MOTOR AC

Jenis-Jenis Motor AC

Dari segi hubungan putaran dan frekuensi /putaran fluks magnet stator, motor AC dibedakan atas, pertama, motor serempak (motor sinkron ), disebut demikian karena putaran motor sama dengan putaran fluks magnet stator, motor tidak dapat berputar sendiri meski lilitan stator telah dihubungkan dengan tegangan luar, agar bergerak perlu penggerak permulaan , umumnya menggunakan mesin lain. Kedua, motor asinkron (motor takserempak) , putaran motor tidak sama dengan putaran fluks magnet stator , ada selisih yang disebut slip.

Ditinjau dari jumlah fasa tegangan yang digunakan dapat dikenal dua jenis motor :

a. motor satu fasa , untuk menghasilkan tenaga mekanik, dimasukkan tegangan satu fasa . Yang sering digunakan motor satu fasa dengan lilitan dua fasa (maksudnya dalam motor satu fasa lilitan statornya terdiri dua jenis lilitan, yaitu lilitan pokok dan lilitan bantu . Dibuat sehingga walaupun arus yang mengalir pada motor adalah arus/tegangan satu fasa tetapi akan mengakibatkan arus yang mengalir pada masing-masing lilitan mempunyai perbedaan fasa, disebut juga motor fasa bela, ada bermacam motor satu fasa: motor kapasitor, motor kutub bayangan, motor repulse, motor seri

b. motor tiga fasa , untuk menghasilkan tenaga mekanik tegangan yang dimasukkan pada motor tersebut adalah tegangan tiga fasa.

Bab ini akan membahas khusus hanya motor AC jenis induksi tiga fasa.

Konstruksi Motor Induksi

Motor tipe ini digambarkan seperti gambar di bawah ini. Tiga bagian dasar dari motor AC adalah rotor, stator dan badan penutup. Stator dan rotor merupakan rangkaian listrik yang akan menghasilkan elektromagnet.

Stator adalah bagian yang diam dari motor. Stator tersusun dari kumparan stator dan inti. Inti dari stator tersusun dari tumpukan lempengan besi tipis yang laminasi dan disatukan. Inti berfungsi sebagai dukungan mekanis sekalikus kanalisasi fluks magnet yang akan dihasilkan.

gambar 1. konstruksi stator.

Rotor adalah bagian yang berputar dari motor. Tipe rotor yang paling umum dipakai adalah rotor ”squirrel cage” atau rotor sangkar tupai. Tipe yang lainnya akan disebutkan nanti. Konstuksi rotor sangkar tupai diilhami dari putaran roda latihan yang ditemukan pada kandang hewan peliharaan.

Rotor terdiri dari tumpukan lempengan besi tipis yang dilaminasi dan batang konduktor yang mengitarinya. Tumpukan besi yang dilaminasi disatukan untuk membentuk inti rotor. Alumunium (sebagai batang konduktor) dimasukkan ke dalam slot dari inti rotor untuk membentuk serangkaian konduktor yang mengelilingi inti rotor. Arus yang akan mengalir melalui konduktor akan membentuk elektromagnet.

Secara mekanik dan elektrik batang-batang konduktor disambungkan ke ujung cincin. Inti rotor diletakkan menempel ke as dari besi yang membentuk konstrusi rotor secara penuh.

gambar 2. konstruksi rotor.

Penutup terdiri dari suatu rangka (frame/Yoke)dan dua ujung brackets (bearing housing). Stator ditempatkan di dalam rangka. Rotor diletakkan di sisi dalam stator dan dipisahkan oleh rongga udara. Sehingga tidak ada hubungan fisik secara langsung antara rotor dan stator. Penutup juga melindungi dari bahaya listrik dan bagian motor yang bertegangan maupun berputar dari efek yang membahayakan lingkungan selama motor beroperasi. Bearingditempelkan di as guna mendukung secara mekanis agar dapat rotor berputar. Sebuah kipas juga ditempatkan di as dan digunakan sebagai pendingin motor.

Membuat Medan Magnet Putar

Prinsip elektromagnetik dapat menjelaskan putaran as motor induksi tiga fasa.

Perlu diingat bahwa stator pada motor AC terdiri dari kumparan penghantar dan intinya.

                                Gambar 3. Stator sebagai medan putar.

Susunan Kumparan Stator

Skema pada gambar 4. menggambarkan hubungan antar coil. Pada contoh ini digunakan enam coil, masing-masing dua coil pada setiap fasa dari tiga fasa yang ada. Semuacoil dioperasikan secara berpasangan. Masing-masing kumparan motor menjadi elektromagnet terpisah. Kumparan dililitkan pada masing-masing jalur yang dilewati arus. Pada pasangan kumparan salah satu menjadi kutub utara dan salah satunya lagi menjadi kutub selatan. Sebagai contoh, jika A1 adalah kutub utara maka A2 menjadi kutub selatan . Ketika arah arus dibalik polaritasnya maka kutub juga akan membalik.

                                   Gambar 4. Skema induksi pada coil stator.

Stator dihubungkan ke sumber tegangan AC tiga fasa. Pada ilustrasi berikut fasa A dihubungkan pada fasa A dari sumber tegangan. Secara berturut-turut fasa B dan C juga akan dihubungkan pada fasa B dan C sumber tegangan.

                             Gambar 5.

Kumparan fasa (A, B, dan C) diletakkan secara terpisah sejauh 1200. berpasangan pada contoh berikut pasangan kedua dari tiga fasa lilitan dipasang. Jumlah kutub ditentukan oleh berapa kali sebuah kumparan fasa muncul. Pada contoh, masing-masing kumparan muncul dua kali. Ini berarti bahwa stator adalah stator dua kutub. Jika masing-masing kumparan fasa muncul empat kali, maka akan menjadi stator empat kutub.

                           Gambar 6.

Saat tegangan AC dikenakan pada stator, arus akan mengalir melalui kumparan.Medan magnet akan dihasilkan oleh sebuah kumparan fasa dimana tergantung pada arah arus yang melewati kawat tersebut. Tabel 5.1. hanya digunakan menjelaskan prosesnya. Ini akan digunakan pada ilustrasi berikutnya untuk mendemonstrasikan bagaimana sebuah medanmagnetik berputar dihasilkan. Disini diasumsikan bahwa sebuah aliran arus positif pada lilitan A1, B1 dan C1 menghasilkan kutub utara.

Tabel 5.1.

Waktu Awal

Pada ilustrasi di atas, waktu awal telah ditentukan. Dimana pada fasa A tidak ada lairan arus, pada fasa B ada aliran arus negatif dan pada fasa C ada aliran arus positif.

Mengacu ke tabel 5.1. di atas, B1 dan C2 merupakan kutub selatan dan B2 dan C1 merupakan kutub utara. Garis-garis gaya fluks magnet meninggalkan kutub utara B2 dan masuk pada kutub selatan terdekat, C2. Garis-garis gaya fluks magnet juga

meninggalkan kutub utara C1 dan masuk ke kutub selatan terdekat, B1. Medan magnetik hasil ditunjukkan oleh anak panah dalam stator.

Waktu 1

Jika medan magnet dievaluasi pada interval 60o dari titik awal, pada waktu 1, dapat dilihat bahwa medan magnet akan diputar 60o. Pada waktu 1, fasa C tidak memiliki aliran arus, fasa A memiliki aliran arus positif, dan fasa B memiliki aliran arus yang berarah negatif. Logika yang sama seperti yang digunakan pada waktu awal, lilitan A1 dan B2 adalah kutub utara dan lilitan A2 dan B1 adalah kutub selatan.

Gambar 7. waktu 1

Waktu 2

Pada waktu 2, medan magnet diputar 60o. Pada fasa B tidak terdapat aliran arus.

Meskipun arus menurun pada fasa A, itu masih mengalir pada arah positif. Fasa C sekarang mengalir pada arah yang negative. Pada saat awal mulai, itu mengalir pada arah positif. Aliran arus telah dirubah arahnya pada lilitan fasa C dan kutub magnetic memiliki polaritas yang berlawanan.

                                 Gambar 8. waktu 2.

Waktu Akhir (satu putaran penuh 360o)

Pada akhir interval waktu keenam, medan magnet akan diputar satu putaran penuh atau 360o. Proses ini akan diulang 60 kali per deti pada sumber tegangan 60 Hz.

                                                           Gambar 9. Skema perputaran.

SELASA, 06 JANUARI 2009

Programmable Logic Control

PENGANTAR PLC

Dalam bidang industri penggunaan mesin otomatis dan pemrosesan secara otomatis merupakan hal yang umum. Sistem prengontrolan dengan elektromekanik yang menggunakan relay-relay mempunyai banyak kelemahan, diantaranya kontak-kontak yang dipakai mudah aus karena panas / terbakar atau karena hubung singkat, membutuhkan biaya yang besar saat instalasi, pemeliharaan dan modifikasi dari sistem yang telah dibuat jika dikemudian hari dipertlukan modifikasi.

Dengan menggunakan PLC hal-hal ini dapat diatasii, karena sistem PLC mengintegrasikan berbagai macam komponen yang berdiri sendiri menjadi suatu sistem kendali terpadu dan dengan mudah merenovasi tanpa harus mengganti semua instrumen yang ada.

KONSEP PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS (PLC)

Konsep dari PLC sesuai dengan namanya adsalah sebagai berikut :

Programmable : menunjukkan kemampuannya yang dapat dengan mudah diubah-ubah sesuai program yang dibuat dan kemampuannya dalam hal memori program yang telah dibuat.

Logic : menunjukkan kemampuannya dalam memproses input secara aritmetik (ALU), yaitu melakukjan operasi membandingkan, menjumlahkan, mengalikan, membagi, mengurangi dan negasi.

Controller : menunjukkan kemampuannya dalam mengontrol dan mengatur proses sehingga menghasilkan output yang diinginkan.

FUNGSI PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS (PLC)

Fungsi dan kegunaan dari PLC dapat dikatakan hampir tidak terbatas. Tapi dalam prakteknya dapat dibagi secara umum dan khusus.

Secara umum fungsi dari PLC adalah sebagai berikut :

1. Kontrol Sekensial

PLC memroses input sinyal biner menjadi output yang digunakan untuk keperluan pemrosesan teknik secara berurutan (sekuensial), disini PLC menjaga agar semua step / langkah dalam proses sekuensial berlangsung dalam urutan yang tepat.

2. Monitoring Plant

PLC secara terus menerus memonitor suatu sistem (misalnya temperatur, tekanan, tingkat ketinggian) dan mengambil tindakan yang diperlukan sehubungan dengan proses yang dikontrol (misalnya nilai sudah melebihi batas) atau menampilkan pesan tersebut ke operator.

BAHASA PEMOGRAMAN

Terdapat banyak pilihan bahasa untuk membuat program dalam PLC. Masing-masing bahasa mempunyai keuntungan dan kerugian tergantung dari sudut pandang kita sebagai user / pemogram. Pada umumnya terdapat 2 bahasa pemograman sederhana dari PLC , yaitu pemograman diagram ladder dan bahasa instruction list. (mnemonic code).Diagram Ladder adalah bahasa yang dimiliki oleh setiap PLC.

LADDER DIAGRAM

Diagram Ladder menggambarkan program dalam bentuk grafik. Diagram ini dikembangkan dari kontak-kontak relay yang terstruktur yang menggambarkan aliran arus listrik. Dalam diagram ladder terdapat dua buah garis vertical dimana garis vertical sebelah kiri dihubungkan dengan sumber tegangan positip catu daya dan garis sebelah kanan dihubungkan dengan sumber tegangan negatip catu daya.

Program ladder ditulis menggunakan bentuk pictorial atau simbol yang secara umum mirip dengan rangkaian kontrol relay. Program ditampilkan pada layar dengan elemen-elemen seperti normally open contact, normally closed contact, timer, counter, sequencer dll ditampilkan seperti dalam bentuk pictorial.

Dibawah kondisi yang benar, listrik dapat mengalir dari rel sebelah kiri ke rel sebelah kanan, jalur rel seperti ini disebut sebagai ladder line (garis tangga). Peraturan secara umum di dalam menggambarkan program ladder diagram adalah :

q Daya mengalir dari rel kiri ke rel kanan

q Output koil tidak boleh dihubungkan secara langsung di rel sebelah kiri.

q Tidak ada kontak yang diletakkan disebelah kanan output coil

q Hanya diperbolehkan satu output koil pada ladder line.

Dengan diagram ladder, gambar diatas direpresantisak menjadi

Gambar 1. Diagram Ladder

Diantar dua garis ini dipasang kontak-kontak yang menggambarkan kontrol dari switch, sensor atau output. Satu baris dari diagram disebut dengan satu rung. Input menggunakan symbol [ ](kontak normally open) dan [/] (kontak normally close). Output mempunyai symbol ( ) yang terletak paling kanan.

2. Prinsip-prinsip Ladder Diagram PLC

Untuk memperlihatkan hubungan antara satu rangkaian fisik dengan ladder diagram yang mempresentasikannya, lihatlah rangkaian motor listrik pada gambar dibawah ini.

Motor dihubungkan ke sumber daya melalui 3 saklar yang dirangkai secara seri ditambah saklar over load sebagai pengaman. Motor akan menyala bila seluruh saklar dalam kondisi menutup.

Gambar 2. rangkaian start – stop motor

Kesimpulan :

q Ladder diagram tersusun dari dua garis vertical yang mewakili rel daya

q Diantara garis vertikal tersebut disusun garis horizontal yang disebut rung (anak tangga) yang berfungsi untukmenempatkan komponen kontrol sistem.

3. Praktek memori Circuit (Latch)

Rangkaian yang bersifat mengingat kondisi sebelumnya seringkali dibutuhkan dalam kontrol logic. Pada rangkaian ini hasil keluaran dikunci (latching) dengan menggunakan kontak hasil keluaran itu sendiri, sehingga walaupun input sudah berubah, kondisi output tetap.

Gambar 3. Latching Circuit

OPERASI LOGIKA P L C

I. TUJUAN :

q Mampu memahami dasar-dasar unit rancang bangun PLC

q Mampu memasukan dan menjalankan program dasar di PLC

q Mampu membuat program atu diagram ladder dari suatu masalah sederhana

II. PRAKTEK :

A. PRAKTEK INPUT / OUTPUT

Setelah melakukan praktek ini , peserta diharapkan mampu :

q Menjadikan PLC sebagai pengontrol terhadap suatu kondisi input tertentu.

Program :

q Lampu 1 akan menyala bila saklar 1 ON dan mati bila OFF

q Lampu 2 akan menyala bila saklar 2 OFF dan mati bila ON

q Lampu dan saklar diandaikan suatu kondisi dalam suatu proses dalam mesin.

Gambar 4. Kontak lampu on –off

B. OPERASI LOGIKA

B.1. OR

1. Rangkaian disusun seperti pada gambar

2. terminal output dihubungkan ke modul I/O train (input ke output)

3. PLC dihidupkan lalu operasi + OFFLINE MODE dipilih

4. Buatlah program untuk diagram ladder di bawah ini :

Gambar 5. Operasi Logika – OR

5. Kemudian jalankan program untuk diagram ladder di bawah ini :

Tabel 1. Tabel logika

No	Input			Output
	X2	X1	X0	OR	AND	NOR	NAND
1	Off	Off	Off
2	Off	Off	On
3	Off	On	Off
4	Off	On	On
5	On	Off	Off
6	On	Off	On
7	On	On	Off
8	On	On	On

B.2. AND

6. Buatlah program untuk diagram ladder di bawah ini :

Gambar 6. Operasi Logika – AND

7. Jalankan program tersebut, lalu isi dan lengkapi tabel 1

B.3. NOR

8. Buatlah program yang sesuai untuk diagram ladder dibawah ini :

Gambar 7. Operasi Logika – AND

9. Kemudian jalankan program tersebut lalu isi dan lengkapi tabel 1.

B.4. EXOR

10. Buatlah program yang sesuai untuk diagram ladder dibawah ini

Gambar 8. Operasi Logika – EXOR

11. Kemudian jalankan program tersebut lalu isi dan lengkapi tabel 2

B.5. EXNOR

12. Buatlah program yang sesuai untuk diagram ladder di bawah ini

Gambar 9. Operasi Logika – EXNOR

13. Kemudian jalankan program tersebut lalu isi dan lengkapi tabel 2

Tabel 2. Tabel kebenaran lanjutan

No	Input		Output
	X2	X1	EXOR	EXNOR
1	Off	Off
2	Off	On
3	On	Off
4	On	On

TIMER

Timer berfungsi untuk mengaktifkan suatu keluaran dengan interval waktu yang dapat diatur. Pengaturan waktu dilakukan melaui nilai setting (preset value). Timer tersebut akan bekerja bila diberi input dan mendapat pulsa clock. Untuk pulsa clock sudah disediakan oleh pembuat PLC. Besarnya nilai pulsa clock pada setiap timer tergantung pada nomor timer yang digunakan. Saat input timer ON maka timer mulai mencacah pulsa dari 0 sampai preset value. Bila sudah mencapai preset value maka akan mengaktifkan Outputyang telah ditentukan.

COUNTER

Fungsi counter adalah mencacah pulsa yang masuk. Sepintas cara kerja counter dan timer mirip. Perbedaannya adalah timer mencacah pulsa internal sedangkan counter mencacah pulsa dari luar.