Studi kasus: merancang instalasi tiga fasa usaha laundry

Seorang pemilik usaha laundry komersial baru saja menyewa ruko dua lantai di kawasan padat kota. Ia berencana mengoperasikan dua unit washer-extractor ber-VFD (variable frequency drive), satu pengering berpemanas gas dengan motor dan kendali listrik, sebuah pemanas air listrik, beberapa setrika, serta penerangan dan kotak kontak. Daya yang dibutuhkan jauh melampaui sambungan rumah tangga, sehingga ia mengajukan sambungan tiga fasa kepada operator jaringan. Persoalannya dimulai di sini: keputusan mana yang dibuat lebih dulu, dan bagaimana satu keputusan mengubah keputusan berikutnya?

Setiap bab instalasi sebelumnya menjawab satu pertanyaan: kebutuhan maksimum, sistem pembumian, pemutusan otomatis, RCD (gawai proteksi arus sisa, GPAS), pengaman arus lebih, arus hubung pendek, selektivitas, kabel, kemampuan hantar arus (KHA), susut tegangan, ikatan, pemasangan perkawatan, sirkit akhir, PHB (papan hubung bagi; PUIL 2020 juga memakai PSDK), dan surja. Di sini semua keputusan itu dibuat untuk satu bangunan, berurutan, sehingga terlihat bahwa penampang kabel bergantung pada pembagian fasa, jumlah kutub RCD bergantung pada sistem pembumian, dan kapasitas pemutusan MCB bergantung pada data trafo yang bukan milik pelanggan. Hitungan rinci ditaruh di tabel, dasarnya dirujuk ke bab asalnya.

Batas pembahasan

Rancangan mencakup instalasi 230/400 V, 50 Hz, dari terminal keluar APP (alat pembatas dan pengukur) sampai sirkit akhir, dengan PUIL 2020 sebagai patokan. Sistem gas, struktur bangunan, perizinan, harga, dan pengawatan di dalam mesin tidak dibahas; yang terakhir dibahas pada bab studi kasus integratif washer-extractor. Laundry ini tidak memakai genset; suplai cadangan ada pada bab genset. Bagian 5-53, 5-54, 6, dan 7-701 PUIL 2020 tidak ada di salinan korpus, sehingga ketentuan pemilihan RCD dan SPD, ukuran konduktor ikatan, dan pengujian mengikuti bab-bab yang sudah menuliskannya dari IEC 60364 padanannya. Semua data adalah ilustrasi yang saling konsisten; mengganti satu mesin berarti mengulang dari langkah 1.

Urutan keputusan dan rumus yang dipakai

Daftar beban menentukan kebutuhan maksimum per fasa, dan kebutuhan maksimum menentukan pembatas, pemutus utama, dan kabel masuk. Sistem pembumian menentukan jumlah inti kabel. Kabel dan pengaman tiap sirkit lalu diperiksa terhadap susut, impedansi lingkar, kapasitas pemutusan, dan selektivitas; pemeriksaan yang gagal membuat langkah sebelumnya diulang.

Rumus yang dipakai berasal dari bab asalnya:

$$I_\text{B} = \frac{P}{U_0\,\eta\cos\varphi}\ \text{(satu fasa)}, \quad I_\text{B} = \frac{P}{\sqrt{3}\,U\,\eta\cos\varphi}\ \text{(tiga fasa seimbang)}, \quad I_\text{B} \le I_\text{n} \le I_\text{Z} = I_\text{tab}\,f_\text{T}\,f_\text{g}$$$$u = b\left(\rho_1\frac{L}{S}\cos\varphi + x\,L\sin\varphi\right)I_\text{B}, \qquad Z_\text{s} = Z_\text{e} + \rho_1 L\left(\frac{1}{S_\text{L}} + \frac{1}{S_\text{PE}}\right) \le \frac{U_0}{I_\text{a}}$$

dengan $P$ daya keluaran poros motor atau daya masukan beban resistif (W), $\eta$ efisiensi (1 untuk beban resistif), $U_0 = 230$ V, $U = 400$ V, $I_\text{tab}$ KHA dasar Lampiran B, $f_\text{T}$ faktor suhu Tabel B.52.14, $f_\text{g}$ faktor grup Tabel B.52.17, $b = 2$ untuk satu fasa dan 1 untuk tiga fasa, $\rho_1 = 0{,}0225\ \Omega\,\text{mm}^2/\text{m}$, $x = 0{,}08$ mΩ/m, $L$ panjang satu arah (m), $S$ penampang (mm²), dan $I_\text{a}$ arus pelepasan seketika pada ujung atas pita IEC 60898-1 ($5\,I_\text{n}$ kurva B, $10\,I_\text{n}$ kurva C). Arus hubung pendek maksimum memakai faktor tegangan 1,1 dan resistansi 20 °C menurut bab arus hubung pendek.

Contoh kerja: rancangan ruko laundry langkah demi langkah

Langkah 1: data bangunan dan daftar beban

Alasan: semua keputusan berikutnya menghitung dari tabel ini. Lantai dasar berisi area layanan pelanggan dan ruang mesin; lantai atas berisi ruang setrika dan gudang. Suplai tiga fasa empat kawat 230/400 V, TN-C-S dari jaringan operator. Arus masukan VFD diambil dari lembar data; untuk ilustrasi disamakan dengan arus motor hasil rumus.

Contoh WE: $3\,700/(\sqrt{3} \times 400 \times 0{,}90 \times 0{,}85) = 6{,}98$ A, dibulatkan 7,0 A. Kode referensi mengikuti IEC 81346-2:2019 dengan konvensi rak: -Q pemutus dan sakelar, -F MCB, RCD, dan SPD, -W kabel, -X terminal, -E pemanas dan luminer. Mesin sebagai satu kesatuan ditulis dengan namanya (WE1, WE2), bukan huruf M.

Langkah 2: kebutuhan maksimum dan daya tersambung

Alasan: arus pengenal pemutus utama dan KHA kabel masuk tidak boleh kurang dari kebutuhan maksimum (PUIL 2020 Bagian 2, 2.2.6.1, 2.2.8.1, 2.2.2.2). Untuk instalasi bukan rumah, 2.3.2.3 meminta kebutuhan maksimum setiap fasa dijumlahkan dari Tabel 2.3-2, kolom pabrik, toko, dan perdagangan, dan hasilnya tidak dibagi lagi dengan faktor keragaman (bab perencanaan instalasi). Kelompok yang terpakai: D motor (terbesar penuh, terbesar kedua 75 %, lainnya 50 %), G pemanas air bertandon (elemen kontinu, beban penuh), B 3) kotak kontak di atas 10 A (kotak kontak tertinggi penuh ditambah 75 % pengenal lainnya), dan A pencahayaan (beban tersambung penuh). Setrika pada KKB dihitung dari arus pengenal kotak kontaknya, bukan dari daya setrika, karena KKB dapat dipakai peranti apa pun.

Kebutuhan maksimum instalasi adalah fasa terberat, 53,3 A. Ketidakseimbangan $u_I$ (simpangan terbesar dari rata-rata 46,2 A dibagi rata-rata) 15,3 %, di atas target kerja editorial sekitar 10 % dari bab perencanaan instalasi; penyebabnya satu pemanas 13 A yang tidak dapat dibagi. Target itu bukan syarat PUIL, dan fasa terberat tetap dipakai untuk semua pemeriksaan. Dipilih pemutus utama -Q1 tiga kutub 63 A dan diajukan pembatas 63 A per fasa, yang setara $\sqrt{3} \times 400 \times 63 = 43{,}6$ kVA (ilustrasi); label daya tersambung resmi ditetapkan operator jaringan dan dapat berbeda (bab sistem suplai). Pembatas 50 A tidak memenuhi karena lebih kecil dari 53,3 A.

Pembanding: cara menjumlah semua daya (16,57 kW), membaginya dengan faktor daya rata-rata 0,88, lalu memakai rumus tiga fasa seimbang memberi sekitar 27 A, separuh hasil tabel. Arus beban penuh nyata pada jam sibuk (31,4 A di L1) memang di bawah 53,3 A; selisihnya berasal dari kelompok B 3). Batas atasnya diberikan 2.3.1.2 b): kebutuhan maksimum tidak diambil lebih besar dari jumlah arus pengenal pemutus sirkit akhir yang disuplai, di L1 $10 + 10 + 16 + 16 = 52$ A, tetap di atas 50 A. Nilai lebih kecil lagi hanya sah lewat pembatasan dengan pemutus tersegel yang diizinkan instansi berwenang (2.3.4.2).

Langkah 3: sistem pembumian dan titik pemisahan PEN

Alasan: sistem pembumian menentukan jumlah inti kabel dan jalur arus gangguan. Operator menyuplai tiga fasa dan konduktor PEN sampai APP. Kabel -W1 dari APP ke PHB utama berinti empat (tiga fasa dan PEN). Di PHB utama, PEN masuk ke rel PE, rel PE dihubungkan satu kali ke rel N, lalu keduanya berjalan terpisah ke seluruh bangunan; sistem menjadi TN-C-S. TN-C dilarang, sehingga PEN tidak dipakai sesudah PHB utama dan tidak boleh disakelar atau diisolasi (411.4.3); hilirnya TN-S; 444.4.3.2 mewajibkannya untuk gedung baru dan menganjurkannya untuk gedung lama, dan larangan TN-C pada 411.4.3 sudah menghasilkan susunan yang sama pada ruko ini. Karena PEN tidak boleh disakelar, -Q1 tiga kutub; karena N dan PE tidak boleh disatukan lagi sesudah titik ini, semua kabel hilir membawa PE tersendiri: lima inti untuk sirkit tiga fasa yang memerlukan netral, tiga inti untuk sirkit satu fasa.

Terminal pembumian utama berada di PHB utama dan dihubungkan ke elektrode lokal. Pada TN-C-S resistansi elektrode tidak menentukan arus gangguan, karena jalurnya logam; elektrode berperan saat PEN putus di hulu, ketika tegangan badan peralatan makin rendah bila resistansi elektrode makin kecil (bab sistem pembumian). PUIL 2020 yang tersedia tidak memberi angka ohm tunggal untuk kasus ini; nilainya diukur dan dicatat sebagai garis dasar (bab pembumian dan ikatan). Ikatan ekuipotensial utama menghubungkan pipa air logam yang masuk, pipa gas di titik masuk bangunan, dan rangka baja ke terminal pembumian utama (411.3.1.2). Konduktornya sekurang-kurangnya separuh PE terbesar dengan minimum 6 mm² tembaga (IEC 60364-5-54, sekunder); terhadap PEN 16 mm² dipilih 10 mm².

Langkah 4: diagram garis tunggal

Alasan: diagram garis tunggal mengikat semua keputusan dalam satu dokumen (2.1.2.3 c). Ada dua PHB. PHB utama di dekat pintu depan berisi -Q1, SPD (gawai proteksi surja) -F1, pengumpan ke PHB mesin, dan sirkit akhir setrika, kotak kontak umum, serta penerangan. PHB mesin di ruang mesin berisi sakelar masuk -Q2 empat kutub 40 A dan sirkit keempat mesin. Gambar formalnya mengikuti bab perencanaan instalasi dan bab PHB dalam instalasi.

SPD -F1 Tipe 2 terpasang di PHB utama dengan pengaman cadangan menurut data pabrikannya. Kolom kapasitas pemutusan dan RCD dijelaskan pada langkah 5 dan 6.

Langkah 5: kabel, pengaman, RCD, dan SPD

Kabel. Alasan: $I_\text{Z}$ ditentukan metode instalasi, suhu, dan grup (bab kemampuan hantar arus). Keempat kabel mesin berjalan satu lapis di rak kabel berlubang di bawah langit-langit ruang mesin (metode E), dan suhu udara di jalur itu dekat pengering 40 °C (ilustrasi, diukur pada jam terpanas). Tabel B.52.10 memberi 25 A (2,5 mm², tiga berbeban), 30 A (2,5 mm², dua berbeban), dan 22 A (1,5 mm², dua berbeban); $f_\text{T} = 0{,}87$ dan, untuk empat kabel campuran dua dan tiga inti berbeban, $f_\text{g} = 0{,}77$ (Tabel B.52.17 butir 4, catatan 4). Hasilnya 16,7 A, 20,1 A, dan 14,7 A. Pengumpan -W2 dan kabel masuk -W1 diklip sendiri di dinding tembok (metode C, 35 °C, $f_\text{T} = 0{,}94$): $41 \times 0{,}94 = 38{,}5$ A untuk 6 mm² dan $76 \times 0{,}94 = 71{,}4$ A untuk 16 mm² (Tabel B.52.4). Kabel sirkit setrika dan kotak kontak mengikuti bab sirkit akhir: NYM dalam konduit tersendiri pada dinding tembok, metode B2, $23 \times 0{,}94 = 21{,}6$ A pada 35 °C. NYY 0,6/1 kV dipilih di ruang mesin karena kuat untuk rak (bab konduktor dan kabel); ruas pendek ke mesin yang bergetar memakai kabel fleksibel berselubung karet seperti NSHou.

Pengaman arus lebih. Alasan: $I_\text{B} \le I_\text{n} \le I_\text{Z}$; untuk MCB, $I_2 = 1{,}45\,I_\text{n}$ sehingga syarat kedua 433.1 otomatis terpenuhi (bab proteksi arus lebih). Semua sirkit pada tabel langkah 4 lolos, misalnya WE: $7{,}0 \le 10 \le 16{,}7$ A, dan pengumpan: $25{,}3 \le 32 \le 38{,}5$ A. Sirkit KKB dibatasi 16 A karena pengaman sirkit kotak kontak tidak boleh melebihi arus pengenal kotak kontaknya (K.52.7.1.2), dan setrika dibagi dua sirkit seperti pada bab sirkit akhir. Sirkit KKB berisi dua titik, sehingga kebutuhan maksimumnya 16 A, nilai yang lebih kecil antara jumlah arus pengenal kotak kontak dan pengenal pengamannya (2.3.5.5): $16 \le 16 \le 21{,}6$ A. Kurva C pada sirkit VFD dipilih karena pengisian kapasitor rel DC menarik lonjakan arus singkat saat dinyalakan; motor sendiri diasut VFD secara bertahap, sehingga arus asut langsung beberapa kali arus pengenal tidak muncul di sisi suplai. Ukuran dan kurva akhirnya mengikuti manual VFD, yang dibahas pada bab instalasi VFD. Pemanas resistif memakai kurva B.

RCD. Alasan: tipe ditentukan bentuk arus sisa yang mungkin, bukan daya (bab RCD). VFD tiga fasa pada WE1 dan WE2 dapat menghasilkan arus bocor searah halus, sehingga hanya tipe B yang dapat diterima; VFD satu fasa pengering memerlukan tipe F (tipe B juga memenuhi); pemanas air dan sirkit penerangan serta kotak kontak cukup tipe A. Setiap mesin mendapat RCD 30 mA sendiri, sehingga gangguan satu mesin tidak mematikan mesin lain. KKB setrika dan kotak kontak umum dipakai orang awam, jadi RCD 30 mA wajib menurut 411.3.3; pada penerangan RCD dianjurkan. Di hulu, -F3 300 mA tipe S dipasang pada pengumpan sebagai proteksi kebakaran terhadap serat kain di ruang mesin (Lampiran F), dan harus tipe B karena RCD hulu tidak boleh lebih rendah tipenya daripada RCD hilir yang dilaluinya. Rasio $300/30 = 10 \ge 3$ dan tunda tipe S memberi selektivitas. Arus bocor dari lembar data (ilustrasi 3,0 mA per WE, 1,5 mA pengering, 1,0 mA pemanas) berada di bawah batas 30 % $I_{\Delta\text{n}}$, yaitu 9 mA untuk RCD 30 mA dan 90 mA untuk -F3, yang dilewati jumlah 8,5 mA.

SPD. Alasan: laundry adalah aktivitas komersial, jadi proteksi terhadap tegangan lebih transien wajib menurut 443.4 c) tanpa perhitungan risiko. Tanpa proteksi petir eksternal, -F1 Tipe 2 di PHB utama menjadi proteksi pokok, dengan $U_\text{c}$ sekurang-kurangnya $1{,}1\,U_0 = 253$ V, $U_\text{p}$ yang bersama tegangan kabel sambungannya tidak melebihi 2,5 kV (bab proteksi surja), dan kabel sambungan sependek mungkin; batas 50 cm adalah anjuran. SPD Tipe 3 di dekat papan kendali mesin diputuskan dengan membandingkan tingkat proteksi efektif di mesin terhadap tegangan impuls pengenal $U_\text{w}$ papan kendali dari data pabrikan, cara yang dihitung pada bab proteksi surja, bukan dengan patokan panjang kabel tertentu.

Langkah 6: susut tegangan, hubung pendek, dan selektivitas

Susut tegangan. Alasan: 2.2.3.1 membatasi susut dari terminal pelanggan ke titik mana pun 4 %, dihitung kumulatif dengan kebutuhan maksimum (bab susut tegangan). Pengumpan -W2 dihitung dengan $b = 2$ memakai 25,3 A fasa L1, sisi aman karena arus WE tidak kembali lewat netral.

Jalur terburuk, setrika, 2,66 %, di bawah 4 %. Untuk pemanas air, ruas akhir saja memberi 1,22 % dari kumulatif 2,21 %, terlalu optimistis.

Pemutusan otomatis. Alasan: pada TN, $Z_\text{s} \times I_\text{a} \le U_0$ dengan waktu 0,4 s untuk sirkit akhir sampai 32 A (411.4.4, 411.3.2.2; bab proteksi kejut listrik). Operator jaringan menyatakan $Z_\text{e}$ paling besar 0,35 Ω di awal instalasi (ilustrasi, diverifikasi saat komisioning). Dengan resistansi panas, $Z_\text{s}$ = 0,364 Ω di PHB utama dan 0,439 Ω di PHB mesin. Hasil di ujung sirkit: WE 0,709 Ω (batas C10 2,30 Ω), pengering 0,889 Ω (C6 3,83 Ω), pemanas air 0,655 Ω (B16 2,88 Ω), setrika 0,724 Ω (B16 2,88 Ω), penerangan 1,114 Ω (B10 4,60 Ω). Pada suhu kabel 30 °C impedansi lingkar di PHB mesin sekitar 0,42 Ω, angka pembanding hasil ukur pada bab pemeriksaan dan pengujian instalasi. Semuanya lolos dengan margin lebar, dan RCD 30 mA menjadi proteksi tambahan, bukan pengganti syarat ini.

Kapasitas pemutusan. Alasan: 434.5.1 meminta kapasitas pemutusan pengenal tidak kurang dari arus hubung pendek prospektif maksimum di titik pasang (bab arus hubung pendek). Data yang diminta dari operator: trafo 200 kVA, $u_\text{k}$ 4 %, rugi tembaga 2,5 kW, sama dengan contoh bab arus hubung pendek (ilustrasi). Impedansi jaringan dan kabel sambungan diabaikan, sehingga hasilnya di sisi aman. Bila rugi tembaga diabaikan (trafo dianggap murni reaktif, sisi aman), dengan -W1 dingin, $I_\text{3f,maks}$ di PHB utama 7,8 kA; dengan -W2 ditambahkan, di PHB mesin 5,3 kA (4,6 kA bila rugi tembaga dipakai). Karena itu MCB dan RCBO di PHB utama dipilih $I_\text{cn}$ 10 kA dan -Q1 dengan $I_\text{cu}$ sekurang-kurangnya 10 kA, sedangkan MCB 6 kA memadai di PHB mesin. MCB 10 kA hanya dijamin $I_\text{cs}$ 7,5 kA; memilih $I_\text{cs}$ tidak kurang dari 7,8 kA adalah pilihan kontinuitas tambahan, bukan syarat PUIL. Ketahanan termal kabel terhadap energi lewat MCB diperiksa dari data $I^2t$ pabrikan (434.5.2), dan RCCB dengan arus hubung pendek kondisional bersama pengaman serinya dari data pabrikan.

Selektivitas. Alasan: gangguan di satu mesin sebaiknya tidak memadamkan PHB lain (bab selektivitas). Perkiraan konservatif batas selektivitas pasangan MCB adalah batas bawah pita seketika pengaman hulu. Untuk -F2 C32 nilainya $5 \times 32 = 160$ A, jauh di bawah 5,3 kA di PHB mesin, jadi selektivitas -F2 terhadap -F11 sampai -F14 hanya parsial; bahkan gangguan tanah di ujung sirkit WE, $230/0{,}709 = 324$ A, sudah melewati $10 \times 32 = 320$ A, sehingga tanpa tabel pabrikan -F2 dianggap ikut memutus pada setiap gangguan di sirkit mesin dan selektivitas di PHB mesin praktis tidak ada; batas yang lebih tinggi hanya boleh diambil dari tabel koordinasi pabrikan untuk pasangan gawai yang dipasang. Hal yang sama berlaku antara -Q1 dan -F2, dan antara pembatas APP dan -Q1 yang sama-sama 63 A tidak ada selektivitas. Rasio arus pengenal yang besar tidak menjamin selektivitas pada arus hubung pendek. Pada RCD, selektivitas terpenuhi oleh tipe S dan rasio 10.

Langkah 7: tata letak PHB dan jalur kabel terhadap area basah

Alasan: Tabel 790.28 menggolongkan area teromol pencuci, sentrifugal, dan pengeringan binatu sebagai ruang lembab atau basah, tempat PHB harus berupa lemari atau kotak tertutup (790.6.1.5). PHB utama dipasang di dinding dekat pintu depan, di luar ruang cuci. PHB mesin boleh berada di ruang mesin, tetapi sekurang-kurangnya 2,5 m dari mesin cuci kecuali selungkupnya kedap air (A.5110.12.2.5), diukur mendatar dari tepi terluar mesin ke sisi terdekat selungkup, tidak di atas bak cuci, dengan ruang layanan di depannya (bab PHB dalam instalasi). Kode IP perlengkapan di ruang cuci diturunkan dari kode pengaruh air; lantai yang disiram selang tergolong AD5 (pancaran air) dan dibahas pada bab pemasangan sistem perkawatan dan bab ruang basah.

Kabel mesin tidak dijalankan di lantai yang tergenang; kabel naik dari PHB mesin ke rak berlubang di bawah langit-langit, turun vertikal di dinding ke isolator lokal -Q11 dan -Q12 yang dapat dikunci, lalu kabel fleksibel ke mesin. Ikatan suplemen antara rangka mesin, pipa logam, dan PE dibahas pada bab ruang basah, dengan kriteria $R \le 50\ \text{V}/I_\text{a}$ (415.2.2) dari bab pembumian dan ikatan. Bagian 8-1 Lampiran A.3 menilai rute dengan panjang rute rerata yang dibobot kuadrat konsumsi energi tahunan; PHB mesin di pusat beban memperpendek kabel dan menurunkan rugi $I^2R$. Contoh lampiran itu menyimpulkan V1 terbaik, padahal rumusnya memberi V4 11,64 m, lebih pendek dari V1 13,12 m; hitungannya diulang sebelum dikutip.

Langkah 8: daftar uji sebelum energisasi

Alasan: rancangan baru terbukti setelah diuji; rinciannya dibahas pada bab pemeriksaan dan pengujian instalasi. Sebelum PHB utama dienergikan, dengan instalasi diisolasi dan diverifikasi bebas tegangan (Bab 2 · Keselamatan):

1. Periksa secara visual label, jumlah inti, rel N dan PE, dan titik pemisahan PEN yang hanya satu.
2. Ukur kontinuitas PE dan konduktor ikatan dari terminal pembumian utama ke setiap rangka mesin dan kotak kontak.
3. Ukur resistansi isolasi dengan 500 V DC, batas 1 MΩ, setelah SPD, VFD, dan elektronik dilepas (bab uji resistansi isolasi).
4. Periksa polaritas dan ukur resistansi elektrode.

Sesudah energisasi pertama, personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD mengukur $Z_\text{e}$ dan $Z_\text{s}$ lalu membandingkannya dengan batas di langkah 6 setelah koreksi suhu, menguji setiap RCD dengan alat (jenis umum paling lama 300 ms pada $I_{\Delta\text{n}}$ dan 40 ms pada $5\,I_{\Delta\text{n}}$; -F3 tipe S dengan batasnya sendiri), dan memeriksa urutan fasa di PHB. Urutan fasa masukan VFD tidak menentukan arah putar motor, tetapi menentukan arah motor tiga fasa yang kelak diasut langsung.

Contoh kerja lapangan

Contoh di bawah memakai rumus pada bagian urutan keputusan untuk bangunan lain; data mesin, kabel, dan jaringan adalah angka latihan kecuali disebut lain. Pengukuran pembanding saat komisioning mengikuti langkah 8 dan dilakukan personel kompeten dengan alat berkategori ukur sesuai dan APD.

Contoh 1: kebutuhan maksimum pengumpan laundry hotel. Ruang cuci sebuah hotel berisi tiga motor tiga fasa dengan $I_\text{B}$ 12 A, 9 A, dan 7 A, serta pemanas air bertandon tiga fasa 9 kW (angka latihan). Dengan kelompok D dan G Tabel 2.3-2:

$$I_\text{D} = 12 + 0{,}75 \times 9 + 0{,}5 \times 7 = 22{,}25\ \text{A} \qquad I_\text{G} = \frac{9\,000}{\sqrt{3} \times 400} = 12{,}99\ \text{A}$$

Kebutuhan maksimum pengumpan $22{,}25 + 12{,}99 = 35{,}2$ A per fasa, lebih kecil dari jumlah lurus 41,0 A, dan hasil itu tidak dibagi lagi dengan faktor keragaman (2.3.2.3). Pengaman pengumpan 32 A tidak memenuhi; dipilih 40 A dengan kabel yang $I_\text{Z}$-nya sekurang-kurangnya 40 A setelah koreksi.

Contoh 2: pompa air bersih rumah sakit. Pompa transfer tiga fasa 7,5 kW, $\eta$ 0,90, $\cos\varphi$ 0,85, disuplai satu kabel NYY 2,5 mm² di rak berlubang (metode E) yang melewati ruang mesin bersuhu 40 °C (angka latihan).

$$I_\text{B} = \frac{7\,500}{\sqrt{3} \times 400 \times 0{,}90 \times 0{,}85} = 14{,}15\ \text{A} \qquad I_\text{Z} = 25 \times 0{,}87 \times 1 = 21{,}75\ \text{A}$$

Faktor grup bernilai 1 karena kabel itu sendirian di raknya, sehingga MCB C16 memenuhi $14{,}15 \le 16 \le 21{,}75$ A. Bila kelak kabel pompa lain ditarik di rak yang sama, $f_\text{g}$ dibaca ulang dari Tabel B.52.17 dan $I_\text{Z}$ dihitung lagi sebelum kabel tambahan dipasang.

Contoh 3: susut tegangan pemanas air dapur rumah sakit. Pemanas air bertandon 3,0 kW satu fasa ($I_\text{B}$ 13,04 A, $\cos\varphi = 1$) di dapur gizi sebuah rumah sakit berjarak 35 m dari PHB dengan kabel 2,5 mm², dan susut kumulatif sampai PHB itu 0,8 % (angka latihan).

$$u = 2 \times 0{,}0225 \times \frac{35}{2{,}5} \times 13{,}04 = 8{,}22\ \text{V} \;(3{,}57\ \%)$$

Karena $\sin\varphi = 0$, suku reaktansi hilang. Bersama 0,8 % di hulu, jumlahnya 4,37 %, di atas batas 4 % (2.2.3.1). Dengan 4 mm², $u = 5{,}13$ V atau 2,23 %, dan kumulatifnya 3,03 %, sehingga dipilih 4 mm².

Contoh 4: pemutusan otomatis kipas buang dapur hotel. Kipas buang 5,5 kW di atap dapur sebuah hotel diasut langsung, dengan $I_\text{B}$ 10,6 A, MCB C16, kabel 2,5 mm² dengan PE 2,5 mm² sepanjang 65 m, dan $Z_\text{e}$ 0,35 Ω (angka latihan).

$$Z_\text{s} = 0{,}35 + 0{,}0225 \times 65 \times \left(\frac{1}{2{,}5} + \frac{1}{2{,}5}\right) = 1{,}52\ \Omega > \frac{230}{160} = 1{,}44\ \Omega$$

Panjang kabel membuat pemutusan otomatis gagal. Dengan 4 mm², $Z_\text{s} = 1{,}08$ Ω dan syarat terpenuhi. RCD 30 mA yang dipasang tetap proteksi tambahan, bukan pengganti syarat ini, dan nilai rancangan dibandingkan dengan hasil ukur saat komisioning setelah koreksi suhu.

Kondisi berhenti

Rancangan dan pekerjaan dihentikan, dan diserahkan kepada perencana atau pemeriksa yang berwenang, bila:

1. $Z_\text{e}$ atau data untuk arus hubung pendek maksimum tidak dapat diperoleh dari operator jaringan dan tidak dapat diukur; pemutusan otomatis dan kapasitas pemutusan tidak dapat dibuktikan.
2. RCD tipe B untuk WE1 dan WE2 tidak tersedia; mesin tidak dioperasikan dengan RCD bertipe lebih rendah sampai tipe yang benar terpasang.
3. Uji sebelum energisasi menemukan PE putus, resistansi isolasi di bawah 1 MΩ, atau N dan PE tersambung di hilir titik pemisahan; instalasi tidak dienergikan.
4. Lantai ruang cuci basah atau mesin bocor saat pemasangan atau pengujian; pekerjaan listrik berhenti sampai kering dan aman.
5. Mesin atau beban berubah dari daftar langkah 1, misalnya washer-extractor berpemanas listrik; sambungan baru ditunda sampai langkah 2 sampai 6 dihitung ulang.

Salah tafsir yang sering terjadi

"Kebutuhan maksimum cukup dari jumlah daya dibagi faktor daya rata-rata." Cara itu memberi sekitar 27 A untuk ruko ini, sedangkan Tabel 2.3-2 per fasa memberi 53,3 A. Rumus tiga fasa seimbang tidak berlaku untuk kumpulan beban satu fasa, dan KKB 16 A dihitung dari arus pengenalnya.

"Satu RCD 30 mA pada pengumpan PHB mesin sudah melindungi semua mesin." Arus bocor alami semua mesin menumpuk pada satu RCD, gangguan satu mesin memadamkan semuanya, dan RCD 30 mA hilir tidak selektif terhadapnya. RCD 30 mA dipasang per mesin; di hulu hanya RCD 300 mA tipe S yang tipenya tidak lebih rendah.

"Selektivitas terjamin bila arus pengenal hulu jauh lebih besar." Di atas ambang seketika pengaman hulu kedua MCB dapat memutus bersama; batas selektivitas diambil dari tabel pabrikan.

"N dan PE boleh disatukan lagi di PHB mesin supaya pembumiannya lebih baik." Penyatuan di hilir titik pemisahan membuat sebagian arus netral mengalir di PE dan bagian logam, dan RCD yang dilewati netral itu melihat ketidakseimbangan dan memutus.

"Resistansi elektrode harus 1 Ω supaya MCB bekerja." Pada TN-C-S, MCB bekerja karena jalur logam PE, bukan karena elektrode.

Hubungan dengan bab lain

Prasyaratnya adalah bab perencanaan instalasi, sistem suplai, sistem pembumian, proteksi kejut listrik, RCD, proteksi arus lebih, arus hubung pendek, selektivitas, konduktor dan kabel, kemampuan hantar arus, susut tegangan, pembumian dan ikatan, pemasangan perkawatan, isolasi dan penyakelaran, sirkit akhir, instalasi penerangan, PHB dalam instalasi, proteksi surja, dan ruang basah. Pengujian rancangan ini dibahas pada bab pemeriksaan dan pengujian instalasi, EMC dan arus bocor VFD pada bab instalasi VFD, dan kelistrikan di dalam mesin pada bab studi kasus integratif washer-extractor.

Latihan dan pembahasan

1. WE2 diganti mesin bermotor 5,5 kW ($\eta$ 0,90, $\cos\varphi$ 0,85), tetap dengan VFD tiga fasa dan kabel -W12 yang sama. Hitung $I_\text{B}$, nilai MCB C10, pilih pengganti, lalu periksa kebutuhan maksimum L1 terhadap -Q1 63 A.
2. Kontraktor mengusulkan -W2 diganti NYY 5 × 4 mm² pada jalur yang sama. Nilai usulan itu terhadap 433.1, lalu sebutkan susut kumulatif jalur pemanas air bila usulan tetap dipakai.
3. Teknisi memasang RCD tipe AC pada sirkit mesin pres ber-VFD satu fasa 1,5 kW. Jelaskan kesalahannya dan tipe yang benar.
4. Pemilik ingin memindah PHB mesin ke dinding yang berjarak 1,8 m dari tepi WE2 dengan selungkup biasa. Nilai rencana itu dan sebutkan dua penyelesaiannya.
5. Operator jaringan mengganti trafo dengan 400 kVA, $u_\text{k}$ 4 %, tanpa data rugi tembaga. Periksa MCB 10 kA di PHB utama dan MCB 6 kA di PHB mesin.
6. Pemanas air -E1 dipindah dari L1 ke L2 karena jalur kabelnya lebih mudah. Hitung kebutuhan maksimum tiap fasa dan $u_I$, lalu nilai pemindahan itu.

Kunci jawaban beralasan

1. $I_\text{B} = 5\,500/(\sqrt{3} \times 400 \times 0{,}90 \times 0{,}85) = 10{,}38$ A. MCB C10 gagal karena $I_\text{n} < I_\text{B}$. C13 memenuhi $10{,}38 \le 13 \le 16{,}7$ A; C16 secara formal lolos tetapi hanya 0,7 A di bawah $I_\text{Z}$, di dalam ketelitian ±5 % faktor grup, jadi dipilih C13 bila manual VFD mengizinkan. $Z_\text{s}$ 0,709 Ω di bawah batas C13, $230/130 = 1{,}77$ Ω. Kelompok D L1 menjadi $10{,}38 + 0{,}75 \times 7{,}0 = 15{,}63$ A, sehingga L1 = $15{,}63 + 13{,}04 + 28 = 56{,}7$ A, masih di bawah 63 A.
2. $I_\text{Z} = 32 \times 0{,}94 = 30{,}1$ A lebih kecil dari -F2 32 A, sehingga $I_\text{n} \le I_\text{Z}$ gagal; MCB 25 A juga gagal karena lebih kecil dari $I_\text{B}$ 25,3 A. Usulan ditolak. Bila tetap dipakai, susut -W2 menjadi 1,24 % dan kumulatif pemanas air 2,62 %; susut lolos, jadi KHA-lah yang menentukan.
3. Tipe AC hanya dijamin untuk arus sisa sinus. VFD satu fasa menghasilkan arus sisa berdenyut dan berfrekuensi campuran, sehingga RCD dapat tidak memutus. Tipe F dipilih, tipe B juga memenuhi, dan manual VFD yang meminta tipe lebih tinggi diikuti. Dasarnya bab RCD dan IEC 62423, karena Bagian 5-53 PUIL 2020 tidak ada di salinan korpus.
4. A.5110.12.2.5 meminta 2,5 m dari mesin cuci kecuali kotak itu kedap air, dan 790.6.1.5 meminta lemari atau kotak tertutup di ruang lembab. Jarak 1,8 m tidak memenuhi. Penyelesaiannya memakai selungkup kedap air dengan kode IP sesuai pengaruh air di titik itu, atau memindah PHB ke titik yang berjarak sekurang-kurangnya 2,5 m.
5. Di terminal trafo: $I_\text{n} = 400\,000/(\sqrt{3} \times 400) = 577{,}4$ A; $I_\text{k} = 577{,}4/0{,}04 = 14{,}4$ kA; dengan faktor 1,1 menjadi 15,9 kA. Dengan $Z_\text{T} = 0{,}016$ Ω reaktif dan -W1 dingin, PHB utama 14,9 kA dan PHB mesin 6,5 kA. MCB dan RCBO 10 kA serta -Q1 di PHB utama, dan MCB 6 kA di PHB mesin, gagal; pilih gawai dengan kapasitas pemutusan yang cukup atau kaskade yang tercantum dalam tabel pabrikan (434.5.1).
6. L1 = $12{,}25 + 28 = 40{,}25$ A; L2 = $13{,}43 + 28 + 1{,}83 + 13{,}04 = 56{,}3$ A; L3 = 42,1 A. Rata-rata tetap 46,2 A, simpangan terbesar 10,1 A, $u_I = 21{,}8$ %. Fasa terberat naik dari 53,3 A ke 56,3 A, masih di bawah 63 A, tetapi ketidakseimbangan memburuk; pemindahan ditolak, karena kemudahan jalur tidak mengubah arus.

Referensi