Prnsip-kerja-AC

Senin, 06 Juni 2011

prinsip kerja AC

Prinsip Kerja Air Conditioner (AC) Ruangan

Pernah berada didalam ruangan dengan kondisi nyaman, sejuk, dan agak-agak dingin sedikit…? Tentu saja pernah jika berada di Bank, Rumah Sakit Swasta, dll. Namun setelah keluar dari ruangan, suasananya jelas sangat berbeda bukan.. Tentu ini semua tidak terlepas dari peranan yang namanya Air Conditioner (AC). Terlebih lagi bagi Anda yang sekarang tinggal di daerah perkotaan besar.
Air Conditioner (AC) merupakan sebuah alat yang digunakan untuk pengkondisian udara didalam ruangan. Kok pengkondisian udara? Yaaa.. karena kondisi suhu udara bisa diatur atur sesuai dengan kehendak kita. Tetapi apakah Anda mengetahui bagaimana cara kerja dari AC itu sendiri? Berikut adalah prinsip kerja Air Conditioner (AC) yang sebenarnya punya prinsip sama dengan Lemari Es yang Anda punya di rumah.
Secara garis besar prinsip kerja air conditioner adalah sebagai berikut:
1. Udara di dalam ruangan dihisap oleh kipas sentrifugal yang ada dalam evaporator dan udara bersentuhan dengan pipa coil yang berisi cairan refrigerant. Dalam hal ini refrigerant akan menyerap panas udara sehingga udara menjadi dingin dan refrigerant akan menguap dan dikumpulkan dalam penampung uap.
2. Tekanan uap yang berasal dari evaporator disirkulasikan menuju kondensor, selama proses kompresi berlangsung, temperatur dan tekanan uap refrigerant menjadi naik dan ditekan masuk ke dalam kondensor.
3. Untuk menurunkan tekanan cairan refrigerant yang bertekanan tinggi digunakan katup ekspansi untuk mengatur laju aliran refrigerant yang masuk dalam evaporator.
4. Pada saat udara keluar dari condensor udara menjadi panas. Uap refrigerant memberikan panas kepada udara pendingin dalam condensor menjadi embun pada pipa kapiler. Dalam mengeluarkan panas pada condensor, dibantu oleh kipas propeller.
5. Pada sirkulasi udara dingin terus-menerus dalam ruangan, maka perlu adanya thermostat untuk mengatur suhu dalam ruangan atau sesuai dengan keinginan.
6. Udara dalam ruang menjadi lebih dingin dibanding diluar ruangan sebab udara di dalam ruangan dihisap oleh sentrifugal yang terdapat pada evaporator kemudian terjadi udara bersentuhan dengan pipa/coill evaporator yang didalamnya terdapat gas pendingin (freon). Di sini terjadi perpindahan panas sehingga suhu udara dalam ruangan relatif dingin dari sebelumnya.
7. Suhu di luar ruangan lebih panas dibanding di dalam ruangan, sebab udara yang di dalam ruangan yang dihisap oleh kipas sentrifugal dan bersentuhan dengan evaporator, serta dibantu dengan komponen AC lainnya, kemudian udara dalam ruangan dikeluarkan oleh kipas udara kondensor. Dalam hal ini udara di luar ruangan dapat dihisap oleh kipas sentrifugal dan masuknya udara melalui kisi-kisi yang terdapat pada AC.
8. Gas refrigerant bersuhu tinggi saat akhir kompresi di condensor dengan mudah dicairkan dengan udara pendingin pada sistem air cooled atau uap refrigerant menyerap panas udara pendingin dalam condensor sehingga mengembun dan menjadi cairan di luar pipa evaporator.
9. Karena air atau udara pendingin menyerap panas dari refrigerant, maka air atau udara tersebut menjadi panas pada waktu keluar dari kondensor. Uap refrigerant yang sudah menjadi cair ini, kemudian dialirkan ke dalam pipa evaporator melalui katup ekspansi. Kejadian ini akan berulang kembali seperti di atas.
Alat pada AC itu terdiri dari pompa compressor, evaporator, penukar panas, dan katup pemuaian dan prinsip kerja siklus pendinginan udara dapat dilihat pada gambar.
Gambar 1 : Gambaran sederhana siklus dingin.
1: kondensor, 2: katup ekspansi, 3: evaporator, 4: kompresor.

dasar-tehnik-2

dasar-tehmik1

Pemeriksaan-pemeriksaan secara teliti (overhauls) yang terjadwal.


Gambar 1.Perawatan Transformator

Komponen-Komponen Utama Transformator

untuk lebih jelasnya anda dapat membaca artikel sebelumnya, "Komponen-Komponen Transformator", tapi saya tampilkan sedikit mengenai komponen utamanya saja, yaitu:
• On-load tap changer (OLTC)
• Bushing
• Insulator / penyekat
• Gasket
• Sistem saringan / filter minyak isolasi
• Peralatan proteksi;
– Valves atau katup-katup
– relay
– Alat-alat ukur dan indikator-indikator

Peta Potensi Terjadinya Gangguan didalam Transformator

Gambar 2. Peta Potensi Gangguan didalam Transformator

Pemeriksaan Kondisi Transformator Saat Beroperasi
Pada saat transformator beroperasi ada beberapa pemeriksaan dan analisa yang harus dilakukan, antara lain:

1. Pemeriksaan dan analisa minyak isolasi transformator, meliputi:
– Tegangan tembus (breakdown voltage)
– Analisa gas terlarut (dissolved gas analysis, DGA)
– Analisa minyak isolasi secara menyeluruh (sekali setiap 10 tahun)

• Pemeriksaan dan analisa kandungan gas terlarut (Dissolved gas analysis, DGA), untuk mencegah terjadinya:(partial) discharges, Kegagalan thermal (thermal faults), Deteriorasi / pemburukan kertas isolasi/laminasi.

• Pemeriksaan dan analisa minyak isolasi secara menyeluruh, meliputi: power factor (cf. Tan δ), kandungan air (water content), neutralisation number, interfacial tension, furfural analysis dan kandungan katalisator negatif (inhibitor content)

2. Pengamatan dan Pemeriksaan Langsung (Visual inspections)
– Kondisi fisik transformator secara menyeluruh.
– Alat-alat ukur, relay, saringan/filter dll.
– Pemeriksaan dengan menggunakan sinar infra-merah (infrared monitoring),
setiap 2 tahun.

Karakteristik Akibat Kegagalan Gas


Tabel 1. Karakteristik Akibat Kegagalan Gas

Rentang Waktu Pemeriksaan dan Analisa Minyak isolasi

Tabel 2. rentang waktu pemeriksaan minyak isolasi

Tindakan yang biasa dilakukan pada saat Pemeriksaan Teliti (Overhaul)
1. Perawatan dan pemeriksaan ringan (Minor overhaul), setiap 3 atau 6 tahun.
– on-load tap changers
– oil filtering dan vacuum treatment
– relays dan auxiliary devices.

2. Perawatan dan pemeriksaan teliti (Major overhaul)
– Secara teknis setidaknya 1 kali selama masa pakai.
– pembersihan, pengencangan kembali dan pengeringan.

3. Analisa kimia
– analisa kertas penyekat/laminasi (sekali setiap 10 tahun)

4. Pengujian listrik (Electrical Test) untuk peralatan;
– power transformer
– bushings
– Transformator ukur (measurement transformator)
– breaker capacitors

Pengujian listrik (electrical test) dilakukan setidaknya setiap 6 - 9 tahun. Pengujian yang dilakukan meliputi;
a. Doble measurements
b. PD-measurement
c. Frequency Responce Analysis, FRA
d. voltage tests

Penyebab Hubung Singkat didalam Transformator, antara lain:

• Gangguan hubung singkat antar lilitan karena rusaknya laminasi.
• Perubahan kandungan gas H2, CH4, CO, C2H4 dan C2H2

Pengenalan Dasar Programmable Logic Controller (PLC)

Programmable Logic Controller (PLC)
adalah sebuah rangkaian elektronik yang dapat mengerjakan berbagai fungsi-fungsi kontrol pada level-level yang kompleks. PLC dapat diprogram, dikontrol, dan dioperasikan oleh operator yang tidak berpengalaman dalam mengoperasikan komputer. PLC umumnya digambarkan dengan garis dan peralatan pada suatu diagram ladder. Hasil gambar tersebut pada komputer menggambarkan hubungan yang diperlukan untuk suatu proses. PLC akan mengoperasikan semua siatem yang mempunyai output apakah harus ON atau OFF. Dapat juga dioperasikan suatu sistem dengan output yang bervariasi.

PLC pada awalnya sebagai alat elektronik untuk mengganti panel relay. Pada saat itu PLC hanya bekerja untuk kondisi ON-OFF untuk pengendalian motor, solenoid, dan actuator. Alat ini mampu mengambil keputusan yang lebih baik dibandingkan relay biasa. PLC pertama-tama banyak digunakan pada bagian otomotif. Sebelum adanya PLC, sudah banyak peralatan kontrol sequence, ketika relay muncul, panel kontrol dengan relay menjadi kontrol sequence yang utama. Ketika transistor muncul, solid state relay yang diterapkan seperti untuk kontrol dengan kecepatan tinggi.

Pada tahun 1978, penemuan chip mikroprosessor menaikkan kemampuan komputer untuk segala jenis sistem otomatisasi dengan harga yang terjangkau. Robotika, peralatan otomatis dan komputer dari berbagai tipe, termasuk PLC berkembang dengan pesat. Program PLC makin mudah untuk dimengerti oleh banyak orang.

Pada awal tahun 1980 PLC makin banyak digunakan. Beberapa perusahaan elektronik dan komputer membuat PLC dalam volume yang besar. Meskipun industri peralatan mesin CNC telah digunakan beberapa waktu yang lalu, PLC tetap digunakan. PLC juga digunakan untuk sistem otomatisasi building dan juga security control system.
Sekarang sistem kontrol sudah meluas hingga keseluruh pabrik dan sistem kontrol total dikombinasikan dengan kontrol feedback, pemrosesan data, dan sistem monitor terpusat. Saat ini PLC sudah menjadi alat yang cerdas, yang merupakan kebutuhan utama di industri modern. PLC modern juga sebagai alat yang dapat mengakuasi data dan menyimpannya.

PLC sebenarnya adalah suatu sistem elektronika digital yang dirancang agar dapat mengendalikan mesin dengan proses mengimplementasikan fungsi nalar kendali sekuensial, operasi pewaktuan (timing), pencacahan (counting), dan aritmatika.
PLC tidak lain adalah komputer digital sehingga mempunyai processor, unit memori, unit kontrol, dan unit I/O, PLC berbeda dengan komputer dalam beberapa hal, yaitu :
• PLC dirancang untuk berada di lingkungan industri yang mungkin banyak debu, panas, guncangan, dan sebagainya.
• PLC harus dapat dioperasikan serta dirawat dengan mudah oleh teknisi pabrik.
• PLC sebagian besar tidak dilengkapi dengan monitor, tetapi dilengkapi dengan peripheral port yang berfungsi untuk memasukkan program sekaligus memonitor data atau program.

Sebagian besar PLC dapat melakukan operasi sebagai berikut :
1. Relay Logic
2. Penguncian ( Locking )
3. Pencacahan ( Counting )
4. Penambahan
5. Pengurangan
6. Pewaktuan ( Timing )
7. Kendali PID
8. Operasi BCD
9. Manipulasi Data
10. Pembandingan
11. Pergeseran

Kehandalan PLC (Programmable Logic Controller)

- Flexibility
Pada awalnya, setiap mesin produksi yang dikendalikan secara elektronik memerlukan masing-masing kendali, misalnya 12 mesin memerlukan 12 kontroler. Sekarang dengan menggunakan satu model dari PLC dapat mengendalikan salah satu dari 12 mesin tersebut. Tiap mesin dikendalikan dengan masing-masing program sendiri.

- Perubahan implementasi dan koreksi error
Dengan menggunakan tipe relay yang terhubung pada panel, perubahan program akan memerlukan waktu untuk menghubungkan kembali panel dan peralatan. Sedangkan dengan menggunakan PLC untuk melakukan perubahan program, tidak memerlukan waktu yang lama yaitu dengan cara merubahnya pada sebuah software. Dan jika kesalahan program terjadi, maka kesalahan dapat langsung dideteksi keberadaannya dengan memonitor secara langsung. Perubahannya sangat mudah, hanya mengubah diagram laddernya.

- Harga yang rendah
PLC lebih sederhana dalam bentuk, ukuran dan peralatan lain yang mendukungnya, sehingga harga dapat dijangkau. Saat ini dapat dibeli PLC berikut timer, counter, dan input analog dalam satu kemasan CPU. PLC mudah di dapat dan kini sudah banyak beredar di pasaran dengan bermacam-macam merk dan tipe.

- Jumlah kontak yang banyak
PLC memiliki jumlah kontak yang banyak untuk tiap koil yang tersedia. Misal panel yang menghubungkan relay mempunyai 5 kontak dan semua digunakan sementara pada perubahan desain diperlukan 4 kontak lagi yang berarti diperlukan penambahan satu buah relay lagi. Ini berarti diperlukan waktu untuk melakukan instalasinya. Dengan menggunakan PLC, hanya diperlukan pengetikan untuk membuat 4 buah kontak lagi. Ratusan kontak dapat digunakan dari satu buah relay, jika memori pada komputer masih memungkinkan.

- Memonitor hasil
Rangkaian program PLC dapat dicoba dahulu, ditest, diteliti dan dimodifikasi pada kantor atau laboratorium, sehingga efisiensi waktu dapat dicapai. Untuk menguji program PLC tidak harus diinstalasikan dahulu ke alat yang hendak dijalankan, tetapi dapat dilihat langsung pada CPU PLC atau dilihat pada software pendukungnya.

- Observasi visual
Operasi dari rangkaian PLC dapat dilihat selama dioperasikan secara langsung melalui layar CRT. Jika ada kesalahan operasi maupun kesalahan yang lain dapat langsung diketahui. Jalur logika akan menyala pada layar sehingga perbaikan dapat lebih cepat dilakukan melalui observasi visual. Bahkan beberapa PLC dapat memberikan pesan jika terjadi kesalahan.

- Kecepatan operasi
Kecepatan operasi dari PLC melebihi kecepatan operasi daripada relay pada saat bekerja yaitu dalam beberapa mikro detik. Sehingga dapat menentukan kecepatan output dari alat yang digunakan.

- Metode bolean atau ladder
Program PLC dapat dilakukan dengan diagram ladder oleh para teknisi atau juga menggunakan sistem bolean atau digital bagi para pemrogram PLC yang lebih mudah dan dapat disimulasikan pada software pendukungnya.

- Reliability
Peralatan solid state umumnya lebih tahan dibandingkan dengan relay atau timer mekanik. PLC mampu bekerja pada kondisi lingkungan yang berat, misalnya goncangan, debu, suhu yang tinggi, dan sebagainya.

- Penyederhanaan pemesanan komponen
PLC adalah satu peralatan dengan satu waktu pengiriman. Jika satu PLC tiba, maka semua relay, counter, dan komponen lainnya juga tiba. Jika mendesain panel relay sebanyak 10 relay, maka diperlukan 10 penyalur yang berbeda pula waktu pengirimannya, sehingga jika lupa memesan satu relay akan berakibat tertundanya pengerjaan suatu panel.

- Dokumentasi
Mencetak rangkaian PLC dapat dilakukan segera secara nyata sebagian atau keseluruhan rangkaian tanpa perlu melihat pada blueprint yang belum tentu up to date, dan juga tidak perlu memeriksa jalur kabel dengan rangkaian.

-nKeamanan
Program PLC tidak dapat diubah oleh sembarang orang dan dapat dibuatkan password. Sedangkan panel relay biasa memungkinkan terjadinya perubahan yang sulit untuk dideteksi.

- Memudahkan perubahan dengan pemrograman ulang.
PLC dapat dengan cepat diprogram ulang, hal ini memungkinkan untuk mencampur proses produksi, sementara produksi lainnya sedang berjalan.

Disamping beberapa kehandalan di atas, tidak bisa dipungkiri bahwa PLC juga mempunyai beberapa kelemahan antara lain :
- Teknologi baru
Sulit untuk mengubah pola pikir beberapa personil yang telah lama menggunakan konsep relay untuk berubah kekonsep PLC komputer.

- Aplikasi program yang tetap
Beberapa aplikasi dari proses produksi merupakan aplikasi yang tidak akan berubah selamanya sehingga keunggulan dari pada PLC untuk mengubah program menjadi tidak berguna.

- Kondisi lingkungan
Lingkungan proses tertentu seperti panas yang tinggi dan getaran ,interferensi dengan peralatan listrik lain membuat keterbatasan pemakaian PLC.

- Pengoperasian yang aman
Pada penggunaan sistem relay, jika sumber daya padam akan langsung mematikan seluruh rangkaian dan tidak secara otomatis bekerja kembali PLC akan langsung menjalankan proses yang di program, namun hal ini tergantung dari program yang dibuat.

- Operasi pada rangkaian yang tetap
Jika suatu rangkaian operasi tidak pernah diubah, seperti misalnya drum mekanik , lebih murah jika tetap menggunakan konsep relay dari pada menggunakan PLC.

Keunggulan PLC dibanding Sistem Konvensional
Salah satu keunggulan PLC dibanding sistem konvensional kontrol panel adalah sebagai berikut :
• Pada Progammable Logic Controller :
1. Pengawatan lebih sedikit.
2. Perawatan relatif mudah .
3. Pelacakan sistem lebih sedarhana.
4. Konsumsi daya relatif rendah.
5. Dokumentasi gambar lebih sederhana dan lebih mudah dimengerti.
6. Modifikasi sistem lebih sederhana dan cepat.

• Pada Sistem Konvensional Kontrol Panel:
1. Pengawatan lebih kompleks.
2. Perawatan membutuhkan waktu yang lama.
3. Pelacakan kesalahan membutuhkan waktu yang lama.
4. Konsumsi daya yang relatif tinggi.
5. Dokumentasi gambar lebih banyak.
6. Modifikasi sistem membutuhkan waktu yang lama.

Hal-hal yang dapat dikerjakan oleh PLC
Sebagai kontrol urutan mempunyai fungsi:
1. Pengganti relay kontrol logika konvensional.
2. Pewaktu/pencacah (Timer / counter).
3. Pengganti pengontrol PCB card.
4. Mesin kontrol ( auto / semi auto/manual ).

Sebagai kontrol yang canggih mempunyai fungsi:
1. Operasi aritmatika.
2. Penanganan informasi.
3. Kontrol analog ( suhu, tekanan, dan lain-lain ).
4. PID ( Proporsional-Integral-Diferensial).
5. Kontrol motor servo.
6. Kontrol motor stepper.

Sebagai kontrol pengawasan mempunyai fungsi:
1. Proses monitor dan alarm.
2. Monitor dan diagnosa kesalahan.
3. Antarmuka dengan komputer (RS- 23C/ RS-422).
4. Antarmuka printer / ASCII.
5. Jaringan kerja otomatisasi pabrik.
6. Local Area Network.
7. Wibe Area Network.
8. FMS (Flexible Manufacturing System), CIM ( Computer Integrated Manufacturing ), FA ( factory automation ).

Konfigurasi Programmable Logic Controller

PLC mempunyai konfigurasi yang terdiri dari 6 bagian utama yaitu:
- Unit Power Supply
Unit ini berfungsi untuk memberikan tegangan pada blok CPU PLC, biasanya berupa switching power supply.

- CPU (Central Processing Unit) PLC
Unit merupakan otak dari PLC, disinilah program akan diolah sehingga sistem kontrol yang telah kita desain bekerja seperti yang kita inginkan. CPU PLC sangat bervariasi macamnya tergantung pada masing-masing merk dan tipe PLC-nya.

- Memori unit
RAM : Random Acces Memory
EPROM : Eraseable Progammable Read Only Memory
EEPROM : Electrical Eraseable Programmable Read Only Memory.

- Input unit ( sebagai contoh PLC Omron )
Input digital: Input Point Digital
o DC 24 V input
o DC 5 V input / TTL (Transistor Transistor Logic)
o AC/DC 24 V input
o AC 110 V input
o AC 220 V input

Input analog : Input Point Linear
• 0 – 10 V DC
• -10 V DC – 10 V DC
• 4 – 20 mA DC

- Output unit
Output digital : Output Point Digital 1.
o Relay Output
o AC 110 V output
o AC 220 V output
o DC 24 V output,tipe PNP dan tipe NPN.

Output analog : Output Point Linier
• 0 – 1 V DC
• -10 V DC – 10 V DC
• 4 – 20 mA DC

- Peripheral
Yang termasuk dalam peripheral adalah :
1. SSS (Sysmac Support Software)
2. PROM writer
3. GPC (Graphic Programming Console)
4. FIT (Factory Intelegent Terminal)

Perangkat Keras Programmable Logic Controller
Programmable Logic Controller dapat berarti sebagai alat pengendali logika yang dapat diprogram. PLC ini merupakan perangkat kontrol yang menerima data input dari luar yang ditransfer dalam bentuk keputusan yang bersifat logika dan disimpan dalam memori. PLC mempunyai perangkat keras yang berupa CPU (Central Processing Unit), modul input dan output, memori serta piranti program.
Ketika PLC bekerja , saat itu juga PLC mengakses data input dan output, menjalankan program instruksi, serta menjalankan peralatan eksternal.

Central Processing Unit
Central Processing Unit (CPU) merupakan pusat pengolah dan pengontrol data dari seluruh sistem kerja PLC. Proses yang dilakukan oleh CPU ini antara lain adalah mengontrol semua operasi, mengolah program yang ada dalam memori, serta mengatur komunikasi antara input-output, memori dan CPU melalui sistem BUS. CPU juga berfungsi menjalankan dan mengolah fungsi-fungsi yang diinginkan berdasarkan program yang telah ditentukan.

Memori
Agar PLC dapat bekerja sesuai harapan maka dibutuhkan suatu program untuk menjalankannya. Program tersebut harus disimpan dengan cara tertentu agar PLC dapat mengakses perintah-perintah sesuai yang diinstruksikan. Disamping itu juga diperlukan untuk menyimpan data sementara selama pelaksanaan program.

Model Input Output
Model input output merupakan piranti yang menghubungkan antara PLC dengan peralatan yang dikendalikannya. Sebagai contoh pada PLC OMRON rata-rata mempunyai 16 built-in input yang terpasang pada unit 0 CH ( zero channel ). Namun demikian jumlah ini dapat ditambah dengan memasang unit ekspansi I/O. Model input atau output tambahan ini dapat dipasang secara bebas sesuai dengan kebutuhan.

Programming Console
Perangkat ini merupakan panel pemrograman yang didalamnya terdapat RAM (Random Access Memory) yang berfungsi sebagai tempat penyimpanan semi permanen pada sebuah program yang sedang dibuat atau dimodifikasi. Program yang dituliskan ke dalam console harus dalam bentuk mnemonic. Perangkat ini dapat dihubungkan langsung ke CPU dengan menggunakan kabel ekstention yang dapat dipasang dan dilepas setiap saat. Apabila proses eksekusi program telah melewati satu putaran maka panel (Programming Console) ini dapat dicabut dan dipindahkan ke CPU lain, sedangkan CPU yang pertama tadi masih tetap bisa untuk menjalankan programnya, tetapi harus pada posisi RUN atau MONITOR
INSTRUKSI DASAR PLC OMRON

Programmable Logic Controller (PLC) merupakan suatu unit yang secara khusus dirancang untuk menangani suatu sistem kontrol otomatis pada mesin-mesin industri ataupun aplikasi lainnya. Di dalam CPU PLC dapat dibayangkan seperti kumpulan ribuan relay. tetapi bukan berarti di dalamnya terdapat banyak relay dalam ukuran yang sangat kecil melainkan di dalam PLC berisi rangkaian elektronika digital yang dapat difungsikan seperti contact NO dan contact NC relay. Bedanya dengan relay bahwa satu nomor contact relay (NO/NC) dapat digunakan berkali-kali untuk semua instruksi dasar selain instruksi OUTPUT. Jadi dapat dikatakan bahwa dalam suatu pemrograman PLC tidak diijinkan menggunakan output dengan contact yang sama. Untuk membuat rancangan/modifikasi suatu sistem langkah-langkah yang harus diperhatikan adalah :
 Identifikasi permasalahan
 Membuat peta alir
 Membuat program dalam bentuk diagram ladder
Beberapa keuntungan penggunaan PLC adalah :
1. Kehandalan
2. Kebutuhan ruang yang lebih kecil
3. Dapat diprogram untuk aplikasi baru
4. Dapat melakukan lebih banyak fungsi
5. Lebih mudah diperbaiki
6. Relatif murah.

INTRUKSI – INTRUKSI DASAR PLC
Berikut ini adalah contoh sebagian perintah-perintah dasar pada PLC :
1. LOAD (LD)
Perintah ini digunakan jika urutan kerja suatu sistem kontrol hanya membutuhkan satu keadaan logika. Logika ini mirip dengan kontak relay NO.
Simbol :

dasar-tehnik

Electrical fundamental (dasar teknik tenaga listrik)

*THERMAL OVERLOAD

Sesuai dengan namanya proteksi motor ini menggunakan panas sebagai pembatas arus pada motor. Alat ini sangat banyak dipergunakan saat ini. Biasanya disebut TOR, Thermis atau overload relay. Cara kerja alat ini adalah dengan menkonversi arus yang mengalir menjadi panas untuk mempengaruhi bimetal. Nah , bimetal inilah yang menggerakkan tuas untuk menghentikan aliran listrik pada motor melalui suatu control motor starter (baca motor starter). Pembatasan dilakukan dengan mengatur besaran arus pada dial di alat tersebut. Jadi alat tersebut memiliki range adjustment misal TOR dengan range 1 ~ 3,2 Amp disetting 2,5 Amp. Artinya, kita membatasi arus dengan TOR pada level 2,5 Amp saja.

Bagaimana bila terjadi kelebihan arus/ overload pada motor starter? Seperti contoh di atas, TOR di setting 2,5 Amp dan semisal arus telah mencapai 3 ampere, apa yang kita harapkan ? Starter shut down/ Trip ! Benar, hanya kapan akan trip?? Secepatnya ?? Ini sangat tidak mungkin bila kita menggunakan Thermal Overload/ TOR. Nah…,terus seberapa cepat TOR itu akan trip ?? Dengan menggunakan bimetal sebagai pembatas tentu tidak dapat bereaksi secara cepat terhadap kenaikan arus. Perlu diketahui, TOR di pasaran memiliki beberapa type yang disebut Class. Jadi dengan memilih class yang berbeda maka kecepatan trip TOR akan berbeda pula. Saat ini terdapat TOR dengan Class 10, Class 15, Class 20 dll. Class ini menunjukkan kecepatan trip saat TOR dialiri arus sebesar 6X setting.

Semisal, digunakan TOR class 20 dengan setting 10 Amp, saat arus mencapai 60 Amp alat ini akan trip setelah mencapai waktu 20 DETIK !! 6X setting dalam 20 DETIK !! Bagaimana jika kelebihan arus hanya pada 13 Amp saja? Kita bisa menunggu ber jam jam agar trip. Untuk lebih jelasnya mintalah kurva trip seperti pada gambar saat membeli TOR dan hitung kecepatan tripnya. Perlu diketahui kurva TOR adalah logaritmik bukan linier. So, kita tidak perlu lagi menyalahkan keakuratan TOR yang selama ini dipakai.

Electronic Overload

Overload electronic ini mempunya 2 karakteristik trip, INVERSE dan DEFINITE. Inverse, ia akan bekerja seperti thermal overload. Perbedaannya adalah kemampuannya untuk menggeser kurva trip. Jadi overload ini selain mempunyai setting arus juga kecepatan trip atau class adjustment. Selain itu dengan menggunakan rangkaian elektronik ia akan tidak mudah dipengaruhi suhu sekitar serta akurasi lebih terjaga. Definite, bekerja dengan pembatasan yang ketat. Dengan karakteristik ini, berapapun besar kelebihan beban ia akan trip setelah mencapai waktu yang ditentukan. Misal seting overload pada 10 amp dengan waktu trip 4 detik. Jika terjadi kelebihan beban lebih dari 10 amp selama lebih dari 4 detik dia akan trip. Kecepatan trip ini tidak tergantung besar arus overload (baik kecil atau besar sama saja).

Dengan menggunakan rangkaian elektronik biasanya alat ini dilengkapi dengan fasilitas proteksi lain seperti phaseloss protection, Lock Rotor Protection, Short Circuit Protection dll. Sebagai referensi bisa ditemukan di www.eocr.com .

Dengan gambaran tersebut di atas, maka kita bisa menentukan kebutuhan overload protection yang diperlukan. Dan perlu di ingat bahwa, terbakarnya motor tidak hanya karena terjadinya overload. Overload hanyalah salah satu dari beberapa fakor penyebab terbakarnya motor. Seberapa tinggi tingkat proteksi motor yang kita perlukan tergantung dengan prioritas kita. Tetapi, overload protection tetaplah mutlak diperlukan dalam sebuah suatu sistem motor starter

*Motor 3 phase problem

Apa yang menyebabkan elektro motor terbakar, korslet, ??
Ada beberapa penyebab yang mengakibatkan terbakarnya sebuah elektro motor (selanjutnya disebut elmot), Overload, Single Phassing, Bearing Problem, Terkontaminasi, Rotor Problem, Usia Pakai dan lain lain.
Beberapa symtom tersebut akan menimbulkan efek perubahan arus yang mengalir dan “PANAS” bila hal itu terjadi, seperti Overload dan Single Phassing.

Panas ini akan berpengaruh langsung dengan insulasi motor yang mengakibatkan short dan terbakar.Panas juga juga berpengaruh dengan usia elmot. Jika sebuah elmot beroperasi 10 deg C diatas operating temperature, maka usia elmot akan berkurang 50%. Untuk menghindari problem tersebut digunakan elmot protection yang berupa fuse, thermal overload relay (TOR/OCR) yang banyak dipakai dan motor protection jenis lain.

Single Phassing

Single Phassing atau Phasseloss berarti salah satu dari 3 line supply terputus. Kondisi phaseloss merupakan keadaan terburuk dari unbalance voltage.Jika elmot beroperasi saat terjadi phaseloss, ia akan terus berusaha berputar dengan daya yang sama untuk memutar beban. Elmot akan terus berusaha memutar beban sampai motor terbakar atau starter TRIP !

Penyebab terjadinya phaseloss adalah sbb :

1. Loss kontak pada starter (MCCB/NFB, Contactor atau terminal).

2. Thermal Overload relay yang terputus salah satu fasanya.

3. Salah satu fuse terputus.

Jika terjadi phaseloss maka, dua phase yang lain akan dialiri arus setidaknya 1.73X dari arus normal(silakan dihitung dengan persamaan star-delta). Misal untuk elmot dengan aplikasi ringan dibebani 70%, saat terjadi phaseloss arus akan naik menjadi 120% FLA. Misalkan setting overload pada 125% FLA maka “SAY GOOD BYE” pada elmot tersebut.

Voltage Unbalance

Jika tegangan diantara tiga phasa adalah sama, arus yang mengalir akan sama pula disetiap phasanya. NEMA standart merekomendasikan untuk elmot dan generator maksimum unbalance tegangan adalah 1%.Saat terjadi unbalance, arus elmot akan naik dan jika berjalan terus menerus elmot akan terbakar.

Batasan 1% tersebut bisa diatasi dengan menurunkan beban elmot. Jika beban elmot diturunkan maka toleransi unbalance tegangan bisa lebih longgar.
* Saat Unbalance 1%, penurunan beban menjadi 98 %

* Saat Unbalance 2%, penurunan beban menjadi 95 %

* Saat Unbalance 3%, penurunan beban menjadi 88 %

* Saat Unbalance 4%, penurunan beban menjadi 82 %

* Saat Unbalance 5%, penurunan beban menjadi 75 %

Unbalance tegangan bisa disebabkan beberapa hal berikut :

1. Beban Single Phase yang tidak seimbang di setiap phase.

2. Jaringan Delta terputus.3. Terjadi phaseloss di trafo.

4. Tap setting trafo yang tidak tepat.

5. Power Faktor Corecction tidak sama atau off-line.

Adapun untuk mengetahui unbalance tegangan sebagai berikut:

1. Hitung tegangan rata -rata.

Vtot = (Vr + Vs + Vt)/3

2. Cari selisih terbesar antara tegangan rata-rata dengan tegangan line.

Vd = V – Vtot

3. Unbalance % = (Vd/Vtot) X 100%

(Dicuplik dari Cooper Bussman)

*CAPACITOR BANK

Perubahan Daya Capacitor Bank karena Tegangan Line

Seringkali ditemukan penggunaan komponen dengan spesifikasi yang tidak 100 % mengikuti spesifikasi yang tertulis. Ini dikarenakan pada spesifikasi dicantumkan pada kondisi yang berbeda dengan keadaan di lapangan yang ada. Misal pada penggunaan komponen capacitor, di spesifkasi tertulis 50 kVAR // 415 VAC pada jaringan dengan tegangan 380 V. Hal ini sangat dimungkinkan, namun akan terjadi beberapa perubahan pada komponen tersebut.

Output daya capacitor akan turun jika terpasang pada tegangan yang lebih rendah dari tegangan spesifikasi.

Q(eff) = Qn (V1/Vn)^2

dimana :

Q(eff) : Daya reaktif capacitor pada tegangan V1 ( kVAR )

Qn : Daya reaktif capacitor pada tegangan Vn ( kVAR )

V1 : Tegangan pada jaringan ( Volt )

Vn : Tegangan pada spesifikasi komponen ( Volt )

Contoh :

Capacitor dengan daya 50 kVAR // 415 V terpasang pada jaringan 380 V

Q(eff) = 50 kVAR ( 380/415 ) ^2

= 41.92 kVAR

Penghitungan Daya Capacitor dari nilai Capacitance

Daya reaktif yang dihasilkan capacitor sangat tegantung pada nilai capacitance serta tergantung pada tegangan dan frekuensi jaringan yang tersambung. Dimana daya reaktif dapat dirumuskan sbb :

Q(eff) = V^2 C 2pf 10^9

dimana :

Q(eff) = Daya reaktif capacitor ( kVAR )

V = Tegangan ( Volt )

C = Capacitance (mF)

f = Frekuensi jaringan (Hz)

Jika capacitor terangkai secara delta dirumuskan sbb :

Q(eff) = 3 V^2 C 2pf 10^9

Jenis Panel Capacitor BankDitinjau dari cara kerjanya, capacitor bank dibedakan menjadi 2 :

1. Fixed type, dengan memberikan beban capasitive yang tetap walaupun terdapat perubahan beban. Biasanya digunakan pada beban langsung seperti pada motor induksi. Nilai yang aman adalah 5% dari kapasitas motor, pertimbangannya adalah kondisi saat tanpa beban.
2. Automatic type, memberikan beban capasitive yang bervariasi sesuai dengan kondisi beban. Jenis panel ini dilengkapi dengan sebuah Power Factor Controller (PFC) sebagai referensi www.circutor.com . PFC akan menjaga cos phi jaringan sesuai dengan target yang ditentukan. Untuk beban yang berfluktuasi dengan cepat digunakan Static Var Compensator type (SVC) yang menggunakan Thyristor sebagai switchernya. Sedangkan untuk fluktuasi beban yang tidak terlalu cepat digunakan Dynamic Var Compensator dengan menggunakan Magnetic Contactor serta PFC relay sebagi switchernya.

Komposisi Panel Capacitor (Dynamic type)
Sebelum menyusun panel capacitor, ditentukan terlebih dahulu besar kompensasi yang diperlukan dan jumlah step. Perlu dipertimbangkan juga adanya distorsi harmonik pada jaringan. Total Harmonic Distortion atau THD ini menentukan jenis kapasitor bank yang digunakan. Secara global komponen-komponen penyusun panel Capasitor adalah sebagai berikut :

1. Box Panel/ Enclosure, perhatikan ukuran panel jangan terlalu sempit agar panas yang ditimbulkan kapasitor bank dan komponen lain bisa cepat terbuang melalui ventilasi/ exhaust fan. Jarak antar kapasitor bank sebaiknya 5 cm (temperatur akan mempengaruhi life time).
2. Main breaker, bisa menggunakan LBS (Load Brake Switch) atau MCCB sesuai dengan kebutuhan (1,3 X In).
3. Kapasitor Bank, disesuaikan dengan ukuran yang diperlukan dan dipertimbangkan THD jaringan.
4. Contactor, lebih aman menggunakan contactor khusus capacitor bank tetapi bisa juga dengan menggunakan contactor biasa (size -up).
5. Protection, menggunakan Fuse atau MCCB/ NFB dengan kapasitas 1,3 X In(capacitor).
6. PFC, sesuaikan dengan step yang diperlukan. Perhatikan wiring diagram PFC, kadang terdapat perbedaan wiring requirement untuk merk yang berbeda.
7. Cos phi meter, untuk memonitor faktor daya saat kondisi manual.
8. CT, Curret transformer untuk mengukur arus pada panel induk.
9. Pilot Lamp, untuk indikasi ON, OFF tiap-tiap step dan R,S, T.
10. Push Button, untuk START – STOP pada kondisi Manual.
11. Selektor Switch, untuk memilih mode Automatic atau Manual.
12. Relay Auto – Manual, gunakan yang 4 pole bisa MY4 atau LY4.
13. Breaker Kontrol, dengan beberapa MCB 1 pole untuk proteksi jalur kontrol.
14. Relay Back-up, digunakan untuk back-up kontak coil contactor pada ukuran yang besar.
15. Kabel dan lain lain.

Transformator

Transformator

Transformator/ Transformer / Trafo adalah suatu peralatan listrik yang termasuk dalam klasifikasi mesin listrik statis dan berfungsi untuk menyalurkan tenaga/daya listrik dari tegangan tinggi ke tegangan rendah atau sebaliknya, dengan frekuensi sama. Dalam pengoperasiannya, transformator-transformator tenaga pada umumnya ditanahkan pada titik netral, sesuai dengan kebutuhan untuk sistem pengamanan atau proteksi. Sebagai contoh transformator 150/70 kV ditanahkan secara langsung di sisi netral 150 kV, dan transformator 70/20 kV ditanahkan dengan tahanan di sisi netral 20 kV nya. Transformator yang telah diproduksi terlebih dahulu melalui pengujian sesuai standar yang telah ditetapkan.
Dasar dari teori transformator adalah sebagai berikut :
“Apabila ada arus listrik bolak-balik yang mengalir mengelilingi suatu inti besi maka inti besi itu akan berubah menjadi magnit dan apabila magnit tersebut dikelilingi oleh suatu belitan maka pada kedua ujung belitan tersebut akan terjadi beda tegangan mengelilingi magnit, sehingga akan timbul gaya gerak listrik (GGL)”.
Klasifikasi Transformator Tenaga
Transformator tenaga dapat di klasifikasikan menurut sistem pemasangan dan cara pendinginannya.
1. Menurut Pemasangan
• Pemasangan dalam
• Pemasangan luar
2. Menurut Pendinginan, menurut cara pendinginannya dapat dibedakan sebagai berikut:
a) Berdasarkan Fungsi dan pemakaian:
• Transformator mesin (untuk mesin-mesin listrik)
• Transformator Gardu Induk
• Transformator Distribusi
b) Berdasarkan Kapasitas dan Tegangan Kerja:
Contoh transformator 3 phasa dengan tegangan kerja di atas 1100 kV dan daya di atas 1000 MVA ditunjukkan pada Gambar 1.

Gambar 1. Contoh Transformator 3 Phasa dengan Tegangan Kerja >1100 kV dan Daya >1000 MVA.
Dalam usaha mempermudah pengawasan dalam operasi, transformator dapat dibagi menjadi: transformator besar, transformator sedang, dan transformator kecil.
Cara Kerja dan Fungsi Bagian-Bagian Transformator
Suatu transformator terdiri atas beberapa bagian, yaitu:
• Bagian utama transformator
• Peralatan Bantu
• Peralatan Proteksi
Setiap bagian tersebut memiliki fungsi masing-masing.
1. Bagian utama transformator, terdiri dari:
a) Inti besi
Inti besi berfungsi untuk mempermudah jalan fluks, yang ditimbulkan oleh arus listrik yang melalui kumparan. Dibuat dari lempengan-lempengan besi tipis yang berisolasi, untuk mengurangi panas (sebagai rugi-rugi besi) yang ditimbulkan oleh arus pusar atau arus eddy (eddy current).
b) Kumparan transformator
Beberapa lilitan kawat berisolasi membentuk suatu kumparan, dan kumparan tersebut diisolasi, baik terhadap inti besi maupun terhadap kumparan lain dengan menggunakan isolasi padat seperti karton, pertinax dan lain-lain.
Pada transformator terdapat kumparan primer dan kumparan sekunder. Jika kumparan primer dihubungkan dengan tegangan/arus bolak-balik maka pada kumparan tersebut timbul fluks yang menimbulkan induksi tegangan, bila pada rangkaian sekunder ditutup (rangkaian beban) maka mengalir arus pada kumparan tersebut, sehingga kumparan ini berfungsi sebagai alat transformasi tegangan dan arus.
c) Kumparan tertier
Fungsi kumparan tertier diperlukan adalah untuk memperoleh tegangan tertier atau untuk kebutuhan lain. Untuk kedua keperluan tersebut, kumparan tertier selalu dihubungkan delta atau segitiga. Kumparan tertier sering digunakan juga untuk penyambungan peralatan bantu seperti kondensator synchrone, kapasitor shunt dan reactor shunt, namun demikian tidak semua transformator daya mempunyai kumparan tertier.
d) Minyak transformator
Sebagian besar dari transformator tenaga memiliki kumparan-kumparan yang intinya direndam dalam minyak transformator, terutama pada transformator-transformator tenaga yang berkapasitas besar, karena minyak transformator mempunyai sifat
sebagai media pemindah panas (disirkulasi) dan juga berfungsi pula sebagai isolasi (memiliki daya tegangan tembus tinggi) sehingga berfungsi sebagai media pendingin dan isolasi.
Minyak transformator harus memenuhi persyaratan, yaitu:
• kekuatan isolasi tinggi
• penyalur panas yang baik, berat jenis yang kecil, sehingga partikel-partikel dalam minyak dapat mengendap dengan cepat
• viskositas yang rendah, agar lebih mudah bersirkulasi dan memiliki kemampuan pendinginan menjadi lebih baik
• titik nyala yang tinggi dan tidak mudah menguap yang dapat menimbulkan baha
• tidak merusak bahan isolasi padat
• sifat kimia yang stabil
Minyak transformator baru harus memiliki spesifikasi seperti tampak pada Tabel 1 di bawah ini.

Tabel 1. Spesifikasi Minyak Isolasi Baru.
Untuk minyak isolasi pakai berlaku untuk transformator berkapasitas > 1 MVA atau bertegangan > 30 kV sifatnya seperti ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2. Spesifikasi Minyak Isolasi Pakai.
e) Bushing
Hubungan antara kumparan transformator ke jaringan luar melalui sebuah bushing, yaitu sebuah konduktor yang diselubungi oleh isolator, yang sekaligus berfungsi sebagai penyekat antara konduktor tersebut dengan tangki transformator.
f) Tangki dan konservator
Pada umumnya bagian-bagian dari transformator yang terendam minyak transformator berada atau (ditempatkan) di dalam tangki. Untuk menampung pemuaian pada minyak transformator, pada tangki dilengkapi dengan sebuah konservator.
Terdapat beberapa jenis tangki, diantaranya adalah:
• Jenis sirip (tank corrugated) Badan tangki terbuat dari pelat baja bercanai dingin yang menjalani penekukan, pemotongan dan proses pengelasan otomatis, untuk membentuk badan tangki bersirip dengan siripnya berfungsi sebagai radiator pendingin dan alat bernapas pada saat yang sama. Tutup dan dasar tangki terbuat dari plat baja bercanai panas yang kemudian dilas sambung kepada badan tangki bersirip membentuk tangki corrugated ini. Umumnya transformator di bawah 4000 kVA dibuat dengan bentuk tangki corrugated.
• Jenis tangki Conventional Beradiator, Jenis tangki terdiri dar badan tangki dan tutup yang terbuat dari mild steel plate (plat baja bercanai panas) ditekuk dan dilas untuk dibangun sesuai dimensi yang diinginkan, sedang radiator jenis panel terbuat dari pelat baja bercanai dingin (cold rolled steel sheets). Transformator ini umumnya dilengkapi dengan konservator dan digunakan untuk 25.000,00 kVA, yang ditunjukkan pada Gambar 2.

Gambar 2. Transformator Tipe Conventional Beradiator (Sumber Trafindo, 2005)
• Hermatically Sealed Tank With N2 Cushined, Tipe tangki ini sama dengan jenis conventional tetapi di atas permukaan minyak terdapat gas nitrogen untuk mencegah kontak antara minyak dengan udara luar
2. Peralatan Bantu
a) Pendingin
Pada inti besi dan kumparan-kumparan akan timbul panas akibat rugi-rugi besi dan rugi-rugi tembaga. Bila panas tersebut mengakibatkan kenaikan suhu yang berlebihan, akan merusak isolasi transformator, maka untuk mengurangi adanya kenaikan suhu yang berlebihan tersebut pada transformator perlu juga dilengkapi dengan sistem pendingin yang bergungsi untuk menyalurkan panas keluar transformator. Media yang digunakan pada sistem pendingin dapat berupa
udara, gas, minyak dan air.
Sistem pengalirannya (sirkulasi) dapat dengan cara:
• Alamiah (natural)
• Tekanan/paksaan (forced).

Tabel 3. Tipe Pendinginan Transformator
keterangan: A = air (udara), O = Oil (minyak), N = Natural (alamiah), F = Forced (Paksaan / tekanan)
b) Tap Changer (perubah tap)
Tap Changer adalah perubah perbandingan transformator untuk mendapatkan tegangan operasi sekunder sesuai yang diinginkan dari tegangan jaringan/primer yang berubah-ubah. Tap changer dapat dilakukan baik dalam keadaan berbeban (on-load) atau dalam keadaan tak berbeban (off load), dan tergantung jenisnya.
c) Alat pernapasan
Karena adanya pengaruh naik turunnya beban transformator maupun suhu udara luar, maka suhu minyak akan berubah-ubah mengikuti keadaan tersebut. Bila suhu minyak tinggi, minyak akan memuai dan mendesak udara di atas permukaan minyak keluar dari dalam tangki, sebaliknya bila suhu minyak turun, minyak menyusut maka udara luar akan masuk ke dalam tangki. Kedua proses di atas disebut pernapasan transformator. Permukaan minyak transformator akan selalu bersinggungan dengan udara luar yang menurunkan nilai tegangan tembus pada minyak transformator, maka untuk mencegah hal tersebut, pada ujung pipa penghubung udara luar dilengkapi tabung berisi kristal zat hygroscopis.
d) Indikator
Untuk mengawasi selama transformator beroperasi, maka perlu adanya indicator yang dipasang pada transformator. Indikator tersebut adalah sebagai berikut:
• indikator suhu minyak
• indikator permukaan minyak
• indikator sistem pendingin
• indikator kedudukan tap, dan sebagainya.
3. Peralatan Proteksi
a) Relay Bucholz
Relay Bucholz adalah relai yang berfungsi mendeteksi dan mengamankan terhadap gangguan transformator yang menimbulkan gas.
Timbulnya gas dapat diakibatkan oleh beberapa hal, diantaranya adalah:
• Hubung singkat antar lilitan pada atau dalam phasa
• Hubung singkat antar phasa
• Hubung singkat antar phasa ke tanah
• Busur api listrik antar laminasi
• Busur api listrik karena kontak yang kurang baik.
b) Relai Tekanan Lebih
Relai ini berfungsi hampir sama seperti Relay Bucholz. Fungsinya adalah mengamankan terhadap gangguan di dalam transformator. Bedanya relai ini hanya bekerja oleh kenaikan tekanan gas yang tiba-tiba dan langsung mentripkan pemutus tenaga (PMT). Alat pengaman tekanan lebih ini berupa membran yang terbuat dari kaca, plastik, tembaga atau katup berpegas, sebagai pengaman tangki transformator terhadap kenaikan tekan gas yang timbul di dalam tangki yang akan pecah pada tekanan tertentu dan kekuatannya lebih rendah dari kekuatan tangki transformator
c) Relai Diferensial
Berfungsi mengamankan transformator terhadap gangguan di dalam transformator, antara lain adalah kejadian flash over antara kumparan dengan kumparan atau kumparan dengan tangki atau belitan dengan belitan di dalam kumparan ataupun beda kumparan.
d) Relai Arus lebih
Berfungsi mengamankan transformator jika arus yang mengalir melebihi dari nilai yang diperkenankan lewat pada transformator tersebut dan arus lebih ini dapat terjadi oleh karena beban lebih atau gangguan hubung singkat. Arus lebih ini dideteksi oleh transformator arus atau current transformator (CT).
e) Relai Tangki Tanah
Alat ini berfungsi untuk mengamankan transformator bila ada hubung singkat antara bagian yang bertegangan dengan bagian yang tidak bertegangan pada transformator.
f) Relai Hubung Tanah
Fungsi alat ini adalah untuk mengamankan transformator jika terjadi gangguan hubung singkat satu phasa ke tanah.
g) Relai Thermis
Alat ini berfungsi untuk mencegah/mengamankan transformator dari kerusakan isolasi pada kumparan, akibat adanya panas lebih yang ditimbulkan oleh arus lebih. Besaran yang diukur di dalam relai ini adalah kenaikan suhu.
Sumber: http://dunia-listrik.blogspot.com/2009/01/transformator.html

Perawatan dan Pemantauan Kondisi Transformator

Perawatan dan Pemantauan Kondisi Transformator, kalo bahasa inggrisnya: "Transformer Condition Monitoring and Maintenance"...(kerenkan...?!! Tapi kita harus bangga pada bahasa sendiri...ya nggak?). Artikel ini untuk melengkapi artikel-artikel sebelumnya tentang transformator alias transformer alias trafo (terserah, mana yang anda pakai, kalo saya lebih suka menyebutnya Tr).

Dengan melakukan perawatan secara berkala dan pemantauan kondisi transformator pada saat beroperasi akan banyak keuntungan yang didapat, antara lain:
• Meningkatkan keandalan dari transformator tersebut.
• Memperpanjang masa pakai.
• Jika masa pakai lebih panjang, maka secara otomatis akan dapat menghemat biaya penggantian unit transformator.

Adapun langkah-langkah perawatan dari transformator, antara lain adalah:
• Pemeriksaan berkala kualitas minyak isolasi.
• Pemeriksaan/pengamatan berkala secara langsung (Visual Inspection)
• Pemeriksaan-pemeriksaan secara teliti (overhauls) yang terjadwal.

Genset-aplikasi

Genset

Ketika terjadi pemadaman catu daya utama (PLN) maka dibutuhkan suplai cadangan listrik dan pada kondisi tersebut Generator-Set diharapkan dapat mensuplai tenaga listrik terutama untuk beban-beban prioritas. Genset dapat digunakan sebagai sistem cadangan listrik atau "off-grid" (sumber daya yang tergantung atas kebutuhan pemakai). Genset sering digunakan oleh rumah sakit dan industri yang membutuhkan sumber daya yang mantap dan andal (tingkat keandalan pasokan yang tinggi), dan juga untuk area pedesaan yang tidak ada akses untuk secara komersial dipasok listrik melalui jaringan distribusi PLN yang ada.

Suatu mesin diesel generator set terdiri dari:
1. Prime mover atau pengerak mula, dalam hal ini mesin diesel (dalam bahasa inggris disebut diesel engine)
2. Generator
3. AMF (Automatic Main Failure) dan ATS (Automatic Transfer Switch)
4. Baterai dan Battery Charger
5. Panel ACOS (Automatic Change Over Switch)
6. Pengaman untuk Peralatan
7. Perlengkapan Instalasi Tenaga

Mesin Diesel

Mesin diesel termasuk mesin dengan pembakaran dalam atau disebut dengan motor bakar, ditinjau dari cara memperoleh energi termalnya (energi panas). Untuk membangkitkan listrik, sebuah mesin diesel dihubungkan dengan generator dalam satu poros (poros dari mesin diesel dikopel dengan poros generator).

Keuntungan pemakaian mesin diesel sebagai penggerak mula:
* Desain dan instalasi sederhana
* Auxilary equipment (peralatan bantu) sederhana
* Waktu pembebanan relatif singkat

Kerugian pemakaian mesin diesel sebagai Penggerak mula:
*Berat mesin sangat berat karena harus dapat menahan getaran serta kompresi yang tinggi.
* Starting awal berat, karena kompresinya tinggi yaitu sekitar 200 bar.
* Semakin besar daya maka mesin diesel tersebut dimensinya makin besar pula, hal tersebut menyebabkan kesulitan jika daya mesinnya sangat besar.
* Konsumsi bahan bakar menggunakan bahan bakar minyak yang relatif lebih mahal dibandingkan dengan pembangkit listrik yang menggunakan bahan bakar jenis lainnya, seperti gas dan batubara.

Cara Kerja Mesin Diesel

Prime mover atau penggerak mula merupakan peralatan yang berfungsi menghasilkan energi mekanis yang diperlukan untuk memutar rotor generator. Pada mesin diesel/diesel engine terjadi penyalaan sendiri, karena proses kerjanya berdasarkan udara murni yang dimampatkan di dalam silinder pada tekanan yang tinggi (± 30 atm), sehingga temperatur di dalam silinder naik. Dan pada saat itu bahan bakar disemprotkan dalam silinder yang bersuhu dan bertekanan tinggi melebihi titik nyala bahan bakar sehingga bahan bakar yang diinjeksikan akan terbakar secara otomatis. Penambahan panas atau energi senantiasa dilakukan pada tekanan yang konstan.

Tekanan gas hasil pembakaran bahan bakar dan udara akan mendorong torak yang dihubungkan dengan poros engkol menggunakan batang torak, sehingga torak dapat bergerak bolak-balik (reciprocating). Gerak bolak-balik torak akan diubah menjadi gerak rotasi oleh poros engkol (crank shaft). Dan sebaliknya gerak rotasi poros engkol juga diubah menjadi gerak bolak-balik torak pada langkah kompresi.

Berdasarkan cara menganalisa sistim kerjanya, motor diesel dibedakan menjadi dua, yaitu motor diesel yang menggunakan sistim airless injection (solid injection) yang dianalisa dengan siklus dual dan motor diesel yang menggunakan sistim air injection yang dianalisa dengan siklus diesel (sedangkan motor bensin dianalisa dengan
siklus otto).

Perbedaan antara motor diesel dan motor bensin yang nyata adalah terletak pada proses pembakaran bahan bakar, pada motor bensin pembakaran bahan bakar terjadi karena adanya loncatan api listrik yang dihasilkan oleh dua elektroda busi (spark plug), sedangkan pada motor diesel pembakaran terjadi karena kenaikan temperatur campuran udara dan bahan bakar akibat kompresi torak hingga mencapai temperatur nyala. Karena prinsip penyalaan bahan bakarnya akibat tekanan maka motor diesel juga disebut compression ignition engine sedangkan motor bensin disebut spark ignition engine.



Pada mesin diesel, piston melakukan 2 langkah pendek menuju kepala silinder pada setiap langkah daya.
1. Langkah ke atas yang pertama merupakan langkah pemasukan dan penghisapan, di sini udara dan bahan bakar masuk sedangkan poros engkol berputar ke bawah.
2. Langkah kedua merupakan langkah kompresi, poros engkol terus berputar menyebabkan torak naik dan menekan bahan bakar sehingga terjadi pembakaran. Kedua proses ini (1 dan 2) termasuk proses pembakaran.
3. Langkah ketiga merupakan langkah ekspansi dan kerja, di sini kedua katup yaitu katup isap dan buang tertutup sedangkan poros engkol terus berputar dan menarik kembali torak ke bawah.
4. Langkah keempat merupakan langkah pembuangan, disini katup buang terbuka dan menyebabkan gas akibat sisa pembakaran terbuang keluar. Gas dapat keluar karena pada proses keempat ini torak kembali bergerak naik keatas dan menyebabkan gas dapat keluar. Kedua proses terakhir ini (3 dan 4) termasuk proses pembuangan.
5. Setelah keempat proses tersebut, maka proses berikutnya akan mengulang kembali proses yang pertama, dimana udara dan bahan bakar masuk kembali.

Berdasarkan kecepatan proses diatas maka mesin diesel dapat digolongkan menjadi 3 bagian, yaitu:
1. Diesel kecepatan rendah (< 400 rpm)
2. Diesel kecepatan menengah (400 - 1000 rpm)
3. Diesel kecepatan tinggi ( >1000 rpm)

Sistem starting atau proses untuk menghidupkan/menjalankan mesin diesel dibagi menjadi 3 macam sistem starting yaitu:

1. Sistem Start Manual
Sistem start ini dipakai untuk mesin diesel dengan daya mesin yang relatif kecil yaitu < 30 PK. Cara untuk menghidupkan mesin diesel pada sistem ini adalah dengan menggunakan penggerak engkol start pada poros engkol atau poros hubung yang akan digerakkan oleh tenaga manusia. Jadi sistem start ini sangat bergantung pada faktor manusia sebagai operatornya.

2. Sistem Start Elektrik
Sistem ini dipakai oleh mesin diesel yang memiliki daya sedang yaitu < 500 PK. Sistem ini menggunakan motor DC dengan suplai listrik dari baterai/accu 12 atau 24 volt untuk menstart diesel. Saat start, motor DC mendapat suplai listrik dari baterai atau accu dan menghasilkan torsi yang dipakai untuk menggerakkan diesel sampai mencapai putaran tertentu. Baterai atau accu yang dipakai harus dapat dipakai untuk menstart sebanyak 6 kali tanpa diisi kembali, karena arus start yang dibutuhkan motor DC cukup besar maka dipakai dinamo yang berfungsi sebagai generator DC. Pengisian ulang baterai atau accu digunakan alat bantu berupa battery charger dan pengaman tegangan. Pada saat diesel tidak bekerja maka battery charger mendapat suplai listrik dari PLN, sedangkan pada saat diesel bekerja maka suplai dari battery charger didapat dari generator. Fungsi dari pengaman tegangan adalah untuk memonitor tegangan baterai atau accu. Sehingga apabila tegangan dari baterai atau accu sudah mencapai 12/24 volt, yang merupakan tegangan standarnya, maka hubungan antara battery charger dengan baterai atau accu akan diputus oleh pengaman tegangan.

3. Sistem Start Kompresi
Sistem start ini dipakai oleh diesel yang memiliki daya besar yaitu > 500 PK. Sistem ini memakai motor dengan udara bertekanan tinggi untuk start dari mesin diesel. Cara kerjanya yaitu dengan menyimpan udara ke dalam suatu botol udara. Kemudian udara tersebut dikompresi sehingga menjadi udara panas dan bahan bakar solar dimasukkan ke dalam Fuel Injection Pump serta disemprotkan lewat nozzle dengan tekanan tinggi. Akibatnya akan terjadi pengkabutan dan pembakaran di ruang bakar. Pada saat tekanan di dalam tabung turun sampai batas minimum yang ditentukan, maka kompressor akan secara otomatis menaikkan tekanan udara di dalam tabung hingga tekanan dalam tabung mencukupi dan siap dipakai untuk melakukan starting mesin diesel.

AMF (Automatic Main Failure) dan ATS (Automatic Transfer Switch)



AMF merupakan alat yang berfungsi menurunkan downtime dan meningkatkan keandalan sistem catu daya listrik. AMF dapat mengendalikan transfer Circuit Breaker (CB) atau alat sejenis, dari catu daya utama (PLN) ke catu daya cadangan (genset) dan sebaliknya. Dan ATS merupakan pelengkap dari AMF dan bekerja secara bersama-sama.

Cara Kerja AMF dan ATS

Automatic Main Failure (AMF) dapat mengendalikan transfer suatu alat dari suplai utama ke suplai cadangan atau dari suplai cadangan ke suplai utama.AMF akan beroperasi saat catu daya utama (PLN) padam dengan mengatur catu daya cadangan (genset). AMF dapat mengatur genset beroperasi jika suplai utama dari PLN mati dan memutuskan genset jika suplai utama dari PLN hidup lagi.

Baterai (baterry dan accu)

Battery merupakan suatu proses pengubahan energi kimia menjadi energi listrik yang berupa sel listrik. Pada dasarnya sel listrik terdiri dari dua buah logam/ konduktor yang berbeda dicelupkan ke dalam larutan maka akan bereaksi secara kimia dan menghasilkan gaya gerak listrik antara kedua konduktor tersebut. Proses pengisian battery dilakukan dengan cara mengalirkan arus melalui sel-sel dengan arah yang berlawanan dengan aliran arus dalam proses pengosongan sehingga sel akan dikembalikan dalam keadaan semula. Battery yang digunakan pada sistem otomatis GenSet berfungsi sebagai sumber arus DC pada starting diesel.

Battery Charger

Alat ini berfungsi untuk proses pengisian battery dengan mengubah tegangan PLN 220V atau dari generator itu sendiri menjadi 12/24 V menggunakan rangkaian penyearah. Battery Charger ini biasanya dilengkapi dengan pengaman hubung singkat (Short Circuit) berupa sekering/ fuse.

Panel ACOS

ACOS (Automatic Change Over Switch) merupakan panel pengendalian generator dan terdapat beberapa tombol yang masing-masing mempunyai fungsi yang berbeda.
Tombol pengontrol operasi Gen Set automatic, antara lain yaitu :
Off, Automatic, Trial Service, Manual Service, Manual Starting, Manual Stoping, Signal Test, Horn Off, Release, Start, Start Fault, Engine Running, Supervision On, Low Oil Pressure, Temperature To High, Generator Over Load.

Sistem Pengaman Genset

Sistem pengaman harus dapat bekerja cepat dan tepat dalam mengisolir gangguan agar tidak terjadi kerusakan fatal. Proteksi pada mesin generator ada dua macam yaitu :
1) Pengaman alarm
Bertujuan memberitahukan kepada operator bahwa ada sesuatu yang tidak normal dalam operasi mesin generator dan agar operator segera bertindak.
2) Pengaman trip
Berfungsi untuk menghindarkan mesin generator dari kemungkinan kerusakan karena ada sistem yang berfungsi tidak normal maka mesin akan stop secara otomatis.
Jenis pengaman trip antara lain :
1) Putaran lebih (over speed)
2) Temperatur air pendingin tinggi
3) Tekanan minyak pelumas rendah
4) Emergency stop
5) Reverse power

Pentanahan (grounding)

a) Pentanahan sistem, pentanahan untuk suatu titik pada penghantar arus dari sistem. Pada umumnya titik tersebut adalah titik netral dari suatu mesin, transformator, atau untuk rangkaian listrik tertentu.
b) Pentanahan peralatan sistem, pentanahan untuk suatu bagian yang tidak membawa arus dari sistem, misalnya : Semua logam seperti saluran tempat kabel, kerangka mesin, batang pemegang sakelar, penutup kotak sakelar.

Relay pengaman pada genset:

a) Relay arus lebih
Thermal Over Load Relay (TOLR) digunakan untuk melindungi motor dan perlengkapan kendali motor dari kerusakan akibat beban lebih atau terjadinya hubungan singkat antar hantaran yang menuju jaring atau antar fasa.
b) Relay tegangan lebih
bekerja bila tegangan yang dihasilkan generator melebihi batas nominalnya.
c) Relay diferensial
bekerja atas dasar perbandingan tegangan atau perbandingan arus, yaitu besarnya arus sebelum lilitan stator dengan arus yang mengalir pada hantaran yang menuju jaring-jaring.
d) Relay daya balik
berfungsi untuk mendeteksi aliran daya aktif yang masuk ke arah generator.

Sekering

berungsi untuk mengamankan peralatan atau instalasi listrik dari gangguan hubung singkat
Jika suatu sekering dilewati arus di atas arus kerjanya, maka pada waktu tertentu sekering tersebut akan lebur (putus). Besarnya arus yang dapat meleburkan suatu sekering dalam waktu 4 jam dibagi arus kerja disebut faktor peleburan berkisar 1 hingga 1,5.

*) Gambar langkah kerja piston pada mesin diesel milik gudangilmu.org
*) Gambar ATS dan AMF milik caturmukti.com
*) Gambar panel ACOS milik tredintechnologies.com
Semoga bermanfaat,

sensor-pluda

Sensor Aliran Fluida ( Flow Sensor )

            Pengukuran aliran mulai dikenal sejak tahun 1732 ketika Henry Pitot mengatur jumlah fluida yang mengalir. Dalam pengukuran fluida perlu ditentukan besaran dan vektor kecepatan aliran pada suatu titik dalam fluida dan bagaimana fluida tersebut berubah dari titik ke titik.

Pengukuran atau penyensoran aliran fluida dapat digolongkan sebagai berikut:

1.     Pengukuran kuantitas

Pengukuran ini memberikan petunjuk yang sebanding dengan kuantitas total yang telah mengalir dalam waktu tertentu. Fluida mengalir melewati elemen primer secara berturutan dalam kuantitas yang kurang lebih terisolasi dengan secara bergantian mengisi dan mengosongkan bejana pengukur yang diketahui kapasitasnya.

Pengukuran kuantitas diklasifikasikan menurut :

a.       Pengukur gravimetri atau pengukuran berat

b.      Pengukur volumetri untuk cairan

c.       Pengukur volumetri untuk gas

2.     Pengukuran laju aliran

Laju aliran Q merupakan fungsi luas pipa A dan kecepatan V  dari cairan yang mengalir lewat pipa, yakni:

                        Q = A.V

tetapi dalam praktek, kecepatan tidak merata, lebih besar di pusat. Jadi kecepatan terukur rata-rata dari cairan atau gas dapat berbeda dari kecepatan rata-rata sebenarnya. Gejala ini dapat dikoreksi sebagai berikut:

                        Q = K.A.V

di mana K adalah konstanta untuk pipa tertentu dan menggambarkan hubungan antara kecepatan rata-rata sebenarnya dan kecepatan terukur. Nilai konstanta ini bisa didapatkan melalui eksperimen.

Pengukuran laju aliran digunakan untuk mengukur kecepatan cairan atau gas yang mengalir melalui pipa. Pengukuran ini dikelompokkan lagi menurut jenis bahan yang diukur, cairan atau gas, dan menurut sifat-sifat elemen primer sebagai berikut:

a.       Pengukuran laju aliran untuk cairan:

1)        jenis baling-baling defleksi

2)        jenis baling-baling rotasi

3)        jenis baling-baling heliks

4)        jenis turbin

5)        pengukur kombinasi

6)        pengukur aliran magnetis

7)        pengukur aliran ultrasonic
8)         pengukur aliran kisaran (vorteks)

Gambar Vortex shedding flowmeter, (a) flowmeter geometry, (b) response, (c) readout block diagram.

2)        pengukur pusaran (swirl)

b.      Pengukuran laju aliran gas

1)        jenis baling-baling defleksi

2)        jenis baling-baling rotasi

3)        jenis termal

1.     Pengukuran metoda diferensial tekanan

Jenis pengukur aliran yang paling luas digunakan adalah pengukuran tekanan diferensial. Pada prinsipnya beda luas penampang melintang dari aliran dikurangi dengan yang mengakibatkan naiknya kecepatan, sehingga menaikan pula energi gerakan atau energi kinetis. Karena energi tidak bisa diciptakan atau dihilangkan ( Hukum perpindahan energi ), maka kenaikan energi kinetis ini diperoleh dari energi tekanan yang berubah..

Lebih jelasnya, apabila fluida bergerak melewati penghantar (pipa) yang seragam dengan kecepatan rendah, maka gerakan partikel masing-masing umumnya sejajar disepanjang garis dinding pipa. Kalau laju aliran meningkat, titik puncak dicapai apabila gerakan partikel menjadi lebih acak dan kompleks.

Kecepatan kira-kira di mana perubahan ini terjadi dinamakan kecepatan kritis dan aliran pada tingkat kelajuan yang lebih tinggi dinamakan turbulen dan pada tingkat kelajuan lebih rendah dinamakan laminer.

Kecepatan kritis dinamakan  juga angka Reynold, dituliskan tanpa dimensi:

      di mana :     D = dimensi penampang arus fluida, biasanya diameter

 ρ = kerapatan fluida

                        V = kecepatan fluida

                         μ = kecepatan absolut fluida

Batas kecepatan kritisuntuk pipa biasanya berada diantara 2000 dan 2300.

            Pengukuran aliran metoda ini dapat dilakukan dengan banyak cara misalnya: menggunakan pipa venturi, pipa pitot, orifice plat (lubang sempit), turbine flow meter, rotameter, cara thermal, menggunakan bahan radio aktif, elektromagnetik, ultar sonic dan flowmeter gyro. Cara lain dapat dikembangkan sendiri sesuai dengan kebutuhan proses. Yang dibahas dalam buku ini adalah sensor laju aliran berdasarkan perbedaan tekanan.

1. Sensor Aliran Berdasarkan Perbedaan Tekanan

            Metoda ini berdasarkan Hukum Bernoulli yang menyatakan hubungan :

           

dimana:  P  = tekanan fluida

               ρ  = masa jenis fluida

               v  = kecepatan fulida

               g  = gravitasi bumi

               h  = tinggi fluida (elevasi)