Circuit dalam motor listrik standar minimal terdiri atas Circuit Breaker yang berupa : MCCB/ NFB (No Fuse Breaker), Magnetic Contactor, serta OL (overload relay) yang berupa : TOR (Thermal Overload Relay) atau ada yang menyebut OCR (Over Current Relay).
Circuit breaker berfungsi untuk melindungi jaringan, sistem distribusi dari arus yang tinggi yang diakibatkan oleh peralatan, dalam hal ini motor listrik. Magnetic contactor berfungsi untuk memutus dan menyambung jaringan listrik dengan motor yang dikendalikan oleh tombol tekan/saklar. Overload Relay (TOR) berfungsi untuk melindungi motor listrik dari beban lebih yang ditunjukkan oleh arus yang mengalir pada jaringan listrik. Apabila arus yang mengalir melebihi nilai TOR, maka timbul panas pada TOR, kemudian TOR membuka dan memerintahkan untuk memutuskan jaringan listrik yang masuk ke motor tsb, sehingga motor terhindar dari kerusakan. Permasalahannya adalah menentukan berapa besar/nilai Overload Relay (TOR).
1.Starting Motor Listrik
Metode yang digunakan untuk starting (menjalankan awal) motor listrik cukup banyak. Sistem ini terkait dengan sifat motor listrik yang menyerap arus listrik yang tinggi pada saat start. Setelah beberapa saat, arus tersebut akan menurun sesuai dengan arus yang diserap motor berdasarkan beban yang digerakkan. Metode yang digunakan antara lain sistem DOL (Direct On Line), Star-Delta, Auto Transformer, Reostat, soft starter dll.
Dengan memperhatikan sifat dari arus start motor listrik, maka dapat ditentukan jenis dan besarnya nilai Overload Relay (TOR). Arus start sistem DOL sebesar 6 x In (Arus nominal motor), sedangkan pada sistem Start-Delta maksimal sebesar 3 x In. Berdasarkan karakter tersebut, maka apabila menggunakan sistem DOL, nilai TOR = In, apabila Star-Delta , nilai TOR = In/v3 = 0,732 In.
2.Karekatersitik Overload Relay (TOR)
Overload Ralay mempunyai karakteristik sesuai dengan standar-standar kelistrikan, diantaranya IEEE, NEMA, IEC, dll. Penulis akan membahas sesuai standar IEC yang cukup banyak digunakan di Indonesia. Standar IEC membagi Overload Relay dalam 3 kelas , yaitu Class 10, Class 20 dan Class 30 Grafik diatas, lajur mendatar merupakan arus kelipatan dari nilai Overload Relay. Vertikal ke atas merupakan waktu trip dalam detik (sec) dan menit (min).
Misalnya suatu Overload Relay (TOR) tertulis IEC 947-4-1, Class 20 bernilai trip = 10 Ampere. Dengan membaca grafik tersebut, maka kita tahu karakteristik overload relay tersebut. Selang waktu trip digunakan agar TOR tidak trip bila sedang start maupun ketika ada beban kejut. Dengan berpedoman pada karakterstik tersebut, maka bisa didesain nilainya dengan memperhatikan arus start dan selang waktunya sehingga tidak trip serta nilai yang tepat untuk trip (sesuai dengan kemampuan motor listrik yang dikendalikan) jika terjadi overload sehingga jaringan listrik segera terputus dan motor listrik aman dari kerusakan/terbakar. Karakteristik motor harus diketahui karakteristik thermalnya berdasarkan informasi dari motor (name plate)tersebut.
Pengaman Listrik CB, MCB dan ELCB
A.Circuit Bracke (CB)
Keuntungan sebuah pengaman otomatis ialah dapat segera digunakan lagi setelah terjadi pemutusan. Dalam pengaman otomatis terdapat kopeling jalan bebas. Karena kopeling ini otomatnya tidak bisa dihubungkan kembali, kalau gangguannya belum diperbaiki. Pengaman otomatis memberi pengamanan termis maupun elektromagnetik. Untuk pengamanan termis digunakan sebuah eleman dwilogam. Kalau melebihi nilai yang telah ditentukan, arusnya diputuskan oleh elemen ini. Untuk pengamanan elektromagnetik digunakan sebuah kumparan yang dapat menarik sebuah angker dari besi lunak. Umumnya pemutusan secara elektromagnetik ini berlangsung tanpa hambatan. Kalau melebihi nilai yang telah ditentukan, arusnya akan segera diputuskan. Pemutusan secara termis berlangsung dengan kelambatan. Waktu pemutusan tergantung pada nilai arusnya. Arus paling rendah yang lama – kelamaan masih menyebabkan otomatnya membuka, dinamakan arus jatuh.
Berdasarkan waktu pemutusannya, pengaman – penaman otomatis dapat dibagi atas otomat-L, otomat-H dan otomat-G.
a.Otomat-L (untuk hantaran)
Pada otomat jenis ini pangaman termisnya disesuaikan dengan meningkatnya suhu hantaran. Kalau terjadi beban lebih dan suhu hantarannya melebihi suatu nilai tertentu, elemen dwilogamnya akan memutuskan arusnya. Kalau terjadi hubung singkat, arusnya diputuskan oleh pengaman elektromagnetiknya. Untuk arus bolak-balik yang sama dengan 4 In – 6 In’ dan arus searah yang sama dengan 8 In’ pemutusan arusnya berlangsung dalam waktu 0,2 sekon.
b.Otomat-H (untuk instalasi rumah)
Secara termis jenis ini sama dengan Otomat-L. tetapi pengaman elektomagnetiknya memtuskan dalam wakti 0,2 sekon, kalau arusnya sama dengan 2,5 In – 3 In utuk arus bolak-balik atau sama dengan 4 In untuk arus searah. Jenis otomat ini digunakan untuk instalasi rumah. Pada instalasi rumah, arus gangguan yang rendah pun harus diputuskan dengan cepat. Jadi kalau terjadi gangguan tanah, bagian – bagian yang teruat dari logam tidak akan lama bertegangan.
c.Otomat-G
Jenis otomat ini digunakan untuk mengamankan motor – motor listrik kecil untuk arus bolak-balik dan arus searah, alat – alat listrik dan juga rangkaian akhir besar untuk penerangan, misalnya penerangan bangsal pabrik. Pengaman elektromagnetiknya berfungsi pada 8 In – 11 I n untuk arus bolak-balik, atau pada 14 In untuk arus searah. Kontak – kontak saklarnya dan ruang, pemadam busur apinya memiliki konstruksi khusus. Karena itu jenis otomat ini dapat memutuskan arus hubung-singkat yang besar, yaitu hingga 1500 A. Untuk bangunan – bangunan besar, mesalnya bangunan flat, diperlukan hantaran suplai utama sampai 35 mm2 atau lebih. Arus hubung-singkat yang dapat timbul dalam instalasi – instalasi ini dapat melebihi 2000 A. arus yang demikian besar akan merusak pengaman otomatisnya, sebelum arusnya dapat diputuskan. Elemen dwilogamnya akan menjadi lebur atau kontak – kontaknya menjadi lengket, sehingga otomatnya tidak dapat digunakan lagi. Untuk mencegah kerusakan ini, didepan otomat dipasang sebuah patron lebur yang tahan hubung singkat. Patron lebur ini dinamakan pengaman pengawal, dan harus sudah putus sebelum otomatnya menjadi rusak. Tabel dibawah ini memuat beberapa data untuk menentukan patron lebur yang harus digunakan sebagai pangaman pengawal.
Kini ada pengaman – pengaman otomatis yang pad 220 V sepenuhnya tahan hubung singkat. Kemampuan pemutusnya ialah:
12000 A pada 220V dengan cos φ = 0,6; 3000 A pada 220V dengan cos φ = 0,7.
Kontak – kontak hubung otomat – otomat ini dibuat dari bahan yang tidak menjadi lengket, walaupun arus hubung-singkatnya besar. Untuk otomat jenis ini tidak diperlukan pengaman pengawal lagi. Saklarnya memiliki pemutus ganda. Tiap – tiap pasang kontak pemutusan berada di dalam suatu ruang pemadam panjang dari bahan keramik khusus. Kecepatan pemutusnya sangat besar. Karena suatu konstruksi khusus dari mekanik pemutusan elektromagnetiknya, waktu antara terjadinya hubungan singkat dan pemutusan, pendek sekali. Untuk arus hubung-singkat 12000 A, waktu pemutusannya hanya 0,0003 sekon.
B. Pemutus Sirkit Mini (MCB)
MCB ini memproteksi arus lebih yang disebabkan terjadinya beban lebih dan arus lebih karena adanya hubung pendek. Dengan demikian fungsi dasar kerjanya yaitu untuk pemutus hubungan yang disebabkan beban lebih dengan relai termis digunakan bimetal dan pengaman hubung pendek dengan relai arus lebih seketika digunakan elektromagnet. Bila bimetal ataupun elektromagnet bekerja, maka ini akan memutus dengan kontak yang terletak pada pemadam busur dan membuka saklar. Berdasarkan IEC 898-95 terdapat tiga macam karakteristik, yaitu tipe B, C dan D. Arus nominal yang digunakan untuk rumah hunian bukan pada APP dengan pengenal tegangan 230/400 V ialah: 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, 40, 50, dan 63 A. Dengan kemampuan membuka (Breaking Capacity) bila terjadi hubung pendek 3 kA, 6 kA atau 10 kA. Sedang MCB pada APP diutamakan sebagai pembatas arus dengan karakteristik CL (Current Limitter) disamping itu juga sebagai gawai pengaman arus hubung pendek yang bekerja seketika.
Arus nominal yang digunakan pada APP dengan pengenal tegangan 230/400 V ialah: 1, 2, 4, 6, 10, 16, 20, 25, 35, dan 50 A disesuaikan dengan VA konsumen. Adapun kemampuan membuka bila terjadi hubung singkat 3 kA dan 6 kA ( SPLN 108-1993) MCB yang khusus digunakan oleh PLN mempunyai tombol biru. MCB yang berfungsi sebagai pengaman tunggal, didalamnya hanya terdapat relay hubungan singkat ( Shoct Circuit Relay ) yang bertindak sebagai pemutus rangkaian apabila terjadi hubungan singkat, dibawah ini adalah gambar kostruksi MCB tunggal satu kutub.
MCB pada saat sekarang paling banyak digunakan untuk instalasi industri maupun instalasi gedung bertingkat.
Adapun penggunaan tipe-tipe tersebut adalah :
Tipe B : Sebagai pengaman kabel atau penghantar terutama untuk perumahan.
Tipe C : Sebagai pengaman kabel atau penghantar terutama sangat menguntungkan bila arus inrush tinggi misalnya lampu mercury, dan motor.
Tipe D : Untuk penerapan yang menyangkut menimbulkan pulsa cukup besar : contoh transformator, katup selenoid, kapasitor.
C. ELCB
Guna ELCB untuk memutuskan rangkaian dari sumber jika terjadi tegangan sentuh. Penyusun utama ELCB adalah sebuah mekanik pemutus, sebuah penghantar pasa, inti trafo arus seimbang dan penghantar netral. Jika tidak ada arus gangguan pada rangkaian maka arus seimbang, sehingga tidak ada pengaruh kemagnetan pada trafo dan tida ada tegangan yang diimbaskan pada belitan sekunder trafo arus. Jika terjadi arus ganguan pada beban karena kerusaan isolasi sehingga mengalir arus ke bumi, maka keseimbangan pada trafo arus terganggu dan menghasilkan medan magnet yang mengimbaskan suatu tegangan pada belitan sekunder trafo arus yang menyebabkan rangkaian diputuskan oleh system pemutusnya. ELCB bekerja berdasarkan keseimbangan arus beban antara fasa dan netral.
Pengaman motor listrik pada pengontrolan motor listrik terdiri atas 3 macam, yaitu sebagai berikut.
1. Pengaman Hubungan Singkat
Arus hubungan singkat dalam suatu rangkaian motor terjadi karena adanya hubungan singkat. Baik hubungan singkat dalam lilitan motor maupun hubungan dari komponen-komponen pada rangkalan motornya. Arus hubungan singkat pada rangkaian tersebut menimbulkan panas yang berlebihan pada motor dan komponen-komponen lain, yang dapat menimbulkan kerusakan. Maka, untuk melindungi motor listrik digunakan alat pengaman. Macam alat pengaman yang digunakan, yaitu : sekring dan pengaman otomatis.
2. Pengaman Beban Lebih
Berbicara masalah beban dalam rangkaian listrik, akan teringat pada beban fisik yang berupa lampu-lampu, tahanan, beban mekanik dari motor listrik dan sebagainya. Apabila motor mengangkat beban yang lebih berat, maka arus yang mengalir pada motor itu akan bertambah besar. Suatu motor listrik dikatakan mempunyai beban lebih, apabila arus yang mengalir melebihi arus nominalnya. Seperti telah dijelaskan di atas bahwa motor yang berbeban lebih akan menyerap arus yang berlebihan, sehingga timbul panas yang tinggi. Panas yang tinggi dan terus-menerus akan menyebabkan kerusakan pada lilitan motor, yang akhirnya dapat membakar lilitan motor.
Besar panas yang dihasilkan oleh arus listrik dinyatakan dengan persamaan:
Peu = e. I 2. R. t.
di mana :
e : Konstanta Joule
Dari sini ternyata panas itu merupakan kuadrat dari arus. Apabila arus itu naik menjadi 2 kali, maka panasnya naik menjadi 4 kali. Oleh karena itu, untuk melindungi atau mengamankan motor dari panas yang berlebihan, maka dipasanglah relay suhu beban lebih. Dalam perdagangan, dikenal dengan nama Thermal Overload Relays (TOR).
3. Pengaman hubungan singkat dan beban lebih
Alat yang dapat melindungi motor listrik terhadap adanya hubungan singkat dan beban lebih dalam perdagangan dikenal dengan nama "Pengaman Pemutus Rangkaian Motor atau Motor Protection Circuit Breaker (MPCB). Di dalam MPCB terdapat dua buah relay yaitu relay magnet dan relay thermis. Relay magnet akan memutuskan rangkaian apabila terjadi hubungan singkat, sedangkan relay therrnis akan memutuskan rangkaian apabila terjadi beban lebih pada motor. Konstruksi MPCB ada yang dilengkapi dengan pengaman terhadap tegangan rendah, ada yang tidak. Apabila motor listrik dikontrol langsung dengan menggunakan MPCB, maka gunakanlah MPCB yang dilengkapi dengan relay pelindung terhadap tegangan rendah. Sebaliknya apabila motor dikontrol dengan menggunakan kontaktor magnet, maka gunakanlah MPCB yang tidak dilengkapi dengan relay pelindung terhadap tegangan rendah, sebab kontaktor magnet itu sendiri sudah dapat melindungi sendiri terhadap adanya penurunan tegangan.
THERMAL OVERLOAD RELAY (TOR) Pengaman Motor
THERMAL OVERLOAD RELAY (TOR) Pengaman Motor listrik mutlak digunakan pada perangkat - perangkat motor listrik di industri yang berdaya besar,Dalam instalasi motor listrik, dibutuhkan pengaman terhadap bebab lebih dengan tujuan untuk menjaga dan melindungi motor listrik dari kerusakan yang fatal akibat gangguan beban lebih. Thermal Overload Relay (TOR) atau disebut juga Pengaman Relay Termis adalah salah satu pengaman motor listrik dari arus yang berlebihan. Bila Arus yang melewati motor listrik terlalu besar maka akan merusak beban, oleh sebab itu TOR akan memutuskan rangkaian apabila ada arus listrik yang melebihi batas beban.
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) Terlalu besarnya beban mekanik dari motor listrik
2) Arus start yang tertalu besar atau motor listrik berhenti secara mendadak
3) Terjadinya hubung singkat
4) 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 termal beban lebih pada alat pengontrol. Prinsip kerja termal 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.
Proteksi Terhadap Beban
Motor listrik kadang kala diberikan beban lebih tanpa disadari. Beban yang berlebihan dapat membuat beberapa komponen tak sanggup menahannya, akibatnya terjadi kerusakan. Misalnya, motor digunakan untuk memutar beban melebihi kapasitas putaran motor sehingga arus disuplay melebihi daya tahan kawat, akibatnya kawat kumparan hangus dan tidak dapat digunakan lagi. Untuk kejadian seperti ini, proses proteksi motor listrik dapat kita bantu dengan menggunakan rangkaian.
Beberapa relai yang digunakan untuk memproteksi motor listrik:
a. Relai Arus Lebih dan Skring Lebur
Untuk memproteksi motor listrik dari pembebanan lebih maupun hubungan singkat kita dapat menggunakan relai arus lebih.
b. Relai Stall
Stall adalah fenomena dimana putaran motor sewaktu start tidak dapat dinaikkan dengan cepat karena beban yang terlalu berat. Relai arus lebih harus distel sedemikian rupa dimana relai arus lebih selama periode start harus membolehkan arus start yang tinggi selama tidakmelampui batas waktu tertentu yang menyangkut kemampuan termal motor.
c. Relai tegangan rendah/hilang
Saklar motor listrik umumnya menggunakan magnet pemegang kontak-kontak saklar (holding coil). Proteksi tegangan rendah atau hilang diperlukan karena tegangan yang rendah dapat menimbulkan arus lebih. Sedangkan tegangan pasokan hilang perlu diikuti pembukaan saklar agar jangan timbul arus berlebihan jika tegangan pasokan datang kembali.
d. Relai arus urutan negatif
Apabila pasokan daya dari salah satu fasa hilang, dapat menimbulkan pemanasan berlebihan dalam stator dan rotor motor. Relai ini mampu melakukan proteksi motor terhadap gangguan antar fasa, gangguan fasa-tanah, beban lebih, arus urutan negatif dan motor macet.
Selain relay juga digunakan kapasitor untuk melindungi rangkaian motorlistrik. Kapasitor disebut juga kondensator, yang berupa bahan konduktor yang dapat menyimpan energi dalam bentuk muatan-muatan listrik.seperti dikatakan Peter Soedojo (1999:171):Kapasitor adalah sistem konduktor yang mampu menyimpan rapat (to condense) muatan listrik sehingga memiliki daya tampung, yaitu kapasitas yang besar sehingga disebut kapasitasnya besar. Tenaga yang tersimpan di dalam konduktor dan kondensator bermuatan listrik adalah tenaga sistem titik-titik muatan yang dikandungnya. Mengingat konduktor adalah badan equipotensial maka tenaga yang tersimpan di dalam konduktor bermuatan adalah: U = ½ Σqi V = ½ V Σ qi = ½ Vq = ½ qV
Sedangkan yang di dalam kondensator bermuatan, selaku dua konduktor bermuatan diberikan oleh:
U = ½ {qV1+ (-q)V2} = ½ q (V1-V2) = ½ qV
Jadi baik untuk konduktor bermuatan maupun kondensator bermuatan, tenaga yang dikandungnya adalah: U = ½ Qv = ½ CV2 = ½ q2/C
Menurut Owen Bishop (2004:55) : Relay adalah sebuah saklar yang di kendalikan oleh arus. Relay memiliki sebuah kumparan tegangan rendah yang dililitkan pada sebuah inti. Terdapat sebuah armatur besi yang tertarik menuju inti apabila arus mengalir melewati kumparan. Armature terpasang pada sebuah tuas berpegas. Ketika armatur tertarik menuju inti, kontak jalur bersama akan berubah posisi dari kontak normal-tertutup ke kontak normal-terbuka. Relay merupakan sebuah saklar, fungsinya untuk memutuskan dan menghubungkan rangkaian. Relay memiliki perbedaan dengan saklar biasa dari cara kerjanya. Saklar biasa bekerja secara manual dengan bentuan tenaga luar, sedangkan relay dibantu oleh arus yang mengalir ke kumparan. Setelah arus mengalir di dalam kumparan, inti besi menghasilkan medan manet yang menyebabkan gaya tarik terhadap armatur. Tarikan armature ini menghubungkan kontak, sehingga arus dapat mengalir ke rangkaian kerja.
Menurut Owen Bishop (2004:20) : Sekring adalah sebuah komponen yang di dalam nya berisi seutas kawat yang sangat tipis, terbuat dari bahan logam campuran khusus yang dapat meleleh pada suhu yang relative rendah. Apabila arus yang mengalir melewati sekring terlalu besar, panas akan dihasilkan dengan cepat. Kawat sekring akan menjadi begitu panas, sehingga meleleh dan menyebabkan terputusnya rangkaian. Pemutusan ini mengakibatkan penghentian pemasokan arus ke rangkaian.
Sekring memiliki kapasitas tertentu untuk dilewati arus, artinya bila arus melebihi rating yang di tetapkan maka sekring akan memutuskan aliran arus tersebut. Untuk memenuhi berbagai kebutuhan peralatan listrik maka dibuat sekring dengan berbagi ukuran yang sesuai. Contoh sekring yang iasa digunakan untuk listrik PLN memiliki rating, 3A, 5A dan 13A. Gunakanlah sekring yang seusai kebutuhan.
Proteksi arus dan tegangan lebih tujuannya adalah untuk sistem pengaman arus dan tegangan lebih. Pada kebanyakan peralatan listrik memerlukan sistem pengaman untuk melindungi terjadinya beban lebih. Arus yang besar pada rangkaian listrik terjadi akibat hubung singkat, sehingga menimbulkan kerugian peralatan (kerusakan mekanis dan bahkan kebakaran). Oleh karena itu untuk melindungi terjadinya hubung singkat dilakukan pemasangan sekering (fuse).
Cara kerja dari fuse adalah berdasarkan pelelehan bahan sehingga akan memberikan hubungan terbuka pada rangkaian karena beban lebih atau hubung singkat. Semua jenis sekering mampunyai sifat sensitif terhadap temeratur (dari temperatur ambang 25o C), serta mempunyai spesifikasi rating arus dan tegangan. Sekering dalam rangkaian konverter harus dari jenis khusus yaitu dari jenis ultra high speed fuse. Biasanya hanya konverter jenis thyristor yang dapat meggunakan pengaman sekering. Sedangkan jenis saklar solid state lain tidak teramankan oleh sekering tersebut (tidak cukup cepat putus oleh arus yang membahayakan saklar solid statenya). Untuk konverter transistor misalnya, digunakan pengaman arus elektronik yang mampu bereaksi jauh lebih cepat dari pada sekering.
Di dalam konverter, servo amplifier dan inverter diperlukan pembatas arus dan tegangan. Bila konverter digunakan untuk menjalankan motor, kecepatan motor dikurangi dari putaran tinggi ke putaran rendah, sehingga motor berfungsi sebagai generator. Akibatnya arus akan diumpan-balikkan pada kapasitor antara terminal power suplai. Hal ini akan terjadi pengisian kembali pada kapasitor dan dapat menaikkan tegangan sehingga dapat merugikan transistor. Sumber tegangan lebih yang lain datang dari kerja ON dan OFF dari sklar solid state. Pada setiap operasi OFF timbul tegangan lebih akibat adanya GGL lawan dari beban induktor. Jenis tegangan lebih ini terjadi tidak pada terminal masukan konverter tetapi pada setiap saklar solid state dalam konverter tersebut. Oleh karenanya peralatan seperti konverter harus mempunyai pembatas arus dan proteksi tegangan lebih seperti yang ditunjukkan pada gambar 2.10. Sedangkan salah satu contoh rangkaian untuk proteksi arus lebih seperti ditunjukkan pada gambar 2.11.
Gambar 2.10 Konfigurasi proteksi arus dan tegangan lebih (sumber: pdf Proteksi Arus dan Tegangan Lebih, 2009: 2)
Pada gambar 2.10, arus I1 mengalir melalui R1 dan melalui Tr1 dan Tr2 pada rangkaian darlington sehingga transistor ON stte. R2 adalah tahanan rendah untuk mendeteksi arus. R3 dan R1 untuk mengatur deteksi tegangan pada titik B. Selama potensial pada titik B memberikan respek ke A yang merupakan arus utama yang lebih kecil dari 0,6 volt maka tegangan maju minimum memberikan respek ke titik A, kemudian Tr3 menutup yang menyebabkan arus I3 mengalir. Setelah ini I1 cenderung berkurang sebab impedansi loop arus I1 lebih tinggi dari I2 dan transistor Darlington Tr1 dan Tr2 membuka untuk mencegah arus utama menjadi lebih tinggi dari nilai yang diset yaitu ;
Arus yang diset = (0,6/R2)(R3 + R4)/( ÇR3 + R4) (1)
Ç = faktor dari R3
Gambar 2.11 Rangkaian pembatas arus lebih (sumber: Proteksi Arus dan Tegangan Lebih, 2009: 3)
Contoh perhitungan arus pembatas dalam rangkaian diatas:
Jika rangkaian pembatas arus pada gambar 2.10 mempunyai R1 = 10 K, R2 = 0,1 (5watt), R3 = 200, dan Ç (faktor dari R3) = 0 sampai 1, tentukan besarnya arus yang bisa diatur (Is).
Penyelesaian:
Untuk harga Ç = 0, maka besarnya arus yang diset :
Is = (0,6/ R2)( R3 + R4)/ ( R3 + R4)
Is = (0,6/0,1)(200 + 200)/(0+200) = 12 A
Untuk harga Ç = 1, maka besarnya arus yang diset :
Is = (0,6/0,1)(200 + 200)/(200 + 200) = 6 A
Sehingga besarnya arus yang diset (Is) antara 6 A sampai dengan 12 A.
Pada gambar 2.11 bila beban sebagai generator maka arus DC diumpan balikkan dari konverter ke sumber daya. Jika arus ini terus mengalir maka tegangan pada kapasitor C2 akan melebihi rating tegangan pada transistor. Untuk mencegah hal ini, tegangan pada titik C dibandingkan dengan tegangan breakdown diode zener Dz. Bila tegangan melebihi tegangan breakdown dan tegangan maju basis ke emitor maka transistor Tr4, Tr5, dan Tr6 akan ON sampai kapasitor C2 terisi. Bila tegangan pada titik C berkurang dan diode zener akan kembali normal, maka Tr5 dan Tr6 akan kembali beroperasi. Jadi tegangan ini digunakan untuk menjaga agar powernya tetap.
Vmax = (Vz + 0,6)( R5 + R6 + R7)/(R6 + R7) (2)
t = faktor dari R6 (dari 0 sampai 1)
Vz = tegangan breakdown pada diode zener
Gambar 2. 12 Proteksi tegangan lebih (sumber: Proteksi Arus dan Tegangan Lebih, 2009: 4)
Gambar 2. 13 Menunjukkan rangkaian percobaan proteksi arus lebih. (sumber: Proteksi Arus dan Tegangan Lebih, 2009: 5)
Posts
