Sirkit akhir: kotak kontak, sakelar, dan pengelompokan sirkit

Di ruang setrika sebuah laundry komersial, deretan kotak kontak terpasang setinggi lutut, tanpa tutup pelindung cipratan air dan tanpa RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS). Di salah satu kotak kontak, konduktor berwarna hijau-kuning ternyata dipakai sebagai fasa. Dua setrika uap dan sebuah kipas dicolokkan ke sirkit yang sama dengan lampu, dan setiap sore MCB sirkit itu memutus. Temuan seperti ini berulang, dan tiap kesalahannya dapat berakibat fatal.

Kotak kontak dan sakelar adalah titik instalasi yang paling sering disentuh orang tanpa latar belakang listrik, sehingga kesalahan kecil di sana langsung menjadi bahaya bagi pengguna. Bab proteksi arus lebih memilih nilai pengaman secara umum. Di sini pengaman itu diterapkan pada sirkit akhir nyata di ruang kerja: menghitung arus, menghitung jumlah titik yang boleh disambung, memilih pengaman dan RCD, dan menempatkan kotak kontak sesuai PUIL 2020.

Batas pembahasan

Cakupannya kotak kontak dan sakelar satu fasa dan tiga fasa pada instalasi 230/400 V, pengelompokan sirkit akhir menurut PUIL 2020 Bagian 2, Ayat 5100.4 Bagian 5-510, serta mesin industri ringan sampai daya yang memerlukan sambungan tetap. Isi PHB (istilah PUIL 2020 juga PSDK) dibahas pada bab PHB dalam instalasi, susut tegangan pada bab susut tegangan, ruang basah binatu pada bab ruang basah dan ruang khusus, luminer pada bab instalasi penerangan, dan pemisah yang dapat dikunci pada bab isolasi dan penyakelaran. Semua angka contoh adalah ilustrasi.

Jenis kotak kontak: rumah tangga dan industri

Kotak kontak (istilah PUIL 2020: stopkontak) adalah lengkapan pada instalasi tetap yang menerima tusuk kontak atau steker dari peralatan. PUIL 2020 membedakan kotak kontak biasa (KKB), untuk dipakai sewaktu-waktu bagi peranti apa pun, dari kotak kontak khusus (KKK), yang dipasang tetap untuk satu jenis peranti yang daya dan tegangannya diketahui. Ketentuan 5100.4.1.6 menyatakan steker untuk tegangan instalasi domestik tidak boleh dipakai untuk menjalankan dan mematikan mesin atau peranti portabel dengan daya lebih dari 2 kW dan arus pengenal lebih dari 16 A. Syaratnya ganda, sesuai tafsir bab membaca norma kelistrikan, dan yang dilarang adalah memakai steker sebagai sakelar mesin. Pada 230 V, arus di atas 16 A berarti daya di atas 3,68 kW, sehingga untuk peranti satu fasa syarat arus yang menentukan.

Kotak kontak rumah tangga (IEC 60884-1). IEC 60884-1:2022 mencakup steker dan kotak kontak rumah tangga dan sejenis, bertegangan pengenal di atas 50 V sampai 440 V dan berarus pengenal sampai 32 A; yang lazim di Indonesia adalah 16 A 250 V dengan kontak pembumian. Steker untuk tegangan ke bumi di atas 50 V harus sekaligus melaksanakan pembumian (5100.4.1.8.1), dan di ruang yang memakai kotak kontak berkontak proteksi tidak boleh dipasang kotak kontak tanpa kontak proteksi (Lampiran E Bagian 4-41). Kutub netral kotak kontak satu fasa berada di kanan atau di bawah kutub fasa (134.1.10.6).

Kotak kontak industri (IEC 60309). IEC 60309-2:2021 menetapkan arus pengenal seri I 16, 32, 63, dan 125 A. Konstruksinya lebih kuat, tersedia dari IP44 sampai IP67, dan posisi pinnya berbeda menurut tegangan. Warna cangkang menunjukkan rentang tegangan: ungu 20–25 V, putih 40–50 V, kuning 100–130 V, biru 200–250 V, merah 300–480 V, dipakai untuk sistem tiga fasa 400 V (sekunder). Kotak kontak IEC 60309 biasa tidak berpengunci; versi bersakelar ber-interlock (IEC 60309-4:2021) baru bertegangan setelah steker terpasang benar, dan steker tidak dapat dicabut penuh selama kontak bertegangan.

Konfigurasi satu fasa dan tiga fasa

Kotak kontak tiga fasa IEC 60309 tersedia 3P+PE (empat pin) untuk beban tanpa netral dan 3P+N+PE (lima pin) untuk beban yang memerlukan netral. Mesin cuci industri tiga fasa memerlukan kotak kontak tiga fasa, sedangkan setrika uap satu fasa yang arusnya tidak lebih dari 16 A tidak terkena 5100.4.1.6 dan dapat dinyalakan dan dimatikan lewat steker kotak kontak rumah tangga berkontak PE.

Sakelar: jenis, fungsi, dan aturan posisi

Sakelar adalah gawai yang menghubungkan dan memutus sirkit secara disengaja oleh pengguna; IEC 60669-1:2017 mengatur sakelar instalasi tetap rumah tangga dan sejenis. Prinsip yang tidak dapat ditawar dalam PUIL 2020: sakelar kutub tunggal bekerja pada konduktor aktif, yang dalam Bagian 2 berarti konduktor fasa (2.12.1.2), dan sakelar tidak boleh dipasang pada netral yang dibumikan langsung, kecuali kontak netral sakelar kutub banyak yang tidak dapat tetap terbuka saat kontak fasa tertutup (2.12.2; K.52.10.1.24).

1. Sakelar tunggal: satu kutub, untuk satu beban dari satu titik, misalnya lampu ruang setrika.
2. Sakelar ganda (seri): dua sakelar kutub tunggal dalam satu badan dengan masukan fasa bersama, untuk dua kelompok lampu dalam satu ruangan.
3. Sakelar tukar: satu terminal bersama dan dua terminal penghubung, dipasang berpasangan untuk satu beban dari dua tempat, misalnya lampu tangga.
4. Sakelar silang: dipasang di antara dua sakelar tukar untuk pengendalian dari tiga tempat atau lebih, misalnya koridor panjang.

Pengawatan sakelar yang benar

Konduktor fasa (hitam, cokelat, atau abu-abu, 5210.1.1) masuk ke terminal bersama sakelar, dan keluaran sakelar menuju beban. Netral (biru) dan PE (hijau-kuning) tidak melewati sakelar. Netral satu sirkit tidak boleh dipakai sebagai netral sirkit lain (K.52.10.1.14). Konduktor penghubung antara dua sakelar tukar adalah fasa tersakelar, jadi berwarna fasa dan sebaiknya diberi penanda di kedua ujung. Arah tuas sakelar dalam satu instalasi sebaiknya seragam (134.1.10.3).

Jumlah titik dan pengaman sirkit

PUIL 2020 Bagian 2 mengatur kapan sirkit terpisah diwajibkan dan berapa titik yang boleh disambung paralel pada satu sirkit akhir (2.3.6 dan 2.4). Lampiran K K.52.7.1.1 membatasi pengaman sirkit pencahayaan instalasi domestik sampai 20 A, kecuali sirkit lampu tabung, lampu gas bertekanan tinggi, dan fiting E40. Prinsip dasarnya: sirkit beban besar (setrika, mesin cuci, pemanas air) dipisahkan dari sirkit penerangan dan kotak kontak umum, supaya gangguan satu beban tidak memadamkan ruang kerja dan kesalahan mudah dilacak.

Prinsip pengelompokan sirkit

Setiap sirkit akhir dilindungi satu gawai proteksi arus lebih yang dipilih menurut kemampuan hantar arus (KHA) konduktor, bukan menurut daya beban saja; pengaman melindungi konduktor, bukan peralatan. Arus pengenal gawai tidak boleh melebihi KHA (433.1; K.52.5.1.1), dan untuk sirkit kotak kontak dipakai nilai terendah antara KHA dan arus pengenal kotak kontak (K.52.7.1.2). Setiap sirkit ditandai jelas di PHB (134.1.10.1).

Sirkit akhir terpisah wajib bagi lampu, peranti, atau kotak kontak bernilai pengenal lebih dari 20 A atau lebih dari 20 A per fasa (2.3.6.1). Di bawah ambang itu, jumlah titik dibatasi tabel: Tabel 2.4-2 untuk sirkit penggunaan tunggal (hanya titik pencahayaan atau hanya kotak kontak sejenis) dan Tabel 2.4-4 untuk sirkit campuran, keduanya untuk instalasi bukan rumah seperti laundry dan bengkel (2.4.1.2, 2.4.1.3). Setiap titik diberi kontribusi arus, jumlahnya tidak boleh melebihi beban maksimum, dan jumlah titik tidak boleh melebihi batas baris. Kutipan Tabel 2.4-4 untuk pemutus sirkit, kolom KKB tanpa penyaman udara magun:

Tanda "-" berarti jenis titik itu tidak disediakan, sehingga sirkit campuran 10 A tidak diberi KKB. Untuk kotak kontak 16 A, baris 20 A dan 32 A tidak dapat dipakai, karena K.52.7.1.2 membatasi pengaman sirkit kotak kontak sampai arus pengenal kotak kontaknya. Sirkit berpenampang kurang dari 2,5 mm² tidak boleh diberi KKB, dan KKB tidak boleh disambung pada sirkit berpemutus di atas 32 A (2.4.1.4). Peranti magun sampai 100 W boleh dihitung sebagai titik pencahayaan. Kotak kontak 16 A yang lazim di Indonesia dibaca sebagai KKB, sama dengan bab membaca norma kelistrikan; kontribusi 2 A itu hanya untuk menghitung jumlah titik. Bila instansi berwenang membacanya sebagai kolom KK 15 A, baris 16 A hanya mengizinkan satu kotak kontak per sirkit. Untuk instalasi rumah dipakai padanannya, Tabel 2.4-1 dan 2.4-3. Kebutuhan maksimum sirkit dengan lebih dari satu titik adalah yang lebih kecil antara jumlah beban sebenarnya dan nilai pengenal gawai proteksinya, dengan KKB dihitung sebesar arus pengenalnya (2.3.5.5). Tabel 2.3-2 pada bab perencanaan instalasi melayani tujuan lain: kebutuhan maksimum per fasa untuk PHB dan kabel cabang, dengan kotak kontak 16 A dihitung penuh; Tabel 2.4-x hanya menentukan berapa titik boleh berada pada satu sirkit akhir.

Rumus arus sirkit

$$I_\text{B} = \frac{P}{U_0 \cos\varphi} \qquad \text{(satu fasa)}, \qquad I_\text{B} = \frac{P}{\sqrt{3}\,U \cos\varphi} \qquad \text{(tiga fasa seimbang)}$$

dengan $I_\text{B}$ arus desain (A), $P$ daya aktif masukan beban (W), $U_0$ tegangan fasa-netral 230 V, $U$ tegangan antarfasa 400 V, dan $\cos\varphi$ faktor daya (1 untuk beban resistif seperti pemanas dan setrika). Pengaman dipilih dengan $I_\text{B} \le I_\text{n} \le I_\text{Z}$, dengan $I_\text{Z}$ KHA setelah faktor koreksi (433.1).

Kotak kontak di area basah dan luar ruang

PUIL 2020 411.3.3 mensyaratkan RCD berarus operasi sisa pengenal tidak melebihi 30 mA untuk kotak kontak a.b. sampai 32 A yang dipakai orang awam untuk penggunaan umum, dan untuk peralatan a.b. mobil luar ruang sampai 32 A. Syarat ini tidak bergantung pada basah atau kering: kotak kontak 16 A di ruang lipat yang kering juga terkena bila dipakai karyawan tanpa latar belakang listrik, yang termasuk orang awam. Tipe RCD dibahas pada bab RCD; untuk kotak kontak layanan umum dipakai tipe A.

Menurut 5100.4.2.2, di ruang lembab steker harus berkontak pembumian dan kotak kontak dinding berlubang pembuang air; kotak kontak di ruang lembab atau luar ruang terlindung bertutup kedap cuaca saat steker dicabut; kotak kontak luar ruang yang terkena cuaca atau di ruang basah tetap kedap cuaca saat steker terpasang, dan tutupnya tidak boleh terkena genangan. Tabel 790.28 menggolongkan area teromol pencuci, sentrifugal, dan pengeringan binatu sebagai ruang lembab atau basah; ruang setrika tidak disebut, sehingga golongannya dinilai dari keadaan nyata.

Kelas proteksi IP dan tinggi pemasangan

Angka kedua kode IP (IEC 60529) menyatakan proteksi terhadap air, dan PUIL 2020 Tabel 51A menghubungkannya dengan pengaruh air.

Untuk area lembab dalam ruang, IP44 adalah pilihan yang aman; untuk luar ruang yang terkena hujan, editor memakai sekurang-kurangnya IPX4. PUIL 2020 5100.4.4 menetapkan kotak kontak dinding di instalasi domestik (rumah tangga) sekurang-kurangnya 1,25 m dari lantai, kecuali jenis putar atau bertutup. Ketentuan ini tertulis untuk rumah tangga, bukan laundry komersial; di area yang lantainya kerap basah, editor tetap memakai 1,25 m sebagai patokan atau kotak kontak bertutup di atas zona percikan.

Kotak kontak untuk mesin: kapan harus sambungan tetap

PUIL 2020 5100.4.1.9.1 meminta penghubungan kabel ke mesin dan peranti portabel memakai steker bila penghubungan itu tidak tetap; mesin yang tidak dipindah dan tidak dicabut disambung tetap. Tiga pertanyaan menentukan pilihan:

1. Arus dan daya: apakah arus pengenal melewati ambang sirkit terpisah 20 A (2.3.6.1), dan apakah steker akan dipakai menyalakan dan mematikan mesin di atas 2 kW dan 16 A (5100.4.1.6).
2. Mobilitas: apakah mesin berpindah atau rutin dicabut, misalnya untuk membersihkan lantai.
3. Fasa dan lingkungan: mesin tiga fasa memerlukan kotak kontak IEC 60309 atau sambungan tetap, dan di ruang basah kotak kontaknya harus kedap cuaca.

Sambungan tetap dan pemutus tersendiri

Pada sambungan tetap (fixed connection), konduktor dari PHB sampai ke mesin melalui kotak sambung atau isolator tanpa tusuk kontak; bagian fleksibel mengikuti bab pemasangan lapangan mesin. Peralatan untuk melayani sakelar mesin dipasang sedekat mungkin dengan mesin (5100.1.8), dan di ruang lembab bagian instalasinya dapat diputus dengan sakelar setempat (790.6.1.1). Menurut konvensi label rak, MCB sirkit berkode -F dan sakelar isolasi di dekat mesin -Q, keduanya berlabel mesin yang dilayani; syarat pemisah dibahas pada bab isolasi dan penyakelaran.

Mesin tiga fasa lazim disambung tetap melalui pemutus tiga kutub. Kotak kontak IEC 60309 tiga fasa (merah) boleh dipakai bila mesin sering dipindah atau dicabut rutin, dengan arus pengenal tidak kurang dari arus mesin. Karena steker IEC 60309 biasa dapat dicabut saat berbeban, editor menganjurkan kotak kontak bersakelar ber-interlock (IEC 60309-4) untuk mesin berdaya besar yang rutin dicabut.

Pelanggaran yang sering ditemui di lapangan

Pelanggaran berikut dapat berujung pada kebakaran atau kematian. Pengukuran bertegangan di bawah hanya dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD; perbaikan dilakukan setelah sirkit diisolasi dan terverifikasi bebas tegangan menurut Bab 2 · Keselamatan.

Pelanggaran 1: konduktor hijau-kuning dipakai sebagai fasa. Hijau-kuning hanya untuk konduktor pembumian, proteksi, dan ikatan (5210.1.2). Siapa pun yang menganggapnya PE, termasuk orang terlatih, akan menyambungnya ke rangka atau menyentuhnya, dan PE yang sebenarnya sering hilang dari sirkit itu. Pemeriksaan: tegangan antara konduktor itu dan terminal PE di PHB; PE yang benar sekitar 0 V, bacaan 230 V berarti fasa berwarna salah.

Pelanggaran 2: sakelar dipasang di netral. Beban tetap bertegangan terhadap bumi walaupun sakelar mati. Pemeriksaan: dengan beban terpasang dan sakelar mati, tegangan antara terminal beban dan bumi; bacaan 230 V berarti sakelar di netral.

Pelanggaran 3: kotak kontak tanpa kontak PE. Rangka logam peralatan kelas I tidak terhubung ke konduktor proteksi. Bila isolasi fasa ke rangka rusak, tegangan fasa muncul di rangka dan tidak ada arus gangguan yang memutus MCB. Orang yang menyentuhnya menjadi jalur arus ke bumi; RCD 30 mA baru bekerja setelah arus mengalir melalui tubuh, jadi ia membatasi lamanya sengatan, bukan mencegahnya. Karena itu Lampiran E melarang kotak kontak tanpa kontak proteksi di ruang yang memakai kotak kontak berkontak proteksi.

Studi kasus: temukan pelanggarannya

Sebuah buku ajar instalasi penerangan SMK mengajarkan pengawatan berikut. (a) Jalur lampu dicabang dari kabel kotak kontak memakai kabel 2 × 1,5 mm² tanpa inti PE. (b) Pada sakelar tunggal, inti biru dipakai sebagai fasa keluaran sakelar. (c) Pada sakelar ganda, inti kuning yang di bagian lain disebut arde dipakai sebagai fasa keluaran. (d) Jaringan lampu tiap ruangan disambung ke kotak kontak memakai steker, bahkan lewat pewaktu, supaya perubahan dapat dikerjakan "tanpa mematikan MCB". (e) Kotak kontak yang panas disebut hampir tidak mungkin menyebabkan kebakaran karena MCB pasti trip.

Pelanggarannya: (a) setiap sirkit harus membawa konduktor proteksi (411.3.1.1). Sirkit campuran lampu dan kotak kontak boleh (Tabel 2.4-4), tetapi cabang 1,5 mm² pada sirkit kotak kontak 16 A harus tetap memenuhi $I_\text{n} \le I_\text{Z}$ cabang itu (433.1) atau diberi pengaman sendiri. (b) biru hanya untuk netral bila ada netral (5210.1.3). (c) melanggar 5210.1.2, sama dengan pelanggaran 1. (d) membuat instalasi tetap bergantung pada steker (5100.4.1.9.1) dan mendorong kerja bertegangan. (e) keliru: sambungan kendur dan busur seri memanaskan tanpa menarik arus lebih, sehingga MCB tidak memutus.

Contoh kerja: sirkit kotak kontak ruang setrika dan area lipat

Data (ilustrasi). Ruang setrika berisi dua setrika uap masing-masing 1.800 W, satu kipas dinding magun 100 W, dan satu luminer 60 W. Area lipat di sebelahnya memiliki dua kotak kontak umum dengan beban serentak maksimum 500 W. Semua beban satu fasa 230 V, $\cos\varphi = 1$. Suplai TN-C-S; kotak kontak dinding 16 A berkontak PE (KKB); NYM 3 × 2,5 mm² untuk sirkit kotak kontak dan NYM 3 × 1,5 mm² untuk penerangan, masing-masing dalam konduitnya sendiri pada dinding tembok (tidak berkelompok); udara ruang setrika sampai 35 °C; karyawan bukan orang listrik. Tentukan pengelompokan sirkit, arus, jumlah titik, pengaman, RCD, dan kode IP.

Langkah 1: periksa 5100.4.1.6. Alasan: ketentuan itu menentukan apakah steker boleh menjadi sarana menyalakan dan mematikan setrika.

$$I = \frac{1\,800}{230 \times 1} = 7{,}83\ \text{A}$$

Daya 1,8 kW tidak lebih dari 2 kW dan 7,83 A tidak lebih dari 16 A, jadi ketentuan itu tidak terpicu dan steker boleh dipakai sebagai sarana hubung-putus setrika.

Langkah 2: kelompokkan sirkit. Alasan: penerangan dipisah dari kotak kontak berbeban besar. Kedua setrika pada satu sirkit menarik $3\,600/230 = 15{,}65$ A, atau 98 % dari MCB 16 A sepanjang jam buka. Itu memenuhi 433.1, dan MCB tidak memutus di bawah $1{,}13\,I_\text{n} = 18{,}1$ A, tetapi cadangannya tipis bila PHB panas, sehingga setrika dibagi dua sirkit. -W1 (penerangan): $60/230 = 0{,}26$ A. -W2 (setrika pada -X1) dan -W3 (setrika pada -X2): masing-masing 7,83 A. -W4 (kotak kontak -X3, -X4, dan kipas): $600/230 = 2{,}61$ A.

Langkah 3: jumlah titik dan kebutuhan maksimum. Alasan: Bagian 2 membatasi titik sebelum pengaman dipilih. -W2 dan -W3 masing-masing berisi satu KKB, jauh di bawah 8 KKB baris pemutus 16 A Tabel 2.4-2; kotak kontak tunggal dianggap berbeban sebesar arus pengenalnya, 16 A (2.3.5.4.1). -W4 campuran, jadi Tabel 2.4-4; kipas magun 100 W dihitung titik pencahayaan:

$$\Sigma = 2 \times 2 + 0{,}5 = 4{,}5\ \text{A} \le 16\ \text{A}, \qquad 3\ \text{titik} \le 20$$

Baris 10 A tidak menyediakan KKB, sehingga -W4 memerlukan pemutus 16 A dan kabel 2,5 mm².

Langkah 4: $I_\text{Z}$ dan pengaman. Alasan: kabel multiinti dalam konduit pada dinding tembok adalah metode B2, dua konduktor berbeban. Tabel B.52.2 memberi 23 A (2,5 mm²) dan 16,5 A (1,5 mm²); faktor PVC 35 °C Tabel B.52.14 adalah 0,94.

$$I_{\text{Z},2{,}5} = 23 \times 0{,}94 = 21{,}6\ \text{A}, \qquad I_{\text{Z},1{,}5} = 16{,}5 \times 0{,}94 = 15{,}5\ \text{A}$$

-F1: MCB 6 A, $0{,}26 \le 6 \le 15{,}5$ A; nilai lebih kecil ada, tetapi 6 A memberi ruang titik tambahan. -F2 dan -F3: MCB 16 A, $7{,}83 \le 16 \le 21{,}6$ A, tidak melebihi arus pengenal kotak kontak (K.52.7.1.2). -F4: MCB 16 A, $2{,}61 \le 16 \le 21{,}6$ A. Syarat $I_2 \le 1{,}45\,I_\text{Z}$ otomatis terpenuhi untuk MCB bila $I_\text{n} \le I_\text{Z}$. Asumsi konduit tersendiri menentukan hasil ini. Bila -W2 dan -W3 ditarik dalam satu konduit, faktor kelompok dua sirkit 0,80 memberi $21{,}6 \times 0{,}80 = 17{,}3$ A dan MCB 16 A masih lolos; bila -W2, -W3, dan -W4 disatukan, faktor 0,70 memberi 15,1 A dan MCB 16 A tidak lolos, sama dengan hasil bab pemasangan sistem perkawatan. Bila 12 luminer 40 W area lipat dari bab instalasi penerangan (sekitar 480 W) digabung ke -W1, dengan faktor daya didekati 1, arusnya $(480 + 60)/230 = 2{,}35$ A dengan 13 titik; baris 10 A Tabel 2.4-2 mengizinkan 20 titik pencahayaan, sehingga -F1 dinaikkan ke 10 A ($2{,}35 \le 10 \le 15{,}5$ A).

Langkah 5: RCD. Alasan: -X1 sampai -X4 adalah KKB 16 A untuk orang awam dan penggunaan umum, jadi 411.3.3 mewajibkan RCD 30 mA pada -W2, -W3, dan -W4 tanpa perlu menggolongkan ruang setrika sebagai ruang basah; tipe A sesuai bab RCD. Untuk -W1, 411.3.4 hanya mewajibkan RCD pada rumah tangga tunggal, jadi di laundry dianjurkan, tidak diwajibkan.

Langkah 6: tinggi pasang dan IP. Alasan: ruang setrika tidak ada di Tabel 790.28. Uap mengembun adalah AD2 (IPX1 atau IPX2); percikan dari meja atau lantai dipel AD4 (IPX4). -X1 dan -X2 IP44, di atas meja setrika dengan patokan 1,25 m. -X3 dan -X4 di area lipat kering (AD1) cukup IP20.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus dan tabel bab ini; angka keadaan yang bukan dari sumber ditandai angka latihan. Perbaikan pada sirkit yang sudah terpasang dilakukan setelah isolasi dan verifikasi bebas tegangan menurut Bab 2 · Keselamatan.

Contoh 1: pemanas air dapur hotel 5 kW. Pemanas air satu fasa 5.000 W, 230 V, $\cos\varphi = 1$ (angka latihan) dipasang tetap di dapur sebuah hotel.

$$I_\text{B} = \frac{5\,000}{230 \times 1} = 21{,}7\ \text{A}$$

Nilai pengenalnya di atas 20 A, sehingga pemanas wajib memakai sirkit akhir terpisah (2.3.6.1). Dayanya di atas 2 kW dan arusnya di atas 16 A, sehingga steker domestik tidak boleh menjadi sarana hubung-putusnya (5100.4.1.6); pemanas yang tidak dipindah disambung tetap (5100.4.1.9.1). Kabel 2,5 mm² metode B2 pada 35 °C seperti pada contoh kerja hanya 21,6 A, lebih kecil dari $I_\text{B}$, jadi penampangnya dipilih dari bab KHA supaya MCB 25 A memenuhi $I_\text{B} \le I_\text{n} \le I_\text{Z}$.

Contoh 2: sirkit campuran ruang jaga perawat rumah sakit. Ruang jaga perawat dan koridornya memiliki 10 titik lampu dan 4 KKB 16 A pada satu sirkit campuran berpemutus 16 A dengan kabel 2,5 mm² (angka latihan). Dengan Tabel 2.4-4:

$$\Sigma = 10 \times 0{,}5 + 4 \times 2 = 13\ \text{A} \le 16\ \text{A}, \qquad 14\ \text{titik} \le 20$$

Sirkit memenuhi. Permintaan dua KKB tambahan untuk pengisi daya alat memberi $13 + 2 \times 2 = 17$ A, di atas 16 A, sehingga KKB tambahan dipasang pada sirkit baru. Pemutusnya tidak boleh dinaikkan ke 20 A, karena pengaman sirkit KKB 16 A dibatasi arus pengenal kotak kontaknya (K.52.7.1.2), dan semua KKB tetap ber-RCD 30 mA (411.3.3).

Contoh 3: mixer adonan tiga fasa di dapur hotel. Mixer tiga fasa berdaya masukan 5,5 kW, 400 V, $\cos\varphi = 0{,}85$, tanpa netral (angka latihan), digeser setiap malam untuk membersihkan lantai.

$$I_\text{B} = \frac{5\,500}{\sqrt{3} \times 400 \times 0{,}85} = 9{,}34\ \text{A}$$

Karena rutin dipindah, mixer memakai steker dan kotak kontak IEC 60309 merah 16 A 3P+PE, yang arus pengenalnya tidak kurang dari arus mesin (5100.4.1.9.1). Kotak kontak itu tidak lebih dari 32 A dan dipakai juru masak, jadi RCD 30 mA tetap wajib (411.3.3) walaupun cangkangnya ber-IP tinggi. Steker dicabut setelah mixer dimatikan dengan sakelarnya; bila kebiasaan mencabut berbeban sulit dihentikan, dipasang kotak kontak bersakelar ber-interlock menurut IEC 60309-4.

Contoh 4: deretan lampu sorot di ruang depan ballroom hotel. Ruang depan ballroom sebuah hotel diberi 26 luminer sorot 15 W (angka latihan) pada sirkit penerangan saja, dengan faktor daya didekati 1.

$$I_\text{B} = \frac{26 \times 15}{230 \times 1} = 1{,}70\ \text{A}$$

Arusnya kecil, tetapi baris 10 A Tabel 2.4-2 hanya mengizinkan 20 titik pencahayaan. Karena itu 26 titik dibagi dua sirkit 13 titik, masing-masing MCB 10 A dengan kabel 1,5 mm² ($0{,}85 \le 10 \le 15{,}5$ A). Pembagian itu juga membuat satu pengaman yang trip tidak menggelapkan seluruh ruangan. Arus asut driver dan jumlah luminer per MCB dibahas pada bab instalasi penerangan.

Kondisi berhenti

Rancangan belum boleh dilaksanakan bila ada sirkit yang tidak memenuhi $I_\text{B} \le I_\text{n} \le I_\text{Z}$, jumlah titiknya melampaui Tabel 2.4-2 atau 2.4-4, atau kotak kontak untuk orang awam tanpa RCD 30 mA. Di lapangan, pekerjaan atau pemakaian berhenti bila:

1. Hijau-kuning dipakai sebagai fasa atau netral, atau biru sebagai fasa tersakelar: sirkit tetap terisolasi sampai dikawati ulang; label ulang tidak cukup.
2. Kotak kontak, steker, atau terminal berubah warna, meleleh, berbau hangus, atau panas: suplai diputus dari MCB di PHB, bukan dengan mencabut steker, lalu penyebabnya dicari.
3. RCD sirkit kotak kontak tidak ada atau tidak memutus saat tombol uji ditekan: kotak kontak itu tidak dipakai sampai RCD dipasang atau diganti.
4. Sakelar dicurigai di netral: fiting dan pemanas tidak disentuh dengan anggapan mati; kerja hanya setelah MCB dimatikan, dikunci, dan bebas tegangan diverifikasi.
5. Lantai basah, kotak kontak tergenang, atau tutup kedapnya rusak: sirkit dimatikan, tanpa kerja bertegangan sampai kering.
6. Mesin dihidup-matikan dengan mencabut steker berbeban: pemakaian dihentikan sampai sakelar atau kotak kontak ber-interlock dipasang.

Salah tafsir yang sering terjadi

"RCD menggantikan pembumian." PE menyediakan jalur arus gangguan berimpedansi rendah sehingga gangguan ke rangka memutus pengaman arus lebih atau RCD dalam waktu yang disyaratkan Tabel 41.1, dan tegangan sentuh tidak bertahan. RCD 30 mA mendeteksi arus sisa dan memutus dalam puluhan sampai ratusan milidetik; ia proteksi tambahan, bukan pengganti tindakan proteksi lain (415.1). Keduanya wajib ada bersama.

"Beban kontinu hanya boleh 80 % dari arus pengenal MCB." Aturan 80 % berasal dari kode instalasi Amerika Utara, bukan PUIL 2020. PUIL memakai $I_\text{B} \le I_\text{n} \le I_\text{Z}$, dan MCB IEC 60898-1 dirancang mengalirkan arus pengenalnya secara kontinu pada suhu acuan kalibrasinya. Yang diperiksa adalah suhu di dalam PHB, MCB yang berdempetan, dan data penurunan rating pabrikan.

"Kotak kontak industri sudah aman tanpa RCD." IP tinggi menahan air dan debu, bukan sengatan akibat isolasi rusak; kotak kontak IEC 60309 sampai 32 A untuk orang awam tetap wajib ber-RCD 30 mA (411.3.3).

"Setiap beban di atas 2 kW wajib sirkit tersendiri." Ambang sirkit terpisah adalah nilai pengenal lebih dari 20 A (2.3.6.1); angka 2 kW berasal dari 5100.4.1.6 tentang steker sebagai sakelar mesin. Sirkit tersendiri untuk mesin 2,2 kW adalah keputusan desain yang baik, bukan kewajiban PUIL.

Hubungan dengan bab lain

Prasyaratnya bab membaca norma, perencanaan instalasi, sistem pembumian, proteksi kejut listrik, RCD, proteksi arus lebih, konduktor dan kabel, KHA, serta pembumian dan ikatan. Uji polaritas dan RCD dibahas pada bab pemeriksaan dan pengujian instalasi.

Latihan dan pembahasan

1. [Tafsir] Mesin cuci satu fasa 2.200 W, 230 V, $\cos\varphi = 1$, di ruang cuci laundry disambung ke KKB 16 A. Seorang teknisi menyatakan pemasangan ini melanggar 5100.4.1.6 karena dayanya di atas 2 kW. Nilai pernyataan itu, lalu sebutkan ketentuan yang tetap berlaku untuk kotak kontak tersebut.
2. [Hitung] Sebuah sirkit kotak kontak melayani tiga setrika uap masing-masing 1.500 W pada KKB 16 A, 230 V, $\cos\varphi = 1$. Hitung $I_\text{B}$, periksa jumlah titik, dan tentukan susunan sirkit dan MCB bila $I_\text{Z}$ kabel setelah koreksi 20 A (ilustrasi).
3. [Tafsir] Konduktor hijau-kuning di terminal kotak kontak terukur 230 V terhadap bumi. Jelaskan (a) apa yang terjadi, (b) risikonya, dan (c) tindakan korektifnya.
4. [Tafsir] Teknisi memasang sakelar tunggal pada konduktor biru untuk lampu. Lampu padam saat sakelar mati, tetapi terminal lampu terukur 230 V terhadap bumi. Jelaskan gejala ini dan dampak keselamatannya.
5. [Tafsir] Area jemur luar ruang sebuah laundry memiliki empat kotak kontak 16 A yang dipakai karyawan. Apakah RCD diperlukan, apa dasarnya, dan syarat konstruksi apa yang berlaku bagi kotak kontak yang terkena hujan?
6. [Hitung dan tafsir] Ruang produksi berisi dua mesin cuci tiga fasa masing-masing berdaya masukan 4 kW (400 V, $\cos\varphi = 0{,}85$), satu pompa satu fasa 750 W ($\cos\varphi = 1$), dan penerangan 200 W dari empat luminer. Periksa apakah susunan dua sirkit berikut memenuhi PUIL 2020 Bagian 2: satu sirkit tiga fasa 16 A untuk kedua mesin dan satu sirkit satu fasa 10 A untuk pompa dan penerangan. Lalu usulkan susunan yang lebih baik dengan alasan.

Kunci jawaban beralasan

1. Pernyataan itu keliru. $I = 2\,200/230 = 9{,}57$ A. Ketentuan 5100.4.1.6 bersyarat ganda (di atas 2 kW dan di atas 16 A), dan 9,57 A tidak lebih dari 16 A; ketentuan itu juga mengatur steker sebagai sakelar, bukan kotak kontaknya. Yang tetap berlaku: RCD 30 mA (411.3.3) karena KKB 16 A dipakai orang awam, dan karena ruang teromol binatu lembab atau basah (Tabel 790.28), kotak kontak berlubang pembuang air dan bertutup kedap (5100.4.2.2). Sirkit tersendiri tidak diwajibkan 2.3.6.1 karena nilai pengenal di bawah 20 A, tetapi dianjurkan.
2. $I_\text{B} = 4\,500/230 = 19{,}57$ A. Sirkit berisi KKB saja, sehingga Tabel 2.4-2 berlaku, tetapi pengaman sirkit kotak kontak tidak boleh melebihi arus pengenal kotak kontaknya (K.52.7.1.2): untuk KKB 16 A batasnya MCB 16 A, walaupun $I_\text{Z}$ kabel 20 A. Karena 19,57 A melebihi 16 A, ketiga setrika tidak dapat dilayani satu sirkit. Susunan yang memenuhi: dua sirkit 16 A berkabel 2,5 mm², satu melayani dua setrika ($3\,000/230 = 13{,}04$ A) dan satu melayani setrika ketiga (6,52 A); keduanya jauh di bawah batas 8 KKB baris 16 A Tabel 2.4-2, dan $I_\text{B} \le 16 \le 20$ A terpenuhi.
3. (a) Hijau-kuning dipakai sebagai fasa, melanggar 5210.1.2. (b) Orang yang menganggapnya PE akan menyentuh atau menyambungnya ke rangka, dan PE yang sebenarnya kemungkinan tidak ada. (c) Setelah isolasi dan verifikasi bebas tegangan (Bab 2 · Keselamatan), konduktor diganti warna fasa, PE dipastikan sampai tiap titik, lalu warna dan polaritas diperiksa ulang. Pengukuran 230 V itu hanya oleh personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.
4. Biru adalah netral, jadi sakelar memutus netral dan fasa tetap terhubung ke lampu. Lampu padam, tetapi terminalnya tetap 230 V terhadap bumi, sehingga orang yang mengganti lampu dapat tersengat. Sakelar dipindah ke fasa (2.12.1.2, 2.12.2) setelah sirkit diisolasi, lalu diverifikasi ulang.
5. Ya. 411.3.3 mewajibkan RCD tidak melebihi 30 mA untuk kotak kontak a.b. sampai 32 A yang dipakai orang awam untuk penggunaan umum, di luar maupun di dalam ruang. Kotak kontak yang terkena hujan harus tetap kedap cuaca saat steker terpasang dan tidak terkena genangan (5100.4.2.2.4, 5100.4.2.2.5). Hujan adalah AD3 (IPX3) dan percikan AD4 (IPX4) menurut Tabel 51A; editor memakai IPX4.
6. Arus tiap mesin $= 4\,000/(\sqrt{3} \times 400 \times 0{,}85) = 4\,000/588{,}9 = 6{,}79$ A; pompa $750/230 = 3{,}26$ A; penerangan $200/230 = 0{,}87$ A. Tidak ada beban di atas 20 A, jadi 2.3.6.1 tidak memaksa sirkit terpisah. Susunan dua sirkit itu memenuhi: sirkit tiga fasa 16 A membawa $6{,}79 + 6{,}79 = 13{,}6$ A per fasa sebagai peralatan magun (Tabel 2.4-4), dan sirkit 10 A membawa $3{,}26 + 4 \times 0{,}5 = 5{,}26$ A dengan 5 titik. Bagian 2 tidak memaksa pemisahan lebih jauh, sehingga pemisahan berikutnya adalah keputusan desain. Yang dianjurkan: empat sirkit, yaitu tiap mesin dengan MCB tiga kutub dan RCD sendiri sesuai bab RCD, pompa tersendiri, dan penerangan tersendiri sehingga gangguan pompa tidak memadamkan ruangan.

Referensi