PENGAMAN RANGKAIAN KELISTRIKAN

 SISTEM PENGAMAN  RANGKAIAN KELISTRIKAN

1. Macam-macam Komponen Sistem Pengaman Rangkaian Kelistrikan

Ada beberapa macam komponen yang termasuk dalam komponen pengaman, yaitu sekering (fuse), sambungan pengaman (fusible link), dan pemutus rangkaian (circuit breaker). Berikut diuraikan tentang komponen-komponen sistem pengaman tersebut.

                                        Gambar 1. Komponen Pengaman Rangkaian

2. Sekering (fuse)

Sekering adalah komponen pengaman yang banyak digunakan sebagai pencegah kerusakan rangkaian akibat kelebihan arus. Sekering mempunyai bagian yang mudah meleleh akibat aliran arus yang dilindungi oleh badan sekering yang biasanya terbuat dari tabung kaca atau plastik. Hampir semua rangkaian selain rangkaian lampu kepala, sistem starter, dan sistem pengapian mendapatkan arus melalui kotak sekering. Tegangan baterai diberikan melalui bagian batang penghantar utama. Salah satu ujung sekering dihubungkan dengan bagian tersebut dan satu ujung lainnya dihubungkan dengan rangkaian yang diamankannya.

                                            Gambar 2. Pemasangan sekering pada sumber

Kapasitas sekering yang ada adalah 0,5 sampai 35 amper dan yang paling banyak digunakan adalah 7,5 sampai 20 amper. Sekering yang dipasangkan pada rangkaian akan putus jika dialiri arus yang melebihi kapasitasnya. Bagian logam yang meleleh dan putus pada sekering akan menyebabkan terjadinya rangkaian terbuka sehingga arus tidak lagi mengalir pada rangkaian tersebut dan rangkaian tidak dapat bekerja. Untuk mengaktifkan rangkaian tersebut, sekering yang putus harus diganti dengan yang baru. Ukuran elemen logam yang dapat meleleh menentukan kapasitas sekering.

                                        Gambar 3. Rangkaian tidak bekerja jika sekering putus

Sekering dipasang pada kontak sekering dan biasanya digabungkan dengan komponen-komponen pengaman lainnya dan relai-relai. Pemasangkan kotak sekering ini biasanya di bawah dashboard, di ruang dekat mesin, di sebelah kiri panel kaki penumpang atau sebelah kanan panel kaki pengemudi. Kotak sekering selalu dilengkapi dengan tutup kotak sekering sebagai pelindung sekering dan komponen lain yang ada di dalamnya. Pada tutup sekering biasanya tertera gambar lokasi dan posisi tiap sekering, relai, dan komponen lainnya yang berada di dalamnya.

                                            Gambar 4. Letak kotak sekering pada kendaraan  

                                       

Gambar 5. Kotak sekering dan tutup

Sekering yang dipakai pada kendaraan dapat dikelompokan menjadi dua macam, yaitu sekering tipe tabung kaca (cartridge) dan sekering tipe bilah (blade). Sekering tipe tabung kaca berbentuk silinder yang pada bagian ujungnya terdapat penutup yang terbuat dari logam yang di dalamnya juga terhubung dengan elemen logam pengaman. Sekering jenis bilah bentuknya pipih dengan dua kaki yang dapat diselipkan pada dudukan sekering. Kaki sekering tersebut satu sama lain terhubung melalui elemen logam tipis sebagai elemen pengaman.

    

                                        Gambar 6. Sekering tipe bilah dan tipe tabung kaca

                                    Gambar 7. Sekering tipe bilah ukuran besar, standar dan mini

Sekering model bilah adalah model sekering yang sekarang banyak digunakan. Sekering model bilah bentuknya kecil tipis dan rumah sekering yang transparan. Kapasitas arus pada sekering model bilah ini ditunjukkan oleh angka yang terdapat pada punggung sekering. Selain dengan nilai yang tertera pada punggung sekering, kapasitas sekering ini juga ditunjukkan dengan warna rumah sekering tersebut. Berikut adalah warna badan sekering yang menujukkan nilai kapasitas dari sekering yang berukuran standar dan mini.

Tabel 1. Warna Badan Sekering dan Kapasitas Sekering untuk Ukuran Standar dan Mini

No	Kapasitas Sekering (A)	Warna
1	3	Violet (ungu)
2	5	Coklat kemerahan
3	7,5	Coklat
4	10	Merah
5	15	Biru
6	20	Kuning
7	25	Tak berwarna
8	30	Hijau

Warna badan sekering bilah untuk ukuran besar dan kapasitasnya diuraikan pada tabel di bawah ini.

 

Tabel 2. Warna Badan Sekering dan Kapasitas Sekering untuk Ukuran Besar

 

No	Kapasitas Sekering (A)	Warna
1	20	Kuning
2	30	Hijau
3	40	Kuning muda (gading)
4	50	Merah
5	60	Biru
6	70	Coklat
7	80	Tak berwarna

 

Kendaraan keluaran lama umumnya tidak menggunakan sekering model bilah, tetapi menggunakan model tabung kaca atau keramik. Sekering model keramik banyak digunakan pada kendaraan eropa keluaran lama. Kapasitas sekering ini ditunjukkan dengan angka yang tertera pada badan sekering. Kerja sekering tipe ini sama dengan tipe bilah. Jika arus yang mengalir melebihi kemampuan sekering tersebut, maka elemen sekeringnya akan meleleh sehingga terjadi rangkaian terbuka dan sistem kelistrikan tersebut tidak bekerja.

                                                Gambar 8. Sekering tipe tabung kaca dan keramik

3. Elemen Pengaman (Fuse Element) dan Sambungan Pengaman (Fusible Link)

    Fungsi sambungan pengaman pada prinsipnya sama dengan sekering. Sambungan pengaman akan rusak jika dilewati oleh arus yang lebih besar dari kemampuannya. Sambungan pengaman (fusible link) dan elemen pengaman (fusible element) digunakan untuk melindungi rangkaian listrik berarus besar dan biasanya dipakai pada rangkaian yang membutuhkan arus sampai 30 amper atau lebih. Seperti halnya pada sekering, jika sambungan pengaman dan elemen pengaman rusak akibat arus yang berlebihan, maka komponen tersebut harus diganti.

                            Gambar 9. Elemen pengaman dan sambungan pengaman

    Elemen pengaman fungsinya sama dengan sambungan pengaman, dan sekarang ini komponen sambungan pengaman sudah mulai tergeser oleh elemen pengaman sehingga pada kendaraan baru sekarang banyak menggunakan elemen pengaman. Elemen pengaman mempunyai beberapa bagian penting, yaitu bagian terminal, bagian pengaman, bagian kaki, bagian rumah pengaman. Rumah pengaman berfungsi sebagai dudukan dan pelindung semua komponen elemen pengaman yang ada di dalamnya. Bagian pengaman adalah bagian penting yang dapat memutus rangkaian kelistrikan jika terjadi kelebihan arus. Bagian terminal adalah bagian yang berfungsi untuk meneruskan arus dari sumber ke bagian pengaman dan diteruskan ke rangkaian melalui kaki lainnya. Pemasangan elemen pengaman sama dengan pemasangan sekering tipe bilah yaitu dengan memasukan elemen pengaman pada dudukannya.

Gambar 10. Element pengaman dan bagian-bagiannya

Kapasitas elemen pengaman ditunjukkan dengan angka yang tertera pada bagian atas elemen pengaman tersebut. Selain itu kapasitas elemen pengaman ini juga ditunjukkan dengan warna rumahnya. Warna dan kapasitas yang ditunjukkan pada elemen pengaman ini dijelaskan pada tabel berikut.

                    Tabel   3. Warna Badan Elemen Pengaman dan Kapasitasnya

No	Kapasitas Elemen Pengaman (A)	Warna
1	30	Merah jambu
2	40	Hijau
3	50	Merah
4	60	Kuning
5	80	Hitam
6	100	Biru

Elemen pengaman biasanya dipasang berdekatan dengan baterai atau tergabung dengan sekering dan relai pada kotak sekering (fuse box).

 

                                    Gambar 11. Lokasi pemasangan elemen pengaman

Sambungan pengaman (fusible link) bentuknya seperti kabel yang ukurannya pendek yang mempunyai kabel berdiameter lebih kecil dibanding kebel pada rangkaian agar dapat meleleh atau putus pada saat terjadi aliran arus yang berlebihan. Pembungkus (isolator) sambungan pengaman yang tidak mudah terbakar sehingga jika saat terjadi aliran arus yang berlebihan tetap aman karena tidak menyebabkan sambungan tersebut terbakar. Kapasitas sambungan pengaman biasanya ditunjukkan dengan label yang terpasang pada satu ujung sambungan pengaman.

4.       Pemutus Rangkaian (Circuit Breaker)

 

    

            Gambar 12. Pemutus rangkaian

    Aliran arus yang besar dan terlalu lama akan menyebabkan kabel atau penghantar pada suatu rangkaian menjadi panas dan kemungkinan terjadi kabel terbakar sangat besar. Salah satu pengaman rangkaian yang banyak digunakan pada rangkaian yang rumit, misalnya power window, sunroof, dan rangkaian pemanas, adalah pemutus rangkaian (circuit breaker). Beberapa tipe pemutus rangkaian yang umum dijumpai adalah tipe mekanik (tipe reset manual), tipe reset otomatis mekanik, dan tipe reset otomatis polimer (PTC, positive temperature coeficient). Pemasangan pemutus rangkaian biasanya di kotak sekering, tetapi ada juga yang di luar kotak sekering seperti pada power window yang terpasang pada sistem tersebut.

5. Pemutus Rangkaian Tipe manual

                                    Gambar 13. Pemutus rangkaian tipe manual

Konstruksi dasar dari pemutus rangkaian terdiri dari plat bimetal yang dihubungkan dengan dua terminal dan ke kontak yang ada pada kedua sisinya. Komponen ini dipasang secara seri dengan rangkaian yang diamankannya. Apabila arus yang mengalir melaluinya mendekati nilai kapasitasnya, maka bimetal akan melengkung karena panas yang ditimbulkan oleh aliran arus tersebut. Hal ini akan menyebabkan kontak bimetal terpengaruh sehingga kontak menjadi terbuka sehingga arus tidak lagi mengalir ke rangkaian sistem kelistrikan. Bila hal ini terjadi, maka pemutus rangkaian ini harus direset (diset ulang) secara manual dengan menggunakan kawat kecil yang kaku untuk menekan bimetal sehingga kembali ke posisi melengkung dan kontaknya berhubungan kembali. Pemutus rangkaian tipe ini disebut dengan pemutus arus tidak bersiklus.

                

                        Gambar 14. Kerja pemutus rangkaian

5. Pemutus Rangkaian Tipe Otomatis (Mekanik)

Gambar 15. Kontak pemutus otomatis tipe mekanik

Pemutus rangkaian tipe ini dapat memutus arus dan secara otomatis mereset kembali tanpa harus dilakukan pengesetan secara manual. Pemutus rangkaian tipe ini disebut dengan pemutus rangkaian bersiklus (cycling circuit breaker). Tipe ini biasanya dipakai untuk mengamankan rangkaian berarus besar seperti power door lockt, power window, AC, dan lain-lain. Konstruksi pemutus rangkaian tipe ini seperti ditunjukkan pada gambar di atas terdiri dari bimetal yang terbuat dari logam berkespansi (muai) rendah dan logam berekspansi tinggi, terminal, dan rumah. Bimetal akan membengkok ke atas apabila dialiri arus yang berlebihan (yang menyebabkan temperatur bimetal naik) sehingga kontak terlepas. Kontak akan terhubung kembali jika bimetal suhunya kembali dingin.

Secara rinci, kerja dari pemutus rangkaian ini adalah sebagai berikut. Jika arus yang mengalir ke rangkaian terlalu besar melebihi kemampuan pemutus rangkaian, maka bimetal akan melengkung ke atas karena temperaturnya naik. Bengkoknya bimetal ke atas karena logam bagian bawah bimetal mempunyai nilai muai (ekspansi) yang lebih besar dibanding dengan logam atasnya. Hal ini menyebabkan logam

bawah memuai lebih cepat dibanding logam atas sehingga bimetal bergerak ke atas. Karena bimetal bengkok ke atas, maka kontak akan terlepas dan aliran arus ke rangkaian terhenti sehingga tidak terjadi kerusakan pada rangkaian. Karena arus tidak mengalir lagi, maka suhu bimetal kembali turun dan bimetal kembali ke posisi semula sehingga kontak terhubung kembali dan arus dapat mengalir kembali. Pengesetan secara otomatis pada komponen ini menyebabkan siklus membuka dan menutup kontak terjadi secara terus menerus sampai arus kembali ke tingkat yang normal.

 

6. Pemutus Rangkaian Otomatis PTC (Positif Temperature Coeficient)

Komponen ini merupakan resistor yang peka terhadap suhu. Jika suhu yang mengenai komponen ini naik, maka tahanannya akan makin besar sehingga arus yang mengalir turun. Jadi pengamanan rangkaian dilakukan dengan menurunkan arus yang mengalir ke rangkaian pada saat terjadi aliran arus yang berlebihan dan menyebabkan temperatur naik. Komponen ini terbuat dari polimer konduktif yang biasa disebut dengan termistor. Komponen pengaman tipe ini tidak mempunyai bagian yang bergerak seperti pada pemutus rangkaian tipe mekanik. PTC umumnya digunakan untuk melindungi sistem power window, dan rangkaian power lock (central lock).

Pada keadaan normal, bahan polimer di dalam PTC berada dalam bentuk kristal padat, dengan banyak partikel-partikel karbon yang berkumpul menjadi satu. Partikel-partikel karbon ini memberikan jalan bagi arus listrik sehingga dapat mengalir. Pada kondisi ini tahanan PTC rendah sehingga arus besar dapat mengalir. Apabila arus yang terlalu besar mengalir, maka arus tersebut akan menyebabkan naiknya suhu sehingga polimer di dalam PTC berekspansi dan rantai karbon tertarik sehingga saling berjauhan. Dalam kondisi ini, tahanan PTC meningkat sehingga arus yang dapat mengalir kecil. Jika arus mengalir melebihi batas kerjanya, komponen ini akan berada dalam kondisi terbuka (memutus rangkaian) selama tegangan masih berada pada rangkaian tersebut.

                                                Gambar 16. Pemutus rangkaian PTC

7. Memperbaiki Sistem Pengaman Rangkaian Sistem Kelistrikan

Komponen pengaman digunakan untuk mengamankan rangkaian kelistrikan agar tidak terjadi kerusakan rangkaian pada saat terjadi aliran arus yang berlebihan pada rangkaian. Pengamanan yang dilakukan adalah dengan putusnya atau lumernya elemen pengaman yang berada di dalamnya sehingga rangkaian terputus dan tidak bekerja. Jika rangkaian tidak bekerja lagi, maka perlu dilakukan pengecekan pada komponen pengaman seperti sekering, atau pemutus rangkaian pada kotak sekering. Untuk melepas komponen pengaman dari dudukannya, gunakan alat khusus untuk menariknya.

Gambar 17. Menarik komponen pengaman

Sekering yang sudah dilepas, kemudian diperiksa kondisinya. Jika bagian tengah pengaman tampak sudah putus, maka sekering sudah rusak dan harus diganti. Jika elemen pengamannya tidak tampak putus tetapi rangkaian tidak bekerja, pastikan bahwa sekering tersebut benar-benar baik atau rusak dengan melakukan pengukuran menggunakan ohmmeter.

 

Gambar 18. Kondisi sekering dan pengukuran sekering

Sambungan pengaman (fusible link) sebagai pengaman juga akan mengalami kerusakan saat terjadi aliran arus yang berlebihan. Pengecekan kerusakan pada sambungan pengaman juga dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu pengecekan secara visual dan pengecekan dengan pengukuran

Gambar 19. Pemeriksaan visual dan pengukuran fusible link

Apabila secara visual tampak bahwa bagian elemen pengaman putus, maka sambungan pengaman harus diganti. Lakukan juga pengukuran sambungan pengaman dengan menggunakan ohmmeter. Jika tidak terdapat hubungan antar terminalnya, maka sambungan pengaman rusak dan harus diganti. Hal yang sama dilakukan juga pada pemutus rangkaian (circuit breaker). Jika pemutus rangkaian menerima arus yang berlebihan, maka kontaknya akan terbuka. Untuk tipe mekanik tidak otomatis, maka perlu dilakukan pengesetan ulang secara manual dengan menggunakan kawat kecil yang kaku untuk menekan plat bimetal agar kuncup lagi dan kontaknya terhubung. Lakukan juga pengukuran antar terminal dengan menggunakan ohmmeter. Jika tidak terdapat hubungan, pemutus rangkaian harus diganti.

                            Gambar 20. Pengukuran dan pengesetan ulang pemutus rangkaian