Motorbeskyttelse: Typer feil og enheter
Et motorvernsystem er et sett med enheter og metoder som beskytter en elektrisk motor mot ulike feil og skader. En elektrisk motor er en viktig komponent i mange industrielle og husholdningsapplikasjoner, fra små apparater til store maskiner. Det er derfor viktig å sikre at motoren og dens krets fungerer riktig og sikkert.
I denne artikkelen vil vi diskutere typene av motorfeil, typene av motorvernenheter, og hvordan velge dem i henhold til National Electrical Code (NEC) og motoregenskapene.
Hva er en motorfeil?
En motorfeil er en tilstand som fører til at motoren opererer uregulært eller mislykkes. Motorfeil kan deles inn i to hovedkategorier:
Eksterne feil: Dette er feil som oppstår fra strømningsnettet eller lasten som er koblet til motoren. Noen eksempler på eksterne feil er:
Ubalanserte spenningsforsyninger: Dette oppstår når de trefas-spenningsforsyningene ikke er like i størrelse eller fasvinkel. Dette kan føre til negative sekvensstrømmer i motoren, som produserer ekstra tap, varming og dreieeffektpulsasjoner.
Underspenn: Dette oppstår når forsyningsstrømmen falt under den nominerte verdien for motoren. Dette kan føre til redusert dreieeffekt, økt strøm og overvarming av motoren.
Omvendt fasefølge: Dette oppstår når rekkefølgen av forsyningsfasene snus. Dette kan føre til omvendt rotasjon av motoren, som kan skade lasten eller motoren selv.
Tap av synkronisering: Dette oppstår når en synkronmotor mister sin magnetiske lås med forsyningsfrekvensen. Dette kan føre til ekstrem slip, jakt og ustabilitet i motoren.
Interne feil: Dette er feil som oppstår fra motoren eller den drivne anlegget. Noen eksempler på interne feil er:
Lagerfeil: Dette oppstår når lagerne som støtter motorkveppen slites ut eller stopper på grunn av friksjon, smøringproblemer eller mekanisk stress. Dette kan føre til støy, vibrasjon, kveppmisjustering og stopp av motoren.
Overvarming: Dette oppstår når temperaturen i motoren overstiger dens termiske grense på grunn av overbelastning, utilstrekkelig kjøling, miljøforhold eller isoleringsnedbryting. Dette kan føre til nedbryting av isolering, vindingskader og redusert effektivitet i motoren.
Vindingfeil: Dette oppstår når vindinger i motoren kortslutter eller blir åpne på grunn av isoleringsnedbryting, mekanisk stress eller eksterne feil. Dette kan føre til gnister, røyk, brann og tap av dreieeffekt i motoren.
Jordfeil: Dette oppstår når en faseleder i motoren kommer i kontakt med en jordet del av kretsen eller utstyr. Dette kan føre til høye feilstrømmer, skade på isolering og utstyr, og potensielle sjokkhensyn.
Motorfeil kan ha alvorlige konsekvenser for ytelsen, sikkerheten og levetiden til motoren og dens krets. Derfor er det essensielt å oppdage og beskytte mot dem ved hjelp av passende enheter og metoder.
Hva er en motorvernenhet?
En motorvernenhet er en enhet som overvåker og kontrollerer ett eller flere parametre hos motoren eller dens krets, som strøm, spenning, temperatur, hastighet eller dreieeffekt. Formålet med en motorvernenhet er å forebygge eller minimere skade på motoren og dens krets i tilfelle av en feil eller uvanlig tilstand.
Det finnes forskjellige typer motorvernenheter avhengig av deres funksjon, prinsipp og anvendelse. Noen vanlige typer er:
Sikringer: Dette er enheter som bruttkobler kretsen når en høy strøm går gjennom dem på grunn av kortslutning eller overbelastning. De består av en metallstripe eller tråd som smelter når den oppvarmes av feilstrømmen. Sikringer er enkle, billige og pålitelige enheter som gir rask beskyttelse mot kortslutninger. Imidlertid har de noen ulemper, som:
De er ikke gjenbrukelige og må erstattes etter hver drift.
De gir ikke beskyttelse mot overbelastninger eller underspenn.
De gir ikke indikasjon eller isolering av feilposisjonen.
Kretsavbrytere: Dette er enheter som bruttkobler kretsen når en høy strøm går gjennom dem på grunn av kortslutning eller overbelastning. De består av et par kontakter som åpner eller lukker ved en elektromekanisk mekanisme utløst av en sensor. Kretsavbrytere er mer avanserte enn sikringer, da de gir følgende:
Gjenbrukbarhet og nullstillbarhet etter hver drift.
Beskyttelse mot overbelastninger og underspenn ved å justere deres trippinnstillinger.
Indikasjon og isolering av feilposisjonen ved manuell eller automatisk drift.
Overbelastningsreler: Dette er enheter som bruttkobler kretsen når en høy strøm går gjennom dem på grunn av overbelastning. De består av en sensor som måler strømmen og en kontakt som åpner eller lukker ved en elektromekanisk eller elektronisk mekanisme. Overbelastningsreler er designet for å beskytte motorer mot overvarming og isoleringskader på grunn av langvarige overbelastninger eller ubalanserte spenninger. Det finnes to hovedtyper overbelastningsreler:
Raskere respons og bedre beskyttelse mot kortslutningsstrømmer eller jordfeil.
Immun mot omliggende temperatur og ingen behov for justering.
Høyere nøyaktighet og repetitivitet på grunn av digital prosessering.
Ytterligere funksjoner som fasemangelfunksjon, reversrotasjonsdeteksjon, kommunikasjon og diagnostikk.
De er sakte til å reagere og kan ikke beskytte mot kortslutningsstrømmer eller jordfeil.
De er påvirket av omliggende temperatur og kan kreve justering i samsvar hermed.
De har begrenset nøyaktighet og repetitivitet på grunn av mekanisk slitasje.
Termiske overbelastningsreler: Dette er enheter som bruker en bimetallstrip eller en oppvarmingsenhet for å måle temperaturstigningen i motorstrømmen. Når strømmen overstiger den forhåndsbestemte verdien, bukker eller smelter den termiske elementet, noe som fører til at kontakten åpner eller lukker. Termiske overbelastningsreler er enkle, billige og pålitelige enheter som gir invers tidbeskyttelse, noe som betyr at de tripper raskere for høyere overbelastninger. Imidlertid har de noen ulemper, som:
Elektroniske eller digitale overbelastningsreler: Dette er enheter som bruker en strømtransformator eller en shuntresistor for å måle motorstrømmen og en mikroprosessor eller en fasttilstandsirkuit for å kontrollere kontakten. Når strømmen overstiger den forhåndsbestemte verdien, sender den elektroniske elementet et signal for å åpne eller lukke kontakten. Elektroniske eller digitale overbelastningsreler er mer avanserte enn termiske overbelastningsreler, da de gir:
Differensialbeskyttelsesreler: Dette er enheter som sammenligner strømmene ved inngangs- og utgangsterminalene til motoren eller dens vindinger. Når forskjellen mellom strømmene overstiger en viss verdi, noe som indikerer en vindingsfeil, tripper relen kretsen. Differensialbeskyttelsesreler er svært sensitive og pålitelige enheter som gir rask beskyttelse mot fas til fas og fas til jordfeil i lavspennings- og høyspenningsmotorer.
Reversrotasjonsbeskyttelsesreler: Dette er enheter som oppdager retningen av rotasjonen til motoren og forhindrer den i å kjøre i revers. Reversrotasjon kan skade motoren eller lasten, spesielt i applikasjoner som transportbånd, pumper eller ventilatorer. Reversrotasjonsbeskyttelsesreler kan bruke ulike metoder for å måle rotasjonsretningen, som:
Fasefølgedeteksjon: Denne metoden bruker en spenningsrele eller en wattmeterrele for å måle fasefølgen av forsyningsstrømmen. Hvis fasefølgen er snudd, noe som indikerer reversrotasjon, tripper relen kretsen.
Negativ sekvensdeteksjon: Denne metoden bruker en strømrele eller en effektrele for å måle den negative sekvenskomponenten av motorstrømmen. Hvis den negative sekvenskomponenten er høy, noe som indikerer reversrotasjon, tripper relen kretsen.
Hastighetsdeteksjon: Denne metoden bruker en hastighetsensor eller en tachometer for å måle hastigheten til motoraksen. Hvis hastigheten er negativ, noe som indikerer reversrotasjon, tripper relen kretsen.
Hvordan velge motorvernenheter?
Valget av motorvernenheter avhenger av flere faktorer, som:
Typen og størrelsen på motoren
Egenskapene og ratingene til motoren
Typen og alvorligheten av mulige feil
Kravene i NEC og andre standarder
Kostnaden og tilgjengeligheten av enhetene
NEC Artikkel 430 gir generelle regler og retningslinjer for valg av motorvernenheter basert på disse faktorene. Det er imidlertid også viktig å rådføre seg med leverandørens anbefalinger og spesifikasjoner for hver motor og enhet.
Noen generelle trinn for valg av motorvernenheter er:
Bestem fulllaststrømmen (FLC) til motoren fra dens navnplate eller fra NEC Tabell 430.250 for AC-motorer eller Tabell 430.251(B) for DC-motorer.
Velg en overbelastningsbeskyttelsesenhet som kan håndtere minst 115% av FLC for motorer med en servicefaktor på 1.15 eller høyere, eller med en temperaturstigning på 40°C eller mindre; eller 125% av FLC for andre motorer. Overbelastningsbeskyttelsesenheten kan være en termisk overbelastningsrele, en elektronisk eller digital overbelastningsrele, eller en differensialbeskyttelsesrele, avhengig av typen og størrelsen på motoren.
Velg en kortslutnings- og jordfeilbeskyttelsesenhet som kan håndtere minst 150% av FLC for motorer med en servicefaktor på 1.15 eller høyere, eller med en temperaturstigning på 40°C eller mindre; eller 175% av FLC for andre motorer. Kortslutnings- og jordfeilbeskyttelsesenheten kan være en sikring eller en kretsavbryter, avhengig av typen og størrelsen på motoren.
Velg en reversrotasjonsbeskyttelsesenhet hvis motoren eller lasten ikke kan tolerere reversrotasjon. Reversrotasjonsbeskyttelsesenheten kan være en fasefølgedeteksjonsrele, en negativ sekvensdeteksjonsrele, eller en hastighetsdeteksjonsrele, avhengig av typen og størrelsen på motoren.
Velg ledningsstørrelsene for motor-kretsen i henhold til NEC Tabell 310.15(B)(16) for generell kablingsvirksomhet og NEC Tabell 430.250 for motor-delkretser. Ledningene skal ha en strømkapasitet ikke mindre enn 125% av FLC for motorer med en servicefaktor på 1.15 eller høyere, eller med en temperaturstigning på 40°C eller mindre; eller 115% av FLC for andre motorer.
Velg de passende enhetene og metodene for motorkontroll, start, stopp, hastighetsregulering og kommunikasjon i henhold til typen og anvendelsen av motoren.
Konklusjon
Motorbeskyttelse er en viktig aspekt av elektrisk teknikk som sikrer sikkerheten og effektiviteten til elektriske motorer og deres kretser. Motorvernenheter velges basert på typen og størrelsen på motoren, typen og alvorligheten av mulige feil, kravene i NEC og andre standarder, samt kostnaden og tilgjengeligheten av enhetene. Motorvernenheter inkluderer sikringer, kretsavbrytere, overbelastningsreler, differensialbeskyttelsesreler og reversrotasjonsbeskyttelsesreler. Motorvernenheter overvåker og kontrollerer parametre som strøm, spenning, temperatur, hastighet og dreieeffekt for å forebygge eller minimere skade på motoren og dens krets i tilfelle av en feil eller uvanlig tilstand.
Erklæring: Respektér original, gode artikler er verdt å dele, hvis det er overtredelse, kontakt for sletting.
