teknik instalasi tenaga listrik - Panitia Sertifikasi Guru Rayon 115

MODUL PLPG
TEKNIK INSTALASI TENAGA
LISTRIK
KONSORSIUM SERTIFIKASI GURU
dan
UNIVERSITAS NEGERI MALANG
Panitia Sertifikasi Guru (PSG) Rayon 115
2013
KATA PENGANTAR
Buku ajar dalam bentuk modul yang relatif singkat tetapi komprehensif ini
diterbitkan untuk membantu para peserta dan instruktur dalam melaksanakan kegiatan
Pendidikan dan Latihan Profesi Guru (PLPG). Mengingat cakupan dari setiap bidang atau
materi pokok PLPG juga luas, maka sajian dalam buku ini diupayakan dapat membekali
para peserta PLPG untuk menjadi guru yang profesional. Buku ajar ini disusun oleh para
pakar sesuai dengan bidangnya. Dengan memperhatikan kedalaman, cakupan kajian, dan
keterbatasan yang ada, dari waktu ke waktu buku ajar ini telah dikaji dan dicermati oleh
pakar lain yang relevan. Hasil kajian itu selanjutnya digunakan sebagai bahan perbaikan
demi semakin sempurnanya buku ajar ini.
Sesuai dengan kebijakan BPSDMP-PMP, pada tahun 2013 buku ajar yang
digunakan dalam PLPG distandarkan secara nasional. Buku ajar yang digunakan di
Rayon 115 UM diambil dari buku ajar yang telah distandarkan secara nasional tersebut,
dan sebelumnya telah dilakukan proses review. Disamping itu, buku ajar tersebut
diunggah di laman PSG Rayon 115 UM agar dapat diakses oleh para peserta PLPG
dengan relatif lebih cepat.
Akhirnya, kepada para peserta dan instruktur, kami sampaikan ucapan selamat
melaksanakan kegiatan Pendidikan dan Latihan Profesi Guru. Semoga tugas dan
pengabdian ini dapat mencapai sasaran, yakni meningkatkan kompetensi guru agar
menjadi guru dan pendidik yang profesional. Kepada semua pihak yang telah membantu
kelancaran pelaksanaan PLPG PSG Rayon 115 Universitas Negeri Malang, kami
menyampaikan banyak terima kasih.
Malang, Juli 2013
Ketua Pelaksana PSG Rayon 115
Prof. Dr. Hendyat Soetopo, M. Pd
NIP 19541006 198003 1 001
MODUL PLPG
Penyusun
Bidang
Keahlian
Sudarsono
Teknik Instalasi
TenagaListrik
Penyusun
TIM
UNIVERSITAS NEGERI PADANG
2013
Kata Pengantar
Puji syukur dipanjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas rahmat dan
karunia-Nya, sehingga kami dapat menyusun bahan ajar modul manual untuk
Bidang Keahlian Teknik Listrik, khususnya Program Keahlian Teknik Instalasi
Teaga Listrik.
Sumber dan bahan dari pembuatan modul ini adalah sebagian besar
diambilkan dari bahan ajar pokok Kurikulum SMK Edisi 2005, oleh karena
peserta diklat pada umumnya adalah guru-guru yang mengajar di SMK. Modul ini
diharapkan digunakan sebagai sumber belajar pokok oleh peserta diklat untuk
mencapai komptensi kerja standar yang diharapkan dunia kerja.
Kami mengharapkan saran dan kritik dari para pakar di bidang psikologi,
praktisi dunia usaha dan industri, dan pakar akademik sebagai bahan untuk
melakukan peningkatan kualitas modul. Diharapkan para pemakai berpegang pada
azas keterlaksanaan, kesesuaian, dan
fleksibelitas dengan mengacu pada
perkembangan IPTEKS pada dunia kerja dan potensi SMK serta dukungan kerja
dalam rangka membekali kompetensi standar pada peserta diklat.
Demikian, semoga modul ini dapat bermanfaat bagi kita semua, khususnya
peserta diklat SMK Bidang Keahlian Teknik Instalasi Listrik, atau praktisi yang
sedang mengembangkan bahan ajar modul SMK.
Padang, Mei 2013
Penyusun
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL …………………………………………………………
i
KATA PENGANTAR.......................................................................................
iii
DAFTAR ISI …………………………………………………………………
iv
Modul 01
Memahami Dasar-dasar dan Menerapkan Pengukuran
Komponen Elektronika .........................................................
1
Modul 02
Menganalisis Rangkaian Listrik............................................
39
Modul 03
Merawat dan Memperbaiki Peralatan Rumah Tangga Listrik
65
Modul 04
Pengendali Elektromagnetik ...................................................
99
Modul 05
Mengoperasikan Sistem Pengendali Elektronik ......................
123
iv
1
Memahami Dasar-dasar dan
Menerapkan Pengukuran Komponen
Elektronika
1
A. Objektif
1.
Menjelaskan konsep dasar elektronika.
2.
Menjelaskan simbol komponen elektronika.
3.
Menjelaskan sifat-sifat komponen elektronika pasif.
4.
Menggambar karakteristik komponen elektronika.
5.
Menjelaskan peralatan alat ukur komponen elektronika.
6.
Melakukan pengukuran komponen R.
7.
Melakukan pengukuran komponen C.
8.
Melakukan pengukuran komponen L.
9.
Menjelaskan hasil pengukuran.
B. Uraian Materi
1. Pengertian Semikonduktor
a. Struktur Atom Semikonduktor
Prinsip dasar semikonduktor merupakan elemen dasar dari
komponen elektronika seperti dioda, transistor dan sebuah Integrated
Circuit (IC). Disebut semi atau setengah konduktor, karena bahan ini
memang bukan konduktor murni. Bahan- bahan logam seperti tembaga,
besi, timah disebut sebagai konduktor yang baik, sebab logam memiliki
susunan atom yang sedemikian rupa, sehingga elektronnya dapat
bergerak bebas. Sebenarnya atom tembaga dengan lambang kimia Cu
memiliki inti 29 ion (+) dikelilingi oleh 29 elektron (-). Sebanyak 28
elektron menempati orbit-orbit bagian dalam membentuk inti yang
disebut nucleus.
Elemen terkecil dari suatu bahan yang masih memiliki sifat-sifat
kimia dan fisika yang sama adalah atom. Suatu atom terdiri atas tiga
2
partikel dasar, yaitu: neutron, proton, dan elektron. Dalam struktur atom,
proton dan neutron membentuk inti atom yang bermuatan positip dan
sedangkan elektron-elektron yang bermuatan negatif mengelilingi inti.
Elektron-elektron ini tersusun berlapis-lapis. Struktur atom dengan model
Bohr dari bahan semikonduktor yang paling banyak digunakan adalah
silikon dan germanium.
Gambar 1. Struktur Atom (a) Silikon; (b) Germanium
Seperti pada gambar 1 atom silikon mempunyai elektron yang yang
mengelilingi inti sebanyak 14 dan atom germanium 32 elektron. Pada
atom yang seimbang (netral) jumlah elektron dalam orbit sama dengan
jumlah proton dalam inti. Muatan listrik sebuah elektron adalah: - 1.60219
C dan muatan sebuah proton adalah: + 1.602-19 C.
Elektron yang terdapat pada lapisan terluar disebut elektron valensi.
Atom silikon dan germanium masing mempunyai empat elektron valensi.
Oleh karena itu baik atom silikon maupun atom germanium disebut juga
dengan atom tetra-valent bervalensi empat (tetra-valent). Empat elektron
valensi tersebut terikat dalam struktur kisi-kisi, sehingga setiap elektron
valensi akan membentuk ikatan kovalen dengan elektron valensi dari
3
atom-atom yang bersebelahan. Struktur kisi-kisi Kristal silikon murni
dapat digambarkan secara dua dimensi seperti pada gambar 2 guna
memudahkan pembahasan.
Gambar 2. Struktur Kristal Silikon dengan Ikatan Kovalen
Meskipun terikat dengan kuat dalam struktur Kristal, namun bisa
saja elektron valensi tersebut keluar dari ikatan kovalen menuju daerah
konduksi apabila diberikan energi panas. Bila energi panas cukup kuat
untuk memisahkan elektron dari ikatan kovalen maka elektron tersebut
menjadi bebas dan disebut dengan elektron bebas. Pada suhu ruang
terdapat kurang lebih 1.5 x 1010 elektron bebas dalam 1 cm3 bahan silikon
murni (intrinsik) dan 2.5 x 1013 elektron bebas pada germanium.
Semakin besar energi panas yang diberikan semakin banyak jumlah
elektron bebas yang keluar dari ikatan kovalen, dan hal ini menyebabkan
konduktivitas bahan meningkat.
b. Semikonduktor Tipe N
Suatu kristal Silikon yang murni, dimana setiap atomnya adalah
atom Silikon saja, disebut sebagai semikonduktor intrinsik. Untuk
kebanyakan aplikasi, tidak terdapat pasangan elektron-hole yang cukup
4
banyak
di
dalam
suatu
semikonduktor
intrinsik
untuk
dapat
menghasilkan arus yang berguna. Doping adalah penambahan atom-atom
impuritas pada suatu kristal untuk menambah jumlah elektron maupun
hole. Suatu kristal yang telah di dop disebut semikonduktor ekstrinsik.
Untuk memperoleh tambahan elektron pada jalur konduksi, diperlukan
atom pentavalent. Atom pentavalen ini juga disebut sebagai atom donor.
Setelah membentuk ikatan kovalen dengan tetangganya, atom pentavalen
ini mempunyai kelebihan sebuah elektron, yang dapat beredar pula pada
jalur konduksi, seperti pada Gambar 3. Sehingga terbentuk jumlah
elektron yang cukup banyak dan jumlah hole yang sedikit. Keadaan ini
diistilahkan dengan elektron sebagai pembawa mayoritas dan hole
sebagai pembawa minoritas. Semikonduktor yang di-doping seperti ini
disebut dengan semikonduktor type-n.
Si
Si
Si
Si
Sb
Si
elektron
valensi
kelima
atom
antimoni
(Sb)
Si
Si
Si
Gambar 3. Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe N
Oleh karena atom antimoni (Sb) bervalensi lima, maka empat
elektron valensi mendapatkan pasangan ikatan kovalen dengan atom
silikon sedangkan elektron valensi yang kelima tidak mendapatkan
pasangan. Oleh karena itu ikatan elektron kelima ini dengan inti menjadi
5
lemah dan mudah menjadi elektron bebas. Karena setiap atom depan ini
menyumbang sebuah elektron, maka atom yang bervalensi lima disebut
dengan atom donor. Dan elektron “bebas” sumbangan dari atom dopan
inipun dapat dikontrol jumlahnya atau konsentrasinya.
Meskipun demikian bahan silikon tipe n ini mengandung elektron
bebas (pembawa mayoritas) yang cukup banyak, namun secara
keseluruhan Kristal ini tetap netral karena jumlah muatan positip pada
inti atom masih sama dengan jumlah keseluruhan elektronnya. Pada
bahan tipe n disamping jumlah elektron bebasnya meningkat, ternyata
jumlah holenya (pembawa minoritas) menurun.
Hal ini disebabkan
karena dengan bertambahnya jumlah elektron bebas, maka kecepatan
hole dan elektron ber-rekombinasi (bergabungnya kembali elektron
dengan
hole)
semakin
meningkat.
Sehingga
jumlah
holenya
menurun.Level energi dari elektron bebas sumbangan atom donor
digambarkan pada gambar 4. Jarak antara pita konduksi dengan level
energi donor sangat kecil yaitu 0.01 eV untuk germanium dan 0.05 eV
untuk silikon. Sehingga pada suhu ruang semua elektron donor dapat
mencapai pita konduksi dan menjadi elektron bebas.
energi
pita konduksi
0.01eV (Ge); 0.05eV (Si)
level energi donor
Eg = 0.67eV (Ge); 1.1eV (Si)
pita valensi
Gambar 4. Diagram Pita Energi Semikonduktor Tipe N
Bahan semikonduktor tipe n dapat dilukiskan seperti pada Gambar 5.
Karena atom-atom donor telah ditinggalkan oleh elektron valensinya
6
(yakni menjadi elektron bebas), maka menjadi ion yang bermuatan
positip. Sehingga digambarkan dengan tanda positip.
Sedangkan
elektron bebasnya menjadi pembawa mayoritas. Dan pembawa
minoritasnya berupa hole.
Gambar 5. Bahan Semikonduktor Tipe N
c. Semikonduktor Tipe P
Apabila bahan semikonduktor murni (intrinsik) didoping dengan
bahan impuritas (ketidak-murnian) bervalensi tiga, maka akan diperoleh
semikonduktor tipe p.
Bahan dopan yang bervalensi tiga tersebut
misalnya boron, galium, dan indium.
Struktur kisi-kisi kristal
semikonduktor (silikon) tipe p adalah seperti Gambar 6.
Karena atom dopan mempunyai tiga elektron valensi, dalam Gambar
6 adalah atom Boron (B) , maka hanya tiga ikatan kovalen yang bisa
dipenuhi.
Sedangkan tempat yang seharusnya membentuk ikatan
kovalen keempat menjadi kosong (membentuk hole) dan bisa ditempati
oleh elektron valensi lain. Dengan demikian sebuah atom bervalensi tiga
akan menyumbangkan sebuah hole.
Atom bervalensi tiga (trivalent)
disebut juga atom akseptor, karena atom ini siap untuk menerima
elektron. Seperti halnya pada semikonduktor tipe n, secara keseluruhan
kristal semikonduktor tipe n ini adalah netral. Karena jumlah hole dan
elektronnya sama. Pada bahan tipe p, hole merupakan pembawa muatan
7
mayoritas. Karena dengan penambahan atom dopan akan meningkatkan
jumlah
hole
sebagai
pembawa
muatan.
Sedangkan
pembawa
minoritasnya adalah elektron.
Gambar 6. Struktur Kristal Semikonduktor (Silikon) Tipe P
Level energi dari hole akseptor dapat dilihat pada Gambar 7. Jarak
antara level energi akseptor dengan pita valensi sangat kecil yaitu sekitar
0.01 eV untuk germanium dan 0.05 eV untuk silikon. Dengan demikian
hanya dibutuhkan energi yang sangat kecil bagi elektron valensi untuk
menempati hole di level energi akseptor. Oleh karena itu pada suhur
ruang banyak sekali jumlah hole di pita valensi yang merupakan
pembawa muatan.
Bahan semikonduktor tipe p dapat dilukiskan seperti pada Gambar 8.
Karena atom-atom akseptor telah menerima elektron, maka menjadi ion
yang bermuatan negatif. Sehingga digambarkan dengan tanda negatif.
Pembawa mayoritas berupa hole dan pembawa minoritasnya berupa
elektron.
8
energi
pita konduksi
Eg = 0.67eV (Ge); 1.1eV (Si)
level energi akseptor
0.01eV (Ge); 0.05eV (Si)
pita valensi
Gambar 7. Diagram Pita Energi Semikonduktor Tipe P
pembawa minoritas
-
ion akseptor
-
-
-
-
pembawa mayoritas
-
Gambar 8. Bahan Semikonduktor Tipe P
2. Kode Warna dan Huruf pada Resistor
a. Kode Warna Resistor
Resistor disebut juga dengan tahanan atau hambatan, berfungsi untuk
menghambat arus listrik yang melewatinya. Satuan harga resistor adalah :
1 M (mega ohm) = 1000 K (kilo ohm) = 106  (ohm) yang merupakan
satuan nilai resistansi dari sebuah resistor. Resistor diberi lambang huruf
R, sedangkan gambar simbolnya dari rangkaian listrik adalah :
atau
Gambar 9. Simbol Resistor
9
Kode warna pada resistor menyatakan harga resistansi dan
toleransinya. Semakin kecil harga toleransi suatu resistor adalah semakin
baik, karena harga sebenarnya adalah harga yang tertera  harga
toleransinya. Misalnya suatu resistor harga yang tertera = 100 
mempunyai toleransi 5%, maka harga sebenarnya adalah:
Harga resistor = 100 – (5% x 100) s/d 100 + (5% x 100)
= 95  s/d 105 .
Terdapat resistor yang mempunyai 4 gelang warna dan 5 gelang warna
seperti yang terlihat pada gambar di bawah ini :
123 45
1234
Gambar 10. Resistor dengan 4 Gelang dan 5 Gelang Warna.
Tabel 1. Kode Warna pada Resistor 4 Gelang
Gelang 1
Warna
(Angka
pertama)
Gelang 2
(Angka kedua)
Gelang 3
(Faktor
pengali)
Gelang 4
(Toleransi/%)
Hitam
-
0
1
-
Coklat
1
1
10
1
Merah
2
2
102
2
Oranye
3
3
103
3
Kuning
4
4
104
4
5
Hijau
5
5
10
5
Biru
6
6
106
6
Ungu
7
7
107
7
Abu-abu
8
8
108
8
Putih
9
9
109
9
Emas
-
-
10-1
5
10
Perak
-
-
10-2
10
Tanpa
-
-
10-3
20
warna
Arti kode warna pada resistor 5 gelang adalah :
Gelang 1 = Angka pertama
Gelang 2 = Angka kedua
Gelang 3 = Angka ketiga
Gelang 4 = Faktor pengali
Gelang 5 = Toleransi
b. Kode Huruf Resistor
Resistor yang mempunyai kode angka dan huruf biasanya adalah
resistor lilitan kawat yang diselubungi dengan keramik/porselin, seperti
terlihat pada gambar di bawah ini :
5W
22RJ
Gambar 11. Resistor dengan Kode Angka dan Huruf
Arti kode angka dan huruf pada resistor ini adalah sebagai berikut :
- 82 k  5% 9132 W
82 k  berarti besarnya resistansi 82 k  (kilo ohm)
5% berarti besarnya toleransi 5%
9132 W adalah nomor serinya
- 5 W 0,02  J
5 W berarti kemampuan daya resistor besarnya 5 watt
0,22  berarti besarnya resistansi 0,22 
J berarti besarnya toleransi 5%
- 5 W 22 R J
5 W berarti kemampuan daya resistor besarnya 5 watt
11
22 R berarti besarnya resistansi 22 
J berarti besarnya toleransi 5%
- 5W1kJ
5 W berarti kemampuan daya resistor besarnya 5 watt
1 k  berarti kemampuan besarnya resistansi 1 k 
J berarti besarnya toleransi 5%
- 5WR1k
5 W berarti kemampuan daya resistor sebesar 5 watt
RIK berarti besarnya resistansi 1 k 
c. Kode Angka dan huruf pada Kapasitor
Kapasitor atau kondensator adalah suatu komponen listrik yang dapat
menyimpan muatan listrik. Kapasitas kapasitor diukur dalam F (Farad) =
10-6 F (mikro Farad) = 10-9 nF (nano Farad) = 10-12 pF (piko Farad).
Kapasitor elektrolit mempunyai dua kutub positif dan kutub negatif
(bipolar), sedangkan kapasitor kering misal kapasitor mika, kapasitor
kertas tidak membedakan kutub positif dan kutub negatif (non polar).
Simbol kapasitor dapat dilihat pada gambar di bawah ini:
– +
Gambar 12. Simbol Kapasitor
Bentuk sebenarnya dari kapasitor dapat dilihat pada gambar di bawah
ini. Arti kode angka dan huruf pada kapasitor dapat dilihat pada tabel di
bawah ini.
12
Tabel 2. Kode Angka dan Huruf pada Kapasitor
Kode
Gelang 1
Gelang 2
Gelang 3
Kode huruf
angka
(Angka pertama)
0
-
0
1
B
1
1
1
10
C
2
2
2
102
D
3
3
3
103
F=1
4
4
4
104
G=2
5
(Angka kedua) (Faktor pengali) (Toleransi/%)
5
5
5
10
H=3
6
6
6
106
J =5
7
7
7
107
K = 10
8
8
8
108
M = 20
9
9
9
109
Contoh :
1) kode kapasitor = 562 J 100 V artinya : besarnya kapasitas = 56 x
102 pF = 5600 pF; besarnya toleransi = 5%; kemampuan tegangan
kerja = 100 Volt.
2) Kode kapasitor = 100 nJ artinya : besarnya kapasitas = 100 nF;
besarny atoleransi = 5%.
3) Kode kapasitor : 100 F 50 V artinya = besarnya kapasitas = 100
F; besarnya tegangan kerja = 50 Volt.
d. Kodel Warna pada Kapasitor
Cara membaca kode warna pada kapasitor dapat melihat tabel 3,
dibawah ini :
ABCDE
Gambar 13. Kode Warna pada Kapasitor
13
Keterangan :
A = gelang 1 = Angka pertama
B = gelang 2 = Angka kedua
C = gelang 3 = Angka ketiga
D = gelang 4 = Toleransi
E = gelang 5 = Tegangan kerja
Tabel 3. Kode Warna pada Kapasitor
Warna
Gelang 1
Gelang 2
Gelang 3
Gelang 4
Gelang 5
(Angka)
(Angka)
(Pengali)
(Toleransi)
(Tegangan Kerja)
Hitam
-
0
1
-
-
-
Coklat
1
1
10
1
-
-
Merah
2
2
102
2
250 V
160 V
Jingga
3
3
103
3
-
-
Kuning
4
4
104
4
400 V
200 V
Hijau
5
5
105
5
-
-
Biru
6
6
106
6
630 V
220 V
Ungu
7
7
107
7
-
-
Abu-abu
8
8
108
8
-
-
Putih
9
9
109
9
-
-
3. Induktor L
Induktor adalah komponen listrik yang digunakan sebagai beban
induktif. Simbol induktor dapat dilihat pada gambar di bawah ini :
Gambar 14. Simbol Induktor
Kapasitas induktor dinyatakan dalam satuan H (Henry) = 100mH (mili
Henry). Kapasitas induktor diberi lambang L, sedangkan reaktansi induktif
diberi lambang XL.
14
XL = 2  . f . L (ohm). …………...............… (1)
dimana :
XL= reaktansi induktif ()
 = 3,14
f = frekuensi (Hz)
L = kapasitas induktor (Henry)
Beban induktor antara lain adalah :
- Kumparan kawat yang harganya dapat dibuat tetap atau tidak tetap.
Induktor yang harganya tidak tetap yaitu Dekade Induktor dan Variabel
Induktor.
- Motor-motor listrik, karena memiliki lilitan kawat.
- Transformator, karena memiliki lilitan kawat.
Pada induktor terdapat unsur resistansi (R) dan induktif (XL) jika
digunakan sebagai beban sumber tegangan AC. Jika digunakan sebagai beban
sumber tegangan DC, maka hanya terdapat unsur R saja. Dalam sumber
tegangan AC berlaku rumus :
Z = V ……………........................................................... (2)
I
Z2 = R2 + XL2
XL2 = Z2 – R2
XL =
Keterangan
Z = Impedansi ()
R = Tahanan ()
V = Tegangan AC (Volt)
XL = Reaktansi induktif ()
I = Arus (Ampere)
15
Dari persamaan (2) jika sumber tegangan AC (V) dan arus (I)
diketahui, maka Z dapat dihitung. Dari persamaan (3), jika R diketahui, maka
XL dapat dihitung. Dari persamaan (1) jika f diketahui, maka L dapat
dihitung.
4. Karakteristik Dioda Semikonduktor
a. Dioda Semikonduktor
Dioda semikonduktor dibentuk dengan cara menyambungkan semikonduktor tipe p dan tipe n. Pada saat terjadinya sambungan (junction) p
dan n, hole-hole pada bahan p dan elektron-elektron pada bahan n disekitar
sambungan cenderung untuk berkombinasi. Hole dan elektron yang
berkombinasi ini saling meniadakan, sehingga pada daerah sekitar
sambungan ini kosong dari pembawa muatan dan terbentuk daerah
pengosongan (depletion region).
ion akseptor
-
(a)
-
ion donor
-
+
-
-
+
+
-
+
+
+
+
tipe p
+
tipe n
elektron dan hole berkombinasi
daerah pengosongan
(b)
-
-
tipe p
-
-
+ +
+ +
+ +
+ +
+
+
+
+
tipe n
Gambar 15. Struktur Dioda Semikonduktor
(a) Pembentukan Sambungan;
(b) Daerah Pengosongan;
+
16
Oleh karena itu pada sisi p tinggal ion-ion akseptor yang bermuatan
negatif dan pada sisi n tinggal ion-ion donor yang bermuatan positip.
Namun proses ini tidak berlangsung terus, karena potensial dari ion-ion
positip dan negatif ini akan mengahalanginya. Tegangan atau potensial
ekivalen pada daerah pengosongan ini disebut dengan tegangan
penghalang (barrier potential). Besarnya tegangan penghalang ini adalah
0.2 untuk germanium dan 0.6 untuk silikon. Lihat Gambar 14.
b. Bias Mundur (Reverse Bias)
Bias mundur adalah pemberian tegangan negatif baterai ke terminal
anoda (A) dan tegangan positip ke terminal katoda (K) dari suatu dioda.
Dengan kata lain, tegangan anoda katoda VA-K adalah negatif (VA-K < 0).
Gambar 15 menunjukkan dioda diberi bias mundur.
daerah pengosongan
A
- - -
-
tipe p
-
-
+ ++ +
+ ++
+ + ++
+ ++
+
+
K
+
tipe n
Is
A
K
-
+
Gambar 16. Dioda Diberi Bias Mundur
Karena pada ujung anoda (A) yang berupa bahan tipe p diberi
tegangan negatif, maka hole-hole (pembawa mayoritas) akan tertarik ke
kutup negatif baterai menjauhi persambungan. Demikian juga karena pada
ujung katoda (K) yang berupa bahan tipe n diberi tegangan positip, maka
elektron-elektron (pembawa mayoritas) akan tertarik ke kutup positip
baterai menjauhi persambungan. Sehingga daerah pengosongan semakin
lebar, dan arus yang disebabkan oleh pembawa mayoritas tidak ada yang
mengalir.
17
Sedangkan pembawa minoritas yang berupa elektron (pada bahan
tipe p) dan hole (pada bahan tipe n) akan berkombinasi sehingga mengalir
arus jenuh mundur (reverse saturation current) atau Is. Arus ini dikatakan
jenuh karena dengan cepat mencapai harga maksimum tanpa dipengaruhi
besarnya tegangan baterai. Besarnya arus ini dipengaruhi oleh temperatur.
Makin tinggi temperatur, makin besar harga Is. Pada suhu ruang, besarnya
Is ini dalam skala mikro-amper untuk dioda germanium, dan dalam skala
nano-amper untuk dioda silikon.
c. Bias Maju (Foward Bias)
Apabila tegangan positip baterai dihubungkan ke terminal Anoda
(A) dan negatifnya ke terminal katoda (K), maka dioda disebut
mendapatkan bias maju (foward bias). Dengan demikian VA-K adalah
positip atau VA-K > 0. Gambar 16 menunjukan dioda diberi bias maju.
Dengan pemberian polaritas tegangan seperti pada Gambar 11, yakni
VA-K positip, maka pembawa mayoritas dari bahan tipe p (hole) akan
tertarik oleh kutup negatif baterai melewati persambungan dan
berkombinasi dengan elektron (pembawa mayoritas bahan tipe n).
Demikian juga elektronnya akan tertarik oleh kutup positip baterai untuk
melewati persambungan. Oleh karena itu daerah pengosongan terlihat
semakin menyempit pada saat dioda diberi bias maju. Dan arus dioda
yang disebabkan oleh pembawa mayoritas akan mengalir, yaitu ID.
daerah pengosongan
A
- - -
-
-
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
tipe p
tipe n
A
K
+
-
Gambar 17. Dioda Diberi Bias Maju
K
ID
18
Sedangkan pembawa minoritas dari bahan tipe p (elektron) dan dari
bahan tipe n (hole) akan berkombinasi dan menghasilkan Is. Arah Is dan
ID adalah berlawanan. Namun karena Is jauh lebih kecil dari pada ID,
maka secara praktis besarnya arus yang mengalir pada dioda ditentukan
oleh ID.
d. Kurva Karakteristik Dioda
Hubungan antara besarnya arus yang mengalir melalui dioda dengan
tegangan VA-K dapat dilihat pada kurva karakteristik dioda (Gambar 17).
Gambar 17 menunjukan dua macam kurva, yakni dioda germanium
(Ge) dan dioda silikon (Si). Pada saat dioda diberi bias maju, yakni bila
VA-K positip, maka arus ID akan naik dengan cepat setelah VA-K
mencapai tegangan cut-in (V). Tegangan cut-in (V) ini kira-kira sebesar
0.2 Volt untuk dioda germanium dan 0.6 Volt untuk dioda silikon.
Dengan pemberian tegangan baterai sebesar ini, maka potensial
penghalang (barrier potential) pada persambungan akan teratasi, sehingga
arus dioda mulai mengalir dengan cepat.
ID (mA)
Ge
Si
VA-K (Volt)
Is(Si)=10nA
0.2
0.6
Is(Ge)=1A
Si
Ge
Gambar 18. Kurva Karakteristik Dioda
19
Bagian kiri bawah dari grafik pada Gambar 17 merupakan kurva
karakteristik dioda saat mendapatkan bias mundur. Disini juga terdapat
dua kurva, yaitu untuk dioda germanium dan silikon. Besarnya arus jenuh
mundur (reverse saturation current) Is untuk dioda germanium adalah
dalam orde mikro amper dalam contoh ini adalah 1 A. Sedangkan untuk
dioda silikon Is adalah dalam orde nano amper dalam hal ini adalah 10 nA.
Apabila tegangan VA-K yang berpolaritas negatif tersebut dinaikkan
terus, maka suatu saat akan mencapai tegangan patah (break-down)
dimana arus Is akan naik dengan tiba-tiba. Pada saat mencapai tegangan
break-down ini, pembawa minoritas dipercepat hingga mencapai
kecepatan yang cukup tinggi untuk mengeluarkan elektron valensi dari
atom. Kemudian elektron ini juga dipercepat untuk membebaskan yang
lainnya sehingga arusnya semakin besar. Pada dioda biasa pencapaian
tegangan break-down ini selalu dihindari karena dioda bisa rusak.
Hubungan arus dioda (ID) dengan tegangan dioda (VD) dapat
dinyatakan dalam persamaan matematis yang dikembangkan oleh W.
Shockley, yaitu:
(VD/n.VT)
Id = Is [e
- 1]
keterangan:
Id = arus dioda (amper)
Is
= arus jenuh mundur (amper)
e
= bilangan natural, 2.71828...
VD = beda tegangan pada dioda (volt)
n
= konstanta, 1 untuk Ge; dan  2 untuk Si
VT = tegangan ekivalen temperatur (volt)
Harga Is suatu dioda dipengaruhi oleh temperatur, tingkat doping
dan geometri dioda. Dan konstanta n tergantung pada sifat konstruksi dan
parameter fisik dioda. Sedangkan harga VT ditentukan dengan persamaan:
20
𝑉𝑇 =
𝑘𝑇
𝑞
keterangan:
k = konstanta Boltzmann, 1.381 x 10-23 J/K
(J/K artinya joule per derajat kelvin)
T = temperatur mutlak (kelvin)
q = muatan sebuah elektron, 1.602 x 10-19 C
Pada temperatur ruang, 25 oC atau 273 + 25 = 298 K, dapat dihitung
besarnya VT yaitu:
(1.381 x 10-23 J/K)(298K)
VT = 
1.602 x 10-19 C
= 0.02569 J/C
 26 mV
Harga VT adalah 26 mV.
Sebagaimana telah disebutkan bahwa arus jenuh mundur, Is,
dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti: doping, persambungan, dan
temperatur. Namun karena dalam pemakaian suatu komponen dioda,
faktor doping dan persambungan adalah tetap, maka yang perlu mendapat
perhatian serius adalah pengaruh temperatur.
5. Penggunaan Dioda Semikonduktor
a. Penyearah Setengah Gelombang
Dioda semikonduktor banyak digunakan sebagai penyearah.
Penyearah yang paling sederhana adalah penyearah setengah gelombang,
yaitu yang terdiri dari sebuah dioda. Melihat dari namanya, maka hanya
21
setengah gelombang saja yang akan disearahkan. Gambar 18 menunjukkan
rangkaian penyearah setengah gelombang.
Rangkaian penyearah setengah gelombang mendapat masukan dari
skunder trafo yang berupa sinyal ac berbentuk sinus, vi = Vm Sin t
(Gambar 18 (b)).
Dari persamaan tersebut, Vm merupakan tegangan
puncak atau tegangan maksimum. Harga Vm ini hanya bisa diukur dengan
CRO yakni dengan melihat langsung pada gelombangnya. Sedangkan
pada umumnya harga yang tercantum pada skunder trafo adalah tegangan
efektif. Hubungan antara tegangan puncap Vm dengan tegangan efektif
(Veff) atau tegangan rms (Vrms) adalah:
Vm
Veff = Vrms =  = 0.707 Vm
2
Tegangan (arus) efektif atau rms (root-mean-square) adalah tegangan
(arus) yang terukur oleh voltmeter (amper-meter). Karena harga Vm pada
umumnya jauh lebih besar dari pada V (tegangan cut-in dioda), maka
pada pembahasan penyearah ini V diabaikan.
Prinsip kerja penyearah setengah gelombang adalah bahwa pada saat
sinyal input berupa siklus positip maka dioda mendapat bias maju
sehingga arus (i) mengalir ke beban (RL), dan sebaliknya bila sinyal input
berupa siklus negatif maka dioda mendapat bias mundur sehingga tidak
mengalir arus. Bentuk gelombang tegangan input (vi) ditunjukkan pada (b)
dan arus beban (i) pada (c) dari Gambar 19.
22
vd
masukan
sinyal ac
vi
0
i
(a)
Vm

Im
Idc
2
RL
i
vi
0

2
(c)
(b)
Gambar 19. Penyearah Setengah Gelombang (a) Rangkaian;
(b) Tegangan Skunder Trafo; (c) Arus Beban
Arus dioda yang mengalir melalui beban RL (i) dinyatakan dengan:
i = Im Sin t ,jika 0  t   (siklus positip)
.
i=0
,jika   t  2 (siklus negatip)
Vm
Im = 
Rf + RL
Resistansi dioda pada saat ON (mendapat bias maju) adalah Rf, yang
umumnya nilainya lebih kecil dari RL. Pada saat dioda OFF (mendapat
bias mundur) resistansinya besar sekali atau dalam pembahasan ini
dianggap tidak terhigga, sehingga arus dioda tidak mengalir atau i = 0.
Arus yang mengalir ke beban (i) terlihat pada Gambar (c) bentuknya
sudah searah (satu arah) yaitu positip semua. Apabila arah dioda dibalik,
maka arus yang mengalir adalah negatif. Frekuensi sinyal keluaran dari
23
penyearah setengah gelombang ini adalah sama dengan frekuensi input
(dari jala-jala listrik) yaitu 50 Hz. Karena jarak dari puncak satu ke
puncak berikutnya adalah sama.
Bila diperhatikan meskipun sinyal keluaran masih berbentuk
gelombang, namun arah gelombangnya adalah sama, yaitu positip
(Gambar c). Berarti harga rata-ratanya tidak lagi nol seperti halnya arus
bolak-balik, namun ada suatu harga tertentu. Arus rata-rata ini (Idc) secara
matematis bisa dinyatakan:
𝐼𝑑𝑐 =
1
2𝜋
2𝜋
𝑖 𝑑𝜔𝑡
0
Untuk penyearah setengah gelombang diperoleh:
𝐼𝑑𝑐 =
𝐼𝑑𝑐 =
𝜋
1
2𝜋
𝐼𝑚 𝑑𝜔𝑡
0
𝐼𝑚
= 𝑜, 318 𝐼𝑚
𝜋
Tegangan keluaran dc berupa turun tegangan dc pada beban adalah:
Vdc = Idc.RL
𝑉𝑑𝑐 =
𝐼𝑚 .𝑅𝑙
𝜋
Karena harga tahanan dalam Rf jauh lebih kecil dari RL, yang berarti
pengaruh Rf dapat ditiadakan, sehingga:
Vm = Im.RL
Sehingga:
𝑉𝑑𝑐 =
𝑉𝑚
= 𝑜, 318 𝑉𝑚
𝜋
Apabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil, untuk
memperoleh hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda (V) perlu
dipertimbangkan, yaitu:
𝑉𝑑𝑐 =
𝑉𝑚
= 𝑜, 318 (𝑉𝑚 − 𝑉𝛾)
𝜋
24
Dalam perencanaan rangkaian penyearah yang juga penting untuk
diketahui adalah berapa tegangan maksimum yang boleh diberikan pada
dioda. Tegangan maksimum yang harus ditahan oleh dioda ini sering
disebut dengan istilah PIV (peak-inverse voltage) atau tegangan puncak
balik. Hal ini karena pada saat dioda mendapat bias mundur (balik) maka
tidak arus yang mengalir dan semua tegangan dari skunder trafo berada
pada dioda. Bentuk gelombang dari sinyal pada dioda dapat dilihat pada
Gambar 19. PIV untuk penyearah setengah gelombang ini adalah 𝑃𝐼𝑉 =
𝑉𝑚.
Gambar 20 Bentuk Gelombang Sinyal pada Dioda
Bentuk gelombang sinyal pada dioda seperti Gambar 19 dengan
anggapan bahwa Rf dioda diabaikan, karena nilainya kecil sekali
dibanding RL. Sehingga pada saat siklus positip dimana dioda sedang ON
(mendapat bias maju), terlihat turun tegangannya adalah nol. Sedangkan
saat siklus negatif, dioda sedang OFF (mendapat bias mundur) sehingga
tegangan puncak dari skunder trafo (Vm) semuanya berada pada dioda.
b. Penyearah Gelombang Penuh Dengan Trafo CT
Rangkaian penyearah gelombang penuh ada dua macam, yaitu
dengan menggunakan trafo CT (center-tap = tap tengah) dan dengan
sistem jembatan. Gambar 20 menunjukkan rangkaian penyearah
gelombang penuh dengan menggunaka trafo CT.
Terminal skunder dari Trafo CT mengeluarkan dua buah tegangan
keluaran yang sama tetapi fasanya berlawanan dengan titik CT sebagai
25
titik tengahnya. Kedua keluaran ini masing-masing dihubungkan ke D1
dan D2, sehingga saat D1 mendapat sinyal siklus
positip maka D1 mendapat sinyal siklus negatif, dan sebaliknya.
Dengan demikian D1 dan D2 hidupnya bergantian. Namun karena arus i1
dan i2 melewati tahanan beban (RL) dengan arah yang sama, maka iL
menjadi satu arah (20 c).
D1
iL
i1
Vi
masukan
sinyal ac
Vi
D2
RL
i2
VL
(a)
i1
vi
Im
0
V
m
 2
0
i2

2
Im
(b)

0
iL
2
Im
Idc
0

(c)
2
Gambar 21. (a) Rangkaian Penyearah Gelombang Penuh dengan Trafo
CT; (b) Sinyal Input; (c) Arus Dioda dan Arus Beban
26
Terlihat dengan jelas bahwa rangkaian penyearah gelombang penuh
ini merupakan gabungan dua buah penyearah setengah gelombang yang
hidupnya bergantian setiap setengah siklus.
Sehingga arus maupun
tegangan rata-ratanya adalah dua kali dari penyearah setengah gelombang.
Dengan cara penurunan yang sama, maka diperoleh:
𝐼𝑑𝑐 =
2𝐼𝑚
= 0,636 𝐼𝑚
𝜋
dan
𝑉𝑑𝑐 = 𝐼𝑑𝑐. 𝑅𝑙 =
2 𝐼𝑚. 𝑅𝑙
𝜋
Apabila harga Rf jauh lebih kecil dari RL, maka Rf bisa diabaikan,
sehingga:
𝑉𝑑𝑐 =
2𝑉𝑚
= 0,636 𝑉𝑚
𝜋
Apabila penyearah bekerja pada tegangan Vm yang kecil, untuk
memperoleh hasil yang lebih teliti, maka tegangan cut-in dioda (V) perlu
dipertimbangkan, yaitu:
𝑉𝑑𝑐 = 0,636 (𝑉𝑚 − 𝑉𝛾)
Tegangan puncak inverse yang dirasakan oleh dioda adalah sebesar
2Vm. Misalnya pada saat siklus positip, dimana D1 sedang hidup (ON)
dan D2 sedang mati (OFF), maka jumlah tegangan yang berada pada dioda
D2 yang sedang OFF tersebut adalah dua kali dari tegangan skunder trafo.
Sehingga PIV untuk masing-masing dioda dalam rangkaian penyearah
dengan trafo CT adalah PIV=2 Vm
c. Penyearah Gelombang Penuh Sistem Jembatan
Penyearah gelombang penuh dengan sistem jembatan ini bisa
menggunakan sembarang trafo baik yang CT maupun yang biasa, atau
bahkan bisa juga tanpa menggunakan trafo. rangkaian dasarnya adalah
seperti pada Gambar 21.
27
Gambar 22. Penyearah Gelombang Penuh dengan
Jembatan (a) Rangkaian Dasar; (b) Saat Siklus
Positip; (c) Saat Siklus Negatip; (d) Arus Beban
Prinsip kerja rangkaian penyearah gelombang penuh sistem jembatan
dapat dijelaskan melalui Gambar 21. Pada saat rangkaian jembatan
mendapatkan bagian positip dari siklus sinyal ac, maka (Gambar 21b):
- D1 dan D3 hidup (ON), karena mendapat bias maju
- D2 dan D4 mati (OFF), karena mendapat bias mundur
Sehingga arus i1 mengalir melalui D1, RL, dan D3.
Sedangkan apabila jembatan memperoleh bagian siklus negatif,
maka (Gambar 21 c):
- D2 dan D4 hidup (ON), karena mendapat bias maju
- D1 dan D3 mati (OFF), karena mendapat bias mundur
28
Sehingga arus i2 mengalir melalui D2, RL, dan D4.
Arah arus i1 dan i2 yang melewati RL sebagaimana terlihat pada
Gambar 21 b dan c adalah sama, yaitu dari ujung atas RL menuju ground.
Dengan demikian arus yang mengalir ke beban (iL) merupakan
penjumlahan dari dua arus i1 dan i2, dengan menempati paruh waktu
masing-masing (Gambar 21 d).
Besarnya arus rata-rata pada beban adalah sama seperti penyearah
gelombang penuh dengan trafo CT, yaitu: Idc = 2Im/ = 0.636 Im. Untuk
harga Vdc dengan memperhitungkan harga V adalah:
𝑉𝑑𝑐 = 0,636(𝑉𝑚 − 2𝑉𝛾)
Harga 2V ini diperoleh karena pada setiap siklus terdapat dua buah
dioda yang berhubungan secara seri.
Disamping harga 2V ini, perbedaan lainnya dibanding dengan trafo
CT adalah harga PIV. Pada penyearah gelombang penuh dengan sistem
jembatan ini PIV masing-masing dioda adalah:
𝑃𝐼𝑉 = 𝑉𝑀
6. Dioda Semikonduktor Sebagai Pemotong (clipper)
Rangkaian clipper (pemotong) digunakan untuk memotong atau
menghilangkan sebagian sinyal masukan yang berada di bawah atau di atas
level tertentu. Contoh sederhana dari rangkaian clipper adalah penyearah
setengah gelombang. Rangkaian ini memotong atau menghilangkan
sebagian sinyal masukan di atas atau di bawah level nol.
Secara umum rangkaian clipper dapat digolongkan menjadi dua,
yaitu: seri dan paralel. Rangkaian clipper seri berarti diodanya
berhubungan secara seri dengan beban, sedangkan clipper paralel berarti
diodanya dipasang paralel dengan beban.
Sedangkan untuk masing-
masing jenis tersebut dibagi menjadi clipper negatif (pemotong bagian
negatif) dan clipper positip (pemotong bagian positip). Dalam analisa ini
diodanya dianggap ideal.
29
Petunjuk untuk menganalisa rangkaian clipper seri adalah sebagai
berikut:
a) Perhatikan arah diode.
-
Bila arah dioda ke kanan, maka bagian positip dari sinyal input
akan dilewatkan, dan bagian negatif akan dipotong (berarti clipper
negatif).
-
bila arah dioda ke kiri, maka bagian negatif dari sinyal input akan
dilewatkan, dan bagian positip akan dipotong (berarti clipper
positip)
b) Perhatikan polaritas baterai (bila ada)
c) Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol pada level baterai (yang
sudah ditentukan pada langkah 2 di atas)
d) Batas pemotoyngan sinyal adalah pada sumbu nol semula (sesuai
dengan sinyal input)
Rangkaian clipper seri positip adalah seperti Gambar 22 dan
rangkaian clipper seri negatif adalah Gambar 23.
VB
vi
vO
D
Vi
Vo
Vm
m
R
L
VB
-VB
D
Vi
Vo
R
L
vO
+V
B
Gambar 23. Rangkaian Clipper Seri Positif
30
vi
VB
D
Vi
vO
Vo
Vm
m
R
L
VB
-VB
D
Vi
Vo
vO
+VB
R
L
Gambar 24. Rangkaian Clipper Seri Negatip
Petunjuk untuk menganalisa rangkaian clipper paralel adalah sebagai
berikut:
1. Perhatikan arah dioda.
- bila arah dioda ke bawah, maka bagian positip dari sinyal input akan
dipotong (berarti clipper positip)
- bila arah dioda ke atas, maka bagian negatif dari sinyal input akan
dipotong (berarti clipper negatif)
2. Perhatikan polaritas baterai (bila ada).
3. Gambarlah sinyal output dengan sumbu nol sesuai dengan input.
4. Batas pemotongan sinyal adalah pada level baterai.
Rangkaian clipper paralel positip adalah seperti Gambar 25 dan
rangkaian clipper paralel negatif adalah Gambar 26.
31
R
Vi
vi
vO
Vo
D
Vm
m
+V
B
VB
R
Vi
Vo
vO
D
VB
-VB
Gambar 25. Rangkaian Clipper Paralel Positip
R
vi
Vi
vO
Vo
D
Vm
m
VB
R
Vi
Vo
D
-VB
vO
+V
B
VB
Gambar 26 Rangkaian Clipper Paralel Negatip
32
7. Dioda Semikonduktor Sebagai Penggeser (clamper)
Rangkaian Clamper (penggeser) digunakan untuk menggeser suatu
sinyal ke level dc yang lain.
Rangkain Clamper paling tidak harus
mempunyai sebuah kapasitor, dioda, dan resistor, disamping itu bisa pula
ditambahkan sebuah baterai. Harga R dan C harus dipilih sedemikian rupa
sehingga konstanta waktu RC cukup besar agar tidak terjadi pengosongan
muatan yang cukup berarti saat dioda tidak menghantar. Dalam analisa ini
dianggap didodanya adalah ideal.
Sebuah rangkaian clamper sederhana (tanpa baterai) terdiri atas
sebuah R, D, dan C terlihat pada Gambar 26.
C
vi
+V
Vo
Vo
Vi
D
R
0 T/2 T
0 T/2 T
-V
(a)
-2V
(b)
(c)
C
+ -
C
+ -
Vo
Vo
+
V
-
R
(d)
V
+
R
(e)
Gambar 27. Rangkaian Clamper Sederhana
Gambar 26 (a) adalah gelombang kotak yang menjadi sinyal input
rangkaian clamper (b). Pada saat 0 - T/2 sinyal input adalah positip sebesar
33
+V, sehingga Dioda menghantar (ON). Kapasitor mengisi muatan dengan
cepat melalui tahanan dioda yang rendah (seperti hubung singkat, karena
dioda ideal). Pada saat ini sinyal output pada R adalah nol (Gambar d).
Kemudian saat T/2 - T sinyal input berubah ke negatif, sehingga dioda
tidak menghantar (OFF) (Gambar e). Kapasitor membuang muatan sangat
lambat, karena RC dibuat cukup lama. Sehingga pengosongan tegangan ini
tidak berarti dibanding dengan sinyal output.
Sinyal output merupakan
penjumlahan tegangan input -V dan tegangan pada kapasitor -V, yaitu sebesar
-2V (Gambar c). Terlihat pada Gambar 26 c bahwa sinyal output merupakan
bentuk gelombang kontak (seperti gelombang input) yang level dc nya sudah
bergeser kearah negatif sebesar -V. Besarnya penggeseran ini bisa divariasi
dengan menambahkan sebuah baterai secara seri dengan dioda. Disamping
itu arah penggeseran juga bisa dinuat kearah positip dengan cara membalik
arah dioda. Beberapa rangkaian clamper negatif dan positip dapat dilihat
pada Gambar 27.
Vo
C
Vo
Vi
D
R
V
B
0 T/2 T
V
B
2V
Vo
C
Vo
Vi
D
V
B
R
2V
0 T/2 T
V
B
Gambar 28. Rangkaian Clamper Negatip dan Positip
34
8. Transistor dan Penggunaannya
Transistor merupakan peralatan yang mempunyai 3 lapis N-P-N atau
P-N-P. Dalam rentang operasi, arus kolektor IC merupakan fungsi dari arus
basis IB. Perubahan pada arus basis IB memberikan perubahan yang diperkuat
pada arus kolektor untuk tegangan emitor-kolektor VCE yang diberikan.
Perbandingan kedua arus ini dalam orde 15 sampai 100.
Simbol untuk transistor dapat dilihat pada Gambar 28a dan Gambar
28b. berikut ini.
Gambar 29a. dan 29b. Simbol Transistor Daya
Sedangkan karakteristik transistor dapat digambarkan seperti gambar
berikut ini.
Gambar 30. Karakteristik Transistor Daya
35
Salah satu cara pemberian tegangan kerja dari transistor dapat
dilakukan seperti pada Gambar 30. Jika digunakan untuk jenis NPN, maka
tegangan Vcc-nya positif, sedangkan untuk jenis PNP tegangannya negatif.
Gambar 31. Rangkaian Transistor
Arus Ib (misalnya Ib1) yang diberikan dengan mengatur Vb akan
memberikan titik kerja pada transistor. Pada saat itu transistor akan
menghasilkan arus collector (Ic) sebesar Ic dan tegangan Vce sebcsar Vce1.
Titik Q (titik kerja transistor) dapat diperoleh dari persamaan sebagai berikut :
Persamaan garis beban = Y = Vce = Vcc – Ic x RL
Jadi untuk
Ic = 0, maka Vce = Vcc dan
untuk Vce = 0, maka diperoleh Ic = Vcc/RL
Apabila harga-harga untuk Ic dan Ice sudah diperoleh, maka dengan
menggunakan karakteristik transistor yang bersangkutan, akan diperoleh titik
kerja transistor atau titik Q.
Pada umumnya transistor berfungsi sebagai suatu switching (kontak
on-off). Adapun kerja transistor yang berfungsi sebagai switching ini, selalu
berada pada daerah jenuh (saturasi) dan daerah cut off (bagian yang diarsir
pada Gambar 24). Transistor dapat bekerja pada daerah jenuh dan daerah cut
off-nya, dengan cara melakukan pengaturan tegangan Vb dan rangkaian pada
basisnya (tahanan Rb) dan juga tahanan bebannya (RL). Untuk mendapatkan
36
on-off yang bergantian dengan periode tertentu, dapat dilakukan dengan
memberikan tegangan Vb yang berupa pulsa, seperti pada Gambar 31.
Gambar 32. Pulsa Trigger dan Tegangan Output Vce
Apabila Vb = 0, maka transistor off (cut off),
sedangkan apabila
Vb=V1 dan dengan mengatur Rb dan R1 sedemikian rupa, sehingga
menghasilkan arus Ib yang akan menyebabkan transistor dalam keadaan
jenuh. Pada keadaan ini Vce adalah kira-kira sama dengan nol (Vsat = 0.2
volt). Bentuk output Vce yang terjadi pada Gambar 31. apabila dijelaskan
adalah sebagai berikut (lihat Gambar 31 dan Gambar 32) :
1. Pada kondisi Vb = 0, harga Ic = 0, dan berdasarkan persamaan loop :
Vcc+ IcR1 + Vce= 0, dihasilkan Vce= +Vcc
2. Pada kondisi Vb = V1, harga Vce= 0 dan Iv = I saturasi
Untuk mendapatkan arus Ic, (I saturasi) yang cukup besar pada
rangkaian switching ini, umumnya RL didisain sedemikian rupa sehingga RL
mempunyai tahanan yang kecil.
37
LEMBAR LATIHAN
1. Jelaskan pengertian dari bahan semikonduktor!
2. Apa arti dari elektron valensi?
3. Apa yang dimaksud dengan semikonduktor intrinsik?
4. Sebutkan beberapa contoh semikonduktor bervalensi tiga!
5. Bagaimanakah rumus mencari harga reaktansi induktif (XL) ?
6. Bagaimankah rumus mencari harga impedansi (Z) ?
7. Suatu induktor diberi sumber tegangan AC 100 Volt, arus yang mengalir
1 Ampere, jika diukur dengan Ohmmeter, induktor tersebut berharga 99
. Jika frekuensi sumber 50 Hz, berapakah kapasitas induktansi L.?
8. Apa arti kode warna resistor 5 gelang.?
9. Apa arti kode warna resistor 4 gelang.?
10. Apa arti kode 82 k  5% 9132 W pada resistor.?
11. Apa arti kode 5 W 22 R J pada resistor.?
12. Apa arti kode pada kapasitor: 562 J 100 V?
13. Apa arti kode pada kapasitor: 100 nJ?
14. Apa arti kode pada kapasitor: 10 F 50 V?
15. Apa arti kode pada kapasitor: 104 k 100 V?
16. Bagaimana dioda semikonduktor dibentuk?
17. Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias mundur?
18. Bagaimana arus pada dioda yang diberi bias maju?
19. Sebutkan macam-macam penggunaan dioda semikonduktor !
20. Jelaskan prinsip kerja penyearah setengah gelombang !
21. Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh dengan
trafo CT!
22. Jelaskan prinsip kerja penyearah gelombang penuh sistem
jembatan!
38
DAFTAR PUSTAKA
Boylestad and Nashelsky. (1992). Electronic Devices and Circuit Theory, 5th ed.
Engelwood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, Inc.
Floyd, T. (1991). Electric Circuits Fundamentals. New York: Merrill Publishing
Co.
Herman DS. (1996). Elektronika: Teori dan Penerapan. Yogyakarta: FPTK IKIP
Yogyakarta.
Malvino, A.P. (1993). Electronic Principles 5th Edition. Singapore: McGrawHill, Inc.
Milman & Halkias. (1972). Integrated Electronics: Analog and Digital Circuits
and Systems. Tokyo: McGraw-Hill, Inc.
Savant, Roden, and Carpenter. (1987). Electronic Circuit Design: An Engineering
Approach. Menlo Park, CA: The Benjamin/Cummings Publishing
Company, Inc.
Stephen, F. (1990). Integrated devices: discrete and integrated. Englewood Cliffs,
NJ: Prentice-Hall, Inc
39
2
Menganalisis Rangkaian
Listrik
A. Objektif
1. Mendeskripsikan konsep rangkaian listrik
2. Menganalisis rangkaian listrik arus searah
3. Menganalisis rangkaian listrik arus bolak-balik
4. Menganalisis rangkaian kemagnetan
B. Uraian Materi
1. Dasar Listrik Arus Bolak Balik (AC)
a. Tegangan dan Arus Listrik Bolak-Balik
Arus
bolak-balik
(AC/alternating
current)
adalah arus
listrik dimana besarnya dan arahnya arus berubah-ubah secara bolak-balik.
Berbeda dengan arus searah dimana arah arus yang mengalir tidak
berubah-ubah dengan waktu. Bentuk gelombang dari listrik arus bolakbalik biasanya berbentuk gelombang sinusoida, karena ini yang
memungkinkan pengaliran energi yang paling efisien. Suatu bentuk
gelombang tegangan listrik olak-balik dapat digambarkan seperti pada
gambar 1 di bawah ini.
Gambar 33. Bentuk Gelombang Tegangan Listrik Bolak-Balik.
40
Pesamaan tegangan sesaat
 2π 
v = Vm sin 2πft = Vm sin  t = Vm sin ωt
T 
Dimana
v
= Tegangan sesaat
Vm = Tegangan Maksimum
ƒ
= Frekuensi = 1/t (Hz)
T = Periode = waktu untuk satu gelombang
ω = kecepatan sudut = 2πƒ = 2π/T = radian perdetik.
Frekuensi dalam listrik AC merupakan banyaknya gelombang yang
terjadi dalam satu detik. Jika waktu yang diperlukan oleh satu gelombang
disebut periode (T) maka.
f =
1
1
atau T =
T
f
jika generator mempunyai P kutub dan berputar sebanyak N kali
dalam satu menit, maka frekuensi mempunyi persamaan
f =
PN
120
P
= Jumlah kutub generator
N
= Jumlah putaran permenit (rpm).
b. Sudut Fase dan Beda Fase
Dalam rangkaian listrik arus bolak-balik sudut fase dan beda fase
akan memberikan informasi tentang tegangan dan arus. Sedangkan beda
fase antara tegangan dan arus pada listrik arus bolak-balik memberikan
informasi tentang sifat beban dan penyerapan daya atau energi listrik.
Dengan mengetahui beda fase antara tegangan dan arus dapat diketaui sifat
beban apakah resistif, induktif atau kapasitif.
41
c. Tegangan Efektif dan Arus Efektif
Tegangan listrik arus bolak – balik yang diukur dengan multimeter
menunjukan nilai tegangan efektif. Nilai tegangan dan arus efektif pada
arus bolak – balik menunjukan gejala yang sama seperti panas yang timbul
jika dilewati arus searah :
Tegangan Efektif =
Tegangan Maksimum
2
= 0.707 Tegangan Maksimum
Ief
=
I mak
2
= 0.707 Imax
d. Respon Elemen
1) Resistor dalam arus bolak – balik.
Rangkaian yang terdiri dari sebuah sumber tegangan bolak–
baliik dan sebuah resistor seperti Gambar 2 di bawah
IR
VR
V = Vm Sin ωt
i = Im Sin ωt
R
~
V = Vm Sin ωt
Gambar 34. Rangkaian R, Bentuk Phasor, dan
Bentuk Gelombang Pada AC
42
Persamaan tegangan sumber
V(t) = Vm Sin ωt
Persamaan tegangan pada Resistor R
v =iR
v = tegangan sesaat
i = arus sesaat
R = resistansi
Sehingga
i =
Vm Sin ωt
R
i = Im Sin ωt
Pada beban resistor murni tegangan dan arus mempunyai fasa sama
(sefase).
Daya sesaat ( p )
P = vi
= Vm Sin ωt .Im Sin ωt = Vm Im Sin 2 ωt
=
Vm Im
( 1 - Cos 2 ωt )
2
=
Vm Im Vm Im Cos 2ωt
2
2
Untuk satu gelombang nilai rata – rata
Vm Im
Cos 2ωt = 0
2
Sehingga daya
P=
Vm Im Vm Im
=
x
2
2
2
P = V I watt
V = Tegangan Efektif
I = Arus Efektif
2) Induktor murni dalam arus bolak – balik
43
Bila tegangan bolak – balik dipasang pada induktor murni
seperti, maka induktor menghasilkan ggl yang melawan sumber yang
besarnya
V=L
di
dt
VL
L
~
IL
v = Vm Sin ωt
Gambar 35. Rangkaian L dan Bentuk Pashor Pada AC.
Tegangan Sumber
v = Vm Sin ωt
sehingga:
Vm Sin ωt = L
di
dt
Vm
Sinωt dt
L
Vm
i=
Sinωt
L ∫
Vm
i=
(−Cosωt )
ωL
Vm
π
i=
Sin (ωt − )
2
ωL
di =
Arus sesaat ( i ) maksimum Im =
Vm
π
jika Sin (ωt - ) mempunyai
ωL
2
nilai 1maka persamaan arus pada Induktor menjadi
π
I = Im Sin (ωt - )
2
44
Arus ketinggalan dengan sudut
π
atau 90o .
2
Daya Sesaat:
Bentuk gelombang tegangan dan arus pada induktor dapat
dilihat dalam Gambar 4 berikut ini.
V = Vm Sin ωt
π
I = Im Sin(ωt - )
2
Gambar 36. Bentuk Gelombang Tegangan dan Arus Pada Induktor
P = vi
π
= Vm Im Sin ωt Sin (ωt - )
2
p = daya sesaat
Daya Untuk seluruh siklus
2π
Vm Im
Sin 2ωt dt = 0
P=2 ∫0
Dari persamaan di atas dapat dijelaskan bahwa induktor murni
tidak menyerap daya listrik hanya menyimpan energi listrik sesaat
dalam jumlah terbatas.
3) Kapasitor dalam arus bolak – balik
Rangkaian yang terdiri dari sebuah sumber tegangan bolak –
baliik dan sebuah kapasitor seperti Gambar 5 di bawah.
45
IC
i
~
VC
v = Vm Sinωt
Gambar 37. Rangkaian C dan Bentuk Phasor Pada AC
Tegangan sumber mempunyai persamaan
v = Vm Sinωt
Muatan pada kapasitor
q = Cv
q = Muatan pada plat kapasitor
C = Kapasitansi kapasitor
V = Beda potensial/tegangan
Persamaan Arus
i=
dq dCv
=
dt
dt
dCvVm sin ωt
=
dt
= ωC Vm Cos ωt
Vm
π
=
Sin (ωt + )
1/ωC
2
π
i = Im Sin (ωt + )
2
Dari persamaan tersebut terlihat bahwa arus mendahului
tegangan dengan sudut
π
atau 900
2
Daya:
Daya sesaat pada kapasitor ( p )
P = vi
46
π
= Vm Sinωt Im Sin (ωt + )
2
V fase
= Vm Im Sinωt Z
=
=
fase
400
158 , 2
1
Vm Im Sinωt
2
daya untuk seluruh siklus
1
P=
Vm Im
2
2π
∫ Sin 2ωt dt = 0
0
Dari persamaan di atas dapat dilihat bahwa kapasitor tidak
menyerap daya listrik
Karakteristik tegangan dan arus dari ketiga elemen pasif
tersebut dapat dilihat dalam Tabel 1 berikut .
Tabel 1. Karakteristik tegangan dan arus R, L, dan C
Elemen
Sudut fasa arus
Diagram
Impedansi
Dan tegangan
V = V m Sin ωt
R
Sefasa (sama fasa)
i = Im Sin ωt
i
L
v
Arus tertinggal 900 atau
π
B
Arus mendahului
tegangan 900 atau ½ π
2
XL= ωL = 2π
π
2
½π
C
R
φ
A
XC =
1
1
=
ωC 2π
47
2. Rangkaian Seri Arus Bolak Balik Beban Resistor dan Induktor
Sebuah resistor R ohm dan Induktor L henry diseri dan
dihubungkan dengan sebuah sumber tegangan arus bolak – balik seperti
Gambar 6 di bawah ini.
B
VR
VL
~
O
A
Gambar 38. Rangkaian Dengan Beban R dan L
Drop tegangan seperti terlihat pada ∆ OAB . Drop tegangan pada R
= VR digambarkan oleh vektor OA, dan drop tegangan pada L = VL
digambarkan oleh vektor AB. Tegangan Sumber V merupakan jumlah
secara vektor dari VR dan VL
V = VR 2 + VL 2
V = (IR ) 2 + (IX L ) 2 = I R 2 + X L 2
I =
V
R 2 + XL2
Besaran
R 2 + X L 2 disebut impedansi ( Z ) dari rangkaian, yaitu :
Z2 = R2 + XL2
Dari gambar di atas terlihat bahwa arus ketinggalan terhadap
teganagn dengan sudut ∅ adalah :
tg∅ =
X L ωL reak tan si
=
=
R
R
resis tan si
48
a. Daya (P):
Daya rata-rata yang diserap rangkaian RL merupakan hasil kali V
dengan komponen I yang searah V
= V I Cos ∅
P
Cos ∅ disebut faktor daya rangkaian
Daya = Volt Ampere (VA) x Faktor Daya
= VA x Cos ∅
Watt
Jika daya dala kilowatt maka
KW
= K VA x Cos ∅
P
= VI Cos ∅ = VI x (R/Z)
= V/2 x I x P
= I2 R
P = I2 R watt
b. FAKTOR DAYA (Pf = Power Faktor)
Faktor daya dapat dirumuskan
1) Kosinus beda fase antara arus dan tegangan.
2)
resistansi
R
=
impedansi Z
3)
watt
W
kW
=
=
Volt.Ampere VA kVA
Sehingga
Pf = Cos ∅ =
R
W
kW
=
=
Z VA kVA
Jika digambarkan dengan segitiga daya seperti ditunjukkan oleh
Gambar 9 berikut ini.
Gambar 39. Segitiga Daya
49
Hubungan ke tiga jenis daya adalah sebagai berikut :
S2 = P2 + Q2
kVA2 = kW2 + k VAR2
kW = kVA Cos ∅
kVAR =k VA Sin ∅
c. Beban Resistor dan Kapasitor
Sebuah resistor R dan kapasitor C dihubungkan seri dan diberi
tegangan bolak-balik, seperti ditunjukkan oleh gambar 10.
R
C
R
¬
XC
Z
~
V
VR
¬
I
VR
VC
I
V
Gambar 40. Rangkaian RC Seri dan Diagram Phasornya.
VR = I R = drop tegangan pada R (fasa sama dengan nol).
VC = I XC= drop tegangan pada C (ketinggalan terhadap I dengan
sudut π/2)
XC
= reaktansi kapasitif (diberi tanda negatif) karena arah VC
pada sudut negatif Y
I
50
V = VR + VC
2
2
V = (IR) 2 + (− IX C ) 2 = I R 2 + X C
I =
2
V
R 2 + XC
2
Z2 = R2 + XC2 disebut impedensi rangkaian.
Dari gambar di atas terlihat bahwa I mendahului V dengan sudut ¬
di mana
tg ¬ =
- XC
R
Jika tegangan sumber dinyatakan dengan
V = Vm Sinωt
Maka arus dalam rangkaian R – C seri dapat dinyatakan dengan
I = Im sin (ωt + ¬ )
d. Beban R – L – C Seri
Sebuah rangkaian seri R-L-C diberi tegangan V seperti Gambar 11di
bawah ini.
I
VR
VC
~
Gambar 41. Gambar R-L-C Seri
I
VC
I
VR = I R
= drop tegangan pada R sefasa dengan arus I
VL = I XL
= drop tegangan pada L mendahului I dengan sudut 90 °
VC = I XC
= drop tegangan pada C ketinggalan dengan sudut 90 °
V
= tegangan sumber yang merupakan jumlah secara vektor
51
dari VR, VL dan VC, seperti terlihat dalam Gambar 12 berikut ini.
Perhatikan gambar 12 berikut ini.
Z
V
VL – VC
XL – XC
¬
¬
VR
R
-VC
XC
Gambar 42. Diagram Phasor Tegangan
V
=
VR + (VL − VC ) 2
Z
=
R 2 + (X L − X C ) 2
=
R 2 + X2
Beda fasa antara tegangan dan arus :
Tg ¬
=
(X L - X C )
X
=
R
R
Sedangkan faktor daya :
Cos ¬
=
R
=
Z
R
R + (X L − X C )
2
2
Jika sumber tegangan diberikan
V = Vm Sinωt
Sehingga arus mempunyai persamaan :
I = Im sin (ωt ± ¬ )
Tanda negatif bila arus ketinggalan terhadap tegangan, XL > XC
atau beban bersifat induktif.
52
TSaudara positif bila arus mendahului tegangan, XL < XC atau
beban bersifat kapasitif.
e. Resonansi RLC Seri.
Resonansi pada rangkaian RLC seri terjadi jika besarnya reaktansi
sama dengan nol. Hal ini terjadi bila nilai XL = XC. Frekuensi saat
terjadinya resonansi disebut fo, maka :
XL
= XC
2πfoL
=
fo
=
1
2πfoC
1
2π LC
f. Faktor Kualitas ϑ
Faktor kualitas dalam rangkaian seri RLC adalah tegangan
magnetisasi saat rangkaian berresonansi.
Pada saat resonansi, besarnya arus maksimum :
Im =
V
R
Nilai Tegangan pada induktor atau kapasitor = Im XL
Nilai Tegangan sumber adalah V = Im R
Jadi tegangan magnetisasi dinyatakan sebagai berikut :
I mXL XL
2πfoL
=
=
Im R
R
R
Faktor kualitas
ϑ=
2πfoL
R
Sehingga
ϑ=
1 L
( )
R C
di mana
fo =
1
2π LC
53
Faktor kualitas juga dapat didefinisikan dalam bentuk :
ϑ = 2π
energi maksimal yang disimpan
energi yang diserap dalam 1 perioda
Sedangkan lebar band :
ω0
β=
ϑ0
3. Rangkaian Paralalel Arus Bolak Balik
Dalam rangkaian arus bolak-balik apabila beban dihubungkan paralel
maka untuk menganalisis rangkaian tersebut dapat diselesaikan dengan
beberapa cara, antara lain :
a. Metode Vektor.
Misalkan rangkaian yang terhubung paralel terdiri dari dua cabang
seperti ditunjukkan pada gambar 15 di bawah ini
A
I2 – R2
C
B
Gambar 43. Rangkaian AC dengan Beban Terhubung Paralel.
Dari cabang A diperoleh persamaan sebagai berikut :
Z1 =
I1 =
Cos ∅1 =
R 2 + X 2L
V
=
Z1
V
R 2 + X 2L
R1
R
atau ∅1 = Cos –1( 1 )
Z1
Z1
54
Dari cabang B diperoleh persamaan :
Z2 =
I2 =
R 2 + X 2L
V
=
Z2
Cos ∅1 =
V
R 2 + X C2
R2
R
atau ∅1 = Cos –1( 2 )
Z2
Z2
Pada cabang A vektor arus tertinggal terhadap tegangan dengan sudut
∅1. Sedang pada cabang B vektor arus mendahului tegangan dengan sudut
∅2 dan arus I merupakan jumlah vektor dari I1 dan dapat dijelaskan dengan
menggunakan gambar 16 berikut ini.
I2
∅2
V
∅1
I1
Gambar 44. Gambar Vektor Rangkaian RLC Paralel.
Vektor arus I1 dan I2 mempunyai komponen ke sumber X (komponen
aktif) dan komponen ke sumber Y (komponen reaktif).
Jumlah komponen aktif arus I1 dan I2 = I1 Cos ∅1 + I2 Cos ∅2
Jumlah komponen reaktif = I2 Sin ∅2 – I1 Sin ∅1
Sehingga besarnya arus total I dinyatakan dengan persamaan;
I = ( I1 Cos Φ1 + I 2 CosΦ 2 ) 2 + ( I 2 SinΦ 2 − I1SinΦ1) 2
Sedangkan sudut fase antara vektor tegangan V dan arus I dinyatakan dalam
bentuk persamaan;
Φ = tg −1
I 2 SinΦ 2 − I1SinΦ1
I1 Cos Φ1 + I 2 CosΦ 2
55
b. Metode Admitansi.
Model rangkaian seperti gambar 17 dapat dianalisis dengan metode
admintansi sebagai berikut;
R1
L1
R2
L2
C
R3
Gambar 45. Rangkaian dengan Beban Paralel.
Z1 =
R 12 + X 2L
Y1 =
1
=
Z1
g12 + (−b1 ) 2
Z2 =
R 22 + X 2L 2
Y1 =
1
=
Z2
g 22 + (−b 2 ) 2
Z3 =
R 2 + X C2
Y1 =
1
=
Z1 3
g 32 + ( b 3 ) 2
Y = Y1 + Y2 + Y3
Z=
1
Y
c. Resonansi Pada Rangkaian Paralel
Jika rangkaian paralel dihubungkan dengan sumber tegangan yang
frekuensinya berubah-ubah, maka pada frekuensi tertentu komponen arus
reaktif jumlahnya akan nol. Pada kondisi ini rangkaian disebut beresonansi.
Perhatikan Gambar 18 berikut ini.
56
I
R
IC
L
C
I
IC
IL Cos ∅1
Z
V
∅1
∅1
X
R
IL
I2 Sin∅1
Gambar 46. Rangkaian RLC Paralel dan Diagram Phasor.
Rangkaian beresonansi saat IC - IL Sin ∅ = 0
IL Sin ∅ = IC
IL
IC
=
V
Sin ∅
Z
=
XL
Z
=
V
XC
V XL
V
x
=
atau XL x XC = Z2
Z
Z
XC
XL = ωL dan
Xc =
1
ωC
maka
ωL
= Z2
ωC
57
L
= R2 + XL2
C
= R2 + (2πf0L)2
2πf0 =
1
R2
− 2
LC L
sehingga
f0 =
1
2π
1
R2
− 2
LC L
Jika R diabaikan maka freakuensi resonansi menjadi
f=
1 1
= sama seperti Resonansi Seri.
ωC 2π
4. Rangkaian Tiga Fasa
a. Tegangan dan Arus pada Hubungan Bintang ( Y )
Tegangan sistem tiga fase hubungan bintang terdiri dari empat
terminal salah satunya titik nol. Urutan fase ada yang menyebut RST , a b c ,
atau fase I , II , III. Dalam hubungan bintang sumber tegangan tiga fase
ditunjukkan oleh Gambar 20 di bawah ini.
VT
VR = Vef ∠ 0
VTR
VST
VS = Vef ∠ - 120 0
VT = Vef ∠ + 120 0
VR, VS dan VT disebut dengan tegangan
N
VS
VR
fase
VRS
Gambar 47. Diagram Phasor Sambungan Bintang
Sedangkan
VRS = VR - VS
VST = VS - VT
VTR = VT - VR
Disebut dengan tegangan line ( vl )
VL = Vfase x
3
Berdasarkan gambar phasor di atas
58
VRS = VL ∠ 30 0
VTR = VL ∠ 150 0
VST = VL ∠ 900 0
Jika sumber tiga fase hubungan bintang dihubungkan dengan beban
seimbang, sambungan bintang dapat digamabarkan sebagai berikut ( Gambar
21).
R
IR
N
IN
S
IS
T
IT
Gambar 48. Hubungan Bintang dengan Beban Seimbang
Pada Hubungan Y – Y
V L = Vf x
3
I
= If
Pada beban seimbang IR + IS + IT = I N = 0
P = 3 X Vf I f cos φ
Daya total
sehingga
Vf =
VL
3
If = IL
P = 3 VL VL cos φ
b. Arus dan Tegangan pada Sambungan Segitiga (
)
Sambungan segitiga dapat ditunjukkan oleh gambar 22 di bawah.
59
I1 = IR - IS
IS
IR
I3 = IT – IR
IT
I2 = IS – IT
Gambar 49. Sambungan Segitiga.
Pada sambungan segitiga
Tegangan line = tegangan fase
V L = Vf
Arus line =
IL =
3 arus fase
3 If
Jika beban seimbang besar arus line akan sama
I1 = I2 =I3 =IL
tetapi sudut fase berbeda 1200 listrik.
c. Daya pada sambungan segitiga
Daya setiap fase
P f = V f I f cos φ
Daya total
P = 3 x Vf I f cos φ
karena Vf = VL
P = 3 Vf I f cos φ
If =
IL
3
maka
60
LATIHAN
1. Hitunglah banyak putaran generator setiap detik bila diketahui sebuah
pembangkit listrik tenaga air ( PLTA ) mempunyai generator dengan 20
kutub, untuk menghasilkan frekuensi 50 Hz !
2. Hitunglah penunjukan voltmeter dari suatu tegangan bolak – balik
gelombang sinus yang menunjukan 200 volt puncak - puncak jika dilihat
CRO !
3. Hitunglah arus yang mengalir pada lampu dan tahanan lampu bila lampu
pijar 220 – 230 volt, 100 watt dipasang pada tegangan 225 volt. !
4. Sebuah kompor listrik 225 volt, 900 watt mempunyai elemen pemanas 5
m. hitunglah arus dan tahanan elemen. Jika elemen pemanas putus,
kemudian disambung sehingga panjangnya menjadi 4,8 m. hitunglah besar
tahanan, arus dan daya kompor yang dipasang pada tegangan 225 volt !
5. Hitunglah arus dan daya yang diserap oleh kapasitor, jika dua buah
kapasitor 60 µF dan 40 µF diseri dan dipasang pada tegangan 220 V, 50
HZ !.
6. Sebuah kumparan mempunyai resistansi 80 Ω dan induktor 0,192 H
dipasang pada tegagan 225 V, 50 H. Hitunglah :
a. Arus yang mengalir
b. Faktor daya
c. Daya aktif, reaktif dan daya semu.
7. Sebuah rangkaian seri jika dihubungkan dengan tegangan 100 V DC
menyerap daya 500 W jika dihubungkan dengan 100 V AC, 50 Hz
menyerap daya 200 watt. Hitung besar resistensi dan induktansi.
8. Sebuah kapasitor 10 µF diseri dengan resistor 120 Ω dan dipasang pada
tegangan 100 V, 50 Hz.
Hitunglah :
a. Arus
b. Beda fasa antara arus dan tegangan.
c. Daya yang diserap
61
9. Hitunglah besar R dan C dari suatu rangkaian seri R – c yang dihubungkan
dengan tegangan 125 V, 60 Hz. Arus yang mengalir 2,2 A dan daya yang
diserap 96,8 watt !
10. Hitunglah besar C agar lampu pijar 750 watt,100 V mendapat tegangan
yang sesuai, bila lampu tersebut digunakan pada tegangan 230 V, 60 Hz
diseri dengan kapasitor. !
11. Hitunglah kapasitansi kapasitor, induktansi, dan resistansi, jika diketahui
sebuah resistor, kapasitor dan induktor variabel diseri dan dihubungkan
dengan sumber tegangan 200 V, 50 Hz. Arus maksimum 314 mA dan
tegangan pada kapasitor 300 V !
12. Sebuah kumparan mempunyai resistansi 8 Ω dan induktansi 0,0191 H
diparalel dengan kapasitor 398 µF dan resistansi 6 Ω serta dihubungkan
dengan tegangan 200 V, 50 Hz.
1,8 Ω
0,019 H
6Ω
398 F
200 V, 50 Hz
Hitunglah:
a. Arus masing-masing cabang.
b. Daya masing-masing cabang
c. Arus total
d. Sudut fase antara arus dan tegangan
62
13. Hitunglah arus total dan faktor daya dari rangkaian di bawah ini !
3Ω
4Ω
8Ω
6Ω
100 V
14. Hitunglah frekuensi resonansi dari sebuah induktor yang mempunyai
induktansi 0,25 H dan resistansi 50 ohm dan di paralel dengan kapasitor 4
µF?
15. Bagaimanakah hubungan antara tegangan phasa dengan tegangan line dari
data yang diperoleh ?
16. Bagaimanakah hubungan antara arus phasa dengan arus line untuk
percobaan di atas ?
17. Sumber tegangan tiga fase hubungan bintang dengan tegangan line 400 V
dihubungkan dengan beban seimbang sambungan bintang yang setiap fase
terdiri dari R = 40 Ω dan XL = 30 Ω.
Hitunglah :
a. Arus line
b. Total daya yang diserap
18. Tiga buah kumparan yang sama masing–masing mempunyai resistansi 20
Ω dan indukatansi 5 H
a. Hitunglah arus dan daya yang diserap jika kumparan disambung
bintang dan dihubungkan dengan tegangan tiga fase dengan tegangan
line 400 V, 50 Hz. !
b. Hitunglah arus dan daya yang diserap jika kumparan disambung
segitiga.
c.
63
19. Suatu sumber tegangan mempunyai persamaan sebagai berikut
v=
311 sin 314 t. jika sumber tegangan tersebut diukur dengan multimeter,
berapa besar tegangan yang ditunjukkan multimeter ?
20. Hitunglah arus dari sumber tegangan v = 311 sin 314 t yang dihubungkan
dengan tahanan 100 ohm serta tentukan beda fase antara arus dan
tegangan.
21. Hitunglah arus yang mengalir dan beda fase antara arus dengan tegangan
dari sumber tegangan v = 311 sin 314 t yang dihubungkan dengan
kapasitor 3,25 µF !
22. Sebuah sumber tegangan v = 100 sin 314 t diberi beban kapasitor, arus
yang mengalir 0,4 ampere, hitunglah kapasitansi dari kapasitor !
23. Sebuah kumparan mempunyai resistansi 10 ohm dan induktansi 0,125 H.
Jika kumparan dihubungkan dengan sumber tegangan 220 V, 25 Hz.
Hitunglah impedansi, arus yang mengalir, dan daya yang diserap serta
faktor daya !
24. Hitunglah resistansi dan induktansi sebuah kumparan yang dihubungkan
dengan tegangan 250 v, 50 Hz dan mengalirkan arus
10 A serta faktor
daya 0,8 !
25. Sebuah rangkaian seri terdiri dari R = 10 Ohm, L == 100mH/π, C = 500
µF/π. Hitunglah
a.
Arus yang megalir jika diberi tegangan 100 V, 50 Hz.
b.
Faktor daya rangkaian.
c.
Frekuensi yang menghasilkan resonansi.
26. Rangkaian seri terdiri dari R = 15 ohm, L = 4 H dan C = 25µF.
Dihubungkan dengan tegangan 230 V. Hitunglah!
a.
Frekuensi resonansi
b.
Arus pada saat resonansi
64
27. Hitunglah arus total dan faktor daya dari rangkaian di bawah ini !
5Ω
2Ω
6Ω
8Ω
200 V, 50 Hz
28. Sebuah sumber tiga fase yang mempunyai tegangan 400 V dihubungkan
dengan beban tiga fase hubungan bintang yang tiap fase terdiri dari R =
4Ω dan XL = 3 Ω. Hitunglah arus jaringan dan daya yang diserap !
DAFTAR PUSTAKA
Edminister, Joseph A, Ir Soket Pakpahan, Teori dan soal-soal Rangkaian Listrik,
Erlangga, Jakarta, 1988.
Hayat, William H, Kemmerly, Jack E, Pantur Silaban PhD, Rangkaian Listrik jilid
I, Erlangga, Jakarta 1982.
Hayat, William H, Kemmerly, Jack E, Pantur Silaban PhD, Rangkaian Listrik jilid
II, Erlangga, Jakarta 1982.
Theraja, Fundamental of Electrical Enginering and Electronics, S Chand & Co
(PUT) LTD, New Delhi, 1976.
65
3
A.
Merawat dan Memperbaiki
Peralatan Rumah Tangga Listrik
Objektif
1. Memahami jenis peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan alat
pemanas
2. Memahami prosedur perawatan peralatan rumah tangga listrik
menggunakan alat pemanas listrik
3. Memahami jenis peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan motor
listrik.
4. Memahami prosedur perawatan peralatan rumah tangga listrik
menggunakan motor listrik
5. Merawat peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan alat pemanas
dan motor
6. Memahami data sheet komponen peralatan rumah tangga yang
menggunakan alat pemanas dan motor listrik.
7. Memahami cara perbaikan peralatan rumah tangga listrik.
8. Memperbaiki peralatan rumah tangga listrik yang menggunakan alat
pemanas dan motor listrik.
9. Memeriksa hasil perbaikan menggunakan alat ukur multimeter.
10. Melakukan uji fungsi hasil perbaikan
B.Uraian Materi
1. Peralatan Dasar untuk Perbaikan Peralatan Rumah Tangga Listrik.
Untuk pekerjaan perbaikan peralatan, Saudara hanya memerlukan
peralatan yang sederhana, peralatan mekanik dan listrik. Alat ini tidak mahal,
mudah disiapkan, dan mudah menggunakannya; Saudara dapatmemiliki dan
menyiapkannya di bengkel Saudara. Ada beberapa perlengkapan yang sangat
66
njlimet dibutuhkan untuk reparasi yang komplek, dan perlengkapan ini mahal
tetapi itu gambaran untuk jangka panjang. Untuk banyak pekerjaan,
bagaimanapun, peralatan sederhana sudahlah memadai.
Belilah peralatan perbaikan peralatan Saudara karena Saudara
membutuhkannya, jika Saudara belum memilikinya. Keperluan yang
sederhana. Pertama,Saudara akan memerlukan pemilihan obeng yang
berkualitas baik minimal 3 ukuran untuk obeng stSaudarar, dan sebuah obeng
jenis - Phillips. Tang kombinasi berhidung panjang juga vital. Saudara juga
membutuhkan palu sebuah palu genggam, baik kunci sekrup yang dapat
distel, dan satu set kunci sok, pompa minyak, perlengkapan pisau, dan lampu
gangguan
Beberapa perlengkapan listrik sederhana juga diperlukan pengepas
patron, tang pengupas kabel dan alatsolder,jumper, dan tahanan lilitan kawat
20 k/2W, untuk bekerja pada motor kapasitor.
Tahanan tidak mahal dan banyak didapat di toko alat-alat TV. Semua
peralatan listrik Saudara harus terisolasi dengan tangan. Untuk bekerja
dengan peralatan kecil, Saudara membutuhkan peralatan yang sama; Saudara
juga membutuhkan obeng yang lebih kecil. Tang kombinasi circlip, untuk
membuka penahan clip pada rakitan gear, adalah berguna, tetapi tidak harus;
obeng akan sering dipakai untuk hal yang sejenis. Bahanyang dibutuhkan
untuk bekerja pada peralatan kecil termasuk tahanan-minyak panas,
digunakan untuk peralatan yang menghasilkan panas, minyak-gear silikon,
diperoleh pada tempatreparasi peralatan; dan pembersih kontak listrik, dapat
diperoleh di tempat reparasi peralatan dan suplier peralatan listrik. Saudara
juga membutuhkan kertas gosok yang sangat baik (No. 0000), steel wool
untuk membersihkan kotak kontak listrik, dan kain pembersih.
2. Peralatan untuk Pengetesan Listrik
Banyak reparasi peralatan yang juga memerlukan pengetesan listrik
untuk mendiagnose permasalahan secara teliti. Minimal 80% dari waktu akan
67
Saudara gunakan untuk menemukan titik kesalahan peralatan dengan bantuan
‘tabel pencari kesalahan’ pada bagian lain, dan hasilnya dipakai untuk
mereparasi. Tetapi 20% dari waktu yang lain, Saudara perlukan 1 dari 3
piranti tes kelistrikan untuk menentukan letak kesalahan: sebuah tester
tegangan, tester sambungan, atau sebuah AVO (Amper-Volt-Ohm meter).
Dengan perlengkapan ini Saudara harus dapat menjelaskan bahwa arus listrik
mengalir
melewati
bagian
peralatan
yang
Saudara
diagnosis
ketidakfungsiannya. Contoh peralatan AVO meter bias dilihat pada gambar
dibawah :
tester
tegangan
AVO Meter
tester
sambungan
Gambar 50. Piranti testing AVO meter dan kelengkapannya.
a. Pengetes (Tester) Tegangan.
Tester tegangan adalah alat yang paling sederhana dari ketiga jenis
alat ini. Alat ini terdiri dari lampu neon kecil dengan dua sambungan kawat
yangterisolasipadabagian bawah dari rumah (lampu) ; setiap ujung kawat
terdapat sebuah logam probe-tes. Tester tegangan ini digunakan dengan
hidupnya arus, untuk menentukan adakah arus yang mengalir melalui kawat
68
dan untuk mengetes kelayakan pembumian. Kadang-kadangjuga digunakan
untuk mengetahui apakah tegangan yang ada memadai. Carilah tester yang
mempunyai daerah kerja (range tegangan) di atas 500 volt.
Untuk menggunakan tester tegangan, tempelkan atau sambungkan
salah satu probe pada kawat dan probe yang lain untuk kabel yang berbeda.
Jika komponen sedang menerima listrik, lampu di dalam bola akan memijar;
jika lampu tidak memijar, kesalahan ada di titik ini. Sebagai contoh, jika
Saudara mencurigai bahwa kotak-kontak ada kesalahan, masukkan salah satu
probe tester ke dalam lubang KK, dan probe yang lain masuk dalam lubang
KK yang lain. Lampu tester akan segera menyala, jika tidak, KK mungkin
rusak. Untuk melanjutkan tes KK, keluarkan KK dari tembok. Tempatkan
salah satu probe tester pada sambungan terminal sekrup dan probe yang lain
pada terminal sekrup yang lain. Jika bola pijar tester menyala, Saudara tahu
bahwa KK tidak berfungsi lagi ada arus mengalir ke KK, tetapi aliran tidak
melewati KK untuk menyediakan daya ke peralatan. Jika lampu tidak
menyala, tidak ada arus yang masuk ke KK. Masalahnya mungkin sekering
putus atau CB trip, atau kawat mungkin terputus atau kerusakan di belakang
KK.
b. Pengetes (Tester) Sambungan.
Tester sambungan, pada pokoknya adalah alat diagnosis untuk
perbaikan beberapa peralatan, terdiri dari sebuah baterai di dalam bodi,
dengan sebuahprobe-testerhubungke salah satu ujung akhir pada rumah
baterai dan kawat tes dengan sebuah kepala kekang dihubungkan pada
ujungnya. Tester sambungan ini digunakan dengan kondisi arus mati, untuk
menentukan kembali komponen listrik yang masih baik dan dimana letak
kegagalan fungsinya.
Untuk menggunakan tester sambungan, steker tidak diperlukan dan
lepaskan saja untuk mendapatkan pengetesan pada komponen.
69
Kekang-pengikat tester ke salah satu kawat atau disambungkan pada
komponen dan tempelkan (sambungkan)probe ke kawat yang lain. Jika
komponen menerima aliran listrik dari tester, tester akan menyala atau
berdengung; rangkaian terhubung. Jika tester tidak menyala atau berdengung,
atau jika reaksinya hanya sesaat, komponen rusak.
c. Ampere-Volt-Ohm mater (AVO meter).
Tester tegangan dan tester sambungan sudah memadai untuk berbagai
pekerjaan diagnosis, dan alat-alat itu tidak mahal. Tetapi untuk reparasi dan
pencari kesalahanperalatanyang agak berat,Saudaraharus memiliki
AVO meter, juga dikenal sebagai Multimeter. AVO berdaya baterai
dan digunakan dengan arus dalam kondisi mati (off). Alat ini digunakan
untuk mengecek aliran (sambungan) suatu penghantar atau komponen dan
mengukur arus listrik dari 0-250V AC/DC yang mengalir melalui penghantar
atau komponen.
Alat ini digunakan dengan memasukkan tes-lead, pada kedua ujung
probe. Tombol pengaturatau switch diatur untuk pengukuran sambungan pada
skala yang diinginkan, biasanya ohm; jarum menunjukkan arah arus mengalir
melalui komponen yang dites.
Alat ukur AVO meter secara khusus digunakan untuk pengetesan
peralatan, sebab dia digunakan saat power mati; tak ada bahaya listrik saat
menggunakannya. AVO meter mendapatkaninformasiyanglebih akurat, dalam
banyak hal, daripada tester sambungan, oleh karenanya AVO lebih baik untuk
pengetesan banyak komponen. Belajar membaca AVO adalah sangat mudah,
dan pabrik pembuatnya telah melengkapi dengan instruksi operasinya.
3. Komponen-komponen Dasar
Bagaimanapun
kompleksnya
komponen-komponenyang
ada,
peralatan memiliki komponen listrik dasar yang sama penghantar listrik,
steker dan kabelnya, berbagai sakelar, sensor, dan elemen-elemen
70
Semua komponen ini dapat tidak berfungsi, dan sering kita lihat
bahwa kerusakan total dalam suatu peralatan adalah karena gangguan pada
komponen-komponen yang sangat sederhana. Untuk kasus ini, adalah penting
untuk diketahui bagaimana komponen listrik dasar ini bekerja, mengapa
mereka rusak, dan bagaimana memperbaikinya atau menggantinya. Dengan
informasi ini, diharapkan dapat menangani banyak permasalahan peralatan
yang sangat sederhana, dengan sedikit usaha dan tantangan.
a. Kabel Power dan Kabel Steker
Banyak peralatan yang rusak yang sesungguhnya adalah aus, kabel
power yang terentang atau steker yang kurang panjang untuk membuat
kontak listrik yang baik. Pastikan operasi aman Saudara dapat memeriksa
semua kabel peralatan untuk permasalahan yang terjadi secara periodik, dan
mengganti kabel yang meregang atau inti kabel yang putus. Jika Saudara
curiga bahwa kabelnya rusak, lepaskan kabel dari peralatan dan periksalah
dengan tester sambungannya. Jepitkan ujung kontak tester ke dalam steker,
dan tempelkan probe pada salah satu dari kedua kawat atau jika kabel di
dalam steker, masukkan probe dalam salah satu dari kedua lubang ujung akhir
kabel dari peralatan. Jika tester berbunyi atau menyala, pindahkan ke kawat
yang lain atau lubang yang lain, dan teslah kembali. Ulangi prosedur ini
untuk mengetes ujung kontak yang lain pada steker. Jika tester menyala atau
berbunyi pada setiap titik pengetesan, kabel tidak rusak; jika tidak nyala atau
tidak bunyi pada beberapa titik, kabel atau steker ada gangguan. Saudara
dapat menemukan titik kesalahan dengan memotong kabel pada ujungnya dan
lakukan pengetesan. Jika sekarang tester menyala/berbunyi pada setiap titik,
steker adalah bagian yang rusak. Komponen rusak kabel atau steker, atau
keduanya dapat diganti.
b. Penggantian Kabel Snur.
Penggantian kabel snur pada peralatan, peralatan daya, dan juga
perlengkapan lainnya biasanya merupakan pekerjaan yang mudah. Beberapa
71
kabel snur khusus dapat dibeli satu set lengkap, dengan steker pada salah satu
ujungnya dan terminal penghubung khusus pada ujung yang lain. Secara
umum, kabel dapat disusun dengan sebuah steker yang terpisah, kabel snur
secukupnya, dan mungkin terminal penghubung yang cocok. Kompor listrik
dan seterika, sebagi contoh, menggunakan kabel snur set lengkap; gergaji
meja dan mixermenggunakan kabel snur dengan susunan yang umum.
Pastikan selalu bahwa Penggantian kabel yang sudah tua/usang harus
dilakukan kabel yang baru yang sejenis.
Seringkali merupakan bagian yang sulit dari pekerjaan ini adalah
mencoba untuk menentukan titik sambungan dengan peralatan sehingga
Saudara dapat melepas kabel snur yang sudah usang dan menggantinya
dengan yang baru. Kadang-kadang setiap kali Saudara harus melepaskan
tutup kotak sambungan, seperti pada pompa air. Dalam hal yang lain, seperti
pengering rambut yang kecil, unitnya sendiri adalah bagian terpisah yang
harus membongkar peralatan sebelum Saudara dapat menemukan terminal
sambungannya. Dalam hampir setiap kasus, kabel snur diklem pada suatu
tempat dengan sebuah klem atau piranti penjepit-suai. Untuk melepas kabel,
kendorkan terminal sekrup atau dengan menekan bagian penghubung-tekan,
lepaskan klem atau piranti penjepit, lalu lakukan penggantian kabel snur yang
baru. Jika Saudara merusakkan piranti penjepit pada saat melepaskannya,
gantilah dengan yang baru yang sejenis.
Pada beberapa perlengkapan, ujung akhir kabel dibelitkan melingkar
terminal skrup, dan pembuatan sambungan baru adalah mudah. Berhatihatilah mengupas isolasi kabel bagian luar bukan isolasi bagian dalam kirakira sepanjang 3 inci pada ujung kabel. Kemudian, dengan pengupas kabel,
kupas kira2 0.5 inci dari ujung pada setiap kabel. Pilinlah inti setiap kabel
yang sudah terkupas, kencangkan, masukkan dalam lubang kontak. Lepaskan
terminal sekrup dan belitkan setiap inti kabel dan ikatkan melingkar sekrup;
kemudian kencangkan sekrup seperlunya. Hubungkan kabel pada ujung
72
peralatan untuk kabel yang baru dengan cara yang sama pada sambungan
kabel yang lama.
Dalam beberapa peralatan, solderan terminal sambungan untuk kabel
yang lama mungkin diklem, dan Saudara harus mengganti terminal yang lebih
baik untuk kabel yang baru. Terminal yang diperlukan ini ada beberapa jenis,
dan alatnya disebut ‘staker’ atau ‘crimper’. Saudara dapat memperoleh alat
ini di suplier automotiv atau listrik. Dalam beberapa hal, terminal mungkin di
solder dengan ujung konduktor. Saudara dapat menggantinya dengan terminal
sambungan solderan.
b. Penggantian Steker.
Jika hanya steker peralatan yang rusak, Saudara dapat mengganti
dengan steker baru pada kabel power yang lama. Steker laki2 dengan 2 ujung
kontak dan sebuah kontak PE, masukkan ke dalam KK. Steker perempuan
(rumah steker) sering digunakan pada ujung kabel snur (power) dari
peralatan, mempunyai lubang-lubang terminal pada bilah kontaknya. Steker
laki2 biasanya dapat diambil per bagian sehingga Saudara dapat mengambil
sekrupterminal. Steker perempuan mungkin diikat dengan paku keling atau
dengan sekrup; sekrup pengikat steker dapat diambil secara terpisah, tetapi
keling-pengikat steker tidak dapat diperbaiki. Jika steker tidak berfungsi,
buka steker, jika mungkin, dan cek untuk meyakinkan kawat penghantar telah
terikat dengan baik pada terminal sekrup steker. Jika kawat lepas, ikatkan
pada terminal sekrup. Ini mungkin sudah dapat memecahkan permasalahan;
jika belum, steker dapat diganti.
73
Gambar 51. Steker dengan 2 kawat, tali penguat diikat dengan kabel bagian dalam
sepatu kabel
ring
ujung
sambungan
kontak
rumah cetak
Gambar 52. Detail dari Steker
74
Untuk mengikatkan pada steker jantan yang baru, masukkan ujung
kabel dengan membuka steker terlebih dahulu, dan menariknya  5 atau 6
inci. Berhati-hati mengupas isolasi luar bukan isolasi kabel yang dalam kirakira 3 inci, kemudian, dengan pengupas kabel, kupas sekitar 1/2 inci dari
ujung pada setiap kabel penghantar. Pilin bagian inti yang terlepas dari setiap
kabel, kencangkan, masukkan ke dalam lubang kontak. Setelah pemilinan
ujung penghantar, talikan simpul penguat dengan kawat bagian dalam dari
kabel snur.
Pada steker dengan 2 kawat, lilitkan setiap kawat melingkari
‘prong’dan kencangkan terminal sekrup. Lilitkan ujung kawat telanjang
melingkupi terminal sekrup, dan kencangkan sekrup. Jika sekrup berbeda
warna (metal), hubungkan kabel putih ke sekrup putih, dan kabel hitam ke
sekrup kuning. Pada steker dengan 3 kawat, gunakan teknik yang sama untuk
menghubungkan setiap kabel ke terminal sekrup. Hubungkan kabel PE (hijaukuning) ke terminal sekrup hijau. Jika kabel telah terlindungi secarabaik pada
terminal sekrup, pasangkan isolator karton di atas bilah kontak steker. Jika
steker mempunyai klem jenis selongsong, klemlah melingkari kabel secara
pas.
c. Gasket
Semua peralatan yang menggunakan air atau mengerjakan pekerjaan
dingin dan beberapa yang mengerjakan panas mempunyai gasket, biasanya di
pintu. Gasket berfungsi 2 hal: menjaga kebocoran air dan udara, dan
menambah efisiensi peralatan. Jika gasket rusak, harus diganti sesegera
mungkin. Untuk menentukan kembali gasket yang rusak, periksalah untuk
yang retak dan sobek. Gasket terasa seperti bunga karang; jika gasket sudah
terlalu keras, gantilah. Mengganti gasket yang rusak dengan yang baru dan
dibuat khusus untuk peralatan; jangan menggunakan yang umum, darisemua
jenis gasket.
75
Ada 2 jenis dasar gasket, dipasang rata dan dipasang beralur. Gasket
pasangan-rata diamankan (dikunci) ke pintu oleh serentetan sekrup atau
kekang (clip), atau pemegang di suatu tempat oleh keping (bantalan) penguat
atau sebuah plat. Gasket pasangan -alur dicekam (dipegang) oleh pasak
penguat; pemasak khusus atau alat gasket membuat pekerjaan pemasangan
menjadi lebih mudah. Gunakan semen gasket untuk memasang jenis gasket
yang lain, seperti yang direkomendasikan oleh pabrik.
Pertama, lepaskan gasket yang sudah usang. Jika gasket adalah
pasangan alur, tariklah dengan hati-hati dari alurnya; jika pasangan-rata,
lepaskan pengunci, bantalan penguat, atau plat untuk memunculkan gasket.
Bersihkan daerah yang dilewati gasket dengan air panas dan cairandetergen,
atau, bila perlu dengan spirtus mineral. Keringkan pintu dan kemudian pasang
gasket yang baru, haluskandi setiap tempat, masukkan pada tempatnya dan
permudahlah di setiap pojok yang melingkar; gunakan semen gasket jika
dikhususkan oleh pabriknya. Jika Saudara sedang memasang gasket pasangan
pasangan-alur, tekan masuk pada tempatnya dengan alat pemasak. Yakinkan
bahwa gasket berada pada posisi yang baik dan halus, dengan tanpa terdapat
bagian yang menonjol atau melekuk ke bawah. Akhirnya, gantilah pengunci
atau bantalan penguat atau plat dan kuncilah. Keluarkan sisa2 semen gasket
dengan spirtus mineral; hati-hati jangan sampai merusak cat peralatan.
d. Pengawatan
Banyak
pekerjaan
perbaikan
peralatan
termasuk
pengawatan
hubungan kabel secara terpisah atau bergabung pada pemasangan kabel untuk
komponen listrik baru. Pengawatan kelistrikan di dalam peralatan mungkin
dihubungkan dalam satu atau beberapa cara, termasuk di dalamnya hubungan
dasar dengan terminal sekrup, terminal tekan-masuk, dan kadang2 terminal
sepatu kabel jenis selongsong. Kawat mungkin juga disambung dengan
penghubung solder. Komponen yang mempunyai banyak pengawatan timer
pencuci, dalam hal ini, yang mengontrol beberapa putaran operasi sering
76
disambungkan dalam suatu pengawatan, sekelompok kabel dimasukkan
dalam selongsong plastik.
Setiap jenis sambungan kawat harus dibuat baik saat Saudara
memasang komponen baru, untuk setiap kabel terpisah dan setiap kabel pada
kelompok. Sebelum Saudara menyambung beberapa kabel dalam peralatan,
yakinkan bahwa Saudara tahu bagaimana mengikatnya; jika Saudara
memasang komponen yang baru, ikatlah kabel dengan cara yang sama.
e. Sakelar
Sakelar bekerja untuk membuat hubungan dari penghantar pada
rangkaian kelistrikan. Jika peralatan dimasukkan ke Kotak Kontak, berarti
menghubungkan ke jaringan listrik yang tersedia, dalam hal ini daya listrik
mengalir melewati penghantar dalam rangkaian dan ke peralatan listrik.
Ketika sakelar ON/OFF peralatan dihidupkan, penghantar pada peralatan
digerakkan masuk dan terhubung dengan penghantar jaringan, dan aliran
listrik melalui sakelar untuk menjalankan/ mengaktifkan peralatan listrik.
Arus mengalir dalam rangkaian tertutup melalui peralatan, kembali melalui
sakelar dan ke jaringan. Komponen dasar peralatan yang lain sebenarnya
sejenis atau variasi dari sakelar reoshtat, thermostat, solenoid, dan timer,
sebagai contoh, semua adalah sakelar atau sakelar sekunder. Komponenkomponen ini bekerja di dalam peralatan, menggerakkan motor listrik,
membuka dan menutup katup, elemen kontrol panas, dan menghidupkan
bagian yang berbeda pada peralatan hingga putaran yang berbeda, seperti
halnya pembilas dan putaran kipas pada mesin cuci. Ada beberapa jenis
sakelar tombol tekan, toggle, rockers, slides (sorong/geser), sakelar alir, dsb.
77
Gambar 53. Pemasangan Kabel Power Pada Terminal
terminal
tekanmasuk
celah
pemuncul
kawat
ujung
kupasan
kabel
Gambar 54. Cara menghubngkan Kabel listrik di dalam
peralatan rumah tangga listrik
78
Semua sakelar membuat kontak listrik di dalam rumah mekaniknya,
dan kesalahan sakelar dapat disebabkan oleh permasalahan dengan kontaknya
atau rumahnya. Ketika sakelar tidak berfungsi, putarlah pada posisi ÓN’ dan
telitilah jika kontak digerakkan masuk ke posisi hingga kotak kontak
menyentuh. Jika kotak kontak tidak beroperasi dengan baik, jika kotak kontak
tidak bekerja dengan baik, rumah sakelar adalah rusak, dan sakelar harus
diganti. Jika kerja mekanik sakelar baik, kontaknya mungkin kotor atau
bengkok; jika sakelar mempunyai terminal sekrup, ini dapat dibersihkan. Jika
kontaknya kotor atau terkorosi, bersihkan dengan amril kayu, dan kemudian
dengan kain halus; jika kontak belum lurus, luruskan dengan berhati-hatilah
hingga kembalipada tempatnya.Kencangkan terminal sekrup yang dilepas.
Jika kontak atau sekrup terkorosi berat, sakelar harus diganti.
Untuk menentukan lagi apakah suatu sakelar dapat bekerja dengan
baik, bongkarlah peralatan untuk mendapatkan sakelarnya, dan teslah dengan
tester aliran atau AVO, setlah pada skala Rx1. Dengan steker peralatan
terlepas, kaitkan kekang (clip) tester pada salah satu colok dengan sakelar dan
tempatkan probe pada terminal yang lain; atau tempelkan probe AVO pada
setiap terminal. Hidupkan sakelar. Jika sakelar berfungsi, tester aliran akan
menyala atau berbunyi, dan akan menghentikan sinar atau bunyi jika sakelar
dimatikan; atau AVO akan terbaca tak terhingga. Jika tester tak menyala atau
berbunyi, atau AVO tidak menunjukkan harga yang lebih tinggi dari nol,
sakelar rusak, dan harus diganti. Beberapa sakelar mungkin akan
menunjukkan harga pembacaan yang lebih tingi dari nol, seperti yang
terdapat dalam setiap peralatan. Gunakan sakelar yang baru dari jenis yang
sama untuk mengganti sakelar yang lama, dan pasangkan pada tempatnya
dengan cara yang sama.
f. Thermostat
Thermostat adalah sakelar yang mengontrol suhu, dalam komponen
pemanas atau piranti pendingin. Thermostat digunakan di dalam peralatan
79
dengan menggunakan kekang-bimetal, cakram-bimetal, atau suatu tempat
yang berisi gas untuk mengontrol kontak listrik. Kerusakan pada thermostat
kekang-bimetal dan cakram-bimetal dapat diganti. Thermostat isi gas
kadang2 dapat diperbaiki secara profesional; dimana perbaikan adalah
mungkin tetapi kebanyakan sedikit lebih mahal daripada menggantinya.
Untuk menentukan kembali sebuah thermostat masih berfungsi,
bongkarlah peralatan untuk mengambil thermostat, dan testlah dengan tester
aliran atau dengan AVO yang distel pada skala Rx1. Dengan melepas steker
peralatan, kaitkan kekang tester pada salah satu lead ke thermostat dan
tempelkan probe ke yang lain; atau tempelkan salah satu probe pada setiap
terminal AVO. Tester aliran harus menyala atau berbunyi; atau AVO akan
terbaca nol. Putar ke bawah pengungkit (dial) dari pengontrol suhu; Saudara
akan melihat titik kontak membuka pada thermostat. Thermostat akan
menghentikan nyala atau bunyi jika kontak dibuka. Jika thermostat rusak,
gantilah dengan yang baru dari jenis yang sama.
g. Piranti Sakelar Kontrol
Banyak peralatan yang memiliki beberapa fungsi, seperti halnya
bermacam putaran pada pencuci atau bagian pencuci. Peralatan ini bekerja
otomatis; pertama sakelar ON/OFFhidup, komponen sakelar di dalam
peralatan, mengontrol panas, air atau aliran minyak, putaran motor, dan juga
yang lain. Yang lebih penting dari piranti ini, digunakan untuk
mengoperasikan sakelar, tuas, dan katup secara otomatis, juga solenoid2 relai
dan elemen sensor.
h. Elemen Pemanas
Elemen pemanas bekerja sangat sederhana. Tidak seperti konduktor,
elemen pemanas terbuat dari logam dengan tahanan listrik yang tinggi,
biasanya paduan nikel-chrome yang disebut nichrome. Jika arus mengalir
80
melalui elemen, tahanan yang tinggi ini mencegahnya dari aliran yang mudah
(cepat); aliran ini akan bekerja pada elemen, dengan kerja ini akan
menghasilkan panas. Jika arus mati, elemen secara perlahan menjadi dingin.
Ada 3 jenis elemen pemanas: kawat, pita, dan batang.
Untuk mengecek lagi apakah elemen pemanas masih berfungsi,
bongkarlah peralatan dan dapatkan elemen, lalu teslah dengan tester aliran
atau AVO, set pada skala Rx1. Dengan steker terlepas, jepitlah clip tester
pada terminal elemen pemanas dan tempelkan probe pada terminal yang lain;
atau jepitkan salah satu clip AVO pada setiap terminal. Jika elemen berfungsi
tester akan menyala atau berbunyi; atau AVO akan membaca dari 15-30 .
Jika tester tidak menyala atau berbunyi, atau AVO membaca lebih tinggi dari
30 , elemen adalah rusak, dan harus diganti. Jika Saudara menggunakan
tester aliran bagaimanapun lihat dengan teliti pada tester, terutama jika
elemen jenis light-up beberapa elemen pemanas mempunyai faktor tahanan
yang tinggi sekali, dan sinar yang dihasilkan hanya sinar yang redup atau
bunyi yang lemah. Reaksi ini bukan berarti bahan elemen rusak, tetapi bahan
itu merubah arus menjadi panas yang efisien.
Gambar 55.Pengukuran Tahanan dari Rangkaian Kelistrikan
Elemen Pemanas
81
2. Pemeliharaan dan Perbaikan Motor Listrik pada Peralatan Rumah
Tangga Listrik.
Tergantung
pada
bagaimana
pekerjaan-pekerjaan
itu
harus
diselesaikan, peralatan mungkin memiliki satu atau beberapa jenis motor.
Peralatan-peralatankecilbiasanya digerakkan olehmotor universal, ataudimana
daya yang kecil diperlukan, dengan motor shaded-pole atau motor sinkron.
Peralatan-peralatan besar biasanya digerakkan oleh motor fase-belah (splitphase) atau motor kapasitor.
Motor DC digunakan untuk peralatan kecil yang menggunakan baterai
sebagai sumber tenaga. Motor-motor universal dan DC mempunyai dua buah
takal( blok ) arangyangdisebutsikat,yang berfungsi sebagai kontak listrik.
Motor-motor yang lain tidak mempunyai sikat; yaitu motor-motor induksi,
dimana rotor lilit digerakkan di dalam lempeng tetap yang disebut stator.
Motor-motor bersikat dua dan motor-motor induksi digerakkan oleh gaya
elektromagnit yang dibangkitkan oleh arus listrik yang melaluinya.
Antara ukuran dan daya motornya, motor-motor peralatan biasanya
saling tergantung dari waktu pemakaiannya. Saudara dapat memperpanjang
umurnyadanmeningkatkanefisiensikerjanya dengan cara melumasi
dan
menjaga kebersihannya dengan baik. Peralatan-peralatan yang berpenggerak
motor harus digunakan secara baik, artinya jangan sekali-kali membebaninya
terlalu berlebih, jangan menyalahgunakannya, dan jangan mengabaikan
permasalahan hingga menjadi lebih parah.
Ada beberapa prinsip dasar untuk mengoperasikan motor penggerak di
dalam sebuah peralatan:

Selalu menyambungkan peralatan pada sumber daya yang memadai;
peralatan dengan tegangan kerja 220V-240V harus dihubungkan ke
kotak-kontak (KK) 220V-240V. Jika KK untuk kebanyakan peralatan
tidak digrounding, gunakan steker adapter-grounded untuk menggroundkan peralatan.
82

Jangan pernah menggunakan peralatan kecil yang kondisinya basah, atau
mengoperasikan beberapa peralatan sedang tangan Saudara basah. Jika
peralatan besar seperti pencuci atau pengering, dalam keadaan basah,
jangan mengoperasikannya atau mencoba untuk mencabut stekernya.
Selesaikan motor secara profesional terlebih dahulu sebelum Saudara
kembali menggunakan peralatan tersebut.

Jangan pernah membebani terlalu berlebih pada peralatan. Kelebihan
beban menyebabkan operasi tidak efisien dan pemanasan lebih terjadi
pada motor, dan dapat menyebabkan pemakaian yang terlalu lebih. Jika
motor mati karena beban lebih, kurangi beban sebelum menstart ulang
peralatan.
Pemeliharaan reguler (tetap) dapat mencegah banyak permasalahan
pada motor. Untuk mencegah panas lebih dan gangguan, sedotlah rumah
motor secara periodik untuk menghilangkan debu dan kotoran lain. Yakinkan
bahwa sirkulasi udara ke motor memadai, setidak-tidaknya setiap 1 tahun
minyakilah motor jika terdapat atau memiliki tempat minyak dengan minyak
motor non detergent no. 30 (tidak semua jenis minyak). Prosedur untuk
kekhususan peralatan, lihat detail berikut:
a. Motor Universal
Motor-motor ini terdiri dari sebuah rotor yang dinamakan armatur,
dengan kumparan kawat lilitnya, dan silinder putaran yang disebut
komutator,dengan jalur ( alur )yangsalingberbalikanpada bahan penghantar
dan bukan penghantar. Armatur dan komutator keduanya terletak pada poros
motor. Pada setiap sisi komutator, sikat arang membawa arus dari rangkaian.
Ketika sikat arang menekan komutator, armatur dimagnetisasi dan berputar.
Kebanyakan motor universal juga mempunyai kipas pendingin pada ujung
poros belakangnya. Motor universal digunakan dalam peralatan-peralatan
dengan ukuran kecil hingga menengah; motor-motor ini memberikan daya
yang kuat pada putaran rendah maupun tinggi. Motor universal dapat
83
beroperasi pada sumber AC ataupun DC. Kecepatannya dikontrol oleh
tekanan, kontrol tap-medan, penyearah, atau regulator, atau dengan gerakan
fisik pada gerakan sikat arang dari armatur.
Motor universal kebanyakan diminyaki dan ditutup secara tetap oleh
pabrik pembuatnya, dan tidak membutuhkan perhatian lebih lanjut. Beberapa
motor universal, bagaimanapun, mempunyai bak pelumas yang tertutup,
biasanya ditunjukkan dengan ‘oil’, pada ujung poros motor. Motor jenis ini
harus diminyaki setiap 6 bulan, atau menurut instruksi pabrik pembuatnya.
Angkat setiap penutup bagian dan gunakan setetes atau dua tetes minyak
nondetergen no. 30 (tidak semua jenis minyak).
Banyak motor universal yang tidak berfungsi disebabkan oleh
berkurangnya bagian bawah sikat arang, batang lunak pada sikat yang
menyempurnakan kontak listrik untuk komutator motor. Jika sikat-sikat ini
menjadi aus, motor akan memercikkan bunga api pada waktu bekerja, dan
kontak listrik menjadi tidak sempurna. Saudara dapat memecahkan
permasalahan ini dengan mengganti sikat-sikat tersebut dengan yang baru..
84
rumah roda
gigi
lubang
minyak
bodi motor
poros
motor
pemegang
sikat
pegas
Sikat
arang
armatur
komutator
kipas
Gambar 56. Konstruksi Rinci dari Motor Universal
Sikat dapat diperiksa secara visual atau diuji dengan tester
sambungan, periksalah bentuk rupanya, angkat sekrup yang memegangnya,
dan pegas sikat di dalam pemegang sikat pada sisi komutator. Sekrup akan
muncul dari lubang sekrup; putarlah motor untuk mengeluarkan sikat. Ujungujung sikat harus dilekukkan sesuai bentuk komutator; jika sudah aus pada
bagian bawahnya, sikat yang masih baru adalah diperlukan. Periksalah sikat
arang dengan tester sambungan, keluarkan ujung kawat motor dari rangkaian.
TSaudarailah kawat yang Saudara putuskan, sehingga Saudara akan dapat
85
menyambungnya kembali dengan baik. Kaitkan clip tester pada salah satu
ujung motor dan tempelkan probe pada ujung yang lain, tester harus menyala
atau berbunyi. Putar poros motor secara perlahan, pertahankan tester pada
posisinya. Jika tester tidak menyala atau berbunyi, atau jika tester berkedip
saat Saudara memutar poros motor, sikat harus diganti.
Gantilah sikat arang yang sudah aus dan rusak per-nya dengan yang
baru yang dibuat khusus untuk motor; informasi model (nomor dan buatan)
tertera pada name-plate motor yang tersembunyi, atau menyatu pada logam
bodi motor. Jika Saudara tidak menemukan informasi model, ambil sikat
yang sudah usang lengkap dengan per-nya, bawalah ke toko suku cadang
peralatan untuk meyakinkan bahwa Saudara membawa jenis yang tepat.
Masukkan per dan sikat yang baru ke dalam pemegang sikat, ganti rakitan
sikat, dan amankan sikat baru dengan sekrup yang berada pada pemegang
sikat yang lama.
b. Motor Shaded-Pole
Motor induksi sederhana ini terdiri dari rotor silinder yang berputar di
dalam inti stator, dengan lilitan kawat tembaga pada salah satu sisi stator.
Arus mengalir melalui coil ini dan membuat medan magnitdi dalam stator dan
mulai memutar rotor. Motor shaded-pole memberikan daya yang sangat kecil,
motor ini digunakan pada peralatan-peralatan kecil seperti halnya, kipas angin
kecil. Motor bekerja pada sumber AC. Motor shaded-pole bekerja dengan
seksama, kecepatan putarnya konsisten sehingga disebut motor sinkron;
motor ini digunakan di dalam jam, pengatur waktu, dan peralatan-peralatan
yang sejenis dimana faktor akurasi menjadi sangat penting dan kekuatan
tenaga tidak dibutuhkan.
Motor shaded-pole dan motor sinkron tidak memerlukan perawatan
kecuali pembersihan, seperti detail di bawah. Banyak ketidakfungsian
(kerusakan) disebabkan oleh gangguan belitan stator, dan dapat diatasi
dengan mengganti coil yang baru yang sejenis. Untuk mengganti coil, buka
86
sekrup pada bingkai motor dan buka penopang pada bingkai. Putuskan coil
yang lama dan keluarkan. Akhirnya masukkan coil baru dan sambungkan
dengan cara yang sama pada sambungan coil lama. Jika bingkai motor
dikeling ada beberapa coil menjadi tidak berharga untuk diganti, bahkan
gantilah peralatan.
pemotong
bayangan
rotor
poros
motor
lilitan
kumparan
Gambar 57. Konstruksi Motor shaded-pole
3. Seterika Listrik dengan Penyemprot Uap
Seterika listrik digunakan untuk melicinkan/menghaluskan pakaian
agar dapat lebih rapi dipakai, umumnya setelah dicuci dan dikeringkan.
Terkadang lipatan-lipatan pakaian cukup sulit untuk dihilangkan sehingga
memerlukan sedikit air untuk membasahi bagian yang terlipat, terlebih untuk
bahan-bahan dari wol. Pada saat-saat seperti ini kehadiran seterika dengan
penyemprot uap sangat diperlukan.
87
Bagian utama seterika listrik meliputi: elemen pemanas, plat
dasar/alas (sole plate), besi pemberat, tutup, pemegang, terrminal dan kabel
penghubung
Seterika memerlukan adanya panas untuk memudahkan dalam
melicinkan pakaian tersebut. Tenaga panas ini diperoleh dari tenaga listrik.
Tegasnya, tenaga listrik diubah menjadi tenaga panas. Tinggi panas yang
diproduksi tergantung dari besar daya yang dipakai. Sebagai sumber panas,
digunakan elemenpemanas. Elemen pemanas dipasang antara plat dasar
denganbesi pemberatnya. Panas yang dihasilkan oleh elemen pemanas secara
konduksi ( dihantarkan )kepada plat dasarnya yang dibuat dari logam yang
segera akan menjadipanas pula. Elemen pemanas dalam seterika dengan
penyemprot uaptidak hanya dipakai untuk meningkatkan panas pada sole
plate; tetapi juga mendidihkan air, sehingga uap dapat dikeluarkan dari
lubang-lubang dalam sole-plate tersebut.
kabel
penghubung
tangkai
pemegang
elemen
pemanas
terminal
baut
penutup
tangkai
kontak
tusuk
plat
dasar
Gambar 58. Bagian-bagian Seterika Listrik Sederhana
besi
pemberat
88
terminal
kawat
nikelin
mika
terminal
batu
tahan
api
Elemen pemanas kawat spiral
Elemen pemanas yang dililit pada
lembaran mika
dengan selongsong pelindung
tuangan
Gambar 59. Bentuk Elemen Pemanas untuk Seterika Listrik
89
kabel
cakra pilih
mekanik guling
lampu
sinyal
jepitan untuk meringankan kabel
tutup
belakang
pelat
tSaudara
baut
jarak
lampu
indikator
elemen
pemanas
pengatur
suhu
plat
dasar
Gambar 60. Bagian-bagian Seterika Secara Utuh
90
tombol
penyemprot uap
tangkai
pemegang
tuas pengatur
suhu
indikator
daftar
pemakaian
panas
plat
dasar
uap
Gambar 61. Seterika Listrik Memakai Penyemprot Uap
Plat dasar dibuat dari logam tahan karatatau dilapisi dengan bahan
tahan karat, agar tidak mengotori atau merusakkan bahan yang diseterika.
Pemegang seterika dibuat dari bahan isolasi bakelit atau ebonit; ada juga yang
dibuatdari kayu.Hubungan dengan kabel penghubung ke terminal elemen
pemanas dilakukan melalui tusuk kontak atau secara langsung.
Ada dua macam elemen pemanas yang biasa dipakai, yaitu kawat
nichrom bentuk pita yang dililitkan pada lembaran mika; dibentuk serupa
bentuk sole plate, sehingga panasnya merata, serta kawat nichrom dililit
spiral dan dimasukkan dalam selongsong/pipa sebagai pelindungnya. Untuk
menyekat kawat dari logam pelindung, kawat spiral dilapis/dibungkus oksida
91
magnesium yang merupakan bahan isolasi. Elemen ini dipakai untuk
tegangan 110V - 220V dengan daya berkisar antara 250 - 750 watt.
Thermostat, adalah alat pengatur suhu, berfungsi memutuskan dan
menyambungkan rangkaian seterika listrik dengan sumber arusnya.
Bekerjanya otomatik sesuai dengan pengaturan kita. Salah satu jenis
thermostat seperti nampak dalam gambar di bawah.
a. Cara bekerjanya thermostat adalah sebagai berikut:
Mula-mula seterika kita hubungkan dengan sumber tegangan,
kemudian tombol pengatur panas ditempatkanpada suatu kedudukan tertentu.
Setelah seterika bekerja dan suhu telah melampaui batas suhu yang
ditetapkan, thermostat membuka kontak-kontaknya dan arus listrik tidak
mengalir lagi. Kemudian jika suhu telah turun di bawah batas penetapannya,
thermostat akan menutup kontak-kontaknya lagi.
Memutar tombol pengatur panas pada dasarnya mengatur tekanan
pegas. Hal ini akan menentukan jarak/jauhnya bilah thermostat membengkok
sebelum kontak-kontaknya membuka dan berarti pekerjaan ini menetapkan
suhu yang dikehendaki.
Hal-hal yang perlu diperhatikan dalam pemakaian seterika dengan
penyemprot uap. Untuk menjaga agar seterika tidak lekas rusak, terutama
dengan adanya air yang digunakan sebagai bahan pembuat uap, perlu
ditetapkan syarat-syarat pemakaiannya, yaitu:

Paling baik digunakan air suling (air destilata).

Jika terpaksa menggunakan air yang mengandung mineral dan alkali,
air perlu didihkan terlebih dahulukemudian disaring dengan kain
bersih.
92

Selesai pemakaian air harus dituang sampai habis. Pasang seterika
untuk beberapa saat agar sisa-sisa airyang mungkin masih ada dapat
menjadi kering sama sekali.

Bacalah petunjuk-petujuk khusus dari setiap alat yang dikeluarkan oleh
pabrik pembuatnya.
b. Bagian-bagian Seterika Listrik yang Mudah Rusak
Untuk memudahkan atau mempercepat dalam mencari kesalahan atau
kerusakan, perlu mengetahui bagian-bagian yang mudah rusak dari suatu
peralatan. Dengan demikian upaya perbaikannya juga dapat lebih dipercepat.
Jika kita akan memperbaiki suatu peralatan, maka kita akan memeriksa
bagian-bagian yang mudah rusak terlebih dahulu, baru kemudian bagian yang
lain jika peralatan belum dapat bekerja dengan baik.
Bagian-bagian seterika listrik yang mudah rusak antara lain:
1) Elemen pemanas, hal ini dapat terjadi karena biasanya dipakai secara
berlebihan, misalnya pada seterika yang tidak memakai pengatur panas.
Atau terjadi kerusakan pada termostat sehingga tidak berfungsi dengan
baik. Ada kemungkinan juga salah pemakaian tegangan, terutama seterika
yang baru dibeli/dipakai. Kejadian-kejadian diatas dapat mengakibatkan
kawat
elemen
rusak/putus,
isolasi
mika
rusak
sehingga
dapat
menyebabkan terjadinya hubung badan.
2) Kawat penghubung, kerusakan ini dapat terjadi misalnya, karena:

Salah satu atau kedua-dua kawat putus akibat sering terpuntir waktu
menggunakannya atau dilipat-lipat waktu menyimpannya. Lebih
mudah rusak yang berisolasi karet, sedang yang berisolasi plastik
lebih tahan.

Kabel terlalu kecil yang berakibat menjadi terlalu panas jika
digunakan. Isolasi menjadi rusak, dapat menyebabkan kabel hubung
pendek.
93

Letak sumber tegangan/stop kontak yang tidak sesuai dengan
pemakaian, berakibat kabel selalu terpuntir. Seharusnya bagi orang
yang biasa bekerja dengan tangan kanan, sumber tegangan dipasang di
sebelah kanan pemakai. Bagi orang kidal letak stop kontak di sebelah
kiri.

3)
Kabel yang memang sudah terlalu tua.
Terminal,
yang
dimaksud
dengan
terminal
adalah
tempat
persambungan antara ujung kawat elemen pemanas dengan kabel
penghubung dari sumber arus. Terminal ini ada dua macam,
sambungan langsung dan yang melalui tusuk kontak. Kerusakan
terjadi karena

Panas yang berlebihan, terminal menjadi hangus.

Porselen tusuk kontaknya pecah atau pegas/penjepit hangus atau
meregang sehingga tidak akan terjadi kontak hubungan yang baik.
4) Tusuk kontak (pada kabel penghubung), porselinnya pecah sebab sering
jatuh. Sambungan kabelnya putus/terlepas karena sewaktu mencabut tusuk
kontak yang ditarik kabelnya, seharusnya tusuk kontaknya.
5) Termostat, ialah pengatur panas. Termostat ini dapat rusak, jika pemakai
kurang mentaati aturan pemakaiannya. Pemakai seharusnya bekerja untuk
bahan-bahan yang tipis dan lunak, kemudian meningkat ke bahan yang
lebih tebal dan keras. Dengan demikian pengaturan panasnya mula2 dari
tingkat yang rendah ke tingkat yang lebih tinggi.
c. Cara Mencari Kesalahan dan Perbaikannya
Untuk mencapai hasil yang sebaik-baiknya dalam memperbaiki
kesalahan
suatu
peralatan,
memerlukan
keterampilan
khusus.
Keterampilan ini dapat ditunjang dengan menggunakan metode-metode
yang benar, terutama dalam mencari kesalahan. Tegasnya, perbaikan akan
94
dapat dilaksanakan secara efisien jika kesalahannya telah diketahui;
kesalahan akan dapat cepat diketahui jika digunakan cara2 yang benar.

Pemeriksaan hubungan terbuka, gunakan AVO, setlah pada skala
Rx1k. Cabutlan tusuk kontak peralatan dari sumbernya. Ukurlah pada
ujung2 dari tusuk kontak peralatan dengan AVO. Jika AVO
menunjukkan harga tak terhingga, berarti rangkaian terbuka, tetapi
jika AVO menunjukkan harga tertentu hingga beberapa kilo, berarti
ada lingkaran arus tertutup. Harus terjadi rangkaian tertutup jika
pengatur panas seterika diputarkan.

Pemeriksaan hubungan badan, gunakan AVO, setlah pada skala Rx1.
Cabut tusuk kontak peralatan dari sumbernya. Ukurlah antara salah
satu ujung2 kontak pada steker dengan bodi peralatan. Jika AVO
menunjukkan harga tak terhingga, berarti tidak terjadi hubung badan,
tetapi jika AVO menunjukkan harga tertentu, berarti terjadi kontak
dengan badan peralatan. Seterika harus dibongkar untuk meneliti
penyebab terjadinya hubung badan.
d. Perbaikan seterika listrik dengan penyemprot uap
Setiap kali selesai menggunakan seterika dengan penyemprot uap, sisa
air yang ada harus dibuang hingga tuntas. Kemudian memasukkan tusuk
kontaknya pada KK lagi selama beberapa saat, sehingga bagian dalam
seterika menjadi kering sama sekali. Kalau air yang digunakan sebagai
pengisi seterika air suling/air lunak (aquades) tidak perlu dikhawatirkan
tentang pengendapan mineral dalam seterika tersebut. Tetapi jika digunakan
air berat atau air leding yang belum dipanaskan, mineral akan mengendap
dalam seterika. Banyaknya endapan mineral yang terjadi tergantung dari
berat/air (bersih air). Dalam hal ini seterika memerlukan pemeliharaan
dengan membersihkan bagian dalam tangki air dan lubang-lubang jalan uap
secara teratur. Kalau tidak akan cepat terjadi penutupan lubang2 uap,
95
sehingga penyemprot uap tidak berfungsi lagi. Untuk menghindari
kemungkinan terjadinya pengendapan, dianjurkan untuk menggunakan air
suling atau setidak-tidaknya air leding yang sudah didihkan kemudian
didinginkan. Sebelum dimasukkan ke dalam seterika sebaiknya disaring
terlebih dahulu.
Cara pembersihannya dapat dilakukan sbb:
Buatlah campuran air dengan cuka dalam perbandingan 1:1.
Masukkan campuran tersebut ke dalam seterika. Panaskan seterika  150
selama 0,5 jam. Setelah seterika menjadi dingin kembali buanglah air
tersebut. Seterika perlu dibilas dengan air bersih beberapa kali. Terakhir,
panaskan seterika sehingga sisa air hilang sama sekali.
Cara membersihkan bagian yang lain dari sistim penyemprot uap:
e. Bongkar seterika, sesuai prosedur.
f. Lepaskan bagian-bagian yang perlu dan tabirnya (screen).
g. Keroklah hingga bersih endapan yang ada.
h. Bersihkan tabir dan alirkan air melalui pipa2 saluran sampai benar2 bersih,
tidak tersumbat.
i. Setelah selesai dan kering semuanya, pasang kembali sebaagi semula
(gantilah gasket bila perlu). Dalam memasang gasket ini harus tepat pada
tempatnya dan tabir dapat melekat padanya.
96
Tabel Pencarikesalahan Seterika Listrik
Permasalahan
Kemungkinan
Penyebab
Seterika tidak
bekerja
1. Tidak ada
tegangan
Badan bertegangan

1. Periksa kabel power, tusuk
kontak, dan kotak-kontak
2. Periksa kabel; jika rusak,
gantilah
2. Kabel tusuk
kontak rusak
3. Periksa dengan ohm-meter;
jika rusak,
3. Elemen rusak
4. Termostat lepas 4. gantilah
kontak
5. Periksa termostat,
mekanisme kontaknya,
6. jika rusak, gantilah.

Pengatur panas
tidak berfungsi
Pemecahan
Kabel
penghubung
rusak
Isolasi elemen
pemanas rusak
1. Termostat rusak
 Periksa kabel; jika rusak,
gantilah
 Periksa elemen pemanasnya,
tambal kerusakan isolasinya
dengan gibs atau ganti dengan
yang baru
1. Periksa termostat; jika rusak,
gantilah
LATIHAN
Jawablah beberapa pertanyaan berikut ini dengan jelas!
1. Besaran-besaran listrik apa sajakah yang dapat diketahui dengan
menggunakan AVO meter?
2. Sebuah kabel power disinyalir rusak, diduga kabel ataupun sambungan di
dalam steker putus. Untuk memperoleh kepastian putusnya dimana,
Saudara akan memilih alat ukur (tester) apa?
3. Diantara stop kontak yang ada di bengkel kita, ketika digunakan untuk
mencatu sebuah mixer (catatan: mixer kondisinya baik), namun mixer
tidak bekerja. Jika kita ingin mengecek ada tidaknya tegangan pada stop
97
kontak tanpa harus tahu besarnya nilai tegangan, Saudara akan memilih
alat tester apa?
4. Komponen dasar peralatan yang bekerja berdasarkan perubahan suhu,
berarti komponen tersebut memanfaatkan prinsip kerja apa? Apa nama
komponen tersebut?
5. Komponen dasar yang terbuat dari kawat tahanan, mis. nichrom, disebut
apa? Energi apa yang dihasilkan?
6. Motor-motor jenis apa sajakah.yang lazim dipakai sebagai penggerak
peralatan kecil listrik rumah tangga ? Sebutkan.
7. Motor-motor jenis apa sajakah.yang lazim dipakai sebagai penggerak
peralatan besar listrik rumah tangga ? Sebutkan.
8. Sebutkan sifat-sifat menonjol dari motor universal !
9. Sebutkan pula sifat-sifat menonjol dari motor shaded-pole !
10. Pada motor-motor universal, kerusakan yang sering terjadi pada
komponen sikat arang. Apa sebenarnya fungsi sikat arang pada motor
tersebut ?
11. Motor shaded-pole dikategorikan sebagai motor sinkron. Mengapa ?
12. Terangkan prinsip kerja seterika listrik secara umum.
13. Sebutkan bagian-bagian utama sebuah seterika listrik biasa maupun
dengan penyemprot uap.
14. Untuk mendapatkan uap pada seterika listrik dengan penyemprot uap,
dilakukandengan cara mendidihkan air. Komponen apa yang melakukan
tugas ini?
15. Ada berapa macam elemen pemanas seterika yang Saudara ketahui?
Jelaskan.
16. Terangkan apa fungsi thermostat di dalam seterika otomatis?
17. Apa sajakah yang perlu diperhatikan di dalam menggunakan seterika
dengan penyemprot uap? Jelaskan.
98
18. Sebutkan bagian-bagian seterika listrik yang mudah rusak !
19. Sebutkan kemungkinan penyebab dan bagaimana pemecahannya jika bodi
seterika listrik menjadi bertegangan.
20. Lengkapilah gambar berikut dengan membubuhkan nama-nama komponen
pada kotak yang masih kosong.
DAFTAR PUSTAKA
Billy and James price, 1983, Centrall Heating and Air Conditioning Repair
Guiede, tab Books Inc.
BSN, 2000, Persyaratan Umum Instalasi Listrik 2000, Yayasan PUIL, Indonesia.
H.R.Ris, 1990, Elektrische Installationen Und Apparate, Aarau, Schweiz.
Rubini, Hadi Siswanto, 1982, Alat Rumah Tangga Listrik, Depdikbud.
Weber Louis, 1981, Apliance Repairs made Easy, Beckman House, New York
Yosep Eiselt, 1984, Fehler Suche in Electrichen Anlage Und Geraten, Plaum
Verlag, Munchen
99
4
Sistem Pengendali Elektro
Magnetik
A. Objektif
1. Menjelaskan prinsip kerja sistem kendali elektromagnetik
2. Mengoperasikan sistem pengendali elektromagnetik
3. Menjelaskan data operasi sistem kendali elektromagnetik
4. Mengoperasikan mesin produksi dengan sistem pengendali
elektromagnetik
5. Melakukan tindakan pengamanan pada operasi sistem kendali
elektromagnetik yang mengalami gangguan
B. Uraian Materi
1. Diagram Dasar Rangkaian Pengendali
Menurut peraturan umum sistem ketenagalistrikan semua elemen
penghubung digambarkan dalam kedudukan tidak bekerja (normal),
kecuali rangkaian yang menggunakan sensor elevasi air atau kontak
pelampung digambarkan sesuai kedudukan yang diinginkan.
Gambar 62. Kotak Kotak
Kode huruf pengenal ditempatkan disamping kiri atau disebelah
atas simbol komponen dan untuk penomorannya dituliskan disamping
kanannya.
100
TABEL 1. Kode huruf pengenal dan fungsinya
Kode
Fungsi
Penggunaan
Contoh
L
Line penghantar fase
Jaringan
L1, L2, L3
N
Line penghantar nol
Jaringan
N
F
Alat pengaman
MCB, Termorelai, Sekring
FI
Pengaman arus bocor
ELCB
S
Pemutus, penghubung
Sakelar, tombol tekan atau
bentuk sakelar lainnya.
H
Sinyal, indikator atau Lampu pilot, sirine
alarm
K
Kontaktor, relai
Kontak
bantu
A
Fungsi bantu
Kontaktor
bantu
M
Fungsi utama
Kontaktor
utama
T
Dengan tunda waktu
Relai waktu
F1, F2, F3
FI
utama,
S1, S2, S3
H1, H2, H3
kontak
K1, K2, K3
bantu,
relai
KA, K1A,
K3A
utama,
relai
KM, K2M,
K3M
KT, K2T,
K3T
Susunan diagram rangkaian dan komponen pengendali.
Diagram rangkaian sedapat mungkin digambarkan dengan satu
garis yang tegak lurus antara penghantar fase di atas dan penghantar nol di
bawah, sedangkan sumber tegangan selalu digambarkan disebelah kiri.
101
Diagram rangkaian:
(+) Penghantar fase
(S) Kontak atau tombol
S
(H) Beban lampu
(-) Penghantar nol.
(=) Sumber listrik dari baterai (accu).
H
Untuk menggambarkan sakelar, tombol dan kontak-kontak agar
selalu dibuat dalam satu garis lurus (perhatikan dan bandingkan contoh
penggambaran rangkaian pengendali yang salah dan gambar yang benar
berikut di bawah ini).
a) Gambar yang salah.
Kesalahan dalam penggambaran :
L
 Kontaktor K mesti terletak di
bawah kontak K1.
S1
 Kontak K2 mesti digambar
K3
membuka dari kiri ke kanan
(seperti kontak tombol S2) dan
S2
K2
H
segaris dengan kontak-kontak
lainnya.
 Kontak K3 mesti digambar
K
tegak lurus dan segaris dengan
K1
N
kontak-kontak lainnya.
 Lampu H mesti digambar
diantara
baris
kontak
K1
dengan line penghantar nol
(N).
102
b) Gambar yang benar.
Keterangan :
(L) Penghantar fase dibaris
atas.
L
(S1, S2) Tombol tekan OFF,
ON.
S1
(K2, K3) Kontak-kontak yang
S2
K2
K3
digambarkan sebaris dengan
tombol S2 atau lainnya dan K1
digambarkan dalam baris yang
lain sebelum beban (K, H).
K1
(K, H) Sebagai beban
K
H
digambarkan diantara baris
kontak-kontak dan penghantar
N
nol (N).
(N) Penghantar nol dibaris
ditempatkan paling bawah.
Gambar 63. Skema Rangkaian Pengendali yang salah dan yang benar
Disamping susunan diagram rangkaian dan komponen rangkaian
pengendali yang benar, untuk memudahkan dan mengetahui “ jumlah kontak
bantu NO dan NC dari kontaktor atau relai yang digunakan pada rangkaian
pengendali ” perlu dituliskan kembali dalam kolom bawah masing-masing
kontaktornya (lihat contoh gambar berikut).
103
S2
K1
K1
K2
Keterangan :
 Gambar
rangkaian
sistem
pengendali
digambarkan
K2
disebelah
atas pengantar nol.
K2
K1
H
 Kontak NO dan NC
yang digunakan masing-
N
NO NC
2
-
NO NC
1
1
masing
kontaktor
K1
dan K2 dicantumkan di
bawah pengantar nol.
Gambar 64. Cara Penulisan Jumlah Kontak Bantu NO dan NC
Macam-macam Diagram
Macam-macam diagram pada dasarnya dapat dibedakan :
a) Diagram satu garis.
Diagram satu garis penggambarannya relatif sederhana karena pada
dasarnya merupakan rangkaian gambar simbol, tidak terlalu detail dan banyak
digunakan untuk gambar pedoman pelaksanaan di lapangan sehingga hanya
terdiri dari garis-garis besar dari instalasi yang dipasang.
104
3x380/220 V~
F1
K1
F2
M
3~
Gambar 65. Cara Penulisan diagram satu garis
Gambar diagram kerja / pengawatan sangat jarang digunakan dalam
aplikasi dilapangan karena dalam penggambarannya dibuat secara lengkap.
Gambar ini merupakan gabungan antara rangkaian utama dan pengendali.
Satu hal yang merupakan elemahan dari penggambaran ini adalah jika
kemungkinan terdapat kesalahan akan menyulitkan orang yang melakukan
koreksi, sebab tidak ada yang baku dan bersifat lebih bebas. Perlu diketahui
bahwa untuk keperluan yang mendesak memahami diagram kerja ini akan
membutuhkan waktu relatif lama.
105
Gambar 66. Diagram Pengawatan Rangkaian Kontrol Motor
b) Diagram lintasan / aliran
Diagram lintasan / aliran ini paling banyak digunakan untuk
menggambar rangkaian instalasi yang didalamnya merupakan gambar detail
dari diagram satu garis karena didalam diagram lintasan / aliran dapat dibuat
rangkaian utama dan rangkaian pengendali secara terpisah. Masing-masing
rangkaian yang berbeda digambarkan dari kiri rangkaian utama dan disebelah
kanannya rangkaian pengendali serta semua elemennya diberi kode huruf
pengenal atau penomoran yang sudah dibakukan.
106
Rangkaian Utama
L1
L2
L3
N
Rangkaian Pengendali
L
F3
F2
F1
S0
K1
S1
K1
F2
K1
PE
M
3~
N
Gambar 67. Diagram Utama dan Rangkaian Pengendali Kontrol Motor
2. Skema Simbol Rangkaian Pengendali
Untuk memahami skema simbol rangkaian pengendali dengan
baik, dapat menggunakan beberapa cara sebagai berikut :
1. Menyebutkan skema simbol rangkaian pengendali seperti yang
tersebut dalam kolom keterangan tabel dari nomor 1 s/d 72.
2. Menggunakan skema simbol rangkaian pengendali untuk
perencanaan instalasi listrik.
3. Menggambarkan skema simbol rangkaian pengendali dalam
bentuk rangkaian utama atau rangkaian pengendali.
4. Membaca simbol, gambar rangkaian pengendali.
107
Sekema Simbol
Didalam perencanaan suatu sistem nstalasi listrik digunakan beberapa simbol
seperti ditunjukkan dalam tabel berikut :
No.
Simbol IEC
1.
atau
Simbol Lain
atau
2.
atau
3.
atau
Keterangan
Kontak Normal
Terbuka (NO) Normaly
Open.
Kontak Normal
Tertutup NC (Normaly
Close)
Kontak Pengubah
dengan pemutusan
a) Kontak dengan
penutupan awal
b) Kontak dengan
pembukaan awal
4.
a)
b)
5.
Kontak pengubah dua
jalan dengan pembuka
ditengah
6.
Operasi manual
(simbol umum)
7.
Operasi manual dengan
memutar
8.
Operasi manual dengan
menekan
9.
Operasi manual dengan
pukulan
misal . Emergency
10.
Operasi manual dengan
kunci
108
11.
Operasi manual dengan
disentuh, misal. rol
12.
Kunci Mekanik
13.
Keling Mekanik
14.
Roda tangan yang dapat
ditutup
15.
Tombol (simbol
umum).
16.
a) Tombol tekan NO
b) Tombol tekan NC
a)
b)
a
17.
Saklar putar NO/NC
seporos
18.
Sakelar tekan NO/NC
seporos
19.
Saklar satu kutub
dengan empat posisi.
20.
Penutup dengan
gerakan kontak tertunda
tunda hubung.
21.
atau
atau
atau
TDC
Pembuka dengan
TDO gerakan kontak
tertunda, tunda buka/
lepas.
109
110
22.
Penutup dengan
atau
tdo
gerakan kontak
tertunda , tunda buka /
lepas
23.
atau
atau
atau
TDC
Pembuka dengan
gerakan kontak tertunda
, tunda hubung.
24.
Saklar pengapung NO.
Sakelar pengapung NC.
25.
a) Kontak penutup
saklar limit.
b) Kontak pembuka
a)
b)
a)
26.
b)
saklar limit.
Saklar limit dengan
kontrol mekanik pada
kedua arah dan dua
rangkaian terpisah.
27.
Saklar limit dengan
kontrol tekanan
P>
P>
mekanik NO dan NC.
28.
Pemutus termis suatu
termorelay.
a) Kontak penutup
a)
b)
b) Kontak pembuka
111
29.
Pemutus
elektromagnetis.
Contoh : MCB.
30.
Pengaman arus bocor
tanah (ELCB).
31.
Miniatur Circuits
Breaker (MCB).
32.
Fuse
Zekering.
atau
33.
Pemisah dengan
zekering.
34.
Pemisah tiga kutub.
35.
Pengaman zikering.
36.
Saklar beban tiga kutub.
37.
a) Bagian kontrol
termis pemutus arus
lebih satu kutub.
112
b) Bagian kontrol
termis pemutus arus
lebih tiga kutub.
38.
1
3
Pemutus dengan termal
5
– relai.
2
4
6
39.
Saklar tiga kutub
dengan pelayanan
elektromagnetik dan
pengaman termis fasa
tiga .
40.
Saklar tiga kutup
dengan pengaman
termis pemutus arus
lebih dan pengaman
maxsimun termis fasa
tiga.
I> I> I>
41.
Simbol umum
kumparan kontaktor /
relai
42.
Kumparan suatu
kontaktor / relai.
43.
Kumparan relai dengan
kerja tunda (timer).
44.
Kumparan dengan dua
lilitan paralel
113
45.
AND Gate
46.
OR Gate
47.
NAND Gate
48.
NOR Gate
49.
Set / Reset Flip flop
50.
Dioda Led
51.
Dioda Zenner
52.
Transistor NPN
53.
Transistor PNP
54.
Dioda
(A)
55.
(K)
Penyearah sistem
jembatan (bridge)
56.
Weker
57.
Sirine
114
58.
Horn
59.
Bel
60.
Lampu, simbol umum
61.
Lampu indikator
62.
Lampu tabung (TL)
63.
Potensiometer
64.
Tahanan dengan kontak
- kontak cabang tetap
65.
atau
Transformator dengan
kumparan terpisah
66.
67.
atau
atau
Auto transformator
Transformator arus
(current transfomer)
68.
69.
G
Simbol Generator,
simbol umum.
a) Motor arus bolak
balik (MABB).
115
M
~
M
=
a)
b)
70.
b) Motor arus searah
(MAS).
Motor arus bolak balik
dengan rotor sangkar , 3
M
3~
ujung kumparan pada
stator hubung bintang
atau segitiga
71.
Motor arus bolak balik
M
3~
dengan kumparan rotor,
3 ujung kumparan pada
stator dan 3 ujung
kumparan rotor yang
dapat diasut
72.
Motor arus bolak balik
dengan rotor sangkar,
M
3~
ujung kumparan pada
stator untuk tipe motor
kumparan terpisah.
Catatan: Dikutip dari buku Instalasi Listrik Industri
116
3. Pengaman Arus Lebih.
Kontaktor dibedakan menjadi 2 (dua) bagian :
a. Kontaktor utama
b. Kontaktor bantu
Kode angka yang terdapat pada kontaktor:
Masukan kontaktor utama biasanya dihubungkan dengan nomor
kode terminal 1, 3, 5 atau L1, L2, L3 dan untuk keluarannya melalui
nomor kode terminal tersendiri yaitu 2, 4, 6 atau T1, T2, T3.
Nomor kode terminal berikut ini untuk menunjukkan jenis normal
kontaknya, yaitu untuk kontak NC atau NO pada kontaktor utama maupun
kontaktor bantu
Misalnya dengan angka satuan 1, 2, 3, 4 (lihat contoh berikut) :
21
Angka satuan satu dan dua menunjukkan jenis kontak
yang tertutup dalam keadaan normal (NC)
22
line
13
Angka satuan tiga dan empat menunjukkan jenis
14
kontak yang normalnya membuka (NO).
Kontak bantu yang dimiliki kontaktor utama biasanya tertera pada
tabel data kontaktor tersebut, yaitu ditulis dengan angka 01 artinya
terdapat satu kontak bantu NC dan atau dengan angka 10 yaitu terdapat
satu kontak bantu NO. Untuk lebih jelasnya kontak NO ditunjukkan pada
angka puluhannya sedangkan kontak NC dilihat pada angka satuannya.
117
a. Pemilihan kontaktor
Pemilihan kontaktor harus memperhatikan beberapa hal berikut ini :
a)
Tegangan kerja.
b)
Besarnya daya.
c)
Kemampuan hantar arus (kontaknya).
d)
Jumlah kontak bantu yang dimiliki.
b. Pemilihan relai termal yang harus memperhatikan :
a)
Kemampuan hantar arus (KHA).
b)
Tegangan kerja nominal.
c)
Nilai nominal arus beban lebih (seting arus beban lebih).
Termorelai hanya mempunyai kontak bantu saja dan diagram kontak-kontak
termorelai digambarkan seperti berikut :
 Kontak nomor 95  96 disebut kontak pembuka (NC)
 Kontak nomor 97  98 disebut kontak penutup (NO)
 Kontak nomor 95 – 96 – 98 disebut kontak tukar (NO/NC)
a. Konstruksi TOR
95
97
96
98
95
96
98
b. Diagram kontak-kontak
Gambar 68. Konstruksi KontaktorMagnit dan SistemPenomoranTerminal
118
Berikut rangkaian kontaktor dengan thermal relay
A1
1
3
5
A2
2
Konstruksi Kontaktor dan TOR
4
6
97
95
98
96
Diagram kotak kontak pada Kontaktor
Magnit
Gambar 69. Konstruksi Relai Termal dan SistemPenomoranTerminal
c. Penulisan kode
Penulisan kode pada kontaktor utama dan termo relai dapat diartikan
sebagai berikut :
CA 3 - 12 - .. V .. - 10 + CT 3 / 0,16 A
Kontaktor
Fungsi
utama
Konstruksi 3
Kemampuan
hantar arus (A)
Tegangan
kerja kontak (V)
NO
Kontak bantu :
NC
Termorelai
konstruksi 3
Seting
arus maksimum
119
d. Gambar rangkaian kontaktor dengan termal relai.
Rangkaian Utama
Rangkaian Pengendali
L1
L2
L3
N
L
F2
F2
F1
S0
K1
S1
K1
F3
PE
K1
M
3~
N
Gambar 70. Diagram fungsi kerja kontaktor K1 terhadap S0 dan S1
Komponen
Posisi
Fungsi Kerja Komponen
1 2 3
S0 : Tombol
Stop
S1 : Tombol
On
K1 : Kontaktor
1
0
1
0
1
0
4
5 6 7
8
1 2 3
120
e. Pengendalian Kontak Permanen dan Tombol Tekan
1) Rangkaian pengendali kontak permanen.
P
S1
K1
S2
K1
H1
K1
H2
N
2) Rangkaian pengendali tombol tekan.
L
F0
F1
N
Gambar 71. Pengendalian Kontak Permanen dan Tombol Tekan
121
LATIHAN
1. Jelaskan empat hal penting untuk memilih kontaktor magnetik ?
2. Jelaskan tiga hal penting yang anda ketahui untuk memilih Termal relai.?
3. Jelaskan jenis kontak bantu pada diagram kontak termorelai di bawah ini !
95
97
96
98
95
96
98
4. Gambarkan diagram rangkaian kontaktor dengan relai termal dan lengkapilah
sistem penomoran terminalnya !.
5. Jelaskan arti penulisan kode pada kontaktor utama dan relai termal berikut ini
!
CA 3 - 12 - .. V .. - 10 + CT 3 / 0,16 A
a) .....
b) .....
c) .....
d) .....
Termorelai
konstruksi 3
e) .....
122
6. Buat Rangkaian modul yang tersedia sesuai gambar rangkaian.
7. Aktifkan rangkaian dan isilah tabel kebenaran di bawah ini sesuai hasil
percobaan.
TABEL 1 : Kebenaran rangkaian pengendali kontak permanen.
NO
Posisi Saklar
1
2
3
4
Kondisi Lampu
S1
S2
Lp 1
Lp 2
ON
ON
OFF
OFF
ON
OFF
ON
OFF
………..
………..
………..
………..
…………
…………
…………
…………
Keterangan
………………………
……………………….
TABEL 2 : Kebenaran rangkaian pengendali tombol tekan.
NO
Tombol start
Tombol stop
S0
Kondisi
S2
S3
S1
1
OFF
OFF
menutup
menutup
2
OFF
ON
menutup
menutup
3
ON
OFF
menutup
menutup
4
ON
ON
menutup
menutup
5
Beban
Lebih
menutup
menutup
Kondisi Lampu
Kontaktor
H1
H2
H3
……………
……………
……………
……………
……………
……………
……………
……………
……………
.
……
……
……
……
……
……
……
……
…….
.
……
……
……
……
……
……
……
……
…….
.
……
……
……
……
……
……
……
……
…….
.
123
8. Rangkaian Pengunci
a. Gambar Rangkaian Pengendali
L
S0
K1
S1
K2
S2
K2
K1
K1
H1
K2
H2
N
b. Buatlah rangkaian sesuai dengan gambar kerja di atas !
c. Aktifkan rangkaian dan isilah tabel kebenaran sesuai hasil percobaan.!
TABEL. Kebenaran rangkaian pengunci
NO
Tombol Tekan
Kontaktor Magnet /
Lampu
1
2
So
_
_
S1
x
_
S2
_
x
K1 / L1
……………
……………
3
4
5
6
7
x
_
_
x
_
_
_
x
_
x
_
x
_
_
x
……………
……………
……………
……………
……………
Keterangan
K2 / L2
…………… x
= tekan
…………… sesaat
ON = kerja /
menyala
…………… OFF = tidak
…………… menyala
……………
……………
…………… Tekan
bersamaan
123
Mengoperasikan Sistem Pengendali
Elektronik
5
A. Objektif
1. Menjelaskan prinsip pengoperasian sistem pengendali elektronik.
2. Merencanakan rangkaian kendali elektronik sederhana.
3. Membuat rangkaian kendali elektronik sederhana.
4. Mengoperasikan sistem kendali elektronik.
5. Menjelaskan data operasi sistem kendali elektronik.
6. Melakukan tindakan pengamanan pada sistem kendali elektronik yang
mengalami gangguan.
B. Uraian Materi
1. Pengenalan PLC
Di dalam teknik pengendali dibedakan menjadi dua jenis pengendali :
1. Pengendali terprogram dengan pengawatan:
a. program tetap melalui pengawatan
b. program tidak tetap melalui sakelar pilih
2. Pengendali terprogram yang tersimpan dengan PLC :
a. Program tersimpan yang dapat diprogram bebas melalui RAM
(Random Access Memory).
b. Program tersimpan yang programnya tidak dapat diubah-ubah melalui
ROM (Read Only Memory), PROM (Programmable Read Only
Memory), EPROM (Eraseable Programmable Read Only Memory).
Pengendali terprogram tetap dengan pengawatan dapat dioperasikan
melalui komponen-komponen relai, magnetik kontaktor dan rangkaian
elektronik. Kontak hubung-tutup dari komponen-komponen tersebut yang
melakukan kerja rangkaian pengendali. Melalui kontak-kontak relai
124
hubungan seri - paralel rangkaian pengendali dibuat. Fungsi pengendali dapat
dihasilkan melalui pengawatan dari komponen-komponen tersebut.
S2
S1
K1
K1
Elemen
Input
S3
Elemen
Output
S4
Elemen
Proses
K1
Elemen Input :
Tombol tekan S1, S2, S3,
S4
Elemen Proses
:
Relay K1
Elemen Output :
Lampu H1
Sambungan antara elemenelemen tersebut melalui
pengawatan.
H1
Gambar 72. Rangkaian Sistem Pengendali Dengan Pengawatan
Pada pengendali terprogram dengan PLC, fungsi pengendali tidak
tergantung dari pengawatannya. Elemen input ( tombol tekan, sensor ) dan
elemen output dihubungkan ke peralatan PLC. Hubungan elemen input dan
output tidak dilakukan dengan pengawatan tetapi melalui pemrograman
dengan peralatan pemrogram komputer atau peralatan khusus.
Elemen
Input
S2
S1
Elemen
Proses
Elemen
Output
H1
S3
S4
Elemen Input :
Tombol tekan S1, S2, S3,
S4
Elemen Proses :
PLC
Elemen Output :
Lampu H1
Sambungan antara elemenelemen input dan output
tidak melalui pengawatan,
tetapi melalui program.
Gambar 73. Pengendali Dengan PLC
125
Programmable
logic
controller
(PLC)
yang
pertama
telah
dikembangkan oleh para insinyur General Motor pada tahun 1968, saat mana
perusahaan menemukan jalan buntu untuk mencari pengganti sistem kontrol
relai yang sangat komplek. Sehingga ditetapkan bahwa sistem kontrol baru ini
(PLC) harus memenuhi beberapa persyaratan yang sekaligus merupakan
keuntungannya, yaitu sebagai berikut:
1. Pemrograman sederhana
2.
Perubahan program tanpa harus merubah sistem (tidak ada perubahan
instalasi di dalamnya)
3.
Lebih kecil, lebih murah dan lebih stabil dari pada hubungan sistem
kontrol relai
4. Sederhana, biaya perawatan murah
Perkembangan
berikutnya difokuskan
di dalam sistem
yang
memungkinkan sambungan dilakukan secara sederhana untuk sinyal-sinyal
biner. Ketentuan-ketentuan seperti bagaimana sinyal-sinyal dihubungkan
adalah menjadi bagian tugas di dalam program kontrol. Dengan sistem
kontrol baru ini menjadi mungkin untuk pertama kali merencanakan sinyalsinyal pada layar dan menyimpan di dalam penyimpan elektronik.
Sejak itu, tiga dekade telah dilewati, hingga kemajuan yang sangat
pesat telah dilakukan di dalam pengembangan elektronik mikro, seperti
halnya pada PLC. Misalnya, bagaimana mengoptimalkan program tanpa
harus kuawatir dengan kapasitas memori yang terbatas. Sekarang hal ini
menjadi sesuatu yang sangat mudah untuk diatasi.
Selain itu jangkauan fungsinya telah berkembang sangat pesat.
Limabelas tahun yang lalu, visualisasi proses, dan proses analog dengan
menggunakan PLC sebagai kontrol dianggap sebagai suatu impian. Sekarang,
pendukung dari fungsi-fungsi ini telah menyatu dengan banyak PLC.
126
2. Area Penggunaan PLC
Setiap sistem atau mesin mempunyai sebuah pengontrol. Tergantung
pada jenis teknologi yang digunakan, media kontrol dapat dibagi dalam
pengontrol pneumatik, hidrolik, listrik, dan elektronik. Seringkali, gabungan
dari teknologi yang berbeda juga digunakan. Selanjutnya, perbedaan dipilah
antara pemrograman dengan pengawatan (hard-wired programmable),
sebagai contoh: pengawatan pada mesin listrik atau komponen-komponen
elektronik) dan PLC (pemrograman kontrol logika).
Pemrograman dengan pengawatan digunakan terutama dalam hal, jika
beberapa pemrograman ulang oleh pemilik alat selalu dilakukan berulangkali
dan jenis-jenis pekerjaan tertentu dikembangkan dengan pengontrol khusus.
Jenis penggunaan pengontrol seperti ini ditemukan di dalam mesin cuci
otomatis, video kamera, mobil-mobil.
Bagaiymanapun,
jika
ukuran
pekerjaan
tidak
memerlukan
pengembangan pengontrolan secara khusus atau jika pemakai memiliki
kecakapan untuk membuat atau merubah program secara bebas, atau men-set
timer (pewaktu) dan counter (penghitung), maka menggunakan pengontrol
umum, dimana program ditulis ke dalam sebuah memori elektronik, adalah
pilihan yang lebih disukai. PLC menampilkan seperti halnya pengontrol
umum. Dia dapat digunakan untuk aplikasi yang berbeda-beda dan melalui
program disambung di dalam memori penyimpannya.
127
Gambar 74. Contoh penerapan PLC
Tugas pokok PLC meliputi membuat sambungan sinyal-sinyal input
melalui program tertentu dan jika ‘benar’, akan disambungkyan ke saluran
output. Bentuk-bentuk aljabar Boolean adalah dasar matematis untuk operasi
ini, dimana diterima secara tepat dua keadaan yang ditetapkan pada salah satu
variabel: “0” atau “1”. Jadi sebuah output hanya dapat memberikan dua
keadaan ini. Misalnya, sambungan motor bagaimanapun harus dapat di-onkan (“1”) atau di-off-kan (“0”), yaitu melalui kontrol.
Fungsi ini telah menciptakan yang disebut PLC: Programmable
Logic Controller, yakni sifat-sifat input/output adalah sejenis dengan kontrol
elektromagnit atau kontrol katup pneumatik; hanya saja program disimpan di
dalam memori elektronik.
Bagaimanapun, tugas-tugas pada PLC mampu melipatgandakan
dengan cepat: fungsi timer dan counter, setting dan resetting memori maupun
fungsi-fungsi matematika. Keperluan-keperluan yang harus dipenuhi oleh
PLC terus melaju sejalan dengan berkembangnya penggunaan PLC dan
pengembangannya di dalam teknologi otomasi. Sebagai contoh, yakni
visualisasi keadaan mesin sebagaimana halnya program kontrol yang sedang
dijalankan, melalui layar atau monitor. Demikian halnya pengontrolan, yaitu
fasilitas untuk mengunci proses kontrol atau, untuk mencegah orang lain yang
128
tidak berkepentingan. Pada saat yang sama, hal tersebut menjadi sesuatu yang
sangat diperlukan untuk menyambungkan dan mengharmoniskan sistemsistem terpisah yang dikontrol dengan PLC melalui teknologi otomasi.
Dengan demikian sebuah komputer dapat melayani beberapa sistem PLC.
Jaringan beberapa PLC dengan komputer master dilakukan melalui
interfase untuk komunikasi khusus. Untuk itu beberapa PLC yang baru dibuat
kompatibel secara terbuka dengan sistem rel (bus) standar, seperti Profibus
untuk DIN 19 425. Sehingga memungkinkan penambahan kapasitas kerja
yang sangat besar pada pengembangan PLC.
Pada akhir tahun tujuhpuluhan, input dan output berbentuk biner, saat
ini diperluas dengan penambahan input dan output analog (pengukuran gaya,
setting kecepatan, sistem posisioning servo-teknik). Pada saat yang sama,
perolehan atau perbandingan nilai penentu/aktual memungkinkan sinyal
analog sebagai output dan sebagai hasilnya terwujudlah fungsi teknik kontrol
otomatis, daerah yang sangat luas inilah cakupan PLC (Programmable Logic
Controller).
PLC saat ini dipasarkan dengan fasilitas untuk diadaptasi sesuai
permintaan pasar seperti halnya keluesan untuk dimungkinkan cocok dengan
berbagai jenis aplikasi. Misalnya, PLC mini sekarang tersedia dengan
beberapa I/O, juga tersedia PLC yang lebih besar dengan 28 atau 256 I/O.
Gambar 75. Contoh PLC CPU S5-95U Dengan internal & external I/O
129
Beberapa PLC dapat diperluas dalam arti menambahkan modul/unit
I/O, analog, posisioning dan komunikasi. PLC khusus untuk keperluan teknik
penyelamatan, untuk tugas pelayaran atau pertambangan. PLC sekarang juga
dapat memproses beberapa program secara simultan (multitasking).
Akhirnya, PLC yang ada di Industri dipadukan dengan komponen-komponen
otomasi yang lain. Dengan demikian di desain agar dapat digunakan pada
daerah aplikasi yang lebih luas.
3. Bentuk Dasar PLC
Istilah ‘programmable logic controller’ oleh IEC 1131, Bag. 1
didefinisikan sebagai berikut:
“Sebuah sistem elektronik yang dioperasikan secara digital, dirancang
untuk digunakan di lingkungan industri, menggunakan memori yang dapat
diprogram untuk menyimpan instruksi-instuksi pemakainya secara internal
seperti halnya logika, urutan (sequencing), pewaktu (timing), dan aritmatika,
guna mengontrol mesin melalui input dan output digital atau analog dari
berbagai jenis mesin atau proses. PC dan sambungan peripheral keduanya
dirancang sedemikian rupa sehingga dapat dengan mudah diintegrasikan ke
dalam sistem kontrol industri dan digunakan secara mudah di dalam semua
fungsi-fungsi yang diinginkannya”.
Saat ini, PLC merupakan bagian tak terpisahkan dari proses otomasi.
Gambar 3.1 berikut mengilustrasikan susunan rangkaian otomasi dengan
PLC. Sistem kontrol diperlihatkan secara sederhana, merupakan penerapan
PLC tanpa jaringan.
130
Gambar 76. Otomasi melalui PLC
Komponen-komponen dasar pada sistem kontrol meliputi:
1. Programmable logic controller (PLC)
Dengan ini, kita mengetahui modul-modul elektronik melalui semua
sistem atau fungsi-fungsi mesin yang dikontrol, dialamati dan diaktifkan
di dalam urutan logika.
2. Sensor-sensor
Komponen-komponen ini ditempatkan secara langsung pada sistem
mesin yang dikontrol, dan kondisi aktual dari sensor-sensor ini
dikomunikasikan melalui PLC.
3. Aktuator
Komponen-komponen ini ditempatkan secara langsung pada sistem atau
mesin yang dikontrol dan selanjutnya PLC akan merubah atau
mempengaruhi status maupun juga proses teknis.
4. PC atau Piranti Pemrograman
Ini digunakan untuk membuat program logika pada sistem atau mesin
yang dikontrol dan untuk mentransfer ke memori PLC. Pada saat yang
sama, alat-alat pemrograman ini juga digunakan sebagai pendukung
untuk pengetesan program PLC dan perintah pada pengontrol.
5. Unit Display dan Kontrol
131
Dengan ini, Saudara dapat memonitor atau mempengaruhi operasi pada
sistem atau mesin.
Komponen-komponen sistem Programmable Logic Controller
Sebuah PLC tidak lebih dari sebuah komputer yang didesain secara
khusus untuk tugas-tugas pengontrolan tertentu. Komponen terpenting pada
sistem kontrol adalah PLC dan programnya. Gambar 3.2 berikut
mengilustrasikan komponen-komponen sistem sebuah PLC.
Gambar 77. Komponen-komponen sistem PLC
PLC disambungkan ke sistem yang dikontrol melalui modul-modul
input dan output. Sistem yang dikontrol memberikan sinyal-sinyal input
(kebanyakan biner) melalui sensor-sensor ke modul-modul input. Sinyal ini
diproses di dalam sebuah unit pemrosesan utama, yaitu komponen utama dari
PLC. Untuk formulasi standar IEC, dikenal sebagai “central control unit”
(CCU). ‘Spesifikasi’ untuk pemrosesan sinyal-sinyal didefinisikan di dalam
program PLC. Hasil pemrosesan dikeluarkan pada aktuator sistem melalui
modul output.
Jadi fungsi sebuah modul input adalah untuk mengkonversikan sinyalsinyal masukan ke dalam sinyal-sinyal yang dapat diproses oleh PLC dan
membawanya ke unit pusat kontrol. Tugas sebaliknya dilakukan oleh modul
output. Sinyal PLC ini dikonversi ke dalam sinyal-sinyal yang cocok untuk
aktuator.
132
Pemrosesan sinyal-sinyal aktual dilakukan di dalam CPU sesuai
dengan program yang tersimpan di dalam memori.
4. Program PLC
Program PLC terdiri dari instruksi-instruksi urutan logika. Program
kontrol disimpan di dalam penyimpan khusus, penyimpan elektronik yang
dapat dibaca, disebut penyimpan program PLC. RAM khusus
yang disuply sebuah battery digunakan selama pengembangan program,
dengan demikian isi rogram dapat diubah secara cepat.
Program PLC dapat dibuat dalam beberapa cara: melalui jenis
perintah assembler dalam “statement list”, dalam tingkatan yang lebih tinggi,
orientasi masalah bahasa seperti halnya kalimat terstruktur atau dalam bentuk
flow chart sebagaimana digambarkan oleh chart fungsi. Di Eropa,
penggunaan blok diagram fungsi yang didasarkan pada chart fungsi dengan
simbol-simbol grafik untuk gerbang logika inilah yang banyak digunakan. Di
Amerika, ‘ladder diagram’ adalah bahasa yang lebih disukai oleh para
penggunanya.
Setelah penugasan dan pengontrol bebas dari error-fungsi, maka
sebaiknya dilakukan pengiriman program PLC pada memori yang hanya
dapat dibaca, tanpa dapat dihapus, sebagai contoh EPROM. Jika program
dijalankan, ini akan diproses di dalam siklus secara kontinu.
5. Sinyal-sinyal input
Sinyal-sinyal input muncul pada PLC melalui sensor-sensor. Sinyalsinyal ini berisi informasi tentang status sistem yang dikontrol. Hal ini
dimungkinkan untuk sinyal-sinyal input biner, digital, dan analog.
Sebuah PLC hanya dapat menyimpan dan mengeluarkan sinyal-sinyal
listrik. Dengan alasan ini, sinyal-sinyal bukan listrik harus dikonversikan ke
dalam sinyal listrik dengan sensor-sensor. Contoh sensor: tombol tekan,
sakelar, limit switch, sensor proximity.
Sinyal-sinyal output mempengaruhi sistem yang dikontrol. Sinyalsinyal dapat dikeluarkan dalam bentuk sinyal biner, digital, atau analog.
133
Sinyal output diperkuat ke dalam sinyal-sinyal kontak melalui aktuator atau
dikonversikan ke dalam sinyal-sinyal dalam bentuk energi yang lain. Contoh
aktuator adalah: lampu, buzzer, bel, kontaktor, silinder dengan katup
solenoid, motor-motor stepper.
6. Hubungan Antar Modul
Tergantung pada bagaimana unit pusat kontrol dihubungkan ke
modul-modul input dan output, pemisahan dapat dibuat antara PLC-PLC
compact (modul input, unit pusat kontrol dan modul output di dalam satu
kemasan) atau PLC-PLC modular (per modul).
PLC-PLC modular memang disusun secara terpisah. Modul-modul
diperlukan untuk aplikasi praktis, selain daripada itu modul-modul I/O digital,
termasuk modul analog, posisioning (pengaturan posisi) dan komunikasi –
dapat dimasukkan di dalam sebuah rak, dimana modul-modul secara terpisah
dapat dihubungkan melalui sebuah sistem bus/rel. Desain jenis ini juga
dikenal sebagai teknologi berantai. Dua contoh PLC modular diperlihatkan
dalam gambar di atas. Ini mewakili seri PLC modular yang sudah terkenal
oleh AEG Modicon dan seri terbaru S7-300 oleh Siemens.
Bentuk PLC card adalah jenis khusus dari PLC modular,
dikembangkan hingga beberapa tahun terakhir. Dengan jenis ini, nomor pada
modul-modul PCB secara terpisah distandarkan kemasannya. Festo FPC 405
adalah contoh dari desain jenis ini.
Gambar 78. PLC Compact (Mitsubishi FXO), PLC Modular
Siemens s7-300), PLC Plug-in Cards (Festo FPC 405)
134
Bentuk hardware PLC harus dibuat sedemikian rupa sehingga PLC
dapat bertahan dalam lingkungan industri seperti halnya tingkatan sinyal,
panas, kelembaban, fluktuasi arus sumber listrik, dan pengaruh-pegaruh
mekanik.
7. Struktur PLC
Dengan sistem komputer, perbedaan secara umum adalah terletak
pada hardware (perangkat keras), firmware (perangkat tetap), dan software
(perangkat lunak). Tetapi secara prinsip pokok PLC menggunakan struktur
yang sama dengan komputer mikro. Gambar 4.1 menggambarkan struktur
dasar sebuah komputer mikro.
Hardware terdiri dari piranti teknologi aktual, seperti PCB (printed
circuit boards), modul-modul terintegrasi, kabel-kabel, batery, kotak rumah.
Firmware adalah bagian dari software, dimana secara permanen
dipasang dan disediakan oleh pabrik pembuat PLC. Ini termasuk sistem dasar
rutin, digunakan untuk starting processor setelah power dihidupkan.
Disamping itu, ada sistem operasi dalam kasus PLC, dimana secara umum
disimpan di dalam ROM (Read Only Memory) yaitu sebuah penyimpan yang
hanya dapat dibaca atau didalam EPROM (Eraseable Program Read Only
Memory) dengan media penyimpan ini program lama dapat dimungkinkan
untuk dihapus dengan sinar ultraviolet
Gambar 79. Bentuk dasar sebuah komputer mikro
135
.Software digunakan untuk memprogram PLC, ditulis oleh pemakai
PLC. Program biasanya dipasang didalam RAM, random access memory,
dimana program secara mudah dapat dimodifikasi.
Hardware PLC – seperti pada kebanyakan sistem mikro komputer
sekarang – berdasarkan pada sistem bus. Sebuah sistem bus adalah sejumlah
jalur listrik dibagi ke dalam addres, data, dan jalur kontrol. Jalur address
digunakan untuk memilih address pada sambungan bus dan jalur data untuk
mengirim informasi yang diperlukan. Jalur kontrol diperlukan untuk
mengaktifkan bus yang benar juga sebagai transmitter atau pengirim (sender).
Kebanyakan bus yang disambungkan ke sistem bus adalah microprocessor
dan memori. Memori dapat dibagi ke dalam memori untuk firmware dan
memori untuk program dan data. Tergantung pada struktur PLC, modulmodul input dan output dihubungkan ke common bus tunggal atau – dengan
bantuan interface bus ke bus I/O eksternal. Teristimewa dalam hal sistem
PLC modular yang lebih panjang, bus I/O eksternal biasa digunakan.
Akhirnya, hubungan/sambungan diperlukan untuk piranti pemrograman
atau PLC, sekarang lebih banyak dalam bentuk interface serial.
136
Latihan
1. Sebutkan jenis-jenis pengendali yang Saudara ketahui !
2. Jelaska perbedaan antara pengendali terprogram dengan pengawatan dan
pengendali yang tersimpan dengan PLC dari segi penyambungannya ?
3. Jelaska beberapa macam elemen dalam pengendali terprogram?
4. Jelaskan keuntungan menggunakan PLC
5. Perhatikan gambar berikut! Tandai dan kelompokkan setiap komponen
rangkaian, termasuk dalam elemen yang mana ?
S1
K1
K1
S2
K1
H1
6. Sebutkan jenis-jenis media kontrol yang Saudara ketahui.?
7. Dimanakah pemrograman dengan pengawatan digunakan?
8. Dimanakah pemrograman dengan PLC digunakan?
9. Apa tugas pokok PLC?
10. Bagaimanakah definisi PLC menurut IEC 1131?
11. Sebutkan komponen-komponen dasar pada sistem kontrol!
12. Sebutkan komponen-komponen dasar dari PLC!
13. Sebutkan jenis-jenis sinyal input!
14. Jelaskan beberapa cara pemrograman PLC?
15. Jelaskan bagaimana pengisolasian listrik dilakukan antara sinyal-sinyal
sensor/aktuator dan PLC?
16. Sebutkan letak perbedaan sistem komputer dengan PLC! dan jelaskan!
137
17. Gambarkan dan jelaskan blok diagram bentuk dasar dari sebuah
mikrokomputer !