Penjelasan Relai Listrik: Panduan tentang Cara Kerja dan Jenisnya

Relai mungkin bukan komponen yang penting dan sangat diperlukan yang dapat dibayangkan dalam arena besar teknik elektro dan elektronik, tetapi dapat dikatakan bahwa relai adalah salah satu komponen yang paling mendasar dan mudah beradaptasi. Ini adalah sesuatu yang secara diam-diam memungkinkan kekuatan dan kontrol yang rumit dari sistem yang tak terbatas, mulai dari kendaraan yang Anda kendarai atau pabrik otomatis yang menciptakan barang yang Anda beli setiap hari. Namun, apakah elemen krisis ini dan bagaimana cara menjalankan perannya yang paling penting?

Tutorial ini membahas secara mendalam tentang relai listrik. Kami akan membedah prinsip-prinsip esensialnya, membandingkan berbagai variannya, meninjau bagaimana penggunaannya dalam praktik, dan memberikan beberapa saran praktis tentang cara memilih, memasang kabel, dan memecahkan masalah. Baik sebagai siswa atau ahli DIY, atau insinyur, deskripsi mendalam ini akan mempersenjatai Anda dengan pengetahuan yang kuat tentang relai listrik.

Apa Sebenarnya yang Dimaksud dengan Relai Listrik?

Apakah yang dimaksud dengan relai? Relai listrik adalah sakelar yang dioperasikan secara elektrik dalam arti yang paling mendasar. Aplikasi mendasar dari daya listrik yang relatif kecil dalam satu sirkuit adalah untuk mengatur sakelar (buka/tutup) dari sirkuit lain yang sering kali jauh lebih besar dan ini mungkin termasuk daya tinggi atau arus tinggi. Relai memungkinkan sejumlah besar sinyal kontrol arus rendah untuk mengontrol beban listrik berdaya tinggi. Kemampuan tersebut bukan hanya sebuah kenyamanan; ini adalah fondasi dari sistem kelistrikan kontemporer dan memberikan tiga nilai inti:

• Kontrol: Relai menawarkan cara yang aman untuk melakukan tugas yang berbahaya dalam melewatkan sinyal bertegangan rendah dan berarus rendah, misalnya sinyal yang dikirim oleh mikrokontroler atau sensor, atau sakelar dasbor sederhana, untuk mengontrol tindakan perangkat bertegangan tinggi dan berarus tinggi seperti motor, kompresor, atau seperangkat lampu yang kuat.
• Isolasi (Isolasi Galvanik): Ini adalah salah satu elemen keselamatan yang paling signifikan dari sebuah relai. Sirkuit kontrol (“input”) dan sirkuit beban (“output”) dipisahkan secara elektrik dan fisik. Isolasi semacam itu menghindari transfer kembali sinyal listrik berdaya tinggi dari sisi beban ke dalam elektronik kontrol yang sensitif, dan peralatan yang terhubung dan operator.
• Amplifikasi: Dalam arti sebenarnya, a relai akan berfungsi sebagai penguat sinyal. Arus sebesar miliamp atau lebih melalui kumparan relai relai dapat secara efektif mengontrol sirkuit dengan puluhan atau bahkan ratusan ampere dan oleh karena itu relai dapat digunakan untuk menangani beban induktif atau bahkan beban DC secara memuaskan, termasuk aplikasi dengan arus yang lebih tinggi.

Bagaimana Relay Bekerja: Prinsip-prinsip Inti

Untuk memahami relai dengan benar, pertama-tama kita perlu mempertimbangkan jenis relai yang paling umum dan alami: relai elektromekanis (EMR). Fungsinya adalah manifestasi nyata dari elektromagnetisme di tempat kerja, dan digunakan secara konseptual dalam memformulasikan jenis-jenis relai lainnya.

ESDM adalah kompleksitas dari berbagai elemen yang harus bekerja sama:

• Coil: Benda berbentuk silinder dengan kawat tembaga yang dikelilingi oleh inti logam. Saat arus melewati kawat ini, inti bertindak sementara sebagai magnet, sebuah elektromagnet.
• Angker: Bagian yang dapat digerakkan yang terbuat dari besi dan tertarik ke muatan yang merupakan elektromagnet. Dibuat untuk dapat diputar.
• Yoke: Struktur besi kaku yang menawarkan jalur keengganan rendah terhadap fluks magnet, berdasarkan medan magnet yang terkonsentrasi pada angker.
• Kontak: Ini adalah komponen fisik sakelar yang saling bersentuhan untuk membentuk sirkuit dan jika dipisahkan akan memutus sirkuit. Relai terdiri dari berbagai jenis kontak seperti kontak yang biasanya terbuka (NO) dan kontak yang biasanya tertutup (NC). Jumlah dan sifat kontak tergantung pada aplikasi yang dimaksud.
• Biasanya Terbuka (NO): Ketika relai tidak diberi energi, maka rangkaian kontak tidak tersambung. Sirkuit terbuka.
  • Biasanya Ditutup (NC): Ini adalah kebalikan dari biasanya terbuka di mana kontak relai bersentuhan ketika relai tidak diberi energi. Tertutup.
  • Umum (COM): Armatur terhubung ke terminal yang dipindahkan ke kontak NO atau NC.
• Musim semi: Bagian untuk menyediakan angker ke posisi istirahat ketika kumparan tidak lagi diberi energi.

Relay Mekanis vs Solid State Relay (SSR)

Relai elektromekanis dengan segala kepintarannya adalah perangkat yang bergerak. Dengan kemajuan teknologi, ada varian yang sepenuhnya elektronik, yang dikenal sebagai Solid State Relay (SSR). Meskipun mereka memiliki tujuan yang sama secara keseluruhan, susunan internal dan sifat kinerja di dalamnya secara praktis berbeda. Perbedaan ini sangat penting dalam desain sistem modern.

SSR tidak mengandung bagian yang bergerak. Pengalihan beban listrik yang dilakukan olehnya menggunakan semikonduktor, khususnya thyristor, TRIAC, atau transistor daya. Sinyal kontrol tersebut secara konvensional dihubungkan ke semikonduktor switching melalui optocoupler (LED dan fotodetektor) dan ini memberikan isolasi galvanik absolut seperti pada EMR. Hal ini memungkinkan fungsi yang aman dalam keadaan yang lebih berat seperti paparan busur listrik yang tinggi atau kebutuhan untuk mengatur perangkat elektronik.

Berikut ini adalah perbandingan yang mendetail di antara keduanya:

Seperti yang Anda lihat, ketika lingkungan dengan tuntutan tinggi diperlukan sehubungan dengan keandalan, peralihan cepat, dan masa pakai yang lama, Solid State Relay adalah pilihan yang lebih baik. Mereka juga dapat digunakan dalam kontrol dan otomatisasi modern di mana sifat operasinya tidak bersuara serta tangguh terhadap guncangan dan getaran.

Mengapa Sistem Modern Lebih Memilih Solid State Relay

Di OMCH, kami berspesialisasi dalam kinerja tinggi Relai Keadaan Padat dirancang untuk otomasi industri. OMCH SSR, seperti Seri OMCH SSR-DA / AA, menawarkan kontrol yang presisi dan daya tahan yang luar biasa, menghilangkan masalah seperti resistensi kontak atau busur listrik yang dapat terjadi pada relay mekanis tradisional. Ini memastikan waktu kerja dan efisiensi maksimum untuk aplikasi penting seperti sistem kontrol pencahayaan atau sistem keamanan.

Aplikasi Umum dan Kasus Penggunaan

Fleksibilitas relay menjelaskan mengapa mereka digunakan di hampir semua bidang teknologi. Mereka juga diperlukan dalam sejumlah besar aplikasi karena kapasitasnya untuk menghantarkan arus tinggi atau arus DC dengan aman:

• Dalam Sistem Otomotif: Mobil abad ke-21 adalah semesta relay. Alasan mengapa mereka dibutuhkan adalah karena kontrol elektronik mobil (ECU, modul kontrol bodi) bekerja pada arus yang sangat rendah sedangkan arus yang sangat tinggi diperlukan pada hal-hal seperti lampu depan, motor starter, dan kipas pendingin. Relai mengisi celah ini, dan keamanan dan efisiensi yang tampak dari kontrol beban berat ini melalui sakelar kecil di dasbor atau sinyal ECU.
• Di Panel Kontrol Industri: Otomasi industri sangat bergantung pada relay. Mereka adalah perantara di panel kontrol antara peralatan berdaya tinggi di lantai pabrik dan pengontrol logika yang dapat diprogram (PLC). Contohnya adalah output sinyal 24V DC dari PLC yang dapat mengaktifkan relai yang pada gilirannya dapat menghidupkan atau mematikan motor tiga fase AC 480V. SSR memiliki aplikasi khusus di sini karena mereka memiliki masa pakai yang lama dalam penggunaan siklus tinggi seperti kontrol pemanas dan penggerak motor.
• Dalam Proyek Rumah Pintar & DIY: Dalam proyek-proyek di mana penghobi atau pembuat perlu membuat proyek mereka berkomunikasi ke dunia nyata, relay adalah jawabannya. Mesin kecil seperti lampu atau pembuat kopi atau alat rumah tangga tidak dapat secara langsung ditenagai oleh mikrokontroler kecil seperti Arduino atau Raspberry Pi. Dengan modul relay, mikrokontroler dapat digunakan untuk mengalihkan daya AC biasa yang dapat ditemukan di rumah dengan aman dan tata letak ini adalah dasar dari setiap proyek rumah pintar atau otomatisasi yang dapat dibayangkan.

Bagaimana Memilih Relai yang Tepat

Memilih relai yang tepat sangat penting untuk keamanan dan keandalan sirkuit Anda. Hal ini melibatkan pencocokan spesifikasi relai dengan tuntutan aplikasi Anda. Pertimbangkan faktor-faktor penting berikut ini:

• Tegangan & Arus Beban: Ini adalah spesifikasi yang paling signifikan. Berapa voltase (AC atau DC) perangkat yang akan dialihkan? Berapa banyak arus yang dibutuhkan saat beroperasi? Nilai-nilai ini harus lebih rendah dari nilai kontak (atau output) relai. Jangan pernah melupakan margin keamanan 20-30 persen.
• Tegangan Sinyal Kontrol: Tegangan yang dibutuhkan untuk menyelesaikan energi kumparan relai (EMR) atau sirkuit input (SSR). Tegangan ini harus sama atau lebih besar dari output perangkat kontrol Anda (misalnya, Arduino menghasilkan 5V, baterai mobil menghasilkan 12V, PLC menghasilkan 24V).
• Frekuensi Pengalihan: Berapa kali relai harus dinyalakan dan dimatikan? Pada sebagian besar aplikasi pengalihan (lebih dari sekali per detik), hanya Solid State Relay yang dapat digunakan karena bahkan EMR pun rentan gagal secara mekanis karena pengalihan yang tinggi.
• Lingkungan Faktor: Lingkungan operasi. Apakah ada getaran atau guncangan yang tinggi? Apakah operasi dalam keheningan diperlukan? Apakah ada gas yang mudah meledak (di mana relai tertutup akan diperlukan)? SSR biasanya merupakan alternatif yang lebih baik dan lebih aman di lingkungan yang sangat bergetar seperti lingkungan yang membutuhkan keheningan dan keandalan yang tinggi.

Panduan Praktis untuk Pengkabelan Relai

Skema penomoran standar digunakan untuk menomori terminal pada sebagian besar relai otomotif dan industri, yang menyederhanakan pengkabelan relai tersebut. Yang paling sering digunakan adalah:

• 85 & 86: Ini adalah terminal koil relai. Relai akan diaktifkan dengan menerapkan tegangan yang tepat pada mereka. Polaritas tidak penting pada sebagian besar relai DC meskipun mereka mungkin memiliki dioda penekan internal, dalam hal ini akan ditandai.
• 30: Terminal umum. Hal ini umumnya terkait dengan suplai daya ke sirkuit beban.
• 87: Terminal Biasanya Terbuka (NO). Itu adalah terminal terminal 30 yang digerakkan ketika relai menutup.
• 87a: Kontak Biasanya Tertutup (NC) (pada relai 5-pin). Ini adalah terminal akhir yang terhubung dengan terminal 30 ketika relai tidak bekerja.

Pemecahan Masalah Masalah Relai Umum

Relai biasanya menjadi penyebab kegagalan sirkuit, terutama jika sumber daya tidak berfungsi dengan baik. Di bawah ini adalah beberapa masalah yang biasanya dialami dan cara mendiagnosisnya:

Masalah 1: Relai mengeluarkan bunyi “klik”, tetapi beban tidak berfungsi.

• Kemungkinan Penyebab: Ini berarti bahwa sirkuit kontrol (koil sedang diberi energi) baik-baik saja; ada kesalahan pada sirkuit beban. Kontak internal relai mungkin sudah aus atau terbakar (diadu) sehingga tidak ada kontak listrik yang baik yang dapat dibuat. Atau, hal ini dapat disebabkan oleh beban yang tidak tersambung dengan baik, kabel yang terputus atau putus, atau sekring yang putus di sisi beban (pin 30 dan 87).

Masalah 2: Relai menjadi sangat panas.

• Kemungkinan Penyebab: Dalam kasus EMR, koil hanya dapat dihubungkan hingga tegangan tertentu sebelum koil menjadi terlalu panas dan terbakar. Pada EMR dan SSR, jika relai terlalu kecil untuk menangani arus beban, relai akan menjadi terlalu panas, secara bertahap, dan gagal.

Masalah 3: Relai selalu hidup atau selalu mati.

• Kemungkinan Penyebab: Pada EMR, lonjakan arus yang sangat besar bahkan dapat mengelas kontak internal, sehingga relai berada dalam mode “on”. Pada gilirannya, kabel koil yang terbakar tidak akan memungkinkannya untuk menyala. Kondisi tegangan lebih atau arus lebih yang besar pada SSR dapat merusak semikonduktor internal, membuatnya menjadi sirkuit terbuka secara permanen (atau sirkuit tertutup secara permanen).