Заштита на моторите: Типови, грешки и уреди
Системот за заштита на моторите е скуп на уреди и методи кои го заштитуваат електричниот мотор од различни повреди и штети. Електричниот мотор е важен компонент во многу индустријални и домашни применби, од мали апарати до големи машини. Затоа, е важно да се осигура правилната функционалност и безопасност на моторот и неговата кола.
Во овој чланок ќе дискутираме за типовите на моторски повреди, типовите на уреди за заштита на моторите и како да се изберат според Националниот електричен кодекс (NEC) и карактеристиките на моторот.
Што е повреда на мотор?
Повреда на мотор е состојба која го прави моторот да работи нередовно или да се повреди. Моторските повреди можат да се класифицираат во две главни категории:
Екстерна повреда: Овие повреди потекнуваат од мрежата за опремачка со напон или од опремата поврзана со моторот. Неколку примери на екстерна повреда се:
Несиметрични напони: Ова се случува кога трофеазни напони не се еднакви по величина или фазен агол. Ова може да предизвика негативни секвенци на струја во моторот, што произведува дополнителни губитоци, загревање и пулсирање на момента.
Недостиг на напон: Ова се случува кога напонот на опремачката мрежа падне под номиналната вредност на моторот. Ова може да предизвика намален момент, зголемена струја и прекомерно загревање на моторот.
Обратна фазна секвенца: Ова се случува кога редоследот на фазите на опремачката мрежа е обратен. Ова може да предизвика обратна ротација на моторот, што може да го повреди опремата или самата мотор.
Губење на синхронизација: Ова се случува кога синхронскиот мотор губи својата магнетна блокирање со фреквенцијата на опремачката мрежа. Ова може да предизвика прејака слабост, трагање и нестабилност на моторот.
Интерна повреда: Овие повреди потекнуваат од моторот или од приведената опрема. Неколку примери на интерна повреда се:
Повреда на левези: Ова се случува кога левезите кои поддржуваат валцот на моторот се износат или заклопат поради триенje, проблеми со смазивање или механички стрес. Ова може да предизвика шум, вибрации, недоделавање на валцот и забрзување на моторот.
Прекомерно загревање: Ова се случува кога температурата на моторот надминува неговата термичка граница поради прекомерно оптерување, недостаточно хладење, околни услови или разбивање на изолацијата. Ова може да предизвика деградација на изолацијата, повреда на обмотките и намалена ефикасност на моторот.
Повреда на обмотките: Ова се случува кога обмотките на моторот се краткираат или отворени поради разбивање на изолацијата, механички стрес или екстерна повреда. Ова може да предизвика искри, дим, пожар и губење на момент во моторот.
Земјска повреда: Ова се случува кога фазен проводник на моторот дојде во контакт со земјско дел од колата или опремата. Ова може да предизвика висока повредна струја, повреда на изолацијата и опремата, и потенцијални опасности од шок.
Моторските повреди можат да имаат сериозни последици за перформансата, безопасноста и временскиот период на моторот и неговата кола. Затоа, е суштинско да се детектираат и заштитат против нив со одговаращи уреди и методи.
Што е уред за заштита на мотор?
Уредот за заштита на мотор е уред кој ги мониторира и контролира еден или повеќе параметри на моторот или неговата кола, како што се струја, напон, температура, брзина или момент. Целта на уредот за заштита на мотор е да предизвика или минимизира повреда на моторот и неговата кола во случај на повреда или нередова состојба.
Постојат различни типови на уреди за заштита на мотор зависно од нивната функција, принцип и применба. Неколку заеднички типови се:
Преобразувачи: Овие уреди прекинуваат колата кога висока струја протече низ нив поради краткирање или прекомерно оптерување. Се состојат од метална лента или жица која се топи кога се загреја од повредна струја. Преобразувачите се едноставни, евтини и надежни уреди кои даваат брза заштита против краткирања. Меѓутоа, имаат неколку недостатоци, како:
Не се повторно користливи и треба да се заменат после секое функционирање.
Не даваат заштита против прекомерно оптерување или недостиг на напон.
Не даваат индикирање или изолација на местото на повреда.
Прекинувачи: Овие уреди прекинуваат колата кога висока струја протече низ нив поради краткирање или прекомерно оптерување. Се состојат од пар контакти кои се отвараат или затвораат со електромеханички механизам активиран од сензорски елемент. Прекинувачите се понапредни од преобразувачите бидејќи даваат следното:
Повторна користливост и подесливост после секое функционирање.
Заштита против прекомерно оптерување и недостиг на напон со подесување на нивните подесувања за прекин.
Индикирање и изолација на местото на повреда со рачко или автоматско функционирање.
Реле за прекомерно оптерување: Овие уреди прекинуваат колата кога висока струја протече низ нив поради прекомерно оптерување. Се состојат од сензорски елемент кој мери струјата и контакт кој се отвара или затвора со електромеханички или електронски механизам. Реле за прекомерно оптерување се дизајнираат да заштитат моторите од прекомерно загревање и повреда на изолацијата поради долгоречен прекомерен оптерување или несиметрични напони. Постојат два главни типа на реле за прекомерно оптерување:
Брзо одговорување и подобра заштита против повредни струји или земјски повреди.
Имунитет на околниот температурен услов и нема потреба од подесување.
Подобра точност и повторливиост поради дигитална обработка.
Додатоци како детекција на изгубена фаза, детекција на обратна ротација, комуникација и дијагностика.
Тие се бавни при одговорувањето и можеби да не ги заштитат од повредни струји или земјски повреди.
Тие се под влијание на околниот температурен услов и можеби да треба да се подесат соодветно.
Тие имаат ограничена точност и повторливиост поради механичко износување.
Термички реле за прекомерно оптерување: Овие уреди користат двометална лента или нагревни елемент за да го измерат температурниот пораст на струјата на моторот. Кога струјата надмине предизбраниот вредност, термичкиот елемент се согне или се топи, што предизвикува контактот да се отвори или затвори. Термичките реле за прекомерно оптерување се едноставни, евтини и надежни уреди кои даваат инверзна времеска заштита, што значи дека се прекинуваат побрзо за повисоко прекомерно оптерување. Меѓутоа, имаат неколку недостатоци, како:
Електронски или дигитални реле за прекомерно оптерување: Овие уреди користат трансформатор на струја или шунт резистор за да го измерат струјата на моторот и микропроцесор или твердостанувачки циркуит за да го контролираат контактот. Кога струјата надмине предизбраниот вредност, електронскиот елемент испраќа сигнал за да се отвори или затвори контактот. Електронските или дигиталните реле за прекомерно оптерување се понапредни од термичките реле за прекомерно оптерување бидејќи даваат:
Реле за диференцијална заштита: Овие уреди ги споредуваат струјите на входните и излезните терминали на моторот или неговата обмотка. Кога разликата помеѓу струјите надмине одредена вредност, што индикира повреда на обмотката, реле прекинува колата. Реле за диференцијална заштита се многу чувствителни и надежни уреди кои даваат брза заштита против фаза-до-фаза и фаза-до-земја повреди во нисконапонски и високонапонски мотори.
Реле за заштита од обратна ротација: Овие уреди го детектираат правецот на ротација на моторот и го предизвикуваат да не работи во обратен правец. Обратната ротација може да повреди моторот или опремата, особено во применби како конвејерни ленти, помпи или вентилатори. Реле за заштита од обратна ротација можат да користат различни методи за да го измерат правецот на ротација, како:
Детекција на фазна секвенца: Овој метод користи реле на напон или реле на ватметер за да го измери фазниот редослед на напонот на опремачката мрежа. Ако фазниот редослед е обратен, што индикира обратна ротација, реле прекинува колата.
Детекција на негативна секвенца: Овој метод користи реле на струја или реле на моќ за да го измери негативниот секвенцијален компонент на струјата на моторот. Ако негативниот секвенцијален компонент е висок, што индикира обратна ротација, реле прекинува колата.
Детекција на брзина: Овој метод користи сензор на брзина или тахометар за да го измери брзината на валцот на моторот. Ако брзината е негативна, што индикира обратна ротација, реле прекинува колата.
Како да се изберат уреди за заштита на мотор?
Изборот на уреди за заштита на мотор зависи од неколку фактори, како:
Типот и големината на моторот
Карактеристиките и котации на моторот
Типот и тешкотијата на можно повреди
Барањата на NEC и други стандарди
Цената и достапноста на уредите
Член 430 на NEC дава општи правила и насоки за избор на уреди за заштита на мотори според овие фактори. Меѓутоа, е исто така важно да се консултира со препораките и спецификациите на производителот за секој мотор и уред.
Неколку општи чекори за избор на уреди за заштита на мотори се:
Одредете полната струја на оптерување (FLC) на моторот од неговата табела или од Табела 430.250 на NEC за AC мотори или Табела 430.251(B) за DC мотори.
Изберете уред за заштита од прекомерно оптерување кој може да го управува барем 115% од FLC за мотори со фактор на служба од 1.15 или повеќе или со температурен пораст од 40°C или помалку; или 125% од FLC за други мотори. Уредот за заштита од прекомерно оптерување може да биде термично реле за прекомерно оптерување, електронско или дигитално реле за прекомерно оптерување, или реле за диференцијална заштита, според типот и големината на моторот.
Изберете уред за заштита од краткирање и земјска повреда кој може да го управува барем 150% од FLC за мотори со фактор на служба од 1.15 или повеќе или со температурен пораст од 40°C или помалку; или 175% од FLC за други мотори. Уредот за заштита од краткирање и земјска повреда може да биде преобразувач или прекинувач, според типот и големината на моторот.
Изберете уред за заштита од обратна ротација ако моторот или опремата не може да го толерираат обратниот правец. Уредот за заштита од обратна ротација може да биде реле за детекција на фазна секвенца, реле за детекција на негативна секвенца, или реле за детекција на брзина, според типот и големината на моторот.
Изберете големината на проводниците за колата на моторот според Табела 310.15(B)(16) на NEC за општа провлачиња и Табела 430.250 на NEC за моторски гранчни коли. Проводниците треба да имаат ампеража не помала од 125% од FLC за мотори со фактор на служба од 1.15 или повеќе или со температурен пораст од 40°C или помалку; или 115% од FLC за други мотори.
Изберете одговаращи уреди и методи за контрола, започнувањ
