Rangkaian Star Delta: Cara Kerja, Wiring, Rumus dan Fungsinya

Daftar Isi

 Rangkaian Star Delta otomatis untuk starting motor induksi tiga fasa.

Kelas Teknisi | Rangkaian Star Delta adalah metode starting motor induksi tiga fasa yang menghubungkan belitan motor dalam konfigurasi Star atau Bintang (Y) pada saat awal starting, kemudian mengubahnya menjadi Delta atau Segitiga (Δ) setelah motor mencapai kecepatan yang cukup.

Tujuan utama rangkaian ini adalah mengurangi arus starting dibandingkan jika motor langsung dinyalakan dalam hubungan Delta menggunakan metode Direct On Line (DOL). Namun, penurunan arus tersebut juga diikuti penurunan torsi starting sehingga rangkaian Star Delta tidak cocok untuk semua jenis beban.

Metode ini banyak ditemukan pada pompa sentrifugal, fan, blower, kompresor tertentu, dan mesin industri yang tidak membutuhkan torsi awal sangat besar.

Jawaban singkat:

Rangkaian Star Delta menghidupkan motor dalam hubungan Star agar tegangan setiap belitan menjadi V_L/√3. Setelah motor cukup cepat, koneksi berubah menjadi Delta sehingga setiap belitan menerima tegangan line penuh. Dibanding DOL-Delta pada motor yang sama, arus line saat starting Star secara ideal sekitar 1/3, tetapi torsi starting juga sekitar 1/3.

Pengertian Rangkaian Star Delta

Rangkaian Star Delta atau star-delta starter adalah salah satu metode reduced-voltage starting untuk motor listrik tiga fasa.

Pada saat starting, ujung tiga belitan motor disatukan sehingga membentuk hubungan Star. Dalam kondisi tersebut, setiap belitan menerima tegangan sebesar:

V_phase = V_line / √3

Jika tegangan line-to-line jaringan adalah 400 V, tegangan yang diterima masing-masing belitan saat Star secara ideal sekitar:

400 / √3 ≈ 231 V

Setelah motor mencapai kecepatan yang cukup, kontaktor Star dilepas kemudian kontaktor Delta diaktifkan. Dalam hubungan Delta, setiap belitan menerima tegangan line penuh.

Syarat Motor Bisa Menggunakan Rangkaian Star Delta

Ini merupakan bagian yang sangat penting. Tidak semua motor tiga fasa dapat dipasang menggunakan rangkaian Star Delta.

Beberapa syarat dasarnya adalah:

• motor memiliki akses ke enam ujung belitan: U1, V1, W1, U2, V2, W2;
• motor memang dirancang untuk beroperasi normal dalam hubungan Delta pada tegangan jaringan;
• beban mekanis mampu berakselerasi dengan torsi starting yang lebih rendah;
• sistem kontaktor, proteksi, timer dan interlock dirancang sesuai rating motor.

Contoh Nameplate Motor 400/690 V Δ/Y

Misalnya sebuah motor memiliki nameplate:

400/690 V Δ/Y

Artinya motor dapat bekerja:

• Delta pada jaringan sekitar 400 V;
• Star pada jaringan sekitar 690 V.

Motor seperti ini sesuai secara prinsip untuk starting Star Delta pada jaringan 400 V, karena setelah starting selesai motor memang akan beroperasi Delta pada 400 V.

Bagaimana dengan Motor 230/400 V Δ/Y?

Motor dengan nameplate 230/400 V Δ/Y pada jaringan 400 V umumnya harus bekerja dalam hubungan Star. Jika dipaksa berpindah ke Delta pada jaringan 400 V, setiap belitan yang dirancang sekitar 230 V akan menerima sekitar 400 V sehingga dapat mengalami overvoltage.

Penting: jangan menentukan Star Delta hanya berdasarkan daya motor. Selalu baca nameplate tegangan Δ/Y terlebih dahulu.

Fungsi Rangkaian Star Delta

1. Mengurangi Arus Starting Motor

Pada motor yang sama dan tegangan jaringan yang sama, starting Star mengurangi tegangan belitan menjadi 1/√3 dari tegangan ketika motor terhubung Delta.

Secara ideal, arus line pada saat Star menjadi sekitar:

I_{Star line} ≈ 1/3 × I_{DOL Delta}

2. Mengurangi Voltage Drop saat Starting

Arus starting motor yang besar dapat menimbulkan penurunan tegangan pada jaringan, terutama apabila kapasitas sumber atau penghantar terbatas. Pengurangan arus starting dapat membantu mengurangi gangguan tegangan terhadap beban lain.

3. Mengurangi Dampak Starting pada Sistem

Dibanding DOL, Star Delta dapat mengurangi tekanan listrik saat starting. Namun metode ini bukan berarti selalu lebih baik karena torsi starting juga berkurang.

Kekurangan Penting Rangkaian Star Delta

Artikel tentang Star Delta sering hanya membahas keuntungan pengurangan arus, padahal terdapat konsekuensi penting yaitu torsi starting ikut turun.

Karena torsi motor induksi pada kondisi starting secara pendekatan berbanding dengan kuadrat tegangan:

T ∝ V²

Ketika tegangan belitan menjadi 1/√3, torsi starting secara teoritis menjadi sekitar:

(1/√3)² = 1/3

Jadi torsi starting Star hanya sekitar sepertiga torsi starting DOL-Delta untuk motor yang sama.

Karena itu Star Delta lebih cocok untuk beban yang kebutuhan torsinya rendah ketika starting, seperti beberapa pompa sentrifugal dan fan. Untuk conveyor berbeban berat atau mesin yang membutuhkan torsi awal tinggi, metode ini dapat menyebabkan motor sulit mencapai kecepatan transisi.

Cara Kerja Rangkaian Star Delta Otomatis

Sistem Star Delta otomatis umumnya terdiri dari tiga kontaktor:

• K1 = Main atau Line Contactor;
• K2 = Star Contactor;
• K3 = Delta Contactor.

Selain itu terdapat timer, overload relay, proteksi hubung singkat, push button, dan auxiliary contact untuk interlock.

Tahap 1: Motor Starting dalam Hubungan Star

Ketika tombol Start ditekan, kontaktor utama dan kontaktor Star aktif. U2, V2 dan W2 disatukan melalui kontaktor Star.

Masing-masing winding menerima V_L/√3 sehingga arus starting dan torsi starting berkurang.

Tahap 2: Kontaktor Star Dilepas

Setelah motor mencapai kecepatan yang memadai, timer memutus coil kontaktor Star.

Pada sistem open transition yang umum, terdapat jeda singkat sebelum kontaktor Delta diaktifkan agar Star dan Delta tidak terhubung bersamaan.

Tahap 3: Motor Beroperasi dalam Delta

Setelah kontaktor Star benar-benar OFF, kontaktor Delta aktif. Belitan motor terhubung dalam hubungan Delta sehingga masing-masing winding menerima tegangan line penuh.

Motor kemudian bekerja dalam kondisi operasi normal.

Berapa Waktu Timer Star Delta?

Tidak ada satu angka timer yang tepat untuk semua motor.

Pernyataan seperti “timer Star Delta selalu 5–10 detik” tidak tepat dijadikan aturan umum. Waktu transisi dipengaruhi oleh:

• daya motor;
• inersia motor dan beban;
• karakteristik torsi beban;
• kecepatan akselerasi;
• tegangan suplai;
• metode starter;
• setting dan karakteristik timer.

Motor sebaiknya sudah mencapai kecepatan yang cukup tinggi sebelum berpindah ke Delta. Jika perpindahan dilakukan terlalu cepat, arus transisi dapat melonjak dan motor dapat mengalami gangguan akselerasi.

Rangkaian Daya Star Delta

Rangkaian daya menghubungkan sumber tiga fasa, contactor, overload relay dan enam terminal motor. Main contactor memberikan suplai utama, Star contactor membentuk titik bintang pada saat starting, sedangkan Delta contactor membentuk hubungan segitiga ketika motor beroperasi normal.

Hubungan Star (Y) pada Motor 3 Fasa

Pada hubungan Star, tiga ujung winding motor disatukan menjadi titik bintang.

Dengan penamaan terminal IEC yang umum:

• L1 → U1
• L2 → V1
• L3 → W1
• U2, V2, W2 → disatukan

Rumus Tegangan dan Arus Hubungan Star

V_L = √3 × V_Ph

V_Ph = V_L / √3

I_L = I_Ph

Kenapa Hubungan Star Tidak Korsleting?

Pertanyaan ini sering muncul karena U2, V2, dan W2 disatukan. Namun yang disatukan adalah ujung belitan, bukan tiga kabel fasa sumber secara langsung.

Masing-masing fasa sumber terlebih dahulu melewati winding motor yang memiliki impedansi. Pada sistem tiga fasa seimbang, arus dari ketiga winding mempunyai pergeseran fasa 120° dan jumlah vektornya pada titik Star adalah nol.

Karena itu titik Star tidak sama dengan menghubungkan L1, L2 dan L3 secara langsung.

Baca juga: Kenapa Hubungan Star pada Motor 3 Phase Tidak Menyebabkan Short Circuit?.

Hubungan Delta (Δ) pada Motor 3 Fasa

Dalam hubungan Delta, akhir satu winding dihubungkan dengan awal winding lainnya sehingga terbentuk rangkaian segitiga.

Salah satu konfigurasi sambungan yang umum adalah:

• U1 – W2;
• V1 – U2;
• W1 – V2.

Urutan fisik jumper dapat terlihat berbeda tergantung tata letak terminal box dan penandaan motor. Karena itu selalu mengikuti diagram pada nameplate atau terminal box motor.

Rumus Tegangan dan Arus Hubungan Delta

V_L = V_Ph

I_L = √3 × I_Ph

Dalam operasi Delta, setiap winding menerima tegangan line penuh sehingga motor dapat menghasilkan torsi dan daya sesuai kondisi operasi dan ratingnya.

Kenapa Arus Star Hanya Sekitar 1/3 Arus Delta?

Misalkan impedansi setiap winding adalah Z dan tegangan line adalah V_L.

Saat Delta

I_PhΔ = V_L / Z

I_LΔ = √3 × V_L / Z

Saat Star

I_LY = I_PhY = V_L / (√3 × Z)

Perbandingannya:

I_LY / I_LΔ = 1/3

Inilah dasar mengapa Star Delta dapat mengurangi arus starting dari jaringan.

Rangkaian Kontrol Star Delta

Selain power circuit, Star Delta membutuhkan control circuit yang menentukan urutan kerja kontaktor.

Urutan sederhananya:

1. Push button Start ditekan.
2. Main contactor aktif dan melakukan self-holding.
3. Star contactor aktif.
4. Timer mulai menghitung.
5. Setelah waktu transisi tercapai, timer melepaskan Star contactor.
6. Setelah Star benar-benar OFF, Delta contactor diizinkan aktif.
7. Motor beroperasi dalam Delta.
8. Push button Stop atau overload trip akan melepaskan rangkaian kontrol.

Interlock Star dan Delta Sangat Penting

Kontaktor Star dan Delta tidak boleh aktif pada waktu bersamaan. Jika keduanya menutup bersamaan pada konfigurasi tertentu, dapat terjadi hubungan antar-fasa melalui rangkaian kontaktor dan menimbulkan gangguan serius.

Karena itu digunakan:

• electrical interlock menggunakan auxiliary NC contact;
• mechanical interlock antara Star dan Delta contactor jika tersedia.

Kontak NC Delta dipasang pada rangkaian coil Star, sedangkan kontak NC Star dipasang pada rangkaian coil Delta sehingga keduanya saling mengunci.

Baca juga: Normally Close dan Normally Open.

Komponen Rangkaian Star Delta

1. Proteksi Hubung Singkat

Perangkat seperti fuse, MCB, MCCB, atau motor protection circuit breaker dapat digunakan tergantung desain dan koordinasi sistem.

MCB tidak boleh dipilih hanya berdasarkan arus nominal motor. Starting characteristic, breaking capacity dan koordinasi proteksi harus diperhitungkan.

2. Push Button

Push button Start umumnya menggunakan kontak NO, sedangkan Stop menggunakan kontak NC.

3. Kontaktor Magnet

Star Delta umumnya menggunakan tiga kontaktor magnet: Main, Star dan Delta.

Pemilihan contactor harus mengikuti rating motor, utilization category, konfigurasi starter dan tabel koordinasi dari produsen. Tidak tepat menentukan ketiga kontaktor hanya berdasarkan satu persentase tanpa melihat skema serta rekomendasi produsennya.

4. Thermal Overload Relay

TOR berfungsi memberikan proteksi terhadap kondisi overload sesuai karakteristik dan settingnya.

Posisi pemasangan overload relay pada rangkaian Star Delta memengaruhi setting arusnya. Karena itu setting TOR harus disesuaikan dengan apakah overload ditempatkan in-line atau inside-delta, serta rekomendasi produsen.

5. Timer Delay Relay

TDR digunakan untuk mengatur perpindahan dari Star menuju Delta.

Perbedaan Star Delta dan DOL

Aspek	Star Delta	DOL
Arus starting	Lebih rendah	Lebih tinggi
Torsi starting	Sekitar 1/3 DOL-Delta secara teoritis	Torsi starting penuh sesuai karakteristik motor
Jumlah kontaktor	Umumnya 3	Umumnya 1
Kompleksitas	Lebih kompleks	Lebih sederhana
Terminal motor	Membutuhkan akses enam ujung winding	Tidak membutuhkan switching enam ujung winding
Kesesuaian beban	Beban dengan torsi awal rendah sampai moderat	Jika sistem mampu menerima arus starting dan beban membutuhkan torsi lebih tinggi

Baca juga: Mengenal Rangkaian Direct On Line (DOL).

Kapan Sebaiknya Menggunakan Star Delta?

Star Delta dapat dipertimbangkan apabila:

• motor mempunyai enam terminal belitan;
• rating Delta motor sesuai dengan tegangan jaringan;
• sumber listrik perlu dibatasi dari arus starting DOL yang tinggi;
• beban tidak membutuhkan torsi starting besar;
• motor mampu berakselerasi mendekati kecepatan nominal selama mode Star.

Kapan Star Delta Tidak Cocok?

Metode ini kurang cocok jika:

• motor hanya menyediakan tiga terminal;
• motor tidak dirancang Delta pada tegangan jaringan;
• beban membutuhkan torsi starting tinggi;
• perpindahan Star ke Delta menyebabkan gangguan mekanis atau listrik yang tidak dapat diterima;
• aplikasi membutuhkan kontrol akselerasi yang lebih halus.

Untuk aplikasi yang membutuhkan pengaturan starting lebih halus, soft starter atau Variable Frequency Drive (VFD) dapat dipertimbangkan sesuai kebutuhan sistem.

Masalah yang Sering Terjadi pada Rangkaian Star Delta

Motor Hanya Bisa Star tetapi Tidak Masuk Delta

Periksa timer, auxiliary contact, Delta contactor, control voltage, wiring interlock, serta continuity coil kontaktor Delta.

MCB atau MCCB Trip Saat Masuk Delta

Kemungkinan penyebab antara lain wiring Delta salah, motor belum cukup cepat ketika transisi, kontaktor Star belum benar-benar release, terjadi overlap Star-Delta, atau setting/proteksi tidak sesuai.

Motor Berputar Lemah Saat Star

Penurunan torsi saat Star merupakan karakteristik normal. Namun jika motor gagal berakselerasi, kemungkinan beban terlalu berat untuk metode Star Delta atau terdapat masalah motor/suplai.

Kontaktor Star dan Delta Aktif Bersamaan

Ini merupakan kondisi berbahaya. Periksa electrical interlock, mechanical interlock, timer, auxiliary contact dan kesalahan wiring sebelum rangkaian diberi tegangan kembali.

Kelebihan dan Kekurangan Rangkaian Star Delta

Kelebihan	Kekurangan
Mengurangi arus starting	Torsi starting ikut turun
Teknologi sederhana dan sudah luas digunakan	Membutuhkan tiga kontaktor dan timer
Biaya umumnya lebih sederhana dibanding drive elektronik tertentu	Tidak dapat digunakan pada semua motor
Mengurangi dampak starting terhadap jaringan	Dapat timbul transient ketika berpindah Star ke Delta

Kesimpulan

Rangkaian Star Delta adalah metode starting motor tiga fasa yang menggunakan hubungan Star pada tahap awal kemudian berpindah ke Delta setelah motor mencapai kecepatan yang cukup.

Dalam hubungan Star, setiap winding menerima tegangan sebesar V_L/√3. Akibatnya, arus line starting secara ideal sekitar sepertiga dibanding starting langsung dalam Delta. Namun torsi starting juga berkurang menjadi sekitar sepertiga.

Star Delta hanya boleh digunakan apabila motor memiliki enam terminal dan rating Delta motor sesuai dengan tegangan jaringan. Sebagai contoh, pada jaringan 400 V motor yang lazim digunakan memiliki rating sekitar 400/690 V Δ/Y.

Dalam rangkaian otomatis digunakan Main Contactor, Star Contactor, Delta Contactor dan Timer Delay Relay. Interlock antara kontaktor Star dan Delta sangat penting karena keduanya tidak boleh aktif secara bersamaan.

FAQ Rangkaian Star Delta

Apa itu Rangkaian Star Delta?

Rangkaian Star Delta adalah metode starting motor induksi tiga fasa dengan menghubungkan winding dalam Star saat starting kemudian mengubahnya menjadi Delta untuk operasi normal.

Apa fungsi Rangkaian Star Delta?

Fungsi utamanya adalah mengurangi arus starting motor dan mengurangi dampak lonjakan arus terhadap jaringan listrik.

Berapa arus starting Star Delta?

Untuk motor yang sama dan dibandingkan dengan starting DOL dalam Delta pada tegangan line yang sama, arus line saat Star secara ideal sekitar sepertiga.

Berapa torsi starting Star Delta?

Torsi starting dalam Star secara teoritis sekitar sepertiga dari torsi starting ketika motor langsung dihubungkan Delta.

Motor berapa Volt yang bisa menggunakan Star Delta pada jaringan 400 V?

Motor harus dirancang beroperasi Delta pada sekitar 400 V. Contoh rating yang umum adalah 400/690 V Δ/Y dan motor menyediakan enam terminal winding.

Kenapa Star Delta menggunakan tiga kontaktor?

Satu kontaktor digunakan sebagai Main Contactor, satu membentuk hubungan Star saat starting, dan satu membentuk hubungan Delta saat operasi normal.

Berapa detik timer Star Delta?

Tidak ada waktu yang berlaku untuk semua motor. Setting timer harus mengikuti waktu akselerasi motor dan beban sehingga motor sudah mencapai kecepatan yang cukup sebelum berpindah ke Delta.

Kenapa kontaktor Star dan Delta tidak boleh aktif bersamaan?

Karena aktif bersamaan dapat menghasilkan hubungan yang salah antar-fasa dan menyebabkan arus gangguan besar. Karena itu rangkaian harus menggunakan electrical dan/atau mechanical interlock.

Artikel Terkait

Untuk mempelajari rangkaian kontrol motor lebih lanjut, baca juga Rangkaian Kontrol Motor Listrik Hidup Berurutan Otomatis, Mengenal Rangkaian Forward Reverse Motor Listrik 3 Fasa, Mengenal Rangkaian Direct On Line (DOL), motor listrik tiga fasa, dan Kenapa Hubungan Star pada Motor 3 Phase Tidak Menyebabkan Short Circuit?.

Sumber Referensi

IEC 60947-4-1:2023, corrected version 2026-03. Low-voltage switchgear and controlgear – Part 4-1: Contactors and motor-starters – Electromechanical contactors and motor-starters.

ABB. Motor Protection and Control – Star-delta starters protected by overload relays. ABB technical documentation.

ABB. Star-Delta Starting of Three-Phase Asynchronous Motors – Contactor Selection and Starting Characteristics.

Addawami, Faiz, dan Ananda Yhuto Wibisono Putra. 2022. Sistem Kerja Rangkaian Kontrol Star Delta pada Motor 3 Fasa. Jurnal Teknik Mesin, Industri, Elektro dan Informatika (JTMEI), 1(4), 56–65.

Agustian, Bayu, Jhoni Hidayat, dan Ayu Fitriani. 2024. Rancang Bangun Kontrol Rangkaian Star Delta Motor 3 Fasa di Laboratorium Teknik Elektro Universitas Tjut Nyak Dhien. Jurnal Persegi Bulat, 3(1).