Zaštita motora: Vrste grešaka i uređaji
Sustav zaštite motora je skup uređaja i metoda koji štite električni motor od različitih grešaka i oštećenja. Električni motor je ključni sastojak mnogih industrijskih i kućanskih primjena, od malih uređaja do velikih strojeva. Stoga je važno osigurati pravilan rad i sigurnost motora i njegove cijevi.
U ovom članku razgovarat ćemo o vrstama grešaka motora, vrstama uređaja za zaštitu motora i kako ih odabrati prema Nacionalnom električkom kodeksu (NEC) i karakteristikama motora.
Što je greška motora?
Greška motora je stanje koje dovodi do nepravilnog rada ili propusta motora. Greške motora mogu se klasificirati u dvije glavne kategorije:
Vanjske greške: To su greške koje potječu iz mreže snabdijevanja strujom ili opterećenja povezanog s motorom. Neki primjeri vanjskih grešaka su:
Neravnoteža napona: To se događa kada trofazni naponi nisu jednaki po magnitudi ili fazi. To može uzrokovati negativne sekvenčne struje u motoru, što stvara dodatne gubitke, zagrijavanje i pulsacije momenta.
Nedovoljan napon: To se događa kada padne napon ispod nominale vrijednosti motora. To može uzrokovati smanjenje momenta, povećanje struje i pregrjevanje motora.
Obrnut redoslijed faza: To se događa kada se redoslijed faza snabdijevanja obrne. To može uzrokovati obrnuti smjer rotacije motora, što može oštetiti opterećenje ili sam motor.
Gubitak sinhronizacije: To se događa kada sinhroni motor izgubi svoju magnetsku zaključanost s frekvencijom snabdijevanja. To može uzrokovati preveliki skliz, lov i nestabilnost motora.
Unutarnje greške: To su greške koje potječu iz motora ili pogonog agregata. Neki primjeri unutarnjih grešaka su:
Propust ležajeva: To se događa kada se ležaji koji podržavaju valjak motora istriju ili zategnu zbog trenja, problema s mazivom ili mehaničkog stresa. To može uzrokovati buku, vibraciju, nepravilnost valjka i zaustavljanje motora.
Pregrjevanje: To se događa kada temperatura motora premaši termalnu granicu zbog preopterećenja, nedostatka hlađenja, okolišnih uvjeta ili rušenja izolacije. To može uzrokovati deteroraciju izolacije, oštećenje vitanja i smanjenje učinkovitosti motora.
Propust vitanja: To se događa kada se vitanja motora kratično spoje ili otvore zbog rušenja izolacije, mehaničkog stresa ili vanjskih grešaka. To može uzrokovati iskre, dim, požar i gubitak momenta u motoru.
Zemljna greška: To se događa kada faza voditelj motora dođe u kontakt s zemljenim dijelom cijevi ili opreme. To može uzrokovati visoke grešne struje, oštećenje izolacije i opreme, te potencijalne električne udarce.
Greške motora mogu imati ozbiljne posljedice na performanse, sigurnost i životni vijek motora i njegove cijevi. Stoga je bitno otkriti i zaštititi ih koristeći odgovarajuće uređaje i metode.
Što je uređaj za zaštitu motora?
Uređaj za zaštitu motora je uređaj koji nadgleda i kontrolira jedan ili više parametara motora ili njegove cijevi, poput struje, napona, temperature, brzine ili momenta. Svrha uređaja za zaštitu motora je sprečiti ili minimizirati oštećenje motora i njegove cijevi u slučaju greške ili nepravilnog stanja.
Postoje različite vrste uređaja za zaštitu motora, ovisno o njihovoj funkciji, principu i primjeni. Neke uobičajene vrste su:
Žičnice: To su uređaji koji prekidaju cijev kada visoka struja prođe kroz njih zbog kratkog spoja ili preopterećenja. Sastoje se od metalne trake ili žice koja se topi kada se zagrije od grešne struje. Žičnice su jednostavne, jeftine i pouzdane uređaje koji pružaju brzu zaštitu od kratkih spojeva. Međutim, imaju neke nedostatke, poput:
Nisu ponovno upotrebljive i trebaju se zamijeniti nakon svakog djelovanja.
Ne pružaju zaštitu od preopterećenja ili nedovoljnog napona.
Ne pružaju indikaciju ili izolaciju lokacije greške.
Prekidaci: To su uređaji koji prekidaju cijev kada visoka struja prođe kroz njih zbog kratkog spoja ili preopterećenja. Sastoje se od para kontakata koji se otvaraju ili zatvaraju elektromehaničkim mehanizmom pokrenutim senzornim elementom. Prekidaci su napredniji od žičnica jer pružaju sljedeće:
Ponovnu upotrebam i resetiranje nakon svakog djelovanja.
Zaštitu od preopterećenja i nedovoljnog napona prilagođavanjem postavki tripiranja.
Indikaciju i izolaciju lokacije greške ručnim ili automatskim djelovanjem.
Relé za preopterećenje: To su uređaji koji prekidaju cijev kada visoka struja prođe kroz njih zbog preopterećenja. Sastoje se od senzornog elementa koji mjeri struju i kontakta koji se otvaraju ili zatvaraju elektromehaničkim ili elektroničkim mehanizmom. Relé za preopterećenje dizajnirana su za zaštitu motora od pregrjevanja i oštećenja izolacije zbog dugotrajnih preopterećenja ili neravnoteža napona. Postoje dvije glavne vrste reléa za preopterećenje:
Brže reagiranje i bolja zaštita od struja kratkog spoja ili zemljnih grešaka.
Imunitet na ambijentalnu temperaturu i ne moraju se prilagođavati.
Viša preciznost i ponovljivost zbog digitalne obrade.
Dodatne značajke kao što su detekcija gubitka faze, detekcija obrnutog smjera rotacije, komunikacija i dijagnostika.
Spori su u reagiranju i možda ne pružaju zaštitu od struja kratkog spoja ili zemljnih grešaka.
Pod utjecajem su ambijentalne temperature i možda treba prilagoditi.
Imaju ograničenu preciznost i ponovljivost zbog mehaničkog iznosa.
Termorelé za preopterećenje: To su uređaji koji koriste bimetaličku traku ili zagrijavajući element za mjerenje porasta temperature struje motora. Kada struja premaši predpostavljenu vrijednost, termoelement se savija ili tali, što dovodi do otvaranja ili zatvaranja kontakta. Termorelé za preopterećenje su jednostavni, jeftini i pouzdani uređaji koji pružaju inverznu vremensku zaštitu, što znači da tripu brže za veće preopterećenja. Međutim, imaju neke nedostatke, poput:
Elektronički ili digitalni relé za preopterećenje: To su uređaji koji koriste transformator struje ili shunt otpornik za mjerenje struje motora i mikroprocesor ili solid-state cijev za kontrolu kontakta. Kada struja premaši predpostavljenu vrijednost, elektronički element šalje signal za otvaranje ili zatvaranje kontakta. Elektronički ili digitalni relé za preopterećenje su napredniji od termoreléa za preopterećenje jer pružaju:
Diferencijalni relé za zaštitu: To su uređaji koji uspoređuju struje na ulaznim i izlaznim terminalima motora ili njegovog vitanja. Kada razlika između struja premaši određenu vrijednost, što ukazuje na grešku vitanja, relé prekida cijev. Diferencijalni relé za zaštitu su vrlo osetljivi i pouzdani uređaji koji pružaju brzu zaštitu od fazno-faznih i fazno-zemljnih grešaka u niskonaponskim i visokonaponskim motorima.
Relé za zaštitu od obrnutog smjera rotacije: To su uređaji koji otkrivaju smjer rotacije motora i sprječavaju da radi u obrnutom smjeru. Obrnuti smjer rotacije može oštetiti motor ili opterećenje, posebno u primjenama poput konvejorskih traka, pumpi ili ventilatora. Relé za zaštitu od obrnutog smjera rotacije mogu koristiti različite metode za otkrivanje smjera rotacije, poput:
Detekcija redoslijeda faza: Ova metoda koristi relé napona ili relé vatreza za mjerenje redoslijeda faza napajajućeg napona. Ako je redoslijed faza obrnut, što ukazuje na obrnuti smjer rotacije, relé prekida cijev.
Detekcija negativne sekvenca: Ova metoda koristi relé struje ili relé snage za mjerenje negativne sekvenčne komponente struje motora. Ako je negativna sekvenčna komponenta visoka, što ukazuje na obrnuti smjer rotacije, relé prekida cijev.
Detekcija brzine: Ova metoda koristi senzor brzine ili tahometar za mjerenje brzine valjka motora. Ako je brzina negativna, što ukazuje na obrnuti smjer rotacije, relé prekida cijev.
Kako odabrati uređaje za zaštitu motora?
Odabir uređaja za zaštitu motora ovisi o nekoliko faktora, poput:
Vrsta i veličina motora
Karakteristike i ocjene motora
Vrsta i težina mogućih grešaka
Zahtjevi NEC-a i drugih standarda
Cijena i dostupnost uređaja
Članak 430 NEC-a daje opće pravila i smjernice za odabir uređaja za zaštitu motora temeljeno na ovim faktorima. Međutim, također je važno konsultirati preporuke i specifikacije proizvođača za svaki motor i uređaj.
Neki opći koraci za odabir uređaja za zaštitu motora su:
Određite punu strujnu opterećenost (FLC) motora sa njegovog namestnog pločića ili prema tablici 430.250 NEC-a za AC motive ili tablici 430.251(B) za DC motive.
Odaberite uređaj za zaštitu od preopterećenja koji može obraditi najmanje 115% FLC-a za motive s faktorom servisa 1.15 ili više ili s porastom temperature 40°C ili manje; ili 125% FLC-a za druge motive. Uređaj za zaštitu od preopterećenja može biti termorelé, elektronički ili digitalni relé za preopterećenje, ili diferencijalni relé za zaštitu, ovisno o vrsti i veličini motora.
Odaberite uređaj za zaštitu od kratkog spoja i zemljnih grešaka koji može obraditi najmanje 150% FLC-a za motive s faktorom servisa 1.15 ili više ili s porastom temperature 40°C ili manje; ili 175% FLC-a za druge motive. Uređaj za zaštitu od kratkog spoja i zemljnih grešaka može biti žičnica ili prekidac, ovisno o vrsti i veličini motora.
Odaberite uređaj za zaštitu od obrnutog smjera rotacije ako motor ili opterećenje ne mogu tolerirati obrnuti smjer rotacije. Uređaj za zaštitu od obrnutog smjera rotacije može biti relé za detekciju redoslijeda faza, relé za detekciju negativne sekvenca ili relé za detekciju brzine, ovisno o vrsti i veličini motora.
Odaberite dimenzije voditelja za cijev motora prema tablici 310.15(B)(16) NEC-a za opće vodove i tablici 430.250 NEC-a za grane motora. Voditelji trebaju imati kapacitet struje najmanje 125% FLC-a za motive s faktorom servisa 1.15 ili više ili s porastom temperature 40°C ili manje; ili 115% FLC-a za druge motive.
Odaberite odgovarajuće uređaje i metode za kontrolu motora, pokretanje, zaustavljanje, regulaciju brzine i komunikaciju prema vrsti i primjeni motora.
Zaključak
Zaštita motora je ključni aspekt električnog inženjeringa koji osigurava sigurnost i učinkovitost električnih motora i njihovih cijevi. Uređaji za zaštitu motora odabiraju se prema vrsti i veličini motora, vrsti i težini mogućih grešaka, zahtjevima NEC-a i drugih standarda, te cijeni i dostupnosti uređaja. Uređaji za zaštitu motora uključuju žičnice, prekidace, relé za preopterećenje, diferencijalne relé za zaštitu i relé za zaštitu od obrnutog smjera rotacije. Uređaji za zaštitu motora nadgledaju i kontroliraju parametre poput struje, napona, temperature, brzine i momenta kako bi spriječili ili minimizirali oštećenje motora i njegove cijevi u slučaju greške ili nepravilnog stanja.
Izjava: Poštujte original, dobre članke vrijedi podijeliti, ako je došlo do kršenja autorskih prava obratite se za brisanjem.
