BAB 9

KONTROLER ARUS SEARAH

1. RELAY - RELAY KONTROL

Relay Palang Mekanis

Suatu relay dc mekanis digunakan dengan cara yang serupa dengan relay ac mekanis.

Arus tidak diperlukan untuk menahan kontak pada posisi tertutup. Relay tertutup dengan

mengenergizekan koil untuk sementara; yang mana kemudian dibiarkan tetap tertutup

oleh suatu palang mekanis. Ketika koil kedua energized untuk sementara, palang tersebut

trip dan relay membuka.

Gambar 5.1 Relay palang mekanis (bagian atas) dan hubungan kontrol elektrik untuk

operasi

Relay Thermostat

Relay jenis thermostat, gambar 5.2, digunakan dengan kontrol thermostat jenis meteran, 3

kawat atau kontrol pilot lainnya yang memiliki suatu elemen yang bergerak perlahan lahan yang mana membuat suatu kontak baik untuk posisi tertutup dan terbuka dari relay

tersebut. Kontak kontak dari suatu peralatan kontrol thermostat biasanya tidak dapat menangani arus yang menuju ke suatu koil pengasut; oleh karena itu, suatu relay

thermostat dan rangkaiannya juga diperbolehkan untuk digunakan pada rangkaian ac.

Ketika elemen bergerak dari kontrol thermostat menyentuh kontak yang tertutup, maka

relay menutup dan dipertahankan dalam posisi ini oleh suatu kontak penjaga

(maintaining). Ketika elemen bergerak menyentuh kontak yang terbuka, aliran arus mem-

bypass koil pengoperasi melalui suatu tahanan kecil dan menyebabkan relay membuka.

Tahanan ini biasanya ada di dalam relay dan bekerja untuk mencegah suatu hubung

singkat.

Kontak kontak thermostat tidak diperbolehkan overlap atau diatur terlalu dekat satu sama lain karena akan menyebabkan terbakarnya tahanan. Juga disarankan untuk

membandingkan arus inrush dari relay dengan rating arus dari thermostat.

Gambar 5.2 Koil pengasut M yang dikendalikan oleh relay thermostat dan gambaran

fisis suatu relay thermostat

2. PENGGUNAAN TAHANAN PENGASUTAN SERI

Pengasutan motor dc yang agak besar memerlukan adanya tahanan yang disisipkan seri

dengan jangkar motor.

Dua faktor yang membatasi arus yang diambil oleh suatu jangkar motor dari suatu

saluran adalah GGL balik dan tahanan jangkar. Dikarenakan tidak adanya ggl balik

ketika motor pada keadaan diam, arus yang diambil oleh jangkar akan ,secara abnormal,

tinggi kecuali suatu tahanan pembatas arus digunakan.

Gambar 5.3 menunjukkan suatu motor shunt yang terhubung langsung dengan jala jala 250 V. Tahanan jangkarnya sebesar 0,5 ohm. Arus beban penuh yang ditarik oleh motor

adalah 25 ampere dan arus medan shunt adalah 1 ampere. Arus jangkar yang dihasilkan

adalah 24 ampere.

Gambar 5.3 Motor dc 25 A yang akan menarik 500 A dari jala jala saat pengasutan

Telah dijelaskan pada bagian sebelumnya bahwa ggl balik yang dihasilkan oleh suatu

motor adalh proporsional dengan kecepatan dari motor jika medannya konstan. Sebagai

tambahan, ggl balik sebanding dengan tegangan tegangan yang diterapkan dikurangi

dengan jatuh tegangan pada jangkar (IR). Arus yang melalui jangkar ditentukan dengan

persamaan :

I = Ra

EcE

dimana I = tahanan jangkar (A)

E = tegangan jala jala (V) Ec

= ggl balik (V)

Ra= tahanan jangkar ()

Oleh karena itu, arus yang melalui jangkar pada saat pengasutan untuk motor shunt pada

gambar 5.3 adalah

I = 5,0

0250

Arus pengasutan total adalah sebanding dengan arus jangkar ditambah arus medan

sebesar 1 ampere. Dengan demikian, perbandingan arus pengasutan terhadap arus beban

penuh adalah :

25

501 = 20,04

Panas dan torsi yang dihasilkan oleh arus ini dapat membahayakan motor dan beban yang

terhubung dengannya, begitu juga menyebabkan pemanasan berlebihan isolasi pada saat

pengasutan dan terbakarnya jangkar.

Efek yang tidak diinginkan ini dapat dihilangkan dengan menghubungkan suatu tahanan

yang terhubung seri dengan jangkar untuk mengurangi arus pengasutan jangkar hingga

sebesar 1,5 kali harga arus beban penuh dan kemudian menghilangkan tahanan dari

rangkaian.

Gambar 5.4 Tahanan pengasutan digunakan untuk mrnghilangkan arus

pengasutan yang tinggi

Harga tahanan seri ini dapat diperoleh dengan menyelesaikan persamaan sebelumnya

untuk R :

R = I

EcE - Ra

Ketika motor berada dalam keadaan diam, tahanan serinya sebanding dengan :

R = 36

0250 - 0,5 = 6,44 ohm

Tahanan seri yang dibutuhkan dapat ditentukan untuk beberapa kecepatan menengah

dalam periode pengasutan dari motor. Dalam hal ini, diperlukan untuk mencari ggl pada

kecepatan yang ditanyakan dan memperoleh tahanan dari rumus diatas. Dikarenakan ggl

balik berbeda dari tegangan yang diterapkan hanya karena jatuh tegangan pada jangkar,

maka kecepatan berbanding proporsional dengan tegangan yang diterapkan.

3. PENGASUTAN LANGSUNG KE JALA JALA

Motor motor dc kecil dapat diasut dengan menghubungkan mereka langsung ke jala jala. Pengasut daya-kuda fraksional manual ataupun kontaktor dan pengasut magnetik

digunakan untuk pengasutan langsung-ke-jala jala, gambar 5.5.

Gambar 5.5 Diagram pengkawatan pengasut tegangan penuh. R dihilangkan dengan

penggunaan medan seri.

Kontrol magnetik langsung-ke-jala jala dari motor motor dc kecil serupa dengan kontrol ac ataupun dengan kontrol dua atau tiga kawat. Bagaimanapun juga, dikarenakan

bertambahnya beban yang memiliki kontak ganda dan kenyataan bahwa rangkaian dc

tidak memiliki reaktansi induktif yang mana ada di elektromagnet ac, beberapa koil

pengasut dc langsung-ke-jala jala yang memiliki dua lilitan. Kedua lilitan tersebut digunakan untuk mengangkat dan menutup kontak kontak, tetapi hanya satu lilitan saja yang tetap pada posisi yang menahan. Lilitan pengasut atau lilitan pengangkat dari pada

koil dirancang untuk penggunaan sementara saja. Pada gambar 5.6, anggaplah bahwa koil

M ter-energize secara sementara. Ketika pengasut tertutup, ia menjaga agar tetap

terhubung melalui kontak maintaining N.O. M dan lilitan bagian atas dari koil. Hal ini

dikarenakan terbukanya kontak N.C. M. Kontak daya M tertutup, dan motor pun

mengasut dengan tegangan jala jala penuh.

Gambar 5.6 Rangkaian pengasut dc yang menggunakan tahanan pembatas arus

Gambar 5.6 menunjukkan metode lain yang digunakan untuk mengasut suatu motor dc.

Dalam metode ini, suatu tahanan pembatas arus digunakan ketika diperlukan untuk

membatasi aliran arus kerja yang terus menerus ke beberapa koil atau jika koil koil mengalami panas yang berlebihan.

Koil memperoleh arus maksimum yang diperlukan untuk menutup pengasut dan

kemudian arus minimum yang diperlukan untuk menahan kontak kontak dan untuk kinerja yang berkelanjutan melalui tahanan pembatas arus.

4. PENGASUT FACEPLATE MANUAL

PENGASUT FACEPLATE DC TIGA-TERMINAL

Suatu pengasut manual dc tiga-terminal adalah suatu peralatan yang memiliki tahanan

seri yang diperlukan untuk mengasut suatu motor. Ia juga memiliki lengan kontak dan

penyaklaran yang diperlukan untuk memindahkan melalui tiga resistor. Sebagai

tambahan, pengasut manual memiliki suatu peralatan yang mana memasukkan kembali

tahanan ke dalam rangkaian secara otomatis pada saat terjadi kegagalan tegangan jala jala.

Gambar 5.7 Diagram pengasut manual dc tiga-terminal

Gambar 5.7 menggambarkan suatu pengasut tiga-terminal yang terhubung ke suatu motor

shunt. Saluran arus searah terhubung ke pengasut dan motor melalui suatu saklar dan

sekering yang sesuai. Ketika lengan kontak dipindahkan dari posisi off ke kontak pertama

(a) tahanan pengasutan, jangkar, yang mana terhubung seri dengan tahanan pengasutan

total, terhubung dengan jala jala; medan shunt, yang terhubung seri dengan koil penahan, juga terhubung dengan jala jala. Hasilnya adalah arus inrush awal ke jangkar

dibatasi oleh tahanan hingga suatu nilai yang masuk akal, dan arus medan berada pada

harga maksimum untuk menyediakan torsi pengasutan yang baik.

Seiring lengan kontak bergerak ke kanan, tahanan pengasutan berkurang dan motor pun

berakselerasi. Ketika kontak terakhir (b) dicapai, jangkar terhubung langsung ke jala jala, dan motor berada pada kecepatan penuh.

Koil penahan terhubung seri dengan medan shunt untuk menyediakan suatu pelepasan

tanpa medan. Pada saat rangkaian medan membuka, kecepatan motor akan berlebihan

jika jangkar tetap terhubung dengan jala jala. Untuk mencegah hal ini jika terjadi kegagalan medan, koil penahan pada gambar 5.7 akan ter-demagnetisasi dan lengan akan

kembali pada posisi off.

Perhatikan bahwa tahanan pengasutan terhubung seri dengan medan ketika lengan berada

pada posisi running. Efek dari tahanan ini pada kecepatan motor diabaikan karena

tahanan pengasutan hanya sebagian kecil dari tahanan medan shunt. Dengan demikian,

jatuh tegangan dan arus.

Ketika pengasut jenis ini dioperasikan, lengan tersebut harus digerakkan secara perlahan

untuk membatasi inrush arus yang menuju ke motor. Lengan tersebut harus tidak berada

terlalu lama pada tiap kontak antara (a) dan (b) karena tahanan pengasutannya dirancang

untuk arus pengasutan dalam jangka waktu yang singkat saja.

Dengan kata lain, kecepatan dari motor tidak perlu dikontrol dengan menahan lengan

untuk sembarang jangka waktu tertentu pada posisi posisi yang terletak diantara kontak (a) dan (b).

Jika suatu motor memiliki suatu tahanan luar yang terhubung seri dengan medan untuk

memberika suatu kontrol kecepatan, maka pengasut dengan tiga terminal bukanlah suatu

pilihan tepat untuk mengoperasikan motor.

PENGASUT FACEPLATE DC 4 TERMINAL

Pada aplikasi aplikasi dimana diperlukan suatu variasi kecepatan motor, suatu pengasut faceplate 4 terminal digunakan pada motor tersebut. Pengasut 4 terminal, gambar 5.8,

berbeda dengan pengasut tiga terminal, bahwa koil penahannya tidak terhubung secara

seri dengan medan shunt melainkan terhubung ke saluran beserta suatu tahanan. Tahanan

ini membatasi arus pada koil penahan hingga sesuai dengan nilai yang diinginkan. Koil

penahan ini dengan demikian berlaku sebagai pelepas tanpa tegangan dan bukannya

pelepas tanpa medan. Jika tegangan saluran turun dibawah harga yang diinginkan, maka

gaya tarik dari koil panahan dikurangi, dan pegasnya menarik lengan untuk kembali pada

posisi off.

Pengasut 4 terminal digunakan jika diinginkan untuk meningkatkan kecepatan motor

dengan memasukkan suatu rheostat medan untuk memperlemah arus medan. Motor

diasut dengan perlahan lahan menggerakkan lengan dari (a) ke (b), yang mana ditahan

oleh koil penahan. Kecepatan dari motor dikontrol dengan menvariasikan rheostat medan.

Kecepatan berada posisi minimumnya ketika tahanan dilepaskan sepenuhnya dari

rangkaian dan menjadi maksimum ketika seluruh tahanan dimasukkan ke rangkaian.

5. PENGENDALI GGL BALIK

Pada saat suatu motor dc mengasut, ggl balik pada jangkar adalah rendah. Seiring motor

berakselerasi, ggl balik meningkat. Ketika tegangan pada jangkar motor mencapai nilai

tertentu, suatu relay diaktuasi untuk mengurangi tahanan pengasutan pada saat yang

tepat.

Gambar 5.8 Diagram garis dari suatu pengendali ggl balik

Gambar 5.8 menunjukkan diagram koneksi skematis untuk suatu pengendali motor dc

yang menggunakan prinsip percepatan ggl balik. Ketika tombol START ditekan,

kontaktor M energized dan kontak utama M tertutup. Jalur yang ada saat ini sempurna

dari L1 melalui tahanan R1-R2, jangkar dan medan seri menuju L2.

Motor akan berhenti ketika tombol START dilepas akibat deenergized-nya koil M, maka

kontak utama M terbuka. Untuk menghindari terbukanya kontaktor, kontak penahan N

dioperasikan dari koil M, yang terhubung paralel dengan tombol START. Hasilnya

adalah, ketika tombol START dilepas, M tetap energized melalui kontak relay bantu M

hingga tombol STOP ditekan.

Terdapat jatuh tahanan yang tinggi pada R1-R2, tapi suatu ggl balik tidak timbul pada

jangkar. Seiring motor berakselerasi, aruspun menurun besarnya. Ketika ggl balik pada

jangkar mencapai harga yang besarnya sama suatu persen tertentu dari harga totalnya,

relay A (yang terhubung pada jangkar) menutup kontak A yang berakibat tahanan R1-R2

dilepaskan dari rangkaian dan motor terhubung langsung dengan jala jala.

Pengendali ggl balik jenis ini secara otomatis mengatur interval waktu pengasutan,

bergantung pada beban yang terhubung dengan motor.

6. PENGENDALI MAGNETIK BERBATAS WAKTU

Pengendali magentik berbatas waktu menyediakan aktu tunda dengan menyebabkan fluks

magnetik suatu koil perlahan lahan menghilang. Suatu sarung tembaga (cooper sleeve) yang mengelilingi inti besi digunakan untuk memperoleh hal ini pada fluks koil.

Ketika arus pada koil utama menurun, maka fluks yang menurun tadi akan

menginduksikan arus pada sarung yang terhubung singkat. Arus ini, nantinya,

menghasilkan suatu fluks yang bertujuan untuk memperpanjang periode waktu dimana

koil memperoleh kontrol dari kontaktornya. Pengaturan waktu dari kontaktor bergantung

pada tekanan pegas yang menarik kontaktor hingga terbuka.

Diagram elementer dari suatu pengasut magnetis berbatas waktu, gambar 5.9,

menunjukkan ketika tombol start ditekan, suatu jalur arus terbentuk dari L1, melalui

tombol stop (yang normally closed), tombol start, interlock M yang normally closed, dan

koil A menuju ke L2. koil A energized dan membuka kontak A yang normally closed dan

menutup interlock A yang normally open.

Gambar 5.9 diagram garis suatu pengasut magnetis berbatas waktu

Arus dapat lewat dari L1 melalui tombol stop, tombol start, A (yang mana telah tertutup),

dan M menuju ke L2. Karena koil M sekarang energized, maka kontaktor utama M

menutup dan arus pengasutan dikirim ke motor melalui tahanan R1-R2.

Ketika koil M energized, ia menutup kontak M dan melengkapi dirinya sendiri dengan

rangkaian pelindung dari L1 ke tombol start. Sebagai tambahan, interlok M terbuka

ketika koil M energize. Hasilnya, koil A deenergize. Dikarenakan arus induksi pada

darung seputar inti besi daripada A, maka terdapat waktu tunda sebelum pegas menutup

kontak A dan membuka interlok A. Ketika kontak A menutup, tahanan R1-R2

dilepaskan, sehingga motor terhubung dengan jala jala, dan motor pun mengalami percepatan.