1. Tujuan
1.2 Menjelaskan alasan penggunaan penekanan bunga api pada penggunaan kontaktor ac dan dc
1.3 Mendiskusikan faktor utama pada pemilihan ukuran dan jenis tutup (kemasan) kontaktor
1.4 Menjelaskan perbedaan antara kontaktor dan penghasut motor
1.5 Menjelaskan fungsi dan operasi relai beban lebih motor
1.6 Membandingkan batas kerja NEMA dan IEC dari kontaktor dan penghasut motor
1.7 Menyebutkan operasi kontaktor Solid-State
2. Komponen
 |
Kontaktor Magnet atau disebut Kontaktor saja adalah sakelar daya yang bekerja berdasarkan Kemagnitan. Kemagnitan akan timbul apabila kumparan magnit (coil) dialiri arus listrik, terjadinya kemagnitan pada coil akan mengakibatkan kontak yang bergerak akan tertarik.
2.2 Koil Kontaktor
 |
Kumparan kontaktor mempunyai sejumlah lilitan kawat berisolasi untuk memberikan belitan-ampere yang diperlukan untuk beroperasi pada arus yano keeil. Kumparan dibuat untuk beroperasi di aras kisaran 80 sampai 110 % ukuran kerja tegangan ac atau dc.
2.3 IC 555
IC 555 adalah sebuah rangkaian terintegrasi (Integrated Circuit) yang mempunyai 8 pin (kaki). IC 555 merupakan salah satu komponen elektronika yang cukup terkenal, sederhana, dan serba guna. Ukurannya yang kecil dengan harganya yang murah, membuat komponen yang satu ini menjadi pilihan para perancang elektronika untuk komponen utama maupun komponen pendukung.
2.4 Ground
Ground adalah titik yang dianggap sebaga titik kembali nya arus listrik arus searah atau titik kembali nya sinyal bolak balik atau titik patokan (referensi) dari berbagai titik tegangan dan sinyal listrik di dalam rangkaian elektronika.
2.5 Motor
Motor DC adalah alat yang mengubah energi listrik DC menjadi energi mekanik putaran. Sebuah motor DC dapat difungsikan sebagai generator atau sebaliknya generator DC dapat difungsikan sebagai motor DC.
Kapasitor adalah sebuah benda yang dapat menyimpan muatan listrik. Benda ini terdiri dari dua pelat konduktor yang dipasang berdekatan satu sama lain tapi tidak sampai bersentuhan.
3. Dasar Teori
3.1 Kontaktor Magnetis
Sebuah kontaktor terdiri dari koil, beberapa kontak Normally Open ( NO ) dan beberapa Normally Close ( NC ). Pada saat satu kontaktor normal, NO akan membuka dan pada saat kontaktor bekerja, NO akan menutup. Sedangkan kontak NC sebaliknya yaitu ketika dalam keadaan normal kontak NC akan menutup dan dalam keadaan bekerja kontak NC akan membuka. Koil adalah lilitan yang apabila diberi tegangan akan terjadi magnetisasi dan menarik kontak-kontaknya sehingga terjadi perubahan atau bekerja. Kontaktor yang dioperasikan secara elektromagnetis adalah salah satu mekanisme yang paling bermanfaat yang pernah dirancang untuk penutupan dan pembukaan rangkaian listrik maka gambar prinsip kerja kontaktor magnet dapat dilihat pada gambar berikut :
Dapat dibayangkan MC adalah relay dengan kapasitas yang besat. Umumnya MC terdiri dari 3 pole kontak utama dan kontak bantu (aux. contact). Untuk menghubungkan kontak utama hanya dengan cara memberikan tegangan pada koil MC sesuai spesifikasinya.Komponen utama sebuah MC adalah koil dan kontak utama. Koil dipergunakan untuk menghasilkan medan magnet yang akan menarik kontak utama sehingga terhubung pada masing masing pole.Magnetic Contactor atau Kontaktor AC, perangkat pengendalian otomatis, sangat cocok untuk menggunakan di sirkuit sampai tegangan maksimal 690v 50Hz atau 60Hz dan arus sampai 780A dari 6A dalam penggunaannya kontaktor dengan struktur lebih simple / kompak, ukuran kecil dan ringan, secara luas diaplikasikan dalam rangkaian pengendalian, terutama mengendalikan motor atau perangkat listrik lainnya.Untuk aplikasi yang lebih, MC mempunyai beberapa accessories. Dan yang paling banyak dipergunakan adalah kontak bantu. Jika kontak bantu yang telah tersedia kurang bisa dilakukan penambahan di samping atau depan. Pneumatic Timer juga sering dipakai dalam wiring sebuah system, misalnya pada Star Delta Starter.
3.2 Penahan Bunga Api
Apabila digunakan kontaktor dgn arus penghubungan yg besar, maka diperlukan bbrp jenis penahan bunga api utk mempertahankan kontak dr alat agar tdk terbakar. Jika tahanan beban terganggu (yaitu bagian kontak), maka arus tinggi akan mengalir, dan tegangan sgt rendah antara bunga api cukup utk menopang . Karena jarak antara kontak meningkat, tahanan bunga api meningkat, arus menurun, dan tegangan yg perlu untuk mempertahankan bunga api antara kontak meningkat. Akhirnya jarak dicapai pada tegangan penuh antara kontak tidak cukup untuk mempertahan-kan bunga api. Arus turun sampai nol dan bunga api padam.
3.3 Ukuran dan Batas Kerja
Kontaktor magnet dirancang kemampuan kerjanya oleh NEMA menurut kemampuan kontaktor untuk mengalirkan arus kerja selama 8 jam tanpa mengalami panas lebih sesuai dengan ukuran dan jenis beban yang dikontrol.
Untuk kegunaan umum kontaktor ac dan dc menetapkan arus beban yang dialirkan oleh masing masing kontak. Klasifikasi angka ukuran NEMA naik, demikian juga kapasitas arus dan ukuran fisik kontaktor. Kontak yang lebih besar dibutuhkan untuk mengalirkan dan membuka arus yang lebih tinggi, dan dibutuhkan mekanisme yang lebih berat untuk membuka dan menutup kontak.
Batas kerja kontaktor ac 60 hz standar nema dapat dilihat pada gambar dibawah.
Sedangkan untuk batas kerja kontaktor dc 60 hz dapat dilihat pada gambar dibawah.
3.4 Penghasut Motor Magnetis
Kegunaan utama motor magnet adalah untuk penghubungan daya pada elemen tahanan pemanas, penerangan, pengerem magnet atau solenoid industri berat. Kontaktor dapat juga digunakan untuk saklar motor jika diberikan pelindung beban yang terpisah. Pengasut magnetis adalah kontaktor dengan relai beban lebih yang digabung baik secara fisik maupun listrik. Pengasut motor magnetis sama dengan kontaktor baik dalam desain maupun cara kerja. Keduanya mempunyai satu keistimewaan penting secara umum. Kontak bekerja apabila kumparan diberi energi. Perbedaan penting adalahpenggunaan relai beban lebih pada pengasut motor. Pada bentuk yang paling sederhana dan banyak digunakan, pengasut-motor magnetis terdiri dari tiga atau empat-kutub kontaktor magnet dan sebuah relai beban lebih. Alat tersbut dipasang pada tempat tertutup yang sesuai, yang merupakan konstruksi lembaran-logam yang umum digunakan; kedap debu, kedap air atau tahan ledakan; atau apapun yang diperlukan oleh kondisi instalasi. Tombol-tekan START dan STOP dipasang pada tutup kotak. Tombol tekan START – STOP yang dipasangkan secara terpisah digunakan, kalau pada kotak hanya dipasangkan tombol reset pada tutup. Pengasut juga merupakan bentuk kerangka yang menjadi satu, tanpa kemasan, untuk pemasangan pada pusat pengendali motor atau kontrol panel pada mesin. Rangkaian pengendali pengasut-motor magnetis adalah sangat sederhana. Rangkaian ini hanya melibatkan pemberian energi kumparan pengasut apabila tombol start ditekan, dan penghilangan energi kumparan tersebut apabila tombol stop ditekan atau apabila relai beban-lebih membuka. Relai beban-lebih yang tergabung pada pengasut motor membedakan pengasut motor dengan kontaktor. Penggunaan kontaktor dibatasi pada beban penerangan, tungku listrik, dan beban resistif tertentu yang lain yang nilai arusnya sudah direncanakan. Motor mendapat arus asut dan periode beban, tanpa beban yang tinggi, beban lebih jangka pendek, dan sebagainya. Motor harus mempunyai alat pelindung dengan fleksibilitas yang diperlukan oleh motor dan alat yang digerakkan.
Tujuan perlindungan beban lebih adalah untuk melindungi lilitan motor dari panas yang berlebihan akibat pembebanan motor. Terdapat bentuk umum relai beban lebih yaitu relai beban lebih magnetis, relai beban lebih panas, relai beban lebih elektrones, dan sekreing
3.5 Kontaktor Solid-State
Penghubungan solid-state berarti pemurusan daya dengan cara elektronis non mekanis. Kontraktor solid-state adalah alat penghubungan daya yang dirancang untuk mengganti kontraktor magnet untuk aplikasi yang melibatkan beban resintif maupun induktif. Penyearah silikon terkontrol (Silicon-controlled rectifiers = SCR) yaitu semikonduktor penghubungan daya-tinggi yang umum.
4. Prinsip Kerja
Kumparan kontraktor mempunyai sejumlah lilitan kawat berisolasi utk memberikan belitan-ampere yg diperlukan utk beroperasi diatas kisaran 80 sampai 110% ukuran kerja tegangan ac atau dc. Kumparan kontaktor arus searah mempunyai sejumlah lilitan dan tahanan yg tinggi. Arus yg melewatinya dibatasi dgn tahanan. Arus yg melewati kumparan ac dibatasi dgn rangkaian impedansi dan reaktansi yg mempunyai efek yg lbh besar dibandingkan dgn tahanan. Akibatnya, tahanan kumparan kontaktor ac adalah rendah dan jumlah lilitan lilitan relatif sedikit. Pd magnet dc, arus pd kumparan sama baik pd waktu kontaktor membuka/menutup. Pd magnet ac, arus pd kumparan sgt ditentukan oleh reaktansi rangkaian, yg lbh rendah apabila kontaktor membuka krn adanya celah udara pd rangkaian magnet. Oleh krn itu, ada arus kejutan yg tinggi pd kumparan ketika kontaktor pertama kali dihubungkan dgn lin suplai. Arus kejutan tsb bisa 5 sampaqi 20 kali arus yg mengalir melalui kumparan ketika kontaktor sudah tertutup. Kenyataan tsb hrs diperhatikan ketika kontaktor ac dan relai digunakan. Lbh dr itu hrs diperhatikan bahwa alat pilot yg menangani arus kumparan hrs cukup kapasitasnya utk melewatkan arus kejutan listrik. Tarikan electromagnet yg mengoperasikan pd arus bolak-balik adalah getaran dan sama dgn nol dan 2 kali selama setiap siklus. Akibatnya, jangkar kumparan kontaktor ac mempunyai kecenderungan turun atau bergetar. Ini mengakibatkan kontaktor berbunyi dan merusak bagian yg bergerak (menggigil). Bunyi dan kerusakan tersebut dpt dikurangi dgn menggunakan kumparan bayangan.
Kotaktor pada umumnya memiliki kontak utama untuk aliran 3 fasa. Dan juga memiliki beberapa kontak bantu untuk berbagai keperluan. Kontak utama digunakan untuk mengalirkan arus utama, yaitu arus yang diperlukan untuk beban, misalnya motor listrik, pesawat pemanas dan sebagainya. Sedangkan kontak bantu digunakan untuk mengalirkan arus bantu yaitu arus yang diperlukan untuk kumparan magnet, alat bantu rangkaian, lampu lampu indikator, dan lain-lain. Notasi dan penomoran kontak-kontak kontaktor sebagai berikut:
4.2 Penahan Bunga Api
4.3 Ukuran dan Batas KerjaKumparan pemadam dihubungkan seri dengan kontak sehingga arus beban mengalir pada kumparan selama kontaktor tertutup atau selama ada bunga api listrik antara kontak. Arus menimbulkan medan magnet melalui inti dan batang kutub dari struktur penghembus, dan antara ujung-ujung medan magnet dari konduk-tor. Apabila bunga api terbentuk, bunga api membentuk bunga api di sekitarnya. Dua medan magnet tolak-menolak satu sama lain dan bunga api mendapat gaya keatas dan meninggalkan kontak. Bunga api semakin lama semakin panjang sampai berhenti dan padam. Aksi pemadaman berjalan sangat cepat. Ini tidak hanya mempercepat kerja kontaktor tetapi juga sangat mengurangi pemakaian dan pembakaran kontak. Oleh karena itu desain penghembus yang baik merupakan faktor yang penting dalam menentukan umur pemakaian kontak. Kontak harus senantiasa bersih dan dicek secara periodik selama pemakaian. Dianjurkan untuk mengganti kontak apabila sudah dipakai 50%. Jika kontak rusak atau terbakar, pada titik yang perlu diganti harus diganti sepasang untuk menjamin bahwa kelengkapan dan ketepatan permukaan kontak selalu terjaga. Sebagai bagian program pencegahan dan pemeliharaan, kontaktor yang besar harus dicek secara periodik selama pemakaian kotak, membersihkan kontak, memasang terminal shunt, gerakan bebas dari jangkar , struktur penghembus, struktur kumparan, tegangan pegas, kontak yang benar dan celah udara yang benar.
Kontaktor magnet juga dirancang batas kerjanya untuk jenis beban yang dipakai atau aplikasi yang sesungguhnya. Kategori pemakaian beban meliputi:
- Beban non linear seperti lampu tungsen untuk penerangan (rasio tahanan panas ke dingin tinggi biasanya 10:1 atau lebih tinggi; arus dan tegangan sefase).
- Beban resistif misalnya pemanasan elemen untuk tungku dan oven (tahanan konstan; arus dan tegangan sefase).
- Beban induktif misalnya motor dan transformator industri; tahanan awal rendah sampai transformator menjadi dimagnetkan atau motor mencapai kecepatan penuh; arus ketinggalan di belakang tegangan.
- Beban kapasitif misalnya kapasitor industri untuk perbaikan faktor-daya (tahanan awal rendah, unit kapasitor mengisi arus ketinggalan terhadap tegangan).
Kontaktor magnetis tertutup dibungkus dalam kemasan yang diyahkan berdasarkan lingkungan dimana kontaktor harus bekerja untuk memberikan perlindungan mekanis dan listrik. Kode listrik memberikan perintah jenis tutup yang digunakan. Semakin keras lingkungan, tutup yang kokoh semakin diperlukan. Faktor lingkungan keras yang dipertimbangkan meliputi:
- Terbuka terhadap kemungkinan mendapatkan kerusakan akibat uap atau asap.
- Operasi pada tempat-tempat yang kotor.
- Terbuka terhadap kemungkinan mendapatkan debu yang berleihan.
- Dikenai getaran, kejutan dan benturan.
- Mendapat suhu udara lingkungan yang tinggi.
Ada dua tipe utama tutup: tutup untuk lokasi yang tidak berbahaya dan tutup untuk lokasi yang berbahaya. Tutup untuk lokasi yang tidak berbahaya selanjutnya dibagi menjadi kategori-kategori berikut:
4.4 Penghasut Motor Magnetis
- Kepentingan umum (lebih murah)
- Kedap air
- Kedap minyak
- Kedap debu
Relai beban-lebih magnetis. Bekerja berdasarkan aksi magnetis dari arus beban yang mengalir pada kumparan. Apabila arus beban menjadi terlalu tinggi, plunger ditarik pada kumparan, menghentikan rangkaian. Penghentian arus diatur dengan pengubahan posisi awal dari plunger terhadap kumparan.
Relai beban-lebih panas menggunakan pemanas yang dihubungkan seri dengan suplai motor. Besarnya panas yang dihasilkan meningkat bersama-sama dengan arus suplai. Jika beban lebih terjadi, panas yang dihasilkan menyebabkan seperangkat kontak membuka, memutuskan rangkaian. Pemutusan arus diubah dengan pemasangan pemanas yang berbeda untuk titik pemutusan yang dikehendaki. Jenis perlindungan tersebut sangat efektif sebab pemanas hampir mendekati pemanasan yang sesungguhnya di dalam lilitan motor dan mempunyai memori panas untuk mencegah reset seketika dan pengasutan kembali. Ada dua jenis umum: jenis bimetal, yang menggunakan pita bimetal dan jenis campuran yang meleleh yang menggunakan prinsip pemanasan solder pada titik lelehnya.
Pada relai beban lebih thermal, arus yang sama yang masuk pada kumparan motor (menyebabkan motor menjadi panas) juga melalui elemen-panas dari relai beban-lebih. Elemen Thermal hubungkan secara mekanis pada kontak beban-lebih NC. Apabila arus-lebih mengalir pada elemen untuk periode waktu yang cukup lama, kontak membuka. Kontak itu dihubungkan seri dengan kumparan pengontrol starter. Apabila kontak membuka, kumparan starter dihilangkan energinya. Pada gilirannya, daya utama starter membuat saklar membuka sehingga memutuskan motor dari lin. Simbol relai beban lebih termal
Relai beban-lebih elektronis menggunakan transformator arus dan rangkaian elektronis. Transformator merasakan arus yang mengalir pada motor kemudian memutuskan rangkaian apabila arus mencapai beban-penuh. Jika kondisi beban-lebih terjadi, rangkaian “sensing” memutuskan rangkaian daya. Pemutusan arus dapat diatur dengan mudah pada aplikasi tertentu yang cocok. Beban-lebih elektronis sering melakukan fungsi perlindungan tambahan seperti kesalahan-pentanahan dan perlindungan hilangnya fase.
Tabel pengukuran NEMA untuk pengontrol magnetis
4.5 Kontaktor Solid-State
Kontaktor tiga-fase solid-state, misalnya kontaktor daya solid-state cocok untuk aplikasi dengan siklus tinggikarena tidak adanya celah udara yang menghasilkan busur api. Ukuran berkisar dari 10 sampai dengan 600 A, dengan input tegangan dari 240 sampai dengan 550 Vac. Kontaktor solid-state sekarang mengganti kontaktor elektromekanis tiga-kutub pada tungku dan oven industri, pertambangan dan penanganan bahan, serta aplikasi industry pemanas yang lain. Penyearah silicon terkontrol (Silicon-controlled rectifiers = SCR) dapat mengontrol rangkaian listrik dari 1 kW sampai 1000 kW untuk sebagian besar pemanas tahanan,motor, dan beban industry yang lain. Seperti sebagian besar alat semikonduktor daya-tinggi umumnya, alat ini terdiri dari piringan silikon yang ditangani secara khusus, dikemas dalam rumah plastic atau rumah keramik, dengan ujung-ujung daya logam yang disusun untuk hubungan anoda dan katoda dan kawat yang lebih kecil untuk hubungan gerbang. SCR seperti kontak, baik pada status ON (kontak tertutup) atau status OFF (kontak terbuka). SCR adalah analog dengan rangkaian “relai kancing”-satu kali SCR diberi trigger. SCR akan ON sampai arus SCR turun mencapai nol. Apabila arus yang melalui SCR berhenti , “saklar SCR” akan membuka dan tetap membuka sampai diberi trigger lagi.
Rangkaian SCR yang dioperasikan dc yang mengijinkan arus dihubungkan dengan beban oleh penutupan sebentar dari saklar S1 dan dilepaskan dari beban dengan penutupan sebentar dari saklar S2. Pada rangkaian yang dioperasikan ac misalnya SCR mati secara otomatis sebab arus kembali pada nol dua kali tiap siklus. Berbeda dengan kontraktor magnet, kontraktor elektronis sama sekali diam dan kontaknya tidak pernah rusak. Beban induktif dan transien tegangan, keduanya terlihat sebagai daerah masalah pada pengendali ac solid-state. Desain yang tepat dari pengendali ac solid-state mencakup tahanan dan kapasitor yang dihubungkan seri dan parallel dengan tiap kutub daya. Jaringan “RC” atau “pemotong” menyimpankan arus pengisian dari SCR dan mencegah penghidupan yang tidak dikehendaki. Semua semi-konduktor silikon, ketika dalam status ON, masih mempunyai penurunan tegangan yang kecil antara sambungan sebesar satu sampai dengan dua volt. Resultante panas 1 sampai 2 watt per ampere yang dihantarkan pada alat harus dihilangkan ke lingkungan sekitar.
Rancangan penyerap panas yang tepat mencapai hal tersebt dengan transfer panas konduksi atau konveksi untuk mempertahankan silikon di bawah level suhu maksimum. Penghubungan yang kasar dari SCR dari status bloking ke status menghantarkan, khususnya pada level arus lebih tinggi, kadang-kadang dapat menyebabkan transien yang tidak disenangi pada lin daya dan menimbulkan gangguan frekuensi radio(radio frequency interference =RFI). Pengendali yang dinyalakan nol menunjuk pada penghidupan SCR pada tegangan nol selama siklus penuh, yang menerapkan daya penuh atau daya nol dengan proporsi dari siklus penuh atau penetapan daya yang dihasilkan pada beban. Hal ini kadang-kadang disebut mode siklus terpadu atau “burst firing”. Akibatknya adalah eliminasi gangguan lin daya dan RFI. Karena SCR melewatkan arus hanya satu arah saja, maka diperlukan dua SCR perlu untuk menghubungkan daya ac. Dua SCR dihubungkan parallel-terbalik (punggung-ke-punggung), sehingga arus dapat mengalir pada kedua arah. Setengah dari arus itu dialirkan oleh tiap SCR dan arus ac berbentuk sinus mengalir pada beban resistif R ketika gerbang G1 dan G2 dinyalakan berturut-turut pada 0o dan 180o. Dengan pengubahan interval waktu pulsa trigger, tegangan output diubah dengan memblokir bagian input sehingga tegangan yang diberikan pada beban hanya selama bagian dari masing-masing setengah siklus.
5. Gambar Rangkaian [Bab 7]
 |
 |
 |
 |
 |
6. Video [Bab 7]
7. Link Download
Tes:
- Betul atau salah ? Apabila arus besar atau tegangan tinggi harus ditangani sulit untuk membuat alat manual yang cocok. Betul
- Betul atau salah ? Peralatan Kontrol dapat dipasang pada kontaktor dari titik jarak terjauh. Betul
- Betul atau salah? Tahanan ohm dari kumparan kontaktor ac harus hampir sama dengan tahanan kumparan kontaktor dc untuk tegangan kerja yang sama. Salah
- Apabila arus penghubungan tinggi beberapa jenis penahanan Busur Api biasanya dilakukan.
- Betul atau salah? Bunga api listrik arus searah lebih sulit dipadamkan dibanding bunga api listrik ac. Betul
- Betul atau salah? Bunga api listrik dapat terjadi karena kontak terbuka. Salah
- Betul atau salah? Kalau klarifikasi angka ukuran NEMA bertambah, ukuran fisik kontaktor berkurang.Salah.
- Betul atau salah? Motor diklasifikasikan sebagai bahan resistif. Salah.
- Dua jenis kemasan yang penting adalah kemasan untuk tempat yang Tidak Berbahaya dan kemasan untuk tempat yang Berbahaua.
- Betul atau salah? Pengasut-motor magnetis dapat mempunyai tombol tekan start-stop yang dipasang pada tempat atau jarak jauh. Betul.
- Betul atau salah? Motor mempunyai seperangkat nilai arus yang tidak dapat banyak berfluktasi. Salah.
- Betul atau salah? Arus yang ditarik oleh motor adalah ukuran pemanasannya. Betul.
- Betul atau salah? Penghubungan solid-state mencakup pemutusan daya dengan cara non mekanis. Betul
- Betul atau salah? Dua SCR diperlukan untuk saklar daya ac. Betul.
- Betul atau salah? SCR umumnya dipasang pada penyerap panas. Betul
1. Bagian-bagian prinsip dari kontaktor magnet adalah ________ dan _________.
a. Saklar dan Kontak
b. Saklar dan Elektromagnet
c. Kontak dan Elektromagnet
d. Kontak dan Dioda
2. Kumparan penghembus mempunyai _________ yang menghembus pada bunga api listrik.
a. Gaya
b. Medan Magnet
c. Torsi
d. Angin
3. Pengasut motor magnetis adalah kontaktor dengan ditambah?
a. Relai-beban lebih
b. Beberapa transistor
c. Kapasitor
d. Diode
0 komentar:
Posting Komentar