Kelas_11_SMK_Instalasi_Motor_Listrik_3

i

PENULIS

i

KATA PENGANTAR

Kurikulum 2013 adalah kurikulum berbasis kompetensi. Di dalamnya
dirumuskan secara terpadu kompetensi sikap, pengetahuan dan keterampilan
yang harus dikuasai peserta didik serta rumusan proses pembelajaran dan
penilaian yang diperlukan oleh peserta didik untuk mencapai kompetensi yang
diinginkan.

Faktor pendukung terhadap keberhasilan Implementasi Kurikulum 2013
adalah ketersediaan Buku Siswa dan Buku Guru, sebagai bahan ajar dan
sumber belajar yang ditulis dengan mengacu pada Kurikulum 2013. Buku Siswa
ini dirancang dengan menggunakan proses pembelajaran yang sesuai untuk
mencapai kompetensi yang telah dirumuskan dan diukur dengan proses
penilaian yang sesuai.

Sejalan dengan itu, kompetensi keterampilan yang diharapkan dari seorang
lulusan SMK adalah kemampuan pikir dan tindak yang efektif dan kreatif dalam
ranah abstrak dan konkret. Kompetensi itu dirancang untuk dicapai melalui
proses pembelajaran berbasis penemuan (discovery learning) melalui kegiatan-
kegiatan berbentuk tugas (project based learning), dan penyelesaian masalah
(problem solving based learning) yang mencakup proses mengamati, menanya,
mengumpulkan informasi, mengasosiasi, dan mengomunikasikan. Khusus untuk
SMK ditambah dengan kemampuan mencipta .

Sebagaimana lazimnya buku teks pembelajaran yang mengacu pada
kurikulum berbasis kompetensi, buku ini memuat rencana pembelajaran berbasis
aktivitas. Buku ini memuat urutan pembelajaran yang dinyatakan dalam kegiatan-
kegiatan yang harus dilakukan peserta didik. Buku ini mengarahkan hal-hal yang
harus dilakukan peserta didik bersama guru dan teman sekelasnya untuk
mencapai kompetensi tertentu; bukan buku yang materinya hanya dibaca, diisi,
atau dihafal.

Buku ini merupakan penjabaran hal-hal yang harus dilakukan peserta didik
untuk mencapai kompetensi yang diharapkan. Sesuai dengan pendekatan
kurikulum 2013, peserta didik diajak berani untuk mencari sumber belajar lain
yang tersedia dan terbentang luas di sekitarnya. Buku ini merupakan edisi ke-1.
Oleh sebab itu buku ini perlu terus menerus dilakukan perbaikan dan
penyempurnaan.

Kritik, saran, dan masukan untuk perbaikan dan penyempurnaan pada
edisi berikutnya sangat kami harapkan; sekaligus, akan terus memperkaya
kualitas penyajian buku ajar ini. Atas kontribusi itu, kami ucapkan terima kasih.
Tak lupa kami mengucapkan terima kasih kepada kontributor naskah, editor isi,
dan editor bahasa atas kerjasamanya. Mudah-mudahan, kita dapat memberikan

ii

yang terbaik bagi kemajuan dunia pendidikan menengah kejuruan dalam rangka
mempersiapkan generasi seratus tahun Indonesia Merdeka (2045).
Jakarta, Januari 2014
Direktur Pembinaan SMK
Drs. M. Mustaghfirin Amin, MBA

iii

Diunduh dari BSE.Mahoni.com

DAFTAR ISI

PENULIS................................................................................................................................ i
KATA PENGANTAR............................................................................................................... ii
DAFTAR ISI...........................................................................................................................iv
BAB I.................................................................................................................................... 1
PENDAHULUAN................................................................................................................... 1

A. Latar Belakang......................................................................................................... 1
B. Deskripsi Bahan Ajar .............................................................................................. 2
C. Tujuan Pembelajaran ............................................................................................. 2
D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok.................................................................... 3
BAB II................................................................................................................................... 5
Pengasutan Motor Induksi Tiga Fasa .................................................................................. 5
A. Prinsip Pengontrolan Motor Listrik........................................................................ 5
B. Pengasutan Langsung ( Direct on line/DOL starter )........................................ 8
C. Kontruksi Motor Induksi Tiga Phasa .................................................................. 12
D. Hubungan motor induksi tiga-phasa .................................................................. 14
E. Pengasutan bintang-segitiga (Motor Starting Star-Delta) ............................... 17
F. Pengasutan dengan Tahanan Primer (Primary Resistance). ......................... 20
G. Pengasutan dengan Auto transformer (Auto Transformer Starting) ............. 22
BAB 3................................................................................................................................. 29
Proteksi Motor .................................................................................................................. 29
A. Persyaratan Proteksi............................................................................................. 29
B. Peralatan Proteksi ................................................................................................. 29
C. Proteksi Beban Lebih Motor ............................................................................... 30
D. Pembumian Motor................................................................................................. 33
BAB 4................................................................................................................................. 36
PENGONTROLAN OPERASI MOTOR .................................................................................. 36
A. Pengontrolan Motor dengan DOL....................................................................... 36
B. Pengontrolan Motor dengan Dua Arah Putaran ............................................... 38

iv

C. Pengontrolan Motor dengan Pengasut -...................................................... 41
D. Pengontrolan Motor Berurutan............................................................................ 44
E. Mengatur Kecepatan Putar Motor....................................................................... 46
BAB 5................................................................................................................................. 51
KOMPONEN PENGENDALI ELEKTROMEKANIK.................................................................. 51
A. Kontaktor Magnet (Magnetic Contactor)............................................................ 51
B. Tombol tekan (push button)................................................................................. 54
C. Thermal Over Load Relay (TOR/TOL)............................................................... 55
D. Lampu Indikator..................................................................................................... 58
E. Relay penunda waktu (Time Delay Relay/TDR)............................................... 61
F. Motor Circuit Breaker. ........................................................................................... 63
G. Sakelar selektor. ................................................................................................... 64
BAB 6................................................................................................................................. 67
PERSYARATAN UMUM INSTALASI LISTRIK (PUIL) 2000 .................................................... 67
A. MAKSUD DAN TUJUAN ...................................................................................... 67
B. RUANG LINGKUP................................................................................................. 67
C. SEJARAH SINGKAT ............................................................................................ 67
D. Sistematika PUIL 2000......................................................................................... 68
BAB 7................................................................................................................................. 82
PERANCANGAN PANEL KONTROL..................................................................................... 82
A. Spesifikasi. ............................................................................................................. 82
B. Merencanakan diagram dan program................................................................ 83
C. Memilih komponen................................................................................................ 86
BAB 8................................................................................................................................. 88
PERANCANGAN DAN PERAKITAN PERALATAN KONTROL................................................. 88
A. Computer-Aided Design. ...................................................................................... 88
B. Perhitungan seluruh ukuran. ............................................................................... 89
C. Perakitan peralatan............................................................................................... 90
D. Pemasangan.......................................................................................................... 98
BAB 9............................................................................................................................... 109
PENGUJIAN PANEL KONTROL DAN TROUBLESHOOTING................................................ 109

v

A. Keterampilan troubleshooting............................................................................ 109
B. Prosedur Umum. ................................................................................................. 110
C. Pengecekan Kontinyuitas tanpa Sumber Tegangan. .................................. 111
D. Pengecekan Kontinyuitas dengan Sumber Tegangan. ............................... 114
E. Pengujian Opsional ............................................................................................ 115
F. Dasar rangkaian kontrol ..................................................................................... 124
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................................... 158

vi

BAB I
PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Sesuai dengan dinamika perkembangan pendidikan, khususnya pendidikan
kejuruan, disamping perkembangan pendidikan itu sendiri, dinamikanya juga
harus selalu menyelaraskan diri dengan perkembangan dunia usaha dan industri
(DUDI). Oleh sebab itu, dalam setiap perkembangan DUDI tersebut harus segera
direspon dalam pelaksanaan pendidikan kejuruan. Cara meresponnya adalah
dengan memperoleh informasi melalui berbagai cara, salah satunya adalah
melalui media pembelajaran berupa Bahan Ajar yang selalu harus diperbaharui
sesuai dengan perkembangan tersebut.

Bahan Ajar ini secara khusus ditulis bagi siswa SMK, dengan peminatan Teknik
Ketenagalistrikan secara umum. Dimana cara penyajian modul ini disesuaikan
dengan pengalaman seorang guru produktif SMK secara umum.

Mempelajari dengan benar topik-topik materi yang terkandung dalam bahan ajar
ini, akan membantu siswa SMK untuk menguasai materi tentang Instalasi Motor
Listrik dalam lingkup peminatan Teknik Ketenagalistrikan.

Untuk mendalami bahan ajar Instalasi Motor Listrik, siswa sebaiknya telah
mendalami materi Teknik Instalasi Tenaga Listrik dan materi Teknik Distribusi
Tenaga Listrik. Selanjutnya materi Instalasi Motor Listrik sebagai pendukung
untuk mempelajari materi-materi Teknik Instalasi Pemanfaatan Tenaga Listrik.

1

B. Deskripsi Bahan Ajar

Dalam bahan ajar ini akan dibahas tentang pemasangan dan pemeliharaan
instalasi motor listrik, yang meliputi bahasan; pengasutan, proteksi, dan
pengontrolan operasi motor listrik. Serta membahas tentang : komponen
pengendali elektromekanik, perancangan dan perakitan panel kontrol, pengujian
panel kontrol dan troubleshooting.

Bahan ajar ini menggunakan sistem pelatihan dengan pendekatan kompetensi,
yakni salah satu cara untuk menyampaikan atau mengajarkan pengetahuan
keterampilan dan sikap kerja yang dibutuhkan dalam suatu pekerjaan. Melalui
pendekatan apa yang dapat dilakukan setelah mengikuti pelatihan, dimana
kompetensi adalah penguasaan individu secara aktual di tempat kerja. Meliputi
identifikasi apa yang harus dikerjakan, prestasi yang diraih, dan memastikan
elemen kompetensi tercakup, serta proses penilaian.

C. Tujuan Pembelajaran

Setelah mengikuti seluruh kegiatan pembelajaran yang terdapat pada
bahan ajar ini siswa diharapkan mampu memahami dan menjelaskan
tentang pengendali elektromekanik, dengan ruang lingkup materi :

 Pengasutan motor induksi tiga fasa
 Proteksi motor
 Pengontrolan operasi motor induksi 3 fasa
 Komponen pengendali elektromekanik
 Perancangan panel kontrol
 Perancangan dan perakitan panel kontrol
 Pengujian panel kontrol dan troubleshooting

2

D. Materi Pokok dan Sub Materi Pokok Sub Materi Pokok
No Materi Pokok

1 Pengasutan motor induksi  Pengasutan langsung (DOL)
tiga fasa
 Pengasutan dengan - 
2 Proteksi motor  Pengasutan dengan primary

resistance
 Pengasutan dengan secondary

resistance

 Peralatan proteksi

 Proteksi beban lebih motor

 Pentanahan motor

3 Pengontrolan operasi motor  Pengontrolan motor dengan dOL

 Pengontrolan motor dengan dua

arah putaran

 Pengontrolan motor dengan

pengasut -

 Pengontrolan motor berurutan

 Mengatur kecepatan putar motor rik

4 Komponen pengendali  Tombol tekan (push botton)
elektromekanik  Thermal overload relay

 Lampu indikator

 Time delay relay

 Motor circuit breaker

 Selector switch

5 Perancangan panel kontrol  Spesifikasi panel

 Perencanaan diagram dan program

 Pemilihan komponen
6 Perancangan dan perakitan  Computer Aid Design (CAD)

peralatan kontrol  Perhitungn ukuran

 Perakitan peralatan

3

No Materi Pokok Sub Materi Pokok

 Pemasangan peralatan
7 Pengujian panel kontrol dan  Prosedur pengujian

perakitan peralatan kontrol  Pengujian tanpa tegangan
 Pengujian dengan tegangan
 Troubleshooting

4

BAB II

PENGASUTAN MOTOR INDUKSI TIGA FASA

Indikator Keberhasilan: Prinsip pengontrolan motor listrik, pengasutan:
lansung (DOL), bintang-segitiga, primary resistance, secondary resistance
motor induksi 3 fasa dijelaskan dan diidentifikasi dengan benar.

A. Prinsip Pengontrolan Motor Listrik
Kata kontrol berarti mengatur atau mengendalikan, jadi yang dimaksud dengan
pengontrolan motor adalah pengaturan atau pengendalian motor mulai dari
pengasutan, pengoperasian hingga motor itu berhenti. Maka pengontrolan motor
dapat dikategorikan menjadi tiga bagian menurut fungsinya, yaitu:

 Pengontrolan pada saat pengasutan (starting)
 Pengontrolan pada saat motor dalam keadaan beroperasi

(pengaturan kecepatan, pembalikan arah putaran dan lain-lain)
 Pengontrolan pada saat motor berhenti beroperasi (pengereman).

Sesuai dengan perkembangan teknologi yang memicu perkembangan industri,
cara atau sistem pengontrolan itu terus berkembang. Maka dari caranya dapat
diklasifikasikan menjadi :

 Pengontrolan cara manual (manual control)
 Pengontrolan semi-otomatis (semi-automatic control)
 Pengontrolan otomatis (automatic control)
 Pengontrolan terprogram (programable controller)

Dalam mengoperasikan motor listrik, agar dapat berfungsi andal dan terhindar
dari gangguan dan kerusakan, dan terjamin keselamatan terhadap bahaya

5

sengatan listrik, maka setiap instalasi motor-motor listrik dilengkapi dengan
peralatan proteksi. Yaitu proteksi beban lebih, pentanahan, dan hubung singkat.
Motor induksi (Asynchronous motor) secara luas banyak digunakan di
fasilitas industri dan bangunan besar. Rancangan dan perawatannya
sederhana, dapat disesuaikan pada berbagai aplikasi di lapangan dan
pengoperasiannya ekonomis. Ini sangat menguntungkan sebagai solusi
pengendali motor induksi pada sisi harga dan kualitas.
Karakteristik motor induksi tiga-phasa adalah arus bebannya tinggi pada
sumber tegangan dengan direct-on-line starting. Menghasilkan arus start
dan lonjakan yang tinggi jika diaplikasikan pada tegangan penuh, akan
mengakibatkan penurunan tegangan sumber dan pengaruh transien torsi
pada sistem mekanik.

6

Gambar 2-1. Metoda Motor Starting.

1. Direct-On-Line motor starting.
2. Start-delta (bintang-segitiga) motor starting.
3. Soft starter (Q2), motor starter kontinyu dan bertahap, alternafif

secara elektronik sebagai pengganti Start-delta (bintang-segitiga)
motor starting.
4. Variable Frequency Drivers atau inverter sebagai pengendali
kecepatan motor dan terintegrasi dengan proteksi motor secara
elektronik.

Sistem pengoprasian motor dilakukan pada saat start, running dan Stop.
Keberhasilan suatu pengoperasian sebuah motor listrik bukan saja
ditentukan pada “ Running Performance “ motor , tetapi juga juga
ditentukan oleh “ Starting Performance “

Pemilihan metoda starting banyak dipengaruhi oleh beberapa faktor
seperti kapasitas daya motor / keperluan arus starting , torsi starting ,
kecepatan , jenis atau tipe motor dan macam-macam beban yang
digerakkan oleh motor tersebut.
Starting Motor induksi rotor sangkar dapat dilakukan antara lain :

 Direct on line ( DOL )
Starting dengan metoda ini menggunakan tegangan jala-jala / line
penuh yang dihubungkan langsung ke terminal motor melalui
rangkaia pengendali mekanik atau dengan relay kontaktor magnit.

 Star Delta
Star awal dilakukan dalam hubngan bintang dan kemudian motor
beroperasi normal dalam hungan delta. Pengendalian bintang ke

7

delta dapat dilakukan dengan sakelar mekanik Y /Δ atau dengan
relay / kontaktor magnit.

 Starting Dengan Menggunakan Tahanan Primer (Primary
Resistance)
Starting dengan metoda ini adalah dengan menngunakan
tahanan primer untuk menurunkan tegangan yang masuk ke
motor.

 Auto Transformer
Starting dengan metoda ini adalah dengan menghubungkan
motor pada taptegangan sekunder auto transformer terendah
dan bertahap dinaikkan hingga mencapai kecepatan nominal
motor dan motor terhubung langsung pada tegangan penuh /
tegangan nominal motor .

 Motor Slip Ring / Rotor lilit.
Untuk motor rotor lilit ( Slip Ring ) starting motor dilakukan
dengan metoda pengaturan rintangan rotor ( Scondary Resistor ) .
Motor beroperasi normal pada rotor dalam hubungan bintang.

B. Pengasutan Langsung ( Direct on line/DOL starter )
Karakteristik umum :

 Arus starting : 4 sampai 8 kali arus nominal
 Torsi starting : 0,5 sampai 1,5 kali torsi nominal
 Kriteria pemakaian :

 3 terminal motor , daya rendah sampai menengah
 Arus starting tinggi dan terjadi drop tegangan
 Peralatan sederhana

8

 Waktu total yang diperlukan untuk DOL Starting
direkomendasikan tidak lebih dari 10 detik

Gambar 2-2. Karakteristik arus, torsi dan kecepatan. T
Harga torsi dan arus pada saat starting dapat ditentukan dari persamaan T
berikut :

Daya = Torsi x kecepatan sudut
= T x ω............watt

Jika ω = 2 .Ns, maka daya masukan motor (P)
P = 2 .Ns.T atau = K.T

Perbandingan Torsi starting dengan Torsi beban penuh kalau

Contoh :
Jika motor listrik 3 fasa arus startingnya 7 kali arus beban penuh dan slip
motor pada beban penuh 4 % distarting pada tegangan normal dengan
DOL starter. Tentukan harga Torsi Starting ?
Diketahui : IST = ISC = 7 If

9

Sf = 4 % = 0,04

Ditanyakan TST = ?

Penyelesaian :

Hasil perhitungan ini menunjukkan bahwa jika motor distarting langsung

ke jala-jala (DOL), mengambil arus starting 7 kali arus beban penuh, maka

torsi starting akan sama dengan 1,96 kali torsi beban penuh.

TS T   IST 2.S f
Tf If

=  7.I f 2 x 0,042 x 0,04
 I f 

= 72 x 0,04

TST  1,96. Tf

Pada awal pengasutan (starting), dimana tegangan GGL kumparan stator dan
kumparan rotor belum terbangkit, maka tegangan sumber hanya melayani

kumparan motor saja. Dimana putaran rotor nr  0 dan slip s  1, kuat arus

yang mengalir sebesar :

Ir  V

R1  R2  jX T
s

Karena nr  0 dan slip s  1, maka persamaan diatas dapat ditulis:

V1 ,
R1  R2  jX T
 Irst 

10

Irst adalah arus pengasutan (starting) dengan mengabaikan arus pemagnetan
I yang sangat kecil besarannya. Maka arus starting motor induksi sangat besar
dibanding arus nominalnya, tergantung pada tipe motor, maka arus starting
dapat mencapai 6 - 7 kali arus normal.

Pengasutan secara langsung DOL (direct on line) akan menarik arus sangat
besar dari jaringan ( 6 - 7 kali arus normal), dan torsi pengasutan 0,5 - 1,5 x
torsi nominal. Rangkaian kontrol pengasutan motor secara DOL dapat dilihat
pada gambar 2-4.

(a) Diagram daya (b) Diagram kontrol

Gambar 2-3. Rangkaian pengontrolan motor

11

Apabila motor induksi direkomendasikan diasut DOL, waktu pengasutan singkat,
tidak lebih dari 10 detik dan kapasitas BHP motor maksimum 5kW. Atau
pengasutan DOL dapat direkomendasikan dengan kapasitas motor hingga 0,5 -
1MW apabila waktu asut  5 detik dan persediaan daya pada feeder cukup,
dimana waktu t dan besaran kuat arus starting motor tidak melampau triping alat
proteksi.

Karakteristik hubungan antara arus I dan kecepatan nr, dan torsi T dan
kecepatan nr dengan pengasutan DOL dapat dilihat pada gambar 2-2.

C. Kontruksi Motor Induksi Tiga Phasa
Motor induksi terdiri dari dua bagian utama :

 Bagian yang tetap , disebut Stator
 Bagian yang bergerak , disebut Rotor
Dilihat dari konstrusi rotor motor induksi ada dua jenis :
 Motor rotor sangkar rangkaian rotor nya dihubung singkat.
 Motor cicincin luncur ( Slip ring motor ), mempunyai rotor lilit

12

Gambar 2-4. Kontruksi motor induksi.

Stator terdiri dari tiga bagian utama yaitu :
1. Rangka , adalah rangka tuang atau baja tuang
2. Inti stator yang berupa lembaran baja khusus yang dilaminasi
untuk mengurangi kerugian inti dari arus pusar ( Eddy current )
dan dipres langsung pada rangka , inti stator dibuat alur-alur
pada bagian dalam yang melingkar untuk penempatkan belitan /
kumparan stator
3. Belitan stator terdiri tiga belitan yang identik dengan belitan fasa
dan ditempatkan pada 120 derajat listrik disekeliling stator.
Masing-masing belitan terdiri dari sejumlah kumparan yang
dihubungkan seri dan menghasilkan jumlah kutub perfasa yang
dibutuhkan, Gambar 2-4, memperlihatkan konstruksi stator dan
rotor sangkar. Gambar 2-5, memperlihatkan pelat nama motor

13

induksi memampilkan informasi penting yang diperlukan untuk
pemilihan dan aplikasi.

Gambar 2-5. Pelat nama motor induksi.

D. Hubungan motor induksi tiga-phasa
Jika motor induksi tiga-phasa dihubungkan ke sumber tegangan, data
pada pelat nama motor harus disesuaikan dengan sumber tegangan dan
frekuensinya. Hubungan diimplementasikan melalui enam terminal (versi
standar) pada kotak terminal motor dan perbedaannya antara dua jenis
rangkaian, hubungan bintang dan hubungan segitiga. Contoh untuk
sumber tegangan tiga phasa 400 Volt, 50 Hz (lihat gambar 2-6 dan 2-7).

14

Gambar 2-6. Hubungan Bintang.
15

16

Gambar 2-7. Hubungan Segitiga.

Secara umum, keadaan motor tiga-phasa ditentukan pada standar
(DIN/VDE 0530, IEC/EN 60034). Bagaimanapun juga rancangan pabrikan
sangat dominan. Contoh, yang ada di pasaran untuk daya output motor
yang kecil (<4 kW) secara khusus digunakan pada pompa dan kipas,
kadang-kadang kita temukan motor tanpa kotak terminal. Disini kumparan
dihubungkan dibagian dalam motor dan hanya tiga kabel yang dapat
dihubungkan untuk tegangan tertentu.

E. Pengasutan bintang-segitiga (Motor Starting Star-Delta)
Metoda starting Y -  banyak digunakan untuk menjalankan motor induksi
rotor sangkar yang mempunyai daya di atas 5 kW (atau sekitar 7 HP).
Untuk menjalankan motor dapat dipilih starter yang umum dipakai antara
lain : saklar rotari Y - , saklar khusus Y-  atau dapat juga menggunakan
beberapa kontaktor magnit beserta kelengkapannya yang dirancang
khusus untul rangkaian starter Y - .

Perlu diingat jika pada name plat motor tertulis 220/380 V, sedangkan
tegangan jala-jala yang tersedia sumber 3 fasa 380 V, maka motor
tersebut hanya boleh dihubungkan bintang (Y) artinya motor berjalan
normal pada hubungan bintang pada tegangan 380 V. Motor tersebut
dapat dilakukan starting Y - . Apabila dihubungkan pada tegangan jala 3
fasa 220 V.

17

Gambar 2-8. Perbandingan tegangan hubungan bintang (Y) dan segitiga
()

Gambar 2-9. Karakteristik arus, torsi dan kecepatan.

Karakteristik Umum :
 Arus start 1,8 sampai 2,6 kali arus nominal
 Torsi start 0,5 kali torsi nominal
 Kriteria pemakaian :

18

 6 terminal motor
 Torsi puncak pada perubahan star ke delta

Gambar 2-8. Motor starting bintang-segitiga.

Perbandingan arus start bintang – segitiga

19

I ST Y  V 3  tegangan fasa
Z fasa Z fasa

I ST  Z V. 3
fasa

ISTY = V 3 Z fasa
x
I ST  Z fasa V . 3

IST Y  1
IST  3

Dari hasil rumus di atas dapat dilihat bahwa besar arus pada hubungan
bintang adalah 1/3 kali arus jika motor dihubungkan segitiga.

F. Pengasutan dengan Tahanan Primer (Primary Resistance).
Starting dengan menggunakan tahanan primer adalah suatu cara
menurunkan tegangan yang masuk ke motor melalui tahanan yang
disebut tahanan primer karena tahanan ini terhubung pada sisi stator. Hal
ini menggunakan prinsip tegangan jatuh.
Dari gambar 2-9, terlihat kalau tap berubah menjadi X volt sehingga
berlaku persamaan :

I start  X I SC dan T start  X 2 TSC

T start  I start  2
Tf  If 
 . Sf

  X ISC 2 . Sf
If

= X2  I SC  2 . Sf
If

= X 2. a2. Sf

20

Gambar 2-9. Starter dengan Tahanan Primer (Primary Resistance
Starter).

Perbandingan torsi dengan torsi beban penuh :

21

I ST  X 2. a2. Sf
Tf

Penggunaan metoda starting ini banyak digunakan untuk motor-motor

kecil.

G. Pengasutan dengan Auto transformer (Auto Transformer Starting)
Starting dengan cara ini adalah dengan menghubungkan motor pada
tahapan tegangan sekunder auto transformer terendah. Setelah beberapa

saat motor dipercepat, transformator diputuskan dari rangkaian dan motor

terhubung langsung pada tegangan penuh.

22

Gambar 2-10. Starter dengan Auto-Transformer
Transformator dibuat dari sejumlah tahapan tegangan sekunder yang
biasanya 83 %, 67 % dan 50 % dari tegangan primer.

23

Jika perbandingan tahapan tegangan = k, maka pasa tap 67 % k = 0,67.
Ini berarti bahwa tegangan pada motor akan sama dengan kali tegangan
jaring atau sama dengan k. V volt
Arus yang diambil motor akan menjadi k kali bila motor tersebut distarting
langsung ke jala-jala (DOL starting) yang sama dengan k.I
Dengan mengabaikan arus magnetisasi transformator, arus primer yang
diambil sama dengan k kali arus sekunder yang sama dengan k2 I. Jadi k2
adalah penurunan arus aktual motor jika distarting dengan auto
transformer starting.
Sebagai contoh :
Jika motor distart langsung ke jala-jala mengambil arus 600 % kali arus
beban penuh. Pada tap 67 %, arus pada terminal motor akan sama
dengan 400 %, akan tetapi arus primer pada waktu starting akan sama
dengan k kali 400 % atau sama dengan 267 % dari arus beban penuh ini
adalah arus yang diambil dari sistem suplay.

Gambar 2-11. Diagram hubungan arus dan tegangan pada DOL
starting dan Auto Transformer starting.

24

Torsi starting sebanding dengan kuadrat arus motor.
Pada tap dengan perbandingan tegangan k, torsi akan menjadi k2 kali torsi
starting yang dihasilkan pada waktu motor distarting langsung ke jala-jala.
Pada tap 67 %, torsi starting akan menjadi 67 % kuadrat atau sama
dengan 45 % dari harga torsi DOL.

Keuntungan dari metoda starting ini adalah tegangan motor pada saat
distart pada kondisi torsi yang telah besar daripada metoda starting
dengan tahanan primer (primary resistance starting), pada penurunan
tegangan yang sama dan arus jaringan yang sama.

A. Pengasutan dengan Pengaturan Tahanan Rotor
Metoda lain untuk menurunkan arus starting (I2) adalah dengan
menggunakan tahanan (R) yang dihubungkan pada rangkaian rotor.
Starting ini hanya dapat dipakai untuk motor induksi motor rotor lilit (motor
slip ring), sedangkan untuk motor induksi rotor sangkar hal ini tidak bisa
dilakukan.

Motor induksi rotor lilit juga disebut motor induksi cincin geser (slipring),
rotornya mempunyai lilitan yang dihubungkan ke tahanan luar. Pada
waktu starting, motor dihubungkan dengan tahanan (Rheostat) dengan
harga R yang maksimum. Setelah motor running, maka rheostat dihubung
singkat.

Pada saat motor diam slip = 1

Jadi f2 = f1

Arus motor I2 = E2  E2
Z2 R2 2  X 2 2

Pada saat rotor bergerak harga slip mulai berkurang dari slip = 1 sampai

pada suatu harga slip beban penuh.

25

Perubahan slip : S  ns  nr x 100 %
ns

nr  rr  S. ns
nr  ns  S. ns
nr  ns (1  S)

120 f
nr  P (1  S)
Sewaktu diam, reaktansinya X2 = 2 f2 . L2 = 2fL2 = X2
Pada saat berputar, reaktansinya X = 2 f2 .s. L2 = 2. f2 L2 = s. X2

Gambar 2-12. Pengaturan tahanan rotor.
Contoh soal :
Motor induksi 4 kutub dipasang pada jala-jala dengan frekuensi f = 50 Hz,
putaran motor = 1455 rpm. Hitung beban slip dan fz ?

26

Jawab :

120 f
nr  P (1  S)
1445  6000 (1  S)

4
1445  1500 (1  S)

1500  1445
S

1500
Slip : S  0,03

f2  S . f
 0,03 x 50

frekuensi rotor f2 = 1,5 Hz

LATIHAN

1. Tuliskan rumus (persamaan) bahwa motor induksi diasut langsung, arus
startingnya sangat besar (6-7 x arus nominal), dan berapa besar slip motor
saat itu.

2. Persyaratan apa yang harus dipenuhi apabila motor kapasitas besar misal
500 kW diasut secara DOL

3. Sebuah motor mempunyai arus nominal 25A, dengan pengasutan DOL, arus
starting 6 x arus nominal. Apabila diasut dengan -, hitung arus
pengasutannya.

4. Berapa besar perbandingan torsi beban penuh dengan torsi star untuk motor
diasut dengan primary resisitance.

5. Tuliskan rumus (persamaan) untuk menentukan besar tahanan asut/fasa
untuk primary resistance, apabila arus starting maksimum 1,2 x arus nominal
motor.

6. Tuliskan rumus (persamaan) untuk menentukan besar tahanan asut/fasa
untuk secondary resistance, apabila arus starting maksimum 1,2 x arus
nominal motor.

27

7. Bagaimana pendapat anda, dapatkah motor induksi rotor sangkar diasut
dengan secondary resistance, beri penjelasan dengan singkat

28

BAB 3
PROTEKSI MOTOR

Indikator Keberhasilan: Persyaratan, peralatan proteksi dan proteksi beban
lebih serta sistem pentanahan rangkaian motor dijelaskan dan diidentifikasi
dengan benar.

A. Persyaratan Proteksi
Persyaratan tentang instalasi listrik di Indonesia adalah Persyaratan Umum
Instalasi Listrik (PUIL) yang diterbitkan oleh Standar Nasional Indonesia (SNI),
yang telah disesuaikan dengan International Electrotechnical Commission (IEC).
Persyaratan proteksi tentang instalasi pada PUIL pada bab 3. Persyaratan
proteksi meliputi bahaya kejut, sentuh langsung maupun tak langsung,
pembumian, efek termal, arus lebih, dan lain sebagainya.

Berkenaan dengan instalasi motor listrik, pasal-pasal pentingnya adalah; pasal
3.4.6 tentang IP (International Protection), yang melindungi motor dari benda
padat dan benda cair. Dimana pada pelat nama motor tercantum IP.

B. Peralatan Proteksi
Peralatan proteksi untuk instalasi pengontrolan motor meliputi :

 Hubung singkat
 Arus lebih
 Sambar Petir
 Tegangan lebih
Dalam tabel 3-1 akan diperlihatkan komponen-komponen peralatan proteksi
instalasi pengontrolan motor. Dimana selain sebagai alat proteksi juga berfungsi
sebagai saklar pemutus.

29

C. Proteksi Beban Lebih Motor
Memproteksi operasi motor terhadap gangguan dan kerusakan, pada rangkaian
kontrolnya diterapkan peralatan proteksi seperti dari tabel 1. Keandalan kinerja
proteksi akan sangat menentukan perlindungan motor terhadap gangguan.
Sebagai gambaran dipelihatkan pada gambar 3-1, suatu rangkaian pengontrolan
motor dengan dua kecepatan dan dua arah putar yang dilengkapi dengan alat-
alat proteksi TOL dan sekring atau MCB.

Tabel 3-1: Komponen proteksi kontrol motor

No Komponen Fungsi kerja

1. Sekering 1 fasa mengamankan arus lebih dengan
cara memutus (melebur) rangkaian jaringan

2. Sekering 3 fasa mengamankan arus lebih dengan
cara memutus (melebur) rangkaian jaringan

3. Saklar pemutus bekerja secara termal elektrik

4.
Saklar pemutus bekerja secara elektro magnetis

5. Saklar pemutus bekerja secara termal elektrik dan
30

elektro magnetis

6.
Termal elektrik 3 fasa, menimbulkan panas oleh
karena aliran arus listrik

7. TOL 3 fasa, menggerakkan posisi kontak relai saat
terjadi arus lebih

Saklar pemutus tiga kutub melepaskan arus lebih
dengan termal elektrik dan elektro magnet, yang
8. bekerja berdasarkan panas yang ditimbulkan oleh
arus listrik. Dan magnet bekerja saat arus sangat
besar, dan relai kontak berubah posisi.

Saklar pemutus tiga kutub pelepasan arus lebih
dengan termal elektrik dan hubung singkat dengan
9. elektro magnetis, yang bekerja berdasarkan panas
yang ditimbulkan oleh arus listrik. Dan magnet
bekerja saat arus cukup besar. dan relai kontak
berubah posisi.

31

Gambar 3-1. Sistem proteksi pengontrolan motor.
Dari gambar 3-1, sistem proteksi pengontrolan motor mempunyai dua, dimana
masing-masing akan memproteksi arus yang berbeda, maka batas penyetelan
pemutusan arus tidak sama besar.

Proteksi dari sumber tegangan dengan sekering, baik untuk rangkaian daya
maupun untuk rangkaian kontrol. Fungsi sekering dapat diganti dengan MCB,
lihat gambar 3-1. Keandalan TOL (thermal over load) sebagai alat proteksi
adalah besaran arus proteksi dapat disetel mengacu kepada arus nominal motor.

32

Besaran arus TOL yang disetel adalah 110 - 120% dari arus nominal motor.
Sebagai contoh: suatu motor mempunyai arus nominal sebesar 9A, maka batas
pemutusan arus disetel;

Penyetelan pemutusan arus TOL  110% x 9A  10A
Untuk alat proteksi lainnya seperti MCB, batas pemutusan arusnya tidak dapat
disetel. Untuk menentukan nominal arus MCB sebagai proteksi rangkaian adalah
minimum 120% dari kuat arus rangkaian yang diproteksi, misalnya beban motor.

Kontaktor-kontaktor magnet dari gambar 3-1, selain sebagai saklar, juga
berfungsi sebagai proteksi tegangan nol. Dimana bila ke kumparannya tidak
bertegangan, maka kontaktor akan memutus hubungan ke beban. Hal ini akan
terjadi apabila sistem kontrol tersambar petir.

Koordinasi waktu tripping alat-alat proteksi dari gambar 3-1, harus tepat, dimana
waktu pemutusan TOL harus lebih singkat dari waktu pemutusan sekering,
terutama saat terjadi gangguan hubung singkat.

D. Pembumian Motor
Sistem pentanahan suatu motor listrik seperti diperlihatkan pada gambar 3-2,
adalah peralatan proteksi motor terhadap tegangan sentuh dan sambaran petir.

33

Gambar 2-2. Kabel Pentanahan Motor

Apabila baut pengikat kabel pentanahan dari gambar 3-2, tidak terikat kencang
akan terjadi pengapian saat badan motor tersentuh tegangan yang disebabkan
oleh kegagalan isolasi motor atau motor disambar petir.

Akibat ikatan baut pentanahan tidak sempurna mengakibatkan resistansi
pentanahan tambah besar, apabila badan motor tersentuh tegangan seperti
tersebut di atas dan badan motor itu disentuh manusia, maka tegangan
pentanahan yang tidak baik akan mengalirkan arus melalui tubuh manusia yang
besarannya dapat berakibatkan fatal.

Oleh sebab itu, periksa kabel pentanahan motor, terutama kekencangan ikatan
sambungan kabel seperti terlihat pada gambar 3-2. Pentanahan yang baik
besarnya tahanan maksimum adalah 0,8 .

34

LATIHAN

1. Instalasi terpasang harus memenuhi persyaratan keselamatan manusia
dan instalsi itu sendiri, jelaskan standar persyaratan proteksi yang harus
dipenuhi oleh instalasi motor dan sebutkan pasal-pasalnya.

2. Pilihlah peralatan proteksi dari tabel 3-1 untuk memproteksi gangguan
terhadap beban lebih dan hubung singkat untuk motor 3 fasa.

3. Tentukan penyetelan besar arus penyetelan TOL dari gambar 3-1.
Apabila saat arus nominal motor saat putar lambat 10 A dan saat putar
cepat 12A dan besaran penyetelan TOL adalah 110% dari arus nominal
motor.

4. Pilihlah peralatan proteksi sekering atau MCB 3 fasa yang tersedia di
pasar untuk memproteksi motor yang arus nominalnya 10A (putar
lambat), 12A (putar cepat) seperti pada gambar 2-1.

5. Selain sebagai saklar, jelaskan fungsi kontaktor magnet sebagai alat
proteksi.

6. Bandingkan dengan MCB, jelaskan kelebihan TOL sebagai peralatan
proteksi.

7. Apa akibatnya apabila ikatan baut kabel pentanahan motor longgar dari
gambar 3-1.

35

BAB 4
PENGONTROLAN OPERASI MOTOR

Indikator Keberhasilan: Pengontrolan motor dengan DOL, dua arah putaran,
pengasutan bintang-segitiga, berurutan dan kecepatan putar motor dijelaskan
dan dilaksanakan dengan benar.

Pembahasan dalam bab 4 ini akan diperlihatkan beberapa pengontrolan operasi
motor berlandaskan konsep yang telah diuraikan pada bab 2 dan 3 diatas. Tidak
semua sistem pengontrolan motor induksi tiga fasa disajikan dalam bab ini, tetapi
hanya sebagian saja, yaitu pengontrolan motor tiga fasa yang lazim ditemui.

Dalam pelaksanaan membangun rangkaian pengontrolan motor di bengkel atau
laboratorium, keselamatan dan kesehatan kerja harus dipatuhi, dimana langkah-
langkah kerja yang telah ditetapkan harus ditaati, tindakan ceroboh akan
berakibat :

 Pelaksana pekerjaan dapat menanggung bahaya resiko sengatan
listrik.

 Membahayakan bagi orang yang berada di sekitar kejadian resiko.
 Merusakkan peralatan laboratorium/bengkel.

UTAMAKAN KESELAMATAN    SAFETY FIRST OS
Dalam penggambaran pengontrolan setiap motor terdiri dari diagram daya dan
diagram kontrol.
A. Pengontrolan Motor dengan DOL

Perhatikan rangkaian gambar 2-4 pada bab 2, (rangkaian pengontrol motor asut
langsung DOL). Apabila tersedia tegangan untuk rangkaian daya dan rangkaian
kontrol, tekan tombol ON, kontaktor K akan bekerja, lampu H1 akan menyala dan

36

motor akan bekerja. Setelah tekanan ke tombol ON dilepas, tombol ON kembali
keposisi NO, rangkaian kontrol tetap bekerja, karena fungsi Tombol ON diambil
alih oleh kontak NO nomor 53 – 54 kontaktor K (saklar pengunci). Apabila arus
ke motor naik melampaui arus penyetelan TOL F2, maka TOL F2 akan bekerja
yang mengubah posisi kontak-kontak relainya.
Kontak relai TOL F2 nomor 95 – 96 berubah posisi dari NC ke posisi terbuka.
Akibatnya hubungan rangkaian kontrol sumber tegangan terputus dan sistem
pengontrolan motor berhenti beroperasi. Apabila hal ini terjadi, periksa dan
analisa gangguan yang mungkin terjadi terhadap sistem operasi motor. Untuk
mengembalikan sistem kontrol ke posisi semula adalah dengan menekan RESET
agar kontak relai nomor 95 – 96 kembali ke posisi semula (NC). Untuk
menghentikan motor adalah dengan menekan tombol OFF.

37

B. Pengontrolan Motor dengan Dua Arah Putaran

Gambar 4-1. Diagram daya motor dua arah putaran.
Dengan membalik polaritas tegangan input ke stator motor induksi 3 fasa maka
medan putar yang dihasilkannya juga berubah arah. Karena putaran rotor searah
dengan medan putar stator, oleh sebab itu dengan mengubah polaritas tegangan
input maka putaran rotor juga berubah arah.

38

Pada gambar 4-1, (diagram daya) dan gambar 4-2, (diagram kontrol)
diperlihatkan suatu pengontrolan motor tiga fasa dengan dua arah putaran
(reverse-foward).

Gambar 4-2. Diagram kontrol motor dua arah putaran.
Dengan menekan tombol ON1 di tekan dari gambar 4-2, akibatnya kontaktor K1
bekerja dan lampu H1 menyala maka motor berputar searah jarum jam.
Kemudian tombol ON2 ditekan, kontaktor K2 tidak bekerja karena kontak 61- 62
kontaktor K1 posisi terbuka. Untuk merubah arah putaran motor ke arah yang
berlawanan dengan jarum jam, sistem harus distop terlebih dahulu dengan
menekan tombol OFF. Kemudian tekan tombol ON2, motor akan berputar

39

berlawanan dengan arah jarum jam. Demikian sebaliknya kontaktor K1 tidak
dapat bekerja walau tombol ON1 ditekan.
Untuk keandalan proteksi motor dari gambar 4-1, dilengkapi dengan dua buah
TOL, yaitu F2 dan F3. Batas arus penyetelan antara F2 dan F3 harus sama, bila
sifat dan besar pembebanan motor berbeda arah putaran tetap sama.
Pemindahan penekanan antara tombol ON1 dan ON2 harus dengan jeda waktu
setelah putaran motor telah berhenti, apa sebabnya? . . . . . . . . . . . . .

Gambar 4-3. Diagram daya motor diasut -.

40

C. Pengontrolan Motor dengan Pengasut -
Dari bahasan Kegiatan Belajar 1 poin 2 diatas, adalah pengasutan - bertujuan
untuk menurunkan arus starting sebesar 33,33% dari arus start DOL motor. Pada
gambar 4-3 dan 4-4, memperlihatkan pengontrolan motor dengan pengasut -

secara otomatis.

Gambar 4-4. Diagram kontrol motor diasut -

41

Kinerja Rangkaian: Apabila tombol ON dari gambar 4-4 ditekan, motor akan
bekerja pada sambung Y, ditandai dengan tegangan terminal motor = tegangan
fasa jaringan. Setelah 8 detik (sesuai dengan penyetelan waktu time delay K4
dari gambar 4-4 secara otomatis bekerja pada sambung , ditandai dengan
lampu H menyala.
Catat arus starting pada awal pengasutan dan ukur tegangan fasa motor saat
tersambung  dan tersambung . Mengapa tegangan lebih kecil saat sambung
 dibanding setelah tersambung ? Berikan alasan anda dan catat.
Catat arus starting pada awal pengasutan dan ukur tegangan fasa motor saat
tersambung  dan tersambung . Mengapa tegangan lebih kecil saat sambung
 dibanding setelah tersambung ? Berikan alasan anda dan catat.

Gambar 4-5. Diagram daya motor dengan dua arah yang diasut -.
42

Untuk keperluan tertentu di industri ada kalanya suatu motor penggerak produksi
diperlukan dua arah putaran seperti pada gambar 4-1 di atas, tetapi saat awal
berputar harus diasut - seperti pada gambar 4-3 di atas. Maka rangkaian
diagram dayanya seperti pada gambar 3-5, yang merupakan penjelmaan
gabungan gambar 4-1 dan gambar 4-3.
Sedangkan rangkaian diagram kontrol dari motor dengan dua arah yang diasut
- dapat dilihat pada gambar 4-6.
Pengawatan (instalasi terpasang) peralatan kontrol motor induksi tiga fasa
dengan pengasutan bintang-segitiga (-), bekerja pada tegangan 3 phasa,
380V, 125A, dapat dilihat pada gambar 4-7.

Gambar 4-6. Diagram kontrol motor dengan dua arah yang diasut -
43