Relay Elektromagnetik

Pengantar

Relay ditemukan di hampir semua mesin yang memiliki sistem kelistrikan.

Dari peralatan rumah tangga seperti mesin cuci dan lemari es hingga aplikasi industri seperti pompa bahan bakar, kontrol motor, dan banyak lagi. Relay digunakan untuk mengontrol perangkat tegangan tinggi dan arus tinggi.

Pada artikel ini, kita akan melihat secara mendalam relay elektromagnetik, prinsip operasinya, karakteristik dan jenis relai yang ditemukan dalam aplikasi otomasi industri.

Apa itu Relay Elektromagnetik?

Relay elektromagnetik adalah perangkat switching yang menggunakan magnet untuk menghidupkan atau mematikan saklar. Mereka termasuk dalam kategori perangkat elektromekanis. 

Perangkat elektromekanis menggunakan kontak fisik untuk mengalihkan output. Karena gerakan yang terjadi di dalam sakelar, sakelar tersebut memiliki karakteristik suara 'berdetak' selama pengoperasian.

Relay digunakan untuk mengontrol beban listrik yang lebih besar dengan menggunakan sinyal input yang kecil. Misalnya, input dari tombol tekan kecil dapat mengaktifkan relai dan dengan demikian mengontrol motor induksi besar; dimana tombol tekan saja tidak cukup untuk menghidupkan/mematikan motor secara langsung.

Relay pada dasarnya terdiri dari sebuah kumparan dan satu set kontak bergerak yang dipasang pada pegas. Ada beberapa jenis relai berdasarkan konstruksi dan mode operasinya. Mari kita lihat fungsi dasar relai elektromagnetik.

Bagaimana Relay Elektromagnetik Bekerja?

Ada banyak jenis relay. Karena kesederhanaan konstruksi, mari kita lihat Relay tipe armature tertarik dan bagaimana fungsinya. Diagram di bawah ini menunjukkan konstruksi khas rele tersebut, yang memiliki konfigurasi single pole double throw (SPDT).

Komponen utama dari relay adalah solenoida/elektromagnet, perakitan angker-pegas dan kontak. Mari kita bahas tugas individu mereka, dan bagaimana mereka bekerja sama untuk bertindak sebagai saklar.

Solenoida (juga dikenal sebagai elektromagnet) adalah kumparan tembaga yang dililitkan di sekitar bahan feromagnetik. Ini biasanya inti besi padat. Ketika tegangan diterapkan pada koil, medan magnet dihasilkan di sekitar koil.

Inti besi mengkonsentrasikan medan magnet ini menjadi magnet sampai tegangan pada kumparan dihilangkan.

Solenoid biasanya dioperasikan menggunakan arus DC, dan tidak kompatibel dengan sumber AC. Namun ada juga relay yang dioperasikan AC.

Relay AC memiliki komponen tambahan dalam elektromagnet yang disebut 'cincin peneduh'. Ini mencegah elektromagnet dari demagnetizing setiap kali suplai AC melintasi titik nol. Oleh karena itu, armature dapat tetap tertarik pada elektromagnet selama kumparan dihidupkan.

Rakitan angker-pegas adalah komponen bergerak yang ditemukan dalam relai. Armature diposisikan sedemikian rupa sehingga ketika elektromagnet dihidupkan, ia dapat membelokkan armature ke arahnya.

Ada pegas kembali di tempat untuk memastikan bahwa angker kembali ke posisi awal ketika koil tidak dihidupkan. Armature bersifat konduktif karena harus membawa arus switching dari terminal umum ke terminal output.

Kontak adalah bagian terpenting dan paling sering disalahgunakan berikutnya dalam sebuah relai. Saat mengalihkan beban, angker memindahkan kontak antara kontak stasioner. Hal ini menyebabkan percikan api untuk menghasilkan. Jika beban yang dialihkan adalah beban yang sangat induktif seperti motor, terkadang busur juga dapat terlihat.

Oleh karena itu, bahan kontak dipilih untuk menahan korosi listrik. Biasanya, mereka terbuat dari nikel perak, kadmium oksida perak dan oksida timah perak.

Setelah kumparan diberi energi, elektromagnet aktif. Hal ini menyebabkan armature tertarik ke arah elektromagnet, yang pada gilirannya membuat hubungan antara kontak umum dan kontak normal terbuka.

Pada saat yang sama, hubungan antara kontak yang biasanya tertutup dan kontak umum terputus.

Ada beberapa jenis relay elektromagnetik yang tersedia. Beberapa dari mereka digunakan untuk mengontrol beban berat sementara yang lain digunakan terutama sebagai perangkat perlindungan.

Jenis Relai Elektromagnetik

• Relay tipe armature yang ditarik
  • Relay tipe armature tarik adalah tipe rele elektromagnetik yang paling sederhana. Ada dua jenis relai jangkar tarik-menarik: angker berengsel dan jenis pendorong. Jenis angker berengsel adalah yang paling umum.

• Ketika koil diberi energi, kontak terputus/tertutup tergantung pada mode keluaran biasanya buka/tutup. 
• Relai tipe armature tertarik biasanya dioperasikan DC dan setelah diaktifkan, kontak tidak kembali ke posisi awal. Mereka perlu diatur ulang secara manual.
• Relai elektromagnetik tipe jangkar tarik ditemukan dalam perangkat pengaman sebagai relai proteksi arus lebih, tegangan lebih dan tegangan kurang, dan kadang-kadang digunakan sebagai relai bantu juga.

• Relai tipe Cakram Induksi
  • Mengikuti prinsip induksi elektromagnetik dan prinsip ferrari, relai tipe cakram induksi terutama digunakan sebagai relai pelindung dalam sistem AC.
  • Saat diberi energi, cakram di dalam relai mulai berputar. Kontak yang bergerak juga berputar dengan disk dan dapat bersentuhan dengan kontak medan, menyelesaikan rangkaian. De-energizing relai menyebabkan pegas memutar piringan ke arah yang berlawanan dan kembali ke titik awal.

• Relai jenis cakram induksi dirancang khusus untuk bekerja dengan sistem AC dan tidak bekerja dengan suplai DC kontinu.

• Relai tipe Piala Induksi
  • Relai tipe cangkir induksi mirip dengan relai tipe cakram induksi. Perbedaan utama adalah pada tipe cangkir induksi, cakram yang berputar pada relai tipe cakram diganti dengan cangkir aluminium berbentuk C. Ini mengurangi inersia disk dan memungkinkan pengoperasian yang lebih cepat.

• Relai jenis cangkir induksi digunakan dalam aplikasi kecepatan tinggi seperti aplikasi perbandingan arah atau fase. Ini dimungkinkan karena sensitivitasnya yang tinggi, stabilitas getaran, dan inersia yang lebih rendah.
• Ada dua jenis utama relay tipe cangkir induksi: reaktansi atau relai tipe Mho (untuk mengukur reaktansi dalam rangkaian), relai terarah atau relai daya (menyediakan torsi maksimum untuk memicu kontak pada kondisi gangguan).

• Relai tipe Balok Seimbang
  • Relai elektromagnetik tipe balok seimbang juga merupakan jenis relai jangkar tarik-menarik. Mereka memiliki engsel yang ditempatkan di tengah angker daripada di ujung. Kedua ujungnya memiliki elektromagnet independen, satu membuktikan torsi penahan/penahan (kiri) dan yang lainnya memberikan torsi operasi (kanan).

• Selama operasi normal, gaya tarik yang dihasilkan oleh elektromagnet penahan cukup sehingga angker tetap tertarik padanya. Pada titiknya, medan kumparan operasi dibatalkan olehnya. Pada kondisi gangguan di mana arus operasi tinggi, gaya tarik dari elektromagnet yang beroperasi menjadi lebih besar daripada elektromagnet penahan. Ini memaksa balok untuk membelokkan dan membuat kontak dengan kontak sirkuit perjalanan.
• Relai ini umumnya lebih cepat, namun transien DC (paku) apa pun juga dapat memicunya. Oleh karena itu relay ini tidak umum digunakan.

• Relay tipe kumparan bergerak
  • Di antara keluarga relai elektromagnetik, relai tipe kumparan bergerak adalah yang paling sensitif. Mereka digunakan dalam aplikasi perlindungan jarak dan diferensial karena sensitivitasnya yang tinggi, dan hanya bekerja dengan sistem DC. Untuk sistem AC, mereka dapat dipasang menggunakan rangkaian penyearah tambahan.

• Dalam jenis relai ini, kumparan bergerak dapat bertipe aksial atau putar. Tipe aksial memiliki sensitivitas dua kali lipat dibandingkan tipe putar. Kumparan dililitkan di sekitar bagian yang bergerak (spindel) seperti yang ditunjukkan pada gambar di atas. Menerapkan arus melalui kumparan menyebabkannya berputar karena tolakan yang disebabkan oleh kutub-kutub di magnet permanen. Rotasi menyebabkan kontak yang bergerak menutup kontak rangkaian trip.

• Relai jenis Besi Bergerak Terpolarisasi
  • Relay tipe terpolarisasi, seperti namanya, memiliki kumparan terpolarisasi. Ini menyiratkan bahwa relai hanya akan bekerja dengan polaritas tegangan tertentu yang diterapkan pada koil. Jenis relai ini secara khusus ditemukan dalam aplikasi sensitif tinggi di mana sistem beroperasi pada suplai DC. 
  • Konstruksi relai ini mirip dengan relai jenis kumparan bergerak, tetapi relai polarisasi juga mengandung magnet permanen di dalamnya untuk memperkenalkan polaritas ke kumparan.

Simbol Relai Elektromagnetik

Relai elektromagnetik diwakili dalam berbagai cara dalam diagram listrik. Beberapa berisi simbol generik dan beberapa diagram dapat memiliki simbol kompleks, yang menunjukkan jenis aktuasi dan jumlah kutub/output relai. Mari kita lihat beberapa simbol relai yang paling umum ditemukan dalam gambar listrik.

• Relai – Dioperasikan Solenoid – SPST
  • Relay ini hanya memiliki satu kontak make atau break. Bagian kiri mewakili koil sedangkan bagian kanan mewakili dua kontak sakelar. Terkadang koil direpresentasikan seperti yang ditunjukkan pada gambar kanan. Relay SPST memiliki 4 pin.

• Relay – SPDT – Lemparan Ganda Tiang Tunggal
  • Relai ini mirip dengan model SPST, tetapi memiliki dua keluaran. Saat tidak aktif, input COM terhubung dengan output NC. Ketika diberi energi, relai memutuskan kontak dengan NC dan menutup kontak dengan output NO. Ini memiliki total 5 pin.

• Relay – DPST – Lemparan Tunggal Tiang Ganda
  • Relai ini memiliki dua sakelar terisolasi yang dapat digunakan untuk dua tugas berbeda. Ini memiliki 6 pin termasuk 2 pin untuk koil.

Tergantung pada jumlah pin, jumlah tiang/lemparan dan teknologi, ada banyak simbol standar lain yang digunakan dalam gambar listrik. Simbol-listrik memiliki panduan lengkap tentang simbol-simbol ini di situs web.

Aplikasi Relai Elektromagnetik

Relai elektromagnetik digunakan di mana beban listrik besar perlu dialihkan menggunakan sinyal kecil. Relai juga digunakan untuk menyediakan isolasi listrik antara sistem tegangan tinggi dan tegangan rendah untuk memberikan perlindungan pada sistem tegangan rendah dan pengguna.

Relay menemukan aplikasinya di,

• Mobil
  • Pompa bahan bakar, klakson, motor starter, viper kaca depan 
• Otomatisasi bangunan
  • Sistem kontrol akses, elevator, panel kontrol
• otomasi industri
  • Pengendali motor, pengendali lampu, distribusi catu daya dan switching
• Peralatan listrik rumah tangga
  • Oven, mesin cuci, unit AC indoor/outdoor

Dan masih banyak lagi.

Berapa lama Relay Elektromagnetik Bertahan?

Karena relai mengandung bagian yang bergerak dan mengalami sambungan/pemutusan sambungan yang konstan, relai memiliki harapan hidup yang relatif lebih rendah daripada rekan-rekan solid-statenya.

Biasanya, bagian pertama dari relai yang gagal adalah kontak. Berdasarkan FDA, relai memiliki harapan hidup 100,000 operasi untuk kontaknya dan 10 juta operasi secara keseluruhan. 

Namun, jika relai terus-menerus di bawah beban berat, harapan hidup mereka bisa jauh lebih rendah. Misalnya, jika relai digunakan untuk mengalihkan beban yang jauh lebih tinggi daripada nilai pengenalnya, kontak dapat menurun lebih cepat dan pada akhirnya dapat menyatu bersama, menciptakan situasi berbahaya.

Cara Menguji Relay Elektromagnetik

Relai elektromagnetik dapat diuji dengan menggunakan beban atau multimeter. Prosedur untuk memeriksa relay menggunakan multimeter adalah sebagai berikut:

1. Atur mode multimeter ke kontinuitas/buzzer mode. Hubungkan probe ke terminal koil relai. Jika bel berbunyi, koil OK dan berfungsi.

Pengujian koil juga dapat dilakukan dengan menggunakan mode pengukuran resistansi. Kumparan fungsional akan memiliki resistansi sekitar 10-500 Ohm.

1. Hubungkan probe ke terminal NO dan COM. Pada titik ini, bel tidak harus berdering. Jika bel berbunyi, relai rusak. 
2. Demikian pula, hubungkan probe ke terminal NC dan COM. bel sekarang harus berdering (jika meteran dalam mode resistansi, itu akan menunjukkan 0 Ohm.). Jika tidak, berarti relai rusak.

Berapa Banyak Pin yang Dimiliki Relay Elektromagnetik?

Relai elektromagnetik tersedia dalam berbagai bentuk dan ukuran. Tergantung pada konfigurasinya, relai dapat memiliki jumlah pin dari 4, 5, 8 dan terkadang bahkan lebih. Ada beberapa konfigurasi relay yang banyak tersedia:

• SPST – Lemparan Tunggal Tiang Tunggal
• SPDT – Lemparan Ganda Tiang Tunggal
• DPST – Lemparan Tunggal Tiang Ganda
• DPDT – Lemparan Ganda Tiang Ganda

Selain terminal kontak, ada dua terminal tambahan yang terhubung ke koil.

Kesimpulan

Relai elektromagnetik adalah salah satu jenis elemen sakelar yang paling umum ditemukan dalam sistem otomasi. Mereka digunakan untuk mengontrol tegangan tinggi dan beban arus tinggi menggunakan sinyal tegangan rendah.

Relay digunakan sebagai sakelar dan perangkat pengaman. Sebagai alternatif, ada relai solid state yang dapat menggantikan relai elektro-mekanis yang lebih kuat dan tahan lama.