Relay Elektromagnetik Bekerja | Jenis Relay Elektromagnetik
Relai Elektromagnetik
Relai elektromagnetik adalah relai yang dioperasikan oleh tindakan elektromagnetik. Relai perlindungan listrik modern sebagian besar berbasis mikroprosesor, tetapi relai elektromagnetik masih mempertahankan tempatnya. Akan membutuhkan waktu yang jauh lebih lama untuk menggantikan semua relai elektromagnetik dengan relai statis berbasis mikroprosesor. Jadi sebelum membahas detail sistem relai perlindungan, kita harus meninjau berbagai jenis relai elektromagnetik.
Cara Kerja Relai Elektromagnetik
Secara praktis, semua perangkat relai didasarkan pada satu atau lebih dari jenis-jenis relai elektromagnetik berikut.
Pengukuran magnitudo,
Perbandingan,
Pengukuran rasio.
Prinsip kerja relai elektromagnetik didasarkan pada beberapa prinsip dasar. Berdasarkan prinsip kerja ini, relai dapat dibagi menjadi jenis-jenis relai elektromagnetik berikut.
Relai tipe tarik engkol,
Relai tipe cakram induksi,
Relai tipe cangkir induksi,
Relai tipe balok seimbang,
Relai tipe gulungan bergerak,
Relai tipe besi bergerak dipolarisasi.
Relai Tipe Tarik Engkol
Relai tipe tarik engkol adalah relai paling sederhana baik dalam konstruksi maupun prinsip kerjanya. Jenis-jenis relai elektromagnetik ini dapat digunakan sebagai relai magnitudo atau relai rasio. Relai ini digunakan sebagai relai bantu, relai kontrol, relai arus berlebih, relai arus kurang, relai tegangan berlebih, relai tegangan kurang, dan relai pengukur impedansi.
Konstruksi engkol engsel dan tipe peluncur adalah yang paling umum digunakan untuk jenis-jenis relai elektromagnetik. Dari kedua desain konstruksi, tipe engkol engsel lebih sering digunakan.
Kita tahu bahwa gaya yang diberikan pada engkol secara langsung proporsional dengan kuadrat fluks magnetik di celah udara. Jika kita abaikan efek saturasi, persamaan untuk gaya yang dialami oleh engkol dapat dinyatakan sebagai,
Di mana, F adalah gaya bersih, K’ adalah konstanta, I adalah arus rms dari gulungan engkol, dan K’ adalah gaya pembatas.
Kondisi ambang batas untuk operasi relai akan dicapai ketika KI2 = K’.
Jika kita perhatikan persamaan di atas, akan terlihat bahwa operasi relai bergantung pada konstanta K’ dan K untuk nilai tertentu dari arus gulungan.
Dari penjelasan dan persamaan di atas, dapat disimpulkan bahwa, operasi relai dipengaruhi oleh
Ampere – putaran yang dihasilkan oleh gulungan operasi relai,
Ukuran celah udara antara inti relai dan engkol,
Gaya pembatas pada engkol.
Konstruksi Relai Tipe Tarik
Relai ini pada dasarnya adalah gulungan elektromagnetik sederhana, dan sebuah peluncur engsel. Setiap kali gulungan diberi energi, peluncur akan tertarik ke inti gulungan. Beberapa kontak NO-NC (Normal Terbuka dan Normal Tertutup) disusun secara mekanis dengan peluncur ini, sehingga, kontak NO menjadi tertutup dan kontak NC menjadi terbuka di akhir gerakan peluncur. Secara normal, relai tipe tarik engkol adalah relai yang dioperasikan oleh DC. Kontak-kontak tersebut disusun sedemikian rupa, sehingga setelah relai dioperasikan, kontak tidak dapat kembali ke posisi semula bahkan setelah engkol tidak diberi energi. Setelah operasi relai, jenis-jenis relai elektromagnetik ini harus di-reset secara manual.
Relai tipe tarik engkol, karena konstruksi dan prinsip kerjanya, merupakan operasi yang instan
.
Relai Tipe Cakram Induksi
Relai tipe cakram induksi terutama terdiri dari satu cakram yang berputar.
Cara Kerja Relai Tipe Cakram Induksi
Setiap relai tipe cakram induksi bekerja berdasarkan prinsip Ferrari yang sudah dikenal. Prinsip ini menyatakan, torsi dihasilkan oleh dua fluks yang terpisah fase, yang proporsional dengan hasil kali magnitudenya dan perbedaan fase antara keduanya. Matematikanya dapat dinyatakan sebagai-
Relai tipe cakram induksi didasarkan pada prinsip yang sama seperti amperemeter atau voltmeter, atau watmeter atau watthour meter. Pada relai induksi, torsi defleksi dihasilkan oleh arus eddy dalam disc aluminium atau tembaga oleh fluks dari elektromagnet AC. Di sini, disc aluminium (atau tembaga) diletakkan antara kutub elektromagnet AC yang menghasilkan fluks φ yang tertinggal dari I dengan sudut kecil. Sebagai fluks ini terhubung dengan disc, pasti ada emf E2 di disc, tertinggal dari fluks φ dengan 90o. Karena disc murni resistif, arus terinduksi di disc I2 akan sefase dengan E2. Karena sudut antara φ dan I2 adalah 90o, maka torsi bersih yang dihasilkan dalam kasus tersebut adalah nol. Seperti,
Untuk mendapatkan torsi dalam relai tipe cakram induksi, diperlukan untuk menghasilkan medan putar.
Metode Penyamaran Kutub untuk Menghasilkan Torsi dalam Relai Tipe Cakram Induksi
Dalam metode ini, setengah dari kutub dikelilingi dengan cincin tembaga seperti yang ditunjukkan. Misalkan φ1 adalah fluks bagian yang tidak disamar. Sebenarnya, total fluks dibagi menjadi dua bagian yang sama ketika kutub dibagi menjadi dua bagian oleh slot.
Sebagai salah satu bagian dari kutub disamar oleh cincin tembaga, akan ada arus terinduksi di cincin penyamar yang akan menghasilkan fluks lain φ2‘ di kutub yang disamar. Jadi, fluks resultan dari kutub yang disamar akan menjadi jumlah vektor dari φ1 dan φ2. Katakanlah itu adalah φ2, dan sudut antara φ1 dan φ2 adalah θ. Dua fluks ini akan menghasilkan torsi resultan,
Ada tiga jenis bentuk cakram berputar utama yang tersedia untuk relai tipe cakram induksi. Mereka adalah spiral, bulat, dan vas, seperti yang ditunjukkan. Bentuk spiral dilakukan untuk mengkompensasi torsi pembatas yang bervariasi dari pegas kontrol yang melilit saat cakram berputar untuk menutup kontaknya. Untuk sebagian besar desain, cakram dapat berputar hingga 280o. Selanjutnya, kontak bergerak pada shift cakram diposisikan sedemikian rupa sehingga bertemu dengan kontak stasioner pada rangka relai ketika bagian radius terbesar cakram berada di bawah elektromagnet. Ini dilakukan untuk memastikan tekanan kontak yang memadai dalam relai tipe cakram induksi.
Ketika operasi kecepatan tinggi diperlukan, seperti dalam perlindungan diferensial, perjalanan sudut cakram sangat terbatas dan karenanya bentuk lingkaran atau bahkan bilah
dapat digunakan dalam relai elektromagnetik tipe cakram induksi.
Sometimes it is required that operation of an induction disc type relay should be done after successful operation of another relay. Such as inter locked over current relays are generally used for generator and bus bar protection. In that case, the
