PRAKTIKUM TEKNIK TENAGA LISTRIK

PENGAMAN ARUS BOCOR TANAH

(EARTH LEAKAGE CIRCUIT BREAKER/ELCB)

Disusun Oleh Kelompok 4:

Anggota : Lulus Panggraito (3.39.10.0.11)Nuraini Meiliana (3.39.10.0.13)Panji Tejo Baskoro (3.39.10.0.14)

PROGRAM STUDI TEKNIK LISTRIK JURUSAN TEKNIK ELEKTRO

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG2012

POLINES KOMPETENSIPraktikum Teknik Tenaga Listrik Tgl :15 April 2012

Jurusan ElektroProdi Teknik Listrik SUB KOMPETENSI

Karakteristik MCBKELOMPOK 4

Waktu: 8x45 menit

I. TUJUAN

Setelah melaksanakan kegiatan praktikum ini mahasiswa diharapkan dapat:

Mahasiswa dapat menentukan besarnya arus bocor maksimum yang dapat

diamankan oleh Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB).

Mahasiswa mampu menjelaskan prinsip kerja dari ELCB.

Mahasiswa mengetahui bagaimana cara memilih ELCB yang bagus dan masih

baik

II. PENDAHULUAN

Earth Leakage Circuit Breaker (ELCB) adalah suatu alat listrik yang

dipergunakan sebagai pengaman bila terjadi arus bocor pada salah satu penghantar

yang melalui alat tersebut Pengaman ini memiliki sebuah transformator arus dengan

inti berbentuk gelang (Gambar 2.1). Inti ini melingkari semua hantaran suplai ke

mesin atau sistem yang diamankan, termasuk penghantar netral.

Gambar2.1 Prinsip-prinsip dari ELCB

Keterangan :

a. Kumparan sekunder b. Detektor arus gangguan

c. Mekanisme penahan d. Tombol uji

Dalam keadaan normal, jumlah arus yang dilingkari oleh inti transformator sama

dengan nol. Kalo ada arus bocor ke tanah, keadaan seimbang akan terganggu.

Karena itu dalam inti transformator akan timbul suatu medan magnetik yang

membangkitkan tegangan dalam kumparan sekunder. Apabila arus bocor tersebut

mencapai pada suatu harga tertentu maka relay pada ELCB akan bekerja melepaskan

kontak-kontaknya. Berdasarkan PUIL 2000 pada bagian 3.15.1.2 pemilihan ELCB

untuk proteksi tambahan dari sentuhan langsung dipilih ELCB dengan arus operasi

arus sisa pengenal 30 mA.

ELCB bekerja pada peralatan listrik bekerja normal maka total arus yang

mengalir pada kawat plus dan netral adalah sama sehingga tidak ada perbedaan arus.

Namun bila seseorang tersengat listrik, kawat “plus” akan mengalirkan arus tambahan

melewati tubuh orang yang tersengat ke tanah.

Gambar2.2 arus bocor yang melewati tubuh manusia

Ilustrasi di atas menggambarkan bahwa pada kawat plus atau fasa akan mengalir

tambahan arus sebesar ΔI bila ada seseorang yang tersengat aliran listrik. Bila ELCB

terpasang, maka tambahan arus tersebut dideteksi oleh rangkaian khusus. Bila ada

tambahan arus maka berarti ada perbedaan arus yang mengalir antara kawat plus dan

netral. Perbedaan sebesar 30 mA sudah cukup untuk mengaktifkan relay untuk

memutus MCB. Dengan demikian ELCB dapat melindungi orang dari bahaya

tersengat aliran listrik.

Secara prinsip pemasangan ELCB sederhana, yakni dengan menyisipkan ELCB

antara peralatan listrik dengan sumber listrik. Kedua kawat baik plus maupun netral

dilewatkan ELCB sebelum mencapai titik yang dilindungi.

Gambar 2.3 skema pemasangan ELCB

Gambar 2.4 aplikasi pemasangan ELCB

III. ALAT DAN BAHANTabel 3.1 Alat Dan Bahan

NO Nama Jumlah

1 ACPS 220 V 1

3 Multimeter digital 1

4 Multimeter analog 1

5 ELCB 2

6 Tahanan 1KΩ 1

7 Kabel Jumper 20

IV. GAMBAR RANGKAIAN

Gambar 4.1 Rangkaian ELCB

Gambar 4.2 Hasil praktek rangkaian ELCB

V. LANGKAH KERJA1. Memastikan alat dan bahan yang digunakan dalam keadaan baik dan tidak rusak,

lalu membuat rangkaian seperti gambar diagram percobaan, sekunder atau trafo

pada 0 Volt.

2. Menghubungkan posisi saklar S dengan posisi 1.

3. Meng ON kan power supply ACPS dan memutar pelan-pelan hingga ELCB trip,

dan hentikan pengaturan tegangan ACPS.

4. Mengukur arus tripping ELCB dengan jalan memindahkan posisi S ke posisi 2.

Ulangi sampai 4 kali.

5. Mengulangi langkah 1 hingga 4 diatas untuk masing-masing terminal (R, S, T).

6. Setelah selesai menggunakan ELCB spesifikasi 1gunakan ELCB spesifikasi 2

dengan mengulangi langkah 1-4.

7. Jika kedua percobaan telah selesai dilakukan, lepas semua rangkaian dan

kembalikan alat ke tempat semula.

VI. LEMBAR KERJA

Tabel 6.1 Percobaan ELCB

Arus Tripping

(IΔN = mA)

Tegangan Sentuh

(V)

No Kutub IΔN (mA) %

1 R 23,30 93,2

20 V2 23,25 93

1 S 22,46 89,820 V

2 22,4 89,6

1 T 23,50 9420 V

2 23,42 93,7

VII. ANALISAPada percobaan dengan menggunakan ELCB diatas diperoleh hasil pada tabel

6.1 yang menjelaskan bahwa nilai arus tripping yang terjadi pada setiap kutub ELBC

tidak melebihi arus yang tertera pada name plate ELCB. Dengan dua kali

pengecekkan pada tiap kutubnya terbukti bahwa besarnya arus tripping pada tiap

kutubnya tidak jauh berbeda.

Hasi percobaan diatas mempunyai tegangan sentuh sekitar 20 V, hal ini

diakibatkan karena pada saat melakukan percobaan, untuk membuat trip ELCB

didapat dengan cara memperkecil tahanan pada resistor dan pada saat diukur

tegangan dengan multimeter menunjukkan tegangan sentuh sekitar 20 V. dan cara

lain yang dapat dilakukan adalah dengan memutar ACPS hingga ELCB tersebut

menjadi trip. Dengan kata lain ELCB akan trip jika tegangan sentuh hampir

mndekati nominalnya.

Untuk membuat ELBC trip, dapat dilakukan dengan 2 cara yaitu yang pertama

dengan mengubah tegangan sentuhnya melalui ACPS seperti yang dilakukan pada

percobaan pertama, maupun dengan menetapkan besarnya tegangan sentuh

maksimal kemudian mengubah besar resistansi pada resistor gesernya.dan ELCB

tersebut akan bekerja apabila ketika terjadi kontak antara arus positif,arus negatif

dan grounding pada instalasi listrik.Dan yang lebih penting lagi ELCB bisa

memutuskan arus listrik ketika terjadi kontak antara listrik dan tubuh manusia

Perbedaan sebesar 30 mA sudah cukup untuk mengaktifkan relay untuk memutus

MCB. Dengan demikian ELCB dapat melindungi orang dari bahaya tersengat aliran

listrik. Dan juga dalam pemakaian ELCB harus memenuhi standart seperti

pertimbangan untuk pemakaian dari ELCB itu sendiri digunakan, misalnya untuk

proteksi pada perumahan,perkantoran, dan sector industri yang kemampuan hantar

arus dari masing-masing berbeda.

Dari data percobaan juga dapat diketahui bahwa presentase IΔN yang diperoleh

dari percobaan dibandingkan dengan yang tertera pada nameplate, rata – rata sebesar

90%.

VIII. PERTANYAAN DAN TUGAS

1. Bandingkan hasil pengamatan dengan harga yang tertera pada ELCB!

2. Jelaskan factor apa yang mendasari penentuan nilai arus trip.!

3. Jelaskan prinsip kerja ELCB!

4. Jelaskan cara menentukan bahwa kondisi ELCB masih bagus!

JAWABAN

1. Perbandingan hasil pengamatan dengan harga yang tertera pada ELCB adalah

besarnya arus trip pada hasil pengamatan tidak melebihi arus trip yang tertera

pada name plate ELCB. Pada nameplate IΔN = 30 mA dan pada waktu dilakukan

percobaan IΔN maksimal mencapai 23,5 mA.

2. Faktor yang mendasari penentuan nilai arus trip:

Prinsip prinsip pengaman ini berdasarkan pada arus bocor yang terjadi. Arus

bocor ini berdasarkan standar, umumnya tidak lebih dari 30 mA, alasan

penetapan ini berdasarkan pada resistansi tubuh bila dikenai tegangan. Hal ini

sesuai dengan PUIL 2000 pada bagian 3.15.1.2. Komponen ini tidak memiliki

pengaman thermal dan magnetis, sehingga ELCB harus diamankan terhadap

hubung singkat dan beban lebih oleh MCB di sisi atasnya. ELCB mempunyai

mekanisme trip tersendiri dan juga dapat dioperasikan secara manual seperti

saklar. Alat ini digunakan jika pengamanan arus bocor dibutuhkan pada

sekelompok circuit yang maksimum terdiri dari 4 circuit.

3. Prinsip kerja ELCB :

Pada saat terjadi gangguan arus yang mengalir dipenghantar phasa tidak sama

lagi dengan arus yang mengalir pada netral ( IL = IN + If ) 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.

4. Cara menentukan kondisi ELCB :

Untuk melakukan pengetesan kondisi ELCB dengan cara mengetahui arus jatuh

nominal ELCB dan waktu pemutusan ELCB ketika mengalir arus gangguan

yang melebihi arus jatuh nominal. Jika waktu pemutusan berjalan lama dan

tegangan sentuh sudah melampaui batas dan ELCB tidak trip, maka ELCB

tersebut kondisinya tidak layak pakai. Namun, apabila sebaliknya berarti ELCB

masih dalam kondisi bagus.

Cara pengujian dilakukan sebagai berikut:

a. Pasangkan beban yang sesuai dengan kepekaan teraan ELCB tersebut.

Misalnya jika nameplate ELCB 220 V, 16 A/30 mA, maka dapat diberi

beban lampu pijar 10 watt.

b. Lakukan hubung singkat (dijamper) antara hantaran Nol (Netral) dengan

hantaran arde (grounding) dengan kabel lepasan, misalnya di stop kontak.

c. Jika ELCB baik dan pentanahannya (arde) juga baik, maka ELCB akan trip.

Artinya jika kita tersengat listrik maka listriknya akan mati.

d. Jika ELCB tidak trip maka grounding harus diukur ulang supaya

memenuhi syarat (5 Ohm). Jika groundingnya baik berati ELCBnya tidak

bekerja dengan baik.

IX. KESIMPULAN1. ELCB digunakan sebagai pengaman bila terjadi arus bocor tanah yang melalui

ELCB tersebut.2. Jika ELCB mampu mendeteksi kebocoran arus kurang dari rating yang terdapat

pada name plate maka ELCB itu dalam keadaan baik.3. Pada percobaan IΔN dari hasil praktek < IΔN pada name plate, namun selisihnya

tidak terlalu jauh.