Zaštita motora: Vrste grešaka i uređaji
Sistem za zaštitu motora je skup uređaja i metoda koji štite električni motor od različitih grešaka i oštećenja. Električni motor je ključni sastojak mnogih industrijskih i domaćih primena, od malih uređaja do velikih mašina. Zato je važno osigurati pravilno funkcionisanje i sigurnost motora i njegovog kruga.
U ovom članku ćemo diskutovati o tipovima grešaka motora, tipovima uređaja za zaštitu motora i kako ih odabrati prema Nacionalnom elektrotehničkom kodeksu (NEC) i karakteristikama motora.
Šta je greška motora?
Greška motora je stanje koje dovodi do nepravilnog rada ili kvara motora. Greške motora mogu se podeliti u dve glavne kategorije:
Spoljne greške: Ove su greške koje potiču iz mreže snabdevanja naponom ili opterećenja povezanog sa motorom. Neki primeri spoljnih grešaka su:
Neravnomerni naponi snabdevanja: Ovo se dešava kada tri faze napona nisu jednake po magnitudi ili faznom uglu. To može uzrokovati negativne sekvenčne struje u motoru, koje proizvode dodatne gubitke, zagrevanje i pulsacije momenta.
Podnapon: Ovo se dešava kada padne napon snabdevanja ispod nominale vrednosti motora. To može uzrokovati smanjeni moment, povećanu struju i pregrjevanje motora.
Obrnuti redosled faza: Ovo se dešava kada se redosled faza snabdevanja okrene. To može uzrokovati obrtanje motora unazad, što može oštetiti opterećenje ili sam motor.
Gubitak sinhronizacije: Ovo se dešava kada sinhorni motor izgubi svoju magnetnu vezu sa frekvencijom snabdevanja. To može uzrokovati previše klizi, lov i nestabilnost motora.
Unutrašnje greške: Ove su greške koje potiču iz motora ili pogonske instalacije. Neki primeri unutrašnjih grešaka su:
Kvar ležajeva: Ovo se dešava kada se ležaji koji podržavaju valjak motora istriju ili zaklupe zbog trenja, problema smeđenja ili mehaničkog stresa. To može uzrokovati buku, vibraciju, nepravilan položaj valjka i zastaj motora.
Prekomerno zagrevanje: Ovo se dešava kada temperatura motora premaši termalnu granicu zbog preopterećenja, nedostatka hlađenja, ambijentnih uslova ili oštećenja izolacije. To može uzrokovati opadanje izolacije, oštećenje navoja i smanjenu efikasnost motora.
Kvar navoja: Ovo se dešava kada se navoji motora kraće ili otvoreni put zbog oštećenja izolacije, mehaničkog stresa ili spoljnih grešaka. To može uzrokovati iskre, dim, požar i gubitak momenta u motoru.
Zemljni kvar: Ovo se dešava kada se faza provodnika motora dotakne zemljenog dela kruga ili opreme. To može uzrokovati visoke struje kvara, oštećenje izolacije i opreme, kao i potencijalne opasnosti šokiranja.
Greške motora mogu imati ozbiljne posledice za performanse, sigurnost i životni vek motora i njegovog kruga. Stoga je esencijalno da se one detektuju i zaštite od njih koristeći odgovarajuće uređaje i metode.
Šta je uređaj za zaštitu motora?
Uređaj za zaštitu motora je uređaj koji nadgleda i kontroluje jedan ili više parametara motora ili njegovog kruga, poput struje, napona, temperature, brzine ili momenta. Svrha uređaja za zaštitu motora jeste da spreči ili minimalizira oštećenje motora i njegovog kruga u slučaju greške ili abnormalnog stanja.
Postoje različiti tipovi uređaja za zaštitu motora, u zavisnosti od njihove funkcije, principa i primene. Neki uobičajeni tipovi su:
Žice: Ovi su uređaji koji prekidaju krug kada kroz njih proteče visoka struja zbog kraćenja ili preopterećenja. Sastoje se od metalne trake ili žice koja se topi kada se zagreje strujom kvara. Žice su jednostavni, jeftini i pouzdani uređaji koji pružaju brzu zaštitu od kraćenja. Međutim, imaju neke mane, poput:
Nisu ponovo upotrebljivi i moraju se zameniti nakon svake operacije.
Ne pružaju zaštitu od preopterećenja ili podnapona.
Ne pružaju indikaciju ili izolaciju lokacije kvara.
Automatski preključivači: Ovi su uređaji koji prekidaju krug kada kroz njih proteče visoka struja zbog kraćenja ili preopterećenja. Sastoje se od para kontakata koji se otvaraju ili zatvaraju elektromehaničkim mehanizmom pokrenutim elementom senzora. Automatski preključivači su napredniji od žica jer pružaju sledeće:
Ponovo upotrebljivost i resetovanje nakon svake operacije.
Zaštitu od preopterećenja i podnapona podešavanjem postavki tripiranja.
Indikaciju i izolaciju lokacije kvara ručnim ili automatskim radom.
Relé za preopterećenje: Ovi su uređaji koji prekidaju krug kada kroz njih proteče visoka struja zbog preopterećenja. Sastoje se od elementa senzora koji meri struju i kontakta koji se otvaraju ili zatvaraju elektromehaničkim ili elektronskim mehanizmom. Relé za preopterećenje su dizajnirani da štite motive od prekomernog zagrevanja i oštećenja izolacije zbog dugotrajnog preopterećenja ili neravnomernih napona. Postoje dva glavna tipa relé za preopterećenje:
Brža reakcija i bolja zaštita od struja kraćenja ili zemljnih kvara.
Imunitet na ambijentalnu temperaturu i neophodnost podešavanja.
Viša tačnost i ponovljivost zbog digitalne obrade.
Dodatne funkcije kao što su detekcija gubitka faze, detekcija obrnutog rotiranja, komunikacija i dijagnostika.
Su sporiji u reagovanju i možda ne pružaju zaštitu od struja kraćenja ili zemljnih kvara.
Su utičeni ambijentalnom temperaturom i možda treba da se podešavaju prema tome.
Imaju ograničenu tačnost i ponovljivost zbog mehaničkog iznosa.
Termorelé za preopterećenje: Ovi su uređaji koji koriste bimetaličku traku ili grejanje elementa da senziraju porast temperature struje motora. Kada struja premaši predpostavljenu vrednost, 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 tripiraju brže za veće preopterećenja. Međutim, imaju neke mane, poput:
Elektronski ili digitalni relé za preopterećenje: Ovi su uređaji koji koriste transformator struje ili shunt otpornik da mere struju motora i mikroprocesor ili čvrsto stanje kruga da kontroliraju kontakt. Kada struja premaši predpostavljenu vrednost, elektronski element šalje signal da otvori ili zatvori kontakt. Elektronski ili digitalni relé za preopterećenje su napredniji od termoreléa za preopterećenje jer pružaju:
Relé za diferencijalnu zaštitu: Ovi su uređaji koji poređe struje na ulaznim i izlaznim terminalima motora ili njegovih navoja. Kada razlika između struja premaši određenu vrednost, ukazujuci na kvar navoja, relé prekida krug. Relé za diferencijalnu zaštitu su vrlo osetljivi i pouzdani uređaji koji pružaju brzu zaštitu od faze-do-faze i faze-do-zemlje kvara u niskonaponskim i visokonaponskim motorima.
Relé za zaštitu od obrnutog rotiranja: Ovi su uređaji koji otkrivaju smer rotiranja motora i sprečavaju da radi obrnuto. Obrnuto rotiranje može oštetiti motor ili opterećenje, posebno u aplikacijama kao što su konveyorske trake, pumpa ili ventilatori. Relé za zaštitu od obrnutog rotiranja mogu koristiti različite metode da osete smer rotiranja, kao što su:
Detekcija redosleda faza: Ova metoda koristi relé napona ili vatmetarsko relé da meri redosled faza snabdevanja naponom. Ako je redosled faza obrnut, ukazujuci na obrnuto rotiranje, relé prekida krug.
Detekcija negativne sekvenca: Ova metoda koristi relé struje ili snage da meri negativnu sekvenčnu komponentu struje motora. Ako je negativna sekvenčna komponenta visoka, ukazujuci na obrnuto rotiranje, relé prekida krug.
Detekcija brzine: Ova metoda koristi senzor brzine ili takometar da meri brzinu valjka motora. Ako je brzina negativna, ukazujuci na obrnuto rotiranje, relé prekida krug.
Kako odabrati uređaje za zaštitu motora?
Odabir uređaja za zaštitu motora zavisi od nekoliko faktora, poput:
Tip i veličina motora
Karakteristike i ocene motora
Tip i težina mogućih grešaka
Zahtevi NEC i drugih standarda
Cena i dostupnost uređaja
Članak 430 NEC pruža opšte pravila i smernice za odabir uređaja za zaštitu motora na osnovu ovih faktora. Međutim, važno je konsultovati preporuke i specifikacije proizvođača za svaki motor i uređaj.
Neki opšti koraci za odabir uređaja za zaštitu motora su:
Određivanje punog radnog toka (FLC) motora sa njegovog imeplatnice ili iz tabele 430.250 NEC za AC motive ili Tabele 430.251(B) za DC motive.
Odaberite uređaj za zaštitu od preopterećenja koji može obuhvatiti najmanje 115% FLC za motive sa faktorom servisa od 1.15 ili više ili sa temperaturnim porastom od 40°C ili manje; ili 125% FLC za druge motive. Uređaj za zaštitu od preopterećenja može biti termorelé, elektronski ili digitalni relé za preopterećenje, ili relé za diferencijalnu zaštitu, u zavisnosti od tipa i veličine motora.
Odaberite uređaj za zaštitu od kraćenja i zemljnih kvara koji može obuhvatiti najmanje 150% FLC za motive sa faktorom servisa od 1.15 ili više ili sa temperaturnim porastom od 40°C ili manje; ili 175% FLC za druge motive. Uređaj za zaštitu od kraćenja i zemljnih kvara može biti žica ili automatski preključivač, u zavisnosti od tipa i veličine motora.
Odaberite uređaj za zaštitu od obrnutog rotiranja ako motor ili opterećenje ne mogu tolerirati obrnuto rotiranje. Uređaj za zaštitu od obrnutog rotiranja može biti relé za detekciju redosleda faza, relé za detekciju negativne sekvenca, ili relé za detekciju brzine, u zavisnosti od tipa i veličine motora.
Odaberite dimenzije provodnika za krug motora prema Tabeli 310.15(B)(16) NEC za opštu vezu i Tabeli 430.250 NEC za grane kruga motora. Provodnici treba da imaju amperazu ne manju od 125% FLC za motive sa faktorom servisa od 1.15 ili više ili sa temperaturnim porastom od 40°C ili manje; ili 115% FLC za druge motive.
Odaberite odgovarajuće uređaje i metode za kontrolu motora, pokretanje, zaustavljanje, regulaciju brzine i komunikaciju prema tipu i primeni motora.
Zaključak
Zaštita motora je ključni aspekt elektrotehničkog inženjerstva koji osigurava sigurnost i efikasnost električnih motora i njihovih krugova. Uređaji za zaštitu motora odabiraju se na osnovu tipa i veličine motora, tipa i težine mogućih grešaka, zahteva NEC i drugih standarda, kao i cene i dostupnosti uređaja. Uređaji za zaštitu motora uključuju žice, automatske preključivače, relé za preopterećenje, relé za diferencijalnu zaštitu i relé za zaštitu od obrnutog rotiranja. Uređaji za zaštitu motora nadgledaju i kontroliraju parametre poput struje, napona, temperature, brzine i momenta kako bi sprečili ili minimalizirali oštećenje motora i njegovog kruga u slučaju greške ili abnormalnog stanja.
Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vredi deliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava molimo kontaktirajte za brisanje.
