Bagaimana Memilih Thermal Relay untuk Perlindungan Motor

Relay Panas untuk Perlindungan Overload Motor: Prinsip, Pemilihan, dan Aplikasi

Dalam sistem kontrol motor, sekring digunakan terutama untuk perlindungan arus pendek. Namun, mereka tidak dapat melindungi dari kelebihan panas yang disebabkan oleh overload berkepanjangan, operasi bolak-balik yang sering, atau operasi tegangan rendah. Saat ini, relay panas secara luas digunakan untuk perlindungan overload motor. Relay panas adalah perangkat pelindung yang bekerja berdasarkan efek termal arus listrik, dan pada dasarnya adalah jenis relai arus. Ia bekerja dengan menghasilkan panas melalui arus yang mengalir di elemen pemanasnya, menyebabkan strip bimetal (terbuat dari dua logam dengan koefisien ekspansi yang berbeda) berubah bentuk. Ketika deformasi mencapai ambang tertentu, ia mengaktifkan mekanisme penghubung, membuka sirkuit kontrol. Ini memutus energi kontak dan memutus sirkuit utama, sehingga melindungi motor dari overload.

Relay panas diklasifikasikan berdasarkan jumlah elemen pemanas: dua kutub dan tiga kutub. Relai tiga kutub dibagi lagi menjadi model dengan dan tanpa perlindungan hilang fase. Seri umum termasuk JR0, JR9, JR14, dan JR16. Karakteristik waktu-arus (karakteristik ampere-detik) relay panas biasanya menunjukkan perilaku waktu terbalik yang sesuai dengan kurva overload yang diperbolehkan motor: semakin besar arus overload, semakin singkat waktu trip; sebaliknya, semakin kecil arus overload, semakin lama waktu trip. Dengan pemilihan yang tepat, relay dapat trip sebelum motor mencapai batas termalnya, sehingga memanfaatkan kapasitas overload motor secara optimal sambil mencegah kerusakan.

Karena ukurannya kecil, struktur sederhana, dan biaya rendah, relay panas digunakan secara luas dalam aplikasi industri untuk perlindungan motor.

I. Perlindungan Motor dengan Relay Panas

Tipe koneksi gulungan stator motor menentukan karakteristik arus overload dan hilang fase, yang pada gilirannya menentukan jenis relay panas yang tepat.

Gulungan Stator Terhubung Star (Y)

Dalam koneksi star, arus garis sama dengan arus fase. Selama overload motor, ketiga arus fase biasanya meningkat. Ketika tegangan pasokan tiga fasa seimbang dan arus motor simetris, relay panas dua kutub dapat secara efektif melindungi motor tiga fasa. Namun, jika tegangan tiga fasa sangat tidak seimbang (misalnya, 4% ketidakseimbangan tegangan dapat menyebabkan hingga 25% ketidakseimbangan arus), atau jika terjadi short circuit satu fase di mana arus gangguan tidak melewati elemen pemanas, relay dua kutub mungkin gagal memberikan perlindungan yang memadai. Dalam kasus seperti itu, harus digunakan relay panas tiga kutub.

Gulungan Stator Terhubung Delta (Δ)

Dalam operasi normal, arus garis (I) = 0,58 × arus fase (Iφ), dan arus fase Iφ = 0,58 × arus garis I. Ketika salah satu fase pasokan hilang (misalnya, satu sekring putus), seperti ditunjukkan pada Gambar 1 (dengan fase B terbuka), karena impedansi gulungan yang sama, Ic = Ia + Ib = 1,5Iφ, dan Ib = (2/3)Ic. Ini menunjukkan bahwa arus garis tidak lagi secara akurat mencerminkan arus fase, jadi menggunakan arus garis untuk perlindungan gagal mendeteksi overload gulungan yang sebenarnya.

Ketika hilang fase terjadi pada beban penuh, Ia = 0,58Ie, Ib = 1,16Ie—arus over ini cukup untuk membuat relay panas tiga kutub standar trip. Namun, pada 64% beban nominal dengan hilang fase, Ia = 0,37Ie, Ib = 0,75Ie. Arus over karena hilang fase kurang dari 20%, jadi relay tiga kutub standar mungkin tidak trip, namun satu fase membawa 58% lebih dari arus normalnya, berisiko pembakaran motor. Oleh karena itu, untuk motor terhubung delta, relay panas tiga kutub standar tidak dapat memberikan perlindungan yang efektif; harus digunakan relay pelindung hilang fase.

Ketika salah satu gulungan stator putus (misalnya, koneksi longgar antara ujung gulungan dan terminal, seperti terbuka antara A dan B, seperti ditunjukkan pada Gambar 2), maka Ia = Ic = Iφ, dan Ib = Iφ. Di sini, satu arus garis sama dengan arus fase, seperti dalam operasi normal. Dalam kasus ini, relay pelindung hilang fase masih dapat memberikan perlindungan, sementara perangkat pelindung hilang fase yang bergantung pada deteksi hilang fase sisi pasokan akan gagal beroperasi.

II. Pemilihan Relay Panas

Memilih dan menggunakan relay panas dengan benar adalah topik yang dikenal, namun kecelakaan pembakaran motor karena pemilihan dan penggunaan yang tidak tepat masih sering terjadi. Oleh karena itu, pemula harus memperhatikan beberapa poin berikut selain mengikuti pedoman standar:

• Pahami model, spesifikasi, dan karakteristik motor yang akan dilindungi.

• Pemilihan Tipe: Di daerah pedesaan dengan ketidakseimbangan tegangan tiga fasa yang sering, gunakan relay panas tiga kutub standar untuk motor terhubung star, dan relay pelindung hilang fase untuk motor terhubung delta.

• Pemilihan Rating Arus: Pilih rating arus relay panas berdasarkan arus nominal motor, lalu pilih rating arus elemen pemanas. Rentang penyetelan arus elemen pemanas dapat ditemukan dalam tabel produsen. Jika arus starting motor sekitar 6 kali arus nominal dan waktu starting kurang dari 5 detik, setel arus elemen pemanas sama dengan arus nominal motor. Untuk motor dengan waktu starting yang lebih lama, beban dampak, atau di mana shutdown tidak diperbolehkan, setel arus ke 1,1–1,15 kali arus nominal motor.

• Contoh: Sebuah motor memiliki arus nominal 30,3 A, arus starting 6 kali nominal, waktu starting singkat, dan tidak ada beban dampak. Model yang cocok termasuk JR0-40, JR0-60, atau JR16-60. Menggunakan JR16-60: rating arus relay 60 A, tipe tiga kutub. Pilih elemen pemanas 32 A, dapat disetel sekitar 30,3 A.

• Pemilihan Kabel Penghubung: Menggunakan kabel yang terlalu tebal atau terlalu tipis mempengaruhi disipasi panas dan kinerja relay panas. Ukuran kabel harus mengikuti instruksi produsen atau buku panduan listrik.

• Motor dengan kapasitas overload buruk atau pendinginan buruk: Setel rating arus relay panas ke 60%-80% dari arus nominal motor.

• Mode Reset: Relay panas biasanya menawarkan mode reset manual dan otomatis, dapat dipilih melalui sekrup penyesuaian. Produsen biasanya mengirimkannya dalam mode reset otomatis. Pilihan tergantung pada sirkuit kontrol. Secara umum, bahkan jika relay mereset otomatis, motor yang dilindungi tidak boleh restart otomatis—jika tidak, setel relay ke reset manual untuk mencegah start berulang di bawah kondisi gangguan dan kerusakan peralatan. Misalnya, dalam sirkuit start/stop manual menggunakan tombol, reset otomatis dapat diterima; dalam sirkuit start otomatis, gunakan reset manual.

III. Precautions During Use

Untuk memperpanjang masa pakai relay panas dan memastikan kinerja optimal, perhatikan hal-hal berikut:

• Gunakan kabel penghubung di terminal relay dengan penampang yang sesuai dengan spesifikasi.

• Relay panas tidak dapat memberikan perlindungan arus pendek—sekring harus dipasang secara terpisah. Mereka tidak cocok untuk motor dengan waktu starting yang sangat lama, operasi sering, atau siklus kerja intermiten.

• Ketika dipasang dengan perangkat lain, letakkan relay panas di bawah perangkat tersebut untuk menghindari gangguan panas. Bersihkan debu dan kotoran secara teratur.

• Setelah trip, reset otomatis terjadi dalam 5 detik; reset manual memerlukan tunggu 2 menit sebelum menekan tombol reset.

• Setelah adanya gangguan arus pendek, periksa kerusakan elemen pemanas dan deformasi strip bimetal (jangan pernah melengkungkan strip bimetal), tetapi jangan lepaskan komponen.

• Ketika mengganti relay panas, pastikan yang baru sesuai dengan spesifikasi aslinya.

Kesimpulan

Hanya dengan pemilihan, penyambungan, dan penggunaan relay panas yang tepat, perlindungan overload yang efektif untuk motor dapat dicapai.