Motorbeskerming: Tipes, Foute en Toerusting
'n Motorbeskermingsisteem is 'n stel toestelle en metodes wat 'n elektriese motor beskerm teen verskeie foute en skade. 'n Elektriese motor is 'n belangrike komponent van baie industriële en huishoudelike toepassings, van klein toestelle tot groot masjiene. Dit is dus belangrik om die regte funksionering en veiligheid van die motor en sy sirkel te verseker.
In hierdie artikel sal ons die tipes motorfoute, die tipes motorbeskermingstoestelle, en hoe om hulle volgens die National Electrical Code (NEC) en die motoreienskappe te kies, bespreek.
Wat is 'n Motorfout?
'n Motorfout is 'n toestand wat die motor laat abnormaal werk of misluk. Motorfoute kan in twee hoofkategorieë verdeel word:
Eksterne foute: Hierdie is foute wat van die voorsieningsnetwerk of die belasting aan die motor kom. Sommige voorbeelde van eksterne foute is:
Ongelykswaardige voorsieningsspannings: Dit gebeur wanneer die driefase-spannings nie gelykwaardig in grootte of fasehoek is nie. Dit kan negatiewe rykurrense in die motor veroorsaak, wat addisionele verliese, verhitting en torsiepulsasies produseer.
Onder-spanning: Dit gebeur wanneer die voorsieningsspanning onder die bepaalde waarde van die motor daal. Dit kan verminderde torsie, verhoogde stroom, en oorverhitting van die motor veroorsaak.
Omgekeerde fasevolgorde: Dit gebeur wanneer die volgorde van die voorsieningsfases omgekeerd word. Dit kan omgekeerde rotasie van die motor veroorsaak, wat die belasting of die motor self kan skade.
Verlies van sinchronisiteit: Dit gebeur wanneer 'n sinchroniese motor sy magneetversluiting met die voorsieningsfrekwensie verloor. Dit kan oormatige slip, jagting, en onstabiele motor veroorsaak.
Interne foute: Hierdie is foute wat van die motor of die gedrywe plant kom. Sommige voorbeelde van interne foute is:
Lagermislukking: Dit gebeur wanneer die lagers wat die motoras ondersteun, wegsleep of vasvries as gevolg van wrywing, smeerprobleme, of meganiese spanning. Dit kan geraas, vibrasie, asmislyning, en stop van die motor veroorsaak.
Oorverhitting: Dit gebeur wanneer die temperatuur van die motor bo die termiese limiet uitstyg as gevolg van oorbelasting, onvoldoende koeling, omgewingsomstandighede, of isolasiebreuk. Dit kan vertering van die isolasie, windingbeskadiging, en verminderde effektiwiteit van die motor veroorsaak.
Windingmislukking: Dit gebeur wanneer die windings van die motor kortgesluit of oop-sirkel word as gevolg van isolasiebreuk, meganiese spanning, of eksterne foute. Dit kan vonke, rook, brand, en verlies van torsie in die motor veroorsaak.
Aardefout: Dit gebeur wanneer 'n fase-leier van die motor in kontak kom met 'n geaarde deel van die sirkel of toerusting. Dit kan hoë foutstrome, skade aan die isolasie en toerusting, en potensiële skokgevaar veroorsaak.
Motorfoute kan ernstige gevolge hê vir die prestasie, veiligheid, en leeftyd van die motor en sy sirkel. Dit is daarom noodsaaklik om dit te bespeur en teen te beskerm deur middel van gepaste toestelle en metodes.
Wat is 'n Motorbeskermingstoestel?
'n Motorbeskermingstoestel is 'n toestel wat een of meer parameters van die motor of sy sirkel, soos stroom, spanning, temperatuur, spoed of torsie, moniteer en beheer. Die doel van 'n motorbeskermingstoestel is om skade aan die motor en sy sirkel in geval van 'n fout of abnormale toestand te voorkom of te minimeer.
Daar is verskillende tipes motorbeskermingstoestelle afhangende van hul funksie, beginsel, en toepassing. Sommige algemene tipes is:
Vuses: Hierdie is toestelle wat die sirkel onderbreek wanneer 'n hoë stroom deur hulle vloei as gevolg van 'n kortsluiting of oorbelasting. Hulle bestaan uit 'n metaalstrip of -draad wat smelt wanneer dit deur die foutstroom verhit word. Vuses is eenvoudig, goedkoop, en betroubare toestelle wat vinnige beskerming teen kortsluitings bied. Dit het egter sommige nadele, soos:
Hulle is nie herbruikbaar nie en moet na elke operasie vervang word.
Hulle bied geen beskerming teen oorbelasting of onder-spanning nie.
Hulle bied geen indikasie of isolasie van die foutplek nie.
Sirkelonderbrekers: Hierdie is toestelle wat die sirkel onderbreek wanneer 'n hoë stroom deur hulle vloei as gevolg van 'n kortsluiting of oorbelasting. Hulle bestaan uit 'n paar kontakte wat oop of toe gaan deur 'n elektromeganiese mekanisme wat deur 'n sensorelement getrig word. Sirkelonderbrekers is meer gevorderd as vuses omdat hulle die volgende bied:
Herbruikbaarheid en herstel na elke operasie.
Beskerming teen oorbelasting en onder-spanning deur hul trip-instellings aan te pas.
Indikasie en isolasie van die foutplek deur handmatige of outomatiese operasie.
Oorbelastingsreles: Hierdie is toestelle wat die sirkel onderbreek wanneer 'n hoë stroom deur hulle vloei as gevolg van 'n oorbelasting. Hulle bestaan uit 'n sensorelement wat die stroom meet en 'n kontak wat oop of toe gaan deur 'n elektromeganiese of elektroniese mekanisme. Oorbelastingsreles is ontwerp om motore te beskerm teen oorverhitting en isolasiebeskadiging as gevolg van langdurige oorbelasting of ongelykswaardige spannings. Daar is twee hooftipes oorbelastingsreles:
Vinniger reaksie en beter beskerming teen kortsluitingstrome of aardefoute.
Immunitasie teen omgewingstemperatuur en geen aanpassing nodig nie.
Hoër akkuraatheid en herhaalbaarheid as gevolg van digitale verwerking.
Addisionele kenmerke soos faseverliesdeteksie, omgekeerde rotasiedeteksie, kommunikasie, en diagnostiek.
Hulle is stadig om te reageer en kan moontlik nie teen kortsluitingstrome of aardefoute beskerm nie.
Hulle word beïnvloed deur omgewingstemperatuur en kan moontlik aangepas moet word.
Hulle het beperkte akkuraatheid en herhaalbaarheid as gevolg van meganiese slys en skade.
Termiese oorbelastingsreles: Hierdie is toestelle wat 'n bimetalliese strook of 'n verhittingselement gebruik om die temperatuurstyg van die motorstroom te meet. Wanneer die stroom die ingestelde waarde oorskry, buig of smelt die termiese element, waardoor die kontak oop of toe gaan. Termiese oorbelastingsreles is eenvoudig, goedkoop, en betroubare toestelle wat inverse tydbeskerming bied, wat beteken dat hulle vinniger trip vir hoër oorbelastings. Dit het egter sommige nadele, soos:
Elektroniese of digitale oorbelastingsreles: Hierdie is toestelle wat 'n stroomtransformator of 'n shuntweerstand gebruik om die motorstroom te meet en 'n mikroprosessor of 'n vaste-staat-sirkel om die kontak te beheer. Wanneer die stroom die ingestelde waarde oorskry, stuur die elektroniese element 'n sein om die kontak oop of toe te maak. Elektroniese of digitale oorbelastingsreles is meer gevorderd as termiese oorbelastingsreles omdat hulle bied:
Differensieelbeskermingsreles: Hierdie is toestelle wat die strome by die invoer- en uitvoerkontakte van die motor of sy winding vergelyk. Wanneer die verskil tussen die strome 'n sekere waarde oorskry, wat 'n windingfout aandui, trip die relais die sirkel. Differensieelbeskermingsreles is baie sensitief en betroubare toestelle wat vinnige beskerming teen fase-na-fase en fase-na-aarde foute in laagspannings- en hoogspanningsmotors bied.
Omgekeerde rotasiebeskermingsreles: Hierdie is toestelle wat die rigting van rotasie van die motor bespeur en dit verhoed om in omgekeerde rigting te loop. Omgekeerde rotasie kan die motor of die belasting skade, veral in toepassings soos transportbande, pompe, of venelaars. Omgekeerde rotasiebeskermingsreles kan verskillende metodes gebruik om die rotasierigting te meet, soos:
Fasevolgordedeteksie: Hierdie metode gebruik 'n spanningsrelais of 'n wattmeterrelais om die fasevolgorde van die voorsieningsspanning te meet. As die fasevolgorde omgekeerd is, wat omgekeerde rotasie aandui, trip die relais die sirkel.
Negatiewe rykurrensedeteksie: Hierdie metode gebruik 'n stroomrelais of 'n kragrelais om die negatiewe rykurrenskomponent van die motorstroom te meet. As die negatiewe rykurrenskomponent hoog is, wat omgekeerde rotasie aandui, trip die relais die sirkel.
Spoeddeteksie: Hierdie metode gebruik 'n spoedsensor of 'n tachometer om die spoed van die motoras te meet. As die spoed negatief is, wat omgekeerde rotasie aandui, trip die relais die sirkel.
Hoe om Motorbeskermingstoestelle te Kies?
Die keuse van motorbeskermingstoestelle hang af van verskeie faktore, soos:
Die tipe en grootte van die motor
Die eienskappe en beoordelings van die motor
Die tipe en serwiteit van moontlike foute
Die vereistes van die NEC en ander standaarde
Die koste en beskikbaarheid van die toestelle
NEC Artikel 430 verskaf algemene reëls en riglyne vir die keuse van motorbeskermingstoestelle op grond van hierdie faktore. Dit is egter ook belangrik om met die vervaardiger se aanbevelings en spesifikasies vir elke motor en toestel te raadpleeg.
Sommige algemene stappe vir die keuse van motorbeskermingstoestelle is:
Bepaal die volledige-ladingstroom (FLC) van die motor vanaf sy naamplaat of vanaf NEC Tabel 430.250 vir AC-motors of Tabel 430.251(B) vir DC-motors.
Kies 'n oorbelastingsbeskermingstoestel wat ten minste 115% van die FLC kan hanteer vir motors met 'n diensfaktor van 1.15 of hoër, of met 'n temperatuurstyg van 40°C of minder; of 125% van die FLC vir ander motors. Die oorbelastingsbeskermingstoestel kan 'n termiese oorbelastingsrelais, 'n elektroniese of digitale oorbelastingsrelais, of 'n differensieelbeskermingsrelais wees, afhangende van die tipe en grootte van die motor.
Kies 'n kortsluiting- en aardefoutbeskermingstoestel wat ten minste 150% van die FLC kan hanteer vir motors met 'n diensfaktor van 1.15 of hoër, of met 'n temperatuurstyg van 40°C of minder; of 175% van die FLC vir ander motors. Die kortsluiting- en aardefoutbeskermingstoestel kan 'n vus of 'n sirkelonderbreker wees, afhangende van die tipe en grootte van die motor.
Kies 'n omgekeerde rotasiebeskermingstoestel as die motor of die belasting nie omgekeerde rotasie kan tolereer nie. Die omgekeerde rotasiebeskermingstoestel kan 'n fasevolgordedeteksierelais, 'n negatiewe rykurrensedeteksierelais, of 'n spoeddeteksierelais wees, afhangende van die tipe en grootte van die motor.
Kies die geleidersizes vir die motorsirkel volgens NEC Tabel 310.15(B)(16) vir algemene bedrading en NEC Tabel 430.250 vir motorsub-sirkels. Die geleiders moet 'n ampakapasiteit hê wat nie minder as 125% van die FLC is vir motors met 'n diensfaktor van 1.15 of hoër, of met 'n temperatuurstyg van 40°C of minder; of 115% van die FLC vir ander motors.
Kies die gepaste toestelle en metodes vir motorbeheer, start, stop, spoedregulering, en kommunikasie volgens die tipe en toepassing van die motor.
Gevolgtrekking
Motorbeskerming is 'n belangrike aspek van elektriese ingenieurswese wat die veiligheid en effektiwiteit van elektriese motore en hul sirkels verseker. Motorbeskermingstoestelle word gekies op grond van die tipe en grootte van die motor, die tipe en serwiteit van moontlike foute, die vereistes van die NEC en ander standaarde, en die koste en beskikbaarheid van die toestelle. Motorbeskermingstoestelle sluit vuses, sirkelonderbrekers, oorbelastingsreles, differensieelbeskermingsreles, en omgekeerde rotasiebeskermingsreles in. Motorbeskermingstoestelle moniteer en beheer parameters soos stroom, spanning, temperatuur, spoed, en torsie om skade aan die motor en sy sirkel in geval van 'n fout of abnormale toestand te voorkom of te minimeer.
Verklaring: Respekteer die oorspronklike, goeie artikels wat deel van die gemeenskap is. As daar inbreuk word gepleeg, maak asb kontak vir verwydering.
