Dalam kebanyakan kasus, motor listrik tidak rusak akibat hubung singkat. Biasanya, motor berhenti berfungsi karena mengalami panas berlebih akibat operasi terus-menerus pada 110% dari arus nominal selama 40 menit akibat bantalan kering atau aliran terbatas melalui pompa atau kesalahan serupa lainnya yang tidak terdeteksi oleh siapa pun hingga isolasi lilitan gagal. Satu-satunya perangkat yang mampu mendeteksi kerusakan adalah relay overload, yang merupakan bagian pelindung termurah dari motor starter.
Informasi yang diberikan di bawah ini menjelaskan apa yang disediakan oleh relay overload dalam rangkaian kontrol motor, bagaimana setiap jenis relay bekerja, kelas trip mana yang harus dipilih, apa penyebab trip, dan bagaimana mengatur relay.
Singkatnya, relay overload motor adalah perangkat dalam motor starter yang mengukur arus dan memutuskan rangkaian kontrol jika motor mengonsumsi arus terlalu besar dalam waktu lama. Oleh karena itu, perangkat ini tidak memberikan perlindungan hubung singkat, yang dipenuhi oleh pemutus sirkuit. Tipe termal menggunakan strip bimetal yang dipanaskan oleh arus, sementara tipe elektronik mengandalkan transformator arus dan model motor. Pengaturan adalah arus nominal motor, sedangkan kelas trip yang didefinisikan pada 7,2 kali arus tersebut harus mempertimbangkan waktu start motor.
Apa yang Dilakukan Relay Overload dalam Rangkaian Kontrol Motor
Relay overload listrik memiliki peran khusus dalam kontrol motor. Tujuan relay overload dalam sistem adalah melindungi motor dari pembakaran lilitan dibandingkan melindungi kabel atau kontaktor. Ini menjelaskan banyak hal dalam proses pengaturan mesin ini.
Pelindung akan bekerja dalam situasi berbeda, sehingga setiap perangkat bertanggung jawab atas jenis kegagalannya. Yang pertama adalah perangkat hubung singkat seperti sekering dan pemutus sirkuit berkas cetak yang dapat menangani arus hubung singkat hingga kiloampere secara harfiah dalam milidetik. Jenis pelindung kedua adalah kontaktor yang menggunakan kerja listrik saat menghidupkan beban. Relay overload digunakan di antara kedua perangkat tersebut untuk mengidentifikasi saat motor beroperasi dalam kondisi lilitan motor rusak dan mesin panas berlebih.
Jadi, relay bekerja sesuai fungsi utamanya dan tidak membiarkan mesin panas berlebih atau rusak. Saat mendeteksi kesalahan, relay membuka kontak kecil yang digunakan dalam rangkaian kontaktor. Setelah kontak kontaktor terputus, motor berhenti bekerja tetapi relay memerlukan reset manual.
Jadi sebenarnya, relay menjaga kapasitas termal motor karena arus hanyalah indikator tidak langsungnya. Jika motor berjalan panas, relay akan lebih sulit menghentikan mesin dibandingkan jika perangkat berjalan dalam mode dingin karena harus mempertimbangkan panas yang terakumulasi pada motor sebelum operasinya.
Praktik menunjukkan bahwa jika motor memiliki perlindungan yang tepat, tidak masalah seberapa besar relay tersebut. Masalah utama dengan relay adalah apakah ia bekerja atau tidak, meningkatkan kapasitas relay tidak berarti apa-apa kecuali penyebab utama masalah ditemukan. Versi terintegrasi dari seluruh rangkaian, kontaktor plus overload plus enclosure, adalah apa yang disebut motor starter tipe ini paket, dan membelinya sebagai satu unit menghilangkan risiko ketidakcocokan antara kontaktor dan relay yang menyebabkan sebagian besar kesalahan instalasi.
Cara Kerja Motor Overload Relay, Tipe demi Tipe
Pasar ditandai oleh dua mekanisme dominan dan satu mekanisme yang baru muncul.
- Yang pertama adalah Bimetal, yang menggunakan pemanasan tidak langsung. Setiap fase melewati elemen yang dipanaskan oleh komponen bimetalik, yang terdiri dari dua logam berbeda yang memuai dengan laju berbeda sehingga membengkok saat panas. Saat membengkok, ia bekerja pada batang penjumlahan dan tuas, yang melepaskan mekanisme snap dan membuka kontak 95-96. Pemanasan tidak langsung berarti pemanas bertanggung jawab memanaskan bimetal, bukan arus listrik yang mentransmisikan panas melalui bimetal. Keuntungannya adalah memungkinkan penggunaan satu rangka untuk berbagai tingkat arus dengan mengganti pemanas. Hasil dari desain ini adalah efek waktu terbalik tercapai. Pada arus dua kali nilai nominal, bimetal membengkok perlahan, pada enam kali arus, pembengkokan cepat. Ini sesuai dengan perilaku fisik motor, yang mampu menahan arus tinggi dalam waktu singkat dan arus rendah saat idle. Ada bimetal berbeda untuk tujuan kompensasi yang menghilangkan pengaruh suhu lingkungan.
- Tipe kedua adalah Elektronik. Transformator arus memantau nilai arus untuk setiap fase, dan berdasarkan itu rangkaian elektronik membuat keputusan sesuai model termal dan mengaktifkan relay kecil atau transistor yang mengalihkan rangkaian. Tidak ada pemanas dalam proses ini – dan DVR mampu mengalihkan berbagai arus hanya dengan mengubah pengaturan. Perangkat listrik seperti ini digunakan untuk perlindungan motor, menggabungkan dalam satu perangkat fungsi perangkat pemutus hubung singkat magnetik dan overload termal.
Tidak peduli tipe perlindungan yang digunakan, sambungan listriknya sama: terminal 95-96 adalah kontak trip normally-closed yang dihubungkan seri dengan koil kontaktor sementara terminal 97-98 adalah normally-open dan digunakan sebagai kontak indikator atau untuk memberi sinyal ke PLC. Relay yang dihubungkan melalui terminal 97-98 bukan terminal 95-96 tidak akan pernah trip, dan kesalahan ini cukup sering terjadi sehingga harus diperiksa dengan meter setiap kali menerima panel. Sisi koil dari rangkaian yang sama dibahas dalam spesifikasi kontaktor AC, yang memberikan tegangan koil yang harus sesuai dengan rangkaian kontrol.
Termal atau Elektronik: Perbandingan Jujur
Keduanya adalah jawaban yang benar untuk pekerjaan berbeda, dan perbedaan harga lebih kecil dibandingkan perbedaan fitur.
| Faktor | Termal (bimetal) | Elektronik |
|---|---|---|
| Akurasi | ±10% hingga 20% sekitar pengaturan | Biasanya ±5% atau lebih baik |
| Kompensasi ambient | −20 hingga +60 °C pada sebagian besar rangka | −25 hingga +60 °C, lebih luas pada beberapa |
| Kelas trip | Tetap saat pembelian, biasanya Kelas 10 | Dapat dipilih, sering 5E hingga 30E |
| Memori termal | Dengan pendinginan fisik, yang realistis | Berdasarkan model dan status yang tersimpan |
| Diagnostik | Trip atau tidak trip | Arus per fase, beban termal, penyebab trip |
| Harga | Terendah | Dua hingga lima kali termal, menurun |
| Terbaik untuk | Pompa standar, kipas, starter sederhana | Drive kritis, beban inersia tinggi, pabrik jaringan |
Kekurangan dari relay termal adalah bahwa ia menggunakan bimetal yang beroperasi dengan cara yang sama seperti motor tetapi tidak dengan cara yang menghilangkan kekurangannya. Relay termik tidak menunjukkan alasan trip dan dipengaruhi oleh suhu di panel. Selain itu, akurasi relay termik dipengaruhi oleh faktor lain, seperti toleransi pemanas.
Kekurangan dari relay elektronik adalah ketergantungannya pada pengaturan yang benar dan pasokan daya. Jika ada masalah dengan output, tidak akan ada sinyal yang dikeluarkan. Namun, ada keuntungan karena pembacaan yang diperoleh dari relay elektronik dapat digunakan oleh tim pemeliharaan untuk aplikasi lain. Perilaku sisi kontaktor di bawah tugas yang sama dijelaskan dalam ini Pedoman pemilihan dan pengkabelan kontaktor AC, karena relay melindungi motor hanya jika kontaktor bertahan cukup lama untuk memutuskannya.
Kelas Trip: Pengaturan yang Menyebabkan Sebagian Besar Trip Gangguan
Menurut standar IEC 60947-4-1, kelas trip mengacu pada waktu yang dibutuhkan untuk trip pada 7,2 kali arus preset saat motor dalam kondisi dingin. Ini dikembangkan untuk memungkinkan motor melewati proses startup tanpa mendeteksi arus sampai motor benar-benar berhenti.
| Kelas | Waktu trip pada 7,2 × pengaturan, dari kondisi dingin | Beban tipikal |
|---|---|---|
| 10A | 2 hingga 10 detik | Mulai cepat, inersia rendah, pendinginan hermetik |
| 10 | 4 hingga 10 detik | Pompa, kipas, konveyor kecil, tugas umum |
| 20 | 6 hingga 20 s | Konveyor yang dimuat, kompresor, kipas yang lebih besar |
| 30 | 9 hingga 30 s | Penghancur, penggiling, sentrifugal, beban inersia tinggi |
Permintaan penggunaan pita toleransi E pada relay elektronik adalah bahwa tingkat minimum untuk kelas tersebut lebih rendah dibandingkan dengan yang lain, 3 detik untuk 5E, 5 detik untuk 10E, 10 detik untuk 20E, dan 20 detik untuk 30E dengan tingkat atas yang sama dengan kelas lainnya.
Untuk memutuskan kelas trip yang tepat, persyaratan awal dapat disederhanakan: harus lebih lama dari waktu awal motor. Namun, meskipun aturan yang dijelaskan sederhana, ada risiko kesalahan saat memilih relay. Saat menggunakan relay Kelas 10 dengan motor yang membutuhkan 14 detik untuk mencapai kecepatan kerja, relay akan trip pada setiap percobaan, sehingga godaan adalah mengatur arus pengaturan daripada mengubah kelas relay, yang akan memperbaiki masalah tetapi menghilangkan perlindungan motor.
Orang sering membuat kesalahan saat menghitung arus yang mungkin terjadi saat menggunakan starter bintang-segitiga. Arus yang mengalir melalui relay overload yang dipasang pada kontaktor utama adalah sama dengan 0,58 dari arus nominal motor. Jika ada relay overload tambahan yang melindungi motor selama fase bintang, relay tersebut akan diatur untuk bekerja pada sepertiga nilai arus.
Apa Penyebab Relay Overload Trip, dan Apa yang Tidak
Daftar penyebab nyata kecil dibandingkan dengan daftar panjang penyebab yang diduga terkait dengan overload.
Overload motor terjadi ketika arus efektif melebihi rating untuk waktu yang cukup lama sehingga melewati batas termal. Ada empat penyebab utama overload: masalah mekanis, seperti bantalan macet, atau impeller yang terblokir atau tidak sejajar; masalah pasokan, seperti tegangan rendah, di mana arus meningkat; perubahan penggunaan, seperti benda kerja yang lebih berat, atau peredam yang tertutup; dan kegagalan start, di mana motor tidak mengubah kecepatannya dan tetap dalam mode arus terblokir.
Namun, perlu dicatat beberapa kesalahan yang dibuat orang dalam interpretasi overload mereka. Beberapa di antaranya adalah: hubung singkat terkait dengan pemutus sirkuit; gangguan tanah, yang memerlukan perlindungan oleh RCD; kontak utama kontaktor yang terbakar menyebabkan sirkuit terbuka; dan gangguan pada sirkuit kontrol yang tampak sebagai kegagalan latch-up. Yang terakhir adalah salah interpretasi paling umum karena menghasilkan gejala yang sama: penghentian total motor, yang harus di-restart. Kontaktor yang kehilangan satu fase karena erosi kontak akan menarik arus lebih besar pada fase yang tersisa dan akan terlihat seperti overload sampai seseorang memeriksanya, dan gejala kegagalan tersebut dijelaskan dalam pembahasan ini. Gejala kegagalan kontaktor AC.
Pengulangan trip pada motor yang digunakan selama bertahun-tahun adalah masalah mekanis, bukan masalah sinyal. Pengulangan trip pada instalasi baru kemungkinan besar adalah kesalahan pengaturan atau kelas. Trip yang terjadi hanya selama musim panas kemungkinan terkait dengan suhu. Trip saat mulai kemungkinan adalah kesalahan kelas atau kesalahan pengaturan star-delta. Cara tercepat untuk mengklasifikasikan trip adalah berdasarkan waktunya.
Mengatur Dial: Arus Terukur, Bukan Arus Trip
Dial dikalibrasi sesuai dengan rating arus beban penuh motor yang tertulis pada nameplate dan bukan pada nilai yang mencegahnya dari trip. Standar IEC 60947-4-1 menetapkan bahwa relay tidak boleh trip dalam kondisi di mana arus melebihi nilai ini dengan faktor 1,05, dan harus trip dalam waktu 2 jam jika arus melebihi nilai tersebut dengan faktor 1,2. Nilai pada dial menjadi titik awal untuk menggambar karakteristik waktu terbalik untuk relay.
Rentang pengaturan yang khas adalah 1,5:1, misalnya 7,5-11 Ampere, dan harus memastikan bahwa motor bekerja dalam rentang yang ditentukan daripada pada nilai ekstrem untuk memungkinkan penyesuaian kecil setelahnya. Dalam situasi ketika faktor layanan motor melebihi 1,0, masuk akal untuk mengaturnya sedikit lebih tinggi dari yang ditentukan dalam informasi nameplate. Jika faktor layanan sama dengan 1,0, maka harus diatur sesuai data nameplate atau sedikit di bawah angka ini.
Setelah commissioning selesai, tiga langkah berikut harus dipatuhi. Arus berjalan dari set-up yang selesai harus diukur dan dibandingkan dengan arus pada nameplate. Pengaturan itu sendiri harus dicatat pada jadwal panel. Langkah terakhir adalah memilih mode perubahan, manual atau otomatis, tergantung apakah seseorang akan mengamati peralatan atau tidak.
Ketika Kehilangan Fase Mengubah Segalanya
Single phasing dapat menciptakan kondisi overload paling berbahaya yang harus dihadapi motor tiga fase. Ketika satu fase gagal dan motor terus berjalan pada dua fase, arus yang mengalir melalui lilitan yang tersisa naik tajam dan mengambil sebagian beban arus relay bimetalik. Relay tiga bimetalik biasa bisa cukup lambat untuk memungkinkan kegagalan lilitan pertama terjadi.
Konstruksi sensitif kehilangan fase, kadang disebut diferensial, akan memasukkan batang penjumlahan kedua yang mendeteksi perbedaan defleksi antar fase. Fase yang tidak seimbang atau hilang akan membuat relay trip lebih cepat daripada overload simetris dengan besaran yang sama. Angka yang dipublikasikan membawa efek ini ke dunia nyata. Pada satu keluarga relay umum, arus trip maksimum adalah 120% dari beban penuh, dan dengan kehilangan fase, menjadi 115%. Relay IEC modern secara default sensitif terhadap kehilangan fase; stok lama dan impor murah sering tidak, dan lembar data tidak selalu menyatakan hal ini dengan jelas dalam bahasa Inggris.
Memilih Relay Berdasarkan Aplikasi
Lima situasi umum dan apa yang harus ditentukan untuk masing-masing.
| Aplikasi | Spesifikasi yang penting | Jenis yang disarankan |
|---|---|---|
| Pompa atau kipas, langsung pada jalur | Kelas 10, sensitivitas kehilangan fase, reset manual | Relay termal, dipasang pada kontaktor |
| Konveyor atau kompresor yang dimuat | Kelas 20, memori termal, reset jarak jauh | Relay elektronik dengan kelas yang dapat dipilih |
| Penghancur, penggiling, sentrifugal | Kelas 30, deteksi rotor macet, arus per fase | Relay elektronik dengan komunikasi |
| Starter bintang-segitiga | Pengaturan pada 0,58 kali arus nominal, relay kedua di bintang | Termal, disesuaikan dengan kontaktor utama |
| Motor tunggal, rating kecil | Gabungan magnetik dan termal, satu perangkat | Pemutus sirkuit proteksi motor |
Dalam kasus di mana fasilitas memproduksi starter sendiri daripada membelinya, relay merupakan bagian dari tiga elemen yang diperlukan untuk membuat keputusan. Koordinasi antara relay dan kontaktor harus dilakukan agar starter tidak rusak akibat pemutusan gangguan; ini memang inti dari makna koordinasi tipe 2, dan tingkat keberhasilan pencapaian ini sepenuhnya tergantung pada pemilihan perangkat hulu. Pemutus sirkuit mini frame 63 A adalah pilihan hulu yang biasa pada starter kecil, dan kurvanya harus sesuai dengan arus start motor atau start pertama akan memutus pemutus sirkuit alih-alih relay.
FAQ
Apa fungsi relay overload dalam rangkaian motor?
Untuk melindungi lilitan motor dari arus lebih yang berlangsung lama, metodenya adalah membuka rangkaian kontrol setelah durasi arus cukup untuk melampaui kemampuan termal motor. Ini tidak menghilangkan hubung singkat dan tidak dapat menggantikan pemutus sirkuit atau sekering di depan rangkaian kontrol.
Apa tujuan relay overload termal dalam starter motor?
Mekanisme proteksi ini bekerja menggunakan strip bimetal yang dipanaskan oleh arus motor. Keuntungannya dalam saklar start adalah tidak memerlukan sumber daya tambahan dan berperilaku seperti motor dalam karakteristik suhu dan arus. Oleh karena itu, jenis proteksi ini tetap menjadi standar untuk starter langsung sederhana.
Bagaimana cara kerja relay overload motor?
Panas yang dihasilkan oleh arus pada bimetal atau transformator arus dibandingkan dengan model termal. Namun, jika sinyal yang dihasilkan melebihi batas sesuai kelas trip, kontak yang biasanya tertutup akan membuka dan kontaktor akan turun. Kontaktor tetap terkunci sampai direset.
Apa jenis relay overload yang digunakan dalam starter motor?
Empat jenis relay umumnya digunakan dalam aplikasi praktis. Ini adalah relay bimetal termal, relay overload elektronik, pemutus sirkuit proteksi motor yang menggabungkan sifat relay termal dan magnetik, dan blok overload solid-state yang menggunakan metode elektronik untuk mengukur overload tetapi memiliki dimensi yang sama dengan relay yang diaktifkan secara termal.
Apa penyebab relay overload trip?
The occurrence of mechanical overload, low voltage supply, changes in the operational load, or a motor that fully fails to attain speed. In an older installation, a potential mechanical problem will show signs of multiple trips; however, a new installation could simply indicate the need for a different trip class or the wrong trip setting.
Does an overload relay protect against short circuit?
No, it is purposely made slow so that it can be able to pass through the starting of motors. Hence, it does not work for fault current. Hence, separate protection has to be provided against short circuit failures. These two devices have to be chosen together, so that starter survives the failure without being damaged.
Can I set the overload relay above the motor’s rated current?
The service factor can only be set higher if there is a valid reason for that. Putting the service factor higher to avoid nuisance trips defeats the purpose of having the motor in the first place, and instead of a trip, the next failure will be a winding.
Referensi
- Siemens — SIRIUS Overload Relay Technical Documentation
- ABB — Thermal and Electronic Overload Relays
- Newark — Overload Relay and Motor Protection Components
- Grainger — Motor Controls and Overload Relays
- NEMA — Motor Control Equipment Standards
Kesimpulan
An overload relay is slow at its work, guarding the appliance energetically. The essence of its task is to detect slight prolonged overcurrent, which implies setting its dial at motor rated current, the trip class just over the start time, and understanding that a trip is information only.
The only defects to watch for are a relay set too high and a relay 95-96 contact not connected to the coil circuit. In both cases, a motor is still unprotected even with a seemingly fully assembled panel, and checking for both cases doesn’t take more than a minute.
