Perangkat Utama Dalam Sistem Pneumatik

Sistem pneumatik bertujuan untuk menggerakkan berbagai peralatan dengan menggunakan gas kompresibel sebagai media kerjanya. Udara menjadi satu media kerja sistem pneumatik yang paling banyak digunakan karena jumlahnya yang tidak terbatas dan harganya yang murah. Udara yang dikompresi oleh kompresor, didistribusikan menuju berbagai macam aktuator melewati sistem kontrol tertentu. Kadang ada juga udara terkompresi tersebut dicampur dengan atomized oil untuk kebutuhan pelumasan pada sistem aktuator. Namun yang lebih umum adalah udara terkompresi yang kering, atau telah mengalami proses pengeringan melalui air dryer.

Salah Satu Contoh Aplikasi Sistem Pneumatik

Prinsip kerja dan komponen-komponen yang digunakan pada sistem pneumatik, hampir sama dengan sistem hidrolik. Untuk perbedaan antara keduanya, bisa Anda baca pada artikel ini.
Berikut adalah komponen-komponen sistem pneumatik secara umum :
1. Kompresor
Kompresor adalah suatu alat mekanikal yang bertujuan untuk menaikkan tekanan suatu gas dengan cara menurunkan volumenya. Komponen inilah yabg mensupply udara bertekanan untuk sistem pneumatik, serta menjaga tekanan sistem agar tetap berada pada tekanan kerjanya.

Kompresor

2. Regulator & Gauge
Kedua alat tersebut menjadi komponen wajib di setiap sistem pneumatik. Regulator adalah komponen yang berfungsi untuk mengatur supply udara terkompresi masuk ke sisptem pneumatik. Sedangkan gauge berfungsi sebagai penunjuk besar tekanan udara di dalam sistem. Keduanya dapat berupa sistem mekanis maupun elektrik.

Regulator dan Gauge pada Sistem Pneumatik

3. Check Valve
Check Valve adalah valve atau katup yang berfungsi untuk mencegah adanya aliran balik dari fluida kerja, dalam hal ini udara terkompresi. Terutama adalah apabila pada sebuah sistem pneumatik tersebut dipergunakan tanki akumulator udara, sehingga Check Valve tersebut mencegah adanya udara dari akumulator untuk kembali menuju kompresor namun tetap mengalirkan udara bertekanan dari kompresor untuk masuk ke dalam akumulator.
4. Tanki Akumulator
Tanki akumulator atau juga disebut buffer tank berfungsi sebagai cadangan (storage) tekanan udara terkompresi yang digunakan untuk penggerak aktuator. Selain itu tanki ini juga berfungsi untuk mencegah ketidakstabilan supply udara ke aktuator, lebih menstabilkan kerja kompresor agar tidak terlalu sering mematikan dan menyalakannya lagi, serta lebih memudahkan desain sistem dalam menempatkan kompresor jika diharusakan penempatan aktuator pneumatik lebih jauh dengan kompresor.

Tanki Akumulator Sistem Pneumatik

5. Saluran Pipa
Pipa-pipa digunakan untuk mendistribusikan udara terkompresi dari kompresor atau tanki akumulator ke berbagai sistem aktuator. Diameter pipa yang digunakan pun bermacam-macam tergantung dari desain dan tujuan penggunaan sistem pneumatik tersebut. Pada sebuah sistem pneumatik besar (menggunakan lebih dari dua aktuator), untuk area sistem supply (area kompresor dan tanki) digunakan pipa berdiameter lebih besar daripada yang digunakan pada area aktuator. Namun jika sistem pneumatik yang ada kecil, misal hanya untuk menggerakkan satu saja aktuator, maka diameter pipa yang digunakan pun akan seragam di semua bagian.
6. Directional Valve
Directional valve atau katub pengatur arah yang instalasinya berada tepat sebelum aktuator, adalah berfungsi untuk mengatur kerja aktuator dengan cara mengatur arah udara terkompresi yang masuk atau keluar dari aktuator. Satu valve ini didesain untuk dapat mengatur arah aliran fluida kerja di dua atau bahkan lebih arah aliran. Ia bekerja secara mekanis atau elektrik tergantung dari desain yang ada.

Pneumatic Directional Valve

7. I/P Controller
Pada aktuator pneumatik yang kerjanya dapat bermodulasi diperlukan satu alat kontrol supply udara bertekanan yang khusus bernama I/P Controller. I/P Controller ini mengubah perintah kontrol dari sistem kontrol yang berupa sinyal arus, menjadi besar tekanan udara yang harus disupply ke aktuator.

Pneumatic I/P Controller

8. Aktuator
Pneumatik aktuator adalah alat yang melakukan kerja pada sistem pneumatik. Ada berbagai macam jenis pneumatik aktuator sesuai dengan penggunaannya. Antara lain adalah silinder pneumatik, diafragma aktuator, serta pneumatik motor.

Diafragma Aktuator

Motor Listrik AC Satu Fasa

Berdasarkan karakteristik dari arus listrik yang mengalir,motor AC (Alternating Current, Arus Bolak-balik) terdiri dari 2 jenis, yaitu:
1. Motor listrik AC / arus bolak-balik 1 fasa
2. Motor listrik AC / arus bolak-balik 3 fasa

Pembahasan dalam artikel kali ini di titik beratkan pada motor listrik AC 1fasa, yang terdiri dari:
• Motor Kapasitor
• Motor Shaded Pole
• Motor Universal

Prinsip kerja Motor AC Satu Fasa

Motor AC satu fasa berbeda cara kerjanya dengan motor AC tiga fasa, dimana padamotor AC tiga fasa untuk belitan statornya terdapat tiga belitan yangmenghasilkan medan putar dan pada rotor sangkar terjadi induksi dan interaksitorsi yang menghasilkan putaran. Sedangkan pada motor satu fasa memiliki duabelitan stator, yaitu belitan fasa utama (belitan U1-U2) dan belitan fasa bantu(belitan Z1-Z2), lihat gambar1.

 

Gambar 1. Prinsip Medan Magnet Utama dan Medan magnet Bantu Motor Satu fasa

Belitan utama menggunakan penampang kawat tembaga lebih besar sehingga memilikiimpedansi lebih kecil. Sedangkan belitan bantu dibuat dari tembaga berpenampangkecil dan jumlah belitannya lebih banyak, sehingga impedansinya lebih besardibanding impedansi belitan utama.

Grafik arus belitan bantu Ibantu dan arus belitan utama Iutama berbeda fasasebesar φ, hal ini disebabkan karena perbedaan besarnya impedansi kedua belitantersebut. Perbedaan arus beda fasa ini menyebabkan arus total, merupakanpenjumlahan vektor arus utama dan arus bantu. Medan magnet utama yangdihasilkan belitan utama juga berbeda fasa sebesar φ dengan medan magnet bantu.

 

Gambar 2. grafik Gelombang arus medan bantu dan arus medan utama

 

Gambar 3. Medan magnet pada Stator Motor satu fasa

Belitan bantu Z1-Z2 pertama dialiri arus Ibantu menghasilkan fluks magnet Φtegak lurus, beberapa saat kemudian belitan utama U1-U2 dialiri arus utamaIutama. yang bernilai positip. Hasilnya adalah medan magnet yang bergesersebesar 45° dengan arah berlawanan jarum jam. Kejadian ini berlangsung terussampai satu siklus sinusoida, sehingga menghasilkan medan magnet yang berputarpada belitan statornya.

Rotor motor satu fasa sama dengan rotor motor tiga fasa yaitu berbentukbatang-batang kawat yang ujung-ujungnya dihubung singkatkan dan menyerupaibentuk sangkar tupai, maka sering disebut rotor sangkar.

 

Gambar 4. Rotor sangkar

Belitan rotor yang dipotong oleh medan putar stator, menghasilkan teganganinduksi, interaksi antara medan putar stator dan medan magnet rotor akanmenghasilkan torsi putar pada rotor.

Motor Kapasitor

Motor kapasitor satu phasa banyak digunakan dalam peralatan rumah tanggaseperti motor pompa air, motor mesin cuci, motor lemari es, motor airconditioning. Konstruksinya sederhana dengan daya kecil dan bekerja dengantegangan suplai PLN 220 V, oleh karena itu menjadikan motor kapasitor ini banyakdipakai pada peralatan rumah tangga.

 

Gambar 5. Motor kapasitor

Belitan stator terdiri atas belitan utama dengan notasi terminal U1-U2, danbelitan bantu dengan notasi terminal Z1-Z2 Jala-jala L1 terhubung denganterminal U1, dan kawat netral N terhubung dengan terminal U2. Kondensator kerjaberfungsi agar perbedaan sudut phasa belitan utama dengan belitan bantumendekati 90°.
Pengaturan arah putaran motor kapasitor dapat dilakukan dengan (lihat gambar6):
• Untuk menghasilkan putaran ke kiri (berlawanan jarum jam) kondensator kerjaCB disambungkan ke terminal U1 dan Z2 dan terminal Z1 dikopel dengan terminal.
• Putaran ke kanan (searah jarum jam) kondensator kerja disambung kan keterminal Z1 dan U1 dan terminal Z2 dikopel dengan terminal U1.

 

Gambar 6. Pengawatan motor kapasitor dengan pembalik putaran.

Motor kapasitor dengan daya diatas 1 KW di lengkapi dengan dua buah kondensatordan satu buah saklar sentrifugal. Belitan utama U1-U2 dihubungkan denganjala-jala L1 dan Netral N. Belitan bantu Z1-Z2 disambungkan seri dengankondensator kerja CB, dan sebuah kondensator starting CA diseri dengan kontaknormally close (NC) dari saklar sentrifugal, lihat gambar 7.

Awalnya belitan utama dan belitan bantu mendapatkan tegangan dari jala-jala L1dan Netral. Kemudian dua buah kondensator CB dan CA, keduanya membentuk looptertutup sehingga rotor mulai berputar, dan ketika putaran mendekati 70% putarannominalnya, saklar sentrifugal akan membuka dan kontak normally closememutuskan kondensator bantu CA.

 

Gambar 7. Pengawatan dengan Dua Kapasitor

Fungsi dari dua kondensator yang disambungkan parallel, CA+CB, adalah untukmeningkatkan nilai torsi awal untuk mengangkat beban. Setelah putaran motormencapai 70% putaran, saklar sentrifugal terputus sehingga hanya kondensatorkerja CB saja yang tetap bekerja. Jika kedua kondensator rusak maka torsi motorakan menurun drastis,

 

Gambar 8. Karakteristik Torsi Motor kapasitor

MotorShaded Pole

Motor shaded pole atau motor phasa terbelah termasuk motor satu phasa dayakecil, dan banyak digunakan untuk peralatan rumah tangga sebagai motorpenggerak kipas angin, blender. Konstruksinya sangat sederhana, pada keduaujung stator ada dua kawat yang terpasang dan dihubung singkatkan fungsinyasebagai pembelah phasa.

Belitan stator dibelitkan sekeliling inti membentuk seperti belitan transformator. Rotornya berbentuk sangkar tupai dan porosnya ditempatkan pada rumahstator ditopang dua buah bearing

 

Gambar 9. motor shaded pole, Motor fasa terbelah.

Irisan penampang motor shaded pole memperlihatkan dua bagian, yaitu bagianstator dengan belitan stator dan dua kawat shaded pole. Bagian rotor sangkarditempatkan di tengah-tengah stator, lihat gambar 10

 

Gambar 10. Penampang motor shaded pole.

Torsi putar dihasilkan oleh adanya pembelahan phasa oleh kawat shaded pole.Konstruksi yang sederhana, daya yang kecil, handal, mudah dioperasikan, bebasperawatan dan cukup di suplai dengan Tegangan AC 220 V, jenis motor shaded polebanyak digunakan untuk peralatan rumah tangga kecil.

Motor Universal

Motor Universal termasuk motor satu phasa dengan menggunakan belitan stator danbelitan rotor. Motor universal dipakai pada mesin jahit, motor bor tangan.Perawatan rutin dilakukan dengan mengganti sikat arang yang memendek atau pegassikat arang yang lembek. Kontruksinya yang sederhana, handal, mudahdioperasikan, daya yang kecil, torsinya yang cukup besar motor universaldipakai untuk peralatan rumah tangga.

 

Gambar 11. komutator pada motor universal.

Bentuk stator dari motor universal terdiri dari dua kutub stator. Belitan rotormemiliki dua belas alur belitan dan dilengkapi komutator dan sikat arang yangmenghubungkan secara seri antara belitan stator dengan belitan rotornya. Motoruniversal memiliki kecepatan tinggi sekitar 3000 rpm.

 

Gambar 12. stator dan rotor motor universal

Aplikasi motor universal untuk mesin jahit, untuk mengatur kecepatandihubungkan dengan tahanan geser dalam bentuk pedal yang ditekan dan dilepaskan.