Apa perbedaan antara MCB, MCCB, ELCB, dan RCCB?

Memang banyak sekali istilah di dunia tenaga listrik. Salah satunya adalah istilah yang dipakai untuk komponen pemutus daya atau yang biasa dikenal dengan nama kerennya circuit breaker. Ada beberapa jenis pemutus daya yang sering digunakan di dalam desain sistem tenaga listrik, diantaranya MCB, MCCB, ELCB dan RCCB. Yuk kita lihat satu satu perbedaannya apa saja:

MCB

MCB atau Miniature Circuit Breaker merupakan peralatan pemutus daya yang mungkin kita sering lihat di lingkungan rumah kita seperti di panel pembagian di rumah, panel distribusi di kantor, dan lain lain. Ya, jenis pemutus daya ini memang punya karakteristik sebagai berikut:

• Rating arus umumnya tidak lebih dari 100A (saat ini ada produk MCB dengan size >100A).
• Rating tegangan rendah (Low Voltage < 1 kV).
• Kurva trip nya tidak bisa diatur, fix dan merupakan design dari manufaktur.
• Fungsi kerjanya berdasarkan fungsi thermal  atau thermal-magnetic.

karena karakteristiknya tersebut maka tidak heran pemutus daya jenis ini adalah yang paling dekat dan paling sering digunakan oleh konsumen dalam kehidupan sehari hari.

Contoh MCB 1P. Courtesy of Schneider-Electric

Contoh MCB 1P + N. Courtesy of Schneider-Electric

Contoh MCB 3P. Courtesy of Schneider-Electric

Gambar diatas merupakan contoh MCB yang ada dipasaran saat ini, dengan jenis koneksi diantaranya 1 pole, 2 pole, 3 pole, 1pole + neutral, 2 pole + neutral dan masih banyak lagi jenis koneksinya sesuai dengan kebutuhan konsumen.

Contoh Jenis Koneksi pada MCB. Courtesy of Schneider-Electric

MCCB

MCCB atau Moulded Case Circuit Breaker merupakan pemutus daya yang umumnya mulai digunakan pada sisi distribusi yang membutuhkan kapasitas arus yang lebih besar. Secara garis besar karakteristik dari MCCB adalah sebagai berikut:

• Rating arus sampai dengan 1000A (saat ini sudah ada produk MCCB dengan rating 3200A).
• Rating tegangannya rendah (< 1 kV)
• Karakteristik trip nya adjustable dan bisa kita set sesuai kebutuhan kita.
• Fungsi kerjanya berdasarkan fungsi thermal-magnetic atau pada MCCB yang dikendalikan oleh Electronic Trip Unit (ETU) atau microprocessor, karakter tripnya berdasarkan nilai yang di input.
• MCCB bisa dikombinasikan dengan rele sebagai pemutus daya.

MCCB 3P Thermal-Magnetic. Courtesy of Schneider-Electric

MCCB 3P dengan ETU. Courtesy of Schneider-Electric

MCCB banyak dipakai untuk kebutuhan distribusi serta proteksi di sistem tegangan rendah tetapi dengan kapasitas arus yang besar (>100A). Saat ini MCCB merupakan peralatan yang sangat mudah dikustomisasi sesuai dengan kebutuhan distribusi kita. Mulai dari jumlah koneksinya (3P, 4P atau 3P + N), menggunakan ETU atau menggunakan thermal magnetic curve, menambahkan auxiliary trip, perintah trip dari jauh, digunakan sebagai trip unit dari rele dan masih banyak lagi kustomisasi yang bisa kita lakukan.

Konfigurasi wiring MCCB dengan ETU. Courtesy of Schneider-Electric

Konfigurasi Wiring MCCB untuk remote operation. Courtesy of Schneider-Electric

ELCB

ELCB atau Earth Leakage Circuit Breaker merupakan peralatan pemutus daya yang berfungsi sebagai peralatan keselamatan untuk digunakan pada instalasi sistem tenaga listrik dengan impedansi pentanahan yang tinggi untuk mencegah kejadian tersengat listrik. Alat ini akan mendeteksi jika ada tegangan sisa pada enclosure peralatan yang terbuat dari logam dan akan memutus rangkaian listrik ketika tegangan yang berbahaya terdeteksi. Secara garis besar ada dua jenis ELCB, ELCB yang bekerja berdasarkan tegangan dan ELCB yang bekerja berdasarkan arus atau biasa dikenal sebagai RCCB (Residual Current Circuit Breaker).

ELCB Wiring Diagram

Ketika tegangan dari bagi enclosure peralatan tersebut meningkat (sebagai akibat dari bersentuhannya kawat/bus fasa dengan bagian enclosure atau terjadi kegagalan insulasi) yang dapat menimbulkan terjadinya perbedaan tegangan antara tanah dan bagian enclosure yang menimbulkan potensi terjadinya sengatan listrik. Perbedaan tegangan ini akan menghasilkan arus yang mengalir dari bagian enclosure peralatan melewati kumparan relai menuju ke tanah. Ketika tingkat tegangan di bagian enclosure peralatan melebihi 50 Volt, besarnya arus yang melewati kumparan relai dapat menggerakkan kontak relai yang memutus sumber arus yang dapat mencegah bahaya sengatan listrik. ELCB akan tetap dalam kondisi OFF sampai di reset secara manual. 

Gambar ELCB yang ada dipasaran sekitar tahun 1960-1970an
Courtesy of Pauluk from Electrical Contractor Forum

Wiring pada ELCB yang ada dipasaran sekitar tahun 1960-1970an.
Courtesy of Pauluk from Electrical Contractor Forum

Namun yang perlu diingat adalah ELCB berbasis tegangan tidak mendeteksi arus gangguan dari bagian yang bertegangan ke bagian yang ditanahkan, melainkan hanya mendeteksi apabila terjadi perbedaan potensial antara bagian enclosure yang seharusnya tidak bertegangan dengan kawat pentanahan sebagai acuan tegangan 0 volt. Jika terjadi gangguan dari bagian yang bertegangan dengan pentanahan di luar rangkaian peralatan tersebut (misalnya orang atau suatu pipa metal) maka ELCB berbasis tegangan ini tidak akan terputus karena tegangan pada kawat pentanahan peralatan tidak berubah. Bahkan ketika gangguan terjadi antara bagian bertegangan dan pentanahan dari rangkaian peralatan, kondisi paralel pada jalur pentanahan yang diciptakan oleh pipa gas atau air dapat menyebabkan ELCB akan dilewatkan begitu saja. Sebagian besar arus gangguan akan melewati pipa karena impedansi pada kawat pentanahan kan jauh lebih besar dibandingkan dengan ratusan meter pipa metal yang terkubur di dalam tanah.

Karena hal ini lah ELCB yang berbasis tegangan sudah ditinggalkan dan digantikan dengan ELCB berbasis arus atau RCCB.

RCCB

ELCB berbasis arus lebih dikenal dengan nama perangkat residual current. Peralatan ini juga berfungsi untuk melindungi dari arus bocor. Kedua rangkaian konduktor (konduktor suplai dan konduktor kembali) dilewatkan pada kumparan pendeteksi. Jika ada ketidakseimbangan pada arus maka akan menyebabkan ketidakseimbangan pada medan magnet, sehingga medan magnet tidak benar benar menghilangkan satu sama lain. 

Gambar Wiring pada RCCB

Contoh RCCB di pasaran saat ini. Courtesy of Schneider-Electric

Kumparan sumber (kumparan fasa), kumparan netral dan kumparan pendeteksi semuanya dililitkan pada bagian inti dari transformator. Pada suatu rangkaian yang normal maka terdapat sejumlah arus yang besarnya sama masuk melewati kumparan fasa menuju beban dan kembali melalui kumparan netral. Baik kumparan fasa maupun kumparan netral dililit dengan cara berlawanan sehingga mereka menghasilkan fluks magnetik yang juga saling berlawanan. Ketika terdapat arus yang besarnya sama melewati kumparan fasa dan kumparan netral, maka fluks magnet yang timbul akan saling menghilangkan satu sama lain.

Ketika terjadi gangguan atau ada arus bocor ke tanah di rangkaian beban, atau dimanapun diantara rangkaian beban dan output dari rangkaian RCD maka arus kembali yang melalui kumparan netral akan berkurang. Sehingga fluks magnet yang dihasilkan pada inti transformator tidak seimbang lagi. Sisa dari flux magnet yang tertinggal inilah yang dinamakan fluks residu.

Perubahan dari fluks residu di dalam inti transformator akan memotong kumparan pendeteksi. Kejadian ini akan menghasilkan electromotive force (emf) pada kumparan pendeteksi. Gaya emf  ini pada dasarnya merupakan arus bolak balik (AC). Tegangan yang terinduksi di kumparan pendeteksi akan menghasilkan arus di dalam kawat trip circuit. Arus inilah yang mengoperasikan Itripping coil dari pemutus tenaga. Karena arus pembuat trip ini didorong oleh fluks magnet residu antara kumparan fasa dan kumparan netral, maka arus ini dinamakan perangkat arus residu (residual current device).

Oke, sekian dulu untuk berbaginya di artikel ini. Mudah mudahan bisa bermanfaat untuk kawan kawan semua. Maaf untuk yang bagian ELCB dan RCCB bahasanya agak kaku karena ngambil dari tesis saya sendiri. Mungkin nanti akan saya edit agar lebih "manuasiawi" bahasanya :)

Terima kasih sudah mampir 

Source:

• Electrical Contractor Forum https://www.electrical-contractor.net
• Electrical Engineering Portal http://electrical-engineering-portal.com
• Schneider-electric http://www.schneider-electric.co.id/en/all-products

yang mau baca baca tesis saya terkait harmonic dan ELCB bisa mampir di alamat ini http://www.lib.ui.ac.id/detail?id=20389485&lokasi=lokal