Makalah Seminar Kerja Praktek

ANALISA KERJA ALAT PROTEKSI KETIKA TERJADI GANGGUAN ROTOR TERKUNCI PADA MOTOR POMPA (3401 J)

PT. PUPUK SRIWIDJAJA

M. Andri Amanatullah1 , Ir. Ilyas M.T2

Mahasiswa1 dan Dosen2 Jurusan Teknik Elektro, Prodi Teknik Listrik, Politeknik Negeri Sriwijaya

Jl. Slamet Riyadi, 11 ilir, Palembang, IndonesiaEmail : amanatullah_andri @yahoo.co .id

Abstrak

Dalam usaha untuk meningkatkan keandalan peralatan listrik dalam memproduksi

suatu barang , kebutuhan sistem proteksi yang memadai tidak dapat dihindarkan. Sistem

proteksi terdiri dari peralatan CT, PMT, Catu daya dc/ac, relai proteksi, yang diintegrasikan

dalam suatu rangkaian wiring. Rele proteksi sebagai salah satu peralatan dalam sistem

proteksi merupakan suatu alat yang bekerja secara otomatis untuk mengatur / memasukkan

suatu perangkat listrik (rangkaian trip atau alarm) akibat adanya perubahan lain yang

selanjutnya memberikan perintah kepada pemutus tenaga (PMT). Rele arus lebih berfungsi

untuk mengamankan motor induksi terhadap gangguan hubung singkat maupun diluar beban

lebih dari motor tersebut.

Kata Kunci : PT Pupuk Sriwidjaja, Motor Sewer Pump (3401 J), Gangguan Rotor Terkunci

I. PENDAHULUAN

I.1. Latar belakang

Keandalan dalam beroperasi merupakan

salah satu faktor terpenting dalam sistem

sistem kerja peralatan listrik di berbagai

industri. Disamping itu juga perlindungan

terhadap alat maupun pengguna / user

yang berkerja disekitarnya tidak dapat di

pandang sebelah mata. Oleh karena itu

sistem perlindungan yang baik sangat

diperlukan pada peralatan listrik di suatu

industri demi tercapainya target produksi

dari industri tersebut.

  Salah satunya adalah PT. Pupuk

Sriwijaya, sebagai industri pupuk terbesar

di nusantara pabrik ini memiliki banyak

sekali peralatan listrik yang digunakan,

dari proses pembuatan, pengantongan,

hingga ke pengolahan limbah yang

kesemuanya itu tidak terlepas dari peran

komponen – komponen listrik yang

berkerja.

Dari banyaknya peralatan listrik yang

digunakan salah satunya adalah motor

induksi tiga fasa, alat ini berperan besar

dalam kelancaran produksi dari PT. Pupuk

Sriwijaya. Sehingga apabila terjadi

gangguan pada alat ini maka proses

produksi akan sedikit terhambat dan akan

mengakibatkan tidak tercapainya target

produksi dari industri tersebut. Maka dari

itu suatu sistem perlindungan yang baik

sangat diperlukan oleh motor induksi

untuk meminimalisir kerusakan apabila

gangguan tersebut terjadi.

1.2. Tujuan

Adapun tujuan dalam penulisan

makalah seminar kerja praktek ini

yaitu:

1. Mempelajari dan memahami sistem

kerja motor pompa 440 V pengendali

banjir (3401 J) di area offsite pabrik

Pusri III.

2. Mengetahui apa itu gangguan rotor

terkunci pada motor 440 V pengendali

banjir (3401 J) di area Offsite pabrik

Pusri III serta penyebab terjadinya

gangguan tersebut.

3. Mengetahui alat proteksi apakah yang

bekerja efektif ketika terjadi gangguan

rotor terkunci pada motor 440 V

pengendali banjir (3401 J) di area

Offsite pabrik Pusri III.

1.3. Pembatasan Masalah

Area PT.PUSRI banyak

menggunakan motor-motor listrik,

motor listrik yang banyak

digunakan yaitu motor induksi.

Motor induksi sangatlah penting

untuk digunkan proteksi yang

sebaik – baiknya atau seaman –

amannya agar motor listrik tersebut

bekerja secara efisien dan terus –

menerus. Oleh karena itu, untuk

membatasi masalah yang akan

dibahas dalam laporan ini, penulis

hanya akan membahas sistem

proteksi motor pompa 440 V

pengendali banjir (3401 J) diarea

offsite pabrik pusri III pada saat

terjadinya gangguan rotor terkunci

pada motor tersebut.

II. TEORI DASAR

2.1. Sistem Proteksi

Sistem proteksi merupakan sistem

pengamanan yang bertujuan untuk

mencegah atau membatasi kerusakan pada

peralatan, dan keselamatan umum yang

disebabkan karena gangguan dan

meningkatkan kelangsungan pelayanan

pada konsumen. Dengan cara dan tingkat

pengamanan yang diterapkan tergantung

pada banyak faktor (antara lain : sistem

yang termasuk cara pentanahannya,

peralatan, kondisi dan peraturan setempat

dan macam beban), dan merupakan

kompromi praktis yang memungkinkan

untuk cukup memenuhi kebutuhan dan

yang dibandingkan dengan biaya.

Karakteristik beban sangat mempengaruhi

perencanaan pengaman.

2.2. Motor Induksi 3 Phasa

Motor induksi tiga phasa

sering juga disebut motor tak

serempak atau asinkron,

merupakan motor arus bolak-balik.

Motor induksi memiliki

keunggulan-keunggulan sebagai

berikut:

Memiliki kerangka yang kokoh

sehingga dapat diandalkan dalam

operasinya

Perawatannya tidak terlalu rumit

Bisa dihubungkan langsung dengan

jaringan DOL untuk motor-motor

berdaya kecil

Sementara itu motor ini memiliki beberapa

kekurangan :

Kecepatannya dapat diubah-ubah tetapi

efisiensinya akan berkurang.

Kecepatannya berbanding terbalik

dengan beban.

Gambar 1. Motor Induksi 3 Phasa

2.2.1. Prinsip Kerja Motor Induksi

Tiga Fasa

Apabila sumber tegangan tiga

fasa dihubungkan pada kumparan

stator, akan timbul medan putaran

dengan kecepatan:

Ns =

120 fP

Ns = jumlah putaran tiap

menit

F = frekuensi jala-jala

P = jumlah kutub

Medan putar stator tersebut akan

memotong batang konduktor

pada rotor, akibatnya pada

kumparan jangkar (rotor) timbul

tegangan induksi (ggl) sebesar:

E2 = 4,44 x F2 x N2 x Фm

E2 = tegangan induksi pada

saat rotor berputar

F2 = frekuensi rotor

N2 = putaran motor

Фm = fluks

Karena kumparan jangkar

merupakan rangkaian tertutup,

ggl tersebut akan menghasilkan

arus (I). Adanya arus di dalam

medan magnet menimbulkan

gaya (F) pada rotor.

Bila kopel mula yang dihasilkan oleh

gaya pada rotor cukup besar untuk

memikul kopel beban maka rotor

akan berputar searah medan putar

stator.

Tegangan induksi terjadi karena

terpotongnya konduktor rotor oleh

medan putar, artinya agar terjadi

tegangan induksi maka diperlukan

adanya perbedaan kecepatan medan

putar rotor (Nr).

Perbedaan kecepatan antara Ns dan

Nr disebut Slip (S).

S =

( Ns − Nr )Ns

x 100 %

Bila Nr = Ns maka tegangan tidak akan

terinduksi dan arus tidak akan mengalir,

dengan demikian kopel tidak akan ada dan

motor tidak berputar, kopel motor akan

ditimbulkan apabila ada perbedaan antara

Nr dengan Ns (Nr < Ns)

2.2.2. Konstruksi Motor Tiga Fasa

Disebut motor tiga fasa

karena untuk menghasilkan tenaga

mekanik tegangan yang

dimasukkan pada stator motor

adalah tegangan tiga fasa. Berikut

diperlihatkan bagian-bagian dari

konstruksi motor tiga fasa :

Keterangan :

a. Stator

b. Rotor

c. Tutup / Tempat bantalan

d. Kipas

e. Lubang ventilasi

f. Kotak ujung

Gambar 2. Konstruksi Motor Induksi

Rotor Sangkar

Keterangan :

a. Stator

b. Rotor

c. Tutup / Tempat bantalan

d. Kipas

e. Lubang ventilasi

f. Kotak ujung

g. Slip ring

h. Sikat dan pegangan sikat

Gambar 3. Konstruksi Motor Induksi

Dengan Rotor Lilit

2.3. Circuit Breaker (CB)

Circuit Breaker atau

Sakelar Pemutus Tenaga (PMT)

adalah suatu peralatan pemutus

rangkaian listrik pada suatu sistem

tenaga listrik, yang mampu untuk

membuka dan menutup rangkaian

listrik pada semua kondisi,

termasuk arus hubung singkat,

sesuai dengan ratingnya. Juga pada

kondisi tegangan yang normal

ataupun tidak normal.

Syarat-syarat yang harus

dipenuhi oleh suatu PMT agar

dapat melakukan hal-hal diatas,

adalah sebagai berikut:

1. Mampu menyalurkan arus maksimum

sistem secara terus-menerus.

2. Mampu memutuskan dan menutup

jaringan dalam keadaan berbeban

maupun terhubungsingkat tanpa

menimbulkan kerusakan pada pemutus

tenaga itu sendiri.

3. Dapat memutuskan arus hubung

singkat dengan kecepatan tinggi agar

arus hubung singkat tidak sampai

merusak peralatan sistem, membuat

sistem kehilangan kestabilan, dan

merusak pemutus tenaga itu sendiri.

Gambar 4. Circuit Breaker

2.4 Instantaneous Overcurrent Relay

Relay yang bekerja seketika

(tanpa waktu tunda) ketika arus

yang mengalir melebihi nilai

settingnya, relay akan bekerja

dalam waktu beberapa mili detik

(10 – 20 ms). Dapat kita lihat pada

gambar dibawah ini.

Gambar 5. Karakteristik dan Bentuk Relay

Waktu Seketika

(Instantaneous Relay)

Relay ini jarang berdiri sendiri tetapi

umumnya dikombinasikan dengan relay

arus lebih dengan karakteristik yang lain.

Relay jenis adalah jenis relay yang

termasuk Over Current Relay (OCR).

Selain Instantaneous Overcurrent relay ada

juga jenis Time Overcurrent Relay.

Instantaneous Overcurrent Relay berperan

untuk sesegera mungkin mentripkan

system /sirkuit atau memberikan sinyal

fault apabila ada arus lebih yang melalui

motor. Relay ini beroperasinya /

memutuskan rangkaian dengan waktu yang

sangat singkat atau instan. Tipe relay

instantaneous yang umum digunakan

adalah tipe clapper (lonceng/telepon), tipe

solenoid atau plunger, dan tipe silender

induksi.

Tipe clapper banyak

digunakan dalam telephone

exchange systems.Relay tipe ini

juga banyak digunakan dalam

sistem switching elektronika solid-

state. Banyak peralatan bantu

lainnya yang juga menggunakan

relay tipe ini, baik itu peralatan

AC maupun DC.

Relay tipe solenoid atau

plunger adalah relay sistem DC

yang banyak digunakan sebagai

bypass (seal-in) contact switch.

Dipadukan dengan coil AC, sebuah

solenoid ini jenis ini dapat

berfungsi sebagai relay

instantaneous.

Prinsip kerja dua tipe relay

ini sebagai berikut : input

tegangan/arus yang melewati coil

AC akan mengaktifkan armature

(jangkar)/plunger. Pergerakan ini

akan menutup kontak yang akan

mengalirkan arus ke trip coil CB

yang akan membuka kontak utama

dan memutuskan sirkuit.

Gambar 7. Proses Pemutusan Sircuit

Dengan Instantaneous Overcurrent Relay

Pada gambar 7, kontak

sistem dc (CS) ini ditunjukkan

selalu dalam posisi deenegized

(tidak mengalirkan arus). Ketika

CB closed dan sistem dalam

keadaan operasi normal (tidak ada

gangguan), kontak ini juga closed.

Ketika gangguan terjadi dan relay

beroperasi, kontak outputnya (CS

bypass) mengalirkan arus ke CB

untuk memberikan energy

(mengenergize) trip coil 52T yang

berfungsi membuka kontak utama

CB (52a) yang artinya memutuskan

sirkuit.

2.5. Motor Control Center (MCC)

MCC merupakan pusat

pengontrolan operasi motor listrik.

Sebagai pusat pengontrolan, artinya

suatu MCC mampu mengontrol

operasi beberapa motor secara

bersamaan. Secara lengkap, yang

dimaksud dengan MCC adalah

kumpulan beberapa komponen,

yaitu motor starter, bus bar dan

peralatan kontrol, yang

kesemuanya berfungsi untuk

melakukan pengontrolan operasi

motor listrik dan menempatkan

komponen-komponen tersebut di

dalam suatu panel-panel yang

terintegrasi yang terbuat dari

lempengan campuran besi metal

dan besi carbon. Satu unit motor

starter akan diletakkan di dalam

satu unit panel.

Gambar 8. Motor Control

Center (MCC)

2.6. Kontaktor Magnetic

Kontaktor (Magnetic

Contactor) yaitu peralatan listrik

yang bekerja berdasarkan prinsip

induksi elektromagnetik. Pada

kontaktor terdapat sebuah belitan

yang mana bila dialiri arus listrik

akan timbul medan magnet pada

inti besinya, yang akan membuat

kontaknya tertarik oleh gaya

magnet yang timbul tadi. Kontak

Bantu NO (Normally Open) akan

menutup dan kontak Bantu NC

(Normally Close) akan membuka.

Kontak pada kontaktor

terdiri dari kontak utama dan

kontak Bantu.Kontak utama

digunakan untuk rangkaian daya

sedangkan kontak Bantu digunakan

untuk rangkaian kontrol.

Didalam suatu kontaktor

elektromagnetik terdapat kumparan

utama yang terdapat pada inti besi.

Kumparan hubung singkat

berfungsi sebagai peredam getaran

saat kedua inti besi saling melekat.

Apabila kumparan utama

dialiri arus, maka akan timbul

medan magnet pada inti besi yang

akan menarik inti besi dari

kumparan hubung singkat yang

dikopel dengan kontak utama dan

kontak bantu dari kontaktor

tersebut. Hal ini akan

mengakibatkan kontak utama dan

kontak bantunya akan bergerak dari

posisi normal dimana kontak NO

akan tertutup sedangkan NC akan

terbuka.

Selama kumparan utama

kontaktor tersebut masih dialiri

arus, maka kontak-kontaknya akan

tetap pada posisi operasinya.

Apabila pada kumparan

kontaktor diberi tegangan yang

terlalu tinggi maka akan

menyebabkan berkurangnya umur

atau merusak kumparan kontaktor

tersebut. Tetapi jika tegangan yang

diberikan terlalu rendah maka akan

menimbulkan tekanan antara

kontak-kontak dari kontaktor

menjadi berkurang. Hal ini

menimbulkan bunga api pada

permukaannya serta dapat merusak

kontak-kontaknya. Besarnya

toleransi tegangan untuk kumparan

kontaktor adalah berkisar 85% -

110% dari tegangan kerja

kontaktor.

Komponen penting pada

kontaktor (Magnetic Contactor) :

1. Kumparan magnet (coil)

dengan simbol A1 – A2 yang

akan bekerja bila mendapat

sumber tegangan listrik.

2. Kontak utama terdiri dari

simbol angka : 1,2,3,4,5, dan 6.

3. Kontak bantu biasanya tediri

dari simbol angka 11,12,13,14,

ataupun angka 21,22,23,24 dan

juga angka depan seterusnya

tetapi angka belakang tetap dari

1 sampai 4.

Jenis kontaktor magnit

(Magnetic Contactor) ada 3

macam :

1. Kontaktor magnet utama

2. Kontaktor magnet bantu

3. Kontaktor magnet

kombinasi

2.7. Thermal Overload 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.

Gambar 9. Thermal Overload Relay

Relay ini dihubungkan dengan kontaktor

pada kontak utama 2, 4, 6 sebelum ke

beban (motor listrik). Gunanya untuk

mengamankan motor listrik atau memberi

perlindungan kepada motor listrik dari

kerusakan akibat beban lebih.

Beberapa penyebab terjadinya beban

lebih antara lain : 

1. Arus start yang tertalu besar atau

motor listrik berhenti secara mendadak

2. Terjadinya hubung singkat 

3. Terbukanya salah satu fasa dari motor

listrik 3 fasa.

Arus yang terlalu besar yang

timbul pada beban motor listrik

akan mengalir pada belitan motor

listrik yang dapat menyebabkan

kerusakan dan terbakarnya belitan

motor listrik. Untuk menghindari

hal itu dipasang Relay thermal

beban lebih pada alat pengontrol.

Prinsip kerja thermal beban lebih

berdasarkan panas (temperatur)

yang ditimbulkan oleh arus yang

mengalir melalui elemen-elemen

pemanas bimetal. Dan sifatnya

pelengkungan bimetal akibat panas

yang ditimbulkan, bimetal akan

menggerakkan kontak-kontak

mekanis pemutus rangkaian listrik

(Kontak 95-96 membuka).

TOR bekerja berdasarkan

prinsip pemuaian dan benda

bimetal. Apabila benda terkena

arus yang tinggi, maka benda akan

memuai sehingga akan

melengkung dan memutuskan arus.

Gambar10. Prinsip Kerja Bimetal

Arus yang berlebihan akan menimbulkan

panas, sehingga dapat membengkokkan

benda bimetal

Gambar 11.Diagram Kotak Thermal Over

Load Relay

Gambar 12.Diagram Penyambungan Pada

Kontaktor Magnet

Gambar 13 .Konstruksi Thermal Over

Load Relay

Untuk mengatur besarnya

arus maksimum yang dapat

melewati TOR, dapat diatur dengan

memutar penentu arus dengan

menggunakan obeng sampai

didapat harga yang diinginkan.

Besarnya arus yang

diperlukan untuk mengerjakan

bimetal sebanding dengan besarnya

arus yang diperlukan untuk

membuat alat pengaman terputus.

Di dalam penggunaanya sesuai

dengan PUIL 2000 pasal 5.5.4.3

bahwa gawai proteksi beban lebih

yang digunakan adalah tidak boleh

mempunyai nilai pengenal, atau

disetel pada nilai yang lebih tinggi

dari yang diperlukan untuk

mengasut motor pada beban penuh.

Oleh karena itu, waktu tunda gawai

proteksi beban lebih tersebut tidak

boleh lebih lama dari yang

diperlukan untuk memungkinkan

motor diasut dan dipercepat pada

beban penuh.

Motor induksi dengan daya

besar diatas 50 kW bekerja dengan

arus nominal diatas 100 A.

Pemasangan thermal overload relay

tidak bisa langsung dengan circuit

breaker,tetapi melewati alat

transformator arus CT. Ratio arus

primer trafo arus CT dipilih 100

A/5 A. Sehingga thermal overload

relay cukup dengan rating sekitar

5A saja. Jika terjadi beban lebih

arus primer CT meningkat diatas

100 A, arus sekunder CT akan

meningkat juga dan mengerjakan

thermal overload relay bekerja,

sistem mekanik akan memutuskan

circuit breaker.

Gambar 14.Pemakaian CT pengamanan

Motor

2.8 Transformator

Transformator (trafo)

adalah alat yang digunakan untuk

menaikkan atau menurunkan

tegangan bolak-balik (AC).

Transformator terdiri dari 3

komponen pokok yaitu: kumparan

pertama (primer) yang bertindak

sebagai input, kumparan kedua

(skunder) yang bertindak sebagai

output, dan inti besi yang berfungsi

untuk memperkuat medan magnet

yang dihasilkan.

Gambar 15.Bagian-Bagian Transformator dan Contoh Transformator

Prinsip kerja dari sebuah

transformator adalah sebagai

berikut. Ketika Kumparan primer

dihubungkan dengan sumber

tegangan bolak-balik, perubahan

arus listrik pada kumparan primer

menimbulkan medan magnet yang

berubah. Medan magnet yang

berubah diperkuat oleh adanya inti

besi dan dihantarkan inti besi ke

kumparan sekunder, sehingga pada

ujung-ujung kumparan sekunder

akan timbul GGL induksi. Efek ini

dinamakan induktansi timbal-balik

(mutual inductance).

2.9 Fuse (Sekering)

Sakering adalah suatu

peralatan proteksi yang umum

digunakan. Sekering adalah suatu

peralatan proteksi kerusakan yang

disebabkan oleh arus berlebihan

yang mengalir dan memutuskan

rangkaian dengan meleburannya

elemen sekering.

Gambar 16. Fuse (sekering)

2.10 Current Transformer (CT)

Current Transformer atau

CT adalah salah satu type trafo

instrumentasi yang menghasilkan

arus di sekunder dimana besarnya

sesuai dengan ratio dan arus

primernya. Ada 2 standart yang

paling banyak diikuti  pada CT

yaitu : IEC 60044-1 (BSEN 60044-

1) & IEEE C57.13 (ANSI),

meskipun ada juga standart

Australia dan Canada. CT

umumnya terdiri dari sebuah inti

besi yang dililiti oleh konduktor

beberapa ratus kali.

Gambar 17. Current Transformer (CT)

2.11 Timer

Gambar dibawah ini adalah

timer analog buatan omron, timer

ini berfungsi sebagai alat

penghitung waktu, manakala waktu

yang telah ditetapkan tercapai

maka output kontaknya akan

bekerja. Ada dua macam jenis

timer, pertama timer on delay

kedua timer off delay. Timer on

delay bekerja ketika tegangan

supply masuk, sedangkan timer off

delay bekerja pada saat tegangan

supply terputus atau off.

Gambar 18. Timer

Cara Kerja Timer Pada saat

timer ditenagai atau mendapatkan

supply tegangan, maka timer akan

mulai menghitung, ketika jumlah

hitungan actual sama dengan

setting ( jarum merah ), maka

kontak output timer akan bekerja,

Kontak timer berupa normally

close (nc) dan normally open (no).

Arti dan fungsi indikator

yang terdapat pada timer yaitu ada

beberapa item indikator pada

bagian timer yang perlu diketahui.

1. Power : Berfungsi sebagai indikator

bahwa supply tegangan sudah masuk

2. Out : Berfungsi sebagai indikator

bahwa output timer kerja ( waktu actual =

Set )

3. A : Mode timer ( on delay mode )

4. 0-12 : Scala timer ( bisa dirubah )

5. Sec : Satuan timer dalam second /

detik.(bisa dirubah dalam satuan jam/hari)

6. Jarum merah : Berfungsi sebagai

indikator set, dirubah dengan cara diputar.

Ada macam – macam jenis timer,

diantaranya adalah timer jenis delay. Delay

dari piinsip kerja aksi (belitannya) dan

reaksi (anak kontak NO dan NC) dapat

dibagi 2, yakni :

1. Timer On Delay atau disebut delay

perlambatan :

Prinsipnya bila input atau

reaksinya diberi sinyal listrik maka

output (kontak NO dan NC) atau

reaksinya belum ada perubahan

sampai masa setting waktunya

tercapai baru berubah, kontak

output yang tadinya NO menjadi

NC dan yang tadinya NC menjadi

NO.

2. Timer Off Delay atau disebut dealy

percepatan :

Prisnsipnya bila input atau aksinya

diberi sinyal listrik maka output

(kontak NO dan NC) atau

reaksinya akan langsung berubah,

kembali normal setelah setting

waktunya tercapai.

III. PEMBAHASAN

4.2. Sistem Kerja Motor Sewer Pump

(3401 J)

Motor Sewer Pump (3401 J) adalah

motor induksi 3 phasa yang berlokasi bak

penampungan sementara air sisa produksi

dari pabrik Pusri III. Motor induksi ini

berfungsi untuk memompakan air limbah

sisa produksi di dalam kolam sementara

menuju ke kolam pengolahan air limbah di

bagian IPAL ( Instalasi Pengolahan Air

Limbah ) PT. Pusri apabila ketinggian air

pada bak penampungan sementara telah

melewati batas maksimum dari kapasitas

kolam tersebut. Adapun name plate motor

ini adalah Sbb :

No. Motor Di Lokasi : 3401 J

Pabrikan : Westing

House TBFC 75E4007

Lokasi : Offsite

PUSRI III

Daya : 40 HP

SF : 1,0

Putaran : 1475 rpm

Tegangan : 440 V

Frame : 320 TP

OL type : 123F658B /

53,6 A

Fungsi :

Motor Sewer Pump

Gambar 19. Motor Sewer Pump 3401 J

Dimana Bak penampungan air

yang dimaksudkan diatas ialah bak yang

berukuran 3 x 3 meter dan tingginya 5

meter lebih yang terdapat dibawah

permukaan tanah. Bak ini berfungsi

sebagai bak penampungan sementara air

sisa produksi di pabrik Pusri III.

Datangnya air sisa produksi yang akan

menuju ke bak penampungan sementara

ini melalui perantara saluran – saluran

pipa yang telah tersedia.

Gambar 20. Bak Penampungan Sementara

Air Sisa Produksi Pabrik Pusri III

Sistem pengontrolan dari motor

sewer pump (3401 J) dapat dilakukan

dengan dua cara yaitu dengan

pengontrolan otomatis dan manual.

- Sistem pengontrolan secara otomatis

yaitu dengan menggunakan alat

instrument HPS (High Preasure

Switch). Alat ini dipasang pada bak

penampungan sementara yang

berfungsi untuk memberikan sinyal

pada kontaktor di MCC ( Motor

Control Center) apabila air pada

kolam telah melewati batas

maksimum dari kapasitas kolam

tersebut. Ketika ketinggian air sudah

melebihi kapasitas kolam maka secara

otomatis motor akan langsung

memompakan air menuju ke bak

pengolahan limbah di bagian IPAL.

- Sistem pengontrolan secara manual

yaitu dengan cara mengoperasikan

tombol start dan stop pada LCS ( Local

Control switch ) yang berada di dekat

lokasi motor tersebut. Namun untuk

sistem pengontrolan ini hanya

digunakan apabila HPS tidak berada

dalam kondisi baik, selain itu

pengontrolan ini juga hanya digunakan

untuk pengetesan motor saja sekaligus

melihat kondisi kerja motor apakah

masih baik atau tidak.

4.2 Gangguan Rotor Terkunci Pada

Motor Sewer Pump (3401 J)

Pada saat beroperasi motor sewer

pump (3401 J) sering mengalami

gangguan, baik dari segi teknis maupun

non teknis. Salah satu gangguan yang

kerap terjadi adalah gangguan rotor

terkunci atau sering juga disebut dengan

Jim Slag. Rotor terkunci adalah keadaan

dimana rotor pada motor tidak dapat

berputar padahal arus telah mengalir

kedalam kumparan stator pada motor

sehingga medan magnet yang timbul

menjadi terperangkap. Seperti yang telah

kita ketahui bahwa apabila kumparan

stator pada motor induksi telah dialiri arus

sehingga timbul medan magnet akan tetapi

putaran rotor tertahan maka GGL induksi

yang timbul pada kumparan stator akan

semakin mebesar. Jika tidak di tanggulangi

secra cepat maka hal ini dapat

menyebabkan terbakarnya kumparan stator

pada motor tersebut.

Menurut data yang diperoleh

dilapangan penyebab terjadinya rotor

terkunci pada motor sewer pump (3401 J)

antara lain adalah :

1. Karena motor ini tidak bekerja secara

terus-menerus atau hanya bekerja

dalam suatu keadaan maka seringkali

pada saat start beban pada motor

sangat besar sehingga poros rotor

sering tidak berputar secara optimal

bahkan dapat juga menjadi tidak

berputar sama sekali.

2. Pada saat beroperasi beban pada

motor yaitu pompa air yang langsung

terkopel dengan rotor mengalami

gangguan misalnya terdapat kotoran /

sampah yang tersangkut pada pompa

sehingga poros pompa tidak bisa

berputar sehingga poros rotor juga

tidak dapat berputar.

Adapun akibat dari gangguan rotor

terkunci pada motor sewer pump (3401 J)

apabila tidak di tanggulangi secara cepat

adalah sbb:

1. Dapat mengurangi efektivitas kerja

motor tersebut

2. Dapat menyebabkan terbakarnya

kumparan stator pada motor tersebut.

Untuk meminimalisir kerusakan

yang terjadi akibat gangguan rotor terkunci

maka di perlukan sistem proteksi yang

sangat baik pada motor tersebut, yang

dimaksud sistem proteksi yang baik adalah

sistem proteksi yang dapat memberi

perlindungan terhadap peralatan listrik

agar tidak sampai terjadi kerusakan.

4.3 Evaluasi Kerja Alat Proteksi yang

Digunakan pada Motor Sewer

Pump (3401 J) Pada saat Terjadi

Gangguan Rotor Terkunci

Sistem proteksi motor sewer pump

(3401 J) dibuat atau dirancang beda

dengan motor 440 V lainnya didaerah

pabrik Pusri unit III. Mengapa demikian,

karena disebabkan motor induksi ini sering

mengalami permasalahan. Kejadian

terakhir adalah terbakarnya kumparan

motor. Hal ini terjadi disebabkan oleh

rotor pada motor ini terkunci namun arus

tetap mengalir ke motor tersebut. Pada

awalnya komponen sistem proteksi pada

motor ini hanya terdiri dari Circuit Breaker

( CB ) , Thermal Over Load Relay ( TOLR

) dan Fuse.

Namun kerja alat proteksi di atas

hanya bekerja efektif apabila terjadi beban

lebih dengan membutuhkan waktu yang

cukup lama sehingga ada kemungkinan

motor dapat mengalami kerusakan terlebih

dahulu sebelum alat proteksi tersebut

bekerja. Berikut ini beberapa penjelasan

tentang cara kerja alat proteksi yang

digunakan pada motor sewer pump (3401

J).

1. Circuit breaker

Circuit breaker atau CB

digunakan untuk melindungi

rangkaian dari gangguan short circuit /

beban lebih. Pada rangkaian kontrol

motor Motor Sewer Pump (3401 J)

diarea Offsite Pusri III CB akan

bekerja untuk memutuskan arus ke

rangkaian kontrol secara cepat /

instan apabila terjadi hubung singkat,

namun apabila terjadi beban lebih

maka CB akan bekerja secara perlahan

sampai batas maksimum pada CB

tersebut. Circuit breaker bisa

dikatakan sebagai pengaman terakhir

apabila alat proteksi yang lain telah

gagal memproteksi beban.

2. Fuse (sekering)

Fungsi fuse dalam rangkaian

ini adalah pengaman pada rangkaian

untuk pengontrolan. Fuse digunakan

pada rangkaian pengontrolan karena

untuk mengamankan rangkaian listrik

apabila terjadi arus lebih maka

sekering (fuse) akan putus sehingga

arus listrik tidak lagi mengalir dalam

sistem tersebut untuk

mengamankan komponen lain.

Kelebihan arus tersebut dapat

disebabkan karena adanya hubung

singkat atau karena kelebihan

beban output. Banyak terjadi

kebakaran karena hubung singkat

akibat sekering tidak berfungsi, rusak,

atau bahkan karena tidak dipasang

sama sekali.

3. Thermal Over Load Relay

( TOLR )

Thermal over load relay atau

yang biasa disingkat dengan TOLR

adalah alat proteksi pada rangkaian

kontrol yang berfungsi untuk

melindungi motor dari bahaya beban

lebih. Prinsip kerja dari TOLR adalah

berdasarkan panas (temperature) yang

ditimbulkan oleh arus yang mengalir

melalui elemen – elemen pemanas

bimetal. Dan sifatnya pelengkungan

bimetal akibat panas yang

ditimbulkan, bimetal akan

menggerakkan kontak – kontak

mekanis pemutus rangkaian listrik.

TOLR bekerja agak terlambat untuk

mengamankan motor, karena TOLR

memanaskan bimetalnya terlebih

dahulu untuk memutuskan rangkaian

sehingga butuh waktu yang cukup

lama. Pada rangkaian control motor

sewer pump 440 v (3401 J) thermal

overload relay terpasang satu set

dengan contactor, jadi nameplate

overloadnya tertera pada contactor.

Proteksi ini digunakan untuk

melindungi motor listrik 440 v pada

saat terjadinya beban lebih.

Dari beberapa penjelasan diatas dapat

diketahui bahwa alat proteksi yang

digunakan pada motor sewer pump 440 v

(3401 J) semuanya beroperasi secara

lambat / membutuhkan waktu yang cukup

lama untuk memutuskan rangkaian apabila

terjadi beban lebih yang disebabkan oleh

terjadinya gangguan rotor terkunci

sehingga dapat menyebabkan terbakarnya

kumparan stator pada motor. Untuk

mengatasi hal tersebut maka

ditambahkanlah satu alat proteksi lagi

yaitu Instantaneous Overcurrent Relay.

Alat ini merupakan rele proteksi yang

dapat bekerja secara cepat untuk

memutuskan rangkaian apabila terjadi

gangguan beban lebih dan juga apabila

beban lebih yang disebabkan oleh

terjadinya gangguan rotor terkunci.

Berikut ini penjelasan dari cara kerja alat

proteksi Instantaneous Overcurrent Relay.

Pada rangkaian kontrol motor Motor

Sewer Pump 3401 J Offsite Pusri III

Instantaneous Over Current Relay atau

relay arus lebih seketika digunakan

untuk melindungi motor dari arus lebih

yang disebabkan oleh beban pada motor

3401 J yaitu pompa tidak beroperasi

dengan baik misalnya terjadi stagnan

atau tidak berputarnya poros pada

pompa yang terhubung pada poros rotor

pada motor. Hal ini dapat menyebabkan

mengalirnya arus yang sangat besar

menujuke kumparan stator pada motor

3401 J, apabila hal ini terjadi pada

waktu yang lama maka akan dapat

menyebabkan terbakarnya kumparan

stator pada motor 3401 J. Peran

Instantaneous overcurrent relay sangat

penting pada kejadian ini instantaneous

relay bekerja untuk memutuskan

rangkaian apabila mengalir arus yang

sangat besar menujuke motor. Ketika

terjadi stagnan pada pompa dan rotor

tidak berputar sedangkan arus yang

mengalir sangat besar kontak pada

instantaneous kan memutuskan

rangkaian dengan sangat cepat sehingga

kumparan stator pada motor tidak

sempat terbakar.

Selain pada saat terjadinya

stagnan pada pompa yang membuat

rotor tidak berputar, instantaneous

relay juga dapat melindungi motor dari

arus lebih pada saat motor start awal.

Pada saat motor mulai dioperasikan

arus pada motor akan mengalir lima

kali lebih besar daripada arus nominal

pada saat motor bekerja. Hal ini

dikarenakan motor 3401 J langsung

terbebani oleh pompa sehingga

diperlukannya tenaga lebih untuk

melakukan putaran awal hingga

mendapatkan putaran yang stabil.

Untuk dapat menggunakan

instantaneous relay maka kita terlebih

dahulu mengukur nilai actual arus start

pada motor, setelah diukur dilapangan

didapatkan nilai arus pada saat start

adalah 250 Ampere. Pengukuran

tersebut didapatkan dari keadaan

dilapangan (actual) menggunakan tang

ampere meter. Arus motor sewer pump

3401 J pada saat start cenderung 3 kali

sampe 5 kali arus normal waktu motor

berjalan. Pada kondisi normal arus

yang terukur 50 Ampere atau naik

turun sedikit diangka 50 Ampere

tersebut. Hal ini dapat dilihat pada

kurva dibawah ini :

Gambar 32.kurva arus start pada motor sewer pump 3401 J

Dari kurva diatas didapatkan arus start

pada motor yaitu sebesar 250 A dan

dalam waktu beberapa detik setelah

start arus motor tersebut kembali

kearus nominalnya. Setelah arus start

didapatkan maka dilakukan

penyetelan / adjust pada instantaneous

relay agar kontak pada instantaneous

dapat bekerja memutuskan rangkaian

pada saat terjadi arus lebih pada motor.

Batas arus maksimum pada

instantaneous relay diatur sedikit lebih

besar dari arus start motor agar dapat

trip pada saat terjadi arus lebih. Namun

pada kenyataan di lapangan untuk

dapat mengatur agar arus yang besar

tersebut dapat mengalirke

instantaneous relay diperlukan kabel

dengan diameter yang besar pula, maka

dari itu pada masalah ini diperlukan

alat untuk dapat merubah arus primer

yang besar menjadi arus sekunder yang

kecil namun rasionya sama dengan

arus primer yaitu Current

Transformator ( Trafo arus ). Dengan

alat ini kita dapat menggunakan kabel

yang lebih kecil untuk mengalirkan

arus ke instantaneous relay. Dengan

perbandingan rasio yaitu 150 : 1 yaitu

dengan asumsi setiap 150 A arus yang

mengalir pada sisi primer

ditransformasikan menjadi 1 A pada

sisi sekunder namun rasionya tetap.

Kemudian didapatkan perbandingan

antara arus pada motor dan besaran

rasio pada trafo arus yaitu :

Gambar33. Kurva penyetelan Instantaneous Overcurrent Relay Untuk

Motor Sewer Pump 440 v 3401 J

Penjelasan dari gambar yang diatas

mengenai penyetelan Instantaneous

Overcurrent relay. Dimana pada

saat dilapangan arus yang diukur pada

motor 3401 J saat start adalah 250 ampere.

Jadi penyetelan overload pada

instantaneous overcurrent relay adalah

harus diatas arus start tadi, kira – kira kita

setting di rasio 255 Ampere. Jadi pada saat

terjadi permasalahan rotor terkunci, arus

yang melewati motor akan meningkat

hingga menyentuh angka 255 ampere

maka instantaneous akan langsung bekerja

dan mematikan atau memutuskan

rangkaian beban dari supply.

Untuk men adjust instantaneous

overcurrent relay dihitung dari arus pada

saat start motor dibagi arus pembanding

pada nameplate CT. Jadi untuk

instantaneous overcurrent relay yang

digunakan ini ialah 255 Ampere dibagi

arus pembanding pada CT yaitu 150

Ampere maka hasilnya 1,7 A. Jadi kita

harus men setting adjust pada

instantaneous overcurrent relay ialah

sebesar 1,7 ampere.

IV. PENUTUP

4.1. Kesimpulan

Kesimpulan dari laporan yang kami susun

ini adalah sebagai berikut :

1. Sistem kerja motor sewer pump

440 V 3401 J adalah digunakan

untuk menghisap dan

memompakan air pada bak

penampungan sementara ketika air

telah melampaui batas normal dari

kapasitas bak tersebut untuk

kemudian disalurkan melalui pipa

menuju ke area IPAL (Instalasi

Pengolahan Air Limbah untuk

diolah lebih lanjut.

2. Sistem pengontrolan motor sewer

pump 440 v 3401 J dapat

dilakukan dengan 2 cara yaitu cara

pertama cara pengontrolan

otomatis yang menggunakan alat

instrument High Preasure Switch

dan cara kedua yaitu cara

pengontrolan manual (hand) yang

menggunakan Local Control

Switch yang berada didekat motor

listrik yang digunakan.

3. Sistem proteksi khususnya motor

sewer pump (3401 J) ini memiliki

berbagai macam alat proteksi

didalamnya dimulai dari Circuit

Breaker, Fuse, Thermal Overload

Rele dan Instantaneous

Overcurrent Rele yang

kesemuanya itu berkeja untuk

melindungi motor dari berbagai

gangguan.

4. Motor induksi harus dilakukan

pemeliharaan secara rutin agar

motor terjaga efisiensi dan

kondisinya supaya tidak terjadi

permasalahan yang tidak

diinginkan seperti rotor terkunci,

kumparan stator terbakar dll.

4.2. Saran

1. Sebaiknya perlu dilakukan

pengecekan beban yaitu disini

pompa air nya, karena kalau

pompanya kotor atau tersangkut

benda – benda maka penggerak

utamanya yaitu motor akan

bermasalah, contohnya rotor

terkunci.

2. Sebaiknya juga harus dilakukan

pengecekan terhadap peralatan

instrumen yaitu disini

menggunakan High Pressure

Switch. Supaya alat tersebut

terjaga prisisinya dan sensitifitas

untuk bekerja sesuai yang

diinginkan.

DAFTAR PUSTAKA

A.E, Fitzgerald. 1997. Mesin-MesinListrik. EdisiKeempat. Jakarta: Erlangga

Hazairin Samaulah, Ph.D, M.Eng, Ir; “ Dasar-Dasar Sistem Proteksi Tenaga Listrik, UNSRI, Palembang, 2004.

Eugene C Lister, “ Mesin Dan Rangkaian Listrik “, Erlangga ,2004.

Anderson Avenue Markham, “GEProtection and control”, General Electric, Ontario Canada L6E 1B3

History Card PT.Pupuk Sriwidjaja Palembang- Sumatera Selatan 1994-2012

Laporan Bulanan Departemen Pemeliharaan Listrik dan Instrumen PT.Pupuk Sriwidjaja Palembang-Sumatera Selatan 2005-2012

http://budi54n.wordpress.com/2009/07/07/rele-arus-lebih-over-current-relay-ocr/

http://xnet.rrc.mb.ca/janaj/oc_protection.htm

BIODATA PENULIS

M. ANDRI AMANATULLAH

. Lahir di

kota

Palembang pada tanggal 11 Juni

1993. Penulis mengawali

pendidikannya di bangku SDN 58

Palembang selama 6 tahun.

Setelah itu melanjutkan ke SMPN

6 Palembang. Kemudian

melanjutkan di SMK Yayasan

Pembina 2 Palembang. Dan

sekarang penulis sedang

melanjutkan studi di Jurusan

Teknik Elektro Program Studi

Teknik Listrik angkatan 2010

Politeknik Negeri Sriwijaya .

Palembang, Desember 2012

Mengetahui,

Dosen Pembimbing

Ir. Ilyas MT ,

NIP. 19580325 199601 1 001