Motora aizsardzība: Tipi kļūdas un ierīces
Dzinēja aizsardzības sistēma ir ierīču un metožu kopa, kas aizsargā elektriskos dzinējus no dažādiem defektiem un bojājumiem. Elektriskais dzinējs ir būtisks sastāvdaļa daudzās rūpnieciskās un mājsaimniecības lietojumprogrammās, sākot no maziem ierīcēm līdz lielām mašīnām. Tādēļ ir svarīgi nodrošināt dzinēja un tā elektrotīkla pareizo darbību un drošību.
Šajā rakstā apspriedīsim dzinēju defektu veidus, dzinēju aizsardzības ierīču veidus un to izvēli atbilstoši Nacionālajiem Elektrotehniskajiem Noteikumiem (NEC) un dzinēju īpašībām.
Kas ir dzinēja defekts?
Dzinēja defekts ir stāvoklis, kas izraisa dzinēja neregulāru darbību vai kritumu. Dzinēja defekti var tikt sadalīti divos galvenajos kategorijās:
Ārējie defekti: Šie ir defekti, kas rodas no elektrotīkla vai uz dzinēju pievienotā slodzes. Daži piemēri ārējiem defektiem ir:
Nesakārtotas piegādes sprieguma vērtības: Tas notiek, ja trīs fāžu spriegumi nav vienādi lielumi vai fāzes leņķis. Tas var izraisīt negatīvo sekvences strāvas dzinējā, kas radīs papildu zaudējumus, sildīšanos un momenta pulsācijas.
Zems spriegums: Tas notiek, ja piegādes spriegums samazinās zem dzinēja nominālās vērtības. Tas var izraisīt samazinātu momentu, palielinātu strāvu un dzinēja pārsildīšanos.
Apgrities fāžu secība: Tas notiek, ja piegādes fāžu secība tiek apgriezta. Tas var izraisīt dzinēja apgrītināšanos, kas var bojāt slodzi vai dzinēju pašu.
Sinkronisma zudums: Tas notiek, ja sinkronais dzinējs zaudē savu magnetisko bloķēšanu ar piegādes frekvenci. Tas var izraisīt pārmērīgu slīpumu, meklēšanu un dzinēja nestabilitāti.
Iekšējie defekti: Šie ir defekti, kas rodas no dzinēja vai vadāmajā objektā. Daži piemēri iekšējiem defektiem ir:
Rullišu kritums: Tas notiek, ja dzinēja vaļas, kas atbalsta dzinēja ķermeni, nosliek vai aptver dēļ triekuma, smaržļošanas problēmām vai mehāniskām spriedzes. Tas var izraisīt troksni, vibrāciju, šķērsleņķa novietojuma kritumu un dzinēja apstāšanos.
Pārsildīšanās: Tas notiek, ja dzinēja temperatūra pārsniedz tā termisko robežu dēļ pārmērīgas slodzes, nepietiekamas dzesēšanas, apkārtējo apstākļu vai izolācijas bojājuma. Tas var izraisīt izolācijas pasliktināšanos, virviņu bojājumu un dzinēja efektivitātes samazināšanos.
Virviņu kritums: Tas notiek, ja dzinēja virviņas tiek īssavienotas vai atvērtā kontura dēļ izolācijas bojājuma, mehāniskās spriedzes vai ārējiem defektiem. Tas var izraisīt spraidu, dūmu, ugunsgrēku un momenta zudumu dzinējā.
Zemes defekts: Tas notiek, ja dzinēja fāzes vednis nonāk saistībā ar elektrotīkla vai aprīkojuma zemes daļu. Tas var izraisīt augstus defekta strāvas, izolācijas un aprīkojuma bojājumus, un potenciālas šoka risks.
Dzinēja defekti var radīt nopietnas sekas dzinēja un tā elektrotīkla veiktspējai, drošībai un ilgumam. Tādēļ ir būtiski tos uztvert un aizsargāties pret tiem, izmantojot atbilstošas ierīces un metodes.
Kas ir dzinēja aizsardzības ierīce?
Dzinēja aizsardzības ierīce ir ierīce, kas kontrolē un uzrauga vienu vai vairākus dzinēja vai tā elektrotīkla parametrus, piemēram, strāvu, spriegumu, temperatūru, ātrumu vai momentu. Dzinēja aizsardzības ierīces mērķis ir novērst vai minimizēt dzinēja un tā elektrotīkla bojājumus gadījumā, ja notiek defekts vai neregulārs stāvoklis.
Ir dažādas dzinēja aizsardzības ierīces atkarībā no tām funkcijām, principiem un lietojumprogrammām. Dažas parastās dzinēja aizsardzības ierīces ir:
Sproģi: Šīs ir ierīces, kas pārtrauc elektrotīklu, kad caur tām plūst augsta strāva dēļ īssaavienojuma vai pārmērīgas slodzes. Tie sastāv no metāla jostas vai drātas, kas izsiliet, kad tiek siltināta ar defekta strāvu. Sproģi ir vienkāršas, lētas un uzticības ierīces, kas sniedz ātru aizsardzību pret īssaavienojumiem. Tomēr, tiem ir dažas neiespējamības, piemēram:
Tie nav atkārtoti izmantojami un jāaizvieto pēc katra operācijas.
Tie neatrisina aizsardzību pret pārmērīgām slodzēm vai zemiem spriegumiem.
Tie neatrisina norādi vai izolāciju defekta atrašanās vietā.
Elektrotīkla pārtraukumi: Šīs ir ierīces, kas pārtrauc elektrotīklu, kad caur tām plūst augsta strāva dēļ īssaavienojuma vai pārmērīgas slodzes. Tie sastāv no kontaktu pāri, kas atveras vai aizveras ar elektromehānisko mehānismu, ko aktivizē sensora elements. Elektrotīkla pārtraukumi ir sarežģītāki nekā sproģi, jo tie sniedz šādu:
Atkārtota izmantošana un resetēšana pēc katra operācijas.
Aizsardzība pret pārmērīgām slodzēm un zemiem spriegumiem, pielāgojot tos trip iestatījumus.
Norāde un izolācija defekta atrašanās vietā manuālā vai automātiskā mode.
Pārmērīgas slodzes releji: Šīs ir ierīces, kas pārtrauc elektrotīklu, kad caur tām plūst augsta strāva dēļ pārmērīgas slodzes. Tie sastāv no sensora elementa, kas mēra strāvu, un kontakta, kas atveras vai aizveras ar elektromehānisko vai elektronisko mehānismu. Pārmērīgas slodzes releji ir izstrādāti, lai aizsargātu dzinējus no pārsildīšanās un izolācijas bojājumiem dēļ ilgstošas pārmērīgas slodzes vai nesakārtotas sprieguma vērtības. Ir divi galvenie pārmērīgas slodzes releju veidi:
Ātrāka reakcija un labāka aizsardzība pret īssaavienojumu strāvām vai zemes defektiem.
Imunitāte pret apkārtējo temperatūru un bez nepieciešamības pielāgot.
Augstāka precizitāte un atkārtotspēja dēļ digitālā apstrādes.
Papildu funkcijas, piemēram, fāzes zuduma detektors, apgrieztā rotācijas detektors, komunikācija un diagnostika.
Tie ir lēni reaģējoši un var nebūt aizsargāti pret īssaavienojumu strāvām vai zemes defektiem.
Tie ir ietekmēti apkārtējo temperatūru un var nepieciešams pielāgot attiecīgi.
Tiem ir ierobežota precizitāte un atkārtotspēja dēļ mehāniskās slijšanas un izsmalcināšanas.
Termodinamiskie pārmērīgas slodzes releji: Šīs ir ierīces, kas izmanto bimetālisku jostu vai sildīšanas elementu, lai mērītu dzinēja strāvas temperatūras pieaugumu. Kad strāva pārsniedz iepriekš noteikto vērtību, termodinamiskais elements liekās vai izsiliet, izraisot kontakta atveršanu vai aizveršanu. Termodinamiskie pārmērīgas slodzes releji ir vienkāršas, lētas un uzticības ierīces, kas sniedz inversā laika aizsardzību, nozīmē, ka tie trip ātrāk augstākas pārmērīgās slodzes. Tomēr, tiem ir dažas neiespējamības, piemēram:
Elektroniskie vai digitālie pārmērīgas slodzes releji: Šīs ir ierīces, kas izmanto strāvas transformatoru vai šuntas rezistoru, lai mērītu dzinēja strāvu, un mikroprocesoru vai solid-state elektrotīklu, lai kontrolētu kontakta. Kad strāva pārsniedz iepriekš noteikto vērtību, elektroniskais elements nosūta signālu, lai atvērtu vai aizvērtu kontakta. Elektroniskie vai digitālie pārmērīgas slodzes releji ir sarežģītāki nekā termodinamiskie pārmērīgas slodzes releji, jo tie sniedz:
Diferencējošā aizsardzības releji: Šīs ir ierīces, kas salīdzina strāvas pie dzinēja vai tā virviņu ieceļošanas un izceļošanas terminaliem. Kad starp strāvām atšķirība pārsniedz noteiktu vērtību, kas norāda uz virviņu defektu, relejs pārtrauc elektrotīklu. Diferencējošā aizsardzības releji ir ļoti jūtīgas un uzticības ierīces, kas sniedz ātru aizsardzību pret fāzes starpībām un fāzes ar zemes defektiem zema un augsta sprieguma dzinējos.
Apgrieztā rotācijas aizsardzības releji: Šīs ir ierīces, kas izmanto dažādas metodes, lai izceltu rotācijas virzieni un novērstu dzinēju darbību apgrieztā virzienā. Apgrieztā rotācija var bojāt dzinēju vai slodzi, īpaši lietojumprogrammās, piemēram, konvejeru joslās, pompās vai ventilatoros. Apgrieztā rotācijas aizsardzības releji var izmantot dažādas metodes, lai izceltu rotācijas virzieni, piemēram:
Fāžu secības detektors: Šī metode izmanto sprieguma releju vai watmetru releju, lai mērītu piegādes fāžu secību. Ja fāžu secība tiek apgriezta, kas norāda uz apgrieztu rotāciju, relejs pārtrauc elektrotīklu.
Negatīvās sekvences detektors: Šī metode izmanto strāvas releju vai jaudas releju, lai mērītu dzinēja strāvas negatīvo sekvences komponentu. Ja negatīvās sekvences komponents ir augsts, kas norāda uz apgrieztu rotāciju, relejs pārtrauc elektrotīklu.
Ātruma detektors: Šī metode izmanto ātruma sensoru vai takometru, lai mērītu dzinēja vaļa ātrumu. Ja ātrums ir negatīvs, kas norāda uz apgrieztu rotāciju, relejs pārtrauc elektrotīklu.
Kā izvēlēties dzinēja aizsardzības ierīces?
Dzinēja aizsardzības ierīču izvēle atkarīga no vairākiem faktoriem, piemēram:
Dzinēja veids un izmērs
Dzinēja īpašības un reitingi
Defektu veids un smagums
NEC un citu standartu prasības
Ierīču cena un pieejamība
NEC Artikelis 430 piedāvā vispārējas noteikumus un pamatnostādnes dzinēja aizsardzības ierīču izvēlei, balstoties uz šiem faktoriem. Tomēr, ir arī svarīgi konsultēties ar ražotāja ieteikumiem un specifikācijām katram dzinējam un ierīcei.
Daži vispārēji soļi dzinēja aizsardzības ierīču izvēlei ir:
Nosakiet dzinēja pilntilpumu strāvu (FLC) no tā nosaukuma plakānes vai no NEC Tabulas 430.250 AC dzinējiem vai Tabulas 430.251(B) DC dzinējiem.
Izvēlieties pārmērīgas slodzes aizsardzības ierīci, kas var apstrādāt vismaz 115% no FLC dzinējiem ar serviss faktoru 1.15 vai augstāku vai ar temperatūras pieaugumu 40°C vai mazāku; vai 125% no FLC citiem dzinējiem. Pārmērīgas slodzes aizsardzības ierīce var būt termodinamiskais pārmērīgas slodzes relejs, elektroniskais vai digitālis pārmērīgas slodzes relejs, vai diferencējošais aizsardzības relejs, atkarībā no dzinēja veida un izmēra.
Izvēlieties īssaavienojuma un zemes defekta aizsardzības ierīci, kas var apstrādāt vismaz 150% no FLC dzinējiem ar serviss faktoru 1.15 vai augstāku vai ar temperatūras pieaugumu 40°C vai mazāku; vai 175% no FLC citiem dzinējiem. Īssaavienojuma un zemes defekta aizsardzības ierīce var būt sproģis vai elektrotīkla pārtraukums, atkarībā no dzinēja veida un izmēra.
Izvēlieties apgrieztā rotācijas aizsardzības ierīci, ja dzinējs vai slodzi nevar tolerēt apgrieztu rotāciju. Apgrieztā rotācijas aizsardzības ierīce var būt fāžu secības detektora relejs, negatīvās sekvences detektora relejs
