Motor Protection: Vrste napak in naprave
Sistem za varnost motorja je niz naprav in metod, ki zaščitijo električni motor pred različnimi težavami in poškodbo. Električni motor je ključni sestavni del mnogih industrijskih in gospodinjskih aplikacij, od majhnih aparativ do velikih strojev. Zato je pomembno, da se zagotovi pravilno delovanje in varnost motorja ter njegovega kruga.
V tem članku bomo razpravljali o vrstah motorovskih težav, vrstah naprav za varnost motorjev in kako jih izbirati glede na Nacionalni elektrotehnični kodeks (NEC) in značilnosti motorja.
Kaj je motorovska težava?
Motorovska težava je stanje, ki povzroči, da motor deluje nenormalno ali propade. Motorovske težave lahko razdelimo v dve glavni kategoriji:
Zunanje težave: To so težave, ki izvirajo iz omrežja oskrbe z energijo ali optoge motorja. Neke primere zunanjih težav so:
Neravnotežje faznih napetosti: To se zgodi, ko niso enake vrednosti ali fazni koti treh-faznih napetosti. To lahko povzroči negativne zaporedne tokove v motorju, ki ustvarjajo dodatne izgube, segrevanje in pulziranje vrtinca.
Podnapetost: To se zgodi, ko napetost padne pod nominalno vrednost motorja. To lahko povzroči zmanjšan vrtinec, povečan tok in presegrevanje motorja.
Obrnjen red faz: To se zgodi, ko je red faz obrnjen. To lahko povzroči obrnjen smer vrtinca motorja, kar lahko poškoduje opto ali motor sam.
Izguba sinhronizacije: To se zgodi, ko sinhrone motor izgubi magnetsko zaklep s frekvenco oskrbe. To lahko povzroči preveliko klizanje, iskanje in nestabilnost motorja.
Notranje težave: To so težave, ki izvirajo iz motorja ali pogona. Neke primere notranjih težav so:
Propad ležajev: To se zgodi, ko se ležaji, ki podpirajo vrat motorja, iztrgajo ali ustavijo zaradi trenja, težav z mazivom ali mehanskih obremenitev. To lahko povzroči hrup, vibracije, neskladnost vrata in ustavljanje motorja.
Presegrevanje: To se zgodi, ko temperatura motorja preseže termično mejo zaradi pretiskanja, nedostatka hlajenja, okoljskih pogojev ali porobe izolacije. To lahko povzroči porabo izolacije, poškodbo ovitja in zmanjšan učinkovitost motorja.
Propad ovitja: To se zgodi, ko je ovitje motorja kratkoporočeno ali odprt-krožno zaradi porobe izolacije, mehanske obremenitve ali zunanje težave. To lahko povzroči iskre, dim, požar in izgubo vrtinca v motorju.
Tlaščna težava: To se zgodi, ko fazi vodnik motorja pride v stik z zazemljenim delom kruga ali opreme. To lahko povzroči visoke strmi toke, poškodbo izolacije in opreme ter potencialne šokne tveganja.
Motorovske težave lahko imajo resne posledice za delovanje, varnost in življenjsko dobo motorja in njegovega kruga. Zato je bistveno, da jih zaznamo in zaščitimo z ustreznimi napravami in metodami.
Kaj je naprava za varnost motorja?
Naprava za varnost motorja je naprava, ki nadzira in kontrolira enega ali več parametrov motorja ali njegovega kruga, kot so tok, napetost, temperatura, hitrost ali vrtinec. Namen naprave za varnost motorja je, da prepreči ali zmanjša poškodbo motorja in njegovega kruga v primeru težave ali nenormalnega stanja.
Obstaja različnih vrst naprav za varnost motorjev, odvisno od njihove funkcije, načela in uporabe. Nekatere skupne vrste so:
Preklopi: To so naprave, ki prekineta krug, ko skozi njih teče visok tok zaradi kratkopora ali pretiskanja. Sestavljene so iz metalne trake ali druti, ki se topi, ko jo segrejo strmi tok. Preklopi so preprosti, ceni in zanesljivi napravi, ki zagotavljajo hitro zaščito pred kratkopori. Vendar imajo nekatere slabosti, kot so:
Niso ponovno uporabni in morajo biti zamenjani po vsakem delovanju.
Ne zagotavljajo zaščite pred pretiskanjem ali podnapetostjo.
Ne zagotavljajo kazalnika ali izolacije lokacije težave.
Preklopni preklopi: To so naprave, ki prekineta krug, ko skozi njih teče visok tok zaradi kratkopora ali pretiskanja. Sestavljene so iz para kontaktov, ki se odprejo ali zaprejo z elektromehanskim mehanizmom, ki ga sproži merilni element. Preklopni preklopi so bolj napredni kot preklopi, ker zagotavljajo naslednje:
Ponovna uporaba in ponastavitev po vsakem delovanju.
Zaščita pred pretiskanjem in podnapetostjo z nastavitvijo tripnih postavitev.
Kazalnik in izolacija lokacije težave z ročnim ali avtomatskim delovanjem.
Relé za pretiskanje: To so naprave, ki prekineta krug, ko skozi njih teče visok tok zaradi pretiskanja. Sestavljene so iz merilnega elementa, ki meri tok, in kontakta, ki se odpre ali zapre z elektromehanskim ali elektronskim mehanizmom. Relé za pretiskanje so zasnovani, da zaščitijo motorje pred presegrevanjem in poškodbo izolacije zaradi dolgotrajnega pretiskanja ali neravnotežja napetosti. Obstajata dve glavni vrsti relé za pretiskanje:
Hitrejša reakcija in boljša zaščita pred strmimi tokovi kratkopora ali tlaščne težave.
Imunost proti okoljski temperaturi in ni potrebna nastavitev.
Višja natančnost in ponovljivost zaradi digitalne obdelave.
Dodatne funkcije, kot so zaznavanje izgube faze, zaznavanje obrnjene rotacije, komunikacija in diagnostika.
So počasni pri reakciji in morda ne zagotavljajo zaščite pred strmimi tokovi kratkopora ali tlaščne težave.
So vplivani okoljsko temperaturo in morda je potrebna nastavitev.
Imajo omejeno natančnost in ponovljivost zaradi mehanskega opoteščenja in zatekanja.
Termalna relé za pretiskanje: To so naprave, ki uporabljajo dvometalno trako ali grelni element za zaznavanje temperature vzpona toka motorja. Ko tok preseže prednastavljeno vrednost, termalni element se ukrivi ali se topi, kar povzroči, da se kontakt odpre ali zapre. Termalna relé za pretiskanje so preprosti, ceni in zanesljivi napravi, ki zagotavljajo obratno časovno zaščito, kar pomeni, da se prekinejo hitreje za višja pretiskanja. Vendar imajo nekatere slabosti, kot so:
Elektronska ali digitalna relé za pretiskanje: To so naprave, ki uporabljajo transformator toka ali šunt odpornik za merjenje toka motorja in mikroprocesor ali pevni stanjeven krug za nadzor kontakta. Ko tok preseže prednastavljeno vrednost, elektronski element pošlje signal, da se kontakt odpre ali zapre. Elektronska ali digitalna relé za pretiskanje so bolj napredni kot termalna relé za pretiskanje, ker zagotavljajo:
Diferencialna relé za zaščito: To so naprave, ki primerjajo tokove na vhodnih in izhodnih terminalih motorja ali njegovega ovitja. Ko razlika med tokoma preseže določeno vrednost, kar kaže na težavo v ovitju, relé prekine krug. Diferencialna relé za zaščito so zelo občutljive in zanesljive naprave, ki zagotavljajo hitro zaščito pred fazno-faznimi in fazno-tlaščnimi težavami v nizkonapetostnih in visokonapetostnih motorjih.
Relé za zaščito pred obrnjenim vrtincom: To so naprave, ki zaznajo smer rotacije motorja in preprečijo, da bi se vrtil v obrnjeni smeri. Obrnjen vrtinec lahko poškoduje motor ali opto, zlasti v aplikacijah, kot so konvejerji, črpalki ali ventilatori. Relé za zaščito pred obrnjenim vrtincom lahko uporabljajo različne metode za zaznavanje smeri rotacije, kot so:
Zaznavanje zaporedja faz: Ta metoda uporablja relé napetosti ali relé moči za merjenje zaporedja faz oskrbe z napetostjo. Če je zaporedje faz obrnjeno, kar kaže na obrnjen vrtinec, relé prekine krug.
Zaznavanje negativnega zaporedja: Ta metoda uporablja relé toka ali relé moči za merjenje negativnega zaporednega komponenta toka motorja. Če je negativni zaporedni komponent visok, kar kaže na obrnjen vrtinec, relé prekine krug.
Zaznavanje hitrosti: Ta metoda uporablja senzor hitrosti ali takometer za merjenje hitrosti vrata motorja. Če je hitrost negativna, kar kaže na obrnjen vrtinec, relé prekine krug.
Kako izbirati naprave za varnost motorjev?
Izbira naprav za varnost motorjev je odvisna od več dejavnikov, kot so:
Vrsta in velikost motorja
Značilnosti in specifikacije motorja
Vrsta in težavnost možnih težav
Zahteve NEC in drugih standardov
Stroški in dostopnost naprav
Članek 430 NEC prinaša splošne pravile in smernice za izbiro naprav za varnost motorjev glede na te dejavnike. Vendar je tudi pomembno, da se posvetujete z priporočili in specifikacijami proizvajalca za vsak motor in napravo.
Nekatere splošne koraki za izbiro naprav za varnost motorjev so:
Določite popoln točni tok (FLC) motorja s tablice označbe motorja ali s tabele 430.250 NEC za AC motorje ali s tabele 430.251(B) za DC motorje.
Izberite napravo za zaščito pred pretiskanjem, ki lahko obvlada vsaj 115 % FLC za motorje z servisnim faktorjem 1.15 ali višjim ali s temperaturnim vzponom 40 °C ali manj; ali 125 % FLC za druge motorje. Naprava za zaščito pred pretiskanjem lahko vključuje termalno relé za pretiskanje, elektronsko ali digitalno relé za pretiskanje ali diferencialno relé za zaščito, odvisno od vrste in velikosti motorja.
Izberite napravo za zaščito pred kratkopori in tlaščnimi težavami, ki lahko obvlada vsaj 150 % FLC za motorje z servisnim faktorjem 1.15 ali višjim ali s temperaturnim vzponom 40 °C ali manj; ali 175 % FLC za druge motorje. Naprava za zaščito pred kratkopori in tlaščnimi težavami lahko vključuje preklop ali preklopni preklop, odvisno od vrste in velikosti motorja.
Izberite napravo za zaščito pred obrnjenim vrtincom, če motor ali opta ne morejo tolerirati obrnjenega vrtinca. Naprava za zaščito pred obrnjenim vrtincom lahko vključuje relé za zaznavanje zaporedja faz, relé za zaznavanje negativnega zaporedja ali relé za zaznavanje hitrosti, odvisno od vrste in velikosti motorja.
Izberite velikosti vodnikov za krug motorja glede na tabelo 310.15(B)(16) NEC za splošno el. instalacijo in tabelo 430.250 NEC za motorne odvode. Vodniki morajo imeti tokovno kapaciteto, ki ni manjša od 125 % FLC za motorje z servisnim faktorjem 1.15 ali višjim ali s temperaturnim vzponom 40 °C ali manj; ali 115 % FLC za druge motorje.
Izberite ustrezne naprave in metode za nadzor, zaganjanje, ustavljanje, regulacijo hitrosti in komunikacijo glede na vrsto in uporabo motorja.
Zaključek
Varnost motorja je ključen vidik elektrotehnične inženirstva, ki zagotavlja varnost in učinkovitost električnih motorjev in njihovih krugov. Naprave za varnost motorjev so izbrane glede na vrsto in velikost motorja, vrsto in težavnost možnih težav, zahteve NEC in drugih standardov ter stroške in dostopnost naprav. Naprave za varnost motorjev vključujejo preklope, preklopne preklope, relé za pretiskanje, diferencialna relé za zaščito in relé za zaščito pred obrnjenim vrtincom. Naprave za varnost motorjev nadzirajo in kontrolirajo parametre, kot so tok, napetost, temperatura, hitrost in vrtinec, da preprečijo ali zmanjšajo poškodbo motorja in njegovega kruga v primeru težave ali nenormalnega stanja.
Izjava: Spoštujte original, dobri članki so vredni delitve, če je kršenje avtorskih pravic, se obrnite za brisanje.
