حمایت از موتور: انواع، خرابی‌ها و دستگاه‌ها
سیستم محافظت از موتور مجموعه‌ای از دستگاه‌ها و روش‌هایی است که یک موتور الکتریکی را از انواع خرابی‌ها و آسیب‌ها محافظت می‌کنند. موتور الکتریکی یک جزء حیاتی در بسیاری از کاربردهای صنعتی و خانگی، از دستگاه‌های کوچک گرفته تا ماشین‌آلات بزرگ، است. بنابراین، اطمینان از عملکرد صحیح و ایمنی موتور و مدار آن مهم است.
در این مقاله، ما انواع خرابی‌های موتور، انواع دستگاه‌های محافظت از موتور و نحوه انتخاب آن‌ها بر اساس کد الکتریکی ملی (NEC) و مشخصات موتور را بررسی خواهیم کرد.
خرابی موتور چیست؟
خرابی موتور شرایطی است که باعث عملکرد غیرطبیعی یا خرابی موتور می‌شود. خرابی‌های موتور می‌توانند به دو دسته اصلی تقسیم شوند:
خرابی‌های خارجی: این خرابی‌ها از شبکه تغذیه یا بار متصل به موتور ناشی می‌شوند. برخی از نمونه‌های خرابی‌های خارجی عبارتند از:
عدم تعادل ولتاژ: این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ سه فاز برابر نباشد. این می‌تواند باعث ایجاد جریان‌های منفی در موتور شود که باعث ایجاد تلفات اضافی، گرم شدن و نوسان گشتاور می‌شود.
پایین‌تر شدن ولتاژ: این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که ولتاژ تغذیه پایین‌تر از مقدار اسمی موتور شود. این می‌تواند باعث کاهش گشتاور، افزایش جریان و گرم شدن موتور شود.
معکوس شدن توالی فاز: این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که ترتیب فاز‌های تغذیه معکوس شود. این می‌تواند باعث چرخش معکوس موتور شود که می‌تواند باعث آسیب به بار یا خود موتور شود.
اتلاف هماهنگی: این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که یک موتور همزمان با فرکانس تغذیه هماهنگی خود را از دست می‌دهد. این می‌تواند باعث اسلیپ زیاد، جستجوی و عدم ثبات موتور شود.
خرابی‌های داخلی: این خرابی‌ها از موتور یا گیاه مورد نظر ناشی می‌شوند. برخی از نمونه‌های خرابی‌های داخلی عبارتند از:
خرابی لوله‌های چرخنده: این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که لوله‌های چرخنده که محور موتور را حمایت می‌کنند، به دلیل اصطکاک، مشکلات لوبریکاسیون یا استرس مکانیکی خراب یا گیر می‌کنند. این می‌تواند باعث صدای زیاد، ارتعاش، عدم ترازی محور و متوقف شدن موتور شود.
گرم شدن: این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که دمای موتور از حد حرارتی آن فراتر رود به دلیل بار بیش از حد، خنک‌سازی ناکافی، شرایط محیطی یا خرابی عایق. این می‌تواند باعث تجزیه عایق، آسیب به پیچه‌ها و کاهش کارایی موتور شود.
خرابی پیچه: این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که پیچه‌های موتور کوتاه مدار یا باز مدار شوند به دلیل خرابی عایق، استرس مکانیکی یا خرابی‌های خارجی. این می‌تواند باعث ایجاد شعله، دود، آتش و از دست دادن گشتاور در موتور شود.
خطای زمین: این وضعیت زمانی رخ می‌دهد که یک رسانه فاز موتور با بخشی از مدار یا تجهیزات زمین شده تماس می‌گیرد. این می‌تواند باعث جریان‌های خطای بالا، آسیب به عایق و تجهیزات و خطرات شوک الکتریکی شود.
خرابی‌های موتور می‌توانند عواقب جدی برای عملکرد، ایمنی و طول عمر موتور و مدار آن داشته باشند. بنابراین، تشخیص و محافظت از آن‌ها با استفاده از دستگاه‌ها و روش‌های مناسب ضروری است.
دستگاه محافظت از موتور چیست؟
دستگاه محافظت از موتور یک دستگاه است که یک یا چند پارامتر موتور یا مدار آن مانند جریان، ولتاژ، دما، سرعت یا گشتاور را نظارت و کنترل می‌کند. هدف دستگاه محافظت از موتور جلوگیری یا کاهش آسیب به موتور و مدار آن در صورت وجود خرابی یا وضعیت غیرعادی است.
انواع مختلفی از دستگاه‌های محافظت از موتور بر اساس عملکرد، اصل و کاربرد آن‌ها وجود دارد. برخی از انواع رایج عبارتند از:
保险丝：这些设备在由于短路或过载导致大电流通过时中断电路。它们由金属条或电线组成，当被故障电流加热时会熔化。保险丝简单、便宜且可靠，可提供快速的短路保护。然而，它们有一些缺点，例如：
它们不可重复使用，在每次操作后都需要更换。
它们不提供针对过载或欠电压的保护。
它们不提供故障位置的指示或隔离。
断路器：这些设备在由于短路或过载导致大电流通过时中断电路。它们由一对触点组成，这些触点通过一个由感应元件触发的机电机制打开或关闭。断路器比保险丝更先进，因为它们提供了以下功能：
每次操作后的可重复使用和复位能力。
通过调整其跳闸设置来提供对过载和欠电压的保护。
通过手动或自动操作来指示和隔离故障位置。
过载继电器：这些设备在由于过载导致大电流通过时中断电路。它们由测量电流的感应元件和通过机电或电子机制打开或关闭的触点组成。过载继电器设计用于防止电机因长时间过载或不平衡电压而过热和绝缘损坏。主要有两种类型的过载继电器：
更快的响应和更好的短路电流或接地故障保护。
不受环境温度的影响，无需调整。
由于数字处理而具有更高的精度和重复性。
额外的功能，如缺相检测、反转检测、通信和诊断。
它们响应较慢，可能无法保护短路电流或接地故障。
它们受环境温度影响，可能需要相应调整。
由于机械磨损，它们的精度和重复性有限。
热过载继电器：这些设备使用双金属片或加热元件来感应电机电流的温升。当电流超过预设值时，热元件弯曲或熔化，导致触点打开或关闭。热过载继电器简单、便宜且可靠，提供反时限保护，即对于更高的过载，它们更快地跳闸。然而，它们有一些缺点，例如：
电子或数字过载继电器：这些设备使用电流互感器或分流电阻来测量电机电流，并使用微处理器或固态电路来控制触点。当电流超过预设值时，电子元件发送信号以打开或关闭触点。电子或数字过载继电器比热过载继电器更先进，因为它们提供：
差动保护继电器：这些设备比较电机或其绕组输入和输出端子的电流。当电流之间的差异超过某个值，表明存在绕组故障时，继电器会跳闸。差动保护继电器非常灵敏且可靠，为低压和高压电机提供快速的相间和相地故障保护。
反转保护继电器：这些设备检测电机的旋转方向并防止其反转。特别是在输送带、泵或风扇等应用中，反转可能会损坏电机或负载。反转保护继电器可以使用不同的方法来感应旋转方向，例如：
相序检测：这种方法使用电压继电器或瓦特计继电器来测量供电电压的相序。如果相序被反转，表明反转，继电器将跳闸。
负序检测：这种方法使用电流继电器或功率继电器来测量电机电流的负序分量。如果负序分量较高，表明反转，继电器将跳闸。
速度检测：这种方法使用速度传感器或测速仪来测量电机轴的速度。如果速度为负，表明反转，继电器将跳闸。
如何选择电机保护装置？
电机保护装置的选择取决于多个因素，例如：
电机的类型和尺寸
电机的特性和额定值
可能发生的故障类型和严重程度
NEC和其他标准的要求
装置的成本和可用性
NEC第430条提供了基于这些因素选择电机保护装置的一般规则和指南。然而，咨询制造商关于每台电机和装置的建议和规格也很重要。
选择电机保护装置的一些一般步骤是：
从铭牌或NEC表430.250（交流电机）或表430.251(B)（直流电机）确定电机的满载电流(FLC)。
选择能够承受至少115% FLC的过载保护装置，适用于服务系数为1.15或更高或温升为40°C或更低的电机；或其他电机的125% FLC。过载保护装置可以是热过载继电器、电子或数字过载继电器或差动保护继电器，具体取决于电机的类型和尺寸。
选择能够承受至少150% FLC的短路和接地故障保护装置，适用于服务系数为1.15或更高或温升为40°C或更低的电机；或其他电机的175% FLC。短路和接地故障保护装置可以是保险丝或断路器，具体取决于电机的类型和尺寸。
如果电机或负载不能容忍反转，则选择反转保护装置。反转保护装置可以是相序检测继电器、负序检测继电器或速度检测继电器，具体取决于电机的类型和尺寸。
根据NEC表310.15(B)(16)（通用布线）和NEC表430.250（电机分支电路）选择电机电路的导体尺寸。导体的载流量不应低于服务系数为1.15或更高或温升为40°C或更低的电机的125% FLC；或其他电机的115% FLC。
根据电机的类型和应用选择适当的控制、启动、停止、调速和通信装置及方法。
结论
电机保护是电气工程中的一个重要方面，确保电机及其电路的安全和效率。电机保护装置的选择基于电机的类型和尺寸、可能发生的故障类型和严重程度、NEC和其他标准的要求以及装置的成本和可用性。电机保护装置包括保险丝、断路器、过载继电器、差动保护继电器和反转保护继电器。电机保护装置监控和控制诸如电流、电压、温度、速度和扭矩等参数，以在发生故障或异常情况时防止或最小化对电机及其电路的损害。
声明：尊重原文，好文章值得分享，如有侵权请联系删除。
