MATERI

SISTEM KENDALI ELEKTROMAGNETIK

Disusun Oleh :

Wahyu Imam Buhori

5301412019

Guru Pembimbing :Bpk. Firdous Sumarno S. Pd

SMK NEGERI 1 KANDEMAN

2015/2016

A. Pengertian Sistem Kendali

Sistem kendali terdiri dari dua kata yaitu Sistem dan kendali.

Kata sistem bermakna cara, aturan atau prosedur, himpunan fisik yang tersusunan

menjadi satu kesatuan. Sedangkan Kendali bermakna : mengatur, mengendalikan

(regulator), mengarahkan (to direct), mengkomando, memerintahkan (to command).

Secara definisi sistem kendali berarti himpunan dari beberapa komponen fisik yang di

dalam operasinya bekerja sendiri-sendiri dan bersamaan yang secara keseluruhan

merupakan satu kesatuan (unity system).

Penerapan/Aplikasi Sistem Kendali :

1. Pengatur lampu lalu lintas (trafic light system)

2. Perakitan mobil (automobile assembling )

3. Sistem transportasi (transportation system)

4. Peralatan medis (medical equipments)

5. Pengendali proses (process control)

6. Pengatur lalu lintas pesawat udara ( aircraft landing system)

Diagram Sistem Kendali :

Keterangan :

Input : (Set Point, Reference) Respon sistem yang diinginkan

Output : Respon sistem sebenarnya

Plant : Obyek yang dikontrol

Kelebihan dan Kelemahan Sistem Kendali

Kelebihan :

1. Dapat dilakukan secara otomatis

2. Hasil produksi dapat diseragamkan

3. Kualitas produk lebih terjamin

4. Peralatan menjadi lebih kompak

5. Konsumsi energi oleh unit pengendali jauh lebih kecil dan hemat bahan

6. Dapat dioperasikan dari jarak jauh

7. Hasil produksi dapat ditingkatkan

8. Dapat diprogram sesuai dengan keperluan

9. mengurangi penggunaan tenaga manusia

Kelemahan :

1. Keterlibatan tenaga manusia yang lebih terbatas

2. Secara ekonomis peralatannya akan lebih mahal

3. Mempercepat tingkat polusi

4. Bila terlalu yakin pada kerja otomatisasi, jika terjadi kesalahan alat, dapat

menyebabkan penyimpangan hasil akhir.

Sistem Kendali Open Loop dan Close Loop :

Sistem Kendali Open Loop ( Untai Terbuka ) merupakan suatu bentuk pengaturan

dimana hasil keluaran dari sistem tidak berpengaruh terhadap aksi pengontrolan sistem.

Ciri umum open Loop meliputi :

1. Output tidak menentukan proses sistem

2. Mempunyai dua kondisi yaitu on – off

3. Tidak pernah bekerja pada kondisi 100%

4. Sangat terpengaruh oleh lingkungan

5. Sangat berpengaruh oleh panas, geteran, umur komponen

6. Ketelitian sistem sangat ditentukan oleh kalibrasi

7. Bila ada komponen sambungan sangat mempengaruhi kinerja sistem

8. Untuk setiap kondisi masukan acuan terdapat suatu kondisi operasi yang tetap.

9. Keluaran tidak diukur dan tidak diumpan balikkan guna dibandingkan dengan

masukan.

10. Untuk setiap kondisi masukan acuan terdapat suatu kondisi operasi yang tetap.

11. Ketelitian sistem tergantung pada kalibrasi

12. Bila terjadi gangguan, sistem tidak dapat bekerja sesuai keinginan

13. Dapat digunakan hanya jika hubungan antara masukan dan keluaran diketahui dan

jika tidak terdapat gangguan internal maupun eksternal.

Kelebihan Open Loop :

1. kontruksinya sederhana dan perawatannya mudah

2. lebih murah daripada sistem kendali untai tertutup

3. tidak ada persoalan kestabilan

4. cocok digunakan jika keluaran sukar diukur atau secara ekonomi tidak layak

Kelemahan Open Loop :

1. gangguan dan perubahan kalibrasi akan menimbulkan kesalahan, sehingga keluaran

mungkin berbeda dengan yang dinginkan

2. untuk menjaga kualitas yang diperlukan pada keluaran, diperlukan kalibrasi ulang

dari waktu ke waktu.

Contoh/Aplikasi Open Loop :

1. mesin cuci; dimana perendaman, pencucian dan pembilasan pada mesin cuci

dioperasikan pada basis waktu.

2. pengontrolan lampu lalu lintas dengan sinyal yang dioperasikan pada basis waktu.

3. Setrika Listrik : Pengaturan suhu ditentukan oleh kerja sensor panas (bemetal)

4. Pemanggang sate : Masak tidaknya sate hanya ditentukan oleh lama pemanasan

Sistem Kendali Close Loop ( Untai tertutup ) sering dikenal sebagai sistem kendali ber-

umpan balik adalah sistem kendali yang senantiasa menjaga hubungan yang telah

ditentukan antara keluaran dan masukan acuan (referensi) dengan membandingkan dan

menggunakan selisihnya sebagai alat pengontrolan.

Ciri Close Loop :

1. Aksi kontrolnya bergantung pada output sistem (melalui feedback).

2. Mengatasi kelemahan sistem open loop karena bisa memberikan koreksi saat ada

gangguan

3. Mungkin terjadi “overkoreksi”, sehingga sistem justru menjadi tidak stabil

4. Kompleks dan mahal, karena komponen lebih banyak

Contoh : pengaturan kecepatan motor, pendingin-pemanas ruangan

Penerapan Close Loop ( Untai tertutup ) :

1. Stabilisator power supply

2. Inkubator bayi

3. Proteksi sistem tenaga listrik

4. Pengaturan disk parabola

5. Proses industri

6. Pengatur suhu turbin uap

7. Servo mekanik power steering Dll.

B. Elemen/Peralatan Sistem Kendali Elektromagnetik

Elemen/peralatan terbagi atas elemen awal dan elemen akhir

1. Elemen Awal Meliputi :

a. Push Button

Yaitu saklar tekan yang berfungsi sebagai pemutus atau penyambung arus listrik

dari sumber arus ke beban listrik. Push button memiliki kontak NC (normally

close) dan NO (normally open).

Push button dibedakan menjadi beberapa tipe, yaitu:

Tipe Normally Open (NO)

Tombol ini disebut juga dengan tombol start karena kontak akan menutup bila

ditekan dan kembali terbuka bila dilepaskan. Bila tombol ditekan maka kontak

bergerak akan menyentuh kontak tetap sehingga arus listrik akan mengalir.

Tipe Normally Close (NC)

Tombol ini disebut juga dengan tombol stop karena kontak akan membuka bila

ditekan dan kembali tertutup bila dilepaskan. Kontak bergerak akan lepas dari

kontak tetap sehingga arus listrik akan terputus.

Tipe NC dan NO

Tipe ini kontak memiliki 4 buah terminal baut, sehingga bila tombol tidak ditekan

maka sepasang kontak akan NC dan kontak lain akan NO, bila tombol ditekan

maka kontak tertutup akan membuka dan kontak yang membuka akan tertutup

b. Emergency Switch

Tombol untuk mengamankan pada saat terjadi gangguan atau dalam kondisi

darurat. Prinsip kerja sama dengan pushbutton hanya saja pada Emergency swith

terdapat pengunci yang dapat mengunci pada saat ditekan.

Bentuk Simbol

c. Selector Switch

kontak/saklar yang digerakkan oleh tombol atau tuas putar untuk memilih satu

dari dua atau lebih posisi. Ada yang berlaku seperti toggle switch dimana  selektor

dapat berhenti pada satu posisi, dan ada yang berlaku seperti push button, dimana

setelah melakukan pemilihan maka seletor akan kembali ke posisi semula atau

posisi netral.

Bentuk Simbol

d. Limit Switch

Saklar yang dilengkapi dengan katup yang berfungsi menggantikan tombol.

Prinsip kerja limit switch sama seperti saklar Pushbutton yaitu hanya akan

menghubung pada saat katupnya ditekan pada batas penekanan tertentu yang telah

ditentukan dan akan memutus saat saat katup tidak ditekan.

e. Saklar Pelampung

Merupakan saklar yang prisip kerjanya dibantu menggunakan pelampung sebagai

penggeraknya. Saklar ini bisanya digunakan sebagai saklar otomotis pada

pengisian air pada bak penampungan air.

f. TDR ( Time Delay Relay )

Pengatur waktu bagi peralatan yang dikendalikannya. Timer ini dimaksudkan

untuk mengatur waktu hidup atau mati dari kontaktor atau untuk merubah sistem

star delta dalam delay waktu tertentu. Relay waktu mempunyai skala yang dapat

disetel untuk berbagi waktu, pengoperasian. Waktu Operasi dapat dikontrol secara

mekanik atau elektronik.

Bentuk

2. Elemen Akhir Meliputi :

1. Kontaktor

Kontaktor adalah alat penghubung listrik yang bekerja atas dasar magnet yang

dapat menghubungkan antara sumber arus dengan beban.

Saat Koil pada kontaktor diberikan arus maka koil akan menjadi magnet dan

menarik kontak sehingga kontaknya menjadi terhubung dan dapat mengalirkan

arus listrik.

Kontaktor magnet bekerja jika ada gaya kemagnetan pada penarik kontaknya.

Magnet berfungsi sebagai penarik dan pelepas kontak-kontaknya dengan bantuan

pegas atau pendorong.

Kontaktor dapat memiliki koil yang bekerja pada tegangan DC atau AC. Pada

tegangan AC tegangan minimal adalah 85% tegangan kerja dan apabila kurang

maka kontaktor akan bergetar. Pada Kontaktor terdapat beberapa kontak yaitu

kontak normal membuka (NO= Normally Open) dan Kontak normal menutup

(NC= Normally close) Kontak NO berarti saat kontaktor belum bekerja

kedudukannya membuka dan bila kontaktor bekerja kontak itu menutup atau

menghubung. Kontak NC berarti ssat kontaktor belum bekerja kedudukan

kontaknya masih menutup dan bila kontaktor bekerja maka kontak itu membuka.

2. Lampu Indikator

Lampu yang digunakan sebagai petunjuk sistem bekerja atau berjalan.

Bentuk Simbol

3. Motor Listrik

Motor listrik merupakan sebuah perangkat elektromagnetis yang mengubah energi

listrik menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini digunakan untuk, misalnya,

memutar impeller pompa, fan atau blower, menggerakan kompresor, mengangkat

bahan, dll. Motor listrik digunakan juga di rumah (mixer, bor listrik, fan angin)

dan di industri. Motor listrik kadangkala disebut “kuda kerja” nya industri sebab

diperkirakan bahwa motor-motor menggunakan sekitar 70% beban listrik total di

industri.

Bentuk Simbol

C. Pengaman Sistem Kendali

Pengaman sistem kendali meliputi :

a. MCB

MCB kependekan dari Miniatur Circuit Breaker yaitu sebuah alat yang berfungsi

sebagai pembatas arus rangkaian.

Bekerja atas prinsip elektromagnetik (lilitan elektromagnetik) dan termolistrik

(bimetal).

Akan memutuskan arus rangkaian apabila terjadi beban lebih (overload) pada

rangkaian, Putus setelah bimetal panas. (ada selang waktu) (Bimetal yang

bekerja.)

Akan memutuskan arus rangkaian apabila terjadi hubung singkat (Konslet)

pada rangkaian. Putus seketika lilitan elektromagnetik yang bekerja

Setelah alat trip /putus dapat dikembalikan ke posisi awal (ON)

Bentuk Simbol

b. Overload

Merupakan 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.

Beban lebih terjadi diakibatkan oleh :

- Terlalu besarnya beban mekanik dari motor.

- Arus start yang terlalu besar atau motor berhenti mendadak

- Terjadinya hubung singkat.

- Terbukanya salah satu fasa dari motor tiga fasa.

Arus yang terlalu besar yang timbul pada belitan motor akan menyebabkan

kerusakan dan terbakarnya belitan motor. Untuk menghindari hal – hal tersebut diatas

dapat dipasang alat perlindungan ( protekction relay ) pada alat pengontrol.

Relay thermal banyak sekali digunakan untuk perlindungan motor – motor arus

searah atau arus bolak balik dari ukuran kecil sampai menengah. Relay ini bekerja

berdasarkan panas ( temperatur ) yang ditimbulkan oleh arus yang mengalir melalui

elemen – elemen pemanas bimetal. Dari sifat pelengkungan bimetal akibat panas

yang ditimbulkan, bimetel ini akan menggerakkan kontak – kontak mekanis pemutus

rangkaian listrik. Bentuk konstruksi dan simbol dari relay dapat dilihat pada gambar

dibawah.

Bentuk

D. Diagram Kendali

Diagram Kendali meliputi : Diagram Kawat, Diagram Garis Tunggal, Diagram

Rangkaian Lengkap, Diagram Tata Letak, Diagram Alat dan Diagram terminal.

1. Diagram Kawat

Terbagi atas dua diagram yaitu

a. Diagram Rangkaian Utama

b. Diagram Rangkaian Kontrol

2. Diagram Jalur Tunggal

3. Diagram Rangakaian Lengkap

4. Diagram Tata Letak

5. Diagram Alat

6. Diagram terminal

E. Panel Kendali

Peralatan yang digunakan pada pemasangan panel kendali selain alat-alat

pengendali secara umum adalah sebagai berikut:

1. Box Panel

Box Panel merupakan tempat alat-alat kendali dirangkai. Terdiri dari alat yang

dipasang tetap (dalam box pada pelat pemasangan) dan alat yang dipasang

bergerak (pada pintu panel).

Keterangan Gambar

1. Rangka

2. Pintu Panel

3. Braket sambungan Tanah / Ground

4. Braket Pemasangan

4. Braket Instalasi

6. Jepitan selang

7. Selang pelindung

8. Kunci

9. Engsel

2. Saluan pengawatan/ Kanal E

Pada pengawatan tipe ini, kawat-kawat penghubung dari terminal strip ke

peralatan atau dari satu alat ke alat lainnya dipasang dalam saluran plastik yang

menempel pada panel pemasangan.

Saluran pengawatan untuk sistem listrik ( saluran segi empat dengan tutup sistem

pegas) terbuat dari plastik abu-abu.

Gambar Saluran Pengawatan

Untuk pemasangan dan penahanan kawat penghantar pada tempatnya, alasnya

berlubang-lubang.

Gambar Ukuran saluran pengawatan

Saluran pengawatan dengan lebar antara 25 mm sampai 62,5 mm

Saluran pengawatan harus dipasang pada permukaan yang kuat (pelat pemasangan )

dan tidak cocok untuk instalasi yang menopang sendiri. Untuk pemasangan saluran

pengawatan digunakan elemen-elemen pemasangan utama yang terbuat dari bahan

isolasi, misalnya paku keling plastic yang mekar sendiri atau sekerup plastik. Bila

menggunakan elemen pemasangan dari logam, misalnya sekerup, keling dari pipa

dsb, harus diberi penutup yang menjamin agar tidak akan merusakkan isolasi kawat

penghantar.

Gambar Pemasangan Saluran pengawatan dengan keling mekar

Gambar 5. Pemasangan dengan sekerup dan ring plastic

Bila memasang saluran pengawatan, harus diingat agar terdapat celah yang cukup

( +/- 40 mm) antara saluran dan terminal strip atau antara saluran dan peralatan untuk

memungkinkan adanya gerakan dalam penyambungan kawat-kawat. Pada

sambungan, gigi-gigi pada dinding samping dipatahkan untuk menyesuaikan dengan

lebar saluran yang tersambung. Apabila diperlukan untuk melewatkan satu ikat kawat

penghantar melalui dindingm samping, dibuat lubang secukupnya dengan

mematahkan dinding samping.

Gambar Tata letak Saluran Pengawatan pada Pelat pemasangan

Kawat-kawat penghantar diletakkan dalam saluran selonggar mungkin dan dengan

celah yang luas. Diusahakan supaya masing masing saluran dilalui kawat yang

seragam.

Sebagai pembantu digunakan penahan kawat dalam saluran pengawatan untuk

menahan kawat-kawat yang terpasang

Gambar Penahan Kawat

3. Pengikat Kabel / Cable Ties / Tiret kabel

Pengikat kabel digunakan pada pengawatan ikatan bulat. Kawat-kawat digabungkan

menjadi berkas yang bulat. Ikatan bulat diikat dengan pengikat kabel dari plastik dan

tidak boleh menyentuh pelat pemasangan.

Gambar Pengikat kabel

Pada pengawatan ikatan bulat, saluran pengawatan tidak diperlukan. Ikatan hantaran

dipasang diantara alat-alat. Kawat dimasukkan dalam terminal dengan lintasan

melengkung. Keuntungannya bila suatu ketika perlu pemindahan klem atau terjadi

kawat putus, masih mempunyai kelebihan panjang.

4. Terminal Strip/ Terminal Block

Untuk menghubungkan (tempat sambungan ) kabel dari dalam Panel ke pintu panel

maupun dari dalam panel kel luar panel, digunakan terminal sambungan. Sala satunya

adalah terminal. Misalnya terminal Strip. Terminal dipasang pada dudukan (misalnya

rel topi) dengan ukuran menyesuaikan.

Gambar Terminal

5. Rel Topi

Rel topi digunakan sebagai dudukan alat-alat pengendali seperti MCB, Magnetik

Kontaktor dll. Rel topi dipasang pada pelat pemasangan.

Gambar Rel Topi

6. Selang Pelindung / Selang Flexibel / Spiral Conduit

Penyambungan penghantar antara bagian yang tetap (dalam panel) dan bagian yang

bergerak (misal pada pintu panel) digunakan selang pelindung. Selongsong ujung

harus dipasang pada kedua ujungnya dan harus dikencangkan dengan klem selang.

Gambar Selang pelindung

7. Macam-macam baut-mur / sekrup

Digunakan untuk memasang peralatan panel kendali. Terdiri dari berbagai bentuk

dan ukuran disesuaikan dengan penggunaannya.

8. Macam-macam Kabel

a. Kabel NYA

Kabel NYA adalah kabel standar berpenghantar tembaga berisolasi PVC dan

berinti tunggal. Sampai diameter 10 mm2, penghantarnya terdiri dari kawat pejal,

di atas diameter tersebut, terdiri dari sejumlah kawat yang dipilin menjadi

satu.

Pada panel kabel NYA digunakan pada pemasangan tetap (tidak bergerak) dalam

panel, karena sifatnya yang kaku / tidak flexibel. Pemasangan kabel ini jika dalam

panel tidak menggunakan saluran pengawatan.

Gambar. Kabel NYA

b. Kabel NYAF

Kabel NYAF adalah kabel standar berpenghantar tembaga berisolasi PVC dan

berinti serabut.

Pada panel kabel NYAF digunakan pada pemasangan bergerak, misalnya dari

dalam box panel ke pintu panel, karena sifatnya yang flexibel/ lentur. Digunakan

juga pada pemasangan tetap apabila menggunakan saluran pengawatan.

Gambar. Kabel NYAF

c. Kabel NYM/NYMF

Kabel NYM merupakan kabel berpenghantar tembaga polos berisolasi PVC

dan berselubung. Sampai diameter 10 mm2, terdiri dari kawat tunggal. Untuk

16 mm2 ke atas terdiri dari sejumlah kawat yang dipilin menjadi satu. Jumlah

uratnya antara 1 sampai 5. Uratnya dibelit jadi satu dan diberi selubung luar karet

atau plastik lunak supaya bentuknya menjadi bulat.

Gambar Kabel NYM

Penggunaan kode warna kabel

Untuk penggunaan warna kabel, kode warna untuk kawat tunggal dan kabel

berisolasi disarankan sebagai berikut :

No Penghantar Kode Warna

1 Rangkaian Utama 3 Fasa

- L1 / R

- L2 / S

- L3 / T

- Netral / N

- Ground / PE

Merah

Kuning

Hitam

Biru Muda

Hijau -Kuning

2 Rangkaian Utama 1 Fasa atau

Arus searah / DC

Hitam

3 Rangkaian Kendali arus

bolak-balik

Merah

4 Rangkaian kendali arus searah Biru

Ada juga pendapat yang menyarankan agar kabel rangkaian kendali menggunakan

warna yang berbeda dengan kabel rangkaian utama, dengan maksud untuk

memudahkan pencarian kesalahan apabila rangkaian kendali tidak bekerja dengan

baik.

9. Sepatu Kabel (Skun kabel)

Digunakan sebagai alat bantu pada penyambungan kabel dengan alat-alat kendali

lainnya yang menggunakan sekrup/ baut misal kontaktor, overload dan sebagainya.

Sepatu kabel digunakan sebagai pengganti mata itik (bulatan pada ujung kabel).

Gambar Kabel Skun