Rele Tegangan Lebih

Rele

Definisi

Relay adalah sebuah saklar elekronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya. Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:

1. koil         : lilitan dari relay
2. common  : bagian yang tersambung dengan NC(dlm keadaan normal)
3. kontak    : terdiri dari NC dan NO

Tentang Relay

Membedakan NC dengan NO:

NC(Normally Closed) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay tidak diberi tegangan) terhubung dengan common.

NO(Normally Open) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay tidak diberi tegangan) tidak terhubung dengan common.

Bagian-bagian relay dapat diketahui dengan 2 cara, yakni:

1. dengan cara melihat isi dalam relay tersebut
2. dengan menggunakan multimeter (Ohm)

Cara mengetahui relay tersebut masih berfungsi atau tidak dapat dilakukan dengan cara memberikan tegangan yang sesuai dengan relay tersebut pada bagian koilnya. Jika kontaknya masih bekerja NC-->NO atau NO-->NC, maka dapat dikatakan bahwa relay tersebut masih dalam keadaan baik.

Hubungkan common dan NO jika menginginkan rangkaian ON ketika koil diberi tegangan.

Hubungkan common dan NC jika menginginkan rangkaian ON ketika koil tidak diberi tegangan.

Jenis-jenis Relay

• SPST - Single Pole Single Throw.
• SPDT - Single Pole Double Throw. Terdiri dari 5 buah pin, yaitu:(2) koil, (1)common, (1)NC, (1)NO.
• DPST - Double Pole Single Throw. Setara dengan 2 buah saklar atau relay SPST.
• DPDT - Double Pole Double Throw. Setara dengan 2 buah saklar atau relay SPDT.
• QPDT - Quadruple Pole Double Throw. Sering disebut sebagai Quad Pole Double Throw, atau 4PDT. Setara dengan 4 buah saklar atau relay SPDT atau dua buah relay DPDT. Terdiri dari 14 pin(termasuk 2 buah untuk koil).

   Salah satu alat proteksi yang sangat dibutuhkan untuk mengamankan peralatan listrik ialah rele tegangan. Rele ini berfungsi untuk memantau tegangan dan akan memberikan sinyal melalui kontak-kontak keluarannya, jika tegangan yang dipantau lebih besar dari nilai maksimum atau lebih kecil dari nilai minimum yang diperkenankan. Rele ini umumnya bekerja secara elektronik dan rangkaian yang digunakan sangatlah sederhana, sehingga mudah untuk dipahami. Tulisan ini mencoba membahas suatu rangkaian rele tegangan yang sangat sederhana.

   Salah satu hal yang harus dihindari pada pengoperasian peralatan listrik ialah kelebihan tegangan (overvoltage) ataupun kekurangan tegangan (undervoltage). Kelebihan tegangan hampir dapat dipastikan akan merusak setiap peralatan listrik. Hal ini umumnya akan menyebabkan timbulnya panas yang belebihan sehingga dapat menyebabkan terbakarnya peralatan listrik tersebut. Sebaliknya, kekurangan tegangan belum tentu merusak peralatan listrik. Pada beberapa peralatan listrik seperti lampu pijar ataupun peralatan lain yang bersifat resistip, kekurangan tegangan tidak akan membahayakan peralatan tersebut. Tetapi bagi beberapa peralatan lain seperti motor induksi, kekurangan tegangan dapat menyebabkan faktor daya (cos-ϕ) yang terlalu rendah. Hal ini akan menyebabkan arus peralatan tersebut terlalu besar, sehingga menimbulkan panas yang berlebihan dan pada akhirnya akan merusak peralatan tersebut. Untuk menghindari hal-hal yang tidak diinginkan ini maka suatu panel distribusi tegangan rendah umumnya dilengkapi dengan rele tegangan yang berfungsi untuk memantau tegangan busbar. Jika nilai tegangan ini keluar dari batas-batas aman maka rele ini akan membuka pemutus CB utama sehingga catuan daya ke panel tersebut akan diputus. Selain rele tegangan panel ini juga dilengkapi dengan beberapa peralatan proteksi lain, seperti rele arus lebih (OCR), monitor fasa (RCP) dan lain sebagainya. Tulisan ini hanya membahas tentang rele tegangan.

2. Prinsip Kerja Dasar

    Rele tegangan elektronik umumnya mendeteksi besarnya tegangan melalui trafo tegangan atau yang lebih dikenal sebagai PT (potensial transformer). PT berfungsi untuk menurunkan tegangan yang masuk ke rele dan sekaligus mengisolasi rele dari tegangan rangkaian yang diukur. Masukan PT umumnya adalah 110V atau 220V sedangkan keluarannya adalah tegangan yang berkisar antara 12V hingga 24V, tergantung dari rangkaian yang digunakan. Tegangan keluaran PT ini selanjutnya dibandingkan dengan dua tegangan acuan, sebut saja VA untuk tegangan acuan atas dan VB untuk tegangan acuan bawah. Jika tegangan keluaran PT lebih besar dari VA maka rele keluaran pertama akan diaktipkan. Sebaliknya jika tegangan keluaran PT lebih kecil dari VB maka rele keluaran kedua yang akan diaktipkan

Untuk memudahkan proses perbandingan maka besaran yang dibandingkan adalah tegangan searah. Untuk itu maka tegangan keluaran PT harus terlebih dahulu diubah menjadi tegangan searah. Besarnya tegangan searah yang dihasilkan selanjutnya dibandingkan dengan tegangan acuan yang dapat diatur.

Agar dapat mengabaikan kelebihan atau kekurangan tegangan yang berlangsung sesaat (transient), maka rele tegangan biasanya dilengkapi dengan rangkaian tunda (delay) yang dapat menunda kerja kontak keluaran. Lamanya tundaan waktu dapat diatur, umumnya berkisar antara 0 hingga 10 detik.

3. Rangkaian Rele Tegangan

Seperti telah disebutkan sebelumnya, rele tegangan lebih ini mendeteksi tegangan melalui suatu PT. Agar sesuai dengan alat-alat ukur lain yang terpasang pada panel generator maka tegangan masukan nominal dari rele tegangan umumnya adalah 110V atau 220V. Karena rele ini hanya membutuhkan daya yang kecil maka PT yang digunakan adalah PT yang berdaya sangat rendah, umumnya berkisar antara 2 sampai 5VA. Untuk menghemat biaya pembuatan maka seringkali PT yang sama digunakan juga sebagai sumber daya bagi rangkaian elektronik yang digunakan. Untuk itu digunakan PT dengan dua buah belitan sekunder yang terpisah. Rancangan yang dibahas menggunakan dua buah trafo yang terpisah. Dengan demikian diharapkan agar tegangan yang dipantau tidak dipengaruhi oleh pembebanan dari catudaya rangkaian elektronik.

3.1. Rangkaian masukan

      Tegangan masukan diturunkan sekaligus diisolasi oleh trafo T1 dan disearahkan oleh dioda D1 dan D2.

     Selanjutnya tegangan ini ditapis oleh kapasitor C1 untuk menghilangkan kerut (ripple). Besarnya tegangan jepit dari C1 adalah :

VC1 ≅ Vm – IDC / 4fC

dan Vm ≅ akar 2 x VSEK

dimana VSEK : tegangan sekunder trafo

IDC : arus beban

f : frekuensi jalajala

C : kapasitansi C1

adalah tegangan sekunder dari trafo T1.

Sebelum diteruskan ke rangkaian pembanding, tegangan ini disesuaikan oleh tahanan R1 dan R2 yang membentuk rangkaian pembagi tegangan reisitip. Besarnya tegangan yang diterima pembanding adalah :

VS = R2/R1+R2 . VC1

3.2. Rangkaian Pembanding Tegangan

  

    Sebagai pembanding tegangan digunakan opamp yang mempunyai faktor penguatan tegangan loop terbuka (AV) yang mendekati tak terhingga. Oleh karena itu jika tegangan pada masukan tak-membalik sedikit lebih tinggi dari tegangan pada masukan membaliknya maka keluaran pembanding akan jenuh tinggi dan bernilai mendekati nilai VCC (tegangan catuan). Sebaliknya jika tegangan pada masukan membalik sedikit lebih tinggi dari tegangan pada masukan tak-membaliknya maka keluaran pembanding akan jenuh rendah sehingga tega-ngannya mendekati nol.

Penguat A1 membandingkan tegangan VS yang dihubungkan ke masukan tak membaliknya (non-inverting input) dengan tegangan acuan VA yang dihubungkan ke masukan membaliknya (inverting input). Tegangan acuan VA adalah ambang tegangan maksimum yang diperkenankan.

Tegangan ini diperoleh dari kontak geser (wiper) potensiometer VR1. Jika VS > VA maka keluaran A1 akan jenuh positip sehingga tegangan keluaran A1 akan mendekati tegangan catu, yaitu 12VDC. Sebaliknya jika VS < VA maka keluaran A1 akan jenuh negatip sehingga tegangan keluarannya akan mendekati nol.

Penguat A2 membandingkan tegangan VS yang dihubungkan ke masukan membaliknya dengan tegangan acuan VB yang dihubungkan ke masukan tak membaliknya. Tegangan acuan VB adalah ambang tegangan minimum yang diperkenankan. Tegangan ini diperoleh dari kontak geser potensiometer VR2. Jika VS < VB maka keluaran A1 akan jenuh positip sehingga tegangan keluaran A2 akan mendekati tegangan catu. Sebaliknya jika VS > VB maka keluaran A2 akan jenuh negatip sehingga tegangan keluarannya akan mendekati nol. Oleh karena itu agar tegangan keluaran dari penguat A1 dan A2 mendekati nol maka besarnya tegangan VS haruslah :

VB < VS < VA

Nilai tahanan R3, R4, VR1 dan VR2 ditentukan sedemikian rupa agar kisar pengaturan VA memungkinkan kisar tegangan masukan dari 220V hingga 240V dan kisar pengaturan VA memungkinkan kisar tegangan masukan dari 200V hingga 220V.

3.3. Rangkaian Tunda

  

   Agar dapat mengabaikan kenaikan atau penurunan tegangan yang berlaku sesaat (transien), maka rele tegangan ini dilengkapi dengan rangkaian tunda. Untuk itu maka keluaran dari rangkaian pembanding selain diteruskan ke rangkaian penggerak rele keluaran, juga dilewatkan melalui suatu rangkaian tunda.

Rangkaian tunda ini terdiri dari VR3, C2 dan N1. Jika bernilai tinggi, keluaran penguat A1 dan A2 masing-masing akan meng-enable gerbang N2 dan N3. Selain itu, kedua keluaran ini juga akan mengisi kapasitor C2 melalui dioda D3 dan D4 dan VR3.

Kapasitor C2 ini berfungsi untuk menunda pengaktipan (enable) gerbang-gerbang N2 dan N3 melalui gerbang N1. Ketiga gerbang ini adalah gerbang AND dari keluarga CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor). Tujuan penggunaan CMOS adalah untuk mendapatkan nilai hambatan masukan yang mendekati tak terhingga agar tidak membebani kapasitor C2. Lamanya tundaan waktu adalah sama dengan waktu yang dibutuhkan untuk mengisi kapasitor C2 agar tegangan jepitnya mencapai tegangan ambang (treshold) logika tinggi dari gerbang N1. Lamanya tundaan waktu dapat dinyatakan sebagai :

tD ≅ 0,7.VR3.C2 detik

Dengan mengatur nilai VR3 maka tundaan waktu ini dapat disesuaikan dengan kebutuhan.

3.4. Rangkaian Penggerak Rele Keluaran

    Rele tegangan yang dibahas mempunyai dua buah rele keluaran. Satu untuk menyatakan tegangan lebih dan satu untuk menyatakan tegangan kurang. Masing-masing rele ini digerakkan oleh suatu transistor bipolar.

Jika keluaran A1 bernilai tinggi pada akhir tundaan waktu ini maka keluaran gerbang N2 akan tinggi sehingga memberikan arus basis pada transistor Q1. Besarnya arus basis ini adalah :

IB = VOH-VBE / R6 – VBE / R7

dimana VOH : Tegangan keluaran logika tinggi N2

VBE : Tegangan basis-emiter Q1

Hal ini akan menyebabkan Q1 menghantar sehingga pada kolektornya akan mengalir arus sebesar :

IC = Hfe . IB

dimana hFE adalah faktor penguatan arus searah dari transistor yang digunakan. Arus kolektor ini akan menyebabkan rele RL1 bekerja.

Sebaliknya jika keluaran A2 yang bernilai tinggi pada akhir tundaan waktu ini maka keluaran gerbang N3 yang akan tinggi sehingga memberikan arus basis pada transistor Q2. Hal ini akan menyebabkan Q2 menghantar sehingga rele RL2 yang akan bekerja.

Dengan demikian maka akan tersedia satu kontak untuk tegangan lebih dan satu kontak untuk tegangan kurang. Untuk mendapatkan sinyal yang menyatakan keduanya maka untuk rele-rele RL1 dan RL2 dapat digunakan rele dengan dua kontak, dimana kedua kontak tersebut dihubungkan paralel atau seri, tergantung pada kebutuhan.

3.5. Rangkaian Catu Daya

   Opamp umumnya membutuhkan catudaya ganda yang berkisar antara ±6VDC hingga ±18VDC atau catudaya tunggal yang berkisar antara +12VDC hingga +36VDC. Gerbang CMOS membutuhkan catudaya tunggal yang berkisar antara +3VDC hingga +15VDC. Rele arus searah tersedia untuk tegangan-tegangan 6, 12, 24, 110, dan 220VDC. Agar dapat mencatu seluruh komponen yang digunakan pada rangkaian maka catuan yang dipilih adalah +12VDC. Untuk itu maka rele keluaran yang digunakan adalah rele dengan kumparan 12VDC. Tegangan catuan sebesar +12VDC dapat diperoleh dari catudaya yang diperlihatkan pada gambar-7. Pada catudaya ini, tegangan jala-jala diturunkan oleh trafo tegangan T2 ke nilai yang sesuai. Trafo ini sekaligus berfungsi untuk mengisolasi rangkaian dari tegangan jala-jala. Selanjutnya tegangan sekunder dari T2 disearahkan oleh pasangan dioda D7 dan D8 yang membentuk penyearah gelombang penuh, untuk selanjutnya ditapis oleh kapasitor C3 untuk menghilangkan kerut. Tegangan yang dihasilkan masih dipengaruhi oleh pembebanan. Oleh karena itu untuk menstabilkan tegangan ini digunakan regulator seri berupa suatu rangkaian terpadu atau IC (integrated circuit) tipe LM7812.

IC regulator ini akan mempertahankan tegangan keluarannya sebesar +12 VDC untuk tegangan masukan yang berkisar dari  +14 VDC hingga  +35 VDC.

Daya yang hilang atau disipasi daya pada regulator adalah :

PD ≅ (VIN – 12V).IL Watt

dimana PD : disipasi daya

VIN : tegangan masukan regulator

IL : arus beban

Disipasi daya ini akan diubah menjadi panas. Agar regulator tidak menjadi terlalu panas maka panas ini harus dibuang dengan menggunakan pendingin atau heatsink. Agar daya yang hilang tidak terlalu banyak maka VIN harus dibuat serendah mungkin, namun dapat mengantisipasi turun naiknya VIN disebabkan oleh perubahan arus beban dan turun naiknya tegangan jala-jala.

Keluaran dari regulator ini ditapis lebih lanjut oleh kapasitor C6 untuk menghiangkan kerut sehingga pada keluaran regulator akan diperoleh tegangan searah sebesar +12VDC yang benar-benar stabil dan bebas kerut.

Kapasitor C4 dan C5 berfungsi untuk menjamin agar IC regulator tidak berosilasi, sesuai dengan yang dianjurkan oleh pabrik pembuatnya.

     Dari pembahasan diatas dapat diambil beberapa kesimpulan, antara lain ialah:

1.Rele arus lebih dapat dibuat dengan menggunakan rangkaian elektronik yang        sederhana.

2.Besarnya arus nominal dapat diatur dengan menggunakan CT dengan perbandingan  yang sesuai.

   Beberapa aplikasi pada industri dan kontrol proses memerlukan relay sebagai elemen kontrol penting. Relay merupakan saklar elektromagnetik yang berfungsi untuk memutuskan, membuat atau mengubah satu atau lebih kontak elektrik. Ada beberapa macam relay yang terdapat di pasaran. Pada pokoknya relay digunakan sebagai alat penghubung pada rangkaian. Relay dapat berupa IC, transistor dan relay mekanis. Dalam perancangan alat, penulis menggunakan relay mekanis karena lebih awet dan mudah dalam pemakaiannya.

Relay pengendali elektromagnetis (an electromechanical relay = EMR) adalah saklar magnetis. Relay ini menghubungkan rangkaian beban on/off dengan pemberian energi elektromagnetis, yang membuka atau menutup kontak pada rangkaian. EMR mempunyai variasi aplikasi yang luas baik pada rangkaian listrik maupun elektronis. Misalnya EMR dapat digunakan pada kontrol dari kran-daya cairan dan di berbagai macam kontrol urutan mesin, misalnya operasi pengeboran (tanah), pengeboran (plat), penggilingan dan pengerindaan.

Relay biasanya hanya mempunyai satu kumparan, tetapi relay dapat mempunyai beberapa kontak. Relay elektromekanis berisi kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasang pada plunger. Kontak ditunjuk sebagai normally open (NO) dan normally close (NC). Apabila kumparan diberi tenaga, terjadi medan elektromagnetis. Aksi dari medan pada gilirannya menyebabkan plunger bergerak pada kumparan kontak NO dan membuka kontak NC. Jarak gerak plunger biasanya pendek yaitu sekitar 0,25 inchi atau kurang.

Kontak NO akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan, tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi tenaga. Kontak NC akan tertutup apabila kumparan tidak diberi daya dan membuka ketika kumparan diberi daya. Masing-masing kontak biasanya digambarkan sebagai kontak yang tampak dengan kumparan tidak diberi daya. Sebagian besar relay kontrol mesin mempunyai beberapa ketentuan untuk pengubahan kontak NO menjadi NC, atau sebaliknya. Itu berkisar dari kontak sederhana (flip-over) untuk melepaskan kontak dan menempatkan kembali dengan perubahan lokasi pegas.

Banyak EMR yang mempunyai beberapa perangkat kontak yang dioperasikan dengan kumparan tunggal. Misalnya relay yang digunakan untuk mengontrol beberapa operasi penghubungan dengan arus tunggal terpisah. Dengan saklar membuka, kumparan ICR dihilangkan tenaganya. Rangkaian pada lampu pilot hijau terhubung melalui kontak NC ICR 2, sehingga lampu tersebut akan menyala. Pada saat yang sama rangkaian pada lampu pilot merah terbuka melalui kontak NO ICR 1, sehingga lampu tersebut akan padam. Kalau saklar tertutup, maka kumparan diberi tenaga. Kontak NO ICR 1 menutup pada saklar lampu pilot merah menyala. Pada waktu yang sama, kontak NC ICR 2 membuka untuk menghidupkan lampu pilot hijau.

Pada umumnya relay kontrol digunakan sebagai alat pembantu untuk kontrol penghubung rangkaian dan beban. Misalnya, motor kecil, solenoida dan lampu. EMR dapat digunakan untuk mengontrol rangkaian beban tegangan tinggi dengan rangkaian kontrol tegangan rendah. Ini memungkinkan sebab kumparan dan kontak dari relay secara listrik terosilasi satu sama lain. Dari segi keamanan, rangkaian tersebut mempunyai perlindungan ekstra bagi operator. Misalnya, menggunakan relay untuk mengontrol rangkaian lampu 220 Volt dengan rangkaian kontrol pada relay 12 Volt. Lampu akan dirangkai seri dengan kontak relay pada sumber 220 Volt.Saklar dirangkai seri terhadap kumparan relay pada sumber 12 Volt. Pengoperasian saklar adalah dengan memberi energi atau menghilangkan energi kumparan. Hal ini pada gilirannya akan menutup atau membuka kontak pada saklar on/off lampu.

Aplikasi pokok relay yang lain adalah untuk mengontrol rangkaian beban arus tinggi dengan rangkaian kontrol arus rendah. Hal ini memungkinkan karena arus yang dapat ditangani oleh kontak dapat jauh lebih besar dibandingkan dengan yang diperlukan untuk mengoperasikan kumparan. Kumparan relay mampu dikontrol dengan sinyal arus rendah dari rangkaian terpadu dan transistor.Pada rangkaian tersebut, sinyal kontrol elektronis menghidupkan atau mematikan transistor yang pada gilirannya menyebabkan kumparan relay diberi energi atau dihilangkan energinya. Arus pada rangkaian kontrol yang terdiri dari transistor dan kumparan relay sangat kecil. Arus pada rangkaian daya, yang terdiri dari kontak-kontak dan motor kecil, jauh lebih besar dalam perbandingan.

Tingkat tegangan pada kumparan relay yang diberi energi, menyebabkan penghubungan kontak yang disebut tegangan pick-up (tegangan tarik). Setelah relay diberi energi, tingkat tegangan pada kumparan relay di mana kontak kembali pada kondisi tidak dioperasikan disebut tegangan drop out (tegangan lepas). Kumparan relay dirancang untuk tidak lepas sampai penurunan tegangan pada penurunan tegangan minimum sekitar 85% dari tegangan kerja. Kumparan relay juga tidak akan menarik (memberi energi) sampai tegangan meningkat pada 85% tegangan kerja. Pada umumnya kumparan akan beroperasi terus-menerus pada 110% dari tegangan kerja, tanpa merusakkan kumparan. Kumparan relay sekarang dibuat dari konstruksi cetakan. Hal ini mambantu mengurangi penyerapan kelembaban dan meningkatkan kekuatan mekanis.

Ada juga perbedaan arus pada kumparan relay pada waktu kumparan pertama kali diberi energi dengan ketika kontak dioperasikan secara penuh. Ketika kumparan diberi energi, plunger ke luar dari posisinya. Karena celah yang terbuka pada rangkaian (lintasan magnet), arus pertama kali pada kumparan adalah besat. Tingkat arus pada waktu itu disebut arus in rush (arus kejut). Pada saat plunger bergerak ke kumparan, menutup celah, tingkat arus turun pada harga yang lebih rendah. Harga yang lebih rendah itu disebut arus segel (sealed). Arus kejut hampir 6 sampai 8 kali arus segel.

Relay elektromekanis dibuat dalam berbagai jenis untuk berbagai aplikasi. Kumparan relay dan kontak mempunyai ukuran kerja yang terpisah. Kumparan relay biasanya dirancang bekerja pada pengoperasian dengan arus DC atau AC, tegangan atau arus, tahanan dan daya pengoperasian normal. Kumparan relay yang sangat peka dirancang untuk bekerja pada rentang miliampere rendah, sering dioperasikan dari transistor atau rangkaian terpadu.

Apabila relay digunakan pada suatu aplikasi, maka langkah pertama adalah harus menentukan tegangan kontrol (kumparan) pada relay yang akan bekerja. Terdapat kumparan yang mencakup sebagian besar tegangan standard.

Relay berbeda dalam jumlah dan susunan kontak. Meskipun ada beberapa kontak dengan single break (satu titik kontak) yang digunakan pada relay industri, sebagian relay yang digunakan pada kontrol peralatan mesin mempunyai kontak dengan double break. Semua kontak memantul pada saat penutupan, dan pada relay pengoperasian cepat, hal ini dapat menjadi sumber masalah. Penggunaan kontak double break (dua titik kontak) mengurangi masalah ini.

Spesifikasi kontak relay yang paling penting adalah ukuran kerja arus. Ini menunjukkan besarnya arus maksimum yang dapat ditangani kontak. Tiga ukuran kerja arus umumnya yaitu, kapasitas menghubungkan kontak “in-rush”, kapasitas normal (kapasitas mengalirkan terus-menerus) dan kapasitas membuka (kapasitas memutuskan.

Kontak juga dirancang untuk kemampuan kerja tingkat tegangan AC atau DC yang dapat beroperasi. Oleh karena itu, sebagian besar relay yang digunakan pada rangkaian kontrol yang ukuran kerja kontaknya lebih rendah (0 sampai 15 ampere dan maksimum pada tegangan 600 Volt), menunjukkan tingkat arus yang dikecilkan pada tempat relay bekerja. Meskipun relay kontrol dari berbagai pabrik berbeda dalam penampilan dan konstruksi, relay tersebut dapat dimanfaatkan pada sistem pengawatan kontrol jika spesifikasinya cocok dengan permintaan tegangan sistem.

Sebagian besar kontak dibuat dari campuran perak dibandingkan dari tembaga. Bahan ini digunakan karena konduktivitas perak yang bagus. Oksida perak yang membentuk pada kontak adalah penghantar listrik yang bagus. Meskipun kontak kelihatan jelek dan bernoda, namun kontak-kontak tersebut masih dapat beroperasi dengan normal.

Relay adalah saklar elektromagnetik. Dengan kata lain itu diaktifkan ketika arus diterapkan untuk itu. Biasanya relay yang digunakan dalam rangkaian sebagai jenis switch (karena anda akan lihat di bawah). Ada berbagai jenis relay dan mereka beroperasi pada tegangan yang berbeda.

Bagian utama dari relay adalah kumparan di pusat. Sebuah kecil arus yang mengalir melalui kumparan di relay menciptakan sebuah medan magnet yang menarik satu kontak saklar melawan atau jauh dari yang lain. Puting itu sederhana, ketika arus diterapkan ke kontak pada satu sisi kumparan relay memungkinkan kontak di sisi lain untuk bekerja.

Biasanya relay digunakan untuk mengaktifkan sirkuit kedua. Rangkaian pertama mengaktifkan relay yang kemudian 'menyalakan' sirkuit kedua.

Ada lagi jenis relay yang disebut solenoid yang pada dasarnya bekerja pada prinsip yang sama. solenoid elektromagnet terdiri dari kawat membungkus sebuah tabung berisi silinder besi disebut "plunger". Ketika listrik dipasok ke kumparan kawat, "plunger" bergerak melalui tabung dan mengaktifkan saklar.

Pembumian Instalasi Pada Pesawat Terbang

PEMBUMIAN INSTALASI LISTRIK

PADA PESAWAT TERBANG

Pesawat terbang sangat mungkin untuk disambar petir, tetapi pesawat terbang dilengkapi dengan sistim static discharge pada badannya sehingga kemungkinan disambar petir sangatlah kecil dan memang ada pesawat yang disambar petir. Hanya saja jarang sekali terjadi dan akibat yang ditimbulkan tidak besar, apalagi dengan pesawat-pesawat modern jaman sekarang.

Petir terjadi karena adanya perbedaan muatan listrik di udara, loncatan muatan listrik yang berbeda bisa terjadi diantara awan diudara atau dari awan ke tanah. Awan atau benda yang bergerak di udara, karena pergesekan dengan udara, maka akan timbul muatan listirk statis dibenda itu.

Demikian juga pesawat terbang pada saat bergerak diudara pada badannya akan terbentuk listrik static, hanya saja dengan sistim static discharge yang terpasang di pesawat, maka muatan listrik yang timbul di pesawat akan segera dibuang ke udara, sehingga kemungkinan ada loncatan listirk / petir dari awan ke badan pesawat diperkecil kemungkinan terjadinya.

Jika sistim itu tidak bekerja, bisa saja pesawat tersambar petir dan akibatnya adalah mulai dari terganggunya peralatan komunikasi dan navigasi dipesawat sampai terbakar diudara (namun kejadian ini sangat jarang terjadi).

Tapi tidak perlu kuatir, karena sistim static discharge di pesawat sangat jarang sekali rusak dan perawatannya sangat sederhana, karena bentuknya hanya berupa kawat atau lempengan plastik berisi logam seperti buntut tikus yang ditempatkan di ujung-ujung sayap atau ekor pesawat dan jumlahnya sampai 12 atau 16 buah

Ketika petir menyambar pesawat itu, muatan listrik mengalir sepanjang alumunium menuju permukaan yang lebih lancip yaitu di ujung-ujung sayap maupun ekor.

Di ujung yang lebih lancip itu, muatan listrik akan terlucut berupa percikan api. Dengan begitu muatan listrik tidak akan masuk ke dalam pesawat. Jadi, orang yang berada di dalam pesawat akan aman dari sambaran petir.

Teknik Grounding Kapal Laut

GROUNDING PADA KAPAL LAUT

PENTANAHAN

Sambungan ke tanah diperlukan untuk melindungi peralatan – peralatan komunikasi dan personal terhadap bahaya petir atau kesalahan pada power sistem dan juga dapat berfungsi sebagai service pada suatu sistem.

Untuk merencanakan suatu sistem pentanahan ada beberapa faktor yang perlu dipertimbangkan, antara lain Tahanan Jenis Tanah, Struktur tanah, keadaan lingkungan, biaya, ukuran dan bentuk sistemnya.Biasanya tahanan pentanahan yang lebih rendah sangat efektif, tetapi biaya menjadi besar. Untuk itu perlu dipertimbangkan efek fungsi dan ekonomisnya. Oleh karena itu perlu kiranya bagi kita untuk dapat merencanakan dan membuat sistem pentanahan yang sesuai dengan keperluannya.

SYARAT – SYARAT SISTEM PENTANAHAN YANG EFEKTIF

1. Tahanan pentanahan harus memenuhi syarat yang di inginkan untuk suatu keperluan pemakaian
2. Elektroda yang ditanam dalam tanah harus :
• Bahan Konduktor yang baik
• Tahan Korosi
• Cukup Kuat
3. Jangan sebagai sumber arus galvanis
4. Elektroda harus mempunyai kontak yang baik dengan tanah sekelilingnya.
5. Tahanan pentanahan harus baik untuk berbagai musim dalam setahun.
6. Biaya pemasangan serendah mungkin.

FAKTOR-FAKTOR YANG MENENTUKAN TAHANAN PENTANAHAN

Tahanan pentanahan suatu elektroda tergantung pada tiga faktor :

1. Tahanan elektroda itu sendiri dan penghantar yang menghubungkan ke peralatan yang ditanahkan.
2. Tahan kontak antara elektroda dengan tanah.
3. Tahanan dari massa tanah sekeliling elektroda.

Namun demikian pada prakteknya tahanan elektroda dapat diabaikan, akan tetapi tahanan kawat penghantar yang menghubungkan keperalatan akan mempunyai impedansi yang tinggi terhadap impuls frekuensi tinggi seperti misal pada saat terjadi lightningdischarge. Untuk menghindarinya, sambungan ini di usahakan dibuat sependek mungkin.

SISTEM PENTANAHAN

Sistem pentanahan terdiri dari kabel, konduit, konduktor tembaga, elektroda dan

sambungan-sambungan pentanahan yang diperlukan untuk kesempurnaan sistem

pentanahan. Pentanahan umumnya harus dilakukan berdasarkan British Standard

Code of Practice on Earting CP 1013, IEC dan PUIL 2000Semua sambungan ke

elektroda pentanahan harus dengan memakai kabel-kabel berinsulasi PVC (hijau)

ukuran 95 mm2 dan penyambungan ke semua bagian konduktif yang terbuka harus dengan pita tembaga 25 mm x 3 mm atau kabel-kabel lain yang berukuran lebih kecil

sesuai yang diizinkan dalam PUIL & PLN.

Semua sambungan ke peralatan listrik harus dilakukan dengan sambungan bermur

dalam posisi yang terlihat dan mudah dicapai. Penyambungan harus dilakukan

sedemikian rupa sehingga metal-metal tersebut tidak bersentuhan tetapi memiliki

kondukstivitas yang baik.

Semua sambungan di bagian yang terbuka harus dilindungi terhadap korosi dan

lembab dengan pemakaian dua lapis cat anti-korosi. Sambungan di bawah tanah

harus dilindungi dengan pembungkus dari bahan yang tahan air. Terminal-terminal

pentanahan dengan ukuran yang sesuai harus dipasang di semua kotak (enclosure)

switchgear, relay dan instrumen dan semua pekerjaan metal listrik lainnya.

Sambungan-sambungan pentanahan untuk semua bagian instalasi secara

kontinyuitas aliran listrik tidak boleh terputus.

Pengikatan (bonding)

Keseluruhan instalasi harus dilindungi terhadap sentuhan langsung dengan memakai

earthed equipotential bonding dan pemutus catu otomatis. Konduktor-konduktor

bonding equipotential utama harus diberikan untuk menyambung ke bar/terminal

pentanahan utama semua bagian-bagian konduktif lain (extraneous) di dalam dan

sekitar gedung tersebut.

Sambungan-sambungan local supplementary bonding harus dilakukan terhadap

bagian-bagian metal untuk menjaga daerah equipotential dimana bagian-bagian

tersebut :

(i) Merupakan bagian-bagian konduktif lain,

(ii) Merupakan bagian yang dapat diraih secara serentak dengan bagian-bagian

konduktif yang terbuka atau dengan bagian-bagian konduktif lain, dan

(iii) Tidak tersambung secara listrik ke equipotential bonding utama dengan

sambungan metal ke metal yang baik dan permanen dengan impedansi yang dapat diabaikan.

Secara khusus semua bath tub logam, pipa-pipa air, keran, dsb. dalam kamar mandi

harus diikat dengan kabel-kabel pentanahan hijau berinsulasi PVC dan berukuran 6

mm2 dalam konduit ke terminal pentanahan terdekat.

BAHAN/MATERIAL

Elektroda di titik pentanahan minimum berdiameter 16 mm dan terbuat dari bahan

extensible copperclad steel dengan kapasitas arus yang dapat memenuhi persyaratan

pentanahan.

Bagian batang harus terdiri dari 99,9% tembaga electrolytic dengan ketebalan

minimum 0,25 mm dan kandungannya carbon sedikit dengan kuat regang yang tinggi

dan dapat dibelokkan (bend) dan mudah untuk ditanam. Coupling-coupling harus

terbuat dari tembaga aluminium dan dicounter bored di tiap ujungnya dengan

kedalaman yang cukup untuk menutupi semua ulirnya. Clamp harus terbuat dari

campuran perunggu aluminium dan harus dipasang dengan skrup perunggu fosfor.

Asessori kuningan tidak dibenarkan. Driving stud untuk batang-batangnya harus

berupa high tensile socket head cap screw dengan warna fosfat hitam.

Jika tidak ditunjukkan lain dalam gambar-gambar spesifikasi, pit/chamber

pentanahan harus terbuat dari beton lengkap dengan galvanised steel cheqered plate

cover dan harus dipasang untuk masing-masing elektroda. Untuk chamber

pentanahan dimana dipasang di jalur lalu-lintas, harus terbuat dari jenis bahan yang

dapat menahan beban kendaraan. Pita tembaga harus terbuat dari high conductivity

annealed copper dengan ukuran minimal 25 mm x 3 mm dan memenuhi standar

Standard B.S 1432 dan PUIL 2000.

Semua bar pentanahan harus terbuat dari tembaga HDHC, electro-turned dan harus

berukuran minimum 75 mm (lebar) x 6 mm (tebal) lengkap dengan insulator porcelain,

dasar saluran, disconnecting test link, baut mur, washer dan locknut.

Bar pentanahan harus dilengkapi dengan sekurang-kurangnya 2 titik ujung cadangan.

Titik-titik ujung tersebut harus berjarak minimal 75 mm. Disconnecting test link

harus dipasang untuk mengisolasi terhadap bar pentanahan dan pengukuran nilai

tahanan pentanahan.

PENTANAHAN STANDBY GENERATOR

Sistem pentanahan harus terpisah dan terdiri dari bar pentanahan utama, timah

pentanahan, elektroda, inspection chamber dan sebagainya harus dipasang pada

standby generator. Titik star netral generator harus dihubungkan dengan sempurna

ke sistem pentanahan standby generator.

PENTANAHAN TRAFO

Titik star netral dari lilitan sekunder TR semua trafo harus disambung dengan

sempurna ke sistem pentanahan sub-station seperti ditunjukkan pada gambargambar

spesifikasi.

PENTANAHAN PERALATAN KOMPUTER

Sistem pentanahan harus terpisah dan terdiri dari bar pentanahan utama, earthing

leads, eletroda, inspection chamber, tutup dan sebagainya seperti ditunjukkan dalam

gambar-gambar spesifikasi.

PENTANAHAN PERALATAN LAIN

Titik-titik pentanahan untuk peralatan lain dimana ditunjukkan pada gambar-gambar

spesifikasi juga harus diberikan dalam kontrak tersebut. Masing-masing titik

pentanahan harus terdiri dari bar pentanahan utama, earthing leads, elektroda,

inspection chamber, tutup dan sebagainya.

PELABELAN

Di tiap-tiap chamber pentanahan, label plastik merah dengan tulisan "Earthing Point -

Do Not Disconnect" harus diberikan. Plat kuningan dengan informasi dan tulisan

berikut dipasang di bar pentanahan utama tiap-tiap sistem pentanahan:

 Jenis sistem pentanahan

 Nilai tahanan elektroda pentanahan

 Tanggal pengujian

Masing-masing konduktor pentanahan diberi label di bar-bar pentanahan, switchgear

dan trafo dengan tulisan yang sesuai.

SISTEM INSTALASI KAPALLAUT

Energi untuk beban penerangan dan beban daya Sistem kelistrikan suatu kapal biasanya disuplai oleh 2 atau lebih generator. Selain itu juga dapat disuplai dari emergency generator atau dari battery (aki). Daya listrik keluaran dari generator ini biasanya semuanya akan dipusatkan menuju ke satu Main Switch Board (MSB). Biasanya, emergency switchboard dan sistem emergency distribution dayanya terhubung dengan bus tie dari switchboard di kapal. Jika sistem pelayanan daya di kapal mengalami kegagalan/kerusakan, sistem emergency distribution akan secara otomatis berpindah dari pelayanan normal ke pelayanan Emergency Generator. Ada banyak disain yang berbeda untuk distribusi daya pada instalasi beban listrik di kapal tergantung type kapalnya.

Pada kapal penumpang yang besar, 2 atau 3 sub distribusi atau load center switchboard harus tersedia untuk distribusi daya dan sistem penerangan. Secara umum satu switchboard terletak pada bagian depan kapal, satu pada bagian depan dan jika memungkinkan yang ketiga diletakkan pada bagian tengah kapal. Tiap bagian switchboard pusat daya disuplai dari switchboard layanan kapal dengan menggunakan Bus feeder. Disain ini lebih ekonomis dari pada memberikan banyak jalur yang panjang dari switchboard layanan kapal ke seluruh bagian kapal.

Masing- masing switchboard diletakkan/dipasang pada ruangan yang sesuai. Kompartemen ini biasanya juga bertindak sebagai pusat untuk pelayanan kebutuhan listrik dan perawatan serta masing-masing mungkin juga menyediakan meja kerja dan locker untuk komponen peralatan lampu sekring dan kebutuhan listrik lainnya.

Selanjutnya daya listrik atau arus listrik keluaran dari MSB dibagi dalam beban-beban yang terdiri dari 3 kelompok besar:

- Beban penerangan; semua beban pada kelompok ini mempunyai tegangan 220 V satu phase dengan frekwensi 50 Hz. Kebanyakan beban ini berupa penerangan pada gang-gang, ruangan-ruangan tertutup, ruangan terbuka dan socket keluaran untuk peralatan untuk peralatan-peralatan power yang relatif rendah.

- Beban daya; semua beban pada kelompok ini mempunyai tegangan 220 V/380 V tiga phase dengan frekwensi 50 Hz. Kebanyakan beban pada kelompok ini adalah peralatan berupa mesin pompa (ballast, bilga, FW, dan lain-lain), mesin angkat (crane, jangkar, dan lain-lain), refrigerator dan sistem air condition (AC).

- Beban komunikasi dan navigasi; terdiri dari peralatan navigasi bertegangan 220 V dengan frekwensi 50 Hz. Beban-beban instrumentasi pada tegangan 36 V DC/ 24 V DC yang diambil dari rectifier dan di back up oleh battery melalui UPS

Supplai utama dari output generator mempunyai tegangan line 390 V atau tegangan phase 225 V pada frekwensi 50 Hz. Kabel transmisi akan menimbulkan drop tegangan dan ini harus tidak boleh lebih dari 3 % menurut rule BKI. Jadi tegangan pada tiap terminal dari beban-beban adalah 380 V (line voltage) / 220 V (tegangan phase) pada frekwensi 50 Hz.

Pelayanan sistem beban daya secara prinsip terdiri dari motor penggerak peralatan bantu dan peralatan pemanas yang tersedia baik secara tersendiri atau dalam kelompok oleh feeder dari layanan switchboard distribusi. Feeder normalnya digunakan untuk sumber daya peralatan bantu sistem propulsi yang besar. Dan diletakkan pada ruangan yang sama dengan switchboard distribusi. Tapi mungkin digunakan untuk motor yang besar pada salah satu tempat di kapal. Kelompok beban disuplai oleh feeder melalui panel distribusi. Panel ini menjadi pusat tempat penyuplaian beban. Dibawah ini dapat dilihat diagram distribusi daya di kapal.

Pada kapal-kapal baru, sistem distribusi DC saat ini jarang digunakan karena untuk semua sistem, sistem AC lebih mudah dan murah dibandingkan sistem DC. Dimana sistem AC lebih simple, ringan dan mudah dalam perawatan. Sistem kawat kabel tunggal dengan Hull Return sekarang ini jarang digunakan. Dan berdasarkan SOLAS 1960, tindakan pencegahan harus dilakukan dan sesuai dengan peraturan yang berlaku. Kelemahan dari sistem kawat tunggal dalam kaitannya dengan keselamatan apabila dilakukan isolasi terhadap kabel tidak dapat menjadi indikator untuk kondisi underload. Dan jika dilakukan survey terhadap kondisi sirkuit kekebutuhan peralatan tidak dapat dilakukan pengujian Megger tanpa membuka lampu atau alat pemutus hubungan/stop kontak (Circuit breaker).

Distribusi AC sistem 3 phase dengan isolasi netral adalah yang biasa digunakan. Untuk sistem tegangan menengah 440 V biasanya lebih disukai digunakan dibandingkan 380 V karena tegangan 440 V dapat menghasilkan penghematan secara ekonomis yaitu ukuran kawat tembaga yang lebih kecil. Tetapi distribusi pada 415 V kadang-kadang digunakan pada saat kebutuhan beban kapal yang besar, dimana memerlukan jaringan ke tegangan netral 240 V dan standar tertentu terhadap peralatan yang digunakan. Sehingga sistem akan menggunakan kabel 4 kawat dengan netral earthed tetapi tanpa Hull Return. Sedangkan untuk sistem 380 V yang banyak digunakan di eropa daratan. Pada 3,3 kV sistem kabel 3 kawat dengan netral earthed melalui sebuah resistor. Tetapi ada kalanya seorang perancang lebih suka mengisolasi dengan sistem netral seperti pada tegangan menengah.