Rangkaian Pengendali Motor listrik 3 fasa untuk Pompa Air Satu Tingkat
A. Rangkaian Utama (tanpa pengasutan)
B. Rangkaian kontrol
C. Tata letak sistem pengendalian
D. Prinsip kerja pengendalian
- Motor Pompa dapat dioperasikan secara langsung tanpa pengasutan, secara manual dan otomatis menggunakan saklar 3 posisi “Man-0-Auto”
- Bila saklar diputar pada posisi “Auto”, motor pompa akan bekerja secara otomatis mengikuti posisi saklar pelampung S1 yang menggantung sampai batas / level air bawah
- Juga dapat berlaku sebaliknya, jika permukaan air mencapai batas/level atas, pompa akan mati
- Lampu indicator H1 menyala sebagai tanda motor pompa bekerja dan bila lampu padam motor pompa tidak bekerja
- Alarm/Sirine H2 akan berbunyi jika terjadi gangguan beban lebih pada motor atau bila permukaan air tendon melampaui batas/level atas dan mengaktifkan saklar pelampung S2. Maka untuk mematikan alarm digunakan sebuah tombol set S3
SYSTEM PENGENDALIAN MOTOR
Tahapan mengoperasikan motor pada dasarnya dibagi menjadi 3 tahap, yaitu :
1. Mulai Jalan (starting)
Untuk motor yang dayanya kurang dari 4 KW, pengoperasian motor dapat disambung secara langsung (direct on line). Sedangkan untuk daya yang besar pengasutannya dengan pengendali awal motor (motor starter) yang bertujuan untuk meredam arus awal yang besarnya 5 sampai 7 kali arus nominal.
2. Berputar (running)
Beberapa saat setelah motor mulai jalan, arus yang mengalir secara bertahap segera menurun ke posisi arus nominal. Selanjutnya motor dapat dikendalikan sesuai kebutuhan, misalnya dengan pengaturan kecepatan, pembalikan arah perputaran, dan sebagainya.
3. Berhenti (stopping)
Tahap ini merupakan tahap akhir dari pengoperasian motor dengan cara memutuskan aliran arus listrik dari sumber tenaga listrik, yang prosesnya bisa dikendalikan sedemikian rupa (misalnya dengan pengereman / break), sehingga motor dapat berhenti sesuai dengan kebutuhan.
Jenis kendali motor ada 3 macam, yaitu :
1. Kendali Manual
Instalasi listrik tenaga pada awalnya menggunakan kendali motor konvensional secara manual. Untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik digunakan saklar manual mekanis, diantaranya adalah saklar togel (Toggle Switch). Saklar ini merupakan tipe saklar yang sangat sederhana yang banyak digunakan pada motor-motor berdaya kecil. Operator yang mengoperasikannya harus mengeluarkan tenaga otot yang kuat.
2. Kendali Semi Otomatis
Pada kendali semi otomatis, kerja operator sedikit ringan (tidak mengeluarkan tenaga besar), cukup dengan jari menekan tombol tekan start saat awal menggerakkan motor dan menekan tombol stop saat menghentikan putaran motor. Untuk menghubungkan atau memutuskan aliran arus listrik menggunakan konduktor magnit, yang bisa dilengkapi rele pengaman arus lebih (Thermal Overload Relay) sebagai pengaman motor.
3. Kendali Otomatis
Dengan kendali otomatis, kerja operator semakin ringan, yaitu cukup memonitor kerja dari sistem, sehingga dapat menghemat energi fisiknya. Deskripsi kerja dari sistem kendali otomatis dibuat dengan suatu program dalam bentuk rangkaian konduktor magnit yang dikendalikan oleh sensorsensor, sehingga motor dapat bekerja maupun berhenti secara otomatis.
Pemeriksaan sistem pengendali
Seperti yang telah dibahas pada bagian sebelumnya bahwa pengendali elektronika daya memungkinkan dilakukannya pengaturan daya listrik dalam bermacam- macam cara guna memenuhi kebutuhan. Peralatan ini tergolong modern dan mahal. Oleh karena itu, dalam pemakaiannya membutuhkan pengetahuan dan keterampilan yang sangat memadai. Pengetahuan tentang konsep dan prinsip seperti yang telah diuraikan di atas, baik yang terkait dengan komponen- komponen, seperti dioda, thyristor, diac dan triac, maupun unit seperti penyearah tak terkendali, penyearah terkendali dan juga pengatur listrik ac. Tanpa pengetahuan dasar dan konsep yang memadai adalah mustahil untuk dapat menggunakan pengendali elektronika daya dengan baik. Di samping konsep-konsep dasar, ada tiga kemampuan penting yang harus Anda miliki untuk dapat menggunakan peralatan ini dengan baik, yaitu: persiapan, pengoperasian dan pemeriksaan.
Langkah persiapan perlu dilakukan untuk menyakinkan bahwa komponen dan rangkaian berada dalam keadaan baik dan aman. Kemampuan pengoperasian merupakan kemampuan yang harus dimiliki oleh setiap teknisi di lapangan sedangkan kemampuan pemeriksaan sebagai dasar seseorang untuk mengevaluasi performa suatu sistem dan juga mencari kesalahan (trouble-shooting) yang terjadi pada sistem.
Persiapan Pengendali Elektronika Daya
Dalam mempersiapkan pengendali elektronika daya, ada beberapa hal yang harus Anda lakukan, di antaranya memahami spesifikasi alat, dan mengetahui kondisi alat.
1. Spesifikasi alat
Setiap alat pasti dilengkapi dengan spesifikasi kerja alat yang memberitahukan kepada para pengguna alat tentang kondisi-kondisi kerjanya sehingga dapat digunakan sebagai dasar pertimbangan penggunaan alat dan kondisi kerjanya. Spesifikasi kerja yang sangat penting dari pengendali elektronika daya, minimal harus meliputi: jenis (penyearah, tak terkendali, terkendali, regulator ac, dan lain-lain), tegangan masukan, tegangan dan daya keluaran alat. Sebagai contoh: penyearah fasa tiga tidak terkendali mempunyai tegangan masukan fasa tiga 380 V ac, tegangan keluaran 400 V dan daya keluaran 5 kW. Ini memberitahu kita bahwa alat ini bila diberi sumber fasatiga 380 V, akan memberikan tegangan keluaran 400 V dc dan daya nominal 5 kW.
Contoh lain misalnya, alat pengatur ac (ac regulator) fasa tunggal mempunyai spesifikasi sebagai berikut:
tegangan masukan 220 V, 50 Hz,
tegangan keluaran 0-220 V ac dan daya nominal 1 kW. Ini menunjukkan kepada kita bahwa alat tersebut kalau diberi tegangan masukan 220 V akan memberikan tegangan keluaran yang bisa diatur mulai dari nol (0) sampai dengan 220 V ac dengan daya sampai dengan 1 kW.
2. Pengecekan fungsi alat
Setelah diketahui spesifikasi alat, langkah berikutnya adalah pemeriksaanfungsi alat. Pemeriksaan fungsi ini dilakukan dengan melakukan pengukuran pada tegangan keluarannya setelah alat dihubungkan ke sumbernya. Sebagai contoh seperti untuk alat penyearah. Setelah dihubungkan ke sumber tegangan, tegangan keluaran bisa diukur dengan voltmeter. Bila tegangan keluarannya 400 V dc maka alat dapat dikatakan berfungsi dengan baik.
Pengoperasian pengendali elektronika daya
Setelah dilakukan persiapan seperti yang telah dijelaskan di atas, kita sampai pada tahap pengoperasian. Agar dapat mengoperasikan alat, kita harus telah memiliki pemahaman tentang prinsip kerja alat yang akan dioperasikan dan memahami petunjuk operasi alat.
1. Pemahaman prinsip kerja alat
Pemahaman terhadap prinsip kerja alat yang akan dioperasikan merupakan modal utama dalam pengoperasiannya. Dengan mengetahui prinsip kerja alat, kita telah mempunyai bayangan tentang apa yang akan terjadi di dalam alat bila kita mengoperasikannya. Ini juga akan sangat membantu dalam pengoperasian alat secara aman dan optimal.
2. Pemahaman petunjuk operasi alat Setiap alat selalu memiliki petunjuk operasi yang dibuat oleh pabrik pembuatnya. Walaupun kita sudah mempunyai pengetahuan yang memadai tentang alat tersebut, kita tetap harus mempelajari pentunjuk operasi alat tersebut. Petunjuk operasi ini disusun oleh pabrik pembuat alat berdasarkan pengetahuan dan pengalaman yang dimilikinya, baik yang terkait aspek keamanan alat dan keselamatan manusia. Indikator kompetensi seseorang dalam mengoperasikan alat adalah berdasarkan petunjuk operasi alat. Petunjuk operasi dari pabrik bisa dimodifikasi atau disederhanakan sesuai dengan kebutuhan.
3. Pemahaman terhadap operasi alat yang dikendalikan
Sebagai contoh, suatu pengatur listrik ac fasa satu aka digunakan untuk mengoperasikan motor induksi fasa satu. Sebagaimana yang telah diketahui bahwa arus asut motor (starting current) beberapa kali lipat arus nominalnya. Oleh karena itu, dalam pengendalian motor ini kita tidak boleh memulai dengan tegangan nominalnya, namun perlu dilakukan pengaturan tegangan secara bertahap melalui knob pengatur yang ada pada pengendali elektronika daya, yang dalam hal ini adalah dengan mengatur sudut penyalaan thyristor atau triac, misalnya. Jadi, di samping operasi alat kendalinya, pemahaman terhadap beban yang akan dikendalikan juga penting untuk menghindari kondisi yang membahayakan baik bagi alat pengendalinya maupun alat yang dikendalikannya.
Pemeriksaan pengendali elektronika daya
Untuk mengetahui kebenaran kerja dari penyearah ini perlu dilakukan pemeriksaan sebagai berikut:
1. Periksalah tegangan keluaran dengan menggunakan voltmeter dc/ac. Bila tegangan keluaran sesuai dengan tegangan yang dikehendaki berarti rangkaian bekerja dengan baik seperti yang telah dijelaskan pada tahap persiapan pada bagian pengecekan fungsi alat. Namun bila tidak maka perlu pemeriksaan lebih lanjut pada rangkaian dan komponen-komponennya.
2. Pemeriksaan lebih akurat dapat dilakukan dengan menggunakan osiloskop pada tegangan keluaran (perhatikan cara pemakaian osiloskop). Jika tegangan keluaran tidak sesuai dengan yang seharusnya (biasanya lebih rendah), perlu dilakukan pada rangkaian. Atau bila dilakukan dengan osiloskop maka akan dapat diketahui bentuk gelombang tegangan keluaran. Atas dasar bentuk gelombang keluaran ini dapat diketahui bagian mana yang tidak bekerja dengan baik. Untuk dapat menganalisis secara cermat terhadap permasalahan ini perlu pemahaman terhadap konsep pengendali elektronika daya.
3. Bila sudah diketahui permasalahan baru diidentifikasi permasalahanpermasalahan yang ada pada rangkaian. Permasalahanpermasalahan yang sering terjadi adalah sebagai berikut:
1. Jumlah pulsa atau gelombang keluaran tidak lengkap. Bila kita menjumpai hal seperti ini, maka perlu diperiksa: sumber tegangan masukan, sekering pengaman rangkaian/komponen, kabel-kabel dan koneksinya, komponen elektronika daya seperti dioda thyristor, atau lainnya, dan pengendali yang memiliki rangkaian penyulut (rangkaian trigger) perlu diperiksa rangkaian triggernya. Pemeriksaan rangkaian trigger memerlukan pengetahuan tentang rangkaian trigger dan sistem pembangkitan pulsa triggernya. Bila salah satu komponen ini tidak dalam keadaan baik, sudah dapat dipastikan bahwa rangkaian tidak akan bekerja dengan baik.
2. Panas pada bagian-bagian rangkaian. Suhu panas yang berlebihan identik dengan ketidaknormalan kerja rangkaian. Panas ini bisa akibat dari longgarnya sambungan, arus lebih, atau sistem pendinginannya yang tidak memadai. Longgarnya sambungan menimbulkan efek pengelasan pada terminalterminal sambungannya sehingga menimbulkan efek panas yang berlebih. Bila ini berjalan dalam waktu lama bisa membahayakan komponenkomponen Semikonduktornya dan bahkan bisa menimbulkan bahaya kebakaran. Panas akibat arus beban lebih ini bisa diakibatkan oleh permasalahan pada beban dan bisa juga akibat dari kapasitas daya alat yang lebih rendah dari yang diserap oleh beban. Namun bila alat pengamannya sesuai dengan kemampuan alat seharusnya hal ini sudah dapat diatasi melalui pemutusan alat pengaman. Sistem pendinginan sangat berperan pada performa kerja alat. Sistem pendinginan bisa berupa heatsink dan atau fan. Heatsink biasanya dipilih berdasarkan kapasitas komponen semikonduktor yang digunakan. Oleh karena itu permasalahan terbesarnya adalah pada faktor rekatannya dengan komponen semikonduktornya. Untuk pendinginan yang menggunakan fan dapat dengan mudah diketahui bekerja tidaknya.
3. Thyristor tidak dapat dikendalikan. Bila menjumpai unit pengendali elektronika daya, ketika dihidupkan, tegangan keluarannya langsung tinggi, maka perlu diperiksa pulsa trigger dan rangkaian snubbernya. Pengaturan pulsa trigger langsung pada sudut penyalaan nol akan menyebabkan tegangan keluaran angsung tinggi. Permasalahan ini bisa terjadi akibat kegagalan pada rangkaian triggernya (lihat Gambar 4.48). Rangkaian snubber (Gambar 4.31) digunakan untuk membatasi agar tingkat kenaikan tegangan awal dv/dt rangkaian tidak melampaui dv/dt thyristor. Jika dv/dt komponen terlampaui maka thyristor akan langsung “on” dan tidak bisa dikendalikan lagi. Rusaknya rangkaian snubber biasanya adalah karena umur. Biasanya ditandai dengan pecahnya kapasitornya.
Demikianlah persiapan yang perlu dilakukan sebelum, pengoperasian pengendali elektronika daya. Pengoperasian perlu mengikuti petunjuk operasi alat dan bila terjadi ketidaknormalan kerja alat bisa dilakukan pemeriksaan terhadap fungsi komponen-komponen rangkaian pengendali elektronika daya.
