Motorový ochranný spínač nebo MPCB

Motorové ochranné spínače jsou specializovaný typ elektrického ochranného zařízení, který je speciálně navržen pro elektrické motory, jak naznačuje jejich název. Elektrické motory mají mnoho aplikací a používají se k pohonu všech druhů mechanických zařízení, proto je velmi důležité je dostatečně chránit pomocí MPCB. Následující příklady ukazují několik zařízení poháněných elektrickými motory v komerčních a průmyslových budovách:

• Střešní klimatizační jednotky, chladicí čerpadla, kompresory, tepelné čerpadlo a chladicí věže.

• Vysávací a nasávací ventilátory, stejně jako jednotky pro ošetřování vzduchu.

• Systémy pro čerpání vody.

• Výtahy a jiné zdvižné zařízení.

• Průmyslové dopravníky a jiné stroje používané ve výrobních procesech.

Ve všech těchto průmyslových a komerčních aplikacích elektrických motorů má MPCB klíčovou roli v poskytování elektrické ochrany.

Co je motorový ochranný spínač a jaké jsou jeho funkce?

Motorový ochranný spínač, nebo MPCB, je specializované elektromechanické zařízení, které lze použít s motory s frekvencí 60 Hz i 50 Hz. Má několik funkcí, které umožňují poskytnout bezpečnou elektrickou dodávku pro motory:

• Ochrana před elektrickými poruchami, jako jsou krátké spojení, fázové zkraty a fázové zkraty na zem. MPCB může přerušit jakoukoli elektrickou poruchu, která je pod jeho přerušovací kapacitou.

• Ochrana před přetížením motoru, když motor dlouhodobě odebírá elektrický proud nad hodnotou uvedenou na štítku. Ochrana před přetížením je obvykle nastavitelná u MPCB.

• Ochrana před nerovnováhou fází a ztrátou fáze. Obě tyto situace mohou způsobit vážnou poškození třífázového motoru, takže MPCB odpojí motor, jakmile je detekována porucha.

• Termální prodleva, aby se zabránilo okamžitému zapnutí motoru po přetížení, což motoru dá čas na ochlazení. Přehřátý motor může být trvale poškozen, pokud se znovu zapne.

• Přepínání motorového obvodu – MPCB jsou obvykle vybaveny tlačítky nebo otočnými knoflíky pro tento účel.

• Signál o poruše – Většina modelů motorových ochranných spínačů má displej LED, který se rozsvítí, když se MPCB spustí. Toto je vizuální indikace pro blízké osobal, že došlo k poruše a elektrický motor nesmí být znovu připojen, dokud není porucha odstraněna.

• Automatické připojení – Některé modely MPCB umožňují zadat dobu na ochlazení v případě přetížení, po které se motor automaticky restartuje.
  Elektrické motory jsou drahé vybavení, takže role motorového ochranného spínače je velmi důležitá. Pokud motor není správně chráněn, může být nutné provést nákladné opravy nebo dokonce nahradit vybavení. Motor, který je správně chráněn MPCB, bude mít mnohem delší životnost.

Princip fungování motorového ochranného spínače

Motorový ochranný spínač lze považovat za podtyp termomagnetického spínače, ale s dodatečnými funkcemi, které jsou speciálně navrženy k ochraně elektrických motorů. Základní princip fungování je podobný jako u všech ostatních spínačů.

• Termální ochrana slouží k ochraně elektrického motoru před přetížením. Je založena na roztahovém a stahu contactu, který odpojí motor, pokud je detekován příliš vysoký proud. Je velmi důležité vědět, že termální ochrana má zpožděnou reakci, aby umožnila vysoké startovací proudy, když motor započne. Pokud se motor nějakým způsobem nezapočne, termální ochrana spustí v reakci na prodloužený startovací proud.

• Magnetická ochrana se používá při krátkém spojení, fázové zkratě nebo jiné vysoké proudové elektrické poruše. Na rozdíl od termální ochrany je magnetická ochrana okamžitá, aby hned odpojila nebezpečné proudy.

• Hlavní rozdíl mezi MPCB a ostatními spínači spočívá v tom, že MPCB může poskytnout ochranu před nerovnováhou fází a ztrátou fáze. Třífázové motory potřebují tři živé vodiče s vyváženými napětími, aby fungovaly efektivně. Nerovnováha více než 2% bude škodlivá pro životnost motoru. Pokud je jedno z fázových napětí náhle ztraceno, účinek je ještě destrukčnější, protože motor bude nadále běžet pouze s dvěma fázemi. Motorový ochranný spínač je schopen detekovat tyto stavy měřením rozdílů mezi fázovými napětím a okamžitě odpojí motor, když se tyto situace vyskytnou. Je důležité poznamenat, že nerovnováha fázových proudů je normální v třífázových systémech, které napájejí samostatné jednofázové zátěže, ale je nepřijatelná, když třífázový obvod napájí elektrický motor.

• MPCB jsou také vybaveny manuálním mechanismem přerušení, což umožňuje odpojení elektrických motorů pro výměnu nebo údržbu.

• Motorové ochranné spínače jsou dostupné v široké škále proudových hodnot a jedna z jejich nejlepších vlastností je, že mnoho modelů umožňuje nastavit proudovou hodnotu. To znamená, že stejný MCPB lze nakonfigurovat tak, aby chránil motory různých kapacit.

Ochrana asynchronních motorů

Většina motorů používaných v průmyslu jsou asynchronní motory, také známé jako kleceové indukční motory. Tyto motory používají třífázový proud k vytvoření rotujícího magnetického pole, které pak magnetizuje rotor a vytváří otáčivý pohyb. Při navrhování elektrické ochrany pro asynchronní motor a výběru motorových ochranných spínačů je třeba zohlednit několik velmi důležitých faktorů, které nejsou přítomny při ochraně jiných typů elektrických obvodů.

• Asynchronní motory při startu čerpají velmi vysoký startovací proud, protože musí vytvořit rotující magnetické pole. Tento proud může dosáhnout hodnot 500 % až 800 % nominální hodnoty během několika zlomků sekundy. Z tohoto důvodu magnetická ochrana MPCB spustí při hodnotách vyšších než 10 krát nominální proud, na rozdíl od některých typů miniaturních spínačů, které spustí již při hodnotách až 3 krát nominální proud. V těchto případech použití jiného spínače než MPCB nedovolí motoru ani započít, než se magnetická ochrana spustí. Aby se snížil startovací proud, je velmi běžné doplnit motorový ochranný spínač redukčním spouštěčem s nižším napětím.

• Asynchronní motory vyžadují, aby tři fázové vodiče měly vyvážené napětí, aby fungovaly správně. Pokud fázové vodiče mají nerovnováhu větší než 2 %, motor bude postupně poškozen a bude mít zkrácenou životnost. Elektrický motor bude také tendovat k přehřívání, což způsobí další energetické náklady v podobě odpadního tepla. Proto musí spínač motorového obvodu být schopen detekovat nerovnováhu fází a odpojit motor podle toho.

• Pokud je jedna z fází úplně odpojena, motor bude nadále pracovat, ale proud v zbylých dvou fázích se zvýší nad nominální hodnotu kvůli elektrické nerovnováze a pravděpodobně shoří vinutí motoru. Proto musí ochranné prvky motoru okamžitě spustit, jakmile je detekována nerovnováha fází nebo ztráta fáze. Toto je obvykle dosaženo měřením rozdílů v proudech mezi fázovými vodiči. Pokud jeden z fázových proudů výrazně naroste nebo poklesne v porovnání s ostatními dvěma, je to indikativní nerovnováhy. Podobně, pokud jeden z fázových proudů klesne na nulu, zatímco ostatní dvě zůstanou, došlo k ztrátě fáze.

Takže, jaké typy spínačů lze použít k ochraně asynchronních motorů? Výrobci obvykle nabízejí tři různé typy motorových ochranných spínačů, dostupné pro širokou škálu napětí a proudů, aby splnili většinu potřeb ochrany asynchronních motorů.
Je velmi běžné doplňovat motorové ochranné spínače kontaktorem, aby bylo možné automatické řízení startu a odpojení motoru. Systém může také zahrnovat ochranné zařízení proti podnapětí, které odpojí motor, pokud se systémové napětí značně sníží pod nominální hodnotu.

Výběr velikosti motorového ochranného spínače (průvodce výběrem)

Dvě hlavní faktory, které určují vhodnou velikost motorového ochranného spínače, jsou nominální napětí a nominální proud motoru.

• Napěťové označení MPCB musí odpovídat nominálnímu napětí motoru. Obvykle lze motorové ochranné spínače použít v široké škále napěťových označení, jako jsou 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V a 660 V AC.

• Jakmile je známo napětí, je třeba zkontrolovat nominální proud elektrického motoru. Je důležité si uvědomit, že skutečný pracovní proud může být nižší než nominální proud, zejména pokud motor není plně zatížen. Nicméně, MPCB musí být vždy vybrán podle nominální hodnoty proudu, aby byl umožněn startovací proud, když motor započne. Například, motor s nominálním proudem 20 amperů může při částečném zatížení čerpat mnohem nižší proud, ale MPCB musí být vybrán podle nominální hodnoty 20 amperů, jinak by se mohl spustit, pokud by motor byl použit na plné zatížení.

• Motorové ochranné spínače lze pak kalibrovat na přesnou hodnotu proudu, která je vhodná pro chráněný elektrický motor. Typicky mají rozsah nastavení. Například, MPCB s nominálním proudem 32 amperů může být použit pro motory s nominálními proudy až 22 amperů. To je velmi užitečné, pokud je elektrický motor nahrazen efektivnějším modelem, který vyžaduje nižší proud, protože nebude nutné nahradit spínač motoru.

• I když je motorový ochranný spínač správně vybrán podle chráněného elektrického motoru, je také důležité použít vhodné vedení. Aby byla poskytnuta adekvátní ochrana, vedení musí být schopno bezpečně vedou nominální proud. Undersized vedení přehřeje, izolace roztaje a elektrické poruchy mohou nastat i s nainstalovaným spínačem.

Specifikační tabulka motorového ochranného spínače

Výrobci MPCB obvykle poskytují tabulky, kde jsou prezentovány technické specifikace spínače, aby byl zjednodušen výběrový proces. Následující tabulka, poskytnutá jako příklad, je pro spínač motorového obvodu modelu SGV2-ME vyrobený firmou CGSL.

Hodnot