Rangkaian Star Delta – Pengertian, Fungsi, Jenis dan Cara Kerja

Rangkaian Star Delta – Pengertian, Fungsi, Jenis dan Cara Kerja. Di tengah perjalanan peradaban manusia, kita tidak bisa lepas dari kehadiran listrik. Secara harfiah, energi ini mempengaruhi hampir setiap aspek kehidian kita, mulai dari pencahayaan rumah hingga menjalankan mesin industri skala besar.

Salah satu komponen penting dalam sistem kontrol motor listrik adalah Rangkaian Star Delta. Sebuah konsep yang mungkin terdengar asing di telinga banyak orang, namun sebenarnya memiliki peran vital dalam dunia teknologi dan industri.

Artikel ini akan mengajak kalian menyelami lebih dalam tentang rangkaian star delta: mulai dari pengertian, prinsip kerja, hingga penerapannya dalam berbagai sektor.

Bagi para teknisi, insinyur, atau siapapun yang ingin mendalami pengetahuan tentang listrik, artikel ini layak kalian simak. Bersiaplah untuk mengungkap rahasia dan memahami lebih jauh tentang dunia listrik melalui perjalanan kita dalam membahas Rangkaian Star Delta.

Pengertian Star Delta

Rangkaian Star Delta adalah salah satu metode yang digunakan untuk mengurangi lonjakan arus saat motor listrik tiga fase pertama kali dijalankan.

Metode ini bekerja dengan mengubah konfigurasi koneksi dalam motor dari “bintang” (star) menjadi “delta”. Oleh karena itu, metode ini disebut sebagai metode Star Delta.

Konfigurasi Star adalah ketika titik tengah dari masing-masing fase motor listrik dihubungkan bersama, membentuk bentuk seperti bintang.

Di sisi lain, konfigurasi Delta adalah ketika ujung dari setiap fase dihubungkan satu sama lain dalam bentuk segitiga, atau lebih populer disebut delta.

Pada saat motor pertama kali dihidupkan, konfigurasi Star digunakan. Dalam konfigurasi ini, tegangan yang masuk ke setiap fase motor berkurang, yang pada gilirannya mengurangi arus start.

Setelah motor berjalan dan mencapai kecepatan normal, konfigurasi berubah menjadi Delta. Dalam konfigurasi ini, motor dapat bekerja dengan kapasitas penuh.

Konsep rangkaian Star Delta ini banyak digunakan dalam industri, khususnya pada mesin yang membutuhkan motor listrik tiga fase. Penerapannya membantu mencegah kerusakan pada komponen sistem akibat lonjakan arus yang terlalu besar saat motor pertama kali dihidupkan.

Dengan demikian, Rangkaian Star Delta adalah solusi penting dalam meningkatkan efisiensi dan umur panjang peralatan listrik.

Fungsi Rangkaian Star Delta

Secara umum, fungsi rangkaian star delta adalah mengurangi arus awal yang dihasilkan oleh motor listrik.

Namun, ada beberapa fungsi dan kelebihan lain dari rangkaian star delta. Berikut ini adalah penjelasan lebih lengkapnya:

• Mengurangi lonjakan arus: Saat motor pertama kali dihidupkan, rangkaian tersebut membantu mengurangi lonjakan arus yang keluar. Hal ini dapat mengurangi tekanan pada sistem listrik dan mencegah gangguan yang mungkin terjadi.
• Tidak mengurangi torsi: Meskipun berfungsi untuk mengurangi lonjakan arus, penggunaan rangkaian star delta tidak mengurangi torsi pada motor listrik. Motor masih dapat menghasilkan torsi yang sama seperti saat digunakan dengan rangkaian lainnya.
• Stabilisasi tegangan arus:  juga dapat membantu menstabilkan tegangan arus pada motor listrik. Hal ini penting untuk menjaga kinerja motor agar tetap optimal dan melindungi peralatan lain yang terhubung dengan motor tersebut.
• Proteksi beban berlebih: Jika motor listrik mengalami beban berlebih, rangkaian star delta akan memutuskan tegangan secara otomatis. Dengan demikian, arus yang melebihi kapasitas akan berhenti, melindungi motor dari kerusakan yang mungkin terjadi.

Dengan demikian, rangkaian star delta memiliki beberapa fungsi dan kelebihan yang penting dalam menjaga kinerja motor listrik dan melindungi sistem listrik secara keseluruhan.

Cara Kerja Rangkaian Star Delta

Prinsip kerja rangkaian star delta sangatlah sederhana dan mudah dipahami.

Untuk memahami cara kerjanya perhatikan penjelasan berikut:

• Saat tombol push button ditekan atau dalam kondisi “on”, tegangan dari MCB akan mengalir ke koil magnetik kontaktor (K1). Terminal NO pada K1 akan terhubung, dan tegangan dari tombol push button off akan mengalir sebagai pengunci.
• Selanjutnya, arus listrik akan mengalir ke timer pada rangkaian melalui terminal koil K1.
• Tegangan dari terminal NC akan dialirkan ke koil magnetik kontaktor (K3).
• Kontaktor K1 akan mengalirkan tegangan R-S-T ke gulungan elektromotor.
• Kontaktor K3 akan menghubungkan terminal untuk pertama kalinya. Pada tahap ini, rangkaian beroperasi dengan hubungan star.
• Setelah beroperasi dengan tegangan rendah, timer akan menyesuaikan dan membuat arus dalam rangkaian menjadi lebih stabil.
• Selanjutnya, terminal NO akan terhubung ke koil magnetik K2 dan K3 sehingga tegangan R-S-T akan beroperasi pada gulungan elektromotor.
• Pada kondisi ini, hubungan rangkaian sedang berubah dari star menuju delta.
• Ketika tombol push button off ditekan, semua arus dalam rangkaian akan terputus dan elektromotor akan berhenti.

Dengan demikian, rangkaian star delta bekerja dengan prinsip sederhana tersebut, di mana saat awal dihidupkan, motor beroperasi dalam hubungan star untuk mengurangi lonjakan arus, dan kemudian beralih ke hubungan delta untuk operasi normal.

Jenis – jenis Rangkaian Star Delta

Berdasarkan jenisnya, hubungan star delta dapat dibedakan menjadi dua, yaitu rangkaian star delta otomatis dan manual.

Berikut adalah perbedaan antara keduanya:

1. Rangkaian Star Delta Manual

Pada rangkaian manual, terdapat 3 tombol push button, yaitu push button on star, push button on delta, dan push button off. Perpindahan start awal pada rangkaian ini dilakukan secara manual menggunakan push button.
Beberapa karakteristik rangkaian manual ini antara lain:

•  Memiliki wiring yang relatif sederhana.
• Rangkaian manual tidak memerlukan penggunaan timer sebagai komponen penyusunnya.
• Namun, jika tombol Push Button Delta ditekan terlalu lama atau terlambat, bisa menyebabkan motor terbakar.
• Perpindahan antara star dan delta dilakukan secara manual atau mengikuti keputusan operator.

2. Rangkaian Star Delta Otomatis

Pada rangkaian star delta otomatis, penggunaan timer merupakan salah satu komponen yang diperlukan.
Beberapa karakteristik rangkaian otomatis ini antara lain:

• Otomatis memiliki wiring yang lebih kompleks dibandingkan dengan yang manual.
• Adanya timer memungkinkan perpindahan dari star ke delta dilakukan secara otomatis.
• Timer memungkinkan pengaturan waktu perpindahan sesuai dengan kebutuhan.
• Pada rangkaian otomatis, penggunaan tombol push button lebih sedikit, hanya 2 tombol yang diperlukan.

Dengan demikian, perbedaan utama antara manual dan otomatis terletak pada cara perpindahan start awalnya.

Rangkaian manual menggunakan tombol push button secara manual, sedangkan rangkaian otomatis menggunakan timer untuk perpindahan secara otomatis.

Kombinasi Rangkaian Star dan Delta

Cara mengkombinasikannya adalah dengan mengoperasikan motor terlebih dahulu dalam mode star, kemudian setelah motor berputar beberapa detik, baru beralih ke mode delta.

Berikut adalah contoh rangkaian lengkap dengan peralatan yang diperlukan untuk membuat rangkaian yang umum digunakan untuk mengoperasikan motor 3 fasa.

Kombinasi rangkaian star & delta:

• Breaker
  Berfungsi untuk memutus dan mengalirkan sumber listrik ke rangkaian.
• Magnetic Contactor
  Berfungsi untuk memutus dan mengalirkan sumber listrik ke motor 3 fasa. Dilengkapi dengan 3 kontaktor yang mengatur posisi koneksi star atau delta pada kumparan motor. Jika rangkaian berada dalam mode star, maka kontaktor A dan C yang aktif. Jika berada dalam mode delta, maka kontaktor A dan B yang aktif.
• Termal Overload
  Berfungsi untuk membatasi aliran listrik jika melebihi batas yang ditentukan. Jika terjadi beban berlebih, termal overload akan secara otomatis menghentikan putaran motor.
• Relay
  Berfungsi untuk mendukung operasi secara efektif.
• Timer
  Berfungsi untuk mengatur waktu perpindahan dari mode star ke delta.
• Select Switch
  Berfungsi untuk mengatur apakah rangkaian berjalan secara otomatis atau manual.
• Pilot Lamp
  Berfungsi sebagai indikator rangkaian, lampu akan menyala ketika rangkaian berjalan secara otomatis.
• Bush Bar Untuk Jalur Netral
  Berfungsi untuk menyusun jalur netral pada rangkaian secara rapi.
• Tombol Off, Star, Delta
  Berfungsi untuk mengoperasikan rangkaian secara manual. Motor akan beroperasi saat tombol star ditekan dan akan beralih ke mode delta saat tombol delta ditekan.
• Terminal Kabel
  Berfungsi untuk menyusun kabel dari rangkaian ke motor dengan rapi.
• Kabel
  Kabel digunakan untuk menghubungkan kontakor ke motor, ukurannya disesuaikan dengan motor yang akan dikontrol. Kabel yang menghubungkan komponen pendukung star delta dapat menggunakan kabel 1 x 0,75 yang sudah cukup.
• Box Panel
  Digunakan untuk menyimpan peralatan pendukung rangkaian di atas dengan rapi.

Dengan menggunakan peralatan-peralatan tersebut, rangkaian star delta dapat diimplementasikan dengan baik untuk mengendalikan motor 3 fasa.

Perbedaan Hubungan Star dan Delta

Untuk membedakan rangkaian star delta, berikut kami ulas beberapa karakteristik dari masing-masing rangkaian tersebut:

1. Hubungan Star

Beberapa karakteristik dari hubungan Star antara lain adalah sebagai berikut:

• Hubungan star umumnya digunakan ketika arus start yang rendah diperlukan.
• Koneksi star dapat digunakan untuk pengendalian jarak jauh karena membutuhkan isolasi yang lebih rendah.
• Jumlah arus masuk dan keluar pada koneksi star adalah sama.
• Koneksi star sering digunakan dalam rangkaian listrik 1 fasa dan 3 fasa.

2. Hubungan Delta

Beberapa karakteristik dari hubungan Delta antara lain adalah sebagai berikut:

• Hubungan delta biasanya digunakan ketika torsi awal yang tinggi diperlukan, terutama pada komponen elektronik.
• Koneksi delta lebih sering digunakan untuk pengendalian jarak dekat.
• Jumlah arus masuk dan keluar pada koneksi delta adalah √3 kali arus masuk.
• Koneksi delta hanya digunakan dalam rangkaian star delta 3 fasa.

Dengan memahami karakteristik ini, kita dapat memilih yang sesuai dengan kebutuhan spesifik, baik itu menggunakan hubungan star untuk mengurangi arus start atau menggunakan hubungan delta untuk menghasilkan torsi awal yang tinggi pada komponen elektronik.

Rumus Rangkaian Star dan Delta

Untuk melakukan perhitungan pada rangkaian star delta, penting bagi kalian untuk mengetahui rumus dan cara penghitungannya.

Rumus-rumus untuk rangkaian star dan delta adalah sebagai berikut:

Rumus rangkaian delta:
I = In / √3

Rumus rangkaian star:
I = In / 3

Berikut adalah contoh perhitungan untuk rangkaian star dan delta:

Misalkan kalian memiliki elektromotor yang menggunakan koneksi star delta. Daya yang terpasang adalah 11.000 Watt. kalian juga mengetahui bahwa nilai cosphi adalah 0,80 dan tegangan sebesar 380 volt. Berapakah ukuran magnetik kontaktor yang diperlukan oleh rangkaian tersebut? Mari kita lihat langkah-langkah penyelesaiannya.

Diketahui:

P = 11.000 Watt
Cosphi = 0,80
V = 380 volt

Ditanya:

Berapa nilai In?

Jawab:

P = V × I × Cosphi × √3

11.000 = 380 × I × 1,73

In = 11.000 / 525,92

In = 20,91 Ampere

Jika diubah menjadi koneksi delta:

I = In / √3

I = 20,91 / 1,73

I = 12,08 Ampere

Jika diubah menjadi koneksi star:

I = In / 3

I = 20,91 / 3

I = 6,97 Ampere

Dengan demikian, dalam contoh tersebut, besar magnetik kontaktor yang dibutuhkan oleh rangkaian tersebut adalah 6,97 Ampere jika menggunakan koneksi star dan 12,08 Ampere jika menggunakan koneksi delta.

Keunggulan Rangkaian Star Delta

1. Mengurangi lonjakan arus: Salah satu keunggulan utama adalah kemampuannya untuk mengurangi lonjakan arus saat motor dihidupkan. Dengan menggunakan konfigurasi bintang pada awalnya, arus start yang tinggi dapat dikurangi sebelum beralih ke konfigurasi delta. Hal ini membantu melindungi motor dan peralatan listrik lainnya dari tekanan yang berlebihan.
2. Perlindungan terhadap beban berlebih: dilengkapi dengan pengaman termal yang dapat mendeteksi beban berlebih pada motor. Jika motor mengalami kelebihan beban, rangkaian akan memutuskan tegangan secara otomatis. Hal ini membantu mencegah kerusakan pada motor dan menjaga kekalianlan sistem.
3. Efisiensi operasional: Setelah motor beroperasi dalam konfigurasi delta, dapat mengoptimalkan efisiensi operasional. Konfigurasi delta memberikan torsi yang lebih tinggi pada motor, sehingga lebih cocok untuk mengatasi beban yang berat. Ini memastikan motor dapat berjalan dengan baik dan efisien dalam menjalankan tugasnya.
4. Penghematan energi: Penggunaannya juga dapat membantu menghemat energi. Pada saat awal motor dihidupkan, penggunaan konfigurasi bintang dengan arus start yang lebih rendah membantu mengurangi konsumsi energi. Setelah beralih ke konfigurasi delta, motor dapat beroperasi dengan efisiensi yang lebih tinggi, menghasilkan penghematan energi dalam jangka panjang.
5. Stabilitas tegangan:  memiliki kemampuan untuk menjaga stabilitas tegangan selama operasi motor. Ini penting dalam menjaga kinerja motor yang optimal dan melindungi peralatan lain yang terhubung dengan motor tersebut.

Dengan keunggulan-keunggulan ini, rangkaian tersebut menjadi pilihan yang populer untuk mengendalikan motor 3 fasa dengan efisiensi, perlindungan, dan stabilitas yang baik.

Kelemahan Rangkaian Star Delta

Meskipun rangkaian kendali motor 3 fasa star delta memiliki kelebihan dalam mengurangi arus awal yang tinggi saat motor dihidupkan dan juga memiliki beberapa kelemahan yang perlu diperhatikan, antara lain:

1. Pengaturan waktu start dan stop yang rumit: Untuk menjaga motor berjalan dengan baik, pengaturan waktu start dan stop antara konfigurasi bintang dan delta harus dilakukan dengan benar. Hal ini dapat menjadi rumit jika operator tidak terbiasa dengan pengaturan waktu yang tepat.
2. Membutuhkan lebih banyak ruang:  membutuhkan ruang yang lebih besar untuk menempatkan komponen seperti kontaktor, timer, dan relay termal. Hal ini dapat menjadi masalah jika instalasi memiliki keterbatasan ruang.
3. Biaya lebih tinggi: motor 3 fasa star delta melibatkan penggunaan komponen tambahan seperti kontaktor, timer, dan relay termal yang lebih mahal. Hal ini dapat menjadi kendala bagi perusahaan yang ingin menghemat biaya.
4. Tidak cocok untuk beban berat: umumnya tidak cocok untuk menghidupkan motor yang digunakan untuk menggerakkan beban yang sangat berat. Ketika beralih dari konfigurasi bintang ke delta, motor akan mengalami pemutusan sementara dan saat itu tidak dapat menghasilkan torsi yang cukup untuk mengatasi beban yang berat.
5. Perawatan yang rumit:  memerlukan perawatan yang lebih rumit karena terdapat banyak komponen yang harus diperiksa dan diperbaiki. Jika salah satu komponen mengalami kerusakan, perbaikan bisa memakan waktu dan biaya yang signifikan.

Penutup

Demikianlah pembahasan exponesia.id tentang Rangkaian Star Delta, suatu metode yang esensial dalam menjaga efisiensi dan memperpanjang masa hidup peralatan listrik, khususnya dalam konteks industri.

Melalui penerapan konfigurasi Star dan Delta, kita dapat mengatur dan mengontrol lonjakan arus yang terjadi pada saat motor listrik tiga fase pertama kali dijalankan, dan memastikan bahwa sistem berjalan dengan lancar dan efisien.

Semoga dengan penjelasan ini, kita semua dapat lebih menghargai betapa canggihnya teknologi yang sering kita anggap remeh ini.

Setiap komponen, poros, kabel, dan sakelar memiliki peran penting dalam menjaga keseimbangan dan efisiensi sistem.

Terakhir, mari kita terus belajar dan menjelajah lebih dalam tentang dunia listrik. Karena di balik setiap sakelar yang kita tekan, ada sejuta cerita teknologi, inovasi, dan usaha manusia yang memungkinkan kita menikmati manfaat dari energi listrik.

Selamat belajar, dan sampai jumpa di pembahasan teknis berikutnya!