Overload Relay : Jenis, cara kerja, Apa itu Perlindungan Beban Berlebih?

Pengantar Motor

Motor listrik merupakan komponen integral dari peralatan industri, mainan, kendaraan, dan perangkat elektronik. Motor Listrik dirancang untuk mengubah energi listrik menjadi energi mekanik. Perangkat ini mungkin diberi daya oleh sumber AC atau DC. Blower, kipas angin, kompresor, derek, ekstruder, dan penghancur adalah beberapa perangkat penting yang dilengkapi dengan motor listrik, Jenis Jenis Motor Listrik

Apa itu Motor Induksi?

Motor induksi, juga disebut sebagai motor sinkron, adalah salah satu jenis utama motor listrik AC yang digunakan di lingkungan komersial dan industri. Motor ini memiliki lilitan armortisseur, dan bekerja berdasarkan prinsip induksi elektromagnetik.

Medan elektro-magnet di rotor dihasilkan oleh medan putar stator. Singkatnya, daya ditransfer ke belitan rotor oleh stator melalui induksi. Ada dua jenis utama motor induksi - motor induksi fase tunggal dan motor induksi tiga fase, untuk mengetahui lebih lengkap mengenai motor induksi silahkan baca Motor Induksi Tiga Fasa, dasar teori, konstruksi, cara kerja.

Pengantar Motor Induksi Tiga Fase

Ini adalah salah satu jenis motor listrik yang paling banyak digunakan; dan, merupakan bagian integral dari hampir 80% aplikasi industri.

Popularitasnya karena konstruksinya yang kokoh, karakteristik pengoperasian yang sangat baik, pengaturan kecepatan, dan tidak adanya komutator. Seperti motor induksi biasa, motor ini juga terdiri dari stator dan rotor.

Stator: Ini adalah elemen stasioner dari motor induksi. Stator adalah kerangka silinder kecil yang membawa inti silinder dari rotor. Ini fitur stempel berlubang yang berbeda untuk membawa gulungan tiga fase. Belitan stator memiliki jarak 120 derajat.
Rotor: Ini adalah bagian motor yang berputar. Fitur rotor slot silinder laminasi dengan konduktor tembaga atau aluminium yang telah bergabung ujungnya. Itu adalah poros motor.

Rotor dari motor induksi tiga fasa diklasifikasikan sebagai rotor lilitan fasa atau rotor cincin selip dan rotor sangkar tupai. Di antara keduanya, rotor sangkar tupai adalah salah satu yang paling umum.

Motor Induksi Sangkar Tupai

Motor induksi yang dilengkapi dengan rotor sangkar tupai dikenal sebagai motor induksi sangkar tupai. motor induksi sangkar tupai mendapatkan namanya karena rotornya menyerupai "kandang" silinder berputar yang mungkin Anda temukan di kandang tupai atau hamster.

Motor ini tersedia dalam ukuran mulai dari tenaga kuda fraksional (HP) kurang dari satu kilowatt hingga 10.000 HP (puluhan megawatt). Faktor-faktor seperti kesederhanaan, konstruksi yang kokoh, dan kecepatan konstan dalam berbagai ukuran beban telah berkontribusi pada popularitasnya. Seperti motor induksi lainnya, motor sangkar tupai terdiri dari:

Rotor: Merupakan komponen berbentuk silinder yang dipasang pada poros. Ini berisi bar konduktif yang terorganisir secara longitudinal. Batangnya terbuat dari tembaga atau aluminium, dan diatur menjadi alur, yang dihubungkan di ujungnya untuk membentuk struktur seperti sangkar. Rotor memiliki inti berlapis, yang membantu menghindari kehilangan daya akibat arus histeresis dan Eddy. Konduktor rotor miring, yang membantu mencegah cogging selama permulaan peralatan. Juga, kemiringan ini memastikan peningkatan rasio transformasi antara rotor dan stator.
Stator: Terdiri dari belitan tiga fase di sepanjang inti. Stator ditempatkan di rumah logam. Gulungan pada stator diatur sedemikian rupa sehingga terpisah 120 derajat di ruang angkasa, dan dipasang pada inti besi berlapis. Inti besi ini menyediakan jalur keengganan untuk fluks yang dihasilkan oleh arus AC.

Apa itu Overload Protection?

Ketika motor menarik arus berlebih, ini disebut sebagai kelebihan beban. Hal ini dapat menyebabkan motor menjadi terlalu panas dan merusak lilitan motor. Oleh karena itu, penting untuk melindungi motor, rangkaian cabang motor, dan komponen rangkaian cabang motor dari kondisi kelebihan beban.

Relai beban berlebih melindungi motor, sirkuit cabang motor, dan komponen sirkuit cabang motor dari panas yang berlebihan akibat kondisi beban berlebih. Overload Relay merupakan bagian dari motor starter (perakitan kontaktor plus relai beban berlebih). untuk mengetahui lebih lengkap mengenai Kontaktor silahkan baca Kontaktor Penjelasan, Komponen, Prinsip kerja

Overload Relay melindungi motor dengan memantau arus yang mengalir di sirkuit. Jika arus naik di atas batas tertentu selama periode tertentu

waktu, maka Overload Relay akan trip, mengoperasikan kontak tambahan yang mengganggu sirkuit kontrol motor, menghilangkan daya kontaktor. Ini mengarah pada pelepasan daya ke motor. Tanpa daya, motor dan komponen rangkaian motor tidak akan mengalami panas berlebih dan menjadi rusak.

Overload Relay dapat diatur ulang secara manual, dan beberapa relai beban berlebih akan diatur ulang secara otomatis setelah jangka waktu tertentu. Setelah itu, motor dapat di-restart.

Cara Kerja Overload Relay

Overload Relay dihubungkan secara seri dengan motor, sehingga arus yang mengalir ke motor saat motor beroperasi juga mengalir melalui relai beban lebih. Ini akan trip pada tingkat tertentu ketika ada arus berlebih yang mengalir melaluinya.

Ini menyebabkan sirkuit antara motor dan sumber listrik terbuka. Overload Relay dapat disetel ulang secara manual atau otomatis setelah durasi waktu yang telah ditentukan. Motor dapat dihidupkan ulang setelah penyebab kelebihan beban diidentifikasi dan diperbaiki.

Jenis Overload Relay

Overload Relay Bimetalik

Banyak Overload Relay menyertakan elemen bimetalik atau strip bimetalik, juga disebut sebagai elemen pemanas. Strip bi-logam terbuat dari dua jenis logam - satu dengan koefisien muai rendah, dan satu lagi dengan koefisien muai yang tinggi. Strip bimetalik ini dipanaskan oleh belitan di sekitar strip bimetal, yang membawa arus.

Kedua strip logam akan mengembang karena panas. Akan tetapi, logam dengan koefisien muai yang tinggi akan lebih memuai dibandingkan logam dengan koefisien muai yang rendah. Ekspansi yang berbeda dari strip bimetal ini menyebabkan bimetal menekuk ke arah logam dengan koefisien muai yang rendah.

Saat strip menekuk, strip tersebut menggerakkan mekanisme kontak tambahan dan menyebabkan relai beban berlebih biasanya kontak tertutup terbuka. Akibatnya, rangkaian kumparan kontaktor terganggu. Jumlah panas yang dihasilkan dapat dihitung dengan Hukum Pemanasan Joule. Ini dinyatakan sebagai H ∝ I2Rt.

I adalah arus lebih yang mengalir melalui belitan di sekitar strip bimetal dari relai beban berlebih.
R adalah hambatan listrik dari belitan di sekitar strip bimetal.
t adalah periode waktu di mana arus I mengalir melalui belitan di sekitar strip bimetal.

Persamaan di atas mendefinisikan bahwa panas yang dihasilkan oleh belitan akan berbanding lurus dengan periode waktu aliran arus lebih yang melalui belitan.

Dengan kata lain, semakin kecil arusnya maka semakin lama overload relay yang akan trip dan semakin tinggi arusnya maka semakin cepat overload relay akan trip, malah akan jauh lebih cepat trip karena pengoperasian relay adalah fungsi dari arus kuadrat.

Relai beban berlebih bimetal sering ditentukan ketika reset otomatis rangkaian diperlukan, dan terjadi karena bimetal telah mendingin dan kembali ke keadaan semula (bentuk). Setelah ini terjadi, motor dapat dihidupkan ulang. Jika penyebab kelebihan beban tidak diperbaiki, relai akan trip kembali, dan reset pada interval yang telah ditentukan.

Penting untuk berhati-hati selama pemilihan relai yang kelebihan beban, karena trip dan reset yang berulang dapat mengurangi masa pakai mekanis relai dan dapat menyebabkan kerusakan pada motor.

Dalam banyak aplikasi, motor dipasang di lokasi dengan suhu lingkungan konstan, dan relai beban berlebih serta starter motor dapat dipasang di lokasi berbeda, yang mengalami suhu lingkungan berbeda.

Dalam aplikasi semacam itu, titik perjalanan relai beban berlebih dapat bervariasi bergantung pada beberapa faktor. Aliran arus melalui motor dan suhu udara di sekitarnya adalah dua faktor yang dapat menyebabkan trip dini. Dalam kasus seperti itu, relai beban berlebih bimetalik kompensasi ambien digunakan.

Relai jenis ini menampilkan dua jenis strip bi-metal - strip bi-metal kompensasi dan strip bi-metal primer non-kompensasi. Pada suhu sekitar, kedua strip ini akan menekuk secara merata, sehingga mencegah relai beban berlebih dari gangguan gangguan.

Namun, strip bi-metal primer adalah satu-satunya strip yang terpengaruh oleh aliran arus melalui elemen pemanas dan motor. Dalam kondisi kelebihan beban, unit perjalanan akan digerakkan oleh strip bi-metal primer.

Overload Relay Eutektik

Jenis relai beban berlebih ini terdiri dari belitan pemanas, mekanisme mekanis untuk aktivasi mekanisme tersandung, dan paduan eutektik. Paduan eutektik adalah kombinasi dari dua atau lebih bahan, yang mengeras atau meleleh pada suhu tertentu yang diketahui.

Dalam relai beban berlebih, paduan eutektik terkandung dalam tabung, yang sering digunakan bersama dengan roda ratchet pegas untuk mengaktifkan mekanisme tersandung selama operasi beban berlebih. Arus motor melewati belitan pemanas kecil. Selama kelebihan beban, tabung paduan eutektik dipanaskan oleh gulungan pemanas.

Paduan meleleh karena panas, sehingga melepaskan roda ratchet, dan memungkinkannya berputar. Tindakan ini memulai pembukaan kontak bantu tertutup di relai beban berlebih.

Relai kelebihan muatan eutektik hanya dapat disetel ulang secara manual setelah tersandung. Reset ini biasanya dilakukan melalui tombol reset, yang ditempatkan di penutup relai. Unit pemanas yang dipasang pada relai dipilih berdasarkan arus beban penuh motor.

Overload Relay Solid State

Relai ini biasanya disebut sebagai Overload Relay elektronik. Tidak seperti relai beban berlebih bimetalik dan eutektik, relai beban berlebih elektronik ini mengukur arus secara elektronik. Meskipun tersedia dalam berbagai desain, Overload Relay elektronik memiliki fitur dan manfaat yang sama. Desain tanpa pemanas adalah salah satu keunggulan utama relai ini.

Desain ini membantu mengurangi biaya dan upaya pemasangan. Selain itu, desain tanpa pemanas tidak sensitif terhadap perubahan suhu sekitar, yang membantu meminimalkan gangguan tersandung. Relai ini juga memberikan perlindungan dari kehilangan fase - lebih efektif daripada relai beban berlebih paduan bimetalik atau eutektik.

Relai ini dapat dengan mudah mendeteksi hilangnya fasa, dan mengoperasikan kontak tambahan untuk membuka sirkuit kontrol motor. Overload Relay solid state memungkinkan penyesuaian waktu trip dan titik setel dengan mudah.

Overload Relay Tripping

Waktu trip dari overload relay akan berkurang ketika arus meningkat. Fungsi ini diplot pada kurva waktu terbalik di bawah ini, dan disebut sebagai kelas perjalanan. Kelas perjalanan juga menunjukkan waktu yang dibutuhkan oleh relai untuk dibuka dalam kondisi kelebihan beban.

Kelas Trip 5, 10, 20, dan 30 adalah hal biasa. Kelas-kelas ini menyarankan bahwa relai beban berlebih akan trip dalam 5, 10, 20, dan 30 detik. Tripping ini biasanya terjadi saat motor menjalankan 720% dari beban penuhnya. Trip Class 5 cocok untuk motor yang menuntut triping cepat, sedangkan Class 10 biasanya lebih disukai untuk motor dengan kapasitas termal rendah seperti pompa submersible.

Kelas 10 dan 20 digunakan untuk aplikasi tujuan umum, sedangkan Kelas 30 digunakan untuk beban dengan inersia tinggi. Relai kelas 30 membantu menghindari gangguan gangguan.