Bahan Kuliah Pengaman

MCB
Miniature Circuit Breaker (MCB) berfungsi sebagai peralatan pengaman terhadap gangguan hubung singkat dan beban lebih yang mana akan memutuskan secara otomatis apabila melebihi dari arus nominalnya, elemen penting MCB yaitu :
1. Terminal trip (Bimetal)
2. Elektromagnetik trip (coil)
3. Pemadam busur api
4. Mekanisme pemutusan

Berdasarkan konstruksinya, maka MCB memiliki dua cara pemutusan yaitu : pemutusan bersarkan panas dan berdasarkan elektromagnetik.
Pemutusan berdasarkan panas dilakukan oleh batang bimetal, yaitu : perpaduan dua buah logam yang berbeda koefisien muai logamnya. Jika terjadi arus lebih akibat beban lebih, maka bimetal akan melengkung akibat panas dan akan mendorong tuas pemutus tersebut untuk melepas kunci mekanisnya.
Pemutusan berdasarkan lektromagnetik dilakukan oleh koil, jika terjadi hubung singkat maka koil akan terinduksi dan daerah sekitarnya akan terdapat medan magnet sehingga akan menarik poros dan mengoperasikan tuas pemutus. Untuk menghindari dari efek lebur, maka panas yang tinggi dapat terjadi bunga api yang pada saat pemutusan akan diredam oleh pemadam busur api (arc-shute) dan bunga api yang timbul akan masuk melalui bilah-bilah arc-shute tersebut.
Keuntungan sebuah pengaman otomatis adalah dapat segera digunakan lagi setelah terjadi pemutusan, dalam pengaman otomatis terdapat kopeling jalan bebas karena kopeling ini otomatnya tidak bisa digunakan kembali kalau gangguanya belum diperbaiki.

Sifat dari MCB adalah :
a. Arus beban dapat diputuskan bila panas yang ditimbulkan melebihi dari panas yang di izinkan
b. Arus hubung singkat dapat diputuskan tanpa adanya perlambatan
c. Setelah dilakukan perbaikan , maka MCB dapat digunakan kembali

Keterangan gambar :

1. Tuas aktuaror operasi On-Off
2. Mekanisme Actuator
3. Kontak penghubung
4. Terminal Input-Output
5. Batang Bimetal
6. Plat penahan & penyalur busurapi
7. Solenoid / Trip Coil
8. Kisi-kisi pemadam busur api

Berdasarkan waktu pemutusanya, pengaman otomatis dibagi atas :
a. Type G (General) Biasanya digunakan untuk instalasi motor listrik
b. Type L (Line) Biasanya digunakan untuk instalasi jala-jala
c. Type H (Home) Biasanya digunakan untuk instalasi rumah/gedung
d. Type K&U Biasanya digunakan untuk rangkaian elektronika atau trafo

a. Otomat type G
Pada jenis ini digunakan untuk mengamankan motor-motor kecil AC maupun DC, mengamankan alat-alat listrik dan juga rangkaian akhir besar untuk penerangan, seperti penerang pada bangsal pabrik dll. Pengaman elektro magnetiknya berfungsi pada 8 – 11 x I nominalnya untuk AC dan 14 x I nominal untuk DC.
b. Otomat tipe L
Pada jenis ini pengaman thermisnya disesuaikan dengan meningkatnya suhu hantaran, kalau terjadi beban lebih dan suhu hantaranya melebihi suatu nilai tertentu, maka elemen bimetalnya akan memutuskan rangkaian. Kalau terjadi hubung singkat, maka arusnya kan diputuskan oleh pengaman elektromagnetik. Untuk AC adalah : 4 – 6 x In dan DC adalah : 8 x In dimana pemutusan arusnya akan berlangsung dalam waktu 2 detik.
c. Otomat type H
Secara thermis jenis ini sama dengan otomat type L, tapi pengaman elektro magneriknya akan memutuskan dalam waktu 0,2 detik. Untuk AC 2,5–3 x In dan DC 4 x In. jenis otomat ini digunakan untuk instalasi rumah, dimana kondisi gangguan yang relative kecil pun harus diputuskan dengan cepat, jadi kalau terjadi gangguan tanah, maka bagian – bagian yang terbuat dari logam tidak akan lama bertegangan.

ELCB
Earth Leakaque Circuit Breaker atau alat pengaman arus bocor tanah atau juga disebut saklar pengaman arus sisa (SPAS) bekerja dengan sistim differential, saklar ini memiliki sebuah transformator arus dengan inti berbentuk gelang, inti ini melingkari semua hantaran suplay ke mesin atau peralatan yang diamankan, termasuk hantaran netral, ini berlaku untuk semua sambungan satu-phasa, sambungan tiga-phasa tanpa netral maupun sambungan tiga-phasa dengan netral.
Dalam keadaan normal, jumlah arus yang dilingkari oleh inti trafo adalah sama dengan nol, kalau terjadi arus bocor ketanah, misalkan 0,5 ampere, maka keadaan setimbang ini akan terganggu, karena itu dalam inti trafo akan timbul medan magnet yang membangkitkan suatu tegangan dalam kumparan sekunder, Arus defferntial terkecil yang masih menyebabkan saklar ini bekerja disebut arus jatuh nominal (I_f) dari saklar. Saklar ini direncanakan untuk suatu arus jatuh nominal tertentu.

Prinsip kerja ELCB :
Pada saat terjadi gangguan arus yang mengalir dipenghantar phasa tidak sama lagi dengan arus yang mengalir pada netral ( I_L = I_N + I_f ) atau sistim dikatatakan dalam keadaan tidak seimbang, arus differensial ini dibandingkan dalam sebuat sistim trafo toroida. Ketidak seimbangan antara arus phasa dengan arus netral menandakan adanya arus bocor ketanah akibat kegagalan isolasi, ketidak seimbangan arus ini akan menyebabkan fluks magnet pada toroida sehingga pada bilitan sekunder toroida akan dibangkitkan suatu tegangan yang berfungsi untuk menggerakan relai pemutus mekanisme kontak, kemudian kontak utama ELCB akan memutuskan hubungan dengan peralatan.
Untuk instalasi rumah kita dapat memilih ELCB dengan kepekaan yang lebih tinggi yakni ELCB dengan ratting arus sisa 10 mA atau 30 mA. Perlindungan yang idial untuk instalasi listrik apapun seharusnya memiliki perangkat pengaman terhadap beban lebih, hubung singkat dan arus bocor. Untuk mengamanka sistim dan peralatan yang kita gunakan sebaiknya sistim kita memilki pentanahan yang baik dalam arti nilai impedansi pentanahan harus sekecil mungkin agar pengaliran arus gangguan ketanah berlangsung dengan sempurna.
Bagaimanapun juga kenaikan nilai impedansi beberapa ohm saja bisa mempengaruhi pengaliran arus gangguan ketanah menjadi tidak sempurna, sehingga pada kondisi ini terjadi penambahan waktu pemutusan rangkaian dalam beberapa menit untuk ELCB tersebut bekerja, atau ada kemungkinan sama sekali ELCB tersebut tidak bisa bekerja.
Banyak contoh yang terkait dengan pentanahan peralatan yang mengalami gangguan, sehingga satu-satunya cara perlindungan yang dapat diberikan adalah melalui pemakaian ELCB dengan kepekaan tinggi. Perlu dicatat bahwa tidak tertutup kemungkinan terjadinya gangguan yang dapat membahayakan manusia atau mahluk hidup akibat dari pentanahan yang tidak baik, yang mana nilai impedansi pentanahan yang bisa berubah. Kalau tegangan pada badan peralatan yang ditanahkan tidak boleh melebihi 50 Volt, maka syarat untuk tahanan dari lingkaran arus pentanahannya adalah : R _ka < 50/I, Saklar ini dapat dicoba dengan sebuah tombol tekan percobaan yang terdapat pada saklar, tahanan dari lingkaran arus percobaan dipilih sedemikian hingga saklar kutub dua untuk tegangan AC 220 Volt, bisa juga digunakan pada tegangan 127 Volt. Saklar ini memiliki magnet hilang, karena itu pemutusannya tidak bergantung pada tegangan jaringan.
Suatu arus bocor akan menyebabkan suatu medan magnet kedua dalam magnet halang (medan halang), karena medan halang ini jalan ke angker bagi garis-garis gaya dari magnet permanent akan tertutup. Sebuah magnet permanent menimbulkan garis-garis gaya megnetik dalam dua paket besi trasformator dengan permiabilitas yang rendah. Sebagian besar dari garis-garis gaya megnet tersebut melewati sebuah angker, sehingga angker ini akan ditarik. Gaya tarik maknet ini mengalahkan gaya tarik sebuah pegas.
Pemutusan dari saklar berlangsung sebagai berikut : kalau dalam lingkaran arus utama terjadi hubung tanah, maka dalam kumparan sekunder dari transformator akan timbul suatu tegangan, karena itu dalam kumparan dari magnet halang yang dihubungkan dengan magnet sekunder akan mengalir arus. Arus ini akan membangkitkan suatu medan magnet, garis-garis gaya dari medan tersebut harus juga melalui tempat-tempat sempit E, karena itu ditempat ini garis-garis gaya itu akan tertutup, oleh karena itu magnet tersebut diberi nama magnet halang.
Dengan demikian seluruh garis gaya dari magnet permanent sekarang terpaksa harus melaluishunt magnet tersebut. Garis gaya yang semula melalui angker, sekarang tertarik ke shunt magnet, karena itu angker tersebut akan terlepas dan ditarik oleh pegasnya gerakan ini akan menyebabkan saklar arus bocor tanah akan mebuka secara mekanis.