Circuit Breaker dan Tripping Curve

Circuit Breaker

Circuit breaker (CB), sesuai namanya, adalah device yang memutuskan rangkaian listrik. Mirip dengan sekring/fuse/stud, CB akan putus/trip atau biasa kita sebut “turun” ketika ada arus berlebih yang mengalir.

Kalau ke toko elektronik, mau ganti CB di rumah pasti kita bilangnya MCB, bukan CB. Itu karena memang CB di rumah kita itu bernama MCB. Sebenarnya CB itu ada bermacam-macam: MCB, MCCB, ACB, dll.

Yang biasa kita pakai di rumah kita itu adalah MCB, singkatan dari Miniature Circuit Breaker. Ratingnya kurang lebih hanya mencapai 40 A. Selain rating, varian dari MCB adalah jumlah polenya. Pole ini berarti berapa terminal/jalur circuit yang bisa diproteksi oleh MCB ini. Gambar di bawah ini adalah gambar MCB (dari kiri ke kanan 1 pole, 2 pole, dan 3 pole). Kalau 1 pole biasa untuk rangkaian 1 phase, kalau 2 pole juga tapi netralnya juga ikut diproteksi, kalau 3 pole bisa untuk motor 3 phase. Ada juga yang 4 pole, jadi 3 phase plus netralnya diproteksi.

Lalu yang kedua, MCCB, singkatan dari Molded Case Circuit Breaker, itu adalah CB yang lebih besar (hingga 100 A ratingnya). Biasanya MCCB digunakan di industri, untuk proteksi motor/pompa, distribusi listrik, dll. Selain ukuran, yang membedakan MCCB dari MCB adalah MCCB ratingnya bisa kita setting (tidak fixed seperti MCB). Misalkan kita beli MCCB ratingnya In = 16A (selanjutnya kita sebut rating CB itu adalah In ya), kita bisa setting ratingnya ini jadi 0.9 x In, atau 0.8 x In, atau 0.7 x In (jadi ratingnya bisa diubah hingga 11.2 A.

Tipe-tipe lainnya ada ACB (Air Circuit Breaker), GCB (Gas Circuit Breaker), dan tipe-tipe lainnya .

Tripping Curve

Circuit Breaker itu tidak akan langsung trip ketika ada arus yang sedikit lebih besar daripada In. CB itu hanya akan langsung trip ketika arus yang lewat 5 – 20 kalinya In.

Kalau hanya lebih besar sedikit dari In, CB akan trip mungkin berjam-jam kemudian. Pernah tidak pada waktu di rumah, lagi asik-asik nonton TV lalu tiba-tiba mati lampu padahal kita tidak sedang menyalakan sesuatu (AC dari tadi sudah menyala, dispenser juga biasa menyala, tidak ada yang lagi setrika yang dicolokin). Ketika dilihat ke MCB, ternyata MCB nya turun. Ini berarti arus yang mengalir di MCB itu hanya lebih besar sedikit daripada In nya. Seberapa cepat CB ini akan trip tergantung dari tripping curve-nya.

Tripping curve itu adalah kurva yang menunjukkan seberapa cepat CB akan trip berdasarkan arus yang dilaluinya. Sumbu x biasa menunjukkan I (arus) atau I/In (arus relatif rating CB). Sumbu y menunjukkan waktu/delay trip si CB. Di bawah ini contoh tripping curve.

Tripping curve biasa dibuat dalam skala logarithmic (bisa dilihat jarak antar garis skalanya tidak selalu sama).

Di gambar terlihat ada 2 kurva yang paralel, untuk sementara abaikan dulu kurva yang sebelah kiri, kita fokus ke kurva yang kanan ya. Bisa dilihat kalau kurva ini terdiri dari 2 segment: segment logarithmic (yang melengkung) dan segment yang lurus. Kedua segment ini ada karena sistem mekanis yang membentuk sebuah CB. Pada umumnya, CB itu memiliki 2 mekanis trip di dalamnya: thermal trip dan magnetic trip.

Thermal trip menggunakan prinsip seperti thermocouple, yaitu memuainya logam karena panas.

Ketika ada arus > In, bimetal di dalam CB akan memuai (atau mungkin melengkung) sehingga pada saat tertentu hubungan listrik di CB akan terputus/trip. Magnetic trip menggunakan solenoid yang gaya tariknya bertambah sesuai arus yang dialiri. Ketika mencapai batas arus tertentu, gaya tarik magnet ini akan menarik switch/memutuskan aliran listrik.

Dari tripping curve di atas, rating CB tersebut adalah In = 20 A (20 A adalah asymptote dari segment yang melengkung itu). Kita bisa lihat ketika dialiri arus sebesar 20 A, CB akan trip 10000 detik kemudian (kira-kira 3 jam kemudian). Ketika dialiri arus 100 A, akan trip kira-kira 10 detik kemudian. CB ini hanya akan trip seketika jika dialiri arus > 200 A karena di situlah magnetic trip mulai bekerja.

Lalu, kalau kita membeli MCB kan hanya ada rating thermal trip nya (In), bagaimana kita bisa tahu berapa besar magnetic tripnya? 

Coba lihat di gambar MCB 1 pole yang di atas. Di body-nya terlihat ada tulisan angka C6. Ini berarti In = 6 A dan tripping curve tipe C. Tripping curve tipe C menunjukkan bahwa magnetic trip akan berkisar 5-10 x In (jadi sekitar 30 – 60 A). Ada beberapa tripping curve untuk MCB:

• B: trip 3 – 5 x In
• C: trip 5 – 10 x In
• D: trip 10 – 20 x In

Batas trip magnetic memang akan selalu dalam range seperti ini  karena kinerja magnetic trip unit tidak eksak, melainkan dalam range tertentu (tetapi bisa dipastikan akan dalam range yang tertulis di atas). Untuk MCCB, nilai arus magnetic trip ini biasa tertulis berapa Ampere di spesifikasinya, bahkan ada yang bisa diubah-ubah juga nilainya seperti nilai In nya.

Sekarang mari kita lihat 2 kurva yang ada di tripping curve di atas. Dua kurva ini juga menunjukkan range tripping CB. Kurva yang kiri adalah garis ketika kemungkinan CB akan trip adalah 0%. Jadi, region di sebelah kiri kurva ini dipastikan tidak akan membuat CB trip. Kurva yang kanan adalah garis ketika kemungkinan CB akan trip adalah 100%. Jadi, di sebelah kanan kurva ini dipastikan CB akan trip. Di antaranya tentu saja kemungkinan CB akan trip adalah di antara 0% – 100%.

Source: web