Materi Pendukung UN : 29. Relay

RELAY

Relay adalah sebuah saklar elekronis yang dapat dikendalikan dari rangkaian elektronik lainnya. Relay terdiri dari 3 bagian utama, yaitu:

1. koil         : lilitan dari relay
2. common  : bagian yang tersambung dengan NC(dlm keadaan normal)
3. kontak    : terdiri dari NC dan NO

Tentang Relay

Membedakan NC dengan NO:

NC(Normally Closed) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay tidak diberi tegangan) terhubung dengan common.

NO(Normally Open) : saklar dari relay yang dalam keadaan normal(relay tidak diberi tegangan) tidak terhubung dengan common.

Bagian-bagian relay dapat diketahui dengan 2 cara, yakni:

1. dengan cara melihat isi dalam relay tersebut
2. dengan menggunakan multimeter (Ohm)

Cara mengetahui relay tersebut masih berfungsi atau tidak dapat dilakukan dengan cara memberikan tegangan yang sesuai dengan relay tersebut pada bagian koilnya. Jika kontaknya masih bekerja NC-->NO atau NO-->NC, maka dapat dikatakan bahwa relay tersebut masih dalam keadaan baik.

Hubungkan common dan NO jika menginginkan rangkaian ON ketika koil diberi tegangan.

Hubungkan common dan NC jika menginginkan rangkaian ON ketika koil tidak diberi tegangan.

Jenis-jenis Relay

• SPST - Single Pole Single Throw.
• SPDT - Single Pole Double Throw. Terdiri dari 5 buah pin, yaitu:(2) koil, (1)common, (1)NC, (1)NO.
• DPST - Double Pole Single Throw. Setara dengan 2 buah saklar atau relay SPST.
• DPDT - Double Pole Double Throw. Setara dengan 2 buah saklar atau relay SPDT.
• QPDT - Quadruple Pole Double Throw. Sering disebut sebagai Quad Pole Double Throw, atau 4PDT. Setara dengan 4 buah saklar atau relay SPDT atau dua buah relay DPDT. Terdiri dari 14 pin(termasuk 2 buah untuk koil).

1. Apakah Relay?

    Sebelum mengetahui fungsi dan jenis relay , harus di pahami dulu "apakah relay itu?". Relay adalah saklar listrik/elektrik yang membuka atau menutup sirkuit/rangkaian lain dalam kondisi tertentu.

   Jadi relay pada dasarnya adalah sakelar yang membuka dan menutupnya ( open dan closenya) dengan tenaga listrik melalui coil relay yang terdapat di dalamnya.    Pada awalnya sebuah relay di anggap memiliki coil/lilitan tembaga/cooper yang melilit pada sebatang logam, pada saat coil di beri masukan arus/ tegangan listrik/elektrik maka coil akan membuat medan elektromagnetik yang mempengaruhi batang logam di dalam lingkarannya tersebut untuk menjadikannya sebuah magnet. 

    Kekuatan magnet yang terjadi pada batang logam tersebut menarik lempeng logam lain yang terhubung melalui armature/tuas ke sebuah sakelar. Biasanya relay memicu sakelar terbuka dan tertutup, dan hal ini tergantung type dan kebutuhan. 

2. Tujuan pemakaian relay

    Tapi dengan kemajuan jaman relay tidak lagi identik dengan perangkat mekanis seperti di atas.    Lalu apakah tujuan penggunakan relay dalam rangkaian listrik atau sirkuit elektronika? Ada beberapa tujuan penggunaan relay dalam rangkaian listrik maupun elektronika, yaitu:

1. Untuk pengendalian sebuah rangkaian
2. Sebagai pengontrol sistem tegangan tinggi tapi dengan tegangan rendah.
3. Sebagai pengontrol sistem arus tinggi dengan memakai arus yang rendah.
4. Fungsi logika.

3. Jenis - jenis relay

    Untuk memenuhi kebutuhan di dalam merangkai atau membuat sirkuit listrik dan elektronika, beberapa produsen membuat/memproduksi berbagai macam / jenis relay, namun secara sistem relay di bagi atas:

• Electromagnetic Relays (EMRs)

    Electromagnetic Relays (EMRs) terdiri dari kumparan/ coil untuk menerima sinyal tegangan tertentu, dengan satu set atau beberapa kontak yang terhubung pada armature/tuas yang diaktifkan/digerakkan oleh kumparan energi untuk membuka atau menutup sirkuit listrik sebagai hasil dari proses relay tersebut.

• Solid-state Relays (SSRs)

 Solid-state Relays (SSRs) menggunakan output semikonduktor bukan lagi kontak secara mekanik untuk membuka dan menutup sirkuit. Perangkat output optik-digabungkan ke sumber cahaya LED di dalam relay. Relay dihidupkan dengan energi LED ini, biasanya dengan tegangan DC power yang rendah.

• Microprocessor Based Relays

    Mengunakan mikroprosesor untuk mekanisme switching. Umum digunakan dalam pemantauan sistem proteksi power/ daya.

4. Apa keuntungan penggunaan relay dan kerugian yang di dapat?

• Electromagnetic Relays (EMRs)

1. Sederhana dan mudah di pahami
2. Tidak mahal
3. Mudah diperbaiki secara teknik

• Solid-state Relays (SSRs)

1. Tidak ada gerakan mekanis
2. Secara proses lebih cepat dari EMR
3. Tidak memicu antara kontak, sebagai kontak mandiri

• Microprocessor-based Relay

1. Presisi yang jauh lebih tinggi dan lebih handal dan serta tahan lama.
2. Meningkatkan keandalan dan kualitas daya sistem tenaga listrik sebelum, selama dan setelah kesalahan terjadi.
3. Mampu bekerja baik dengan digital maupun analog I /O
4. Harga yang lebih mahal

5. Mengapa sebuah sistem membutuhkan perlindungan/pengamanan/proteksi?

• Agar tidak ada fault free pada sistem.
• Hal ini tidak praktis dan tidak ekonomis untuk membuat sebuah 'fault free' pada sistem.
• Sistem kelistrikan akan mentolerir tingkat kesalahan tertentu .
• Biasanya kesalahan disebabkan oleh kerusakan isolasi karena berbagai alasan: usia sistem, pencahayaan, dll

6. Kesalahan yang terjadi pada rangkaian listrik/elektrik kebanyakan adalah 

• Karena 'phase-to-ground faults', kesalahan hubungan antara phase listrik ke grounding
• Kesalahan 'phase-to-phase', kesalahan antar phase
• Kesalahan phase-phase-phase, juga kesalahan antar phase dan
• Kesalahan double-phase-to-ground, antara dua phase ke grounding.

7. Keuntungan menggunakan relay sebagai pelindung rangkaian

• Mendeteksi kegagalan sistem, di saat hal itu terjadi relay akan mengisolasi bagian yang terjadi kesalahan dari semua sistem .
• Mengurangi dampak kegagalan setelah hal itu terjadi meminimalkan risiko kebakaran, bahaya bagi sistem tegangan tinggi dan lainnya.

8. Perbandingan pemakaian relay dengan alat serupa

   1. Perbandingan penggunaan relay sebagai pengaman rangkaian/sirkuit dengan circuit breaker (CB)

• Relay adalah seperti otak memutus dan menyambung sirkuit seperti otot manusia.
• Relay membuat keputusan berdasarkan pengaturan.
• Relay mengirimkan sinyal ke circuit breaker. Berdasarkan pengiriman sinyal pemutus sirkuit akan membuka / menutup.

   2. Perbandingan penggunaan relay sebagai pengaman rangkaian/sirkuit dengan fuse/ sekering.

• Relay memiliki pengaturan yang berbeda dan dapat diatur berdasarkan kebutuhan keamanan.
• Relay dapat direset.
• Sekering hanya memiliki satu karakteristik yang spesifik untuk satu jenis.
• Sekering tidak dapat direset tetapi diganti jika mereka putus.

9. Skema perlindungan/pengamanan/proteksi menggunakan relay di butuhkan pada beberapa hal seperti berikut:

1. Motor Protection

  a. Motor Protection Timed Overload

• Timed Overload. Motor terus beroperasi di atas nilai akan menyebabkan kerusakan termal motor.

  1. Thermal Overload Relays. 

• Menggunakan strip bimetal untuk membuka / menutup kontak relay ketika suhu melebihi / turun ke tingkat tertentu.
• Memerlukan waktu reaksi tertentu
• Waktu Inverse / hubungan saatPlunger-type Relays

      

 2. Plunger-type relays

• Reaksi yang cepat
• Menggunakan Timer untuk waktu tunda/delay
• Waktu Inverse / hubungan sesaat

 3. Induction-type relays

• Paling sering digunakan saat daya AC naik dengan tiba tiba
• Merubah waktu untuk mengatur waktu delay

b. Motor Protection Stalling

• Ini terjadi ketika sirkuit motor energize, tapi rotor motor tidak berputar. Hal ini juga disebut rotor terkunci.
• Efek: ini akan menghasilkan arus yang berlebihan mengalir yang tetap mengalir. Hal ini akan menyebabkan kerusakan termal untuk kumparan motor dan isolasi.
• Sejenis relay yang digunakan untuk motor timed overload protection yang berlebihan dapat digunakan untuk pelindung motor.

  c. Motor Protection Single Phase and Phase Unbalance

• Single Phase: Motor tiga phase saat hilangnya salah satu dari tiga fase dari sistem distribusi listrik.
• Phase unbalance: Dalam sistem yang seimbang antar tiga tegangan line-netral sama besarnya dan pembagian 120 derajat tiap phase satu dengan lain. Jika tidak, sistem ini tidak seimbang.

 d. Motor Protection yang lain

• Instantaneous Overcurrent. Differential Relays

• Undervoltage. Electromagnetic Relays

• Ground Fault. Differential RelaysTransformer Protection

2. Transformer ProtectionThermal overload relays

  a. Gas and Temperature Monitoring

    1. Gas Monitoring

     Relay ini akan mendeteksi setiap jumlah gas di dalam trafo. Sejumlah kecil gas akan menyebabkan ledakan transformator.

    2. Temperature Monitoring

    Relay ini digunakan untuk memonitor suhu kumparan dari transformator dan mencegah overheating.

  b. Differential and Ground Fault Protection

     Ground Fault. Untuk koneksi Wye, kesalahan grounding dapat dideteksi dari kawat netral terbumi.

3. Generator Protection

  a. Differential and Ground Fault Protection

  b. Phase unbalance

• Arah rotasi dari urutan negatif adalah berlawanan dengan apa yang diperoleh ketika urutan positif diterapkan. 
• Negative sequence unbalance factor = V-/ V + atau I-/ I +

• Urutan negatif Relay akan terus mengukur dan membandingkan besarnya dan arah arus.

10. Kesimpulan

• Relay mengontrol output sirkuit untuk daya yang lebih tinggi.
• Keselamatan akan meningkat
• Relay sebagai proteksi/pelindung sangat penting untuk menjaga kesalahan dalam sistem diisolasi dan menjaga peralatan agar tidak rusak.