Residual Current Circuit Breaker (RCCB) atau 'trip switch' adalah perangkat proteksi yang digunakan dalam sistem kelistrikan. RCCB melindungi manusia dan peralatan listrik dari gangguan listrik seperti sengatan listrik dan kebocoran arus. Pada artikel ini, kita akan membahas apa itu RCCB, cara pembuatannya, dan fungsinya sebagai perangkat proteksi rangkaian listrik.
Pemutus Sirkuit Arus Sisa Cara Kerja
Pemutus Arus Sisa juga dikenal sebagai 'saklar perjalanan' dan RCD (Perangkat Arus Sisa). Mereka termasuk dalam kategori perangkat perlindungan sirkuit listrik. RCCD dapat ditemukan di setiap sirkuit distribusi daya domestik dan industri. Mereka tersedia dalam konfigurasi fase tunggal dan tiga fase dan memiliki beberapa kelas.
Bentuk paling sederhana dari RCCB adalah tipe fase tunggal. Mereka memiliki dua terminal input dan dua terminal output di setiap unit. Mirip dengan MCB, ada juga sakelar yang dimuati pegas untuk menghidupkan dan mematikan perangkat. Selain sakelar, ada tombol 'uji' untuk menguji apakah perangkat benar-benar berfungsi. Tombol ini dapat memiliki warna yang berbeda seperti merah, hijau, kuning, oranye atau biru tergantung pada pabriknya.
Seorang manusia biasa hanya bisa mentolerir arus listrik hingga 30mA sebelum cedera yang mengancam jiwa terjadi. Jika manusia atau makhluk hidup bersentuhan dengan sambungan listrik hidup dan diarde, mereka akan tersengat listrik dan terluka parah. Meski tidak separah ini, mesin listrik juga bisa rusak akibat korsleting listrik dan kebocoran arus.
Pemutus arus sisa bekerja dengan prinsip: Hukum Kirchhoffs Saat Ini (KKL). KCL menyatakan bahwa arus yang mengalir ke suatu rangkaian harus sama dengan arus yang kembali dari rangkaian. Demikian pula, RCCB mengukur setiap perubahan signifikan pada arus yang melalui terminal hidup (L) dan netral (N). Dalam skenario yang ideal, perbedaannya harus sangat dekat dengan 0mA.
Jika ada kebocoran arus pada peralatan listrik yang dilindungi oleh RCCB, arus netral akan lebih rendah daripada arus kabel hidup karena sejumlah arus akan diardekan melalui seseorang atau sambungan bumi mesin. Perbedaan ini disebut 'arus sisa'. Ketika perbedaan ini melebihi ambang batas tersandung RCCB (yaitu 20mA), ia dengan cepat membuat sakelar trip dan segera memutus sambungan dan memutus daya ke peralatan.
Tindakan tersandung terjadi secara instan dalam beberapa milidetik. Oleh karena itu, orang yang tersengat listrik dapat dilindungi dari cedera yang mengancam jiwa. Meskipun sengatan listrik tidak dapat dicegah, keselamatan orang tersebut selalu terjamin. Saat mempertimbangkan peralatan listrik, jika perangkat tersebut memiliki gangguan kebocoran arus yang membocorkan arus ke dalam sasis, maka RCCB dapat langsung trip untuk mencegah potensi bahaya listrik.
Diagram Sirkuit Pemutus Sirkuit Arus Sisa
Sekarang setelah kita mengetahui pengoperasian pemutus arus sisa, mari kita lihat secara mendalam cara kerja RCCB.
Ditampilkan di bawah ini adalah konstruksi internal perangkat RCCB fase tunggal (dua kutub).
Mulai dari kiri, terminal input terhubung ke suplai listrik utama dari grid atau generator. Ini diaktifkan menggunakan MCB dua kutub untuk mengisolasi sirkuit saat diperlukan. Suplai kemudian dilewatkan melalui kontak pemutus 2 kutub; satu untuk hidup dan satu untuk netral untuk perlindungan total.
Kabel hidup dan netral melewati koil khusus yang memiliki satu belitan per masing-masing kabel dan belitan terpisah lainnya yang disebut 'kumparan penginderaan'. Masing-masing ujung dari kedua kumparan primer ini dihubungkan ke beban. Seperti dibahas di atas, ketika arus melewati kumparan ini, mereka menciptakan medan magnet sesuai dengan Hukum Faraday tentang Induksi Elektromagnetik. Pada keadaan normal di mana tidak ada gangguan pada rangkaian beban, kedua medan magnet ini saling meniadakan.
Ketika terjadi gangguan dan arus hidup lebih tinggi/lebih rendah dari arus netral, kedua medan magnet ini tidak dapat saling meniadakan. Ini menginduksi tegangan di dalam 'koil penginderaan'. Jika tegangan ini menjadi terlalu tinggi (yang berarti arus gangguan/arus sisa terlalu tinggi), solenoid akan mengaktifkan untuk memutuskan kontak untuk memutus daya ke beban. Setelah tersandung, itu perlu dihidupkan secara manual setelah memperbaiki kesalahan.
RCCB juga dilengkapi dengan sirkuit tambahan yang mencakup tombol dan resistor. Ini adalah sirkuit yang memungkinkan pengujian perangkat. Ketika kita menekan tombol, itu menciptakan kondisi gangguan buatan (arus sisa) dan memicu RCCB. Jika perangkat tersandung saat tombol ditekan, ini mengonfirmasi bahwa perlindungan sudah terpasang.
Pengkabelan RCCB
RCCB adalah perangkat keselamatan yang dipasang di sirkuit listrik. Mereka sering dipasang di papan distribusi daya yang dekat dengan sumbernya. Gambar di bawah menunjukkan urutan pemasangan RCCB.
RCCB terhubung setelah sakelar utama, yang merupakan MCB 2 kutub. MCB bertindak sebagai sakelar utama untuk sepenuhnya mengisolasi sirkuit dari jaringan dalam kasus-kasus seperti perbaikan dan pemeliharaan. RCCB ditempatkan di sebelah untuk melindungi sub-sirkuit. MCB kutub tunggal yang memberikan perlindungan arus lebih ke subsirkuit ditempatkan setelah RCCB.
Klasifikasi RCCB
RCCB biasanya diklasifikasikan menjadi dua jenis utama menurut jumlah terminalnya. Mereka RCCB kutub tunggal dan RCCB 4 kutubs.
- RCCB kutub tunggal
- RCCB kutub tunggal biasanya digunakan dalam aplikasi domestik dan aplikasi industri skala kecil di mana beban fase tunggal digunakan. Mereka memiliki dua terminal dan dua terminal keluaran, hidup dan netral (L dan N).
- RCCB 4 kutub
- RCCB 4 kutub digunakan untuk perlindungan sistem tenaga tiga fase. Ada 4 set terminal input dan output untuk kabel L1, L2, L3 dan N dalam sistem tiga fase. Ini biasanya ditemukan di sirkuit distribusi daya industri dan beberapa sirkuit distribusi daya domestik di mana penggunaan daya tinggi.
Selain dua konfigurasi fisik ini, ada beberapa jenis lagi yang dirancang khusus agar sesuai untuk aplikasi tertentu. Ini didefinisikan dalam IEC 60755: Persyaratan keselamatan umum untuk gawai proteksi yang dioperasikan arus sisa.
- Tipe AC – tujuan umum
- Jenis ini cocok untuk sistem tegangan sinusoidal bolak-balik. Ini adalah jenis RCCB yang paling umum digunakan dalam aplikasi domestik dan industri.
- Tipe A - Fase tunggal, beban elektronik kelas I
- RCCB tipe A paling cocok untuk sirkuit yang beroperasi pada sumber gelombang sinus murni atau gelombang sinus termodifikasi seperti inverter. Ini juga digunakan dalam rangkaian di mana beban memiliki rangkaian penyearah dioda dan/atau thyristor seperti pengontrol motor VFD (Variable Frequency Drive). RCCB tipe A dapat digunakan sebagai pengganti unit tipe A.
- Tipe F – baru diperkenalkan, tujuan khusus
- RCCB tipe F dibuat khusus untuk digunakan dalam rangkaian penggerak kecepatan variabel seperti pengontrol motor. Ini bekerja sangat baik dalam frekuensi tinggi, arus terdistorsi dan rangkaian gelombang tegangan seperti sistem HVAC. RCCB tipe F sangat sensitif terhadap arus gangguan. Ini tidak trip karena arus masuk yang tiba-tiba. Tipe F dapat menggantikan RCCB Tipe A dan AC.
- Tipe B – sistem 3-fase, sistem EV dan PV
- Pemutus sirkuit arus sisa tipe B dirancang untuk bekerja di sirkuit pengisian kendaraan listrik, sistem fotovoltaik, dan sistem penyearah 3 fase lainnya. Ini dapat mendeteksi AC sinusoidal, DC berdenyut dengan beberapa frekuensi dan bahkan arus sisa DC yang halus. Selain jenis bentuk gelombang, karakteristik juga didefinisikan di bawah frekuensi tertentu dari 50Hz hingga 1kHz. RCCB Tipe B memenuhi tipe A, F dan AC dan dapat digunakan sebagai pengganti.
Keuntungan dan Kerugian RCCB
Pemutus Sirkuit Arus Sisa adalah salah satu perangkat perlindungan sirkuit listrik yang paling penting. Kami melihatnya di hampir setiap papan distribusi listrik, melindungi pengguna dan peralatan dari kerusakan. Seperti perangkat apa pun, RCCB juga memiliki kekurangan dan kelebihan.
Keuntungan/Manfaat RCCB
- RCCB terutama digunakan untuk memberikan perlindungan sengatan listrik kepada manusia dan makhluk hidup lainnya.
- Selain sengatan listrik RCCB juga dapat melindungi manusia dan peralatan listrik dari gangguan pembumian seperti kebocoran arus.
- RCCB secara otomatis trip ketika arus gangguan melebihi sensitivitas pengenal.
- Mereka tersedia dalam beberapa sensitivitas dan jenis peringkat yang sesuai untuk aplikasi tertentu.
- RCCB datang dalam konfigurasi fase tunggal (dua kutub) atau tiga fase (empat kutub). Pengaturan ini memungkinkan kita untuk sepenuhnya mengisolasi rangkaian dari suplai.
- Kebanyakan RCCB mengandung sirkuit penyaringan tambahan yang membantu melindungi peralatan dari fluktuasi tegangan.
Kekurangan RCCB
- RCCB tidak memiliki perlindungan hubung singkat/overload. Mereka sepenuhnya bergantung pada arus sisa. Jika beban secara tidak sengaja korslet, arus balik akan sama dengan arus yang keluar dari RCCB. Ini tidak akan memicu perlindungan perangkat.
- Varian yang sangat sensitif dapat dipicu oleh sambaran petir dan fluktuasi tegangan.
- RCCB tidak dapat melindungi kabel listrik yang rusak (yaitu ketika kabel hidup dan kabel netral telah ditukar di stopkontak listrik)
- RCCB hanya memberikan perlindungan terhadap goncangan bumi-hidup atau bumi-netral. Itu tidak dapat melindungi pengguna dari guncangan netral-hidup. Ini bisa mematikan.
- Kegagalan untuk memilih jenis RCCB yang benar untuk aplikasi tertentu menyebabkan berkurangnya tingkat perlindungan terhadap sengatan listrik.
Harga Pemutus Sirkuit Arus Sisa
Perangkat perlindungan listrik secara inheren mahal. Mereka adalah perangkat sensitif yang harus memenuhi standar industri untuk memastikan bahwa tingkat perlindungan minimum yang diperlukan dijamin dari setiap unit.
Harga Pemutus Sirkuit Arus Sisa mulai dari $25-$30 untuk tipe 25A kutub tunggal. Saat peringkat saat ini, jumlah kutub dan sensitivitas meningkat, RCCB dapat dikenakan biaya dari beberapa ratus dolar hingga beberapa ribu dolar. Misalnya, 125A ABB 4-tiang RCCB biaya $ 51730 besar dan kuat pada saat artikel ini ditulis.
Pemutus Arus Sisa dengan Proteksi Arus Lebih (RCBO)
Seperti disebutkan di atas, RCCB tipikal tidak dapat mendeteksi peristiwa arus berlebih. Ini karena prinsip kerja perangkat. Itu semata-mata bergantung pada perbedaan antara output dan arus balik (arus sisa) untuk memicu keselamatan. Jika beban menarik terlalu banyak arus, RCCB tidak dapat mendeteksinya karena arus balik persis sama dengan arus keluaran dari perangkat.
Untuk mencegahnya, ada dua pendekatan. Praktik yang biasa dilakukan adalah menggunakan satu RCCB dan mendistribusikan daya melalui beberapa MCB. Dengan cara ini, proteksi arus sisa ditangani oleh RCCB dan proteksi arus lebih disediakan oleh MCB. Namun, peristiwa arus sisa di salah satu subsirkuit menyebabkan RCCB memicu dan mematikan seluruh sistem.
RCBO dirancang untuk mengatasi masalah ini. Mereka terdiri dari sirkuit proteksi arus lebih di samping sirkuit proteksi arus sisa umum.
Gambar yang ditunjukkan di bawah ini adalah RCCBO 4 kutub. RCCBO dapat dibedakan dengan tampilan seperti MCB yang memiliki 4 kutub yang terhubung. Mereka hampir terlihat seperti MCB yang dipasangkan dengan RCCB.
Apa yang Menyebabkan RCCB Tersandung?
RCCB dirancang untuk trip setiap kali ada arus gangguan. Arus ini disebut 'arus sisa'. Perangkat, seperti yang dijelaskan di atas, memantau arus yang mengalir dalam kabel Live(s) dan Netral. Dalam kondisi kerja normal, perbedaan antara dua arus harus mendekati nol.
Setiap kali ada kebocoran arus; misalnya, seseorang yang diarde tersengat listrik, sejumlah kecil arus dari kawat hidup yang terbuka mengalir melalui orang tersebut ke dalam tanah. Hal ini menyebabkan ketidakseimbangan arus elive dan netral pada RCCB. JIKA perbedaannya terlalu tinggi, RCCB akan trip.
Terlepas dari fungsi utama ini, peristiwa seperti petir, beban tidak seragam seperti beban sangat induktif (motor listrik, pabrik las) juga dapat memicu RCCB secara tidak sengaja. Hal ini tidak diinginkan dan dapat dicegah dengan menggunakan jenis RCCB yang tepat sesuai dengan jenis beban.
RCBO yang ditingkatkan juga dapat trip karena kondisi arus berlebih. RCBO dapat mendeteksi instance arus lebih/korsleting dan melakukan trip sakelar yang sesuai.
Kesimpulan
Pemutus arus sisa adalah perangkat keselamatan yang sangat andal yang melindungi peralatan dan operator manusia dari sengatan listrik yang berbahaya. Ada RCCB yang sangat canggih di pasar yang bahkan memungkinkan pemrograman parameter seperti arus tersandung dan penundaan tersandung. Selalu gunakan RCCB yang sesuai dalam sistem distribusi daya Anda untuk memastikan perlindungan yang optimal.
