LAPORAN KERJA PRAKTEK

SISTEM PENGOPERASIAN PANEL KONTROL MOTOR INDUCED

FAN GBM 304 DENGAN KENDALI ELEKTROMAGNET

DI PUSRI-IB

Dibuat untuk memenuhi syarat kurikulum pada

Program Studi Teknik Elektro Fakultas Teknik

Universitas Bengkulu

Oleh :

Joni IrawanG1D006007

PROGRAM STUDI TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BENGKULU

2010

58

BAB V

Sistem Pengoperasian Panel Kontrol Motor Induced Fan GBM 304 dengan

Sistem Elektromagnet di PUSRI-IB

5.1 Umum

Sebagian besar industri banyak menggunakan motor sebagai mesin

produksi maupun mesin pendukung produksi. Untuk itu diperlukan proses

pengoperasian mesin. Mesin yang banyak digunakan adalah motor induksi 3 fasa.

Motor ini dikontrol oleh panel kontrol motor. Di dalam proses pengoperasian

terdapat sistem pengendalian dan sistem pengaturan. Pengendalian ada yang

bersifat manual, semi-otomatis dan otomatis. Pengendalian tersebut menggunakan

sistem elektromagnetik. Salah satu contoh adalah proses pengoperasian panel

kontrol motor Induced Fan GBM 304 dengan kendali Elektromagnet di PUSRI-

IB.

PUSRI-IB memiliki tiga pembagian area kerja beban yaitu area Urea,

Amoniak, dan Utility. PUSRI-IB memiliki 2 ruangan panel listrik utama. Satu

ruangan gabungan antara panel beban amoniak dan utility sedangkan yang

satunya lagi gabungan antara panel beban Urea dan Utility. Pada ruangan panel

listrik terdapat DS (Disconnected Switch), MPR (Motor Protection Relay), MCC

(Motor Control Center) dan panel kontrol motor. MCC merupakan pusat kontrol

motor dimana satu MCC terdapat beberapa unit beban. Untuk area Urea terdapat

MCC 58, MCC 511, MCC 514, area Amoniak terdiri dari MCC 51, MCC 52,

MCC 513, MCC 51 A sedangkan area Utility terdiri dari MCC 510, MCC 512,

MCC 515, MCC 59, MCC 53, MCC 54. Beban Motor GBM 304 merupakan salah

satu beban MCC 511 yang memilki kapasitas besar di urea. Motor ini terdapat

sebanyak 6 unit terletak di Prilling Tower lantai paling atas. Di ruangan panel

listrik terdapat 6 Panel kontrol motor GBM 304 dengan kode A s.d. F. Motor ini

digunakan sebagai Induced Fan atau yang biasa dikenal sebagai Blower . Blower

ini bekerja menghisap udara panas dari bawah dan dibuang ke atas sistem axial.

59

5.2 Asumsi-Asumsi Data

Dalam melakukan perhitungan rating kontaktor dan arus maksimum yang

mengalir pada rangkaian panel motor maka diperlukan asumsi data sebagai

berikut :

5.2.1 Data Tegangan Saluran Beban, Daya Aktif Beban dan Cos Phi Beban

Tegangan Vrms = 440 Volt

Daya Aktif (P) = 45 KW

Cos phi = 0.679

5.2.2 Data Transformator Step Down 1 fasa

Merk = Siemens

Kapasitas = 200 VA

Tegangan primer = 440 Volt

Tegangan sekunder = 110 Volt

5.2.3 Data Motor GBM 304

Tabel 5.1 Spesifikasi GBM 304

No. 66

Nomor Alat GBM 304 B

Nama Alat INDUCED FAN FOR PRILL-TOWER

Merk Toshiba (Japan)

Serial Number 1020117565

Daya Aktif (P) 45

Tegangan (V) 440

Arus (A) 90

Frekuensi (Hz) 50

Putaran (rpm) 725

Kutub 8

Fasa 3

60

IP 55

Kelas Isolasi F

Type TIKK

Rating Cont

Rotor Cage

Amb Temp 40

Temp Rise 80

Bearing DE NU 318

Bearing NDE 6320

Sumber : PT PUSRI

(a) (b)

Gambar 5.1 a)Motor GBM 304 tampak depan b) Motor GBM 304 tampak atas

61

5.3 Komponen-Komponen yang Terdapat di Panel Motor GBM 304

Gambar 5.2 Isi panel motor GBM 304 bagian kontrol

Gambar 5.3 Isi panel motor GBM 304 bagian daya

62

Gambar 5.4 Local Control Switch yang terdapat di pintu panel kontrol motor.

5.3.1 Komponen Rangkaian Daya

1. MCCB

MCCB atau Moulded Case Circuit Breaker adalah alat pengaman

yang berfungsi sebagai pengamanan terhadap arus hubung singkat dan arus

beban lebih. Di dalam panel Motor GBM menggunakan MCCB merk

siemens seri 3 VF 31 dengan rating 100 A.

2. Sekering

Sekering sering disebut juga dengan pengaman lebur atau fuse. Fungsi

sekering adalah mengamankan peralatan atau instalasi listrik dari gangguan

hubung singkat. Di panel ini terdapat sekering kontrol dan sekering daya.

3. Transformator Step Down 1 fasa .

Transformator yang digunakan untuk menurunkan tegangan. Di dalam

rangkaian ini guna transformator menurunkan tegangan 480 V menjadi 110

V. Dengan kapasitas 200 VA.

4. Current Transformator (CT)

Digunakan untuk mengukur arus beban suatu rangkaian. Ratio CT

disini adalah 100/5 A.

5. Saklar Tuas

63

Untuk memutuskan dan menghubungkan daya motor.

6. Kabel Penghantar

Kabel yang digunakan pada motor ini adalah jenis NYFGBY 3Cx50

mm2 .

7. Terminal

Sebagai tempat menyambungkan titik saluran.

5.3.2 Komponen Kontrol

1. Kontaktor magnet

Kontaktor magnet atau saklar magnet merupakan saklar yang bekerja

berdasarkan prinsip kemagnetan. Artinya sakelar ini bekerja jika ada gaya

kemagnetan pada penarik kontaknya .

Bagian-bagian prinsip terdiri dari:

1. Kontak daya umumnya hanya dilengkapi dengan 3 buah susunan

kutub kontak daya yang digunakan sebagai saklar membuka dan

menutup rangkaian terhadap beban. Kontak daya terbuat dari tembaga

berlapis perak. Kemampuan hantar arusnya tinggi.

2. Kontak bantu berfungsi sebagai rangkaian kontrol/kendali. Bahan

kontaknya terbuat dari tembaga. Kemampuan hantar arusnya kecil.

3. Kumparan elektromagnetis berfungsi untuk menyambung dan

memutuskan kontak daya dan kontak kontrol secara elektromagnetis.

4. Pegas inti berfungsi untuk membantu mengembalikan kontak ketika

kumparan elektromagnetisnya lepas.

Untuk memilih kontaktor harus memperhatikan beberapa hal:

a) Tegangan kerja

b) Besarnya daya

c) Kemampuan hantar arus (kontaknya)

d) Jumlah kontak bantu yang dimiliki.

Pada Panel Kontrol Motor GBM 304 menggunakan Kontaktor

Merk : Siemens

Seri : 3TF52

Tegangan kerja : 400 V AC kontak utama

64

110 V AC kontak bantu

Kontak Utama : 1 3 5 Kontak daya

2 4 6 Kontak Beban

Kontak bantu : 2 NO yaitu 13 14 dan 43 44

2 NC yaitu 21 22 dan 31 32

Rating Arus : 170 A

2. Termal Over Load Relay (TOLR)

Thermal Over Load Relay (TOLR) adalah suatu pengaman beban

lebih menurut PUIL 2000 bagian 5.5.4.1 yaitu proteksi beban lebih (arus

lebih) dimaksudkan untuk melindungi motor dan perlengkapan kendali

motor, terhadap pemanasan berlebihan sebagai akibat beban lebih atau

sebagai akibat motor tak dapat diasut. Untuk panel motor ini TOLR tidak

terhubung dengan CT proteksi.

Pemilihan termorelai, yang harus diperhatikan:

a) Kemampuan hantar arus (KHA)

b) Tegangan kerja nominal

c) Nilai nominal arus beban lebih (seting arus beban lebih).

Pada panel kontrol motor ini menggunakan TOLR

Merk : siemens

Seri : 3ua62

Kontak Utama : 1 3 5 Kontak daya

2 4 6 Kontak Beban

Kontak Bantu : 1 NC yaitu 95 96

1 NO yaitu 97 98

Setting Range arus : 63 - 90 A

Tegangan Kerja : 400 Volt AC kontak utama

110 Volt AC kontak bantu

3. Pilot Lamp (Lampu Indikator)

Digunakan sebagai tanda untuk keadaan run, stop dan fault. Untuk

keadaan run menggunakan lampu merah, stop menggunakan lampu hijau dan

gangguan menggunakan lampu orange. Letak lampu indikator di pintu panel.

65

Tegangan kerja pilot lamp adalah 110 V dan memiliki daya aktif sebesar 3

watt.

4. Push Button

Push button adalah saklar tekan yang digunakan sebagai switch motor.

Push button terdapat di pintu panel. Untuk tombol start menggunakan

Normally Open (NO) warna merah dan tombol stop menggunakan Normally

Close (NC) warna hijau. Tegangan Kerja Push Button 110 V.

5. Amper Meter

Digunakan untuk membaca arus beban motor GBM 304 memiliki

kalibrasi 100/5 A.

7 Rotary Switch

Digunakan untuk mengetahui arus fasa dan arus antar saluran.

5.4 Perhitungan Rating Penghantar, Rating MCCB, Rating Kontaktor

Magnet, Rating TOLR dan Arus Maksimum Rangkaian Kontrol

5.4.1 Rating Penghantar

Menurut PUIL 2000 pasal 5.5.3.1, yang berisi “penghantar sirkit akhir

yang menyuplai motor tunggal tidak boleh mempunyai KHA kurang dari 125 %

arus pengenal beban penuh

Perhitungan arus pengenal beban penuh (In) :

In = P

√3 xVxcos∅ =

45000

√3 x 440 x0.679 = 89,9 A

Jadi Kemampuan Hantar Arus (KHA) Penghantar adalah

I = 125 % x In = 125 % x 89,9 = 112,37 A

5.4.2 Rating MCCB

Untuk sirkit akhir yang menyuplai beberapa motor, nilai pengenal atau

setelan gawai proteksi hubung pendek, tidak boleh melebihi nilai terbesar dihitung

menurut Tabel 5.5-2 untuk masing-masing motor, ditambah dengan jumlah arus

beban penuh motor lain dalam sirkit akhir itu. Untuk motor sangkar 250 % x In

Perhitungan arus pengenal beban penuh (In):

In = P

√3 xVxcos∅ =

45000

√3 x 440 x0.679 = 89,9 A

66

Jadi Rating MCCB adalah

I = 250 % x In = 250 % x 89,9 = 224,75 A

5.4.3 Rating Kontaktor Magnet

Perhitungan arus pengenal beban penuh (In):

In = P

√3 xVxcos∅ =

45000

√3 x 440 x0.679 = 89,9 A

Jadi Rating Kontaktor Magnet adalah

I = In/80 % = 89,9 / 0.8 = 112,37 A

5.4.4 Rating TOLR

Untuk motor dengan tegangan 440 V. TOLR tidak terhubung dengan CT.

Sehingga rating TOLR disetting berdasarkan besarnya arus pengenal beban penuh

(In). Jadi Rating TOLR disini adalah 89,9 A dibulatkan menjadi 90 A.

5.4.5 Arus Maksimal yang Mengalir pada Rangkaian Kontrol Panel Motor

GBM 304

Diketahui :

Kapasitas Trafo Step Down 1 fasa adalah 200 VA.

Tegangan Sekunder Trafo 110 Volt

Perhitungan :

Arus maksimum yang mengalir pada rangkaian kontrol adalah

200 VA / 110 V = 1,82 A

67

5.5 Sistem Pengoperasian Panel Kontrol Motor Induced Fan GBM 304

Gambar 5.5 Diagram connection panel kontrol motor GBM 304

Keterangan Kode

- MC (Kontak utama kontaktor)

- 49 (Kontak utama TOLR)

- 42x (Kontak bantu NO kontaktor)

- 49x (Kontak bantu TOLR)

- GL (Green Light)

- RL (Red Light)

- OL (Orange Light)

- W (signal)

- CT (Current Transformator)

- MCCB (Moulded Case Circuit Breaker)

68

- F (fuse)

5.5.1 Umum

Sebelum masuk ke proses pengoperasian dijelaskan sedikit bahwasanya

untuk pengasutan motor GBM 304 menggunakan pengasutan hubungan langsung

dikenal dengan istilah Direct ON Line (DOL), pengasutan dilakukan untuk motor

induksi dengan kapasitas kecil, ataupun dengan pertimbangan besar arus asut yang

tinggi dan kejutan mekanisnya tidak akan mengganggu terhadap jaringan listrik

dan mesin itu sendiri. Sistem Direct ON Line bisa di lihat pada gambar 5.5.

Sedangkan sistem pengendaliannya dengan menggunakan kontaktor dengan

sistem elektromagnet yang digandeng oleh Termal Over Load Relay (TOLR)

sebagai pengaman beban lebih dengan sistem bimetal.

5.5.2 Posisi Menghidupkan atau ON

Dengan memperhatikan gambar 5.5, pertama yang dilakukan adalah

MCCB 51 dinaikkan.Walaupun MCCB sudah dinaikkan kondisi rangkaian belum

bekerja (motor belum running) dan arus listrik mengalir melewati fuse kontrol,

kontak bantu Normally Close (NC) TOLR menuju lampu indikator off (GL)

sehingga lampu ini menyala karena mendapatkan supply tegangan AC 110 V

yang terhubung netral. Besarnya arus yang diserap lampu 0,027 A. Jika tombol

start Normally Open (NO) di-ON-kan menjadi Close (tertutup) yang terhubung

dengan kontak bantu Normally Open (NO) terminal 13 14 kontaktor. Arus listrik

mengalir dari listrik jala-jala dengan maksimum arus yang dapat lewat sebesar

1,82 A melewati fuse, relay TOLR, push button start, melewati terminal koil

A1A2 dari koil kontaktor 42 ke netral N, push button stop yang dapat dilihat

berdasarkan run signal (w). Akibatnya koil kontaktor 42 akan energized

(kumparan dialiri arus bersifat magnet) sehingga plat tembaga terhubung antara

bagian yang bergerak dan diam. Sehingga kontak bantu Normally Open (NO) 42x

13 14 menjadi close (tertutup) berfungsi sebagai pengunci. Walaupun tombol start

posisi dilepas aliran listrik ke koil kontaktor 42 tetap energized dan motor

induksi berputar karena tombol start paralel dengan kontak bantu Normally Open

(NO) 13 14 kontaktor (Loop tertutup), serta menjadikan kontak utama close

69

(tertutup) yang akhirnya akan menghidupkan lampu indikator merah (RL). Untuk

push button test hampir sama dengan prinsip start terhubung dengan kontak bantu

Nomarlly Open 43 44, disini tidak ada proses penguncian karena tidak

berhubungan dengan tombol stop (bukan rangkaian loop), pada saat ditekan koil

kontaktor energized dan menjadikan kantak bantu Normally Open menjadi close

(tertutup) sehingga motor running dan pada saat dilepas motor berhenti. Bila

terjadi gangguan yang disebabkan beban lebih sehingga Termal Over Load

(TOLR) merasakan gangguan dikarenakan melebihi setting Full Load Ampere

(FLA) 90 A maka TOLR yang semula kontak 95 96 Normally Close (NC) akan

menjadi Open (Terbuka) dan kontak 97 98 yang semula Normally Open (NO)

akan menjadi Close (Tertutup) berdasarkan prinsip bimetal. Akibat kontak bantu

97 98 Normally Open (NO) menjadi close ( tertutup) maka lampu indikator

orange (OL) akan menyala terhubung netral. Arus tidak mengalir pada koil A1 A2

kontaktor sehingga kontak bantu Normally Open (NO) kembali terbuka dan

mengakibatkan kontak utama akan terbuka. Tambahan ampermeter yang ada di

diagram connection berfungsi sebagai alat ukur arus nominal motor yang

menggunakan bantuan rotary switch untuk mengetahui arus fasa maupun arus line

yang terhubung dengan CT pengukuran. Ratio CT 100/5 A amper maka amper

meter dikalibrasikan juga 100/5 A sehingga arus yang terbaca adalah 89,9 A.

Dari gambar 4.5 tombol start Normally Open (NO) terhubung dengan

kontak bantu Normally Open (NO), tombol stop Normally close (NC) terhubung

dengan kontak bantu Normally Close (NC) begitu juga dengan tombol test yang

terhubung dengan kontak bantu Normally Open (NO). Kontak Utama

berhubungan langsung dengan kontak bantu Normally Open (NO) berdasarkan

gambar 3.19 jika menjadi close maka kontak utamapun close akibat energized.

5.5.3 Posisi Memberhentikan atau OFF

Bila tombol tekan stop Normally Close (NO) ditekan akan menjadi open

(terbuka), maka loop tertutup dari rangkaian gambar 4.5 akan terbuka, hilangnya

aliran listrik pada koil A1 A2 kontaktor 42 akan de-energized (kumparan tidak

dialiri listrik). Akibatnya kontak bantu Normally Open (NO) 13 14 yang semula

menjadi close (tertutup) pada saat motor beroperasi akibat tidak adanya aliran

70

listrik kemudian kembali lagi menjadi Normally Open (NO) maka kontak utama

pun akan open (terbuka).

Di bawah ini gambar 5.6 jalur hubungan tombol tekan start,stop dan test.

Gambar 5.6 Hubungan tombol tekan pada diagram connection motor GBM 304

Penjelasan gambar 5.6 tombol tekan start berhubungan dengan tombol

tekan stop terhubung paralel sedangkan tombol tekan test tidak ada hubungan

dengan tombol start maupun stop.

Bila tombol start sudah ditekan namun motor tidak beroperasi maka terjadi

kerusakan pada kontaktor magnet. Akibat tidak bertemunya kontak yang bergerak

dengan kontak yang tetap pada saat kumparan dialiri arus listrik (energized).

Tindakan – tindakan dalam memperbaiki kontaktor magnet adalah

1. Bagian permukaan dari kontak daya diratakan menggunakan gerinda, kikir

dan ampelas, sedangkan sebagai pembersih akhir digunakan alkohol 70%.

Untuk bagian kontak magnetnya menggunakan ampelas dan dibersihkn

menggunakan alkohol 70%.

2. Setiap melakukan perbaikan kontaktor magnet harus dilakukan

penggantian pada pegas inti untuk menjaga elastisitas pegas.

3. Melakukan pemeriksaan kumparan magnet dengan menggunakan

ohmmeter untuk menentukan apakah berfungsi tidaknya kumparan

tersebut.

71