Kamis, 26 Mei 2011

listrik only: ACB

listrik only: ACB

listrik only: Variable Speed Drive (Inverter)

listrik only: Variable Speed Drive (Inverter)

listrik only: KONSEP RANGKAIAN LISTRIK

listrik only: KONSEP RANGKAIAN LISTRIK

KONSEP RANGKAIAN LISTRIK

Definisi - Definisi
Rangkaian listrik adalah suatu kumpulan elemen atau komponen listrik yang saling
dihubungkan dengan cara-cara tertentu dan paling sedikit mempunyai satu lintasan
tertutup.
Elemen atau komponen yang akan dibahas pada mata kuliah Rangkaian Listrik terbatas
pada elemen atau komponen yang memiliki dua buah terminal atau kutub pada kedua
ujungnya. Untuk elemen atau komponen yang lebih dari dua terminal dibahas pada mata
kuliah Elektronika.
Pembatasan elemen atau komponen listrik pada Rangkaian Listrik dapat dikelompokkan
kedalam elemen atau komponen aktif dan pasif. Elemen aktif adalah elemen yang
menghasilkan energi dalam hal ini adalah sumber tegangan dan sumber arus, mengenai
sumber ini akan dijelaskan pada bab berikutnya. Elemen lain adalah elemen pasif
dimana elemen ini tidak dapat menghasilkan energi, dapat dikelompokkan menjadi
elemen yang hanya dapat menyerap energi dalam hal ini hanya terdapat pada komponen
resistor atau banyak juga yang menyebutkan tahanan atau hambatan dengan simbol R,
dan komponen pasif yang dapat menyimpan energi juga diklasifikasikan menjadi dua
yaitu komponen atau lemen yang menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam
hal ini induktor atau sering juga disebut sebagai lilitan, belitan atau kumparan dengan
simbol L, dan kompone pasif yang menyerap energi dalam bentuk medan magnet dalam
hal ini adalah kapasitor atau sering juga dikatakan dengan kondensator dengan simbol
C, pembahasan mengenai ketiga komponen pasif tersebut nantinya akan dijelaskan pada
bab berikutnya.
Elemen atau kompoen listrik yang dibicarakan disini adalah :
1. Elemen listrik dua terminal
a. Sumber tegangan
b. Sumber arus
c. Resistor ( R )
d. Induktor ( L )
e. Kapasitor ( C )
2. Elemen listrik lebih dari dua terminal
a. Transistor
b. Op-amp
Berbicara mengenai Rangkaian Listrik, tentu tidak dapat dilepaskan dari pengertian dari
rangkaian itu sendiri, dimana rangkaian adalah interkoneksi dari sekumpulan elemen
atau komponen penyusunnya ditambah dengan rangkaian penghubungnya dimana
disusun dengan cara-cara tertentu dan minimal memiliki satu lintasan tertutup. Dengan
kata lain hanya dengan satu lintasan tertutup saja kita dapat menganalisis suatu
rangkaian.
Yang dimaksud dengan satu lintasan tertutup adalah satu lintasan saat kita mulai dari
titik yang dimaksud akan kembali lagi ketitik tersebut tanpa terputus dan tidak
memandang seberapa jauh atau dekat lintasan yang kita tempuh.
Rangkaian listrik merupakan dasar dari teori rangkaian pada teknik elektro yang
menjadi dasar atay fundamental bagi ilmu-ilmu lainnya seperti elektronika, sistem daya,
sistem computer, putaran mesin, dan teori control.

Arus Listrik
Pada pembahasan tentang rangkaian listrik, perlu kiranya kita mengetahui terlebih
dahulu beberapa hal megenai apa itu yang dimaksud dengan listrik. Untuk memahami
tentang listrik, perlu kita ketahui terlebih dahulu pengertian dari arus.
Arus merupakan perubahan kecepatan muatan terhadap waktu atau muatan yang
mengalir dalam satuan waktu dengan simbol i (dari kata Perancis : intensite), dengan
kata lain arus adalah muatan yang bergerak. Selama muatan tersebut bergerak maka
akan muncul arus tetapi ketika muatan tersebut diam maka arus pun akan hilang.
Muatan akan bergerak jika ada energi luar yang memepengaruhinya. Muatan adalah
satuan terkecil dari atom atau sub bagian dari atom. Dimana dalam teori atom modern
menyatakan atom terdiri dari partikel inti (proton bermuatan + dan neutron bersifat
netral) yang dikelilingi oleh muatan elektron (-), normalnya atom bermuatan netral.
Muatan terdiri dari dua jenis yaitu muatan positif dan muatan negatif
Arah arus searah dengan arah muatan positif (arah arus listrik) atau berlawanan dengan
arah aliran elektron. Suatu partikel dapat menjadi muatan positif apabila kehilangan
elektron dan menjadi muatan negatif apabila menerima elektron dari partikel lain.
Coulomb adalah unit dasar dari International System of Units (SI) yang digunakan
untuk mengukur muatan listrik.
Simbol : Q = muatan konstan
q = muatan tergantung satuan waktu
muatan 1 elektron = -1,6021 x 10e-19 coulomb
1 coulomb = -6,24 x 10e18 elektron
Secara matematis arus didefinisikan :
i = dq/dt
Satuannya : Ampere (A)
Dalam teori rangkaian arus merupakan pergerakan muatan positif. Ketika terjadi beda
potensial disuatu elemen atau komponen maka akan muncul arus dimaan arah arus
positif mengalir dari potensial tinggi ke potensial rendah dan arah arus negatif mengalir
sebaliknya.
Macam-macam arus :
1. Arus searah (Direct Current/DC)
Arus DC adalah arus yang mempunyai nilai tetap atau konstan terhadap satuan
waktu, artinya diaman pun kita meninjau arus tersebut pada wakttu berbeda akan
mendapatkan nilai yang sama
 
 
2. Arus bolak-balik (Alternating Current/AC)
Arus AC adalah arus yang mempunyai nilai yang berubah terhadap satuan waktu
dengan karakteristik akan selalu berulang untuk perioda waktu tertentu
(mempunyai perida waktu : T).

Tegangan
Tegangan atau seringkali orang menyebut dengan beda potensial dalam bahasa Inggris
voltage adalah kerja yang dilakukan untuk menggerakkan satu muatan (sebesar satu
coulomb) pada elemen atau komponen dari satu terminal/kutub ke terminal/kutub
lainnya, atau pada kedua terminal/kutub akan mempunyai beda potensial jika kita
menggerakkan/memindahkan muatan sebesar satu coulomb dari satu terminal ke
terminal lainnya.
Keterkaitan antara kerja yang dilakukan sebenarnya adalah energi yang dikeluarkan,
sehingga pengertian diatas dapat dipersingkat bahwa tegangan adalah energi per satuan
muatan.
Secara matematis :
v = dw/dq
Satuannya : Volt (V)

Pada gambar diatas, jika terminal/kutub A mempunyai potensial lebih tinggi daripada
potensial di terminal/kutub B. Maka ada dua istilah yang seringkali dipakai pada
Rangkaian Listrik, yaitu :
1. Tegangan turun/ voltage drop
Jika dipandang dari potensial lebih tinggi ke potensial lebih rendah dalam hal ini
dari terminal A ke terminal B.
2. Tegangan naik/ voltage rise
Jika dipandang dari potensial lebih rendah ke potensial lebih tinggi dalam hal ini
dari terminal B ke terminal A.
Pada buku ini istilah yang akan dipakai adalah pengertian pada item nomor 1 yaitu
tegangan turun. Maka jika beda potensial antara kedua titik tersebut adalah sebesar 5
Volt, maka VAB = 5 Volt dan VBA = -5 Volt .

Energi
Kerja yang dilakukan oleh gaya sebesar satu Newton sejauh satu meter. Jadi energi
adalah sesuatu kerja dimana kita memindahkan sesuatu dengan mengeluarkan gaya
sebesar satu Newton dengan jarak tempuh atau sesuatu tersebut berpindah dengan
selisih jarak satu meter.
Pada alam akan berlaku hukum Kekekalan Energi dimana energi sebetulnya tidak dapat
dihasilkan dan tidak dapat dihilangkan, energi hanya berpindah dari satu bentuk ke
bentuk yang lainnya. Contohnya pada pembangkit listrik, energi dari air yang bergerak
akan berpindah menjadi energi yang menghasilkan energi listrik, energi listrik akan
berpindah menjadi energi cahaya jika anergi listrik tersebut melewati suatu lampu,
energi cahaya akan berpinda menjadi energi panas jika bola lampu tersebut
pemakaiannya lama, demikian seterusnya.
Untuk menyatakan apakah energi dikirim atau diserap tidak hanya polaritas tegangan
tetapi arah arus juga berpengaruh.
Elemen/komponen listrik digolongkan menjadi :
1. Menyerap energi
Jika arus positif meninggalkan terminal positif menuju terminal
elemen/komponen, atau arus positif menuju terminal positif elemen/komponen
tersebut.
 
2. Mengirim energi
Jika arus positif masuk terminal positif dari terminal elemen/komponen, atau
arus positif meninggalkan terminal positif elemen/komponen.
 Energi yang diserap/dikirim pada suatu elemen yang bertegangan v dan muatan yang
melewatinya Δq adalah Δw = vΔq
Satuannya : Joule (J)
 
Daya
Rata-rata kerja yang dilakukan
Daya secara matematis : P = dw/dq =dw/dq . dq/dt = vi
Satuannya : Watt (W)
Analisis Rangkaian
Mencari hubungan antara masukan dan keluaran pada rangkaian yang telah diketahui,
misalkan mencari keluaran tegangan/ arus ataupun menentukan energi/ daya yang
dikirim.
Ada 2 cabang utama dari teori rangkaian (input, rangkaian, output) :
1. Analisa rangkaian (rangkaian dan input untuk mencari output)
2. Sintesa rangkaian/ desain (input dan output untuk mencari rangkaian)
Prefix dalam SI (Sistem satuan Internasional)
Dalam SI untuk menyatakan bilangan yang lebih besar atau lebih kecil dari satu satuan
dasar, dipergunakan notasi desimal (“standard decimal prefixes”) yang menyatakan
pangkat dari sepuluh.
Notasi lengkap Singkatan Artinya (terhadap satuan)
atto                                  a      10 e-18
femto                               f       10 e-15
pico                                 p      10 e-12
nano                                n       10 e-9
mikro                              μ       10 e-6
milli                                 m      10 e-3
centi                                c       10 e-2
deci                                 d       10 e-1
deka                               da      10 e1
hekto                               h       10 e2
kilo                                  k       10 e3
mega                               M      10 e6
giga                                 G       10 e9
tera                                 T        10 e12
 

Senin, 16 Mei 2011

Variable Speed Drive (Inverter)

Ketika kontrol motor tidak lagi sekedar ON/OFF saja maka sudah saatnya menggunakan variable speed drive. Sebuah alat yang mampu untuk menawarkan fungsi pengontrolan motor yang lebih lanjut. Itulah yang saya dapatkan ketika kuliah tanpa pernah melihat kerja langsung dari sebuah VSD dan contoh barangnya.
Apa itu variable speed drive?
Variable speed drive atau juga disebut dengan variable frequency drive atau singkatnya disebut dengan inverter adalah solusi aplikasi yang membutuhkan kemampuan pengaturan motor lebih lanjut, misal: pengaturan putaran motor sesuai bebannya atau sesuai nilai yang kita inginkan. Penggunaan VSD bisa untuk aplikasi motor AC maupun DC. Istilah inverter sering digunakan untuk aplikasi AC.
Ada tiga jenis inverter yang biasa dipelajar di bangku kuliah:
  1. variable voltage inverter (VVI)
  2. current source inverter (CSI)
  3. pulse width inverter (PWM)
  4. cycloconverter
Bagaimana prinsip kerja variable speed drive?
Secara sederhana untuk drive AC, variable speed drive atau inverter akan mengubah AC ke DC yang kemudian diatur dengan suatu teknik penyaklaran ‘switching‘ mengubah DC menjadi tegangan dan frekuensi keluaran AC yang bervariasi.
Variable Voltage Inverter (VVI)
Jenis inverter ini menggunakan konverter jembatan SCR untuk mengubah tegangan input AC ke DC. SCR adalah komponen elektronika daya yang memiliki kemampuan untuk mengatur nilai tegangan DC mulai dari 0 hingga mendekati 600 VDC. Induktor L1 sebagai choke dengan kapasitor C1 membentuk bagian dengan istilah DC-link yang membantu memperhalus kualitas tegangan DC hasil konversi. Bagian inverter sendiri terdiri dari kumpulan divais penyaklaran seperti: thyristor, transistor bipolar, MOSFET, atau IGBT. Gambaran berikut menunjukkan inverter yang menggunakan transistor bipolar. Pengatur logika, biasanya dalam bentuk kartu elektronik, yang memiliki komponen utama sebuah mikroprosesor akan mengatur kapan waktu transistor-transistor inverter hidup atau mati untuk menghasilkan tegangan dan frekuensi yang bervariasi untuk dilanjutkan ke motor sesuai bebannya.
vvi
variable voltage inverter circuit
Tipe inverter ini menggunakan enam langkah untuk menyelesaikan satu putaran 360°(6 langkah masing-masing 60°). Oleh karena hanya enam langkah, inverter jenis ini memiliki kekurangan yaitu torsi yang pulsatif (peningkatan/penurunan nilai yang mendadak) setiap penyaklaran terjadi. Dan ini dapat ditemui pada operasi kecepatan rendah seiring variasi putaran motor. Istilah teknis dari putaran yang bervariasi ini adalah cogging. Selain itu, bentuk gelombang sinyal keluaran yang tidak sinusoidal sempurna mengakibatkan pemanasan berlebih di motor yang mengakibatkan motor mesti dijalankan di bawah nilai rating-nya.
vvi waveform
waveform of a vvi
Current Source Inverter (CSI)
Jenis inverter satu ini menggunakan SCR untuk menghasilkan tegangan DC-link yang bervariasi untuk suplai ke bagian inverter yang juga terdiri dari SCR untuk menyaklarkan keluaran ke motor. Beda dengan VVI yang mengontrol tegangan, CSI justru mengontrol arus yang akan disuplai ke motor. Karena inilah pemilihan motor haruslah hati-hati agar cocok dengan drive. Berikut gambaran sederhana inverter sumber arus.

CSI
current source inverter schematic

Percikan arus akibat proses penyaklaran dapat dilihat pada keluaran jika kita mengukurnya menggunakan osciloscope. Pada kecepatan rendah sifat arus yang pulsatif dapat mengakibatkan motor tersendat ‘cog‘.
csi waveform
waveform of current source inverter output
Pulse Width Modulation
Teknik penyaklaran satu ini memberikan output yang lebih sinusoidal dibandingkan dua jenis inverter sebelumnya. Drive yang menggunakan PWM terbukti lebih efisien dan memberikan tingkat performa yang lebih tinggi. Sama seperti VVI, sebuah PWM juga terdiri atas rangkaian konverter, DC link, control logic, dan sebuah inverter. Biasanya konverter yang digunakan adalah tipe tidak terkontrol (dioda biasa) namun juga ada yang menggunakan setengah terkontrol atau kontrol penuh. Perhatikan gambar sebuah PWM berikut ini.
PWM drive
PWM drive basic schematic
Konverter
Konverter akan mengubah tegangan AC 3 fasa menjadi tegangan DC dan dihaluskan oleh rangkaian induktor L1 dan kapasitor C1. Nilai tegangan DC yang dihasilkan adalah 1.35 kali tegangan inputnya, misal: 480VAC dihasilkan 650 VDC.
Inverter
Untuk bagian inverter, rangkaian PWM di atas menggunakan divais elektronika daya “Insulated Gate Bipolar Transistor” (IGBT ). IGBT memiliki kemampuan penyaklaran yang sangat tinggi hingga ribuan kali per detik dimana dapat aktif kurang dari 400 nano detik dan mati dalam waktu 500 nano detik. IGBT dibangun oleh sebuah gate, kolektor, dan emiter. Saat gate diberikan tegangan positif (biasanya +15VDC), arus akan mengalir melalui kolektor dan emiter. IGBT akan mati saat tegangan positif dihilangkan dari gate. Selama kondisi mati, tegangan gate IGBT akan ditahan pada nilai tegangan negatif yang kecil sekitar -15V VDC untuk mencegah agar tidak hidup dengan sendirinya.
igbt
insulated gate bipolar transistor
Berikut gambaran gelombang keluaran inverter PWM. Penjelasan PWM sendiri adalah di luar dari bahasan kita kali ini.
PWM
PWM waveform
Sebagai catatan, amplituda tegangan dapat kita mainkan dengan mengatur durasi hidupnya. Untuk frekuensi rendah yang membutuhkan tegangan rendah, durasi ini akan diperpendek hingga pembentukan arus dan tegangan motor akan lambat. Dengan memperpanjang durasi penyaklaran, pembentukan arus dan tegangan akan cukup lama hingga mencapai nilai yang maksimal dibandingkan waktu yang lebih pendek.
PWM control
PWM waveform for controlling voltage amplitude
Cukup sekian untuk tulisan saat ini. Di tulisan selanjutnya kita akan membahas prinsip kerja kontrol drive dan aplikasinya.

Jumat, 06 Mei 2011

ACB

 

Circuit breaker digunakan untuk melindungi peralatan dari over current, yang bisa disebabkan dari short circuit ataupun ground fault didalam peralatan itu sendiri atau peralatan lain yang jaraknya dekat dan masih berhubungan dalam satu distribusi.

Sistem Power distribusi dan komponennya memerlukan perlindungan dari berbagai macam malfunction/kegagalan; diantaranya overcurrent, overvoltage, undervoltage, reverse current flow dan phase unbalance.

ACB (Air Circuit Breaker)
ACB adalah salah satu komponen dalam sistem distribusi daya yang menghubungkan Sumber Power/listrik dengan equipment consumer yang bisa kita sebut dengan LOAD.

Berikut adalah sistem operasi pada ACB;

MN/UVR/UVT = UNDER VOLTAGE RELEASE
Sistim Operasi:
Bila UVT diisi tegangan maka coil akan bekerja menarik togle mekaniknya, sehingga ACB/MCCB bisa bekerja secara Normal Close (ON)/Open (OFF) tanpa ada hambatan. Bila tegangan dilepas maka togle mekanik akankembali normal melepas togle dan menekan/mengunci sistim mekanik pada ACB sehingga ACB akan Trip (Bilaposisi sebelumnya ON) atau akan mengunci sistim mekanik ACB/MCCB sehingga tidak bisa dioperasikan ON/OFF baiksecara Auto maupun Manual bila UVT terpasang.

XF = CLOSING RELEASE
Sistim Operasi :
Bila diisi tegangan maka akan bekerja menekan/mendorong togle mekanik ACB sehingga ACB akan Close/ON (pemasangan pararel dengantombol mekanik ON), Setelah ACB/MCCB ON/Close maka Closing Release coil harus dilepas tegangannya agar toggle kembali diposisi semula dan tidak mengunci sistim OFF/Open, ini biasa di lakukan dengan cara menginterlock salah satucable control yang menuju ke coil melalui Auxiliary Contact yang tersedia (NC) sehingga sewaktu ACB sudah Close/ON, sistim ke Coil terputus dan XF tidak bekerja lagi.


MX = SHUNT TRIP
Sistim Operasi :
Sistim kerja persis sama dengan biasanya barangnya juga sama/satu macam. Hanya sedikit perbedaannya adalah terletak pada FUNGSI dan LETAK pemasangannya. Fungsi MX adalah untuk membuka ACB/Open, pada saat diisi tegangan, coil akan mendorong togle mekanik yang menekan sistim mekanik OFF pada ACB sehingga ACB/MCCB akan OFF/Open. Pemasangan biasanya pararel dengan tombol mekanik OFF pada ACB. Karena sistim kerja hanya sesaat maka wiring cable harus dilewatkan dulu melalui Auxiliary Contact NO (terbuka/open contact pada saat CB Off/Open. Dan harus Contact pada saat ACB pada posisi ON/Close.

OF/SD = AUXILIARY CONTACT
Sistim Operasi :
Hanya berupa Switch ON/OFF NO (Normally
Open/kondisi normal terbuka/lepas), NC (Normally Close/kondisi normal berhubungan/sambung) dan C (Common/basis yang bisa dihubungkan dengan NO/NC) SDE = AUXILIARY TRIP Sistim Operasi Pada prinsipnya sama dengan hanya saja Auxiliary jenis ini hanya akan bekerja/ posisi switch berubah akibat terjadinya Trip Overload/OverCurrent/Fault lainnya. Fungsi Auxiliary ini adalah untuk memberikan proteksi tambahan agar bila terjadi Fault/ semacamnya maka motor ACB/MCCB, MN,MX,XF akan secara automatis tidak dapat difungsikan kecuali di reset secara manual atau melalui Remote Reset.

MCH = GEAR MOTOR/MOTOR MECHANISM
Sistim Operasi :
Berupa Sistim mekanik dan Motor yang berfungsi untuk menyiapkan spring mekanik dalam keadaan siap untuk dioperasikan ON (Close) atau OFF (Open). Biasanya sudah dilengkapi dengan fasilitas pemutus tegangan bila kondisi motor sudah selesai tugasnya, maka motor tidak akan bekerja lagi. Fasilitas lain yang tersedia adalah biasanya Motor MCCB/ACB setelah melakukan reset/ Energize, maka motor akan berhenti sendiri, tetapi kadang-kadang dilengkapi dengan fasilitas tambahan NO, sehingga apabila Motor selesai Energize maka akan keluar tegangan pula (Aux NO) yang bisa dimanfaatkan lagi untuk Closing/Open ACB/MCCB melalui XF/MX.

Loading...

Video Listrik

Loading...