Motor Protection: Mga Klase, mga Sayop ug mga Device
Ang sistema ng proteksyon sa motor ay isang set ng mga aparato at paraan na nagbibigay ng proteksyon sa elektrikong motor mula sa iba't ibang pagkakamali at pinsala. Ang elektrikong motor ay isang mahalagang komponente sa maraming industriyal at domestikong aplikasyon, mula sa maliit na mga aparato hanggang sa malaking makina. Kaya, mahalaga na tiyakin ang tamang pagpapatakbo at kaligtasan ng motor at ng kanyang sirkito.
Sa artikulong ito, ipag-uusapan natin ang mga uri ng pagkakamali sa motor, ang mga uri ng aparato ng proteksyon sa motor, at paano pumili nito ayon sa National Electrical Code (NEC) at sa mga katangian ng motor.
Ano ang Pagkakamali sa Motor?
Ang pagkakamali sa motor ay isang kondisyon na nagdudulot ng hindi normal na operasyon o pagkasira ng motor. Maaaring ikategorya ang mga pagkakamali sa motor sa dalawang pangunahing kategorya:
Panlabas na pagkakamali: Ito ang mga pagkakamali na nagmumula sa network ng suplay ng kuryente o sa load na konektado sa motor. Ilang halimbawa ng panlabas na pagkakamali ay:
Hindi pantay na suplay ng voltages: Ito ang nangyayari kapag ang tatlong phase ng voltages ay hindi pantay sa laki o anggulo ng phase. Ito ay maaaring magdulot ng negative sequence currents sa motor, na nagdudulot ng karagdagang pagkawala, init, at pulsation ng torque.
Under-voltage: Ito ang nangyayari kapag ang suplay ng voltage ay bumaba sa ilalim ng rated value ng motor. Ito ay maaaring magdulot ng bawas na torque, tumaas na current, at sobrang init ng motor.
Reverse-phase sequence: Ito ang nangyayari kapag ang order ng mga supply phases ay inibaliktad. Ito ay maaaring magdulot ng reverse rotation ng motor, na maaaring masira ang load o ang motor mismo.
Loss of synchronism: Ito ang nangyayari kapag ang synchronous motor ay nawalan ng magnetic lock sa supply frequency. Ito ay maaaring magdulot ng excessive slip, hunting, at instability ng motor.
Panasinsin na pagkakamali: Ito ang mga pagkakamali na nagmumula sa motor o sa driven plant. Ilang halimbawa ng panloob na pagkakamali ay:
Bearing failure: Ito ang nangyayari kapag ang bearings na sumusuporta sa shaft ng motor ay nababawasan o nagsisilip dahil sa friction, problema sa lubrication, o mechanical stress. Ito ay maaaring magdulot ng ingay, vibration, misalignment ng shaft, at stalling ng motor.
Overheating: Ito ang nangyayari kapag ang temperatura ng motor ay lumampas sa thermal limit nito dahil sa overloading, insufficient cooling, ambient conditions, o insulation breakdown. Ito ay maaaring magdulot ng deterioration ng insulation, winding damage, at bawas na efficiency ng motor.
Winding failure: Ito ang nangyayari kapag ang windings ng motor ay short-circuited o open-circuit dahil sa insulation breakdown, mechanical stress, o panlabas na pagkakamali. Ito ay maaaring magdulot ng sparks, usok, sunog, at loss of torque sa motor.
Earth fault: Ito ang nangyayari kapag ang phase conductor ng motor ay naka-contact sa grounded part ng circuit o equipment. Ito ay maaaring magdulot ng mataas na fault currents, damage sa insulation at equipment, at potential shock hazards.
Maaaring magkaroon ng seryosong konsekwensiya ang mga pagkakamali sa motor sa performance, kaligtasan, at lifespan ng motor at ng kanyang sirkito. Kaya, mahalaga na detekton at protektahan ang mga ito gamit ang angkop na aparato at paraan.
Ano ang Aparato ng Proteksyon sa Motor?
Ang aparato ng proteksyon sa motor ay isang aparato na nagsasala at kontrol sa isang o higit pang parameter ng motor o ng kanyang sirkito, tulad ng current, voltage, temperatura, bilis o torque. Ang layunin ng aparato ng proteksyon sa motor ay iwasan o minimisahin ang pinsala sa motor at ng kanyang sirkito sa kaso ng pagkakamali o abnormal na kondisyon.
Mayroong iba't ibang uri ng aparato ng proteksyon sa motor depende sa kanilang function, principle, at application. Ilang karaniwang uri ay:
Fuses: Ito ang mga aparato na naghihiwalay sa sirkito kapag may mataas na current na lumalabas dito dahil sa short circuit o overload. Ito ay binubuo ng metal strip o wire na lumuluwag kapag init ng fault current. Ang fuses ay simple, mura, at reliable na aparato na nagbibigay ng mabilis na proteksyon laban sa short-circuits. Gayunpaman, mayroon silang ilang disadvantages, tulad ng:
Hindi reusable at kailangan palitan pagkatapos ng bawat operasyon.
Hindi nagbibigay ng proteksyon laban sa overloads o under-voltages.
Hindi nagbibigay ng indication o isolation ng lokasyon ng pagkakamali.
Circuit breakers: Ito ang mga aparato na naghihiwalay sa sirkito kapag may mataas na current na lumalabas dito dahil sa short circuit o overload. Ito ay binubuo ng pair ng contacts na bukas o sarado ng isang electromechanical mechanism na triggered ng sensing element. Ang circuit breakers ay mas advanced kaysa sa fuses dahil nagbibigay sila ng mga sumusunod:
Reusability at resetability pagkatapos ng bawat operasyon.
Proteksyon laban sa overloads at under-voltages sa pamamagitan ng pag-adjust ng kanilang trip settings.
Indication at isolation ng lokasyon ng pagkakamali sa pamamagitan ng manual o automatic operation.
Overload relays: Ito ang mga aparato na naghihiwalay sa sirkito kapag may mataas na current na lumalabas dito dahil sa overload. Ito ay binubuo ng sensing element na nagsusukat ng current at ng contact na bukas o sarado ng isang electromechanical o electronic mechanism. Ang overload relays ay disenyo upang protektahan ang motors mula sa sobrang init at damage sa insulation dahil sa matagal na overloads o unbalanced voltages. Mayroong dalawang pangunahing uri ng overload relays:
Mas mabilis na response at mas mahusay na proteksyon laban sa short-circuit currents o ground faults.
Immunity sa ambient temperature at walang kailangan ng adjustment.
Mas mataas na accuracy at repeatability dahil sa digital processing.
Karagdagang features tulad ng phase loss detection, reverse rotation detection, communication, at diagnostics.
Medyo mabagal ang response at maaaring hindi protektahan laban sa short-circuit currents o ground faults.
Naaapektuhan ng ambient temperature at maaaring kailanganin ng adjustment.
May limitadong accuracy at repeatability dahil sa mechanical wear and tear.
Thermal overload relays: Ito ang mga aparato na gumagamit ng bimetallic strip o heating element upang sukatin ang temperature rise ng motor current. Kapag ang current ay lumampas sa preset value, ang thermal element ay kumukurba o lumuluwag, na nagdudulot ng contact na bukas o sarado. Ang thermal overload relays ay simple, mura, at reliable na aparato na nagbibigay ng inverse time protection, na nangangahulugan na mas mabilis silang trip para sa mas mataas na overloads. Gayunpaman, mayroon silang ilang disadvantages, tulad ng:
Electronic or digital overload relays: Ito ang mga aparato na gumagamit ng current transformer o shunt resistor upang sukatin ang motor current at ng microprocessor o solid-state circuit upang kontrolin ang contact. Kapag ang current ay lumampas sa preset value, ang electronic element ay nagpadala ng signal upang buksan o sarado ang contact. Ang electronic or digital overload relays ay mas advanced kaysa sa thermal overload relays dahil nagbibigay sila ng:
Differential protection relays: Ito ang mga aparato na kinokompara ang currents sa input at output terminals ng motor o ng kanyang winding. Kapag ang difference sa pagitan ng currents ay lumampas sa isang tiyak na value, na nagpapahiwatig ng winding fault, ang relay ay hihiwalayin ang sirkito. Ang differential protection relays ay napakasensitive at reliable na aparato na nagbibigay ng mabilis na proteksyon laban sa phase-to-phase at phase-to-earth faults sa low-voltage at high-voltage motors.
Reverse rotation protection relays: Ito ang mga aparato na nakakadetekta ng direksyon ng rotation ng motor at pinipigilan ito mula sa pag-run sa reverse. Ang reverse rotation ay maaaring masira ang motor o ang load, lalo na sa mga aplikasyon tulad ng conveyor belts, pumps, o fans. Ang reverse rotation protection relays ay maaaring gumamit ng iba't ibang paraan upang sukatin ang direksyon ng rotation, tulad ng:
Phase sequence detection: Ito ang paraan na gumagamit ng voltage relay o wattmeter relay upang sukatin ang phase sequence ng supply voltage. Kapag ang phase sequence ay inibaliktad, na nagpapahiwatig ng reverse rotation, ang relay ay hihiwalayin ang sirkito.
Negative sequence detection: Ito ang paraan na gumagamit ng current relay o power relay upang sukatin ang negative sequence component ng motor current. Kapag ang negative sequence component ay mataas, na nagpapahiwatig ng reverse rotation, ang relay ay hihiwalayin ang sirkito.
Speed detection: Ito ang paraan na gumagamit ng speed sensor o tachometer upang sukatin ang speed ng motor shaft. Kapag ang speed ay negatibo, na nagpapahiwatig ng reverse rotation, ang relay ay hihiwalayin ang sirkito.
Paano Pumili ng Aparato ng Proteksyon sa Motor?
Ang pagpili ng aparato ng proteksyon sa motor ay depende sa maraming factor, tulad ng:
Ang tipo at laki ng motor
Ang karakteristikas at ratings ng motor
Ang tipo at severity ng posible na pagkakamali
Ang requirements ng NEC at iba pang standards
Ang cost at availability ng mga aparato
Ang NEC Article 430 ay nagbibigay ng general rules at guidelines para sa pagpili ng aparato ng proteksyon sa motor batay sa mga factor na ito. Gayunpaman, mahalaga rin na konsultarin ang rekomendasyon at specifications ng manufacturer para sa bawat motor at aparato.
Ilang general steps para sa pagpili ng aparato ng proteksyon sa motor ay:
Tuklasin ang full-load current (FLC) ng motor mula sa kanyang nameplate o mula sa NEC Table 430.250 para sa AC motors o Table 430.251(B) para sa DC motors.
Pumili ng overload protection device na maaaring handlin ang hindi bababa sa 115% ng FLC para sa motors na may service factor ng 1.15 o mas mataas o may temperature rise ng 40°C o mas mababa; o 125% ng FLC para sa ibang motors. Ang overload protection device ay maaaring thermal overload relay, electronic or digital overload relay, o differential protection relay, depende sa tipo at laki ng motor.
Pumili ng short-circuit at ground-fault protection device na maaaring handlin ang hindi bababa sa 150% ng FLC para sa motors na may service factor ng 1.15 o mas mataas o may temperature rise ng 40°C o mas mababa; o 175% ng FLC para sa ibang motors. Ang short-circuit at ground-fault protection device ay maaaring fuse o circuit breaker, depende sa tipo at laki ng motor.
Pumili ng reverse rotation protection device kung ang motor o ang load ay hindi maaaring tolerate ang reverse rotation. Ang reverse rotation protection device ay maaaring phase sequence detection relay, negative sequence detection relay, o speed detection relay, depende sa tipo at laki ng motor.
Pumili ng conductor sizes para sa motor circuit ayon sa NEC Table 310.15(B)(16) para sa general wiring at NEC Table 430.250 para sa motor branch circuits. Ang conductors ay dapat may ampacity na hindi bababa sa 125% ng FLC para sa motors na may service factor ng 1.15 o mas mataas o may temperature rise ng 40°C o mas mababa; o 115% ng FLC para sa ibang motors.
Pumili ng angkop na devices at methods para sa motor control, starting, stopping, speed regulation, at communication ayon sa tipo at application ng motor.
Konklusyon
Ang proteksyon sa motor ay isang vital na aspeto ng electrical engineering na nagtitiyak ng kaligtasan at efficiency ng elektrikong motors at ng kanilang sirkito. Ang mga aparato ng proteksyon sa motor ay pinili batay sa tipo at laki ng motor, ang tipo at severity ng posible na pagkakamali, ang requirements ng NEC at iba pang standards, at ang cost at availability ng mga aparato. Ang mga aparato ng proteksyon sa motor ay kasama ang fuses, circuit breakers, overload relays, differential protection relays, at reverse rotation protection relays. Ang mga aparato ng proteksyon sa motor ay nagsasala at kontrol sa mga parameter tulad ng current, voltage, temperatura, bilis, at torque upang iwasan o minimisahin ang pinsala sa motor at ng kanyang sirkito sa kaso ng pagkakamali o abnormal na kondisyon.
Statement: Respetuhin ang original, mahalagang mga artikulo na nakakapagbigay ng impormasyon, kung may infringement paki-contact delete.
