Apa itu Relai Statis: Cara Kerja & Aplikasinya

Keadaan padat menyampaikan atau rele statis pertama kali diluncurkan pada tahun 1960. Sesuai dengan namanya, istilah statik dalam rele statis mengandung arti bahwa rele ini tidak memiliki bagian yang bergerak di dalamnya. Dibandingkan dengan relai elektromekanis, masa pakai relai ini lebih lama dan kecepatan responsnya lebih cepat. Relai ini dirancang sebagai perangkat semikonduktor yang meliputi: sirkuit terintegrasi , transistor, mikroprosesor kecil, kapasitor, dll. Jadi ini jenis relay menggantikan hampir semua fungsi yang dicapai sebelumnya melalui relai elektromekanis. Artikel ini membahas ikhtisar tentang relai statis - bekerja dengan aplikasi.

Apa itu Relai Statis?

Sakelar yang dioperasikan secara listrik yang tidak memiliki bagian yang bergerak dikenal sebagai relai statis. Dalam jenis relai ini, output hanya dicapai melalui komponen stasioner seperti magnet & sirkuit elektronik . Relai statis dibandingkan dengan relai tipe elektromekanis karena relai ini menggunakan bagian yang bergerak untuk melakukan aksi switching. Namun kedua relay tersebut digunakan untuk mengontrol rangkaian listrik menggunakan saklar yang terbuka atau tertutup berdasarkan input listrik.

Jenis relai ini terutama dirancang untuk melakukan fungsi serupa menggunakan kontrol sirkuit elektronik seperti yang dilakukan relai elektromekanis dengan menggunakan elemen atau bagian yang bergerak. Relai statis terutama tergantung pada desain mikroprosesor, sirkuit solid-state analog, atau sirkuit logika digital.

Diagram Blok Relai Statis

Diagram blok relai statis ditunjukkan di bawah ini. Komponen relai statis dalam diagram blok ini terutama mencakup penyearah, penguat, unit o/p & rangkaian pengukur relai. Di sini, rangkaian pengukuran relai mencakup detektor level, gerbang logika & pembanding seperti amplitudo & fase.

Pada diagram blok di atas, saluran transmisi hanya dihubungkan ke trafo arus (CT) atau transformator potensial (PT) sehingga saluran transmisi memberikan input ke CT/PT.

Keluaran dari transformator arus diberikan sebagai input ke penyearah yang memperbaiki sinyal input AC menjadi sinyal DC. Sinyal DC ini diberikan ke unit pengukuran relay.

Relai unit pengukur melakukan tindakan paling signifikan yang diperlukan dalam sistem relai statis dengan mendeteksi level sinyal input di seluruh detektor level dan mengevaluasi besarnya & fase sinyal di seluruh komparator untuk melakukan operasi gerbang logika.

Pada relai ini digunakan dua macam komparator yaitu komparator amplitudo dan phasa. Fungsi utama dari komparator amplitudo adalah untuk membandingkan besarnya sinyal input sedangkan komparator fasa digunakan untuk membandingkan variasi fasa dari kuantitas input.

Unit pengukur rele o/p diberikan ke amplifier sehingga menguatkan besarnya sinyal & mentransmisikannya ke perangkat o/p. Jadi alat ini akan menguatkan trip coil sehingga trip CB (circuit breaker).

Untuk pengoperasian amplifier, unit pengukur relai & perangkat output daya memerlukan suplai DC tambahan. Jadi ini adalah kelemahan utama dari relay statis ini.

Prinsip Kerja Relai Statis

Cara kerja rele statik adalah, pertama, trafo arus/trafo potensial menerima sinyal tegangan/arus input dari saluran transmisi & memberikannya ke penyearah. Setelah itu, penyearah ini mengubah sinyal AC menjadi DC dan ini diberikan ke unit pengukur relai.

Sekarang, unit pengukur ini mengidentifikasi level sinyal input setelah itu membandingkan besarnya & fase sinyal dengan komparator yang tersedia di unit pengukuran. Komparator ini membandingkan sinyal i/p untuk memastikan apakah sinyal tersebut rusak atau tidak. Setelah itu, amplifier ini memperkuat besarnya sinyal & mengirimkannya ke perangkat output daya untuk mengaktifkan koil perjalanan untuk membuat pemutus sirkuit tersandung.

Jenis Relai Statis

Ada berbagai jenis relai statis yang tersedia yang dibahas di bawah ini.

• Relay elektronik.
• Relai transduser.
• Relai transistor.
• Relay jembatan penyearah.
• Relai efek Gauss.

Relai Elektronik

Relai elektronik adalah salah satu jenis sakelar elektronik yang digunakan untuk mengoperasikan kontak rangkaian dengan membuka & menutup tanpa tindakan mekanis apa pun. Jadi, pada rele jenis ini digunakan metode rele pilot pembawa arus untuk melindungi saluran transmisi. Dalam jenis relai ini, katup elektronik terutama digunakan sebagai unit pengukur.

Relai Transduser

Relay Transductor juga dikenal sebagai relay penguat magnetik yang sangat sederhana secara mekanis & meskipun beberapa di antaranya mungkin sedikit rumit secara elektrik sehingga ini tidak mengubah keandalannya. Karena operasinya sebagian besar bergantung pada komponen stasioner yang karakteristiknya hanya ditentukan sebelumnya & diverifikasi. Dengan demikian mereka sangat mudah untuk dirancang & diuji dibandingkan dengan relai elektromekanis. Pemeliharaan relai ini secara praktis dapat diabaikan.

Relai Transistor

Relai transistor adalah relai statis yang paling umum digunakan dimana transistor pada relai ini bekerja seperti trioda untuk mengatasi keterbatasan yang disebabkan oleh katup elektronik. Dalam relai ini, transistor digunakan sebagai perangkat penguat & perangkat switching yang membuatnya cocok untuk mencapai karakteristik fungsional apa pun. Umumnya, rangkaian transistor tidak dapat melakukan hanya fungsi relai yang diperlukan tetapi juga memberikan fleksibilitas yang diperlukan untuk memenuhi persyaratan relai yang berbeda.

Relay Jembatan Penyearah

Relay jembatan penyearah sangat terkenal karena pengembangan dioda semikonduktor. Relay jenis ini termasuk relay besi bergerak terpolarisasi & kumparan bergerak dan juga dua jembatan penyearah. Yang paling umum adalah pembanding relai berdasarkan jembatan penyearah, yang dapat diatur sebagai pembanding amplitudo atau fasa.

Relai Efek Gauss

Beberapa logam serta semikonduktor berubah resistivitas pada suhu yang lebih rendah setelah terkena medan magnet dalam relai yang dikenal sebagai relai efek Gauss. Efek ini terutama tergantung pada rasio kedalaman terhadap lebar & meningkat dengan peningkatan dalam rasio ini. Efek ini hanya diamati pada beberapa logam pada suhu kamar seperti bismut, Indium Magneto, indium arsenide, dll. Jenis relai ini lebih baik dibandingkan dengan relai Efek Hall karena sirkuit & konstruksi yang lebih sederhana. Tetapi efek gauss dalam relai statis terbatas karena tingginya biaya kristal. Jadi, arus polarisasi tidak diperlukan & output relatif lebih tinggi.

Cara Menghubungkan Relay Statis ke Mikrokontroler

Antarmuka relai solid-state atau relai statis dengan papan Arduino seperti mikrokontroler ditunjukkan di bawah ini. Perbedaan utama antara relay normal dan SSR adalah; relai normal bersifat mekanis sedangkan SSR tidak mekanis. Relai statis ini memanfaatkan mekanisme optocoupler untuk mengontrol beban daya tinggi. Mirip dengan relay mekanik, relay ini hanya menyediakan isolasi listrik antara dua sirkuit serta optoisolator bekerja seperti saklar antara dua sirkuit.

Relai statis memiliki beberapa keunggulan dibandingkan dengan relai mekanis seperti dapat dihidupkan dengan tegangan dc yang sangat rendah seperti 3V DC. Relay ini mengontrol beban daya tinggi, kecepatan switching yang lebih tinggi dibandingkan dengan relay mekanik. Selama switching, itu tidak menghasilkan suara apa pun karena tidak ada komponen mekanis di dalam relai.

Tujuan utama dari interfacing ini adalah untuk mengukur suhu ruangan & akan menghidupkan/mematikan AC berdasarkan suhu ruangan. Untuk itu, digunakan sensor suhu DHT22 yang merupakan sensor kelembaban & suhu yang mendasar dan murah.

Komponen yang diperlukan dari antarmuka ini terutama mencakup Crydom SSR, Arduino, sensor suhu DHT22, dll. Berikan koneksi sesuai antarmuka yang diberikan di bawah ini.

Sensor ini menggunakan termistor & sensor kelembaban kapasitif untuk mengukur suhu sekitar. Ini memberikan sinyal output digital pada pin data. Sensor ini memiliki satu kelemahan; Anda bisa mendapatkan data baru hanya darinya setelah setiap dua detik. Sensor suhu DHT22 merupakan upgrade dari sensor DHT11 tetapi rentang kelembaban sensor DHT22 ini lebih presisi dibandingkan dengan dht11.

Dalam antarmuka di atas, relai solid-state bekerja langsung dari pin digital Arduino. Relay ini membutuhkan 3 sampai 32 volt dc untuk mengaktifkan rangkaian lainnya. Di sisi output, Anda cukup menghubungkan beban maksimum dengan 240 volt AC & arus hingga 40A.

Kode Arduino

Unggah kode berikut ke papan Arduino.

#sertakan “DHT.h”
#define DHTPIN 2 //DHT22 pin digital ke koneksi pin Arduino
// Batalkan komentar pada sensor yang Anda gunakan, saya menggunakan DHT22
//#define DHTTYPE DHT11 // DHT 11
#define DHTTYPE DHT22 // DHT 22 (AM2302), AM2321
//#define DHTTYPE DHT21 // DHT 21 (AM2301)
// Inisialisasi sensor DHT.
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
batalkan pengaturan() {
Serial.begin(9600);
Serial.println('Tes DHT22!');
pinMode(7, OUTPUT); //SSR menyalakan/mematikan pin
dht.mulai(); //Mulai operasi sensor
}
lingkaran kosong() {
penundaan(2000); //penundaan 2 detik
// Membaca suhu atau kelembapan membutuhkan waktu sekitar 250 milidetik!
// Pembacaan sensor juga mungkin sampai 2 detik 'lama' (sensornya sangat lambat)
// Baca suhu sebagai Celcius (default)
float t = dht.readTemperature();
Serial.print(“Suhu : “);
Serial.print(t); //Suhu cetak pada monitor serial
Serial.print('*C');
if(t<=22){ //Suhu kurang dari 22 *C matikan AC(Air Conditioner)
digitalWrite(7, RENDAH);
}
if(t>=23){ //Suhu lebih besar dari 22 *C nyalakan AC(Air Conditioner)
digitalWrite(7, TINGGI);
}
}

Dalam kode Arduino di atas, perpustakaan sensor suhu DHT disertakan terlebih dahulu. Pustaka ini berlaku khusus untuk sensor suhu yang berbeda seperti DHT11, DHT21 & DHT22 sehingga kami dapat memanfaatkan ketiga sensor ini dengan pustaka yang serupa.

Di sini, AC dinyalakan / dimatikan pada suhu celcius. Jika suhu ruangan dibawah 22 derajat celcius maka relay akan OFF dan jika suhu ruangan meningkat maka relay akan ON dan membuat AC menyala secara otomatis. Di antara setiap pembacaan, ada penundaan dua detik untuk memastikan bahwa sensor suhu telah memperbarui pembacaan atau tidak yang tidak sama dengan sebelum pembacaan.

Disini kelemahan utamanya adalah setiap kali suhu ruangan naik hingga 30 derajat celcius maka relay akan menjadi panas. Jadi heat sink perlu dipasang dengan relai.

Relai Statis Vs Relai Elektromagnetik

Perbedaan antara relai statis dan relai elektromagnetik antara lain sebagai berikut.

Keuntungan dan kerugian

Itu keuntungan dari relai statis termasuk berikut ini.

• Relay ini mengkonsumsi daya yang sangat kecil.
• Relay ini memberikan respon yang sangat cepat, keandalan yang tinggi, akurasi, dan umur panjang & tahan guncangan.
• Itu tidak termasuk masalah penyimpanan termal
• Jenis relai ini memperkuat sinyal i/p yang meningkatkan sensitivitasnya.
• Peluang tersandung yang tidak diinginkan lebih kecil.
• Relay ini memiliki ketahanan yang maksimal terhadap goncangan, sehingga dapat dioperasikan dengan mudah di daerah rawan gempa.
• Ini membutuhkan lebih sedikit perawatan.
• Ini memiliki waktu respons yang sangat cepat.
• Relay jenis ini memberikan ketahanan terhadap goncangan & getaran.
• Ini memiliki waktu pengaturan ulang yang sangat cepat.
• Ini beroperasi untuk waktu yang sangat lama
• Ini mengkonsumsi daya yang sangat sedikit & menarik daya dari catu dc sekunder

Itu kerugian dari relay statis termasuk berikut ini.

• Komponen yang digunakan dalam relai ini sangat responsif terhadap pelepasan muatan listrik statis yang berarti aliran elektron tak terduga antara objek bermuatan. Oleh karena itu, diperlukan perawatan khusus pada komponen tersebut agar tidak mempengaruhi pelepasan muatan listrik statis.
• Relai ini mudah terpengaruh oleh lonjakan tegangan tinggi. Jadi, tindakan pencegahan harus diambil untuk menghindari kerusakan di seluruh lonjakan tegangan.
• Relay bekerja terutama tergantung pada komponen yang digunakan dalam rangkaian.
• Relay ini memiliki kapasitas overloading yang lebih kecil.
• Dibandingkan dengan relay elektromagnetik, relay ini sangat mahal.
• Konstruksi rele ini hanya dipengaruhi oleh gangguan di sekitarnya.
• Ini responsif terhadap transien tegangan.
• Karakteristik perangkat semikonduktor seperti dioda, transistor, dll. yang digunakan dalam relai ini berubah oleh suhu & penuaan.
• Keandalan relai ini terutama tergantung pada sejumlah komponen kecil & koneksinya.
• Relai ini memiliki kapasitas kelebihan beban waktu singkat yang lebih sedikit dibandingkan dengan relai elektromekanis.
• Pengoperasian relai ini dapat dipengaruhi secara sederhana karena penuaan komponen.
• Kecepatan operasi rele ini dibatasi oleh kelembaman mekanik komponen.
• Ini tidak berlaku untuk tujuan komersial.

Aplikasi

Itu aplikasi relai statis termasuk berikut ini.

• Relai ini banyak digunakan dalam sistem proteksi berbasis kecepatan sangat tinggi pada saluran transmisi EHV-A.C dengan proteksi jarak.
• Ini juga digunakan dalam sistem perlindungan gangguan bumi & arus lebih.
• Ini digunakan dalam perlindungan transmisi panjang & menengah.
• Ini digunakan untuk menjaga pengumpan paralel.
• Ini memberikan keamanan cadangan ke unit.
• Ini digunakan dalam saluran yang saling berhubungan & terhubung-T.

Jadi, ini semua tentang gambaran umum tentang relai statis - bekerja dengan aplikasi. Relai ini juga disebut sakelar keadaan padat yang digunakan untuk mengontrol beban dengan menyalakan & mematikan setelah suplai tegangan luar diberikan di terminal input perangkat. Relay ini adalah perangkat semikonduktor yang memanfaatkan sifat listrik semikonduktor solid-state seperti MOSFET, transistor, dan TRIAC untuk melakukan operasi switching input & output. Berikut adalah pertanyaan untuk Anda, apa itu relay elektromagnetik?