Bayangkan sebuah motor presisi bernilai tinggi yang diam-diam menderita kelebihan beban, tidak menyadari bahwa ia bisa gagal secara katastropik setiap saat karena hubungan pendek atau gangguan tanah. Apakah fasilitas Anda rentan terhadap risiko seperti itu? Sebagai "jantung" dari operasi industri, motor memerlukan perlindungan yang kuat untuk kinerja yang aman dan stabil. Artikel ini mengkaji desain proteksi arus lebih rangkaian cabang motor tunggal berdasarkan National Electrical Code (NEC) 2020, memberikan pengetahuan penting untuk mencegah kegagalan motor sebelum terjadi.

Desain rangkaian motor adalah proses rekayasa sistematis yang berfungsi seperti sistem peredaran darah manusia, dengan aman dan efisien mengirimkan daya untuk menggerakkan operasi industri. Sistem proteksi arus lebih yang lengkap sangat penting untuk kinerja motor yang andal. Rangkaian motor tipikal mencakup beberapa komponen penting, masing-masing melayani fungsi protektif tertentu.

Perangkat proteksi beban lebih motor berfungsi sebagai garis pertahanan pertama. Bertindak sebagai penjaga yang waspada, ia terus memantau pengoperasian motor untuk mencegah kerusakan akibat beban berlebihan. Menurut NEC 430.31, perangkat proteksi beban lebih harus:

• Mencegah panas berlebih pada motor: Ketika motor beroperasi di atas kapasitas terukur untuk jangka waktu yang lama, panas berlebihan dapat merusak isolasi dan menyebabkan kegagalan lilitan. Proteksi beban lebih menghentikan daya sebelum kerusakan termal terjadi.
• Melindungi konduktor rangkaian: Kondisi arus lebih mengancam pengkabelan rangkaian cabang. Proteksi beban lebih yang tepat mencegah panas berlebih pada konduktor dan potensi bahaya kebakaran.
• Mengatasi kesulitan saat start: Selama start, motor harus mengatasi gesekan statis. Proteksi beban lebih memantau arus start dan memutus daya jika motor gagal start secara normal, mencegah kondisi rotor terkunci.

NEC 430.32(A)(1) menetapkan peringkat proteksi beban lebih antara 115% dan 125% dari arus beban penuh motor. Untuk kondisi start yang menantang atau beban variabel, peringkat dapat meningkat menjadi 130% atau 140% (NEC 430.32(C), 430.6(A)(2)).

Hubungan pendek (gangguan fasa-ke-fasa atau fasa-ke-netral) dan gangguan tanah (gangguan fasa-ke-selungkup) merupakan bahaya listrik yang paling parah. Gangguan ini menghasilkan arus ekstrem yang dapat merusak peralatan dan menimbulkan risiko kebakaran atau kejutan.

Perangkat proteksi rangkaian cabang harus dengan cepat menghentikan arus gangguan sambil menahan lonjakan start motor (NEC 430.52). Perangkat ini berfungsi sebagai pengaman utama untuk motor dan personel.

NEC 430.22 mengharuskan konduktor rangkaian cabang untuk motor tugas-kontinu memiliki kapasitas hantar arus tidak kurang dari 125% dari arus beban penuh motor. Untuk motor 10A, konduktor harus menangani setidaknya 12,5A. Tabel NEC 430.247-250 memberikan nilai arus beban penuh untuk pemilihan konduktor yang tepat.

NEC mengizinkan empat jenis perangkat untuk proteksi rangkaian cabang motor:

1. Sekering tanpa penundaan waktu: Respons cepat tetapi rentan terhadap trip yang mengganggu selama start motor
2. Sekering elemen ganda (penundaan waktu): Tahan arus start sambil memberikan proteksi yang andal
3. Pemutus trip-instan: Pengoperasian sangat cepat untuk aplikasi kritis (harus dapat disesuaikan dan merupakan bagian dari starter kombinasi)
4. Pemutus waktu-terbalik: Pilihan umum yang menyeimbangkan kecepatan proteksi dan toleransi arus start

Arus start motor biasanya mencapai 6-8 kali arus beban penuh. NEC 430.52(B) mewajibkan bahwa perangkat protektif harus menahan arus masuk ini tanpa pengoperasian yang mengganggu.

Menggunakan persentase Tabel NEC 430.52, peringkat perangkat maksimum sama dengan arus beban penuh motor dikalikan dengan persentase yang sesuai. Misalnya, motor 10A dengan pemutus waktu-terbalik:

10A × 250% = 25A maksimum

Ketika perhitungan tidak cocok dengan peringkat standar, Pengecualian No. 1 NEC 430.52(C)(1) mengizinkan pemilihan nilai standar yang lebih tinggi berikutnya.

Untuk motor yang sulit start atau beban variabel, Pengecualian No. 2 NEC 430.52(C)(1) dan Pengecualian No. 1 430.52(C)(3) memungkinkan pengaturan proteksi yang disesuaikan sambil menjaga keselamatan.

Catatan: Persentase berlaku untuk motor hemat energi Desain B.

Pertimbangkan motor sangkar-tupai 25-hp, 460V, tiga-fasa, Desain B, dengan arus pelat nama 32A dan faktor layanan 1,15.

Dari Tabel NEC 430.250: Arus beban penuh 34A × 125% = Kapasitas hantar arus konduktor minimum 43A

Arus pelat nama 32A × 125% = 40A maksimum

Jika diperlukan: 32A × 140% = 44,8A (NEC 430.32(C))

Sekering penundaan waktu:

• 34A × 175% = 59,5A → Pilih standar 60A
• Pengecualian maksimum: 34A × 225% = 76,5A → Pilihan akhir: 70A

Pemutus waktu-terbalik:

• 34A × 250% = 87,5A → Pilih standar 90A
• Pengecualian maksimum: 34A × 400% = 136A → Pilihan akhir: 125A

Proteksi arus lebih motor yang efektif memerlukan desain yang cermat sesuai dengan standar NEC. Pemilihan perangkat yang tepat, perawatan rutin, dan kepatuhan terhadap persyaratan kode memastikan keandalan motor sambil meminimalkan risiko kegagalan dan meningkatkan keselamatan operasional.