BAB II LANDASAN TEORI

Transkripsi

1 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. MCB ( Miniature Circuit Breaker ) MCB adalah suatu peralatan pemutus rangkaian listrik pada suatu sistem tenaga listrik, yang mampu untuk membuka dan menutup rangkaian listrik pada semua kondisi, termasuk arus hubung singkat, sesuai dengan ratingnya. Juga pada kondisi tegangan yang normal ataupun tidak normal. Miniature Circuit Breaker (MCB) di desain dengan fungsi utama untuk : mengamankan kabel terhadap beban lebih dan arus hubung singkat. melewatkan arus tanpa pemanasan lebih. membuka dan menutup sebuah sirkit di bawah arus pengenal. MCB biasanya digunakan oleh PLN sebagai pembatas daya pada pelanggan - pelanggan daya rendah (daya 450VA VA). Letaknya dibawah kwh meter dan di dalam panel bagi instalasi (biasanya didalam ruangan). MCB merupakan sebuah pengaman yang bekerja berdasarkan prinsip Bimetal, dengan beberapa elemen operasi yaitu : 1. Terminal trip (Bimetal) 2. Elektromagnetik trip (Coil) 3. Pemadam busur api 4. Mekanisme pemutusan 7

2 Berdasarkan konstruksinya, maka MCB memiliki dua cara pemutusan yaitu : pemutusan bersarkan panas dan berdasarkan elektromagnetik. Pemutusan berdasarkan panas dilakukan oleh batang bimetal, yaitu : perpaduan dua buah logam yang berbeda koefisien muai logamnya. Jika terjadi arus lebih akibat beban lebih, maka bimetal akan melengkung akibat panas dan akan mendorong tuas pemutus tersebut untuk melepas kunci mekanisnya. Pemutusan berdasarkan elektromagnetik dilakukan oleh koil, jika terjadi hubung singkat maka koil akan terinduksi dan daerah sekitarnya akan terdapat medan magnet sehingga akan menarik poros dan mengoperasikan tuas pemutus. Untuk menghindari dari efek lebur, maka panas yang tinggi dapat terjadi bunga api yang pada saat pemutusan akan diredam oleh pemadam busur api (arc-shute) dan bunga api yang timbul akan masuk melalui bilah-bilah arc-shute tersebut. Keuntungan sebuah pengaman otomatis adalah dapat segera digunakan lagi setelah terjadi pemutusan, dalam pengaman otomatis terdapat kopeling jalan bebas karena kopeling ini otomatisnya tidak bisa digunakan kembali kalau ganguannya belum di perbaiki kembali oleh sistemnya. Sifat dari MCB adalah : a) Arus beban dapat diputuskan bila panas yang ditimbulkan melebihi panas yang dizinkan. b) Arus hubung singkat dapat diputuskan tanpa adanya perlambatan c) Setelah dilakukan perbaikan, maka MCB dapat digunakan kembali 8

3 Gambar 2.1. Konstruksi MCB ( Miniatur Circuit Breaker ) Keterangan gambar : 1. Tuas aktuaror operasi On-Off 2. Mekanisme Actuator 3. Kontak penghubung 4. Terminal Input-Output 5. Batang Bimetal 6. Plat penahan & penyalur busurapi 7. Solenoid / Trip Coil 8. Kisi-kisi pemadam busur api Berdasarkan waktu pemutusanya, pengaman otomatis dibagi atas : o Type G (General) Biasanya digunakan untuk instalasi motor listrik Pada jenis ini digunakan untuk mengamankan motor-motor kecil AC maupun DC, mengamankan alat-alat listrik dan juga rangkaian 9

4 akhir besar untuk penerangan, seperti penerang pada bangsal pabrik dll. Pengaman elektro magnetiknya berfungsi pada 8 11 x I nominalnya untuk AC dan 14 x I nominal untuk DC. o Type L (Line) Biasanya digunakan untuk instalasi jala-jala Pada jenis ini pengaman thermisnya disesuaikan dengan meningkatnya suhu hantaran, kalau terjadi beban lebih dan suhu hantaranya melebihi suatu nilai tertentu, maka elemen bimetalnya akan memutuskan rangkaian. Kalau terjadi hubung singkat, maka arusnya kan diputuskan oleh pengaman elektromagnetik. Untuk AC adalah : 4 6 x In dan DC adalah : 8 x In dimana pemutusan arusnya akan berlangsung dalam waktu 2 detik. o Type H (Home) Biasanya digunakan untuk instalasi rumah/gedung. Secara thermis jenis ini sama dengan otomat type L, tapi pengaman elektro magneriknya akan memutuskan dalam waktu 0,2 detik. Untuk AC 2,5 3 x In dan DC 4 x In. jenis otomat ini digunakan untuk instalasi rumah, dimana kondisi gangguan yang relative kecil pun harus diputuskan dengan cepat, jadi kalau terjadi gangguan tanah, maka bagian bagian yang terbuat dari logam tidak akan lama bertegangan. o Type K&U Biasanya digunakan untuk rangkaian elektronika atau trafo. 10

5 2.2. Timer 24 jam SUL 181 h Saklar waktu atau time switch digunakan untuk menghidupkan lampu berdasarkan kontrol waktu. Sakelar waktu biasanya dipakai di bangunan komersial kecil, bangunan apartemen, dan papan reklame outdoor, pencahayaan parkir dan di dalam rumah tinggal biasa. Sakelar waktu merupakan rangkaian sakelar yang bekerja dengan menggunakan waktu tunda tertentu. Rangkaian sakelar tunda ini boleh di bilang serba guna dalam penggunaanya misalnya untuk memadamkan lampu, penerapan lainnya adalah sebanyak kemampuan fantasi kita. Tapi yang perlu diperhatikan adalah kemampuan pembebanan relay karena relay ini punya type berbeda dan kemampuan pembebanan maksimumnya juga beda. Perangkat ini sederhana mengganti sakelar dinding konvensional. Setelah interval waktu yang ditentukan setelah mengaktifkan operasi, tombol pengatur waktu akan mematikan lampu. Sakelar ini dapat diprogram untuk memberikan sinyal peringatan sebelum lampu dimatikan. Menggunakan sakelar waktu merupakan salah satu cara untuk menghemat energi. Perangkat ini mematikan lampu setelah periode waktu yang telah ditentukan setelah lampu telah diaktifkan. Sebagai contoh, pengguna masuk ke sebuah ruangan, saat timer aktif lampu menyala dan ketika timer berakhir, lampu dimatikan. Namun sakelar waktu menghemat energi tidak sebaik sensor yang lebih efektif menghemat energy. Saklar waktu ini berfungsi sebagai alat penghitung waktu, manakala waktu yang telah ditetapkan tercapai maka output kontaknya akan bekerja. Ada dua macam jenis timer, pertama timer on delay kedua timer off delay. Timer on delay bekerja ketika tegangan supply masuk, sedangkan timer off delay bekerja pada saat tegangan supply terputus atau off. 11

6 Gambar 2.2. Fisik Timer switch SUL 181 h Salah satu contoh penggunaan timer adalah, digunakan untuk memberi delay / timing pada sarana input atau masukan dari sensor seperti photo sensor atau lainnya, sehingga ketika sensor bekerja, akan didelay terlebih dulu oleh timer tsb. Hal ini bertujuan melindungi rangkaian agar tidak on-off ketika sensor tertutup benda yang hanya sekilas lalu saja. (dalam hal ini tergantung pemakaiannya) Photocell Photocell adalah sejenis rangkaian elektronik yang berisi komponen LDR (light dependent resistor) dalamnya, berfungsi sebagai saklar otomatis yang ON dan OFF-nya bisa disetting secara otomatis berdasarkan sensor cahaya. Photocell menggunakan prinsip kerja resistor dengan sensitivitas cahaya (LDR=Light 12

7 Dependent Resistor). Apabila kondisi gelap atau mendung maka nilai resistansi akan menjadi rendah sehingga arus mengalir dan lampu akan menyala. Sebaliknya pada kondisi terang, nilai resistansi menjadi tinggi sehingga arus tidak dapat mengalir dan lampu akan mati. Photocell juga merupakan elemen-elemen yang daya hantarnya merupakanfungsi dari radiasi elektromagnetik yang masuk. Banyak bahan bersifat fotokonduktif sampai tingkat tertentu, akan tetapi yang terpenting secara komersial adalah kadmiumsulfida, germanium dan silikon. Respons spektral dari sel kadmium-sulfida hampir sesuai dengan mata manusia, dan dengan demikian sel ini sering digunakan dalam pemakaian dimana penglihatan manusia merupakan suatu faktor, seperti halnya pengontrolan cahaya jalan atau pengontrol selaput pelangi otomatik pada alat-alat kamera. Elemenelemen dasar dari sebuah photocell adalah substrat keramik, lapisan bahan konduktif, elektroda metalik untuk menghubungkan alat ke sebuah rangkaian, dan sebuah penutup tahan uap air. Photocell menggunakan prinsip kerja resistor dengan sensitivitas cahaya (LDR=Light Dependent Resistor). Apabila kondisi mendung maka akan terkihat gelap maka nilai resistansi akan menjadi rendah sehingga arus mengalir dan lampu akan menyala. Sebaliknya pada kondisi terang, nilai resistansi menjadi tinggi sehingga arus tidak dapat mengalir dan lamp akan mati. Rangkaian photocell banyak digunakan pada instalasi penerangan lampu jalan, mercusuar, atau lampu-lampu yang membutuhkan otomatisasi. 13

8 . Gambar 2.3. Fisik dan simbol LDR Pemilik rumah sering menggunakan saklar otomatis untuk mengendalikan lampu teras atau lampu taman. Saklar otomatis yang ada dipasaran menggunakan photocell sebagai sensor cahaya. Photocell yang terkena sumber cahaya yang sangat terang akan memiliki nilai hambatan (resistansi) yang sangat kecil. Photocell yang tidak terkena sumber cahaya (didalam kegelapan) akan memiliki nilai hambatan (resistansi) yang sangat besar. IC op-amp ua741 digunakan sebagai IC pembanding tegangan. Photocell yang tidak terkena sumber cahaya (didalam kegelapan) akan memiliki nilai hambatan (resistansi) yang sangat besar, sehingga tegangan pada masukan pembalik dari IC op-amp ua741 akan lebih kecil dari tegangan referensi pada masukan yang tidak membalik. Output dari IC op-amp ua741 menjadi positif dan transistor BC109 yang difungsikan sebagai saklar relay ON untuk mengaktifkan relay. Kontak relay NO menjadi NC saat relay ON, sehingga lampu hidup (ON). Dioda 1N4007 difungsikan sebagai diode. Saklar otomatis pada lampu yang ada dipasaran (Gambar 2.3.2) memiliki kekurangan bahwa saat sensor cahaya photocell tertutup oleh benda lain atau sensitifiasnya berkurang maka lampu akan terus menyala (ON). Lampu yang 14

9 menyala setiap hari akan mengakibatkan pemborosan dalam pemakaian energi listrik. Saklar otomatis pada lampu harus dibuat beroperasi dengan mempertimbangkan waktu. Saklar otomatis pada lampu harus dapat mematikan lampu saat siang hari saat sensor cahaya mendeteksi gelap dan memberikan peringatan kepada pemilik rumah bahwa saklar otomatis pada lampu mengalami gangguan. Gambar 2.4. Photocell di Pasaran 2.4. Relay Relay adalah sebuah piranti elektro mekanik yang dioparasikan berdasarkan variasi masukan, untuk mengontrol piranti-piranti lain yang dihubungkan pada keluaran relay. 15

10 Gambar 2.5. Relay Type MY4N Relay berfungsi untuk memutuskan atau mengalirkan arus listrik yang dikontrol dengan memberikan tegangan suplai pada koilnya. Ada dua jenis relay berdasarkan tegangan untuk menggerakkan koilnya, yaitu relay DC dan relay AC. Pada rangkaian ini menggunakan relay DC dengan tegangan 6 volt. Gambar 2.6. Simbol diagram relay. Kontak-kontak ini dapat digunakan mengontrol arus yang lebih besar dalam rangkaian. Fungsi utama relay adalah untuk mengontrol arus yang lebih 16

11 besar dalam rangkaian dengan arus kecil yang melewati koil relay. Pada simbol diatas terdiri atas sebuah kumparan dan dua set kontak, satu diantaranya terbuka (Normally Open atau NO), dan lainnya tertutup (Normally Close atau NC). Sewaktu ada tegangan suplai pada koil relay, maka kontak NO akan terhubung dan kontak NC akan terbuka. Sebaliknya saat tidak ada suplai pada koil relay maka kontak NO kembali terbuka dan kontak NC kembali terhubung Remote Control Remote Control adalah sebuah alat elektronik yang digunakan untuk mengoperasikan sebuah mesin dari jarak jauh.. Pada umumnya, pengendali jarak jauh digunakan untuk memberikan perintah dari kejauhan kepada televisi atau barang-barang elektronik lainnya seperti sistem stereo dan pemutar DVD. Remote control untuk perangkat-perangkat ini biasanya berupa benda kecil nirkabel yang dipegang dalam tangan dengan sederetan tombol untuk menyesuaikan berbagai setting, seperti misalnya saluran televisi, nomor trek, dan volume suara. Malah, pada kebanyakan peranti modern dengan kontrol seperti ini, remote controlnya memiliki segala kontrol fungsi sementara perangkat yang dikendalikan itu sendiri hanya mempunyai sedikit kontrol utama yang mendasar. Kebanyakan remote berkomunikasi dengan perangkatnya masing-masing melalui sinyal-sinyal infra merah dan beberapa saja melalui sinyal radio. Remote control biasanya menggunakan baterai AAA yang kecil atau AA sebagai catu daya 17

12 Gambar 2.7. Fisik remote control 2.6 Transistor Transistor adalah piranti elektronik yang menggantikan fungsi tabung elektron-trioda, dimana transistor ini mempunyai tiga elektroda, yaitu Emitter, Collector dan Base. Fungsi utama atau tujuan utama pembuatan transistor adalah sebagai penguat (amplifier), namun dikarenakan sifatnya, transistor ini dapat digunakan dalam keperluan lain misalnya sebagai suatu saklar elektronis. Susunan fisik transistor adalah merupakan gandengan dari bahan semikonduktor tipe P dan N seperti digambarkan dibawah ini. Gambar 2.8. Bahan semi konduktor tipe P dan N 18

13 Sedangkan gambar rangkaian penggantinya sama dengan dua buah dioda yang dipasang saling bertolak seperti terlihat dibawah ini. Gambar 2.9. Rangkaian pengganti dengan dua buah dioda Berikut memperlihatkan beberapa bangun fisik dan konstruksi transistor bipolar, dikatakan bipolar karena terdapat dua pembawa muatan, yaitu elektron bebas dan hole. Sedangkan jenisnya ada dua macam, yaitu jenis PNP dan NPN yang simbolnya diperlihatkan pada gambar dibawah ini. Gambar Simbol transistor NPN dan PNP 19

14 2.7 Resistor Resistor atau tahanan merupakan salah satu komponen dasar elektronika yang sangat penting di dalam membuat suatu system elektronika. Fungsi resistor adalah untuk menahan arus listrik. Simbol resistor adalah R dengan satuan resistansi (Ω) Ohm (Kilo Ohm, Mega Ohm). 1K Ohm = Ohm (1K Ω) 1M Ohm = Ohm (1MΩ). Untuk mengetahui nilai resistansi sebuah resistor dapat dilakukan dengan dua cara. Pertama dengan melihat kode warna dan kedua dengan cara diukur langsung dengan alat ukur Ohm Meter.Kode warna resistor berbentuk gelang atau strip yang melingkar pada fisik komponen. Resistor dengan daya besar atau rsisitor khusus pada beberapa system seperti motherboard biasanya tidak menggunakan kode warna tetapi nilai resistansi ditulis dengan notasi huruf atau kode warna diwakili dengan angka seperti 4k7 5w, w, 1 5w, dan lain-lain. Gambar Fisik resistor 20

15 2.7.1 Cara membaca harga resistansi resistor Identifikasi empat pita adalah skema kode warna yang paling sering digunakan. Ini terdiri dari empat pita warna yang dicetak mengelilingi badan resistor. Dua pita pertama merupakan informasi dua digit harga resistansi, pita ketiga merupakan faktor pengali (jumlah nol yang ditambahkan setelah dua digit resistansi) dan pita keempat merupakan toleransi harga resistansi. Kadang-kadang terdapat pita kelima yang menunjukkan koefisien suhu, tetapi ini harus dibedakan dengan sistem lima warna sejati yang menggunakan tiga digit resistansi. Sebagai contoh, hijau-biru-kuning-merah adalah 56 x 10 4 Ω = 560 kω ± 2%. Deskripsi yang lebih mudah adalah: pita pertama, hijau, mempunyai harga 5 dan pita kedua, biru, mempunyai harga 6, dan keduanya dihitung sebagai 56. Pita ketiga,kuning, mempunyai harga 10 4, yang menambahkan empat nol di belakang 56, sedangkan pita keempat, merah, merupakan kode untuk toleransi ± 2%, memberikan nilai Ω pada keakuratan ± 2%. 21

16 Tabel 2.1. Tabel kode warna resistor 22

17 2.8 Kapasitor Kapasitor adalah komponen elektronika yang digunakan untuk menyimpan muatan listrik yang terdiri dari dua konduktor dan di pisahkan oleh bahan penyekat (bahan dielektrik) tiap konduktor di sebut keping. Kapasitor atau yang sering disebut kondensator merupakan komponen listrik yang dibuat sedemikian rupa sehingga mampu menyimpan muatan listrik. Untuk rangkaian elektronik praktis, satuan farad adalah sangat besar sekali. Umumnya kapasitor yang ada di pasaran memiliki satuan : µf, nf dan pf. o 1 Farad = µf (mikro Farad) o 1 µf = pf (piko Farad) o 1 µf = nf (nano Farad) o 1 nf = pf (piko Farad) o 1 pf = µµf (mikro-mikro Farad) o 1 µf = 10-6 F o 1 nf = 10-9 F o 1 pf = F 23

18 Gambar Fisik jenis jenis kapasitor Prinsip kerja sebuah kapasitor pada umumnya sama halnya dengan resistor yang juga termasuk dalam kelompok komponen pasif, yaitu jenis komponen yang bekerja tanpa memerlukan arus panjar. Kapasitor terdiri atas dua konduktor (lempeng logam) yang dipisahkan oleh bahan penyekat (isolator). Isolator penyekat ini sering disebut sebagai bahan (zat) dielektrik. Berdasarkan kegunaannya kondensator di bagi menjadi : 1. Kondensator tetap (nilai kapasitasnya tetap tidak dapat diubah) 2. Kondensator elektrolit (Electrolit Condenser = Elco) 3. Kondensator variabel (nilai kapasitasnya dapat diubah-ubah) 24

19 Gambar Simbol - simbol kapasitor 2.9 Kabel kontrol Kabel kontrol adalah kabel tembaga atau almunium yang berfungsi untuk menghubungkan komponen satu dengan yang lainnya sehingga menjadi kesatuan sistem pengontrolan yang diinginkan. Adapaun kabel yang digunakan dalam adalah berspesikasi nyaf 1c x 1,5 mm karena lentur dan mudah dalam perakitan conection antar komponen yang digunakan. Gambar Fisik kabel NYAF 1C x 1,5 mm 25

20 2.10 Pilot Lampu Lampu pilot adalah komponen elektronika yang berfungsi untuk mengecek ada tidaknya arus.biasanya di tandai dengan nyalanya lampu tersebut.funsi lampu pilot yaitu sebagai indikator Macam-macam lampu pilot: a) lampu pilot dengan tegangan 110volt/220volt b) lampu pilot dengan tegangan 12volt,6volt dan 3volt Gambar Pilot lampu 2.11 Saklar Manual Off Auto Saklar ini adalah salah satu jenis dari sakelar manual. Saklar ini banyak digunakan dalam rangkaian utama pada rangkaian control panel. Misalnya untuk hubungan bintang segitiga, membalik putaran motor listrik 1 fasa atau motor listrik 3 fasa. Alat ini terdiri dari beberapa kontak, arah pemutaran dan sakelar akan mengubah kontak-kontak menutup atau membuka dan beroperasi dalam satu putaran. 26

21 Gambar Saklar Manual Off Auto 2.12 Box Panel Panel adalah susunan beberapa bidang yang membentuk satu kesatuan bentuk dan fungsi. panel listrik merupakan tempat pengaturan pembagi dan pemutus aliran listrik. Pintu panel adalah daun pintu yang terdiri dari beberapa plat papan besi dan acrilic solid dirangkai oleh rangka / ram. Box Panel listrik banyak dibuat orang untuk pengamanan dan kerapihan suatu instalasi Listrik. Tapi sedikit orang yang memahami dari fungsi box panel listrik. Ini terlihat dari pengamatan pada waktu pemasangan/ instalasi lampu. Box terlihat rumit dan tidak kelihatan jalurnya. Dengan perencanaan yang matang dan ketelitian yang tinggi diharapkan box listrik menjadi sederhana dan mudah dimengerti. Kalau perlu ada gambar denah sederhana. Proses pembuatan box panel paling dominan di proses bending (tekuk) maka marking layout bending dan cutting sangat perlu dikuasai dalam pembuatan 27

22 di bidang ini. Material box panel idealnya adalah alumunium, tetapi memang paling banyak digunakan plat besi biasa dengan finishing powder coating kekuatan atau kwalitas cukup baik, dan mungkin tergantung pada specifikasi tehnik perencanaan para owner atau para pemesannya. Gambar Fisik Box Panel Listrik 28