkaian Breaker dan Kontaktor ke motor. gambar B: arak putaran motor ke arah kiri bila urutan phasa input yang masuk dalam rangkaian dan ke motor adalah kebalikannya, yaitu T-S-R Klik disini untuk mengetahui secara teoritis bagaimana arah putaran motor menjadi bolak balik sesuai dengan urutan phasa input. Lalu perhatikan gambar berikut dibawah ini. Dalam gambar diatas dijelaskan 20

33 gambar A: Saya sudah menambahkan thermal overload dan 2 kontaktor dalam rangkaian, yaitu K1 dan K2. Dalam gambar A ini K1 dalam posisi NC atau sedang dalam kondisi ON, dan K2 dalam posisi Off. Lihatlah bagaimana urutan phasa input R-S- T masuk dalam rangkaian, sehingga putaran motor menjadi kearah kanan. gambar B: Dalam gambar B ini urutan phasa input yang masuk dalam rangkaian adalah kebalikannya, yaitu T-S-R bila K2 dalam posisi NC atau ON, dan K1 dalam posisi Off. Dan membuat arah putaran motor menjadi kearah kiri. Dalam penggambaran realnya atau Rangkaian Utamanya dapat dilihat pada gambar dibawah ini: urutan phasa input motor R-S-T 21

34 urutan phasa input motor T-S-R Pada gambar A dibawah ini adalah wiring untuk menghidup matikan K1 dan K2 satu persatu. Artinya adalah: bila tombol hijau ditekan, maka K1 akan bekerja dan berhenti bila tombol dilepas. Begitu juga K2 bila tombol merah ditekan dan dilepas. Bisakah Anda bayangkan bila tombol tombolnya ditekan bersamaan?? iya... pada rangkaian utamanya akan terjadi korsleting 3 phasa!! Lalu bagaimana kelanjutannya..?? Lihat gambar B!! klik gambar untuk memperbesar 22

35 Untuk membuat kerja K1 dan K2 secara bergantian, kita bisa memanfaatkan NC pada masing masing kontaktor seperti pada gambar B. NC dari K1 dipasang seri pada jalur input koil K2, begitu juga sebaliknya, NC dari K2 dipasang seri pada jalur input koil K1. Lalu lihat gambar C dan D!! bila tombol hijau ditekan, maka K1 akan bekerja dan NC dari K1 akan menjadi NO yang menyebabkan tombol merah atau K2 tidak akan bisa berfungsi karena jalur inputnya terputus selama K1 masih bekerja. Begitu juga sebaliknya yang terjadi bila tombol merah ditekan setelah K1 tidak bekerja. Sebagi finalisasi wiring rangkaian Forward Reverse ini, kita harus memasang juga sistem Proteksi Motor untuk mengamankan motor dari beban lebih dengan menggunakan NC dari Thermal Overloadyang telah terpasang sebelumnya, seperti pada gambar berikut dibawah ini Dan saya sertakan juga wiring rangkaian Forward Reverse ini dengan sistem interlock untuk fungsi kerja motor lain yang mungkin Anda butuhkan. 23

36 24