bab ii tinjauan pustaka

6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Motor Induksi Tiga Fasa [1]
Motor induksi 3 fasa adalah mesin yang merubah energi listrik 3 fasa menjadi energi
mekanik. Motor induksi sering disebut motor asinkron atau motor tidak serempak.
Gambar 2. 1. Motor Induksi 3 Fasa
1. Kontruksi Motor Induksi Tiga Fasa [2]
Motor induksi dibagi dua komponen utama yaitu stator dan rotor yang dipisahkan oleh
celah udara dengan jarak sangat kecil. Pada bagian stator dihubung pada sumber 3 fasa
7
sedangkan pada rotor mendapat arus secara tidak langsung melalui arus induksi stator, hal
seperti ini sama pada transformator. Maka dari itu bagian stator dianggap kumparan
primer dan rotor dianggap kumparan sekunder.
Stator motor induksi 3 fasa adalah bagian yang diam mengalirkan arus 3 fasa. Stator terdiri
atas barisan laminasi inti yang memiliki alur yang menjadi tempat kumparan dililitkan
terpisah sebesar 120 derajat listrik yang berbentuk silindris.Sedangkan rotor terdiri dari 2
jenis diantaranya rotor sangkar tupai (squirrel cage rotor) dan rotor belitan (wound rotor).
- Rotor sangkar tupai (squirrel-cage rotor)
Rotor sangkar tupai terdiri dari lapisan-lapisan konduktor yang tersusun sejajar dengan
poros dan melingkari permukaan inti besi. Konduktor rotor jenis ini tidak terisolasi dari
inti, ini mengakibatkan arus rotor secara induksi akan mengalir melalui tahanan yang
paling kecil, yaitu konduktor rotor. Pada setiap ujung rotor, semua konduktor rotor
dihubung singkat dengan cincin ujung (shorting rings).
Gambar 2. 2. Motor Tipe Rotor Sangkar Tupai (squirrel-cage rotor)
- Rotor belitan (wound rotor)
Rotor belitan merupakan belilitan, dimana belitan tiga fasa tersusun secara seragam pada
slot-slot dan dihubungkan secara bintang (Y), ketiga terminal tersebut dihubungkan
8
dengan slip-ring yang berada pada poros rotor. kemudian dihubungkan dengan sikat yang
diam (stationary brushes), dengan demikian maka motor bisa diberi resistor dari luar
sehinga kecepatan motor dapat diatur dengan mengubah-ubah nilai tahanan resistor luar.
Gambar 2. 3. Motor Tipe Rotor Belitan (wound rotor)
2. Prinsip Kerja Motor Induksi [1]
Motor induksi pada bagian rotor mendapat arus tidak langsung dari sumber listrik akan
tetapi didapat dari arus induksi yang dihasilkan dari bagian stator. Kondisi seperti ini
sama dengan motor DC, dimana konduktor rotor yang mengalirkan arus medan magnetik
maka timbul adanya gaya menggerakkan ke arah medan yang tegak lurus. Pada saat
bagian stator dialiri arus, sehingga menghasilkan medan magnet putar dengan kecepatan
tertentu dapat dihitung menggunakan persamaan:
Ns 
120 f
p
(2-1)
Dari hasil medan magnet putar tersebut memotong batang-batang konduktor pada rotor.
Akibatnya, pada bagian stator menghasilkan tegangan induksi (ggl) sebesar:
E2s  4,44  f 2  N 2 (untuk satu fasa)
(2-2)
9
dimana 𝐸2𝑠 adalah tegangan induksi saat rotor berputar, karena pada saat bagian rotor
menghasilkan tegangan induksi dan rotor tersebut merupakan rangakaian tertutup,
sehingga pada bagian rotor timbul arus (I). Adanya arus (I) didalam medan magnet, akan
menimbulkan gaya (F) pada rotor. Bila kopel mula yang dihasilkan oleh gaya (F) pada
rotor cukup besar untuk memikul kopel beban, maka rotor akan berputar searah dengan
medan putar stator. Agar tegangan terinduksi dibutuhkan adanya perbedaan antara
kecepatan medan putar stator (𝑛𝑠 ) dengan kecepatan berputarnya rotor (𝑛𝑟 ). Perbedaan
kecepatan antara 𝑛𝑟 dan 𝑛𝑠 disebut slip (s) dinyatakan dengan persamaan berikut:
s
n s  nr
 100%
ns
(2-3)
Apabila nr  ns , maka tidak adanya timbul tegangan yang terinduksi dan arus tidak
mengalir pada kumparan jangkar rotor, dengan demikian tidak dihasilkan kopel. Kopel
motor akan ditimbulkan apabila 𝑛𝑟 lebih kecil dari 𝑛𝑠 . Setiap perubahan kecepatan motor
induksi (𝑛𝑟 ) mengakibatkan perubahanya harga slip dari 100% pada saat start sampai 0%
sedangkan pada saat diam ( nr  ns ). Hubungan dari frekuensi dengan slip dapat dilihat
pada persamaan (2-1). Pada rotor berlaku hubungan:
f2 
pns  nr 
120
(2-4)
dimana 𝑓2 adalah frekuensi arus rotor.
f2 
p  ns ns  nr 

120
ns
(2-5)
10
Sedangkan untuk frekuensi arus rotor adalah:
p  ns
120
(2-6)
f 2  f1  s
(2-7)
f1 
Maka:
pada saat start slip bernilai 100% f 2  f1 . [4]
Gambar 2. 4. Prinsip Kerja Motor Induksi 3 fasa
- Saat sudut 0𝑜 . Arus I1 bernilai positip dan arus I2 dan arus I3 bernilai negatif dalam
hal ini belitan V2 , U1
dan W2
sedangkan belitan V1 , U2 dan W1
bertanda silang (arus meninggalkan pembaca),
bertanda titik (arus listrik menuju pembaca).
terbentuk fluk magnet pada garis horizontal sudut 0𝑜 .
- Saat sudut 120𝑜 . Arus I2 bernilai positip sedangkan arus I1 dan arus I3 bernilai
negatip, dalam hal ini belitan W2 , V1 dan U2 bertanda silang (arus meninggalkan
11
pembaca), sedangkan kawat W1 , V2 dan U1 bertanda titik (arus menuju pembaca).
Garis fluk magnit kutub S dan N bergeser 120𝑜 dari posisi awal.
- Saat sudut 240𝑜 Arus I3 bernilai positip dan I1 dan I2 bernilai negatip, belitan U2 , W1
dan V2 bertanda silang (arus meninggalkan pembaca), dan kawat U1 , W2 dan V1
bertanda titik (arus menuju pembaca). Garis fluk magnit kutub S dan N bergeser
sebesar 120𝑜 dari posisi kedua.
-
Saat sudut 360𝑜 . posisi ini sama dengan saat sudut 0𝑜 . dimana kutub S dan N kembali
keposisi awal.
-
3.
Rangkaian Ekivalen Motor Induksi [3]
Motor induksi dapat dianalogikan sebagai transformator dengan sisi sekunder
yang bergerak. Rangkaian ekivalen per fasa dari motor induksi ditunjukkan pada
gambar 2.5 di bawah ini.
Gambar 2. 5. Rangkaian ekivalen motor induksi
12
dimana:
R1 dan X 1 = resistansi stator dan reaktansi stator
R2 ' s dan X 2 ' = resistansi rotor dan reaktansi rotor ditinjau dari stator
V1 = tegangan sumber
Rc = rugi-rugi inti
X m = reaktansi magnetisasi
I 1 dan I 2 ' = arus stator dan arus rotor ditinjau dari stator
I c dan I m = arus pada inti dan arus magnetisasi
dan
R2'
R
 a2 2
s
s
(2-8)
X 2'  a 2 X 2
(2-9)
I2
a2
(2-10)
I 2' 
dimana a adalah perbandingan belitan stator, N1 dan rotor, N 2 , atau:
a
Ns
Nr
(2-11)
13
Daya rata-rata per fasa yang melewati celah udara (air gap) adalah:
Pg  I 2 '
2
R2 '
2
2 1  s 
 I 2 ' R2 'I 2 '
R2 '
s
s
(2-12)
dimana bagian pertama dari persamaan 2-8 merupakan rugi-rugi tembaga (rugirugi ohm), Prcu , dan bagian kedua merupakan torsi yang dibangkitkan untuk
memutar rotor, Pd , dan masing dinyatakan dengan persamaan:
Prcu  I 2 ' R2 '
2
Pd  I 2 '
2
(2-13)
1  s  R
s
2
'
(2-14)
Gambar 2.6 di bawah ini menunjukkan rugi-rugi gesekan dan angin per fasa,
PFW / 3 dan daya keluaran pada poros (shaft) per fasa, Ps 3 .
Gambar 2. 6. Rangkaian ekivalen per fasa mengilustrasikan konversi daya
Gambar 2. 7. Diagram aliran daya rata-rata motor induksi tiga fasa
14
Torsi yang dibangkitkan dapat dirumuskan dengan persamaan:
Td 
Pd
m

1  s  I '2 R2 '
2
m
s
(2-15)
Karena,
s
n s  nr  s   r

ns
s
(2-16)
dimana r  m adalah kecepatan sudut rotor, maka:
1
s

1 s
(2-17)
m
Sehingga,
Td 
I 2 '2 R2 '
s
s
(2-18)
Untuk mencari torsi yang lebih spesifik, rangkaian ekivalen Thevenin dari motor
induksi dibuat seperti gambar 2.8.
Gambar 2. 8. Rangkaian ekivalen Thevenin per fasa untuk motor induksi
15
Dengan pembagian tegangan, tegangan Thevenin dari rangkaian ekivalen adalah:
VTH 
Rc || jX m
jRc X m
V1 
V (2-19)
R1 Rc  X 1 X m   jR1 X m  Rc X 1  Rc X m  1
R1  jX 1  Rc || jX m
dan impedansi Thevenin adalah:
Z TH  RTH  jX TH  Rc || jX m || R1  jX 1 
R R X R X  R1 X m  Rc X 1   Rc X m X 1 Rc R1  X m X 1 
 c 1 m c m
Rc R1  X m X 1 2  Rc X m  R1 X m  Rc X 1 2
R X X R X  R1 X m  Rc X 1   Rc R1 X m Rc R1  X m X 1 
j c m 1 c m
Rc R1  X m X 1 2  Rc X m  R1 X m  Rc X 1 2
(2-20)
Persamaan-persamaan menunjukkan hubungan yang tidak tergantung kecepatan
slip dan kecepatan. Arus rotor kemudian dapat ditentukan dengan persamaan:
I 2 '2 

 RTH

VTH2
R '
2
 2    X TH  X 2 '
s 
(2-21)
Sehingga torsi yang dibangkitkan menjadi:
Td 
2
VTH
2


R2 ' 
2
s  RTH 
   X TH  X 2 ' 
s 


(2-22)
dan torsi total yang dibangkitkan adalah:
3 Td 
2
3 VTH
2


R2 ' 
2
s  RTH 
   X TH  X 2 ' 
s 


Bila a  1 dan resistansi inti Rc diabaikan, maka
(2-23)
R2 ' R2
 , X 2 '  X 2 dan I 2 '  I 2 ,
s
s
16
dan rangkaian ekivalen per fasa dari motor induksi ditunjukkan pada gambar 2.9.
Gambar 2. 9. Rangkaian ekivalen per fasa motor induksi
Arus yang mengalir pada rotor:
I2 
jX m
R2
 jX 2  X m 
s
(2-24)
I1
Tegangan rangkaian ekivalen VTH :
VTH 
jX m
V1
R1  j  X 1  X m 
dan impedansi rangkaian ekivalen Thevenin:
Z TH 
jX m R1  jX 1 
 R  jX TH
R1  jX 1  jX m  TH
(2-25)
Slip maksimum (pull-out slip) terjadi bila:
R2
 RTH  j  X TH  X 2 
s
smax 
RTH
(2-26)
R2
R2

 j  X TH  X 2  R 2   X  X 2
TH
TH
2


12
(2-27)
17
dan torsi maksimum (pull-out torque) adalah:
Tmax 
3VTH2
2
R 

2
 RTH  2    X TH  X 2 
s 

R2 1
s s
(2-28)

(2-29)
atau,
Tmax 


3VTH2
2
2s RTH  RTH
  X TH  X 2 

2 12
Torsi start dapat diperoleh pada saat s  1 , yakni:
Tstart 
RTH
2
3VTH
R2
2
2
 R2    X TH  X 2  s
(2-30)
4. Klasifikasi Motor Induksi [5]
Motor induksi bisa kita klasifikasi menjadi dua diantaranya:
- Motor induksi satu fasa, motor yang sering kita jumpai pada kehidupan seharihari seperti kipas angin, mesin cuci, dan pengering pakaian. Motor induksi satu
fasa terdiri dari satu belitan stator, bekerja dengan pasokan daya satu fasa dan
memiliki rotor sangkar tupai.
-
Motor induksi tiga fasa, merupakan motor yang digunakan pada mesin
produksi dengan daya yang besar. Motor induksi tiga fasa memiliki belitan
stator dengan jenis rotor sangkar tupai dan rotor belitan, walaupun 90% pada
umumnya yang digunakan pada mesin produksi adalah motor jenis rotor
sangkar tupai. Penguatan pada motor ini adalah penguatan sendiri sendiri,
18
sebagai contoh: pompa, kompresor, belt conveyor, dan gerinder dengan daya
1/3 sampai ratusan horse power.
-
B. Starting (Pengasutan) Hubungan Bintang (Y)-Segitiga (∆) Pada Motor
Induksi 3 Fasa
Motor induksi 3 fasa yang digunakan pada mesin produksi di pabrik memiliki
masalah utama dalam starting, karena jika dihidupkan secara langsung akan
mengalami drop tegangan sebesar lima sampai tujuh arus nominal. Kapasitas
motor yang kecil sampai 5 KW, pengaruh tidak besar pada drop tegangan. Motor
30KW sampai 100 KW berpengaruh pada drop tegangan yang besar dan membuat
sistem kelistrikan menurun bahkan merusak peralatan listrik yang lain. Untuk
memperkecil drop dilakukan pengasutan motor induksi. Pengasutan motor induksi
adalah cara menjalankan pertama kali motor, tujuannya agar arus starting kecil
dan drop tegangan masih dalam batas toleransi. Ada beberapa cara teknik
pengasutan, diantaranya : hubungan langsung (Direct On Line = DOL), tahanan
depan stator (Primary Resistor), Transformator, bintang-segitiga (Star-Delta),
Pengasutan Soft starting, dan tahanan rotor lilit. Akan tetapi disini penulis hanya
membahas pengasutan bintang (Y) - segitiga (∆). [1]
Jenis pengasutan yang sering digunakan bintang (Y) - segitiga (∆). Hubungan
bintang digunakan untuk menurunkan tegangan yang masuk ke kumparan stator,
sedangkan pada saat motor berjalan normal, kumparan stator dihubung segitiga. [6]
19
Hubungan bintang-segitiga dapat dibuat dengan gambar dibawah ini:
Gambar 2. 10. Diagram Starting Bintang-Segitiga Motor Induksi. [4]
Keterangan : 𝐼𝑠𝑐 = Arus hubung singkat
𝐼𝑠𝑡 = Arus starting
Z = kumparan stator motor (Impedansi)
20
Gambar a. Karakteristik Arus-Kecepatan
Starting Y/∆
Gambar b. Karakteristik Torsi-Kecepatan
Starting Y/∆
a
Gambar 2. 11. Karakteristik Starting Motor Y/∆ [9]
C. Kontaktor Magnit [5]
Kontaktor magnit adalah saklar bersifat magnit, saklar ini bekerja adanya medan
magnet yang ditimbulkan oleh sumber pasokan yang terhubung mengaliri arus
dan inti menjadi magnit yang menarik kontak pada kontak normaly open (NO)
sedangkan kotak normaly close (NC) akan membuka, sehingga perlu dilakukan
perencanaan dalam menggunakan kontaktor magnit untuk mengkonfigurasi input
yang masing-masing dapat kita lihat pada gambar berikut ini:
Gambar 2. 12. Simbol Kontaktor Magnit
21
Dapat kita lihat prinsip dari kerja dari kontaktor magnit pada gambar 2.6
menunjukan kontak utama 1, 3, 5, sebagai terminal tiga fasa dan 2, 4, 6, kontak
yang mengaliri sumber daya ketika kontak normaly open bekerja. kumparan inti
sebagai manet yang menarik kontak-kontak mangnit , saat arus menglir A1 dan A2
dan kontak normaly open akan mengliri arus listrik ke beban saat itu juga normaly
close membuka.
Gambar 2. 13. Belahan Kontaktor Magnit
Gambar 2.14. Fisik Kontaktor Magnit
22
D. ADC (Analog to Digital Converter) [13]
Analog to Digital Converter (ADC) merupakan sebuah piranti elektronik yang
dapat mengubah besaran dari bentuk analog menjadi bentuk digital. ADC sangat
diperlukan dalam proses pembacaan sensor, sebagai contoh sensor cahaya, sensor
suhu dan lain-lain. Pada umumnya sensor, hasil pengukuran masih berupa besaran
analog, sehingga agar dapat dibaca komputer besaran tersebut harus diubah
menjadi bentuk digital dengan bantuan sebuah ADC. Banyak jenis ADC yang
digunakan, salah satunya adalah ADC MCP3008. ADC jenis ini memiliki resolusi
10bit, resolusi ini mempengaruhi hasil pengukuran, semakin besar nilai resolusi
sebuah ADC maka tingkat akurasinya semakin tinggi. Sedangkan untuk sistem
komunikasi data, MCP3008 menggunakan SPI serial interface yang dapat
dihubungkan secara langsung GPIO Rasspberry Pi.
Gambar 2. 15. ADC MCP3008
23
Untuk menentukan nilai tegangan input digunakan persamaan berikut :
Vin
= ( Data digital x 3,3 ) / 1023
(2-37)
Dimana :
Vin
= Nilai tegangan yang diukur (Volt)
Data digital
= Nilai digital hasil konversi ADC
3,3
= Tegangan referensi MCP3008 (3,3 V)
1023
= Nilai resolusi 10 bit MCP3008
E. Single Board Computer BCM2835 (Raspberry Pi) [8]
Single Board Computer BCM2835 atau biasa diberi nama Raspberry Pi adalah
komputer berukuran kartu kredit yang dikembangkan oleh Raspberry Pi
Foundation, yang mempunyai fungsi yang hampir sama dengan PC kebanyakan.
Jenis PC ini dibagi menjadi dua tipe, yaitu tipe A dan tipe B. Perbedaan dari
keduanya hanya terletak pada memory, jumlah port USB, dan network adaptor.
Dalam Penggunaan Raspberry Pi, kita membutuhkan beberapa peralatan seperti
dibawah ini :

Keyboard

Mouse

Monitor
24

Kabel power untuk Raspberry Pi

Kabel HDMI untuk monitor atau RCA

SDHC card untuk penyimpanan sistem operasi Raspberry Pi (minimal 4 GB)

Kabel UTP untuk menghubungkan LAN
Gambar 2. 16. GPIO Raspberry Pi
Raspberry Pi dilengkapi dengan General Purpose Input/Output (GPIO), setiap pin
dari GPIO ini dapat diatur sebagai masukan atau keluaran. Melalui GPIO,
Raspberry Pi dapat sebagai penerima berbagai macam masukan untuk dilakukan
pemrograman, masukan dapat berupa berbagai macam sensor seperti sensor suhu,
sensor cahaya, sensor tegangan dan banyak lagi lainnya .
F.Transformator Satu Fasa
Transformator adalah suatu alat listrik yang sifatnya statis dan memiliki fungsi
mengubah dan memindahkan pasokan daya bolak-balik baik arus dan tegangan
25
dari satu rangkaian ke rangkain lainnya yang lebih besar atau kecil pada frekuensi
yang sama, saat dimana gandengan magnet berdasarkan induksi elektromagnetik.
Kontruksi transformator ada dua diantaranya inti besi yang terbuat dari besi
berlapis dan dua kumparan, yaitu kumparan primer dan kumparan sekunder.
Untuk perubahan tegangan dan arus ditentukan dari jumlah belitan pada kedua
kumparan tersebut. [7]
Transformasi berasal dari kata transformation yang diartikan perubahan dan
sering disebut trafo. Trafo satu fasa tidak berbeda dengan trafo tiga fasa hanya
berbeda aplikasinya pada kapasitas kecil seperti contohnya rangkaian elektronik.
Berikut persamaan untuk trafo satu fasa. [5]
𝑉1
𝑁1
=
𝑉2
𝑁2
=
𝐼2
𝐼1
Dimana:
𝑉1= Tegangan pada sisi primer (V)
𝑉2= Tegangan pada sisi sekunder (V)
𝑁1 = Jumlah kumparan pada sisi Primer (Lilit)
𝑁2 = Jumlah lilitan sisi sekunder (Lilit)
𝐼1 = Arus pada sisi primer (A)
𝐼2 = Arus pada sisi sekunder (A)
(2-38)
26
Prinsip Kerja Trafo Satu Fasa
Saat kumparan primer diberi sumber energi, maka akan mengalir arus 𝐼1 pada
kumparan tersebut. Dengan adanya inti dan arus 𝐼1 akan menghasilkan fluks
magnit yang juga berubah-ubah terhadap waktu. Hal ini akan menyebabkan fluks
yang dihasilkan pada kumparan sekunder akan menghasilkan GGL induksi 𝑒𝑝 . [5]
Untuk mencari nilai GGL yang dibangkitkan digunakan persamaan sebagai
berikut ini:
𝐸1 = 𝐸𝑝 = 4,44.f. 𝑁𝑝 .∅∅𝑚𝑚 . 10−8 𝑉𝑜𝑙𝑡
(2-39)
𝐸2 = 𝐸𝑠 = 4,44.f. 𝑁𝑠 .∅∅𝑚𝑚 . 10−8 𝑉𝑜𝑙𝑡
(2-40)
G. Relay [5]
Relay merupakan saklar otomatis yang bekerja berdasarkan magnet permanen
yang berada disisi kontak relay, sehingga apabila kumparan pada relay
dihubungkan dengan sumber tegangan maka relay akan bekerja. Pada relay
terdapat dua kondisi yaitu kondisi normaly open (NO) dan normaly close (NC).
Saat relay bekerja akan berlaku kondisi yang sebaliknya. Relay terdisi dari 3
bagian utama diantaranya:
1. Koil: Lilitan
2. Commom: bagian yang terhubung dengan NC (dalam keadaan normal)
27
3. Kontak: Terdiri dari NO dan NC.
Jenis-jenis dari relay yaitu:
1. SPST: single pole single throw
2. SPDT: single pole double throw, ada 5 buah pin yaitu: koil (2), common(1), NC
(1), NO (1).
3. DPST: double pole single throw, sebanding dengan 2 buah saklar atau relay
SPST.
4. DPDT: double pole double throw, sebanding dengan 2 buah saklar atau relay
DPDT.
5. QPDT: quadruple pole double throw, atau 4 PDT, sebanding dengan relay
SPDT atau 2 buah relay DPDT. Terdiri dari 14 pin, termasuk 2 buah koil
Gambar 2. 17. Jenis Relay DC
28
Gambar 2. 18. Jenis Relay Menurut Jumlah Terminal Kontak
H. Pengukuran Arus AC [10]
Untuk mendapatkan pengukuran arus di butuhkan beban resistor shunt merupakan
resistor yang dirangkai seri pada beban dan megubah arus menjadi tegangan.
Tegangan tersebut biasanya di umpankan ke current transformer terlebih dahulu
sebelum masuk kerangkaian pengkondisi sinyal. Teknologi hall effect yang
diterapkan oleh perusahaan Allegro menggantikan resistor shunt dan current
transformer menjadi sebuah sensor yang ukuran yang relatif jauh lebih kecil yaitu
ACS712 yang ditunjukkan pada gambar 2.15.
Gambar 2. 19. Sensor Arus ACS712
29
Istilah dari Hall Effect dikenal setelah Edwin H. Hall (1855-1938) menemukan
bahwa jika arus listrik mengalir melalui penghantar yang ditempatkan pada
tranverse medan magnet yang kuat, akan menghasilkan beda potensial yang
melewati penghantar pada kedua sudut penghantar itu. Hall Effect Sensor adalah
suatu transduser yang dapat mengubah besaran medan magnet menjadi besaran
listrik yaitu berupa tegangan. Sensor Hall effect digunakan untuk mendeteksi
kedekatan, keberadaan atau ketiadaan medan magnet dari suatu objek dengan
kritis. Sensor Hall effect digunakan untuk sensor perpindahan, sensor letak atau
jarak, sensor kecepatan dan sensor arus.
Konduktor atau Hall Effect elemen berbentuk lempengan pipih. Mengalirkan arus
di dalamnya didorong ke tepi atas oleh gaya magnet yang bekerja padanya. Gaya
ini merupakan gaya nonelektrostatik, besar medan nonelektrostatik sama dengan
gaya satuan muatan. Jika pembawa muatan itu elektron, akan ada muatan lebih
menumpuk di pinggir atas lempengan dan meninggalkan muatan lebih menumpuk
di pinggir bawah, sampai medan elektrostatik tranverse dalam konduktor sama
dan berlawanan dengan nonelektrostatik.
Arus tranversal akhir sama dengan nol, maka konduktor itu berada pada
“rangkaian terbuka” dalam arah tranversal, dan beda potensial antara tepi-tepi
lempeng, yang dapat diukur dengan meter, sama dengan GGL Hall dalam
lempeng. Ketika konduktor yang dialiri arus diletakkan di dalam suatu medan
magnet, akan dihasilkan tegangan yang tegak lurus dengan arus dan medan
magnet.
30
Material semikonduktor (Hall Element) dilewati arus. Tegangan keluaran tegak
lurus dengan arah arus. Ketika tidak ada medan magnet, penyaluran arus sama
besar dan tidak ada tegangan seperti pada gambar 2.16(a) Pada saat terdapat
medan magnet tegak lurus terhadap bidang seperti gambar 2.16(b) gaya Lorentz
mendesak arus. Gaya ini mengganggu penyebaran arus, menghasilkan tegangan
pada output. Tegangan ini adalah tegangan Hall( VH).
(a)
(b)
Gambar 2. 20. Prinsip dari Hall Effect
31
I. Kesalahan Dalam Pengukuran (Error) ) [11]
Pengukuran yang sangat sulit yaitu untuk melihat hasil pengukuran yang benar,
sebagai contoh yang sering dilakukan dalam pengukuran hanya berdasar nilai
perkiraan. Maka dari itu untuk merancang sebuah alat ukur diperlukan nilai
pembanding antara nilai pengukuran pada alat ukur yang ada dengan nilai
perhitungan berdasarkan persamaan-persamaan yang berlaku. Nilai pengukurang
yang didapat tersebut dibandingkan untuk megetahui besar kesalahan dalam
pengukurang (Error), sehingga dapat diketahui tingkat ketelitian alat ukur yang
dibuat yang selanjutnya akan menentukan kualitas dari alat ukur tersebut.
Klasifikasi alat ukur listrik menurut Standar IEC No. 13B-23 menspesifikasikan
bahwa ketelitian alat ukur dibagi menjadi 8 kelas yaitu : 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0;
1,5; 2,5; dan 5. Kelas-kelas tersebut artinya bahwa besarnya kesalahan alat ukur
masing-masing adalah ±0,05%, ±0,1%, ±0,2%, ±0,5, ±1,0%, ±1,5%, ±2,5%, dan
±5%. Dari 8 kelas alat ukur tersebut digolongkan menjadi 4 golongan sesuai
dengan daerah pemakaiannya, yaitu :
1) Golongan dari kelas 0,05, 0,1 dan 0,2 termasuk alat ukur presisi yang
tertinggi, biasa digunakan pada laboratorium yang standar.
2) Golongan dari kelas 0,5 memiliki ketelitian dan tingkat presisi berikutnya
dari 0,2. Alat ukur ini biasa digunakan pada pengukuran-pengukuran
presisi. Alat ukur ini biasanya portabel.
3) Golongan dari kelas 1,0 memiliki ketelitian dan tingkat presisi yang lebih
rendah dari alat ukur kelas 0,5. Alat ini biasa digunakan pada alat-alat ukur
portabel yang kecil atau alat ukur yang digunakan pada panel.
32
4) Golongan dari kelas 1,5, 2,5 dan 5. Alat ukur ini biasa digunakan pada
panel-panel yang tidak begitu memperhatikan presisi dan ketelitian.
Ada beberapa cara dalam menentukan kesalahan, namun yang umum digunakan
adalah dengan menentukan persentasi kesalahan (percent of error menggunakan
persamaan berikut :
persen error =
|nilai pengukuran − nilai pembanding|
x 100%
nilai pembanding
(2 − 41)
J. Proteksi Motor Induksi 3 Fasa [5]
Proteksi atau pengaman merupakan suatu alat pendukung dalam sebuah sistem
kelistrikan untuk menghindari perubahan yang dapat merugikan peralatan yang
ada. Sebagai contoh generator, motor listrik, transformator, jaringan terlindungi
adanya peralatan ini terhindar kondisi abnormal berupa hubung singkat, tegangan
lebih, beban lebih, frekuensi rendah dan kesalahan dalam pengkopelan rangkaian
tiga fasa yang mengakibatkan ketidak seimbangan sistem 3 fasa yang biasa
disebut unbalance. Dapat kita simpulkan bahwa pengamanan suatu sistem
kelistrikan sangat pengting untuk mengatasi permasalahan sebagai berikut:
1. Mencegah gangguan yang terjadi secara tiba-tiba ataupun bersifat lambat.
2. Pengaman diharapkan dapat melokalisir gangguan, maka ganguan tidak
mengenai sistem dan peralatan lainnya.
33
Persyaratan Sistem Proteksi [5]
Persyaratan suatu sistem proteksi berlaku syarat-syarat dengan perencanaan yang
bersifat efektit sebagai berikut:
a. Selektivitas
Selektivitas merupakan sistem proteksi dapat dilihat dari kinerja sisitem dan
melokalisir bagian yang mengalami gangguan.
b. Stabilitas
Sifat yang tetap bila terjadi gangguan terjadi diluar lokasi yang dilindungi dan
memiliki kemampuan yang konstan seiring dengan waktu.
c. Kecepatan operasi
Pengamanan harus memiliki tingkat kecepatan yang tinggi dalam menangani
gangguan yang terjadi pada peralalatan yang dilindungi.
d. Sensitivitas
Pepngaman harus memiliki tingkat kepekaan terhadap ganguan yang terjadi
sehingga dapat dengan cepat melokalisir gangguan.
e. Ekonomis
Pengaman harus dilihat dari segi ekonomis sesuai dengan pengguan alat proteksi
pada sistem perlu dipertimbangkan untuk meminimalisir pengadaan biaya
34
peralatan. Pegaman yang digunakan harus bernilai kecil dari peralatan yang
diamankan.
f. Handal
Handal yang dimaksudkan pada alat proteksi ialah mampu bekerja dalam kondisi
konstan sekalipun terjadi ganguan yang terjadi.