Protecció de sobrecàrrega tèrmica del motor

Conjunt de protecció per sobrecàrrega tèrmica del motor

La protecció per sobrecàrrega tèrmica és un mecanisme de seguretat que evita el sobrescalentament del motor detectant la corrent excessiva i aturant el motor.

Causa del sobrescalentament

Quan es considera el sobrescalentament del motor, la primera causa que ve al cap és la sobrecàrrega. La sobrecàrrega mecànica fa que el motor consumi una corrent més elevada, cosa que provoca el sobrescalentament. Si el rotor queda bloquejat per forces externes, consumint massa corrent, el motor també s'escalfa. Una altra raó és la tensió d'alimentació baixa; El motor consumeix més corrent per mantenir el parell. Quan falla una fase de l'alimentació, la fase única i l'alimentació estan desequilibrades, produint una corrent de seqüència negativa, que també pot provocar sobrescalentament. Quan el motor acelera fins a la velocitat nominal, la pèrdua i recuperació brusca de la tensió pot provocar sobrescalentament, consumint una gran quantitat de corrent.

Com que la sobrecàrrega tèrmica o el sobrescalentament del motor poden provocar l'endarreriment de l'aïllament i el danys dels enrotllaments, per a una protecció tèrmica adequada, el motor hauria de estar protegit contra les següents condicions:

• Sobrecàrrega mecànica

• El eix del motor està bloquejat

• Tensió d'alimentació baixa

• Alimentació monofàsica

• Desequilibri de potència

• Pèrdua i reconstrucció brusca de la tensió d'alimentació

L'esquema de protecció més bàsic del motor és la protecció per sobrecàrrega tèrmica, que cobreix principalment la protecció de totes les situacions anteriors. Per entendre el principi bàsic de la protecció per sobrecàrrega tèrmica, mirem l'esquema del control bàsic del motor.

En la figura anterior, quan el botó START es tanca, el bobinat de start es carrega a través del transformador. Quan el bobinat de start es carrega, el contacte normalment obert (NO) 5 es tanca, de manera que el motor obté la tensió d'alimentació als seus terminals i comença a girar. El bobinat de START també tanca el contacte 4, energitzant el bobinat de start encara que el contacte del botó Start s'alliberi de la seva posició tancada.

Per aturar el motor, hi ha diversos contactes normalment tancats (NC) en sèrie amb el bobinat de start, com es mostra a la figura. Un d'ells és el contacte del botó STOP. Si es pren el botó STOP, aquest contacte s'obrirà i interromprà la continuitat del circuit del bobinat de start, provocant un tall de corrent al bobinat de start. 

Així, els contactes 5 i 4 tornen a les seves posicions normalment obertes. Llavors, en l'absència de tensió als terminals del motor, acabarà aturant-se. De manera similar, qualsevol altre contacte NC (1, 2 i 3), si s'obre, connectat en sèrie amb el bobinat de start, també aturarà el motor. Aquests contactes NC estan acoblats elèctricament amb diversos relés de protecció per aturar l'operació del motor en diferents condicions anòmals.

Un altre punt important de la protecció per sobrecàrrega tèrmica del motor és el valor predeterminat de tolerància a la sobrecàrrega del motor. Cada motor pot funcionar durant un període de temps superior a la càrrega nominal segons les condicions de càrrega especificades pel fabricant. Aquesta relació entre la càrrega del motor i el temps d'operació segur es mostra a la corba de límit tèrmic. Aquí hi ha un exemple d'aquesta corba.

Aquí, l'eix Y o l'eix vertical representa el temps permès en segons, i l'eix X o l'eix horitzontal representa el percentatge de sobrecàrrega. Es pot veure clarament a la corba que el motor pot funcionar segurament al 100% de la càrrega nominal durant molt de temps sense causar cap danys per sobrescalentament. Pot funcionar segurament durant 1000 segons al 200% de la càrrega nominal habitual. Pot funcionar segurament durant 100 segons al 300% de la càrrega nominal habitual. 

Pot funcionar segurament durant 600 segons al 15% de la càrrega nominal habitual. La part superior de la corba indica les condicions d'operació normals del rotor, i la part inferior indica l'estat de bloqueig mecànic del rotor.

Relé de sobrecàrrega tèrmica

El relé utilitza fulles bimetàl·liques que es calnten i es dobleguen quan la corrent és massa alta, trencant el circuit per aturar el motor.

Corba de límit tèrmic

Aquesta corba mostra quant de temps el motor pot funcionar a diferents nivells de sobrecàrrega sense patir danys, ajudant a establir límits de protecció.

Protecció avançada RTD

Els detectors de temperatura de resistència (RTDS) proporcionen una protecció precisa del motor monitoritzant els canvis de temperatura i activant mesures de protecció.