Interruptor diferencial de protecció del motor o MPCB
Els interruptors de protecció de motors són un tipus especialitzat de dispositiu de protecció elèctrica dissenyat específicament per a motors elèctrics, com indica el seu nom. Els motors elèctrics tenen moltes aplicacions i es fan servir per a moure dispositius mecànics de tots els tipus, per tant, és molt important protegir-los adequadament amb MPCB. Els següents són alguns exemples de dispositius impulsats per motors elèctrics en edificis comercials i industrials:
Aire condicionat de teulada, refrigeradores, compressors, bombes de calor i torres de refredament.
Ventiladors d'extracció i injecció, així com unitats de tractament d'aire.
Sistemes de bombeig d'aigua.
Ascensors i altres dispositius elevadors.
Cintes transportadores industrials i altres màquines utilitzades en processos de fabricació.
En totes aquestes aplicacions industrials i commercials dels motors elèctrics, el MPCB té el paper clau de proporcionar protecció elèctrica.
Què és un interruptor de protecció de motor i quines són les seves funcions?
Un interruptor de protecció de motor, o MPCB, és un dispositiu electromecànic especialitzat que es pot utilitzar amb circuits de motors de 60 Hz i 50 Hz. Té diverses funcions que li permeten proporcionar un subministrament elèctric segur per als motors:
Protecció contra faults elèctrics com a curts circuits, faults de línia a terra i faults de línia a línia. El MPCB pot interrompre qualsevol fault elèctric que sigui inferior a la seva capacitat de ruptura.
Protecció contra sobrecàrregues del motor, quan un motor consumeix corrent elèctric superior al valor de la placa de dades durant un període prolongat. La protecció contra sobrecàrregues normalment és ajustable en els MPCB.
Protecció contra desequilibris de fase i pèrdua de fase. Ambdós condicions poden deteriorar gravement un motor trifàsic, per tant, el MPCB desconectarà el motor en qualsevol cas tan aviat com s'ha detectat el fault.
Retard tèrmic per evitar que el motor es reiniciï immediatament després d'una sobrecàrrega, donant temps al motor per refredar-se. Un motor sobrescalent pot ser enderrocat permanentment si es torna a connectar.
Commutació del circuit del motor – Els MPCB normalment estan dotats de botons o diales per a aquest propòsit.
Senyalització de faults – La majoria dels models d'interruptors de protecció de motor tenen un display LED que s'enciende quan el MPCB ha saltat. Això és una indicació visual per al personal proper que hi ha hagut un fault i que no es pot tornar a connectar el motor fins que no s'ha solucionat el fault.
Reconnexió automàtica – Alguns models de MPCB permeten introduir un temps de refredament en cas de sobrecàrrega, després del qual el motor es reiniciarà automàticament.
Els motors elèctrics són equips caros, per tant, el paper de l'interruptor de protecció de motor és molt important. Si un motor no està protegit correctament, pot ser necessari realitzar treballs de reparació costosos o fins i tot reemplaçar completament l'equip. Un motor elèctric adequadament protegit amb un MPCB tindrà una vida útil molt més llarga.
Principi de funcionament de l'interruptor de protecció de motor
L'interruptor de protecció de motor es pot considerar un subtipus d'interruptor termodinàmic, però amb funcions addicionals específicament dissenyades per protegir motors elèctrics. El principi de funcionament bàsic és similar a tots els altres interruptors.
La protecció tèrmica s'utilitza per protegir el motor elèctric contra sobrecàrregues. Es basa en un contacte que es dilata i contracta, que desconecta el motor si es detecta corrent excessiu. És molt important saber que la protecció tèrmica té una resposta retardada, per permetre els grans corrents d'arrancada quan un motor s'inicia. Tanmateix, si el motor no pot iniciar-se per alguna raó, la protecció tèrmica saltarà en resposta a la corrent d'arrancada prolongada.
La protecció magnètica s'utilitza quan hi ha un curt circuit, un fault de línia o altres corrents elèctriques elevades. A diferència de la protecció tèrmica, la protecció magnètica és instantània; per desconectar immediatament les corrents de fault perilloses.
La principal diferència entre el MPCB i altres interruptors és que el MPCB pot proporcionar protecció contra desequilibris de fase i pèrdua de fase. Els motors trifàsics requereixen tres conductors vifs amb tensions equilibrades per a funcionar eficientment. Un desequilibri superior al 2% serà prejudicial per a la vida útil del motor. Si una de les tensions de fase es perd de sobte, l'efecte és encara més danós perquè el motor continuarà funcionant amb només dues fases. L'interruptor de protecció de motor és capaç de detectar aquestes condicions mesurant les diferències entre les tensions de fase, i desconecta el motor immediatament quan ocorren. Cal notar que l'asimetria de corrent trifàsica és normal en sistemes trifàsics que alimenten càrregues monofàsiques separades, però no és acceptable quan el circuit trifàsic alimenta un motor elèctric.
Els MPCB també estan equipats amb un mecanisme d'interrupció manual, permetent la desconexió dels motors elèctrics per a la substitució o manteniment.
Els interruptors de protecció de motor estan disponibles en una gran varietat de valors de corrent, i una de les seves millors característiques és que molts models permeten ajustar el valor de corrent. Això significa que el mateix MPCB es pot configurar per protegir motors de diferents capacitats.
Protecció dels motors asincrònics
La majoria dels motors utilitzats a l'indústria són motors asincrònics, també coneguts com a motors de inducció de jaula de castor. Aquests motors utilitzen corrent trifàsic per crear un camp magnètic rotatori, que a la vegada magnetitza el rotor i crea moviment rotatori. Quan es dissenya la protecció elèctrica per a un motor asincrònic i es seleccionen els interruptors de protecció de motor, hi ha alguns factors molt importants a considerar que no estan presents en la protecció d'altres tipus de circuits elèctrics.
Els motors asincrònics consumen una corrent d'arrancada molt alta, perquè han d'establir un camp magnètic rotatori. Aquesta corrent pot arribar a valors de 500% a 800% del valor nominal durant alguns fraccions de segon. Per aquest motiu, la protecció magnètica del MPCB salta a valors superiors a 10 vegades la corrent nominal, a diferència d'alguns tipus d'interruptors de circuit miniatures que salten a valors tan baixos com 3 vegades la corrent nominal. En aquests casos, utilitzar un interruptor diferent del MPCB no permetrà ni tan sols iniciar el motor abans que la protecció magnètica salti. Per reduir la corrent d'arrancada, una pràctica molt comuna és complementar l'interruptor de protecció de motor amb un iniciador de motor a tensió reduïda.
Els motors asincrònics requereixen que els tres conductors de fase tinguin una tensió equilibrada per a funcionar correctament. Si els conductors de fase tenen un desequilibri superior al 2%, el motor patirà danys a llarg termini i tindrà una vida útil reduïda. El motor elèctric també tendirà a sobrescalar, causant gastos energètics addicionals com a calor residual. Per aquest motiu, un interruptor de circuit de motor ha de poder detectar el desequilibri de fase i desconectar el motor en conseqüència.
Si una de les fases es desconecta completament, el motor continuarà funcionant però la corrent en les dues fases restants augmentarà per sobre del valor nominal degut a l'asimetria elèctrica, i probablement brucarà els bobinatges del motor. Per aquest motiu, els protectors de motor han de saltar immediatament tan aviat com s'ha detectat un desequilibri de fase o una pèrdua de fase. Normalment això es aconsegueix mesurant les diferències de corrent entre els conductors de fase. Si la corrent d'una de les fases augmenta o disminueix considerablement en comparació amb les altres dues, és indicatiu d'un desequilibri. De la mateixa manera, si la corrent d'una de les fases cau a zero mentre que les altres dues romanen, s'ha produït una pèrdua de fase.
Llavors, quins tipus d'interruptors es poden utilitzar per a la protecció dels motors asincrònics? Els fabricants generalment ofereixen tres tipus diferents d'interruptors de protecció de motor, disponibles per a una ampla gamma de tensions i corrents, per a satisfer la majoria de les necessitats de protecció dels motors asincrònics.
És molt comú complementar els interruptors de protecció de motor amb un contactor per permetre el control automàtic de l'arrancada i la desconexió del motor. El sistema també pot incloure un dispositiu de protecció contra baixa tensió, que desconecta el motor en cas que la tensió del sistema caigui considerablement per sota del valor nominal.
Guia de selecció de la mida de l'interruptor de protecció de motor
Els dos factors principals que determinen la mida adequada de l'interruptor de protecció de motor són la tensió i la corrent nominal del motor mateix.
El valor de tensió del MPCB ha de coincidir amb la tensió nominal del motor. Normalment, els interruptors de protecció de motor es poden utilitzar en una gran varietat de valors de tensió com ara 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V i 660 V CA.
Un cop es coneix la tensió, cal comprovar la corrent nominal del motor elèctric. És important notar que la corrent operativa real pot ser inferior a la corrent nominal, especialment si el motor no està totalment carregat. No obstant això, el MPCB sempre s'ha de seleccionar segons el valor de corrent nominal per a permetre la corrent d'arrancada quan el motor s'inicia. Per exemple, un motor amb una corrent nominal de 20 amperes podria consumir una corrent molt menor durant l'operació a part de càrrega, però el MPCB s'ha de seleccionar segons el valor nominal de 20 amperes, o bé podrà saltar si el motor s'utilitza a càrrega total.
Els interruptors de protecció de motor poden ser aleshores calibrats al valor exacte de corrent adequat per al motor elèctric que s'està protegint. Normalment tenen un rang d'ajust. Per exemple, un MPCB amb una classificació de 32 amperes podria ser utilitzable per a motors amb corrents nominals tan baixes com 22 amperes. Això és molt útil si un motor elèctric es substitueix per un model més eficient que requereix una corrent menor, ja que no serà necessari substituir el interruptor de motor.
Encara que un interruptor de protecció de circuit de motor estigui dimensionat correctament segons el motor elèctric que s'està protegint, també és important utilitzar cablejat adequat. Per a proporcionar protecció adequada, el cable ha de poder conduir la corrent nominal de forma segura. Un cable de mida insuficient es sobrescalarà, la isolació es fondrà i podrien ocórrer faults elèctrics fins i tot amb un interruptor instal·lat.
Taula de especificacions de l'interruptor de protecció de motor
Els fabricants de MPCB normalment proporcionen taules on es presenten les especificacions tècniques de l'interruptor, per simplificar el procés de selecció. La següent taula, proporcionada com a exemple, és per a l'interruptor de circuit de motor model SGV2-ME fabricat per CGSL.
Els valors de corrent en què opera la protecció tèrmica i magnètica es mostren en les columnes de liberació tèrmica i liberació magnètica. Abans d'instal·lar un MPCB, és molt important verificar que els valors de tensió i corrent siguin compatibles amb el motor que s'està protegint.
Conclusions de l'interruptor de protecció de motor
Els interruptors de protecció de motor tenen un paper molt important en la seguretat elèctrica, ja que els motors que protegeixen tenen una àmplia varietat d'aplicacions en edificis comercials i industrials.
Els motors asincrònics, el tipus més comú de motor elèctric en entorns industrials i comercials, tenen requisits de protecció especials que només poden ser satisfaits per un interruptor de protecció de motor. També és possible complementar el MPCB amb altres dispositius de protecció o automatització com ara la protecció contra baixa tensió, temporitzadors i inici
