BAB 6 Motor dan Generator Industri

Pengertian Generator

Generator adalah mesin yang dapat mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik melalui proses induksi elektromagnetik. Generator ini memperoleh energi mekanis dariprime mover atau penggerak mula. Prinsip kerja dari generator sesuai dengan hukum Lens, yaitu arus listrik yang diberikan pada stator akan menimbulkan momen elektromagnetik yang bersifat melawan putaran rotor sehingga menimbulkan EMF pada kumparan rotor. 

Tegangan EMF ini akan menghasilkan suatu arus jangkar. Jadi diesel sebagai prime mover akan memutar rotor generator, kemudian rotor diberi eksitasi agar menimbulkan medan magnit yang berpotongan dengan konduktor pada stator dan menghasilkan tegangan pada stator. Karena terdapat dua kutub yang berbeda yaitu utara dan selatan, maka pada 90o pertama akan dihasilkan tegangan maksimum positif dan pada sudut 270o kedua akan dihasilkan tegangan maksimum negatif. Ini terjadi secara terus menerus/continue. Bentuk tegangan seperti ini lebih dikenal sebagai fungsi tegangan bolak-balik.

Prinsip Kerja Generator AC 

Generator AC bekerja berdasarkan atas prinsip dasar induksi elektromagnetik. Tegangan bolak-balik akan dibangkitkan oleh putaran medan magnetik dalam kumparan jangkar yang diam. Dalam hal ini kumparan medan terletak pada bagian yang sama dengan rotor dari generator.

Nilai dari tegangan yang dibangkitkan bergantung pada :
1. Jumlah dari lilitan dalam kumparan.
2. Kuat medan magnetik, makin kuat medan makin besar tegangan yang diinduksikan.
3. Kecepatan putar dari generator itu sendiri.

Prinsip generator ini secara sederhana dapat dijelaskan bahwa tegangan akan diinduksikan pada konduktor apabila konduktor tersebut bergerak pada medan magnetsehingga memotong garis-garis gaya. Hukum tangan kanan berlaku pada generator dimana menyebutkan bahwa terdapat hubungan antara penghantar bergerak, arah medan magnet, dan arah resultan dari aliran arus yang terinduksi. Apabila ibu jari menunjukkan arah gerakan penghantar, telunjuk menunjukkan arah fluks, jari tengah menunjukkan arah aliran elektron yang terinduksi. Hukum ini juga berlaku apabila magnet sebagai pengganti penghantar yang digerakkan.  Terdapat dua jenis konstruksi dari generator ac, jenis medan diam atau medan magnet dibuat diam dan medan magnet berputar. 

Sistem Start
Ada tiga macam jenis start yang dapat dilakukan pada generator yaitu :

1. Dengan Penggerak Mula
Untuk sistem start dengan penggerak mula biasanya berupa mesin diesel untuk kapasitas daya yang kecil, turbin air atau turbin uap untuk kapasitas daya menengah dan turbin uap untuk kapasitas daya yang sangat besar.
2. Pengubah Frekuensi
Motor sinkron mendapat pengisian dari sebuah generator sinkron khusus. Pengisian dilakukan dengan arus tukar berfrekuensi variabel dari hampir nol hingga mencapai frekuensi nominal. Dengan demikian motor sinkron mengalami start mulai putaran hampir nol hingga mencapai putaran nominal. 

3. Sebagai Generator Rotor Sangkar/Start Asinkron
Dalam hal ini rotor mesin dilengkapi suatu belitan yang bekerja sebagai sangkar asinkron. Dengan demikian selama start mesin bekerja sebagai motor tak serempak. Dengan start asinkron pada kumparan medan dapat dihasilkan gaya-gaya gerak listrik yang tinggi, disebabkan jumlah lilitan magnet yang biasanya besar. Gaya-gerak listrik yang tinggi ini bukan saja dapat merusak mesin, melainkan dapat juga menimbulkan bahaya bagi personil yang melayani mesin sinkron itu. Untuk menghindari bahaya ini kumparan magnet selama start dapat dibagi dalam beberapa belitan, yang masing-masing dihubungsingkatkan. Setelah mencapai putaran sinkron, hubungan ini dilepaskan. Dalam hal ini sistem start yang digunakan pada generator set GSC 05 adalah dengan penggerak mula. 

BAB 5 Elektrik Daya

Transistor 

Transistor merupakan komponen elektronika yang terdiri dari tiga lapisan semikonduktor, diantaranya contoh NPN dan PNP. Transistor mempunyai tiga kaki yang disebut dengan Emitor

(E), Basis/Base (B) dan Kolektor/collector (C). 

Fungsi Transistor antara lain;

1.      Sebagai penguat arus, tegangan dan daya (AC dan DC) 

2.      Sebagai penyearah 

3.      Sebagai mixer 

4.      Sebagai osilator 

5.      Sebagai switch

Cara menguji transistor dengan Ohmeter, Perhatiakan tabel hasil pengujian :

Kesimpulan menentukan kaki basis,emitor dan kolektor dengan hail pengujian pada tabel sebagai berikut:

A.    Dari hasil tabel ditemukan bahwa kaki I adalah kaki Basis, dimana selama pengukuran harus ada kaki acuan (patokan) dan menunjukkan gejala ON, ON kemudian bila dibalik polaritasnya menunjukkan gejala OFF, OFF maka kaki basis ON pada saat dipasang polaritas negative atau OFF saat dipasang polaritas positif maka jenis transistor adalah PNP. 

B.     Sedangkan untuk menentukan kaki emitor dan kolektor, kita harus menghitung nilai hambatan yang dimiliki oleh emitor dan kolektor. Apabila kaki II hambatannya lebih besar dari kaki III maka dapat kita simpulkan bahwa kaki II merupaka kolektor dan kaki III merupakan emitor

Transistor mempunyai 3 jenis yaitu :

     A.    Uni Junktion Transistor (UJT)

     B.     Field Effect Transistor (FET)

     C.     MOSFET

1.     Uni Junktion Transistor (UJT)

Uni Junktion Transistor (UJT) adalah transistor yang mempunyai satu kaki emitor dan dua basis. Kegunaan transistor ini adalah terutama untuk switch elektronis. Ada Dua jenis UJT ialah UJT Kanal N dan UJT Kanal P.

2.     Field Effect Transistor (FET) 

Beberapa Kelebihan FET dibandingkan dengan transistor biasa ialah antara lain penguatannya yang besar, serta desah yang rendah. Karena harga FET yang lebih tinggi dari transistor, maka hanya digunakan pada bagian-bagian yang memang memerlukan. Bentuk fisik FET ada berbagai macam yang mirip dengan transistor. Jenis FET ada dua yaitu Kanal N dan Kanal P. Kecuali itu terdapat pula macam FET ialah Junktion FET (JFET) dan Metal Oxide Semiconductor FET (MOSFET).

3.     MOSFET 

MOSFET (Metal Oxide Semiconductor FET) adalah suatu jenis FET yang mempunyai satu Drain, satu Source dan satu atau dua Gate. MOSFET mempunyai input impedance yang sangat tinggi. Mengingat harga yang cukup tinggi, maka MOSFET hanya digunakan pada bagian bagian yang benar-benar memerlukannya. Penggunaannya misalnya sebagai RF amplifier pada receiver untuk memperoleh amplifikasi yang tinggi dengan desah yang rendah. 

Dalam pengemasan dan perakitan dengan menggunakan MOSFET perlu diperhatikan bahwa komponen ini tidak tahan terhadap elektrostatik, mengemasnya menggunakan kertas timah, pematriannya menggunakan jenis solder yang khusus untuk pematrian MOSFET. Seperti halnya pada FET, terdapat dua macam MOSFET ialah Kanal P dan Kanal N.

BAB 4 Alat Pengendali Industri

Sensor dan Tranduser

Sensor merupakan peralatan yang digunakan untuk mengubah besaran fisis tertentu menjadi besaran listrik equivalent yang siap untuk dikondisikan ke elemen berikutnya. Sensor dapat kita analogikan sebagai sepasang mata manusia yang bertugas membaca atau mendeteksi data/informasi yang ada di sekitar.

Macam-macam sensor

1.      Sensor Cahaya

2.      Light dependent Resistant (LDR)

3.      Photodioda

4.      Phototransistor

5.      Sensor Thermal

6.      Thermocoupel, IC LM-35, Thermistor, Resistant Temperatur Detector (RTD)

7.      Sensor Mekanik

8.      Potensiometer, piezoelectric

9.      Sensor Suara

10.  Microphone

Light Dependent Resistant ( LDR )

Resistor yang LDR tersusun atas bahan semikonduktor dan memiliki karakteristik nilai tahanan tergantung dengan intensitas cahaya yang diterimanya. Semakin tinggi intensitas cahaya yang mengenai LDR, resitansinya semakin mengecil, begitu pula sebaliknya.

Photodioda

  Ø  Komponen ini akan mengubah energi cahaya, dalam hal ini energi cahaya infra red menjadi sinyal listrik .

  Ø    Merupakan sambungan dioda PN yang memiliki kepekaan terhadap radiasi gelombang Elektromagnetik (EM) ketika jatuh pada sambungan.

  Ø Dikarenakan sambungan PN sangatlah kecil, dibutuhkan lensa untuk memfokuskan radiasi yang datang agar mendapatkan respon yang baik.

  Ø  Keunggulan device ini adalah nilai waktu responnya sangatlah cepat. Kebanyakan memiliki waktu respon mendekati 1 Mikrodetik, bahkan ada yang mendekati 1 nano detik.

  Ø  Semakin tinggi intensitas cahaya, maka arus bocor pada sambungan PN semakin besar sehingga arus yang lewat sambungan semakin kecil

     Transduser

Transduser berasal dari kata “traducere” dalam bahasa Latin yang berarti mengubah. Sehingga transduser dapat didefinisikan sebagai suatu peranti yang dapat mengubah suatu energi ke
bentuk energi yang lain.

       Dari sisi pola aktivasinya, transduser dapat dibagi menjadi dua, yaitu:

        1.     Transduser pasif, yaitu transduser yang dapat bekerja bila mendapat energi tambahan dari luar. Contohnya adalah thermistor. Untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik yaitu tegangan listrik, maka thermistor harus dialiri arus listrik. Ketika hambatan thermistor berubah karena pengaruh panas, maka tegangan listrik dari thermistor juga berubah.

       2.      Transduser aktif, yaitu transduser yang bekerja tanpa tambahan energi dari luar, tetapi menggunakan energi yang akan diubah itu sendiri. Contohnya adalah termokopel. Ketika menerima panas, termokopel langsung menghasilkan tegangan listrik tanpa membutuhkan energi dari luar.

     Pemilihan suatu transduser sangat tergantung kepada kebutuhan pemakai dan lingkungan di sekitar pemakaian. Untuk itu dalam memilih transduser perlu diperhatikan beberapa hal di bawah ini:

  Ø Kekuatan, maksudnya ketahanan atau proteksi pada beban lebih.

  Ø      Linieritas, yaitu kemampuan untuk menghasilkan karakteristik masukan-keluaran yang linier.

  Ø  Stabilitas tinggi, yaitu kesalahan pengukuran yang kecil dan tidak begitu banyak terpengaruh oleh faktor-faktor lingkungan.

  Ø  Tanggapan dinamik yang baik, yaitu keluaran segera mengikuti masukan dengan bentuk dan besar yang    sama.

  Ø  Repeatability, yaitu kemampuan untuk menghasilkan kembali keluaran yang sama ketika digunakan untuk mengukur besaran yang sama, dalam kondisi lingkungan yang sama.

  Ø Harga. Meskipun faktor ini tidak terkait dengan karakteristik transduser sebelumnya, tetapi dalam penerapan secara nyata sering kali menjadi kendala serius, sehingga perlu juga

BAB 3 Transformator dan Sistem Distribusi Daya

Sistem Distribusi Tenaga Listrik

 Sistem distribusi ialah jaringan listrik antara pusat pembangkit sampai dengan pusat pemakaian (kWh pelanggan). Tegangan yang dibangkitkan oleh generator biasanya berkisar antara 6 kV sampai 20 kV tergantung dari pabrik pembuat. Untuk mencegah kerugian daya yang besar pada waktu mengirim tenaga listrik dari pembangkit melalui jaringan transmisi ke pusat-pusat beban yang letaknya sangat jauh dari pembangkit maka sebelum ditransmisikan, tegangan ini dinaikkan terlebih dahulu menjadi 70 kV sampai 500 kV.

Transmisi adalah bagian yang menyalurkan energi listrik dari pusat listrik ke pusat beban yang diterima oleh Gardu Induk (GI). Untuk jarak yang sedang digunakan tegangan transmisi 70 kV. Untuk jarak yang jauh digunakan tegangan transmisi 150 kV sedangkan untuk jarak yang sangat jauh digunakan tegangan transmisi sampai 500 kV.

Sistem distribusi ini dapat dikelompokkan ke dalam dua tingkat yaitu :

1. Sistem Jaringan Distribusi Primer disebut Jaringan Tegangan Menengah (JTM)
2. Sistem Jaringan Distribusi Sekunder disebut Jaringan Tegangan Rendah (JTR)

Distribusi primer disebut juga tegangan menengah, yaitu jaringan yang menghubungkan gardu induk dengan gardu distribusi yang biasanya menggunakan tegangan distribusi 6 kV, 7 kV,  12 kV, 20 kV. Jaringan Distribusi Primer atau JTM merupakan fasa-tiga sedangkan jaringan distribusi sekunder atau Jaringan Tegangan Rendah (JTR) merupakan fasa-tunggal dan fasa-tiga dengan empat kawat. Di Indonesia umumnya tegangan yang digunakan pada sistem distribusi jaringan tegangan rendah adalah 380/220 volt.

Sistem Distribusi Sekunder 

Sistem distribusi sekunder yang lazim disebut jaringan tegangan rendah (JTR) dimulai dari sisi sekunder trafo distribusi sampai dengan sambungan rumah (SR) pada pelanggan yang berfungsi untuk mendistribusikan energi listrik dari gardu distribusi ke pelanggan dengan tegangan operasi yakni tegangan rendah (400/230 Volt, 380/220 Volt).

Pada saat ini SUTR yang menggunakan kabel telah banyak digunakan oleh PLN untuk mengurangi gangguan yang disebabkan oleh gangguan pohon dan gangguan lain yang disebabkan oleh perbuatan manusia. Untuk kabel sambungan rumah (SR) ke pelanggan saat ini telah digunakan twisted kabel dengan inti penghantar ada dari material aluminium dan tembaga.

Sistem jaringan sekunder yang baik pada saat ini harus memberikan taraf keandalan pada jaringan tegangan rendah di daerah dengan kepadatan beban yang tinggi, dengan menjamin bahwa energi listrik yang sampai ke pelanggan mempunyai mutu yang baik, sehingga biayanya yang tinggi dapat dipertanggung jawabkan dan tingkat keandalan ini dipandang perlu.

Jaringan sekunder tegangan rendah mendapat pengisian terbanyak dari tiga atau lebih feeder, sehingga bilamana salah satu feeder primer terganggu, sisa jaringan sekunder akan dapat dengan mudah menampung beban dari feeder yang terganggu itu. Sistem demikian dinamakan jaringan kedua (second contingency network). Jaringan sekunder tegangan rendah harus didesain sedemikian rupa hingga terdapat pembagian beban dan pengaturan tegangan (voltage regulation) yang baik.

BAB 2 Diagram Listrik Industri

2.1 LADDER DIAGRAM

 

Ladder diagram adalah sebuah representasiskematis dari sirkit elektrik. Terdapat 2 buah jalur listrik yang terhubung kesumber listrik & bermacam sirkit (alat listrik) terhubung diantaranya.

Tujuan Ladder diagram adalah untukmenyederhanakan pembacaan suatu sirkit elektrik. Ladder diagram bukan merupakan representasi fisik . Komponen elektrik dan konduktor disusun berdasarkan fungsinya dalam sirkit & digambarkan secara skematis.

Ladder diagram dapat terbagi atas 6 bagian yaitu:

1. Garis Tipis dan Garis Tebal

2. Sirkit Daya dan Sirkit Kontrol

3. Penamaan Komponen (Huruf dan Angka)

4. Penomeran Kabel

5. Garis putus-putus : Fungsi mekanik

6. Grounded Circuit

1. Garis Tipis dan Garis Tebal

 

􀁹 Dalam suatu digram elektrik, terdapat garis tebal & garis tipis.

􀁹 Garis tebal menunjukkan konduktor yang membawa listrik bertegangan tinggi.

􀁹 Garis tipis menunjukkan sirkit pengendali, ex: saklar (switch), timers & relays.

􀁹 Konduktor yg melewati rangkaian & tidak melakukan kontak ditandai dg persilangan

    tanpa titik.

􀁹 Konduktor yg melewati rangkaian & melakukan kontak ditandai dg persilangan dg titik

    tebal.

2. Sirkit Daya & Sirkit Kontrol

􀁹 Sirkit elektrik dipisahkan menjadi 2 bagian: sirkit daya (power circuit) dan sirkit pengendali     (controlcircuit).

􀁹 Tujuan pemisahan adalah untuk memungkinkan proses pengendalian mesin tanpa menggunakan peralatan yang berarus tinggi, kecuali kontaktor (penghubung) dan kabel.

􀁹 Peralatan seperti kontaktor, motor dan beban lain yg berarus besar dapat dikendalikan dg menggunakan sistem kendali yg hanya memerlukan tegangan dan arus kecil.

􀁹 Sirkit daya menyediakan daya untuk motor, sedangkan sirkit pengendali menyediakan daya    untuk sistem kendali.

3. Penamaan komponen: Huruf dan Angka-cont

􀁹 Setiap beban harus dihubungkan salah satu kakinya dengan L2

􀁹 Peralatan kendali terhubung antara L1 dan beban

􀁹 Semua peralatan kendali STOP atau OFF tambahan harus dihubungkan seri

􀁹 Semua peralatan kendali START atau ON harus dihubungkan secara pararel.

4. Penomoron Kabel Angka

􀁹 Untuk memudahkan dalam mengidentifikasi letak dari peralatan elektrik dalam Ladder diagram, maka dipergunakan angka untuk penomoran lokasi kabel dan lokasi skema, tiap garis atau anak tangga diberikan angka mulai dari atas ke bawah.

5. Garis terputus-putus: Fungsi Mekanik

􀁹 Garis terputus-putus hanya menunjukkan fungsi mekanik, bukan konduktor elektrik.

􀁹 Pada gambar terlihat bahwa garis terputus vertikal pada forward dan reverse pushbotton menandakan bahwa status kondisi Normally Closed dan Normally Open terhubung secara mekanik. Oleh karena itu, penekanan terhadap salah satu tombol akan menghubungkan satu set kontak, dan mematikan lainnya.

􀁹 Sedangkan garis terputus yang menghubungkan kumparan F dan R menandakan bahwa keduanya saling mengunci satu dengan lainnya secara mekanik, oleh karenanya kumparan F dan R tidak dapat melakukan kontak satu dengan lainnya secara simultan karena adanya proses penguncian mekanik antara satu dengan lainnya.

6. Grounded Circuit

􀁹 Jika sirkit pengendali mendapatkan daya dari sirkit dasar (grounded circuit), maka sirkit ini harus dihubungkan ke bumi, sehingga arus balik dari ground dari sirkit pengendali tidak menghidupkan motor atau membuat tombol STOP atau kendali menjadi tidak berfungsi.

􀁹 Pada gambar terlihat ketika sirkit bekerja, maka bagian sirkit yang berada di sebelah kiri dari

kumparan M merupakan sirkit yang tidak di-grounded, atau disebut juga dengan sisi aktif (hot leg). Oleh karena itu, setiap hubungan pendek ke ground pada sisi ini akan memutuskan sikring dari kendali transformator

2.2 DIAGRAM PENGKAWATAN(WIRING DIAGRAMS)

􀁹 Wiring diagram menunjukkan koneksi actual dan lokasi fisik sebenarnya dari semua komponen dalam satu sirkit. Kumparan, sambungan, motor dan sejenisnya diperlihatkan sesuai dengan posisi nyatanya yang akan dijumpai pada saat instalasi.

􀁹 Diagram ini sangat berguna untuk menyambung peralatan-peralatan, dan juga akan melacak kesalahan-kesalahan.

􀁹 Diagram pengkawatan bisa dijumpai pada penutup dari suatu peralatan elektrik, misalnya pada penutup dari penghidup motor magnetik.

􀁹 Untuk sirkit yang kecil, akan lebih menguntungkan untuk menggunakan diagram fisikseperti ini dibandingkan dengan diagram skematis. Akan lebih mudah untuk mengidentifikasi lokasi terminal dan kabel dari diagram fisik.

2.3 Diagram Garis

􀁹 Diagram garis (single-line diagram) merupakan bentuk paling sederhana dibandingkan diagramdiagram sebelumnya, dimana dalam diagram ini hanya diperlihatkan peralatan peralatan yang pentig saja tanpa memperlihatkan fungsifunsi pembantu yang ada.

􀁹 Diagram ini banyak digunakan oleh pembuat peralatan pengendali motor sebagai langkah untuk mempelajari instalasi pengendali motor.

􀁹 Diagram ini juga sering digunakan untuk menunjukkan saklar utama ,dan perancangan peralatan saklar

 2.4 Diagram Blok

􀁹 Diagram Blok (Block Diagram) menunjukkan sebagian besar dari bagian satu sistem elektronik ataupun elektrik yang kompleks yang disajikan dalam bentuk blok.

􀁹 Dalam diagram ini komponen individu dankabel tidak diperlihatkan, dimana masing-masing blok mewakili sirkit elektrik yang memiliki fungsi tertentu.

2.5 Hubungan Motor dan Terminologi

Sebagian besar mesin industry digerakkan dengan motor listrik. Industri akan menghentikan fungsinya jika tanpa system pengendali motor yang didesign, dipasang dan dipelihara dengan benar. Pada umumnya motor diklarifikasikan menjadi 2 bagian yaitu AC dan DC.

Ada 3 jenis motor DC yang diklarifikasikan menurut metode penguatan medan;

1. Motor Shunt menggunakan kumparan medan dengan tahanan relative tinggi dan    dihungkan   secara pararel

2. Motor Seri menggunakan kumparan medan dengan tahanan rendah dengan lilitan yang sedikit dan biasanya dihubungkan secara seri

3. Motor Kompon menggunakan kombinasi medan shunt dan medan seri.