PENGENDALIAN MESIN LISTRIK
7.1 Sistem Pengendalian
Dalam sistem kelistrikan dikenal dua istilah yaitu sistem pengendalian dan sistem
pengaturan. Sistem pengendalian yang akan dibahas yang menggunakan perangkat kontaktor
dan alat kendali, seperti sakelar ON, sakelar OFF, timer, dan sebagainya.
Dalam sistem pengendalian ada dua bagian yaitu yang disebut rangkaian kontrol (DC 24
V) dan sistem daya (AC 230 V) Gambar 7.1. Ketika sakelar S1 di ON kan relai Q1 akan
energized sehingga kontak 1-2 tertutup dan lampu menyala karena mendapat supply listrik
AC 230 V. Jika sakelar S1 di-OFF-kan maka Q1 dan lampu akan OFF.
Dalam sistem pengaturan dikenal pengaturan loop terbuka dan loop tertutup dengan
feedback. Sistem pengaturan loop terbuka hasil keluaran tidak bisa dikendalikan sesuai
dengan setting, karena dalam sistem loop terbuka tidak ada umpan balik.
Sistem pengaturan loop tertutup, terdapat umpan balik yang menghubungkan
masukan dengan hasil keluaran. Sehingga hasil akhir keluaran akan
selalu dikoreksi sehingga hasilnya selalu mendekati dengan besaran yang diinginkan
Gambar 7.2.
Setrika listrik atau rice cooker adalah contoh sistem pengaturan loop tertutup
temperatur dengan bimetal (Gambar 7.3). Kondisi awal bimetal pada kondisi masih dingin
akan menutup sehingga kontak tertutup sehingga arus listrik mengalir ke elemen
pemanas. Sampai temperatur setting dicapai, maka bimetal akan terputus dan arus
listrik terputus pula. Bila temperatur kembali dingin bimetal terhubung kembali
dan kembali pemanas akan bekerja lagi, kejadian berulang-ulang kondisi ON dan OFF
secara otomatis.
terdiri rangkaian daya dan
rangkaian kontrol
Gambar 7.3 Kontrol ON-OFF
dengan bimetal
7.2 Komponen Sistem Pengendalian
Dalam sistem pengendalian ada dua kelompok komponen listrik yang dipakai, yaitu komponen kontrol dan komponen daya. Yang termasuk komponen kontrol di antaranya:
sakelar ON, sakelar OFF, timer, relay overload, dan relay. Komponen daya di antaranya
kontaktor, kabel daya, sekering atau circuit breaker. Berikut ini akan dijelaskan konstruksi
beberapa komponen kontrol dan komponen daya yang banyak digunakan dalam sistem
pengendalian.
Tabel di bawah menunjukkan ada empat tipe kontak yang umum dipakai pada sistem
pengendalian, yaitu Normally Open (NO), Normally Close (NC),dan Satu Induk Dua Cabang (gambar 7.4)
Kontak Normally Open (NO), saat koil dalam
kondisi tidak energized kontak dalam posisiterbuka (open, OFF) dan saat koil diberikan arus listrik dan 1 maka kontak dalam posisi menutup ON.Kontak Normally Close (NC), kebalikan dari kontak NO saat koil dalam kondisi tidak energized kontak dalam posisi tertutup (close, ON) dan saat koil diberikan arus listrik dan energized maka kontak dalam posisi membuka OFF. Kontak Single pole double trough, memiliki satu kontak utama dan dua kontak cabang, saat koil tidak energized kontak utama terhubung dengan cabang atas, dan saat koil energized justru kontak utama terhubung dengan kontak cabang bawah. (Gambar 7.4).jenis-jenis kontak
Kontak Normally Open (NO), saat koil dalam
kondisi tidak energized kontak dalam posisi
terbuka (open, OFF) dan saat koil diberikanarus listrik dan 1 maka kontak dalam posisi menutup ON.Kontak Normally Close (NC), kebalikan dari kontak NO saat koil dalam kondisi tidak energized kontak dalam posisi tertutup (close, ON) dan saat koil diberikan arus listrik dan energized maka kontak dalam posisi membuka OFF.
(gambar 7.5)Bentuk fisik kontak
diam dan kontak bergerak
diam dan kontak bergerak
Kontak Single pole double trough, memiliki
satu kontak utama dan dua kontak cabang, saat koil tidak energized kontak utama terhubung dengan cabang atas, dan saat koil energized justru kontak utama terhubung dengan kontak cabang bawah(gambar 7.6 simbol dan bentuk fisik relay
Kontak bantu,
Dikenal dua jenis ujung kontak, jenis pertama kontak dengan dua kontak hubung dijumpai pada kontak relay (Gambar 7.5). Jenis kedua adalah kontak dengan empat kontak hubung, ada bagian yang diam dan ada kontak yang bergerak ke bawah jenis kedua ini terpasang pada kontaktor
Gambar 7.7 Relay dikemas plastik tertutup
Komponen relay ini bekerja secara
elektromagnetis, ketika koil K terminal A1 dan
A2 diberikan arus listrik angker akan menjadi
magnet dan menarik lidah kontak yang ditahan
oleh pegas, kontak utama 1 terhubung dengan kontak cabang 4 (Gambar 7.6). Ketika arus
listrik putus (unenergized), elektromagnetiknya hilang dan kontak akan kembali posisi awal
Gambar 7.8 Komponen Reed switch
Gambar 7.9 Tombol tekan
Gambar 7.10 Simbol timer dan karakteristik timer)
Gambar 7.11 Tampak samping irisan kontaktor
Gambar 7.12 Simbol, kode angka dan terminal kontaktor
Bentuk fisik kontaktor terbuat dari bahan plastik keras yang
Gambar 7.14 Tampak irisan Miniatur Circuit Breaker
Pertama pengaman beban lebih oleh bimetal, kedua
7.3 Pengendalian Kontaktor Elektromagnetik
Komponen kontrol relay impuls bekerja seperti sakelar toggle
manual, bedanya relay impuls bekerja secara elektromagnetik
(Gambar 7.17). Ketika sakelar S1 di-ON-kan relay impuls K1
dengan terminal A1 dan A1 akan energized sehingga kontak
posisi ON maka lampu E1 akan menyala. ketika sakelar S1
posisi OFF mekanik pada relay impuls tetap mengunci tetap
ON. Saat S1 di ON yang kedua, mekanik impuls lepas dan
kontak akan OFF, lampu akan mati. Gambar 7.17 Kontrol relay impuls
Komponen timer OFF-delay bekerja secara elektromagnetik
(Gambar 7.18). Sakelar S2 di-ON-kan, koil timer OFFdelay
K2 akan energized dan mengakibatkan sakelar akan ON
dan lampu menyala. Timer disetting pada waktu tertentu misalkan
lima menit. Setelah waktu lima menit dicapai dari saat timer
energized, mekanik timer OFF delay akan meng-OFF-kan sakelar
dan mengakibatkan lampu mati. Dalam pemakaiannya timer
dikombinasikan dengan kontaktor, sehingga waktu ON dan OFF
kontaktor bisa disetting sesuai dengan kebutuhan.
Koil kontaktor Q1 dalam aplikasinya dihubungkan paralel
dengan diode R1, Varistor R2 atau seri R3C1 (Gambar 7.19).
Koil Q1 yang diparalel dengan diode R1 gunanya untuk menekan
timbulnya ggl induksi yang ditimbulkan oleh induktor pada koil
Q1. Sedangkan varistor R2 memiliki karakteristik untuk menekan
arus induksi pada koil agar minimal dengan mengatur besaran
resistansinya. Koil Q1 yang diparalel dengan R3C1 akan
membentuk impedansi sehingga arus yang mengalir ke koil
minimal dan aman.
Gambar 7.18 Timer OFF 7-8
7.3 Pengendalian Kontaktor Elektromagnetik
Komponen kontrol relay impuls bekerja seperti sakelar toggle
manual, bedanya relay impuls bekerja secara elektromagnetik
(Gambar 7.17). Ketika sakelar S1 di-ON-kan relay impuls K1
dengan terminal A1 dan A1 akan energized sehingga kontak
posisi ON maka lampu E1 akan menyala. ketika sakelar S1
posisi OFF mekanik pada relay impuls tetap mengunci tetap
ON. Saat S1 di ON yang kedua, mekanik impuls lepas dan
kontak akan OFF, lampu akan mati.
Komponen timer OFF-delay bekerja secara elektromagnetik
(Gambar 7.18). Sakelar S2 di-ON-kan, koil timer OFFdelay
K2 akan energized dan mengakibatkan sakelar akan ON
dan lampu menyala. Timer disetting pada waktu tertentu misalkan
lima menit. Setelah waktu lima menit dicapai dari saat timer
energized, mekanik timer OFF delay akan meng-OFF-kan sakelar
dan mengakibatkan lampu mati. Dalam pemakaiannya timer
dikombinasikan dengan kontaktor, sehingga waktu ON dan OFF
kontaktor bisa disetting sesuai dengan kebutuhan.
Koil kontaktor Q1 dalam aplikasinya dihubungkan paralel
dengan diode R1, Varistor R2 atau seri R3C1 (Gambar 7.19).
Koil Q1 yang diparalel dengan diode R1 gunanya untuk menekan
timbulnya ggl induksi yang ditimbulkan oleh induktor pada koil
Q1. Sedangkan varistor R2 memiliki karakteristik untuk menekan
arus induksi pada koil agar minimal dengan mengatur besaran
resistansinya. Koil Q1 yang diparalel dengan R3C1 akan
membentuk impedansi sehingga arus yang mengalir ke koil
minimal dan aman.
Bentuk koil set-reset dengan dua belitan dan dapat melayani dua sakelar yang
berfungsi sebagai sakelar setting (tombol S) dan sakelar reset (tombol R) Gambar 7.20.
Ketika tombol S di ON mekanik koil akan meng-ON-kan sakelar dan lampu akan
menyala. Diode R1, berpasangan dengan K1 dan diode R4. Ketika tombol R di ON koil
energized dan sistem mekanik akan meng OFF kan sakelar dan lampu akan mati. Diode R2,
berpasangan dengan K1 dan diode R3.
karena ditarik oleh tekanan pegas, kontak utama 1 terhubung kembali dengan kontak
cabang 2. Relay menggunakan tegangan DC 12 V, 24 V, 48 V, dan AC 220 V.
Bentuk fisik relay dikemas dengan wadah plastik transparan, memiliki dua kontak SPDT
(Single Pole Double Throgh) Gambar 7.7, satu kontak utama dan dua kontak cabang).
Relay jenis ini menggunakan tegangan DC 6V, 12 V, 24 V, dan 48 V. Juga tersedia dengan
tegangan AC 220 V. Kemampuan kontak mengalirkan arus listrik sangat terbatas kurang
dari 5 ampere. Untuk dapat mengalirkan arus daya yang besar untuk mengendalikan motor
induksi, relay dihubungkan dengan kontaktor yang memiliki kemampuan hantar arus dari
10–100 Amper.
Komponen reed switch merupakan sakelar elektromagnetik yang cukup unik karena bisa
bekerja dengan dua cara. Cara pertama, reed switch dimasukkan dalam belitan kawat dan
dihubungkan dengan sumber tegangan DC. Ketika koil menjadi elektromagnet reed switch
berfungsi sebagai kontak, ketika listrik di-OFF-kan maka reed switch juga akan OFF
Gambar 7.8. Cara kedua, reed switch di belitkan dalam beberapa belitan kawat yang dialiri
listrik DC yang besar. Misalkan jumlah belitan 5 lilit, besarnya arus DC 10 A, reed switch
akan ON jika adakuat magnet sebesar 50 ampere-lilit (5 lilit × 10 ampere).
Komponen tombol tekan atau disebut sakelar ON/OFF banyak digunakan sebagai alat
penghubung atau pemutus rangkaian kontrol (Gambar 7.9). Memiliki dua kontak, yaitu NC
dan NO. Artinya saat sakelar tidak digunakan satu kontak terhubung Normally Close, dan
satu kontak lainnya Normally Open. Ketika kontak ditekan secara manual kondisin berbalik posisi menjadi NO dan NC.
Gambar 7.9 Tombol tekan
Komponen timer digunakan dalam rangkai kontrol pengendalian, gunanya untuk mengatur
kapan suatu kontaktor harus energized atau mengatur berapa lama kontaktor energized.
Ada empat jenis timer yang sering digunakan yang memiliki karakteristik kerja seperti pada
Gambar 7.10.
Kontaktor merupakan sakelar daya yang bekerja dengan prinsip elektromagnetik
(Gambar 7.11). Sebuah koil dengan inti berbentuk huruf E yang diam, jika koil dialirkan arus
listrik akan menjadi magnet dan menarik inti magnet yang bergerak dan menarik sekaligus
kontak dalam posisi ON. Batang inti yang bergerak menarik paling sedikit 3 kontak utama
dan beberapa kontak bantu bisa kontak NC atau NO. Kerusakan yang terjadi pada kontaktor,
karena belitan koil terbakar atau kontak tipnya saling lengket atau ujung-ujung kontaknya terbakar.
Susunan kontak dalam Kontaktor Gambar 7.12 secara skematik terdiri atas belitan
koil dengan notasi A2-A1. Terminal ke sisi sumber pasokan listrik 1/L1, 3/L2, 5/L3, terminal
ke sisi beban motor atau beban listrik lainnya adalah 2/T1, 4/T2 dan 6/T3. Dengan dua kontak
bantu NO Normally Open 13-14 dan 43-44, dan dua kontak bantu NC Normally
Close 21-22 dan 31-32. Kontak utama harus digunakan dengan sistem daya saja, dan kontak bantu difungsikan untuk kebutuhan rangkaian kontrol tidak boleh dipertukarkan.
Kontak bantu sebuah kontaktor bisa dilepaskan atau ditambahkan secara modular.
Gambar 7.10 Simbol timer dan karakteristik timer)
Gambar 7.11 Tampak samping irisan kontaktor
Gambar 7.12 Simbol, kode angka dan terminal kontaktor
Bentuk fisik kontaktor terbuat dari bahan plastik keras yang
kokoh (Gambar 7.13). Pemasangan ke panel bisa dengan
menggunakan rel atau disekrupkan. Kontaktor bisa digabungkan
dengan beberapa pengaman lain, misalnya dengan pengaman
bimetal atau overload relay. Yang harus diperhatikan adalah
kemampuan hantar arus kontaktor harus disesuaikan dengan
besarnya arus beban, karena berkenaan dengan kemampuan
kontaktor secara elektrik
Gambar 7.13 Bentuk fisik kontaktor
Pengaman sistem daya untuk beban motor-motor listrik atau
Gambar 7.13 Bentuk fisik kontaktor
Pengaman sistem daya untuk beban motor-motor listrik atau
beban lampu berdaya besar bisa menggunakan sekering atau
Miniatur Circuit Breaker (MCB) Gambar 7.14. MCB adalah
komponen pengaman yang kompak, karena di dalamnya terdir
dua pengaman sekaligus
dua pengaman sekaligus
Gambar 7.14 Tampak irisan Miniatur Circuit Breaker
Pertama pengaman beban lebih oleh bimetal, kedua
pengaman arus hubung singkat oleh relay arus. Ketika salah
satu pengaman berfungsi maka secara otomatis sistem mekanik
MCB akan trip dengan sendirinya. Pengaman bimetal bekerja
secara thermis, fungsi kuadrat arus dan waktu sehingga ketika
terjadi beban lebih reaksi MCB menunggu beberapa saat.
Komponen Motor Control Circuit Breaker1 (MCCB)
memiliki tiga fungsi sekaligus, fungsi pertama sebagai switch
ing, fungsi kedua pengamanan motor dan fungsi ketiga sebagai
isolasi rangkaian primer dengan beban (Gambar 7.15). Pengaman
beban lebih dilakukan oleh bimetal, dan pengamanan
hubung singkat dilakukan oleh koil arus hubung singkat yang
secara mekanik bekerja mematikan Circuit Breaker. Rating arus Gambar 7.15 Tampak irisan
yang ada di pasaran 16 A sampai 63 A.
Bentuk fisik Motor Control Circuit Breaker (MCCB) terbuat
dari casing plastik keras yang melindungi seluruh perangkat
koil arus hubung singkat, bimetal, dan kontak utama (Gambar
7.16). Pengaman beban lebih bimetal dan koil arus hubung
singkat terpasang terintegrasi. Memiliki tiga terminal ke sisi
pemasok listrik 1L1, 3L2, dan 5L3. Memiliki tiga terminal
terhubung ke beban yaitu 2T1, 4T2 dan 6T3. Terminal ini tidak
boleh dibalikkan pemakaiannya, karena akan mempengaruhi
fungsi alat pengaman.
Bentuk fisik Motor Control Circuit Breaker (MCCB) terbuat
dari casing plastik keras yang melindungi seluruh perangkatkoil arus hubung singkat, bimetal, dan kontak utama (Gambar
7.16). Pengaman beban lebih bimetal dan koil arus hubung
singkat terpasang terintegrasi. Memiliki tiga terminal ke sisi
pemasok listrik 1L1, 3L2, dan 5L3. Memiliki tiga terminal
terhubung ke beban yaitu 2T1, 4T2 dan 6T3. Terminal ini tidak
boleh dibalikkan pemakaiannya, karena akan mempengaruhi
fungsi alat pengaman.
7.3 Pengendalian Kontaktor Elektromagnetik
Komponen kontrol relay impuls bekerja seperti sakelar toggle
manual, bedanya relay impuls bekerja secara elektromagnetik
(Gambar 7.17). Ketika sakelar S1 di-ON-kan relay impuls K1
dengan terminal A1 dan A1 akan energized sehingga kontak
posisi ON maka lampu E1 akan menyala. ketika sakelar S1
posisi OFF mekanik pada relay impuls tetap mengunci tetap
ON. Saat S1 di ON yang kedua, mekanik impuls lepas dan
kontak akan OFF, lampu akan mati. Gambar 7.17 Kontrol relay impuls
Komponen timer OFF-delay bekerja secara elektromagnetik
(Gambar 7.18). Sakelar S2 di-ON-kan, koil timer OFFdelay
K2 akan energized dan mengakibatkan sakelar akan ON
dan lampu menyala. Timer disetting pada waktu tertentu misalkan
lima menit. Setelah waktu lima menit dicapai dari saat timer
energized, mekanik timer OFF delay akan meng-OFF-kan sakelar
dan mengakibatkan lampu mati. Dalam pemakaiannya timer
dikombinasikan dengan kontaktor, sehingga waktu ON dan OFFkontaktor bisa disetting sesuai dengan kebutuhan.
Koil kontaktor Q1 dalam aplikasinya dihubungkan paralel
dengan diode R1, Varistor R2 atau seri R3C1 (Gambar 7.19).
Koil Q1 yang diparalel dengan diode R1 gunanya untuk menekan
timbulnya ggl induksi yang ditimbulkan oleh induktor pada koil
Q1. Sedangkan varistor R2 memiliki karakteristik untuk menekan
arus induksi pada koil agar minimal dengan mengatur besaran
resistansinya. Koil Q1 yang diparalel dengan R3C1 akan
membentuk impedansi sehingga arus yang mengalir ke koil
minimal dan aman.
Gambar 7.18 Timer OFF 7-8
7.3 Pengendalian Kontaktor Elektromagnetik
Komponen kontrol relay impuls bekerja seperti sakelar toggle
manual, bedanya relay impuls bekerja secara elektromagnetik
(Gambar 7.17). Ketika sakelar S1 di-ON-kan relay impuls K1
dengan terminal A1 dan A1 akan energized sehingga kontak
posisi ON maka lampu E1 akan menyala. ketika sakelar S1
posisi OFF mekanik pada relay impuls tetap mengunci tetap
ON. Saat S1 di ON yang kedua, mekanik impuls lepas dan
kontak akan OFF, lampu akan mati.
Komponen timer OFF-delay bekerja secara elektromagnetik
(Gambar 7.18). Sakelar S2 di-ON-kan, koil timer OFFdelay
K2 akan energized dan mengakibatkan sakelar akan ON
dan lampu menyala. Timer disetting pada waktu tertentu misalkan
lima menit. Setelah waktu lima menit dicapai dari saat timer
energized, mekanik timer OFF delay akan meng-OFF-kan sakelar
dan mengakibatkan lampu mati. Dalam pemakaiannya timer
dikombinasikan dengan kontaktor, sehingga waktu ON dan OFF
kontaktor bisa disetting sesuai dengan kebutuhan.
Koil kontaktor Q1 dalam aplikasinya dihubungkan paralel
dengan diode R1, Varistor R2 atau seri R3C1 (Gambar 7.19).
Koil Q1 yang diparalel dengan diode R1 gunanya untuk menekan
timbulnya ggl induksi yang ditimbulkan oleh induktor pada koil
Q1. Sedangkan varistor R2 memiliki karakteristik untuk menekan
arus induksi pada koil agar minimal dengan mengatur besaran
resistansinya. Koil Q1 yang diparalel dengan R3C1 akan
membentuk impedansi sehingga arus yang mengalir ke koil
minimal dan aman.
Bentuk koil set-reset dengan dua belitan dan dapat melayani dua sakelar yang
berfungsi sebagai sakelar setting (tombol S) dan sakelar reset (tombol R) Gambar 7.20.
Ketika tombol S di ON mekanik koil akan meng-ON-kan sakelar dan lampu akan
menyala. Diode R1, berpasangan dengan K1 dan diode R4. Ketika tombol R di ON koil
energized dan sistem mekanik akan meng OFF kan sakelar dan lampu akan mati. Diode R2,
berpasangan dengan K1 dan diode R3.
Gambar 7.19 Diode, Varistor dan RC sebagai Gambar 7.20 Koil set-reset
pengaman relay
7.4 Pengendalian Hubungan Langsung
Pengendalian hubungan langsung dikenal dengan istilah Direct ON Line (DOL) dipakai
untuk mengontrol motor induksi dengan kontaktor Q1. Rangkaian daya (Gambar 7.21)
memperlihatkan ada lima kawat penghantar, yaitu L1, L2, L3, N, dan PE, ada tiga buah fuse
F1 yang gunanya sebagai pengaman hubung singkat jika ada gangguan pada rangkaian
daya. Sebuah kontaktor memiliki enam kontak, sisi supply terminal 1, 3, dan 5, sedangkan
di sisi beban terhubung ke motor terminal 2, 4, dan 6. Notasi ini tidak boleh dibolakbalikkan.
