Electrical fundamental (dasar teknik tenaga listrik)

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 Bank
Ditinjau 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.