Shunt Resistor Pada Proteksi Katodik

Shunt adalah resistor/tahanan yang sudah dikalibrasi sehingga mempunyai tingkat keakuratan yang tinggi dan dipasang pada sebuah rangkaian secara seri untuk mengukur besarnya arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut. Shunt pada proteksi katodik digunakan untuk menentukan besaran arus yang keluar dari rectifier atau anode baik itu galvanic anode maupun impressed current anode. Dengan adanya shunt maka pengukuran menjadi lebih akurat, dapat dipercaya dan mudah dilakukan.

shunt rectifier

Gambar 1. Shunt Untuk Rectifer

Sumber : “Guideline for Field Installation of Corrosion Monitoring and Cathodic Protection System”, US Department of Interior, Desember 2012

shunt anode

Gambar 2. Shunt Untuk Anode

Sumber : “Guideline for Field Installation of Corrosion Monitoring and Cathodic Protection System”, US Department of Interior, Desember 2012

Dalam satu buah shunt terdapat informasi yang disebut dengan shunt rating (dalam satuan ampere dan millivolt), shunt value (dalam satuan ohm) dan shunt factor (dalam satuan A/mV).  Shunt rating ini digunakan dalam perhitungan untuk mendapatkan besaran arus yang mengalir. Sebagai contoh kita lihat sebuah shunt pabrikan berikut :

shunt test tation

Gambar 3. Informasi Shunt

Sumber : www.mcmiller.com

Pabrikan lain, yakni Holloway memproduksi berbagai jenis shunt dengan spesifikasi sesuai table berikut :

shunt table

Sumber : “Fundamental Course”, Manual Book Of Appalachian Underground Corrosion Short Course, West Virginia University, 2013

Shunt pada system impressed current terletak pada panel depan   rectifier dan di positive junction box ground bed. Shunt pada panel depan dipasang secara seri pada terminal output positive. Rating shunt pada rectifier harus lebih dari nilai rating arus keluaran dari rectifier. Sebagai contoh rating rectifier adalah 40 A, 35 Volt maka shunt yang terpasang minimal mempunyai rating 50 A, 100 mV.

Shunt yang terpasang pada positive junction box berguna untuk mendapatkan nilai keluaran arus masing-masing dari anode pada groundbed.

shunt ground bed

Gambar 4. Shunt yang dipasang di tiap anode pada groundbed Impressed Current

Sumber : “Guideline for Field Installation of Corrosion Monitoring and Cathodic Protection System”, US Department of Interior, Desember 2012

shunt panel depan

Gambar 5. Shunt pada panel depan rectifier

Sumber : “Guideline for Field Installation of Corrosion Monitoring and Cathodic Protection System”, US Department of Interior, Desember 2012

Sedangkan shunt pada Test station dipasang antara terminal galvanic anode dengan pipa. Seperti gambar berikut :

shunt test box

Gambar 6. Shunt pada Test station

Sumber : www.tinker-rasor.com

skema shunt

Gambar 7. Skema Pemasangan Shunt pada Test station

Sumber : Craig K. Meier, “Cathodic protection Use on Bottoms and Underground piping in power generation plant”.

Pengukuran arus yang keluar dari satu buah galvanic anode pada test station dapat diukur menggunakan dua metode yaitu menggunakan multimeter dan menggunakan shunt. Perbedaan pengukuran diantara keduanya adalah, jika multimeter langsung mendapatkan hasil dalam satuan ampere sedangkan dalam shunt yang didapat adalah dalam satuan millivolt, untuk mendapatkan besaran arusnya, maka perlu dimasukkan kedalam rumus hukum ohm ( I = V/R). Ilustrasi pengukuran seperti gambar berikut :

skema ukur1skema ukur2

Gambar 8. Metode pengukuran shunt

Sumber : “Fundamental Course”, Manual Book Of Appalachian Underground Corrosion Short Course, West Virginia University, 2013
Sumber : Craig K. Meier, “Cathodic protection Use on Bottoms and Underground piping in power generation plant”.

Dengan adanya shunt di test station maka akan bermanfaat sebagai pembanding hasil pengukuran arus  pada multimeter, sehingga diketahui multimeter tersebut masih akurat. Selain itu shunt juga berguna untuk melakukan pengukuran arus tanpa harus melepas koneksi antara terminal anode dan terminal pipa. Hal ini akan membuat pengukuran lebih praktis dan cepat, serta dapat meminimalkan risiko kemungkinan tidak tersambungnya terminal anode dan terminal pipa jika menggunakan kabel konektor dikarenakan sepatu kabel (cable scoon) yang sering bermasalah.  Perlu diperhatikan pula bahwa pengukuran shunt dilakukan pada baut kecil terdekat diantara kawat shunt, bukan pada baut terminal point.

Cara pengukuran shunt pada Rectifier sama dengan pengukuran shunt pada test station dengan ilustrasi sebagai berikut :

skema ukur3

Gambar 9. Metode pengukuran shunt

Sumber : W. Brian Holstbaum, “Cathodic Survey Procedures”, NACE International, Texas, 2009

Fungsi shunt pada rectifier selain sebagai pengukur keluaran arus rectifier adalah sebagai kalibrator untuk panel indicator ampere meter yang terdapat didepan rectifier. Jika terjadi penyimpangan yang signifikan maka perlu dilakukan pengecekan lebih jauh.

Saat melakukan pengukuran maka akan didapat nilai voltage drop negative, atau positive, ini menunjukkan arah arus yang mengalir. Jika tandanya adalah – (negative maka arus mengalir dari arah kabel negative ke kabel positif pada multimeter. Jika arah arus adalah positif, maka arus mengalir dari kabel positif ke kabel negative dari multimeter seperti yang diilustrasikan berikut :

arah arus

Gambar 10. Penunjukan Arah Arus pada Multimeter

Sumber : W. Brian Holstbaum, “Cathodic Survey Procedures”, NACE International, Texas, 2009

Cara perhitungan arus dengan menggunakan shunt Dapat menggunakan 3 cara, tergantung dari data yang tersedia sebagai berikut :

  1. Metode shunt ratio

Shunt ratio dapat dilihat dari shunt rating yang terdapat pada sebuah shunt. Kemudian arus dapat dihitung dengan rumus berikut :

shunt ratio1Dengan :

Ic = Nilai Arus yang mengalir

I1 = Rating ampere shunt

V1 = Rating voltase shunt

Vm = nilai voltase yang diukur

Sebagai contoh jika rating dari sebuah shunt kita ambil dari tabel diatas untuk merk holloway dengan tipe RS  yaitu 50 mV 5A, ini berarti bahwa shunt tersebut akan menghasilkan voltage drop sebesar 50 mV jika mengalir arus sebesar 5 A. oleh karena itu jika nilai voltage drop yang terukur adalah sebesar 15 mV, maka nilai arus yang mengalir dapat dihitung sebagai berikut :

shunt ratio2

  1. Metode factor kalibrasi shunt

Factor kalibrasi pada shunt biasanya diberikan oleh pabrik pembuat shunt, namun jika tidak maka dapat dihitung dari shunt rating dalam satuan ampere/millivolt.

kalibrasi faktor1Dengan :

CF = Faktor Kalibrasi shunt

I1 = Rating ampere shunt ( Ampere)

V1 = Rating voltase shunt (mili Volt)

Setelah itu arus yang mengalir dapat dihitung dengan mengalikan nilai voltage drop dengan factor kalibrasinya.

kalibrasi faktor2Sebagai contoh shunt dengan rating seperti diatas, maka nilai CF nya adalah :

kalibrasi faktor3Jika voltase dropnya sebesar 15 mV maka Nilai arus yang mengalir sebesar :

kalibrasi faktor4

  1. Metode tahanan shunt

biasanya di sebuah shunt, tercantum nilai tahanannya , seperti gambar berikut :

informasi shunt

Gambar 11. Informasi Shunt

Sumber : www.mcmiller.com

Maka nilai arus yang mengalir dapat langsung dihitung menggunakan hukum ohm :

tahanan shunt1

Dengan :

Ic = Nilai Arus yang mengalir

Vm = nilai voltase yang diukur

R = Tahanan shunt

Dalam gambar tertulis untuk nilai tahanannya sebesar 0.1 ohm, maka jika terjadi voltage drop sebesar 15 mV (0.015 V) maka arus yang mengalir dapat langsung dihitung dengan membagi voltage drop dengan tahanannya sebagai berikut :

tahanan shunt2

Dalam gambar shunt tersebut juga tertulis 2 A capacity maksudnya adalah, shunt tersebut maksimal dialiri arus 2 A. Jika arus yang mengalir lebih dari 2 A, maka dapat timbul panas yang berlebih yang dapat merubah nilai tahanan shunt secara permanen sehingga shunt tidak bisa digunakan lagi. . Oleh karena itu, pemilihan shunt harus memperhitungkan kemungkinan arus yang mengalir. Nilai kapasitas shunt untuk rectifier biasanya jauh lebih tinggi dibandingkan shunt untuk test station.  Dalam gambar diatas juga tertulis 1 A = 0.1 Vdrop (100 mV drop), berarti jika shunt tersebut dialiri arus sebesar 1 A maka akan timbul voltage drop sebesar 100 mV. Maka perhitungan dengan metode shunt rasio ataupun factor kalibrasi juga bisa dilakukan.

shunt rec2

Gambar 12. Shunt Rectifier

Sumber : http://www.nubielab.com/elektronika/shunt-resistor-the-brief-introduction

Shunt biasanya dipilih mempunyai tahanan rendah, untuk mengurangi voltage drop sehingga tidak mengganggu system. Sebaiknya pengukuran potensial pada test station atau pengukuran voltase pada rectifier tidak dilakukan pada shunt karena dapat menghasilkan error pada pengukuran.

Daftar Pustaka :

  1. “Guideline for Field Installation of Corrosion Monitoring and Cathodic Protection System”, US Department of Interior, Desember 2012
  2. mcmiller.com
  3. “Fundamental Course”, Manual Book Of Appalachian Underground Corrosion Short Course, West Virginia University, 2013
  4. tinker-rasor.com
  5. Craig K. Meier, “Cathodic protection Use on Bottoms and Underground piping in power generation plant”.
  6. Brian Holstbaum, “Cathodic Survey Procedures”, NACE International, Texas, 2009
  7. http://www.nubielab.com/elektronika/shunt-resistor-the-brief-introduction

 

Be the first to leave a comment. Don’t be shy.

Join the Discussion

You may use these HTML tags and attributes: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>