Pemasangan lapangan mesin: kabel motor, gland, pembumian, dan isolator lokal

Tiga bulan setelah sebuah washer-extractor bersuspensi dipasang di laundry hotel, operator mengeluh kesemutan saat satu tangan memegang rangka mesin dan tangan lain menyentuh katup pipa uap. MCB dan RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS) di PHB tidak pernah trip. Teknisi menemukan kabel instalasi berinti kaku yang diklem mati di dinding lalu masuk langsung ke kotak terminal mesin tanpa lengkung. Di mulut gland plastiknya selubung kabel retak, sebagian urat inti hijau-kuning putus, dan dua lubang masuk yang tidak dipakai hanya ditutup selotip. Sakelar pemutus di dinding berada tiga meter di belakang mesin dan tidak dapat digembok.

Semua kesalahan itu terjadi di luar panel. Bab perakitan panel mengatur isi selungkup: rel, terminal, selongsong, torsi, dan label. Bab uji pembumian dan bab uji resistansi isolasi mengukur hasil pemasangan, dan urutan uji sebelum energisasi dibahas pada bab uji pra-energi. Yang tersisa adalah keputusan pemasangan di antara panel dan mesin: jenis kabel yang tahan getaran, penahan tarik, gland dan arah masuk kabel, kotak terminal motor, jalur konduktor proteksi dan ikatan ke pipa, serta isolator lokal. Keputusan inilah yang menjaga proteksi kejut tetap utuh setelah ribuan jam getaran.

Batas pembahasan

Cakupannya mesin 230/400 V, 50 Hz, pada sistem TN-C-S dan TT, dengan contoh mesin laundry. Kemampuan hantar arus (KHA) dan susut tegangan secara umum dibahas pada bab kemampuan hantar arus dan bab susut tegangan; elektrode dan konduktor proteksi pada bab pembumian dan ikatan ekuipotensial; instalasi EMC penggerak frekuensi variabel (VFD) pada bab instalasi VFD. Metode uji kontinuitas, impedansi lingkar, RCD, dan resistansi isolasi tidak diulang. Pemasangan dilakukan pada instalasi yang sudah diisolasi, dikunci, dan diverifikasi bebas tegangan menurut Bab 2 · Keselamatan. Angka contoh adalah ilustrasi, bukan data produk.

Dua wilayah norma di satu meter kabel

PUIL 2020 Bagian 1, 11.3 k) menyatakan PUIL tidak berlaku untuk perlengkapan listrik pada mesin. Batasnya terminal suplai mesin. Kabel dari PHB, sakelar di dinding, dan jalur kabelnya adalah instalasi dan mengikuti PUIL 2020 Bagian 5-52, 5-510, dan 7-790. Terminal suplai, pemutus suplai, dan pengawatan pada mesin mengikuti IEC 60204-1:2016+AMD1:2021 (Ed. 6.1), yang isinya di sini diambil dari pratinjau resmi dan sumber sekunder. Isolasi dan konduktor proteksi ditulis dari IEC 60364-5-53 dan 5-54 karena kedua bagian PUIL 2020 itu tidak ada di salinan korpus.

Klasifikasi ruangnya tersedia. Tabel 790.28 baris binatu menggolongkan area teromol cuci dan sentrifugal serta area pengeringan sebagai ruang lembab dan basah (lb), dan penyimpanan cucian sebagai ruang kering (n). Untuk ruang lembab, 790.6.1 meminta bagian instalasinya dapat diputus dengan sakelar setempat, PHB (istilah PUIL 2020 lainnya: PSDK) berbentuk kotak tertutup, mesin dipasang sehingga air tidak terkumpul di dalamnya, peralatan yang dapat dipindah memakai kabel fleksibel, dan pada sistem TT netral diputus bersama fasa.

Jalur kabel ke mesin yang bergetar

Kabel yang diklem kaku lalu masuk ke mesin yang bergetar melentur bolak-balik di satu titik, yaitu jepitan terakhir. Konduktor padat atau berurat sedikit (kelas 1 dan 2 IEC 60228) mengeras dan retak lelah di titik itu; konduktor berurat halus (kelas 5) membagi lenturan ke banyak urat kecil sehingga regangan tiap urat jauh lebih kecil. Urat putus satu per satu, penampang efektif mengecil, dan sambungan memanas sebelum putus. Bila yang putus inti proteksi, mesin tetap bekerja normal karena konduktor proteksi tidak mengalirkan arus pada keadaan normal, dan kesalahan itu tersembunyi sampai ada gangguan isolasi.

PUIL 2020 522.7.1 meminta perkawatan yang ditopang atau dipasang pada peralatan bergetar tingkat AH2 atau AH3 sesuai untuk kondisi itu, dan catatannya menyarankan perkawatan fleksibel; Tabel 51A menggolongkan kondisi industri biasa sebagai AH2. K.52.12.6.1 meminta kabel fleksibel dari Tabel K.52.4 untuk peralatan yang dipindah saat pemeliharaan, antara lain mesin cuci, dan peralatan yang berpindah terbatas karena getaran.

Cara mesin dipasang menentukan di mana gerakan terjadi. Mesin berdudukan kaku (hard-mount) dibaut ke fondasi dan bergetar bersama lantainya. Mesin bersuspensi (soft-mount) meredam gerakan di suspensinya, sehingga badannya bergeser terhadap lantai dan dinding, terutama saat melewati resonansi di awal dan akhir peras. Kabel tetap karena itu berakhir di kotak atau sakelar yang terpasang tetap di dinding, lalu diteruskan kabel fleksibel berlengkung longgar yang menyerap simpangan terbesar tanpa menjadi tegang, menyentuh lantai basah, atau bergesek dengan tepi tajam.

Kabel fleksibel di antara instalasi tetap dan peralatan dibatasi Bagian 2, 2.6.4.1 f): perkawatan tetap diakhiri pada kotak kontak atau kotak sambung, kabel fleksibel di bawah 2,5 m, KHA-nya tidak kurang dari arus pengenal gawai proteksi sirkit, dan penampangnya di atas 0,75 mm². K.52.12.6.2 meminta kabel itu melewati klem pada kotak yang tidak dapat dipindah, dan K.52.12.6.4 meminta selubung tahan perlakuan kasar bila kerusakan mekanis mungkin terjadi. Di lantai laundry yang basah, terkena deterjen, dan dilewati troli, pilihan dari Tabel K.52.4 adalah kabel karet berat berselubung karet (NSHou, 450/750 V).

Karet membawa konsekuensi termal. Kabel karet berat umumnya dirancang untuk suhu konduktor 60 °C, bukan 70 °C seperti PVC. Lampiran K tidak memberi tabel tersendiri; K.52.3.2.2 meminta KHA kabel berinsulasi dan berselubung karet dari Tabel K.52.4 diambil dari Tabel K.52.10 lalu dikoreksi dengan kolom karet Tabel K.52.8, yang turun lebih cepat terhadap suhu ambien daripada kolom PVC. Cara ini warisan PUIL lama dan memakai nilai dasar yang sama dengan kabel PVC. Sebagai pembanding, faktor koreksi Tabel B.52.14 mengikuti hubungan akar selisih suhu, sehingga pendekatan yang sama memberi perkiraan dari suhu konduktor kabel:

$$I_\text{z} \approx I_\text{tab}\sqrt{\frac{\theta_\text{k} - \theta_\text{a}}{70 - 30}}$$

dengan $I_\text{tab}$ KHA tabel PVC 70 °C pada ambien 30 °C (A), $\theta_\text{k}$ suhu konduktor maksimum kabel yang dipakai (°C), dan $\theta_\text{a}$ suhu ambien (°C). Untuk PVC pada 40 °C rumus ini memberi $\sqrt{30/40} = 0{,}866$, sama dengan 0,87 di Tabel B.52.14. Anggapannya, resistansi termal kabel karet setara dengan kabel PVC berpenampang sama pada metode pemasangan yang sama. Kedua cara diverifikasi dengan lembar data kabel yang benar-benar dipasang, termasuk suhu konduktor maksimumnya.

Penahan tarik adalah fungsi terpisah dari terminal. K.52.12.6.3 melarang sekrup terminal menjadi satu-satunya penahan tarik, dan K.52.11.1.9 meminta inti pengaman dibuat lebih panjang sehingga bila hubungan tercabut, inti itu putus paling akhir. K.52.11.1.10 melarang simpul pada kabel fleksibel dan meminta tepi lubang masuk dihaluskan atau diberi tule, dan 526.6 meminta titik hubung bebas dari tegangan mekanis. Ujung berurat halus diberi selongsong yang dipres atau sepatu kabel; 526.8.3 dan K.52.11.1.11 melarang ujung atau sepatu kabel yang disolder pada titik bergetar, karena batas bagian bersolder menjadi titik patah.

Jalur kabel juga menjauh dari air dan panas. Kabel tidak lewat di bawah mesin tempat air berkumpul, diberi lengkung tetes (drip loop) sebelum masuk kotak, dan tidak dipasang di bawah pipa uap atau pipa dingin yang mengembun, atau bila tidak terhindarkan diberi pelindung (522.2, 522.3.2, 528.3.2).

Gland dan kode IP

Gland kabel menurut IEC 62444:2010 (Ed. 1.0, masih berlaku) memberi penyegelan dan penahanan kabel, dan dapat menambah fungsi pembumian, ikatan, dan penahan tarik. Standar ini membedakan penahanan (retention), yaitu kemampuan minimum membatasi pergeseran kabel di bawah beban statis, dari penambatan (anchorage) di bawah beban dinamis dan puntiran. Kabel tak berarmor punya kelas "hanya penahanan" serta kelas penambatan A dan B; kabel berarmor memakai kelas C dan D. Kabel ke mesin bergetar memerlukan kelas penambatan atau klem tambahan di dekat gland.

IEC 62444 mensyaratkan gland sekurang-kurangnya IP54 menurut IEC 60529. Angka IP berlaku bila diameter kabel berada di rentang jepit segel, cincin segel utuh, ulir metrik IEC 60423 cocok, cincin perapat terpasang, dan mur dikencangkan menurut petunjuk. Gland besar pada kabel kecil tidak menyegel dan tidak menahan. Lubang yang tidak dipakai ditutup sumbat berkelas IP sama; selotip tidak memberi IP.

IP sistem ditentukan titik terlemahnya. PUIL 2020 522.3.1 meminta sistem perkawatan lengkap memenuhi IP lokasinya, dan 522.6.4 meminta tingkat proteksi peralatan terjaga setelah kabel dipasang. Kotak IP55 dengan satu lubang terbuka adalah sistem tanpa IP. Hubungan kode IP dengan pengaruh eksternal sudah dibahas di bab data motor lanjutan: menurut Tabel 51A, percikan (AD4) meminta IPX4 dan pancaran air (AD5) meminta IPX5; lantai yang disemprot selang termasuk AD5. Uji rendam IPX7 dan uji pancaran IPX5 berbeda, sehingga tanda IPX7 saja tidak menjamin tahan selang; produk yang tahan keduanya diberi dua tanda, misalnya IPX5/IPX7.

Di ruang basah kabel masuk dari bawah atau samping bawah, supaya air yang mengalir di selubung tidak berhenti di atas segel. Kondensasi tetap mungkin karena udara di dalam kotak menyusut saat dingin dan menarik udara lembab, sehingga 522.3.2 meminta sarana pembuangan bila air dapat terkumpul, misalnya lubang buang di titik terendah.

Kotak terminal motor

Pada washer-extractor modern, pemasang biasanya menyambung ke blok terminal mesin karena motor drum sudah diawat pabrikan lewat VFD. Kotak terminal motor dikerjakan di lapangan untuk motor instalasi seperti pompa, kipas, dan kompresor, serta saat motor diganti. IEC 60034-8 menandai ujung belitan U1-V1-W1 dan U2-V2-W2. Pada papan enam baut, baris bawah biasanya W2-U2-V2 di bawah U1-V1-W1, seperti gambar kotak terminal di salah satu buku ajar instalasi motor korpus. Tiga pelat tegak U1-W2, V1-U2, dan W1-V2 membentuk segitiga; satu baris pelat yang menyatukan W2, U2, dan V2 membentuk bintang.

Jembatan dipilih dari tegangan yang diterima terminal motor, bukan dari jenis suplai gedung. Motor 230/400 V Δ/Y pada jaringan 400 V dihubung bintang, tetapi di belakang VFD berinput satu fasa dengan keluaran 230 V ia dihubung segitiga. Motor 400/690 V Δ/Y pada jaringan 400 V dihubung segitiga, dan hanya jenis ini yang dapat diasut bintang-segitiga; jembatannya dilepas dan enam konduktor disambung, dengan ukuran menurut bab metode pengasutan. Terminal tak bertanda diidentifikasi dulu, seperti latihan pada silabus praktik korpus, dan Bab 52 tetap berlaku: enam terminal bukan izin memilih hubungan tanpa membaca pelat nama.

Susunan di atas baut menentukan jalur arus. Sepatu kabel duduk langsung pada pelat penghubung atau permukaan terminal, lalu ditutup ring dan mur; ring di antara sepatu kabel dan pelat memaksa arus lewat luas kontak yang kecil. Sepatu kabel sesuai diameter baut dan penampang, dipres dengan alat yang cocok, dan tidak dikikir. Baut terminal motor sering dari kuningan, yang jauh lebih lemah dari baja; torsi mengikuti pabrikan motor dan ditandai, seperti terminal panel di bab perakitan panel. Terminal kurang kencang memanas; terlalu kencang mematahkan baut atau papan terminal.

Inti proteksi disambung ke terminal pembumian di dalam kotak, bukan ke sekrup tutup. Menurut sumber sekunder IEC 60204-1 klausul 13, satu terminal hanya untuk satu konduktor proteksi, dan sambungan rangkaian ikatan proteksi diamankan terhadap kendur. Paking tutup diperiksa utuh, semua sekrup tutup terpasang, tidak ada inti terjepit, dan bila rancangan motor memungkinkan kotak diputar sehingga gland menghadap ke bawah.

Pembumian dan ikatan rangka mesin, pipa air, dan pipa uap

Pemutusan otomatis memerlukan bagian konduktif terbuka (BKT) terhubung ke konduktor proteksi (PUIL 2020 411.3.1.1), sehingga gangguan isolasi menjadi arus yang memutus gawai proteksi dalam waktu Tabel 41.1. Untuk motor instalasi, 5100.5.10.1 mensyaratkan BKT motor stasioner dibumikan bila motor di tempat basah atau bertegangan ke bumi di atas 50 V. Konduktor proteksi berjalan di dalam kabel suplai yang sama sampai terminal proteksi mesin, yang menurut IEC 60204-1 5.2 berada di kompartemen yang sama dengan terminal lin dan ditandai PE. Pipa air logam, pipa gas, dan bagian struktur tidak boleh dipakai sebagai konduktor proteksi (IEC 60364-5-54, 543.2.3), Lampiran K melarang pipa dan bumi menggantikan konduktor penghantar arus (K.52.10.1.21), dan lapisan logam kabel instalasi tidak dipakai khusus sebagai konduktor pembumian (K.52.12.2.4).

Ukuran konduktor proteksi mengikuti IEC 60364-5-54: penampang fasa $S \le 16$ mm² memakai $S$; $16 < S \le 35$ mm² memakai 16 mm²; di atas 35 mm² memakai $S/2$. Konduktor proteksi di luar kabel sekurang-kurangnya 2,5 mm² bila terlindung mekanis dan 4 mm² bila tidak. Mesin ber-VFD dengan filter EMC sering mengalirkan arus konduktor proteksi di atas 10 mA. Untuk itu IEC 60364-5-54 543.7 dan IEC 60204-1 8.2.6 meminta jalur proteksi yang diperkuat, misalnya satu konduktor tembaga sekurang-kurangnya 10 mm² atau dua konduktor proteksi; angka ini dicek pada penerapan nasional Inggris atas IEC 60364-5-54 (sekunder).

Arus bocor itu menjelaskan kesemutan di kasus pembuka. Kapasitor filter EMC menghubungkan konduktor lin ke rangka, tetapi pada filter tiga fasa yang seimbang arus 50 Hz ketiga kapasitor hampir saling meniadakan. Arus konduktor proteksi yang tercantum di manual terutama berasal dari arus berfrekuensi tinggi akibat pensakelaran VFD yang kembali lewat kapasitansi kabel dan belitan motor ke rangka, ditambah ketidakseimbangan kapasitor dan filter sirkit kendali satu fasa. Bila konduktor proteksi putus, arus itu mengalir lewat tubuh yang menyentuh rangka dan pipa terbumi. RCD 30 mA tidak trip karena arusnya di bawah ambang, padahal beberapa miliampere sudah terasa, dan gangguan isolasi berikutnya akan membuat rangka bertegangan tanpa jalur proteksi. Kesemutan dari rangka mesin diperlakukan sebagai bukti konduktor proteksi putus sampai terbukti sebaliknya.

Ikatan ekuipotensial menjaga dua benda logam yang dapat disentuh bersamaan tetap sepotensial. Ikatan utama menghubungkan pipa logam yang masuk gedung dan bagian konduktif ekstra (BKE) struktural ke terminal pembumian utama (411.3.1.2). Pipa air panas dan pipa uap dari ruang ketel adalah BKE yang dapat membawa potensial dari tempat lain, dan 528.3.4 meminta layanan logam nonlistrik yang sangat dekat dengan layanan listrik dianggap BKE. Mesin yang disambung ke pipa uap dengan selang karet memutus kesinambungan logam, sehingga rangka dan katup dapat berbeda potensial.

Untuk keadaan itu 415.2 menyediakan ikatan ekuipotensial proteksi suplemen yang mencakup BKT peralatan magun dan BKE yang dapat disentuh bersamaan. Kriteria resistansinya di 415.2.2 tidak tercetak di salinan PUIL korpus; ruang rumusnya kosong pada gambar halamannya. Padanannya di IEC 60364-4-41 adalah $R \le 50\ \text{V}/I_\text{a}$ untuk AC, dengan $I_\text{a}$ arus operasi gawai proteksi; definisi $I_\text{a}$ tetap tercetak di PUIL: $I_{\Delta n}$ untuk RCD dan arus yang memutus dalam 5 s untuk gawai arus lebih. Konduktor ikatan ke mesin bersuspensi dibuat fleksibel dan berlengkung, klemnya pada pipa uap tahan suhu permukaan, dan sambungan ulir berselotip tidak dijadikan jalur ikatan. Ikatan tidak menggantikan konduktor proteksi di dalam kabel suplai. Ikatan proteksi di dalam mesin (IEC 60204-1 8.2) tanggung jawab pabrikan; pemasang tidak melepas jembatan pembumiannya.

Isolator lokal yang dapat dikunci

Pemeliharaan mekanis pada drum, sabuk, atau katup memerlukan pemutus yang memisahkan suplai dan dapat dikunci oleh orang yang bekerja. Di sisi instalasi, PUIL 2020 5100.5.8 meminta setiap motor di atas 1,5 kW punya sarana pemutus sendiri yang memutus semua konduktor suplai tak dibumikan tanpa kutub yang dapat dioperasikan sendiri, menunjukkan posisi dengan jelas, dan berkemampuan arus sekurang-kurangnya 115 % arus beban penuh motor. Sarana itu tampak dari tempat kendali; bila jauh dari motor, dipasang pemutus lain di dekat motor atau pemutus yang jauh dapat dikunci terbuka (5100.5.8.4), dan 5100.5.7.5 memberi syarat serupa bila motor tidak tampak dari tempat kendali.

Untuk mesin, padanannya IEC 60204-1 5.3. Menurut sumber sekunder, pemutus suplai mesin dapat berupa sakelar pemisah IEC 60947-3 kategori AC-23B, pemisah dengan kontak bantu, pemutus sirkit yang sesuai untuk isolasi, atau sistem konektor (sekunder). Pemutus itu mengisolasi perlengkapan, punya satu posisi O dan satu posisi I, menunjukkan posisi kontak, dapat dikunci terbuka, memutus semua konduktor aktif, dan tuasnya di luar selungkup pada ketinggian 0,6 m sampai 1,9 m. Sirkit yang dikecualikan, misalnya penerangan atau interlock bersuplai luar, tetap bertegangan dan wajib diberi label peringatan. Isolator lokal di dinding berguna bila sakelar mesin tidak dapat dikunci.

Isolator dipasang dalam jarak pandang dari mesin dan tempat operator, dapat dijangkau tanpa membungkuk di atas mesin atau berdiri di lantai basah di belakangnya, di luar jangkauan semprotan selang, dengan IP sesuai area. Tuasnya menerima gembok, sebaiknya dengan penjepit banyak gembok (hasp), dan labelnya menyebut mesin yang dilayani. Prosedur pengunciannya dibahas pada bab kerja aman.

Stop darurat bukan isolator: ia tidak memutus semua konduktor suplai, tidak menunjukkan posisi pemutusan, dan penguncinya dapat dilepas siapa saja. Kontaktor tidak menunjukkan posisi kontak dan dapat menutup karena gangguan sirkit kendali, sedangkan VFD dan fungsi safe torque off (STO) menghilangkan torsi tanpa memisahkan tegangan. Setelah isolator dibuka, kapasitor rel DC VFD masih bermuatan selama waktu di manual; terminal disentuh setelah waktu itu lewat dan bebas tegangan diverifikasi menurut Bab 2 · Keselamatan.

Kabel VFD di lapangan

Kabel VFD ke motor membawa pulsa bertepi curam; pemasangannya dibahas pada bab instalasi VFD, dengan pokok kabel berpelindung berkonduktor proteksi, pelindung diterminasi 360° pada gland EMC di kedua ujung, dan jalur terpisah dari kabel sensor. Isolator di antara VFD dan motor tidak dibuka saat VFD mengeluarkan arus; kontak bantunya menghentikan keluaran VFD lebih dulu.

Contoh kerja: kabel dan daftar periksa pemasangan washer-extractor

Data (ilustrasi). Washer-extractor bersuspensi 40 kg berpemanas listrik dengan VFD internal, 400 V 3N, 50 Hz, arus pengenal 30 A per fasa. Manual meminta gawai proteksi 40 A dan menyatakan arus konduktor proteksi di atas 10 mA. Sirkit dari PHB area cuci dengan MCB -F1 40 A; kabel tetap -W1 NYY lima inti, sendirian di rak kabel berlubang sepanjang 32 m, suhu udara 40 °C; susut tegangan sampai PHB 1,5 %; sistem TN-C-S. Isolator -Q1 di dinding, lalu kabel fleksibel -W2 sepanjang 1,8 m ke terminal mesin.

Langkah 1: KHA kabel tetap -W1. Alasan: PUIL 2020 433.1 meminta $I_\text{n} \le I_\text{z}$. Beban tiga fasa seimbang, jadi tiga konduktor berbeban; netral hanya membawa arus kendali yang kecil. Kabel multiinti di rak berlubang adalah metode E (Tabel B.52.10), dikoreksi 0,87 untuk PVC pada 40 °C (Tabel B.52.14).

$$6\ \text{mm}^2:\ 43 \times 0{,}87 = 37{,}4\ \text{A} < 40\ \text{A}; \qquad 10\ \text{mm}^2:\ 60 \times 0{,}87 = 52{,}2\ \text{A} \ge 40\ \text{A}$$

Kabel 6 mm² cukup pada 30 °C tetapi gagal di udara ruang cuci. Dipilih NYY 5 × 10 mm².

Langkah 2: kabel fleksibel -W2. Alasan: 2.6.4.1 f) meminta KHA tidak kurang dari 40 A, panjang di bawah 2,5 m, dan penampang di atas 0,75 mm²; K.52.12.6.4 meminta selubung tahan kasar. Dipilih NSHou lima inti 10 mm²; selungkup -Q1 yang terpasang tetap menjadi kotak sambung dan tempat klem penahan tarik (2.6.4.1 f, K.52.12.6.2). Menurut K.52.3.2.2, nilai Tabel K.52.10 untuk 10 mm² (61 A) dikoreksi dengan kolom karet Tabel K.52.8. Suhu 40 °C tepat di batas pita 35–40 °C (80 %) dan 40–45 °C (69 %); diambil pita yang lebih aman:

$$I_\text{z} = 61 \times 0{,}69 = 42{,}1\ \text{A} \ge 40\ \text{A} \qquad (61 \times 0{,}80 = 48{,}8\ \text{A})$$

Rumus pembanding untuk konduktor 60 °C memberi hasil sejalan:

$$I_\text{z} \approx 60\sqrt{\frac{60 - 40}{70 - 30}} = 60 \times 0{,}707 = 42{,}4\ \text{A} \ge 40\ \text{A}$$

Kedua cara meloloskan 10 mm² dan menolak 6 mm² ($44 \times 0{,}69 = 30{,}4$ A). Marginnya sekitar 5 %, jadi angka ini diverifikasi dengan lembar data kabel yang dipasang; bila datanya di bawah 40 A, dipakai 16 mm² dan gland disesuaikan diameternya.

Langkah 3: susut tegangan. Alasan: Bagian 2, 2.2.3.1, membatasi susut tegangan dari terminal pelanggan 4 %. Rumus Lampiran G Bagian 5-52 memakai $b = 1$ untuk tiga fasa, $\rho_1 = 0{,}0225\ \Omega\,\text{mm}^2/\text{m}$, $\lambda = 0{,}08$ mΩ/m, dan persen terhadap $U_0 = 230$ V:

$$u = b\left(\rho_1 \frac{L}{S}\cos\varphi + \lambda L \sin\varphi\right) I_\text{B}, \qquad \Delta u = 100\,\frac{u}{U_0}$$

Beban didominasi pemanas, jadi diambil $\cos\varphi = 0{,}95$, $\sin\varphi = 0{,}312$ (anggapan editor). Untuk -W1: $(0{,}0225 \times 32/10) \times 0{,}95 = 0{,}0684\ \Omega$ ditambah $0{,}08 \times 10^{-3} \times 32 \times 0{,}312 = 0{,}0008\ \Omega$, sehingga $u = 0{,}0692 \times 30 = 2{,}08$ V atau 0,90 %. Untuk -W2: $u = (0{,}00385 + 0{,}00005) \times 30 = 0{,}12$ V atau 0,05 %. Total $1{,}5 + 0{,}90 + 0{,}05 = 2{,}45\ \%$, di bawah 4 % dan di bawah 5 % acuan Tabel G.52.1.

Langkah 4: konduktor proteksi dan ikatan. Alasan: arus konduktor proteksi di atas 10 mA. Inti proteksi 10 mm² sama dengan penampang fasa dan memenuhi batas 10 mm² untuk arus bocor tinggi. Rangka mesin dan pipa uap yang tersambung selang karet diikat dengan konduktor suplemen fleksibel hijau-kuning 6 mm² ke batang ikatan setempat; ukuran ini keputusan editor dari aturan separuh penampang konduktor proteksi di IEC 60364-5-54, dibulatkan ke atas, dengan keyakinan sedang.

Langkah 5: isolator -Q1. Alasan: pemutus yang melayani motor dan beban lain berkemampuan sekurang-kurangnya 115 % jumlah arus beban penuh (5100.5.8.3.4), yaitu $1{,}15 \times 30 = 34{,}5$ A, dan tidak lebih kecil dari gawai proteksi hulu 40 A, supaya isolator tidak terbebani lebih tanpa ada yang memutus. Dipilih sakelar pemisah empat kutub yang arus pengenal operasionalnya pada kategori AC-23B dan 400 V sekurang-kurangnya 40 A, dapat digembok pada posisi O. Angka terbesar di badan sakelar dapat berupa arus termal, jadi yang dibaca nilai AC-23B pada 400 V; kemampuan hubung pendeknya dicek terhadap gawai hulu. Empat kutub dipilih karena mesin memakai netral untuk kendali 230 V dan karena pilihan ini tetap memenuhi 790.6.1.2 bila suplai berubah menjadi TT.

Langkah 6: daftar periksa. Diperiksa pada keadaan bebas tegangan terverifikasi, dengan bukti dicatat.

Metode butir 7, 8, dan 10 ada di bab uji pembumian, bab uji resistansi isolasi, dan bab uji pra-energi. Kabel tetap ditentukan suhu ruang cuci, kabel fleksibel oleh bahan insulasinya. Mesin baru disambung ke suplai setelah butir 1 sampai 9 lolos dan uji butir 10 selesai.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus dan aturan bab ini; angka keadaan yang bukan dari sumber ditandai angka latihan, dan hitungannya dicatat di peta sumber pengembangan. Semua pemasangan dan pengukuran dikerjakan pada instalasi yang sudah diisolasi, dikunci, dan diverifikasi bebas tegangan.

Contoh 1: kabel fleksibel pengering di ruang 45 °C. Pengering di laundry hotel digeser saat pemeliharaan, diproteksi MCB 20 A tiga fasa, dan disambung kabel karet berat 1,5 m dari kotak sambung tetap (angka latihan). Udara ruang pengering 45 °C, seperti latihan 1. Rumus pembanding untuk konduktor 60 °C dengan nilai metode E Tabel B.52.10 (2,5 mm² 25 A; 4 mm² 34 A) memberi:

$$I_\text{z} \approx I_\text{tab}\sqrt{\frac{60 - 45}{70 - 30}} = 0{,}612\,I_\text{tab}: \qquad 2{,}5\ \text{mm}^2:\ 15{,}3\ \text{A} < 20\ \text{A}; \qquad 4\ \text{mm}^2:\ 20{,}8\ \text{A} \ge 20\ \text{A}$$

Kabel 4 mm² lolos dengan margin hanya 4 %, jadi KHA-nya dicek pada lembar data kabel; bila di bawah 20 A, dipakai 6 mm² ($43 \times 0{,}612 = 26{,}3$ A). Panjang di bawah 2,5 m dan penampang di atas 0,75 mm² memenuhi 2.6.4.1 f).

Contoh 2: konduktor proteksi kabel ke PHB laundry rumah sakit. Kabel suplai PHB area cuci sebuah laundry rumah sakit, yang melayani tiga washer-extractor ber-VFD, berpenampang fasa 25 mm², dan kabel suplai PHB ruang linen bersih 50 mm² (angka latihan). Aturan IEC 60364-5-54 di bab ini memberi:

$$16 < 25 \le 35:\ S_\text{PE} = 16\ \text{mm}^2; \qquad 50 > 35:\ S_\text{PE} = \frac{50}{2} = 25\ \text{mm}^2$$

Arus konduktor proteksi tiap mesin di atas 10 mA, sehingga jalur proteksi yang diperkuat juga diperlukan; inti 16 mm² sudah melampaui 10 mm² tembaga. Inti proteksi itu berada di dalam kabel suplai, dan pipa air logam ruang cuci tidak dihitung sebagai bagian jalur proteksi (543.2.3).

Contoh 3: ikatan rangka setrika gulung ke pipa uap. Rangka setrika gulung di laundry rumah sakit dan katup pipa uapnya dapat disentuh bersamaan, sedangkan selang karet memutus kesinambungan logam. Padanan IEC 60364-4-41 di bab ini memberi batas resistansi ikatan suplemen untuk dua gawai yang mungkin melindungi sirkitnya:

$$R \le \frac{50}{0{,}030} = 1\,667\ \Omega\ \ (\text{RCD 30 mA}); \qquad R \le \frac{50}{160} = 0{,}31\ \Omega\ \ (I_\text{a} = 160\ \text{A})$$

dengan 160 A arus yang memutus gawai arus lebih dalam 5 s (angka latihan). Konduktor fleksibel 6 mm² terukur 0,08 Ω (angka latihan), lolos pada keduanya. Batas untuk gawai arus lebih sekitar 5.300 kali lebih ketat, sehingga sirkit tanpa RCD menuntut klem dan sambungan yang jauh lebih baik. Kriteria 415.2.2 PUIL tidak tercetak di salinan korpus, jadi angka ini hanya padanan IEC.

Contoh 4: motor pompa pengganti berpelat nama lain. Motor pompa air panas hotel 230/400 V Δ/Y yang dihubung bintang pada jaringan 400 V diganti motor 400/690 V Δ/Y, dan pemasang mempertahankan jembatan bintang (angka latihan). Tiap belitan menerima

$$U_\text{belitan} = \frac{400}{\sqrt{3}} = 231\ \text{V} = 0{,}577 \times 400\ \text{V}, \qquad \frac{T}{T_\text{pengenal}} \approx 0{,}577^2 = 0{,}33$$

Torsi sebanding kuadrat tegangan, jadi torsi maksimum tinggal sekitar sepertiga; pompa dapat lambat mencapai putaran, macet, atau kepanasan. Yang benar segitiga, karena 400 V antarfasa sama dengan tegangan belitan Δ pada pelat nama, dan motor jenis ini pula yang dapat diasut bintang-segitiga. Jembatan dipilih dari pelat nama motor yang terpasang, sesuai Bab 52 tentang pelat nama dan rangkaian motor (kondisi berhenti butir 7).

Kondisi berhenti

Jangan menyambung atau mengenergikan mesin bila salah satu keadaan berikut ditemui.

1. Rangka mesin belum tersambung ke konduktor proteksi yang kontinuitasnya sudah diukur dan dicatat, termasuk untuk "dicoba sebentar".
2. Ada laporan kesemutan dari rangka, pintu, atau pipa: mesin dihentikan dan diisolasi sampai konduktor proteksi dan ikatannya diperiksa.
3. Selubung kabel fleksibel retak, inti terlihat, inti proteksi putus atau terjepit, atau kabel bergeser di dalam gland: kabel diganti, bukan dibalut.
4. Ada air di kotak terminal, gland longgar, atau lubang masuk terbuka: pekerjaan berhenti sampai kotak kering dan resistansi isolasi diuji ulang.
5. Satu-satunya pemutus untuk pekerjaan mekanis adalah kontaktor, stop darurat, VFD atau STO, atau isolator yang tidak dapat dikunci.
6. Lantai tergenang atau mesin bocor air: pekerjaan berhenti sampai sumber air dihentikan dan area kering, karena perkakas dan alat uji dipakai di lantai itu dan pemasangan yang basah tidak dapat diuji isolasinya dengan benar. Area cuci tergolong ruang lembab (Tabel 790.28), sehingga kerja bertegangan di sana dilarang sama sekali, basah atau kering (PUIL 2020 Bagian 9, 9.9.3.2 b)).
7. Jembatan kotak terminal tidak cocok dengan tegangan di terminal dan pelat nama, atau penandaan terminal tidak pasti.
8. Terminal VFD akan disentuh sebelum waktu pelepasan muatan kapasitor lewat dan bebas tegangan diverifikasi menurut Bab 2 · Keselamatan.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Pembumian motor melindungi dari sambaran petir." Satu buku ajar instalasi motor di korpus menulis begitu. Fungsinya proteksi gangguan: jalur agar gangguan isolasi memutus gawai proteksi (411.3). Proteksi petir diatur tersendiri.

"Mesin sudah terbumi lewat pipa air dan baut fondasi." Pipa dan struktur tidak boleh menjadi konduktor proteksi (IEC 60364-5-54, 543.2.3; lihat juga K.52.10.1.21), dan kesinambungannya putus oleh selang karet atau ulir berselotip. Konduktor proteksi ada di kabel suplai; ikatan ke pipa adalah tambahan.

"Tidak ada hubungan L-PE berarti pembumian beres." Lembar praktik di korpus hanya mencentang ada atau tidaknya hubung singkat L-PE dengan ohmmeter. Uji itu tidak membuktikan konduktor proteksi tersambung ke rangka; kontinuitas diukur menurut bab uji pembumian.

"Gland IP68 membuat sambungan kedap." IP hanya berlaku bila diameter kabel sesuai rentang jepit dan lubang lain disumbat, dan IPX7 atau IPX8 tidak otomatis tahan pancaran selang.

Hubungan dengan bab lain

Bab ini bertumpu pada Bab 52, bab data motor lanjutan, bab metode pengasutan, bab proteksi motor, dan bab tombol, lampu indikator, dan stop darurat. Hasil pemasangannya diuji di bab uji pembumian, bab uji resistansi isolasi, dan bab uji pra-energi; terminasi panel ada di bab perakitan panel, dan penguncian dibahas pada bab kerja aman. Bab 1 · Keselamatan, Bab 2 · Keselamatan, dan bab washer-extractor pada rak Laundry memberi dasar bahaya, pengendalian, dan dudukan mesin.

Latihan dan pembahasan

1. Kabel NYY multiinti untuk mesin tiga fasa di ruang pengering 45 °C, sendirian di rak berlubang (metode E), diproteksi MCB 25 A. Pilih penampang terkecil dari 2,5 mm² dan 4 mm² dengan Tabel B.52.10 (tiga konduktor berbeban: 25 A dan 34 A) dan faktor 0,79 dari Tabel B.52.14.
2. Sirkit tiga fasa 16 A, 45 m, $\cos\varphi = 0{,}8$, susut tegangan sampai PHB 2 %. Hitung susut tegangan total dengan 2,5 mm² dan 4 mm², lalu tentukan yang memenuhi 4 %.
3. Kabel ke washer-extractor bersuspensi akan dipasang dengan gland "hanya penahanan", IP68, tanpa klem lain di dekatnya. Pilih: (a) cukup, karena IP68 melebihi kebutuhan; (b) tidak cukup, karena kabel menerima beban dinamis sehingga perlu kelas penambatan atau klem tambahan; (c) cukup asal mur dikencangkan lebih kuat.
4. Motor kipas 230/400 V Δ/Y dipindah dari suplai langsung 400 V ke VFD berinput satu fasa dengan keluaran tiga fasa 230 V, dan jembatan bintang dipertahankan. Apa akibatnya dan apa yang benar?
5. Mesin berarus beban penuh 42 A diproteksi gawai 50 A. Isolator tersedia 40 A dan 63 A. Pilih dan beri alasan.
6. Operator washer-extractor ber-VFD merasa kesemutan saat menyentuh rangka dan katup uap bersamaan, sedangkan RCD 30 mA tidak pernah trip. Susun hipotesis pertama dan tindakannya.

Kunci jawaban beralasan

1. 2,5 mm²: $25 \times 0{,}79 = 19{,}8$ A, kurang dari 25 A. 4 mm²: $34 \times 0{,}79 = 26{,}9$ A, lolos. Dipilih 4 mm²; 433.1 meminta $I_\text{n} \le I_\text{z}$ setelah koreksi suhu.
2. 2,5 mm²: $0{,}0225 \times 45/2{,}5 \times 0{,}8 = 0{,}324\ \Omega$ ditambah $0{,}08 \times 10^{-3} \times 45 \times 0{,}6 = 0{,}002\ \Omega$; $u = 0{,}326 \times 16 = 5{,}22$ V atau 2,27 %; total 4,27 %, gagal. 4 mm²: $(0{,}2025 + 0{,}002) \times 16 = 3{,}27$ V atau 1,42 %; total 3,42 %, lolos. Penampang di sini ditentukan susut tegangan, bukan KHA.
3. (b). IEC 62444 membedakan penahanan untuk beban statis dan penambatan untuk beban dinamis dan puntiran, dan K.52.12.6.3 melarang terminal menjadi satu-satunya penahan tarik. (a) mencampur IP dengan fungsi mekanis; (c) merusak segel tanpa mengubah kelasnya.
4. Dengan bintang tiap belitan menerima $230/\sqrt{3} = 133$ V, yaitu $1/\sqrt{3}$ tegangan pengenal belitan. Torsi sebanding dengan kuadrat tegangan, jadi torsi maksimum turun ke sekitar sepertiga dan motor dapat macet atau kepanasan. Yang benar segitiga, karena 230 V antarfasa sama dengan tegangan belitan Δ di pelat nama; parameter tegangan motor di VFD juga diatur 230 V.
5. $1{,}15 \times 42 = 48{,}3$ A dan gawai hulu 50 A, jadi 40 A gagal pada keduanya. Dipilih 63 A. Isolator 40 A di belakang gawai 50 A dapat terbebani lebih tanpa ada yang memutus.
6. Hipotesis pertama: konduktor proteksi putus atau kendur di titik yang bergerak, biasanya di gland atau terminal, sehingga arus bocor VFD dan filternya mengalir lewat tubuh ke pipa terbumi. Arusnya beberapa miliampere, di bawah ambang 30 mA, jadi RCD yang diam justru sesuai hipotesis ini. Tindakan: hentikan dan isolasi mesin, kunci isolator, verifikasi bebas tegangan, periksa inti proteksi dan terminasinya, ukur kontinuitas, dan ganti kabel yang rusak. Menambah kabel ke pipa tanpa memperbaiki konduktor proteksi hanya menyembunyikan gejala.

Referensi