A sirkit pemutus adalah perangkat proteksi arus berlebih (OCPD) yang dirancang untuk melindungi perangkat listrik dan individu dari kondisi arus berlebih. Tidak seperti kebanyakan sekering, sirkit pemutus dapat disetel ulang, yang menjadikannya pilihan populer untuk perlindungan arus berlebih. sirkit pemutus menggunakan elektromagnet dan/atau sakelar bimetal untuk mendeteksi kondisi arus berlebih.
Jenis dan Karakteristik Pemutus Arus
A sirkit pemutus dapat disetel ulang dengan menggerakkan gagang tuas trip ke posisi OFF penuh dan kemudian mengembalikan gagang ke posisi ON. Individu harus memastikan sumber kelebihan beban dibersihkan sebelum mencoba mengatur ulang pemutus. Ada tiga jenis sirkit pemutus dibedakan oleh mekanisme internal mereka untuk tersandung:
- Magnetic
- Panas
- Termagnetik-termal
Terlepas dari mekanisme internal mana yang digunakan pemutus arus, sebagian besar pemutus arus terlihat sama secara eksternal, kecuali sirkit sekering pemutus. Sekering pemutus sirkuit adalah OCPD sekrup yang memiliki karakteristik pengoperasian pemutus sirkuit.
Keuntungan dari sekring pemutus sirkuit adalah bahwa sekring dapat disetel ulang setelah kelebihan beban. Pemutus sirkuit tersedia dalam berbagai ampere, tetapi tegangan biasanya dinilai sebagai 110 V untuk pemutus tempat tinggal kutub tunggal atau 220 V untuk pemutus tempat tinggal kutub ganda.
Gambar 1. Pemutus sirkuit tersedia dalam sejumlah konfigurasi, termasuk pemutus kutub tunggal dan kutub ganda.
Untuk mendapatkan akses ke koneksi pemutus sirkuit di panel servis, penutup panel harus dilepas.
Magnetic
Pemutus sirkuit magnetik adalah OCPD yang beroperasi dengan menggunakan elektromagnet miniatur untuk membuka dan menutup kontak. Ide dasarnya ditunjukkan di bawah ini.
Gambar 2. Solenoida elektromagnetik adalah contoh penggunaan elektromagnetisme untuk melakukan pekerjaan.
Seperti yang Anda lihat, plunger besi dikelilingi oleh gulungan kawat yang terbungkus dan satu set kontak dipasang ke plunger besi. Dengan arus listrik melewati kumparan, kontak yang menempel pada inti besi ditarik ke arah kumparan. Dengan cara ini, kita dapat membuka atau menutup kontak solenoida. Perhatikan bahwa gambar menunjukkan kontak yang biasanya terbuka dan biasanya tertutup.
Seperti yang diilustrasikan pada Gambar 3, medan magnet yang dihasilkan dapat diperkuat dengan meningkatkan arus yang diberikan dan jumlah putaran per satuan panjang serta memasukkan inti besi melalui kumparan.
Gambar 3. Sebuah elektromagnet dapat diperkuat dengan meningkatkan jumlah arus, meningkatkan jumlah lilitan pada kumparan, dan memasukkan inti besi melalui kumparan.
Solenoida dalam pemutus sirkuit magnetik membuka sirkuit berdasarkan batas arus pemutus.
Ketika arus melalui kumparan melebihi nilai pengenal pemutus, tarikan magnet menjadi cukup kuat untuk mengaktifkan pegangan tuas perjalanan dan membuka sirkuit. Lihat Gambar 4.
Gambar 4. Dalam pemutus arus magnet, melewatkan arus listrik melalui kumparan menyebabkan kontak yang terpasang pada inti besi tertarik ke arah kumparan. Solenoida dalam pemutus arus magnet membuka dan menutup kontak berdasarkan level arus.
Setelah kelebihan beban dilepas, pegangan tuas trip dapat diatur ulang ke posisi semula, mengaktifkan kembali sirkuit.
Panas
Pemutus sirkuit termal menggunakan strip bimetalik yang dipasang ke mekanisme kait. Strip bimetalik terbuat dari dua logam berbeda yang mengembang dengan kecepatan berbeda saat dipanaskan. Strip bimetalik akan melengkung saat dipanaskan dan membuka kontak. Lihat Gambar 5. Strip bimetalik dapat dipanaskan secara langsung oleh arus rangkaian atau secara tidak langsung oleh kenaikan suhu yang disebabkan oleh peningkatan arus rangkaian.
Gambar 5. Pemutus sirkuit termal menggunakan strip bimetalik yang dipasang ke mekanisme kait untuk membuka sirkuit saat terjadi korsleting atau kelebihan beban.
Pemutus sirkuit termal dirancang sedemikian rupa sehingga strip bimetalik melengkung untuk melepaskan kontak di bawah tegangan pegas berdasarkan jumlah arus kontinu yang mengalir melaluinya. Strip bimetalik harus mendingin dan kembali ke kondisi (ukuran) normalnya pada suhu kamar sebelum pemutus sirkuit dapat disetel ulang.
Perlindungan termal dari suatu rangkaian tidak terjadi secara instan. Diperlukan waktu untuk memanaskan setrip dan agar setrip menekuk cukup jauh sehingga kontaknya terbuka. Pemutus sirkuit magnetik digunakan dalam aplikasi di mana penundaan ini dapat menyebabkan kerusakan pada sirkuit. Pemutus sirkuit termal dapat disetel ulang dengan menekan tombol hanya setelah setrip bimetalik dingin.
Termal-Magnetik
Pemutus sirkuit termal-magnetis mencakup fungsi magnet-tripping untuk proteksi sirkuit pendek dan fungsi thermal-tripping untuk proteksi beban berlebih, seperti yang diilustrasikan pada Gambar 6.
Gambar 6. Pemutus sirkuit termal-magnetik.
Pemutus sirkuit termal-magnetik juga disebut pemutus sirkuit waktu-terbalik. Seperti yang ditunjukkan oleh nama alternatif waktu terbalik, semakin tinggi beban berlebih, semakin pendek waktu yang dibutuhkan pemutus sirkuit untuk membuka.
Ketika kondisi kelebihan beban terjadi, arus berlebih menghasilkan panas, yang dirasakan oleh elemen penginderaan panas bimetalik. Setelah beberapa saat, tergantung pada peringkat pemutus dan jumlah beban berlebih, pemutus akan trip, memutuskan sumber tegangan dari beban. Jika terjadi korsleting, sensor elektromagnetik segera merespons arus gangguan dan memutus rangkaian.
Pemutus Sirkuit DC
Pemutus sirkuit DC adalah OCPD yang melindungi perangkat listrik yang beroperasi dengan DC dan berisi tindakan pemadaman busur tambahan.
Pemutus sirkuit DC adalah yang relatif baru teknologi untuk sebagian besar pemilik rumah karena sebagian besar perangkat yang digunakan di rumah dapat digunakan dengan pemutus arus AC dan AC. Pemutus arus AC umum untuk rumah memiliki nilai interupsi di atas 6 kA. Beberapa pabrikan memproduksi pemutus sirkuit yang memiliki nilai ganda untuk AC / DC dari 48 VDC hingga 125 VDC. Pemutus sirkuit DC digunakan dengan pengontrol logika terprogram (PLC) 24 VDC hingga 48 VDC dan dalam aplikasi tenaga angin.
Meskipun pemutus AC dan DC tampak serupa dalam bentuk dan fungsi, secara internal mereka beroperasi sangat berbeda. Selama kelebihan beban, kontak internal dari pemutus sirkuit AC dan DC terpisah untuk melindungi sirkuit. Namun, saat kontak terpisah satu sama lain, busur akan terbentuk saat arus melompat melintasi celah udara yang tercipta. Busur kontak adalah busur listrik yang terjadi saat membuka dan menutup pemutus arus. Lihat Gambar 7. Saat busur terus melompati celah udara, arus akan terus mengalir melalui sirkuit. Busur ini harus dipadamkan dengan cepat.
Gambar 7. Busur kontak adalah busur listrik yang terjadi saat membuka dan menutup pemutus arus.
Cara-cara di mana pemutus AC dan DC dirancang untuk memadamkan busur sangat berbeda dan inilah mengapa pemutus AC dan DC tidak dapat dipertukarkan. Hanya pemutus yang diberi label sebagai pengenal DC yang boleh digunakan untuk aplikasi DC.
Pemutus arus AC tidak boleh digunakan di sirkuit DC. Pemutus sirkuit AC tidak dirancang untuk menangani masalah busur api yang terkait dengan DC. Pemutus sirkuit DC mencakup tindakan pemadaman busur tambahan untuk menghilangkan busur listrik saat membuka dan menutup dan memperpanjang masa pakai perangkat.
Penindasan Busur DC
Busur DC dianggap paling sulit untuk dipadamkan karena supply DC kontinu menyebabkan arus mengalir secara konstan dan dengan stabilitas yang besar melintasi celah yang jauh lebih lebar daripada supply AC dengan tegangan yang sama, sering ditampilkan dalam metrik seperti nilai puncak dan RMS.
Untuk mengurangi busur api di sirkuit DC, mekanisme sakelar harus sedemikian rupa sehingga kontaknya terpisah dengan cepat dan dengan celah udara yang cukup untuk memadamkan busur sesegera mungkin saat membuka. Saat kontak DC ditutup, kontak tersebut harus bergerak bersama secepat mungkin untuk mencegah beberapa masalah yang sama yang ditemui saat membukanya. Jika pemutus sirkuit diberi nilai DC, itu akan ditunjukkan pada pemutus oleh produsen.
Gambar 8. Beberapa pemutus sirkuit diberi nilai AC / DC. Informasi ini akan dijelaskan pada label pabrikan.
Perlu disebutkan bahwa ketika hubung singkat terjadi di seluruh terminal rangkaian DC, arus meningkat dari arus operasi ke arus hubung singkat tergantung pada resistansi dan induktansi dari loop hubung singkat.
Beberapa jenis pemutus sirkuit diberi nilai AC / DC untuk digunakan dengan jenis aplikasi apa pun. Informasi ini akan tercantum pada label pabrikan.
Supresi Busur AC
Busur AC padam sendiri saat rangkaian kontak terbuka. Suplai AC memiliki tegangan yang membalik polaritasnya 120 kali per detik ketika dioperasikan pada frekuensi saluran 60 Hz. Pergantian memungkinkan busur memiliki durasi maksimum tidak lebih dari setengah siklus.
Arus AC mencapai nol 60 kali setiap detik. Lihat Gambar 8. Ketika AC mencapai nol, tidak ada arus yang mengalir, dan karena itu busur dipadamkan.
Gambar 9. Ketika arus AC mencapai nol, tidak ada arus yang mengalir, dan karena itu busur dipadamkan.
Pemutus Sirkuit sebagai OCPD
Pemutus sirkuit adalah perangkat proteksi arus berlebih dengan mekanisme mekanis yang dapat secara otomatis membuka sirkuit saat terjadi korsleting atau kelebihan beban. Pemutus sirkuit menggunakan dua prinsip operasi untuk melindungi sirkuit: termal dan magnet.
Pemutus sirkuit termal terdiri dari elemen pemanas dan mekanisme penguncian mekanis. Elemen pemanas biasanya berupa strip bimetalik yang memanas saat arus mengalir melewatinya.
Pemutus sirkuit magnetik menggunakan elektromagnet untuk mendeteksi kondisi arus lebih. Kebanyakan pemutus sirkuit magnetik mengandung komponen termal dan magnetik. Komponen magnetis melindungi rangkaian dari arus beban lebih tinggi atau arus hubung singkat, sedangkan komponen termal melindungi rangkaian dari arus beban berlebih konstan yang tidak cukup untuk mengaktifkan komponen magnet.
Pemutus sirkuit DC digunakan untuk melindungi perangkat listrik yang beroperasi dengan arus searah (DC) dan berisi tindakan pemadaman busur tambahan. Pemutus sirkuit DC adalah teknologi yang relatif baru dan digunakan di stasiun pengisian daya listrik, fotovoltaik, dan sistem penyimpanan baterai, serta jaringan distribusi DC industri.