RSS

Relay

15 Apr

RELAI

1. Relai Pengendali Elektromekanis

Relai pengendali Elektromekanis (an electromechanical relay = EMR) adalah saklar magnetis. Relai ini menghubungkan rangkaian beban ON atau OFF dengan pemberian energi elektromagnetis, yang membuka atau menutup kontak pada rangkaian. EMR mempunyai variasi aplikasi yang luas baik pada rangkaian listrik maupun elektronis. Misalnya EMR dapat digunakan pada control dari kran-daya cairan dan di banyak kontrol urutan mesin, misalnya operasi pemboran (tanah), pemboran (pelat), penggilingan dan penggerindaan.

Relai biasanya hanya mempunyai satu kumparan, tetapi relai dapat mempunyai beberapa kontak. Jenis EMR diperlihatkan pada gambar 1. Relai elektromekanis berisi kontak diam dan kontak bergerak. Kontak yang bergerak dipasangkan pada plunger. Kontak ditunjuk sebagai normally open (NO) dan normally close (NC). Apabila kumparan diberi tenaga, terjadi medan elektromagnetis. Aksi dari medan pada gilirannya menyebabkan plunger bergerak pada kumparan menutup kontak NO dan membuka kontak NC. Jarak gerak plunger biasanya pendek – sekitar 1¼ inci atau kurang.

Gambar 1. Relai elektromekanis (electromechanical relay = EMR)

Kontak normally open akan membuka ketika tidak ada arus mengalir pada kumparan, tetapi tertutup secepatnya setelah kumparan menghantarkan arus atau diberi tenaga. Kontak normally close akan tertutup apabila kumparan tidak diberi daya dan membuka ketika kumparan diberi  daya. Masing-masing kontak biasanya digambarkan sebagai kontak yang tampak dengan kumparan tidak diberi daya. Masing-masing kontak biasanya digambarkan sebagai kontak yang tampak dengan kumparan tidak diberi daya. Sebagian besar relai kontrol mesin mempunyai beberapa ketentuan untuk pengubahan kontak normally open menjadi normally closed, atau sebaliknya. Itu berkisar dari kontak sederhana “flip-over” untuk melepaskan kontak dan menempatkan kembali dengan perubahan lokasi pegas.

Banyak EMR yang mempunyai beberapa perangkat kontak yang dioperasikan dengan kumparan tunggal. Misalnya relai yang digunakan untuk mengontrol beberapa operasi penghubungan dengan arus tunggal terpisah. Tipe relai kontrol yang digunakan untuk mengontrol dua lampu tanda diperlihatkan pada Gambar 2. Dengan saklar membuka, kumparan ICR dihilangkan tenaganya. Rangkaian pada lampu pilot hijau terhubung melalui kontak NC ICR 2, sehingga lampu tersebut akan menyala. Pada saat yang sama rangkaian pada lampu pilot merah terbuka melalui kontak  NO ICR 1, sehingga lampu tersebut akan padam. Kalau saklar tertutup, kumparan diberi tenaga. Kontak NO ICR 1 menutup pada switch lampu pilot merah menyala. Pada waktu yang sama, kontak NC ICR 2 membuka untuk menghidupkan lampu pilot hijau.

Gambar 2. Relai yang digunakan untuk mengontrol beberapa operasi penghubungan dengan arus tunggal terpisah.

Pada umumnya kontrol digunakan sebagai alat pembantu untuk kontrol penghubungan rangkaian dan beban. Misalnya, motor kecil, solenoida, dan lampu pilot. EMR dapat digunakan untuk mengontrol rangkaian beban tegangan tinggi dengan rangkaian kontrol tegangan-rendah. Ini memungkinkan sebab kumparan dan kontak dari relai secara listrik terisolasi satu sama lain. Dari segi keamanan, rangkaian tersebut mempunyai perlindungan ekstra bagi operator. Misalnya, anggap bahwa Anda ingin menggunakan relai untuk mengontrol rangkaian lampu 120 V dengan rangkaian kontrol 12 V. Lampu akan dirangkai seri dengan kontak relai pada sumber 120 V (Gambar 3). Saklar akan dirangkai seri terhadap kumparan relai pada sumber 12 V. Pengoperasian saklar adalah dengan memberi energi atau menghilangkan energi kumparan. Hal ini pada gilirannya akan menutup atau membuka kontak pada saklar ON atau OFF lampu.

Gambar 3. Penggunaan relai untuk mengontrol rangkaian beban tegangan tinggi dengan rangkaian kontrol tegangan rendah-rendah.

Aplikasi pokok relai yang lain adalah untuk mengontrol rangkaian beban arus-tinggi dengan rangkaian kontrol arus-rendah. Hal ini memungkinkan karena arus yang dapat ditangani oleh kontak dapat jauh lebih besar dibandingkan dengan yang diperlukan untuk mengoperasikan kumparan. Kumparan relai mampu dikontrol dengan sinyal arus-rendah dari rangkaian terpadu dan transistor seperti diperlihatkan pada Gambar 4. Pada rangkaian tersebut, sinyal kontrol elektronis menghidupkan atau mematikan transistor yang pada gilirannya menyebabkan kumparan relai diberi energi atau dihilangkan energinya. Arus pada rangkaian kontrol yang terdiri dari transistor dan kumparan relai sangat kecil. Arus pada rangkaian daya, yang terdiri dari kontak-kontak dan motor kecil, jauh lebih besar dalam perbandingan.

Gambar 4. Penggunaan relai untuk mengontrol rangkaian beban arus-tinggi dengan rangkaian kontrol arus-rendah

Level tegangan pada kumparan relai yang diberi energi, menyebabkan penghubungan kontak yang disebut tegangan pada kumparan relai di mana kontak kembali pada kondisi tidak dioperasikan disebut tegangan  “drop out” (tegangan lepas). Kumparan relai dirancang untuk tidak lepas sampai penurunan tegangan pada penurunan-tegangan minimum sekitar 85 % dari tegangan kerja. Kumparan relai juga tidak akan menarik (memberi energi) sampai tegangan meningkat pada 85 % tegangan kerja. Pada umumnya kumparan akan beroperasi terus-menerus pada 110% dari tegangan kerja, tanpa merusakkan kumparan. Kumparan relai sekarang dibuat dari konstruksi cekatan. Hal ini membantu mengurangi penyerapan kelembaban dan meningkatan kekuatan mekanis.

Ada juga perbedaan arus pada kumparan relai pada kumparan relai pada waktu kumparan pertama kali diberi energi dengan ketika kontak dioperasikan secara penuh. Ketika kumparan diberi energi, plunger keluar dari posisinya. Karena celah yang terbuka pada rangkaian (lintasan magnet), arus pertama kali pada kumparan adalah besar. Level arus pada waktu itu disebut arus  “in rush” atau arus kejut. Pada saat plunger bergerak ke kumparan, menutup celah,level arus turun pada harga yang lebih rendah. Harga yang lebih rendah itu disebut arus segel (sealed). Arus kejut hamper 6 sampai 8 kali arus segel.

Relai elektromekanis dibuat dalam berbagai jenis untuk berbagai jenis untuk berbagai aplikasi. Kumparan relai dan kontak mempunyai ukuran kerja yang terpisah. Kumparan relai biasanya dirancang bekerja pada pengoperasian dengan arus dc atau ac, tegangan atau arus, tahanan dan daya pengoperasian normal. Kumparan relai yang sangat peka yang dirancang untuk bekerja pada rentang milli ampere rendah, sering dioperasikan dari transistor atau rangkaian terpadu. Gambar 5(a) memperlihatkan suatu relai jenis terbuka, tidak dikemas; kontak, kumparan, dan semua bagian yang bergerak ditunjukkan dan sehingga dapat dilihat. Dengan  relai jenis yang dikemas, tutup plastik menahan kontak sehingga tidak diekspos pada lingkungan yang korosif. Jenis steker yang diperlihatkan pada Gambar 5(b) dapat diubah tanpa mengganggu pengawatan rangkaian. Apabila relai digunakan pada suatu aplikasi, maka langkah pertama adalah harus menentukan tegangan kontrol (kumparan) pada relai yang akan bekerja. Terdapat kumparan yang mencakup sebagian besar tegangan standar.

(a) Relai kontrol industri tipikal

(b) Relai jenis tertutup

Gambar 5 Relai pengendali

Relai berbeda dalam jumlah dan susunan kontak. Meskipun ada beberapa kontak “single break” yang digunakan pada relai industri, sebagian relai yang digunakan pada kontrol peralatan mesin mempunyai kontak “double break” (Gambar 6). Semua kontak memantul pada saat penutupan, dan pada relai pengoperasian cepat, hal ini dapat menjadi sumber masalah. Penggunaan kontak “double break” mengurangi masalah ini.

(a) Kontak “double break” terbuka pada dua titik

(b) Kontak “single-break” terbuka pada satu titik

Gambar 6 Susunan kontak relai

Spesifikasi kontak relai yang paling penting adalah ukuran kerja arusnya. Ini menunjukkan besarnya arus maksimum yang dapat ditangani kontak. Tiga ukuran kerja umumnya adalah:

  • “In-rush” atau “kapasitas menghubungkan kontak.”
  • Kapasitas normal atau  kapasitas mengalirkan terus-menerus.
  • Kapasitas membuka atau kapasitas memutuskan.

Kontak juga dirancang untuk kemampuan kerja level maksimum tegangan ac atau dc yang dapat beroperasi. Oleh karana itu, sebagian besar relai yang digunakan pada rangkaian kontrol yang ukuran kerja kontaknya lebih rendah (0 sampai dengan 15 A maksimum pada 600 V), menunjukkan level arus yang dikecilkan pada tempat mereka bekerja. Meskipun relai kontrol dari berbagai pabrik berbeda dalam penampilan dan konstruksi, relai tersebut dapat ditukarkan pada sistem pengawatan kontrol jika spesifikasinya cocok dengan permintaan sistem.

Sebagian besar kontak pada saat ini dibuat dari campuran perak dibandingkan dari tembaga. Bahan ini digunakan karena konduktivitas perak yang bagus. Oksida perak yang membentuk pada kontak adalah juga penghantar yang bagus. Meskipun kontak kelihatan jelek atau bernoda, namun kontak-kontak tersebut masih dapat beroperasi dengan normal.

2. Relay Solid-State

Setelah melakukan tugas penghubungan selama beberapa dekade, EMR sekarang diganti dalam beberapa aplikasi dengan jenis baru dari relai, relai solid state (solid-state relay = SSR) (Gambar 7). Meskipun EMRs dan relai solid state dirancang untuk melakukan tugas yang sama, masing-masing mencapai hasil akhir dengan cara yang berbeda. Tetapi seperti EMRS, SSR, tidak mempunyai kumparan dan kontak sesungguhnya. Sebagai pengganti, digunakan alat penghubungan semikonduktor seperti transistor bipolar, MOSFET, SCR, atau triac. Relai solid  state tidak mempunyai bagian yang berputar, relai tersebut tahan terhadap goncangan dan getaran serta ditutup rapat terhadap kotoran dan kelembaban.

Seperti EMR, SSR merupakan aplikasi pada pengisolasian rangkaian kontrol tegangan-rendah dari rangkaian beban-daya-tinggi. Diagram blok dari relai solid state yang dirangkai secara optis diperlihatkan pada Gambar 8. Dioda yang memancarkan cahaya (LED), yang digabungkan pada rangkaian  input menyala mengeluarkan cahaya apabila kondisi pada rangkaian benar-benar untuk mengaktifkan relai. Cahaya LED pada fototransistor, yang kemudian menghantar, menyebabkan arus trigger diberikan pada triac. Jadi, output terisolasi dari input dengan LED sederhana dan susunan fototransistor, persis seperti electromagnet terisolasi dengan input dari kontak penghubungan pada EMR konvensional. Karena sorotan sinar digunakan sebagai medium kontrol, maka tidak ada tegangan naik atau desah listrik yang dihasilkan pada sisi kontrol relai. Paling sering, pendekatan kotak-hitam digunakan untuk memberi simbol SSR. Kuadrat atau bujur sangkar akan digunakan pada skema untuk menyajikan relai. Rangkaian internal tidak akan diperlihatkan dan hanya hubungan input dan output pada kontak yang akan diberikan.

(a) papan ganjalan rangkaian tercetak

(b) Ganjalan sekat

(c) Konstruksi internal

Gambar 7 Relai solid state ( Solid state relay = SSR)

(a) Rangkaian internal

(b) Simbol skematik

Gambar 8 SSR yang dirangkai secara optis

 
Tinggalkan komentar

Ditulis oleh pada April 15, 2010 in Instalasi Listrik 2

 

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

Logo WordPress.com

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Gambar Twitter

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Foto Facebook

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Foto Google+

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s

 
%d blogger menyukai ini: