HAND OUT 3.5 Sistem Proteksi Motor Listrik

HAND OUT PEMBELAJARAN
TEKNIK INSTALASI TENAGA LISTRIK
MATA PELAJARAN INSTALASI MOTOR LISTRIK (IML) KD 3.5 & 4.5

PENDAHULUAN

A. Deskripsi Hand Out

Pengalaman belajar yang diharapkan dari Hand Out ini adalah penguasaan

keterampilan yang sangat diperlukan untuk menunjang pemenuhan

kompetensi seseorang dalam hal Instalasi Motor Listrik. Dengan ruang lingkup

pembelajaran tentang pengetahuan, keterampilan dan sikap kerja yang

berkaitan dengan Proteksi Motor Listrik. Hand Out ini berisi satu kegiatan belajar yang

mencakup penjabaran materi pada KD 3.5 dan KD 4.5 yaitu tentang Sistem Proteksi

Motor Listrik.

B. Prasyarat
Sebelum mempelajari modul Proteksi Instalasi Sistem Motor Listrik ini terlebih
dahulu mempelajari bahan ajar dan memiliki pengetahuan tentang :
a. Memahami jenis dan karakteristik motor listrik.
b. Memahami macam-macam pengendali motor listrik.
c. Memahami prinsip kerja pengendali motor listrik.
d. Memahami gambar instalasi motor listrik dengan kendali elektromagnetik.

C. Uraian Materi
1) 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.

2) Peralatan Proteksi
Peralatan proteksi untuk instalasi pengontrolan motor meliputi :
a. Hubung Singkat
b. Arus Lebih
c. Proteksi Beban Lebih Motor
Memproteksi operasi motor terhadap gangguan dan kerusakan, pada rangkaian
kontrolnya diterapkan peralatan proteksi. Keandalan kinerja proteksi akan sangat
menentukan perlindungan motor terhadap gangguan suatu rangkaian pengontrolan
motor dengan dua kecepatan dan dua arah putar yang dilengkapi dengan alat- alat
proteksi TOR dan MCB.

A. Kompetensi Dasar
3.5 Memahami sistem proteksi instalasi motor listrik
4.5 Memilih sistem proteksi motor listrik

B. Indikator Pencapaian Kompetensi
Indikator KD pada KI Pengetahuan
3.5.1 Memahami persyaratan proteksi instalasi motor
3.5.2 Menentukan arus instalasi motor
3.5.3 Menganalisis proteksi beban lebih motor

C. Tujuan Akhir Pembelajaran
1. Peserta didik mampu Memahami sistem proteksi instalasi motor listrik.
2. Peserta didik mampu Memilih sistem proteksi motor listrik.

A. SISTEM PROTEKSI INSTALASI MOTOR LISTRIK
Sistem proteksi adalah perlindungan atau untuk mengisolir pada bagian yang

memungkinkan akan terjadi gangguan atau bahaya. Tujuan utama proteksi adalah
untuk mencegah terjadinya gangguan atau memadamkan gangguan yang telah terjadi
dan melokalisirnya, dan membatasi pengaruh pengaruhnya biasanya dengan mengisolir
bagian-bagian yang terganggu tanpa mengganggu bagian- bagian yang lain. Sistem
proteksi ini mendeteksi kondisi abnormal dalam suatu rangkaian listrik dengan
mengukur besaran- besaran listrik yang berbeda antara kondisi normal dengan kondisi
abnormal. Ada beberapa kriteria yang perlu diketahui pada pemasangan suatu sistem
proteksi listrik yaitu :

1. Kepekaan (sensitifitas)
Sensitifitas adalah kepekaan rele proteksi terhadap segala macam gangguan
dengan tepat yakni gangguan yang terjadi di daerah perlindungannya. Kepekaan
suatu sistem proteksi ditentukan oleh nilai terkecil dari besaran penggerak
saat peralatan proteksi mulai beroperasi. Nilai terkecil besaran penggerak
berhubungan dengan nilai minimum arus gangguan dalam daerah yang
dilindunginya.

2. Kecepatan
Sistem proteksi perlu memiliki tingkat kecepatan sebagaimana ditentukan sehingga
meningkatkan mutu pelayanan, keamanan manusia, peralatan dan stabilitas
operasi. Mengingat suatu sistem tenaga mempunyai batas-batas stabilitas serta
kadang- kadang gangguan sistem bersifat sementara, maka rele yang
semestinya bereaksi dengan cepat kerjanya perlu diperlambat (time delay).

3. Selektifitas
Selektif berarti suatu sistem proteksi harus dapat memilih bagian sistem yang harus
diisolir apabila rele proteksi mendeteksi gangguan. Bagian yang dipisahkan dari
sistem yang sehat sebisanya adalah bagian yang terganggu saja. Diskriminatif
berarti suatu sistem proteksi harus mampu membedakan antara kondisi normal dan
kondisi abnormal. Ataupun membedakan apakah kondisi abnormal tersebut
terjadi di dalam atau di luar daerah proteksinya. Dengan demikian, segala
tindakannya akan tepat dan akibatnya gangguan dapat dieliminir menjadi sekecil
mungkin.

Sistem proteksi motor listrik dipasang untuk melindungi motor listrik yang
sedang bekerja dari kerusakan akibat beban lebih (overload), arus lebih (over
current), akibat adanya hubungan singkat dan kadang kadang adanya tegangan
hilang maka di perlukan pengaman motor yang memadai.

B. KOMPONEN PROTEKSI MOTOR LISTRIK
Pengaman motor listrik pada pengontrolan motor listrik terdiri atas 3 macam, yaitu
sebagai berikut.
1. Pengaman Hubungan Singkat
Arus hubungan singkat dalam suatu rangkaian motor terjadi karena adanya
hubungan singkat. Baik hubungan singkat dalam lilitan motor maupun hubungan dari
komponen-komponen pada rangkalan motornya. Arus hubungan singkat pada
rangkaian tersebut menimbulkan panas yang berlebihan pada motor dan
komponen-komponen lain, yang dapat menimbulkan kerusakan. Maka, untuk
melindungi motor listrik digunakan alat pengaman. Macam alat pengaman yang
digunakan, yaitu : sekring dan pengaman otomatis.
Miniatur Circuit Breaker (MCB)
MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah saklar atau perangkat elektromekanis
yang berfungsi sebagai pelindung rangkaian instalasi listrik dari arus lebih
(over current). Terjadinya arus lebih ini, mungkin disebabkan oleh beberapa gejala,
seperti: hubung singkat (short circuit) dan beban lebih (overload). MCB sebenarnya
memiliki fungsi yang sama dengan sekring (fuse), yaitu akan memutus aliran arus
listrik circuit ketika terjadi gangguan arus lebih. Yang membedakan keduanya adalah
saat terjadi gangguan, MCB akan trip dan ketika rangkaian sudah normal, MCB bisa
di ON-kan lagi (reset) secara manual, sedangkan fuse akan terputus dan tidak bisa
digunakan lagi. MCB biasa diaplikasikan atau digunakan pada instalasi
rumah tinggal, pada instalasi penerangan, pada instalasi motor listrik di industri
dan lain sebagainya.

a. Bagian - bagian MCB
Bagian dalam MCB sebenarnya lebih dominan bersifat mekanis dengan
fungsi switch mekanis dan kontak penghubung/pemutus arus listrik.

Penjelasannya dari nomor-nomor dalam gambar adalah sebagai berikut :
1. Actuator Lever atau toggle switch, digunakan sebagai Switch On
Off dari MCB. Juga menunjukkan status dari MCB, apakah ON atau OFF.
2. Switch mekanis yang membuat kontak arus listrik bekerja.
3. Kontak arus listrik sebagai penyambung dan pemutus arus listrik.
4. Terminal tempat koneksi kabel listrik dengan MCB.
5. Bimetal, yang berfungsi sebagai thermal trip
6. Baut untuk kalibrasi yang memungkinkan pabrikan untuk mengatur secara
presisi arus trip dari MCB setelah pabrikasi (MCB yang dijual dipasaran
tidak memiliki fasilitas ini, karena tujuannya bukan untuk umum)
7. Solenoid Coil atau lilitan yang berfungsi sebagai magnetic trip dan bekerja
bila terjadi hubung singkat arus listrik.
8. Pemadam busur api jika terjadi percikan api saat terjadi pemutusan atau
pengaliran kembali arus listrik.

Gambar Bagian-bagian MCB

b. Prinsip Kerja MCB
Prinsip kerja otomatis MCB dapat dibagi menjadi dua macam, yakni
Magnetic
Tripping alias pemutusan hubungan arus listrik secara magnetik, dan Thermal
Tripping atau pemutusan hubungan arus listrik secara thermal.

Gambar MCB

1. Thermal Tripping

Gambar Thermal Tripping

Thermal Tripping alias pemutusan hubungan arus listrik secara thermal atau suhu
ini cara kerjanya sama seperti halnya pada setrika. Saat kondisi kelebihan beban
atau overload, arus listrik yang mengalir melalui bimetal menyebabkan suhu
menjadi tinggi. Suhu yang terlalu tinggi tersebut membuat bimetal jadi
melengkung sehingga dapat memutus kontak MCB.

2. Magnetic Tripping

Gambar prinsip kerja MCB Magnetic Tripping
Prinsip kerja MCB pada Magnetic Tripping ini cukup sederhana. Saat terjadi
hubungan singkat atau overload, medan magnet yang terdapat pada solenoid MCB
akan menarik latch (palang), sehingga dapat memutuskan kontak MCB.
Kebanyakan MCB yang beredar di pasaran saat ini menggunakan dua jenis
pemutusan ini yakni thermal dan magnetic tripping.
c. Fungsi MCB

Bila kita perhatikan secara lebih detail, pada bagian depan MCB akan ada gambar
simbol seperti gambar dibawah ini. Simbol tersebut merupakan simbol yang
umum dipakai dalam gambar listrik sebagai legenda yang menjelaskan fungsi
dari peralatan listrik tersebut.

Gambar Simbol di MCB
Sedangkan angka 1 dan 2 menunjukkan nomor terminal pada MCB sebagai tempat
koneksi kabel listrik. Pada angka 1 atau bagian atas umumnya disambungkan
dengan kabel incoming dan pada angka 2 atau bagian bawah disambungkan
dengan kabel outgoing. Gambar disebelah kanan merupakan MCB dengan toggle

switch berwarna biru. Simbol “I” putih menunjukkan bahwa MCB dalam posisi “ON”
dan simbol “O” menunjukkan posisi “OFF”.

Dari simbol tersebut, terlihat MCB mempunyai tiga macam fungsi yaitu :

1. Pemutus Arus (simbol “x” dengan garis miring ke kiri) .

MCB ini mempunyai fungsi sebagai pemutus arus listrik ke arah beban.
Dan fasilitas pemutus arus ini bisa dilakukan dengan cara manual ataupun
otomatis, Cara manual adalah dengan merubah toggle switch yang ada didepan
MCB (biasanya berwarna biru atau hitam) dari posisi “ON” ke posisi “OFF” dan
bagian mekanis dalam MCB akan memutus arus listrik. Hal ini dilakukan bila kita
ingin mematikan sumber listrik di rumah karena adanya keperluan perbaikan
instalasi listrik rumah. Istilah yang biasa dipakai adalah MCB Switch Off.

Sedangkan MCB akan otomatis “OFF” bila dideteksi terjadi arus lebih, disebabkan
karena beban pemakaian listrik yang lebih, atau terjadi gangguan hubung
singkat, oleh bagian didalam MCB dan memerintahkan MCB untuk “OFF” agar
aliran listrik terputus. Istilah yang biasa dipakai adalah MCB Trip.

2.Proteksi Beban Lebih (overload) (simbol seperti kotak dengan sisi terbuka di kiri).
Fungsi ini akan bekerja bila MCB mendeteksi arus listrik yang melebihi rating-nya.
Misalnya, suatu MCB mempunyai rating arus listrik 6A tetapi arus listrik aktual
yang mengalir melalui MCB tersebut ternyata 7A, maka MCB akan trip dengan
delay waktu yang cukup lama sejak MCB ini mendeteksi arus lebih tersebut.

Bagian di dalam MCB yang menjalankan tugas ini adalah sebuah strip bimetal.
Arus listrik yang melewati bimetal ini akan membuat bagian ini menjadi panas
dan memuai atau mungkin melengkung. Semakin besar arus listrik maka bimetal
akan semakin panas dan memuai dimana pada akhirnya akan memerintahkan
switch mekanis MCB memutus arus listrik dan toggle switch akan pindah ke posisi
“OFF”.

Lamanya waktu pemutusan arus ini tergantung dari besarnya arus listrik.
Semakin besar tentu akan semakin cepat. Fungsi strip bimetal ini disebut
dengan Thermal Trip. Saat arus listriknya sudah putus, maka bimetal akan
mendingin dan kembali normal. MCB bisa kembali mengalirkan arus listrik
dengan mengembalikan ke posisi “ON”.

3. Proteksi Hubung Singkat (Short Circuit) (simbol lengkungan)

Fungsi proteksi ini akan bekerja bila terjadi korsleting atau hubung singkat arus
listrik. Terjadinya korsleting akan menimbulkan arus listrik yang sangat
besar dan mengalir dalam sistem instalasi listrik rumah.
Bagian MCB yang mendeteksi adalah bagian magnetic trip yang berupa solenoid
(bentuknya seperti coil/lilitan), dimana besarnya arus listrik yang mengalir akan
menimbulkan gaya tarik magnet di solenoid yang menarik switch pemutus aliran
listrik. Sistem kerjanya cepat, karena bertujuan menghindari kerusakan pada
peralatan listrik. Bayangkan bila bagian ini gagal bekerja. Bagian bimetal strip
sebenarnya juga merasakan arus hubung singkat ini, hanya saja reaksinya lambat
sehingga kalah cepat dari solenoid ini. Menurut karakteristik Tripnya, ada tiga
tipe utama dari MCB, yaitu: tipe B, tipe C, dan tipe D yang didefinisikan dalam
IEC 60898.

a. MCB Tipe B, adalah tipe MCB yang akan trip ketika arus beban lebih besar 3
sampai 5 kali dari arus maksimum atau arus nominal MCB. MCB tipe B
merupakan karateristik trip tipe standar yang biasa digunakan pada bangunan
domestik.

b. MCB Tipe C, adalah tipe MCB yang akan trip ketika arus beban lebih besar 5
sampai 10 kali arus nominal MCB. Karakteristik trip MCB tipe ini akan
menguntungkan bila digunakan pada peralatan listrik dengan arus yang lebih
tinggi, seperti lampu, motor dan lain sebagainya.

c. MCB tipe D, adalah tipe MCB yang akan trip ketika arus beban lebih besar 8
sampai 12

kali arus nominal MCB. Karakteristik trip MCB tipe D merupakan karakteristik trip
yang biasa digunakan pada peralatan listrik yang dapat menghasilkan lonjakan
arus kuat seperti, transformator, dan kapasitor.

Perlu diketahui bahwa arus nominal atau arus batas maksimum yang tertera
pada body MCB mulai dari 6 A, 10 A, 13 A, sampai dengan 125 A.

2. Pengaman Beban Lebih

Berbicara masalah beban dalam rangkaian listrik, akan teringat pada beban fisik yang
berupa lampu-lampu, tahanan, beban mekanik dari motor listrik dan
sebagainya. Apabila motor mengangkat beban yang lebih berat, maka arus yang
mengalir pada motor itu akan bertambah besar.
Suatu motor listrik dikatakan mempunyai beban lebih, apabila arus yang mengalir
melebihi arus nominalnya.
Seperti telah dijelaskan di atas bahwa motor yang berbeban lebih akan menyerap
arus yang berlebihan, sehingga timbul panas yang tinggi. Panas yang tinggi
dan terus- menerus akan menyebabkan kerusakan pada lilitan motor, yang
akhirnya dapat membakar lilitan motor.
Dari sini ternyata panas itu merupakan kuadrat dari arus. Apabila arus itu naik
menjadi 2 kali, maka panasnya naik menjadi 4 kali. Oleh karena itu, untuk
melindungi atau mengamankan motor dari panas yang berlebihan, maka
dipasanglah relay suhu beban lebih. Dalam perdagangan, dikenal dengan nama
Thermal Overload Relays (TOR).
Thermal relay atau overload relay adalah peralatan switching yang peka terhadap
suhu dan akan membuka atau menutup kontaktor pada saat suhu yang terjadi
melebihi batas yang ditentukan atau peralatan kontrol listrik yang berfungsi untuk
memutuskan jaringan listrik jika terjadi beban lebih.
Thermal overload relay bekerja memutus rangkaian dengan cara mendeteksi panas
yang diakibatkan oleh arus yang mengalir pada elemen bimetal yang terdapat pada
thermal overload relay itu sendiri. Cara kerja thermal overload relay hanya
mendeteksi panas dari arus listrik yang mengalir pada kumparan motor listrik
namun disebabkan thermal overload relay dipasang seri terhadap motor listrik maka
arus yang mengaliar pada kumparan motor listrik sama dengan arus yang mengalir
pada kontak bimetel thermal overload relay.

3. Pengaman hubungan singkat dan beban lebih

Alat yang dapat melindungi motor listrik terhadap adanya hubungan singkat dan
beban lebih dalam perdagangan dikenal dengan nama "Pengaman Pemutus
Rangkaian Motor atau Motor Protection Circuit Breaker (MPCB).
Di dalam MPCB terdapat dua buah relay yaitu relay magnet dan relay
thermis. Relay magnet akan memutuskan rangkaian apabila terjadi hubungan
singkat, sedangkan relay therrnis akan memutuskan rangkaian apabila terjadi beban
lebih pada motor. Konstruksi MPCB ada yang dilengkapi dengan pengaman
terhadap tegangan rendah, ada yang tidak. Apabila motor listrik dikontrol langsung
dengan menggunakan MPCB, maka gunakanlah MPCB yang dilengkapi dengan relay
pelindung terhadap tegangan rendah.
Sebaliknya apabila motor dikontrol dengan menggunakan kontaktor magnet, maka
gunakanlah MPCB yang tidak dilengkapi dengan relay pelindung terhadap
tegangan rendah, sebab kontaktor magnet itu sendiri sudah dapat melindungi
sendiri terhadap adanya penurunan tegangan.
Thermal Overload Relay (TOR) adalah pengaman beban lebih atau overload yang
digunakan pada instalasi beban motor listrik adalah TOR.Jika arus yang melaui
penghantar yang menuju motor listrik melebihi kapasitas atau seting
TOR,maka TOR drop atau terputus sehingga rangkain yang menuju motor listrik
terputus.
TOR dihubungkan dengan kontaktor pada kontak utama (untuk seri magnet
kontaktor tertentu).Rotasi kontak utamanya adalah 2,4,6 sebelum beban atau
motor listrik.
Beberapa penyebab terjadinya beban lebih :
1. Beban mekanik pada motor listrik terlalu besar
2. Arus start terlalu besar dan terlalu lama putaran nominal tercapai atau motor

listrik berhenti secara mendadak
3. Terjadi hubungan singkat pada motor listrik antara fasa dengan fasa, atau

antara fase dengan body
4. Motor listrik bekerja hanya dengan duaa fasa atau terbukanya salah satu fasa

dari motor listrik tiga fasa.

Prinsip kerja termal beban berdasarkan panas atu temperature yang ditimbulkan
oleh arus yang mengalir melalui elemn-elemen pemanas bimetal.Jika panas berlebihan
maka salah satu logam bimetal melengkung dan menggerakkan kontak mekanis
pemutus rangkaian listrik(untuk bimetal seri tertentu) notasinya 95,96

Prinsip Kerja Bimetal pada TOR
Jika terjadi beban lebih maka arus menjadi besar dan menyebabkan penghantar
panas.panas pada penghantar melewati bimetal sehingga bimetal melengkung dan
selanjutnya aliran listrik yang menuju motor listrik terputus dan motor
listrikbelitannya tidak sampai terbatas.

Diagram Kontak-Kontak pada TOR

Diagram Pemasangan TOR pada Magnetic
Contactor

Gambar bagian-bagian Thermal Overload Relay

Secara umum Thermal overload relay dilengkapi dengan (1). pengatur besarnya
arus maksimum yang dapat diamankannya, (2). Tombol trip yang berfungsi untuk
menguji secara manual apakah dapat berkerja sebagai pemutus rangkaian dan (3).
Tombol reset yang berfungsi mengembalikan posisi trip keposisi normal.
Cara kerja Overload pada suatu rangkaian motor listrik.Apabila terjadi beban lebih
pada motor maka TOR atau Overload,akan menarik kontak-kontaknya secara otomatis
yang tadinya 97,92 NO akan terhubung ke 95,96 NC dan sebaliknya. Jika,pada
rangkain motor dipasang pada kondisi 95,96 dan terjadi beban lebih maka 95,96
kembali keposisi awal.Semua pengontrol mati dan kontaktor-kontaktor tidak hidup
dan motornya juga mati,dan jika dilengkapi dengan aplikasi seperti bell,atau lampu
pada TOR pada kontak

97,98 maka bell dan lampu akan hidup ketika terjadi beban lebih. Agar
thermal overload relay dapat berkerja sebagai pengaman motor listrik dari beban lebih
maka pengaturan arus pada thermal overload harus di setting tidak terlalu jauh
melebihi arus motor listrik setelah mendapat beban. Kalau pengaturan arus terlalu
jauh melebihi arus motor listrik maka thermal overload relay tidak akan maksimal
mengamankan motor namun sebaliknya jika pengaturan arus thermal sama atau
dibawah arus motor listrik malah terlalu sensitif nantinya sehingga baru bekerja
sebentar langsung trip.

gambar diatas, 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.
Keandalan TOR (thermal over load Relay) sebagai alat proteksi adalah besaran arus
proteksi dapat disetel mengacu kepada arus nominal motor. Besaran arus TOR
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 TOR = 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 diatas, 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 gamba, harus tepat, dimana waktu
pemutusan TOR harus lebih singkat dari waktu pemutusan sekering, terutama saat
terjadi gangguan hubung singkat.

Pengaman Hubungan Singkat dan Beban Lebih
Alat untuk melindungi motor listrik terhadap adanya hubungan singkat dan beban lebih
dalam perdagangan disebut “Pengaman Pemutus Rangkaian Motor atau

Motor Protection Circuit Breaker (MPCB)”
Di dalam MPCB ada 2 buah relay yaitu
1. Relay magnet
2. Relay thermis

Relay magnet akan memutuskan hubungan singkat, sedangkan relay thermis terjadi
beban lebih pada motor. Kontruksi MPCB ada yang dilengkapi pengaman
terhadap tegangan rendah tetapi juga ada yang tidak ada pengamannya. Apabila motor

listrik dikontrolkan langsung dengan MPCB, maka gunakanlah MPCB yang dilengkap
dengan relay pelindung terhadap tegangan rendah. Sebaliknya, apabila mmotor kontrol
dengan menggunakan kontrkator magnet maka gunakannlah MPCB yang tidak
dilengkapi dengan relay pelindung tegangan rendah, sebab kontraktor itu sendiri dapat
melindungi sendiri terhadap adanya penurunan tegangan.

Perhatikan gambar, apabila terjadi hubungan sngkat atau konsleting pada motor,
maka arus yang mengalir pada kumparan relay C cukup besar, berati penguatan
magnet yang terjadi jga besar akiabta inti dari relay magnet C menekan
kontak Normal Closed (NC₁) sehingga kumparan dari relay tegangan M
terputus dan kehilangan penguatannya. Hilangnya penguatan magnet M
menyebabkan pegas e tidak mendapat tarikan lagi dari magnet M. Pegas e akan
menarik palang d ke atas dan berikutnya palang a akan tertarik oleh pegas f ke
sebelah kiri sambil memutuskan kontak-kontak NC₁, akibatnya hubungan jala-jala ke
motor terputus.

Begitu pula jika motor memikul beban lebih besar dari arus nominalnya, maka
pada bimetal (B) akan timbul panas yang berlebihan dan melengkung ke sebelah kanan
menyebabkan kontak Ncdari relay thermis membuka (open) sehingga kumparan magnet
M kehilangan penguatan. Selanjutnya palang di tarik oleh pegas f kekiri, akibatnya
kontak- kontak NC₁ yang menghubungkan motor ke jala-jala diputuskan.

Demikian pula apabilaterjadi penurunan tegangan jala-jala yang besranya ±20
% dari tegangan nominal motor, maka arus yang mengalir melalui kumparan relay
magnet tegangan rendah M menjadi berkurang, sehingga pengatan magnet yang timbul
juga kecil. Hal ini menyebabkan inti dari magnet M tidak kuat menahan gaya tarik pegas
e ke atas. Akibatnya palang a lepas kembali kaitannya dari palang d. Palang a
tertarik oleh pegas f ke sebelah kiri yang selanjutnya memutus kontak-kontak NC₁,
sehingga terputuslah hubungan jala-jala listrik ke motor.

Apabila motor listrik mengunakan MPCB, maka untuk melindungi terhadap
adanya hubungan singkat (konsleting) dan beban lebih tidak perlu lagi dipasang sekring
atau NFB dan TOR secra sendiri-sendiri, sebab MPCB sudah dirancang untuk
dapat melindungi motor listrik, baik terhadap adanya hubungan singkat (konsleting)
maupun beban lebih, bahkan terhadap terjadinya tegangan rendah.

MPCB dilengkapi dengan dua buah tombol tekan yaitu tombol start (on) dan
tombol stop (off) yang dipasang satu poros serta dikopel langsung dengan ketiga buah
kotak yang menghubungkan motor dengan jala-jala. Warna tombol start biasayang
hitam dan bertanda angka 1 (S₁), sedangakn stop berwarna merah bertanda angka 0
(S₀). Di dalam sistem pengontrolan motor listrik ada macam ganbar yaitu
gambar pengawatan tunggal (Single Line Diagram)adlah diagram rangkaian kontrol,
sedangkan untuk gambar pengawatan banyak adalah diagram pengawatan.

Cara kerja suatu sistem pengontrolan motor listrik akan lebih mudah dimengerti
apabila diterangkan dengan menggunakan dagram rangkaian kontrol, lebih-lebih
jika sistem pengontrolan sudah abnyak dan rumit. Demikian pula dalam pelaksanaan
praktik. Mula-mula diagram diagram rangkaian diagram rangkaian kontrolnya dahulu
dirakit. Apabila diagram kontrol sudah bekerja dengan baru dirakit diagram rangkaian
motornya.

Peralatan diagram kontrol terdiri atas:
1. Tombol start (on)
2. Tombol stop (off)
3. Kumparan magnet (penarik kontak)
4. Kontak pengaman beban lebih
5. Kontak bantu

Diagram kontrol dibuat berupa garis tipis, ini menunjukkan bahwa
rangkaian kontrol dialiri arus yang kecil. Sebaliknya pada diagram motor garisnya dibuat
tebal, ini menandaan bahwa kabel yang dipergunakan untuk menghubungkan motor ke
jala-jala mempunyai diameter yang lebih besar daripada diameter kabel untuk
rangkaian kontrolnya. Selain itu pula menunjukkan bahwa arus yang mengalir pada
rangkaian motor besar karena arus tersebut merupakan arus beban penuh dari motor.

Peralatan dari ragkaian motor mencakup:
1. Sekring atau NFB
2. Kontak utama sebagai penghubung motor ke jala-jala
3. Relay bimetal atau MPCB

Berdasarkan maksud diatas diagram pengawatan kontrol adalah gabungan
antara diagram rangkaian kontrol dan diagram rangkain motor. Adanya diagram kontrol
dan diagram pengawatan, maka akan sangat membantu sekali terhadap
kelancaran perakitanpengontrolan motor listrik di industri. Di samping ittu akan
memudahkan dalam mencari dan melokalisir setiap gangguan yang terjadi pada
peralatan kontrolnya.

Gambar tersebut adalah diagram rangkaian kontrol, diagram rangkaian motor
dan diagram pengawatan motor 3 fasa dengan kontraktor magnet dengan dilengkapi
pengaman MPCB.

Motor Protection Ciercuit Beaker (MPCB) yang dilengkapi relay rendah selain
dapat melindungi motor listrik terhadap gangguan hubungan singkat, beban lebih dan
tegangan rendah, juga dapat dioperasikan secara manual(dengan tangan).

Cara kerja pengontrolan motor 3 fasa dengan MPCB yang dilengkapi relay
tegangan rendah sebagai berikut:
Jika tombol start (S₁) ditekan, maka motor akan berputar dan jika motor diinginkan
untuk berhenti maka tombol stop (S₀) yang ditekan.

Apabila selama motor bekerja terjadi hubungan singkat atau beban lebih atau
tegangan rendah, maka pengaman MPCB akan segera memutuskan rankaian motor
dengan jala-jala secara otomatis.

4. Phase Failure Relay

phase failure relay (PFR) adalah alat kontrol yang berfungsi untuk memonitor kondisi
tegangan 3 phase yang mengalir di dalam sistem kontrol. Adapun fungsi utamanya
adalah sebagai kontrol pengaman untuk mengamankan kontrol dari sebuah situasi /
kondisi tegang yang salah, seperti:

1. salah satu, dua phasa, atau ke tiga fasenya hilang
2. urutan fase yang salah
3. tegangan under voltage
4. tegangan over voltage
5. frequensi abnormal under / upper
jadi apabila terjadi situasi yang tidak normal seperti yang disebutkan diatas, "dalam
jangka waktu settingan", maka otomatis contak relay kontrol PFR akan berubah

seperti perubahan pada alat kontrol lain, maksudnya yang semula NO menjadi NC,
begitupun sebaliknya.
Kenapa saya bilang dalam jangka waktu settingan, karna waktu perubahan kontak
setelah situasi abnormal tersebut bisa kita setting.
logikanya apabila settingan toleransi kita settingan 30 detik, maka apabila situasi
abnormal tersebut tetap terjadi dalam rentang waktu 30 menit, baru kemudian kontak
relay berubah. apabila dalam rentang waktu tersebut situasi kembali menjadi normal,
maka kontak relay tidak akan berubah.
Adapun contoh cara pemasangan PFR dapat dilihat dari gambar berikut:

dari gambar di atas dapat dilihat bahwa kontak TC-TA dipasang di sistem kontrol.
5. Pembumian Motor

Sistem pentanahan suatu motor listrik seperti diperlihatkan pada gambar dibawah ini,
adalah peralatan proteksi motor terhadap tegangan sentuh dan sambaran petir.

Gambar Pembumian Motor
Apabila baut pengikat kabel pentanahan dari gambar diatas, 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 diatas. Pentanahan yang baik besarnya tahanan
maksimum adalah 0,8 Ω.

Rangkuman

• Sistem proteksi motor listrik dipasang untuk melindungi motor listrik yang
sedang bekerja dari kerusakan akibat beban lebih (overload), arus lebih (over
current), akibat adanya hubungan singkat dan kadang kadang adanya tegangan
hilang maka di perlukan pengaman motor yang memadai.

• MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah saklar atau perangkat elektromekanis
yang berfungsi sebagai pelindung rangkaian instalasi listrik dari arus lebih (over
current). Terjadinya arus lebih ini, mungkin disebabkan oleh beberapa gejala,
seperti: hubung singkat (short circuit) dan beban lebih (overload).

• Prinsip kerja otomatis PCB dapat dibagi menjadi dua macam, yakni
Magnetic Tripping alias pemutusan hubungan arus listrik secara magnetik, dan
Thermal Tripping atau pemutusan hubungan arus listrik secara thermal.

• Thermal Overload Relay (TOR) adalah pengaman beban lebih atau overload
yang digunakan pada instalasi beban motor listrik adalah TOR.Jika arus yang
melaui penghantar yang menuju motor listrik melebihi kapasitas atau seting
TOR,maka TOR drop atau terputus sehingga rangkain yang menuju motor listrik
terputus.

• Motor Protection Ciercuit Beaker (MPCB) yang dilengkapi relay rendah selain
dapat melindungi motor listrik terhadap gangguan hubungan singkat, beban
lebih dan tegangan rendah, juga dapat dioperasikan secara manual(dengan
tangan). Cara kerja pengontrolan motor 3 fasa dengan MPCB yang dilengkapi
relay tegangan rendah sebagai berikut : Jika tombol start (S₁) ditekan, maka
motor akan berputar dan jika motor diinginkan untuk berhenti maka tombol stop
(S₀) yang ditekan.

• 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.

EVALUASI

Jawablah pertanyaan berikut dengan tepat dan benar !
1. Instalasi terpasang harus memenuhi persyaratan keselamatan manusia dan
instalasi itu sendiri, jelaskan standar persyaratan proteksi yang harus dipenuhi oleh
instalasi motor dan sebutkan pasal-pasalnya.
2. Tentukan penyetelan besar arus penyetelan TOR. Apabila saat arus nominal
motor saat putar lambat 10 A dan saat putar cepat 12 A dan besaran penyetelan
TOR adalah 110% dari arus nominal motor.
3. Selain sebagai saklar, jelaskan fungsi kontaktor magnet sebagai alat proteksi.
4. Bandingkan dengan MCB, jelaskan kelebihan TOR sebagai peralatan proteksi.
5. Untuk menentukan besarnya MCB yang digunakan adalah dengan menghitung
dengan menggunakan ketentuan nilai minimun dan nilai maksimum, hitunglah nilai
minimum dan maksimum dari nilai In sebesar 29 A.

TES FORMATIF

Pilihlah jawaban yang benar dari pertanyaan berikut

1. Peralatan yang berfungsi sebagai pemutus rangkaian pemutus saat terjadi
gangguan hubung singkat adalah....
a. Push Button
b. Magnetic Kontraktor
c. MCB
d. Time Delay Relay
e. Thermal Over Load

2. Kapasitas MCB yang dibutuhkan untuk instalasi motor listrik 3 phasa dengan
arus nominal 5,4 Ampere adalah....
a. 8 A
b. 15 A
c. 10 A
d. 16 A
e. 12 A

3. Bagian MCB yang berfungsi sebagai magnetic trip adalah...
a. Selenoid coil
b. Pemadam busur api
c. Bimetel
d. Toggle switch
e. Aktuator

4. Mengamankan motor dan rangkaian dari beban lebih merupakan fungsi
dari....
a. Time delay relay
b. Kontaktor magnet
c. Push button ON
d. Thermal Over Load
e. Push button OFF

5. Keandalan suatu sistem pembumian ditentukan oleh....
a. Nilai reaktivitas logam terhadap tanah sebagai objek pembumian.
b. Nilai konduktivitas alumunium terhadap tanah sebagai objek pembumian.

c. Nilai sensitivitas logam terhadap tanah sebagai objek pembumian.
d. Nilai konduktivitas logam terhadap tanah sebagai objek pembumian.
e. Nilai konduktivitas terhadap tanah sebagai objek tanah.
6. MCB adalah alat pengaman arus listrik dari beban lebih dan hubung singkat.
Prinsip kerja MCB Thermal Tripping adalah..
a. Pemutus hubungan arus listrik, karena pengaman lebur putus
b. Pemutus hubungan arus listrik secara otomatis
c. Pemutus hubungan arus listrik, karena arus lebih
d. Pemutus hubungan arus listrik secara magnitik
e. Pemutus hubungan arus listrik secara thermal
7. Untuk mengamankan motor dengan menggunakan MCB dan NFB, jika nilai In
Sebesar 29 A, maka nilai minimum untuk menentukan besarnya MCB adalah....
a. 35 A
b. 30 A
c. 45 A
d. 40 A
e. 50 A
8. TOR (Thermal Over Load) digunakan untuk mengamankan motor listrik dari
beban lebih, didalam TOR terdapat bimetal sebagai alat pemutus apabila
terjadinya panas akibat beban lebih. Bimetal akan membengkok. TOR pada motor
listrik dipasang secara....
a. Paralel
b. Seri
c. Seri paralel
d. Kopel
e. Sambungan kumparan
9. Sebuah motor dengan name plate berikut, berapakah nilai aru nominal
motor tersebut...

a. 2,14 A

b. 2 A
c. 50 A
d. 3,5 A
e. 220 A
10. Sebuah motor AC 3 Phasa, 5 kW, 380 Volt dan besar faktor daya 0,8 maka
besarnya arus nominal motor tersebut adalah....
a. 6,06 A
b. 13,16 A
c. 28,49 A
d. 9,5 A
e. 16,45 A

UMPAN BALIK DAN TINDAK LANJUT

1. Pedoman Penilaian Latihan

Soal No- Soal No- Soal No- Soal No- Soal No-

1 2 3 4 5 Nilai

no Nama siswa Bobot Bobot Bobot Bobot Bobot akhir

20 20 20 20 20

1

2

3

4

Rumus Konversi Nilai, X 4 =..............
Jumlah skor yang diperoleh

Nilai =
Jumlah skor maksimal

2. Pedoman Penilain Tes Formatif

Pedoman Penskoran

Benar : 10

Salah : 0

KKM : 70

3. Tindak lanjut hasil penilaian

a. Remedial
 Remedial dapat diberikan kepada peserta didik yang belum mencapai
KKM maupun kepada peserta didik yang sudah melampui KKM.
 Guru memberi semangat kepada peserta didik yang belum mencapai
KKM (Kriteria Ketuntasan Minimal).
 Guru akan memberikan tugas bagi peserta didik yang belum mencapai
KKM (Kriterian Ketuntasan Minimal), misalnya

• Jika setelah tes atau ulangan didapati banyak siswa yang nilainya
belum mencapai nilai minimal maka remedial yang digunakan adalah
remedial teaching yakni guru menjelaskan kembali materi pelajaran
sesuai dengan indikator yang kebanyakan siswa belum mampu
menjawabnya, namun jika hanya beberapa orang siswa saja maka
cukup dengan remedial test yakni siswa diberikan kesempatan
untuk belajar terlebih dahulu kemudian kembali mengerjakan soal

dengan indikator soal yang sama, tidak harus semua soal yang sudah
terjawab diberikan kembali.
• Remedial dilaksanakan pada waktu dan hari tertentu yang
disesuaikan, seperti pada akhir jam belajar apabila masih ada waktu,
atau di luar jam pelajaran sesuai kesepakatan antara siswa dan guru.

b. Pengayaan
✓ Pengayaan diberikan untuk menambah wawasan peserta didik
mengenai
materi pembelajaran yang dapat diberikan kepada peserta didik yang
telah
tuntas mencapai KKM atau mencapai Kompetensi Dasar. Pengayaan dapat
ditagihkan atau tidak ditagihkan, sesuai kesepakatan dengan peserta didik.
Direncanakan berdasarkan IPK atau materi pembelajaran yang
membutuhkan pengembangan lebih luas.

Kunci Jawaban Latihan

1. 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.

2. Penyetelan pemutusan arus saat arus nominal motor saat putar lambat
10 A TOR = 110 % X 10 A = 11 A
Penyetelan pemutusan arus saat arus nominal motor saat putar cepat
12 A TOR = 110 % X 12 A = 13,2 A

3. Magnetic Contactor (MC) adalah sebuah komponen yang berfungsi sebagai
penghubung/kontak dengan kapasitas yang besar dengan menggunakan daya
minimal. Dapat dibayangkan Magnet Contactor adalah relay dengan kapasitas yang
besar. Umumnya Magnetic Contactor terdiri dari 3 pole kontak utama dan kontak
bantu (aux. contact). Untuk menghubungkan kontak utama hanya dengan cara
memberikan tegangan pada koil Magnetic Contactor sesuai spesifikasinya.Komponen
utama sebuah Magnetic Contactor adalah koil dan kontak utama. Koil dipergunakan
untuk menghasilkan medan magnet yang akan menarik kontak utama sehingga
terhubung pada masing masing pole. Sebuah kontaktor terdiri dari koil, beberapa
kontak Normally Open ( NO ) dan beberapa Normally Close ( NC ). Pada saat
kontaktor keaadan normal, NO akan membuka dan pada saat kontaktor bekerja, NO
akan menutup. Sedangkan kontak NC sebaliknya yaitu ketika dalam keadaan normal
kontak NC akan menutup dan dalam keadaan bekerja kontak NC akan
membuka. Koil adalah lilitan yang apabila diberi tegangan akan terjadi
magnetisasi dan menarik kontak-kontaknya sehingga terjadi perubahan atau
bekerja. Kontaktor yang dioperasikan secara elektromagnetis adalah salah satu
mekanisme yang paling bermanfaat yang pernah dirancang untuk penutupan dan
pembukaan rangkaian listrik.
Kontaktor Magnit sebagai piranti pengendali peralatan listrik dapat
dioperasikan secara jarak jauh dan secara otomatis dengan bantuan rangkaian
pengendali elektronik atau peralatan lain seperti Time Delay Relay, Push button
Switch serta pengaman beban lebih. Sehingga dapat lebih mempermudah dan
mengamankan pengoperasian sebuah atau lebih peralatan listrik dalam industri.
Kontaktor Magnit merupakan peralatan kontrol yang menggunakan prinsip

elektromagnet, dimana menurut hukum Oersted menyatakan bahwa “di sekitar
penghantar yang berarus dengan arah sesuai kaidah alur sekrup maka terdapat
medan magnet”. Sehingga peristiwa tersebut kemudian dimanfaatkan oleh MC dalam
pengoperasiannya.
4. MCB (Miniature Circuit Breaker) adalah saklar atau perangkat elektromekanis
yang berfungsi sebagai pelindung rangkaian instalasi listrik dari arus lebih (over
current).
Terjadinya arus lebih ini, mungkin disebabkan oleh beberapa gejala, seperti: hubung
singkat (short circuit) dan beban lebih (overload). MCB sebenarnya memiliki
fungsi yang sama dengan sekring (fuse), yaitu akan memutus aliran arus listrik
circuit ketika terjadi gangguan arus lebih. Yang membedakan keduanya adalah saat
terjadi gangguan, MCB akan trip dan ketika rangkaian sudah normal, MCB bisa di
ON-kan lagi (reset) secara manual, MCB 1 Fasa digunakan untuk pengaman
rangkaian pengendali dan MCB 3 Fasa untuk pengaman rangkaian pengawatan.
Ketentuan yang besarnya arus pengaman tidak boleh melebihi arus nominal kabel
yang dipasang pada rangkaian pengendali atau rangkaian pengawatan (ayat 412 C
2 , ayat 412 C 5). pengaman terhadap beban lebih dengan tujuan untuk menjaga
dan melindungi motor listrik dari kerusakan yang fatal akibat gangguan beban lebih.
Thermal Overload Relay (TOR) adalah salah satu pengaman motor listrik dari arus
yang berlebihan. Bila Arus yang melewati motor listrik terlalu besar maka akan
merusak beban, oleh sebab itu TOR akan memutuskan rangkaian apabila ada arus
listrik yang melebihi batas beban.
5. Nilai minimum = 1,25 X In (In = 29 A)

= 1,25 X 29 A
= 36,25 A ( Minimal 40 A) Nilai
Maksimum = 2,5 X In ( In = 29 A)
= 2,5 X 29 A
= 75,5 A ( Maksimal 80 A)
Dari hasil perhitungan maka MCB berada pada rentang 35 A - 80 A. Berdasarkan
tabel yang terdapat pada PUIL 2000 hal 301 tentang MCB dan KHA/ penampang
kabel maka nilai MCB yang dipasang 63 A.

Kunci Jawaban Formatif

1. C
2. A
3. A
4. D
5. D
6. E
7. D
8. B
9. A
10. E

DAFTAR PUSTAKA

Daryanto., Keterampilan Kejuruan Teknik Listrik, PT. Sarana Tutorial Nurani
Sejahtera, Bandung, 2008.

Kismet Fadillah., Instalasi Motor- motor Listrik, Penerit Angkasa, Bandung, 1999.
Kismet Fadillah dan Wurdono, Instalasi Motor-Motor Listrik 1 , Angkasa,
Bandung:

1999.
Prih Sumarjati dkk., Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 1, Dit PSMK, Jakarta,

2008.
Prih Sumarjati dkk., Teknik Pemanfaatan Tenaga Listrik Jilid 3, Dit PSMK, Jakarta,

2008.