Apa dampaknya bila mesin pompa air sering start stop dalam interval yang singkat?

Mesin pompa air sebagai bagian dari peralatan listrik rumah

Mesin pompa air adalah salah satu peralatan listrik yang cukup vital di banyak perumahan. Kerusakan pada unit ini akan mengakibatkan terganggunya pasokan air dari dalam tanah, dan tentu akan sangat mengganggu kegiatan harian di rumah. Sehingga berangkat dari fakta inilah kita sebaiknya memperhatikan aspek pengoperasian dari mesin pompa air ini. 

Tulisan ini tidak membahas mengenai detail pemasangan instalasi pompa air beserta bagian pemipaannya. Tapi pembahasannya akan lebih menelaah pada aspek operasi dari mesin pompa air dilihat dari sudut kelistrikannya. Secara umum, diluar instalasi pipa, mesin pompa air terdiri dari dari 3 bagian besar yaitu motor listrik (lazim kita sebut dengan dinamo), pompa air dan tabung akumulator. Sedangkan aksesoris yang biasanya terpasang adalah pressure switch (kita biasa menyebutnya “otomatis”) dan motor thermal protector (terpasang di dalam motor listriknya).  

Motor listrik berfungsi sebagai penggerak pompa air, dimana motor listrik ini mengubah energi listrik menjadi energi gerak / putar. Antara motor listrik dan pompa air dihubungkan oleh satu shaft. Pompa air mempunyai bagian yang disebut impeller yang juga ikut berputar, sedemikian sehingga air terhisap dari sumbernya melalui pipa masuk (suction) dan kemudian didorong keluar dengan tekanan tertentu melalui pipa keluar (discharge). Sebelum air keluar di pipa discharge, maka air itu melewati dulu sebuah tabung yang berfungsi sebagai akumulator. Cara kerja akumulator ini adalah menyimpan air pada saat tekanan pompa tinggi dan mengeluarkan air saat tekanannya turun. Ada beberapa mesin pompa air yang tidak menggunakan tabung ini.

Sedangkan aksesoris seperti pressure switch (atau “otomatis”) berfungsi sebagai sensor tekanan air. Pressure switch ini memberi perintah kapan mesin pompa air harus stop dan kapan mesin harus start, tergantung dari tekanan air yang diterima sensornya. Dan thermal protector motor berfungsi sebagai system proteksi motor listrik untuk menghindari kerusakan kawat lilitan motor listrik karena panas yang berlebihan. Thermal protector ini biasanya menggunakan bimetal yang bekerja dengan berdasarkan panas pada lilitan tersebut. Bila panas dirasakan berlebihan maka thermal protector  akan bekerja memutuskan arus pada motor tersebut.

  

Cara kerja mesin pompa air

Kita asumsikan suatu instalasi air menggunakan mesin pompa air dengan instalasi pipa yang langsung menuju keran air. Saat keran dibuka, maka air keluar karena masih ada tekanan sisa di dalam pipa dan juga dalam akumulator. Seiring kuantitas air yang keluar maka tekanan tersebut akan turun dan dirasakan oleh pressure switch. Pada akhirnya kontak arus listrik dari pressure switch akan bekerja dan membuat motor start dan pompa air berputar sehingga air tanah dihisap dan dikeluarkan dengan tekanan tertentu. Saat keran ditutup, maka mesin pompa air tidak langsung stop seketika karena air tersebut terkumpul dalam pipa hingga akumulator, hingga mencapai tekanan tertentu yang membuat pressure switch bekerja memutus arus listrik ke motor listrik dan mesin pompa air akhirnya stop.

Dengan cara kerja seperti ini, hal yang perlu dihindari adalah bukaan keran yang kecil. Apalagi jika system instalasi airnya tidak menggunakan penampung air (tandon / toren).

Mengapa?

Karena berakibat mesin pompa air akan sering start dan stop dalam interval pendek. Siapapun tentu tahu, bahwa bukaan keran yang kecil akan membuat aliran air menjadi kecil. Tetapi mesin pompa air tetap mengeluarkan air dalam jumlah sama, sehingga tekanan dalam pipa dan tabung akumulator akan naik. Akhirnya pressure switch akan bekerja memutus arus listrik ke motor pompa sehingga stop. Karena aliran air yang kecil pada keran tadi terus mengalir, maka dalam waktu singkat tekanan air dalam pipa dan akumulator kembali turun sampai pressure switch kembali membuat motor listrik start dan pompa berputar kembali. Begitu seterusnya berulang-ulang hingga keran air ditutup sepenuhnya atau dibuka sepenuhnya.

Sistem pengoperasian seperti ini bisa boros listrik dan juga umur dari motor listrik akan lebih pendek.

Mengapa lagi nih? Yuk…kita telaah bareng-bareng…

Hampir semua mesin pompa air menggunakan motor listrik jenis motor induksi. Apa sih motor induksi itu?

Oke..disini kita akan sedikit menyentuh sisi teori dari listrik ini untuk membantu pemahaman.

Kita lihat contohnya dulu deh.

Salah satu contoh adalah kipas angin. Nah…bisa dilihat kan penampakannya. Motor induksi adalah suatu mesin listrik yang bekerja berdasarkan hukum induksi. Secara singkat, ada dua bagian besar dalam motor induksi, yaitu stator dan rotor. Dua-duanya berbentuk kumparan atau gulungan kawat listrik. Kumparan stator merupakan kumparan yang diam (asal kata : statis) dan kumparan rotor merupakan kumparan yang berputar (asal kata : rotasi). Cobalah perhatikan kipas angin tadi, dimana kalo kita intip sedikit maka akan terlihat gulungan kawat listrik yang diam. Itulah kumparan stator. Sedangkan bila ingin melihat kumparan rotornya maka perlu kita bongkar dulu kipas angin itu.

 

Karakteristik Start Motor Induksi

Motor induksi mempunyai karakteristik dengan start awal yang memerlukan arus listrik yang cukup besar, lebih besar dari arus nominalnya. Besarannya antara 3 – 6 kali arus nominal, tergantung dari karakteristik motornya. Contohnya, mesin pompa air 250 Watt (biasanya jenis jet pump atau semi jet pump) akan mempunyai arus nominal sebesar 250W / 220V = 1.14A (Agar memudahkan. unsur faktor daya tidak kita masukan). Maka saat start, mesin pompa air akan memerlukan arus listrik antara 3.42A – 6.84A selama kurang lebih antara 0.2 – 0.4 detik.

Cukup singkat memang..tetapi coba perhatikan beberapa efek yang bisa berpengaruh :

• Bila daya listrik langganan PLN  di rumah hanya sebesar 900VA atau 1300VA dan saat itu sedang banyak pemakaian, maka potensi terjadinya MCB trip (atau sering disebut “listrik anjlok”) di MCB Box atau kWh meter sangat besar.
• Bila frekuensi start-stop mesin air sangat sering dalam rentang yang pendek, misal 10 kali dalam 3 menit, maka total energi listrik yang diserap saat start-stop mesin pompa air akan lumayan besar. Apalagi jika mesin pompa air-nya sudah berumur.
•  Arus start yang cukup besar dan berulang-ulang dalam waktu singkat tadi akan menimbulkan panas yang cukup tinggi pada gulungan kawat motor tadi. Hal ini tidak menjadi masalah jika motor terus hidup / berputar sehingga ada cukup pendinginan yang didorong dari kipas motor. Tapi jika start-stop dalam interval singkat tentu panas yang timbul karena arus start tadi belum sempat turun dan kemudian motor stop, kemudian start lagi, sehingga panasnya akan terakumulasi. Jika panasnya berlebih maka thermal protector akan bekerja dan untuk beberapa waktu motor tidak bisa start. Memang kejadian seperti ini tidak sampai merusak motor listrik, tapi dengan panas yang diatas rata-rata tentu akan mempengaruhi isolasi dari kawat gulungannya.

Motor-motor listrik yang digunakan dalam peralatan listrik rumah adalah motor listrik satu phase. Design motor listrik untuk peralatan-peralatan tersebut saat ini sudah sedemikian rupa sehingga bisa mereduksi arus start motor agar lebih rendah, tetapi tetap saja akan lebih besar dari arus nominalnya.

Grafik berikut cukup representatif dalam  menjelaskan fenomena ini :

(sumber asli : http://www.generatorjoe.net/html/startingload.html).

Karakteristrik arus start dari sebuah motor pompa

Dalam grafik tersebut, suatu pompa yang mempunyai tegangan suplai 240V dan arus nominal 6A akan memerlukan waktu akselerasi start sebesar 0.2 detik dan arus start sebesar lebih dari 18A (lebih dari 3 kali arus nominalnya). Karakteristik start motor tersebut akan berbeda dengan motor lain tergantung dari kondisi motor listrik, desain, torsi beban dan juga umurnya.

Nah..mudah-mudahan penjelasan diatas bisa dipahami dengan lebih mudah. Oleh karena itu mengapa banyak yang menyarankan penggunaan tandon / toren air sebagai tempat penampungan air. Karena selain faktor ketersediaan cadangan air yang siap digunakan, terutama saat terjadi pemadaman listrik PLN atau mesin pompa air bermasalah, juga dapat menjaga keawetan mesin pompa air tersebut dan juga bisa lebih hemat listrik. Tapi jika anda belum bisa menyediakan  toren air, maka usahakan air ditampung dalam bak air agar tidak sering buka tutup keran air.

Semoga artikel ini bisa bermanfaat. Silahkan sharing jika ada hal-hal lain yang luput dalam pembahasan atau ada yang perlu dikoreksi.