Motor-Schutz-Sicherungsautomat oder MPCB
Motor-Schutz-Stromkreisschalter sind eine spezialisierte Art von elektrischen Schutzeinrichtungen, die wie der Name schon sagt, speziell für Elektromotoren entwickelt wurden. Elektromotoren haben zahlreiche Anwendungen und werden zur Antrieb von mechanischen Geräten aller Art verwendet, weshalb es sehr wichtig ist, sie angemessen mit MPCBs zu schützen. Die folgenden Beispiele zeigen nur einige Geräte, die in kommerziellen und industriellen Gebäuden durch Elektromotoren angetrieben werden:
Dachluftkonditionierungsanlagen, Kältemaschinen, Kompressoren, Wärmepumpen und Kühltürme.
Entlüfter und Zuluftgebläse sowie Luftbehandlungsgeräte.
Wasserpumpensysteme.
Aufzüge und andere Hebegeräte.
Industrielle Förderbänder und andere Maschinen, die in Fertigungsprozessen eingesetzt werden.
In all diesen industriellen und kommerziellen Anwendungen von Elektromotoren hat der MPCB die Schlüsselrolle, den elektrischen Schutz zu gewährleisten.
Was ist ein Motor-Schutz-Stromkreisschalter und was sind seine Funktionen?
Ein Motor-Schutz-Stromkreisschalter, oder MPCB, ist ein spezialisiertes elektromechanisches Gerät, das sowohl bei 60 Hz als auch 50 Hz Netzspannung in Motorkreisen eingesetzt werden kann. Es hat mehrere Funktionen, die ihm ermöglichen, einen sicheren elektrischen Versorgung für Motoren zu gewährleisten:
Schutz vor elektrischen Fehlern wie Kurzschlüssen, Leitungs-Erde-Fehlern und Leitungs-Leitung-Fehlern. Der MPCB kann jeden elektrischen Fehler unterhalb seiner Unterbrechungskapazität unterbrechen.
Motorschutz gegen Überlast, wenn ein Motor über einen längeren Zeitraum einen Strom über seinem Nennwert abnimmt. Der Überlastschutz ist normalerweise in MPCBs einstellbar.
Schutz vor Phasenungleichgewichten und Phasenausfällen. Beide Bedingungen können einen Drehstrommotor schwer beschädigen, weshalb der MPCB den Motor in beiden Fällen sobald der Fehler erkannt wird, trennt.
Thermische Verzögerung, um das sofortige Wiederanschalten des Motors nach einer Überlastung zu verhindern und dem Motor Zeit zum Abkühlen zu geben. Ein überhitze Motor kann dauerhaft beschädigt werden, wenn er sofort wieder angeschaltet wird.
Motorschaltkreis-Schaltung – MPCBs sind normalerweise mit Tasten oder Drehknöpfen für diesen Zweck ausgestattet.
Fehlermelder – Die meisten Modelle von Motor-Schutz-Stromkreisschaltern haben eine LED-Anzeige, die jedes Mal eingeschaltet wird, wenn der MPCB ausgelöst wurde. Dies ist eine visuelle Indikation für nahegelegenes Personal, dass ein Fehler aufgetreten ist und der Elektromotor nicht wieder angeschlossen werden darf, bis der Fehler behoben ist.
Automatische Wiederverbindung – Einige MPCB-Modelle erlauben es, eine Abkühlzeit einzugeben, falls es zu einer Überlast kommt, nach der der Motor automatisch neu startet. Elektromotoren sind teure Geräte, daher ist die Rolle des Motor-Schutz-Stromkreisschalters sehr wichtig. Wenn ein Motor nicht richtig geschützt wird, kann es notwendig sein, kostspielige Reparaturarbeiten durchzuführen oder sogar die Ausrüstung vollständig zu ersetzen. Ein Elektromotor, der mit einem MPCB angemessen geschützt ist, hat eine viel längere Lebensdauer.
Arbeitsprinzip des Motor-Schutz-Stromkreisschalters
Der Motor-Schutz-Stromkreisschalter kann als eine Unterkategorie eines thermomagnetischen Stromkreisschalters betrachtet werden, aber mit zusätzlichen Funktionen, die speziell entwickelt wurden, um Elektromotoren zu schützen. Das grundlegende Arbeitsprinzip ist ähnlich zu allen anderen Stromkreisschaltern.
Der thermische Schutz dient dazu, den Elektromotor vor Überlast zu schützen. Er basiert auf einem expandierenden und zusammenziehenden Kontakt, der den Motor trennt, wenn ein übermäßiger Strom festgestellt wird. Es ist sehr wichtig zu wissen, dass der thermische Schutz eine verzögerte Reaktion hat, um den hohen Anlaufstrom beim Start des Motors zuzulassen. Wenn der Motor jedoch aus irgendeinem Grund nicht starten kann, löst der thermische Schutz in Reaktion auf den verlängerten Anlaufstrom aus.
Der magnetische Schutz wird bei Kurzschlüssen, Leitungsfehlern oder anderen hohen Stromfehlern eingesetzt. Im Gegensatz zum thermischen Schutz ist der magnetische Schutz unmittelbar, um gefährliche Fehlerströme sofort zu trennen.
Der Hauptunterschied zwischen dem MPCB und anderen Stromkreisschaltern besteht darin, dass der MPCB Schutz gegen Phasenungleichgewichte und Phasenausfälle bieten kann. Dreiphasenmotoren benötigen drei lebende Leiter mit ausbalancierten Spannungen, um effektiv zu arbeiten. Ein Ungleichgewicht von mehr als 2 % ist schädlich für die Lebensdauer des Motors. Wenn plötzlich eine der Phasenspannungen verloren geht, ist die Wirkung noch schädlicher, da der Motor nur mit zwei Phasen weiterläuft. Der Motor-Schutz-Stromkreisschalter ist in der Lage, diese Bedingungen durch Messen der Unterschiede zwischen den Phasenspannungen zu erkennen und trennt den Motor sofort, wenn sie auftreten. Es ist wichtig zu beachten, dass ein Phasenstromungleichgewicht in dreiphasigen Systemen, die separate Einphasenbelastungen versorgen, normal ist, aber inakzeptabel ist, wenn das dreiphasige System einen Elektromotor versorgt.
MPCBs sind auch mit einem manuellen Unterbrechungsmechanismus ausgestattet, der das Abschalten von Elektromotoren für den Austausch oder die Wartung ermöglicht.
Motor-Schutz-Stromkreisschalter sind in einer Vielzahl von Stärken erhältlich, und eines ihrer besten Merkmale ist, dass viele Modelle es erlauben, die Stromstärke einzustellen. Dies bedeutet, dass derselbe MCPB konfiguriert werden kann, um Motoren unterschiedlicher Kapazitäten zu schützen.
Schutz von Asynchronmotoren
Die meisten in der Industrie verwendeten Motoren sind Asynchronmotoren, auch bekannt als Käfigläufer-Induktionsmotoren. Diese Motoren verwenden Drehstrom, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen, das wiederum den Läufer magnetisiert und eine Rotationsbewegung erzeugt. Bei der Auslegung des elektrischen Schutzes für einen Asynchronmotor und der Auswahl von Motor-Schutz-Stromkreisschaltern gibt es einige sehr wichtige Faktoren zu berücksichtigen, die bei der Schutz anderer Arten von elektrischen Schaltkreisen nicht vorhanden sind.
Asynchronmotoren nehmen beim Start einen sehr hohen Anlaufstrom auf, weil sie ein rotierendes Magnetfeld aufbauen müssen. Dieser Strom kann Werte von 500% bis 800% des Nennwerts für wenige Bruchteile einer Sekunde erreichen. Aus diesem Grund löst der magnetische Schutz des MPCB erst bei Werten größer als 10-mal dem Nennstrom aus, im Gegensatz zu einigen Arten von Miniatur-Stromkreisschaltern, die bereits bei Werten so niedrig wie 3-mal dem Nennstrom auslösen. In diesen Fällen würde der Einsatz eines anderen Stromkreisschalters als MPCB nicht einmal den Motor starten lassen, bevor der magnetische Schutz auslöst. Um den Anlaufstrom zu reduzieren, ist es üblich, den Motor-Schutz-Stromkreisschalter mit einem Spannungsreduzierungs-Motorstarter zu ergänzen.
Asynchronmotoren benötigen die drei Phasenleiter mit einer ausbalancierten Spannung, um ordnungsgemäß zu arbeiten. Wenn die Phasenleiter ein Ungleichgewicht von mehr als 2% aufweisen, wird der Motor im Laufe der Zeit beschädigt und hat eine verkürzte Lebensdauer. Der Elektromotor neigt auch dazu, übermäßig zu erwärmen, was zusätzliche Energiekosten als Abwärme verursacht. Aus diesem Grund muss ein Motor-Schutzschalter in der Lage sein, Phasenungleichgewichte zu erkennen und den Motor entsprechend zu trennen.
Wenn eine der Phasen vollständig getrennt wird, arbeitet der Motor weiter, aber der Strom in den verbleibenden zwei Phasen steigt über den Nennwert aufgrund des elektrischen Ungleichgewichts und wird wahrscheinlich die Wicklungen des Motors verbrennen. Aus diesem Grund müssen Motorschützer sofort auslösen, sobald ein Phasenungleichgewicht oder ein Phasenausfall festgestellt wird. Dies wird normalerweise durch das Messen der Unterschiede im Strom zwischen den Phasenleitern erreicht. Wenn einer der Phasenströme erheblich ansteigt oder abfällt im Vergleich zu den anderen beiden, ist dies ein Indikator für ein Ungleichgewicht. Gleichfalls, wenn einer der Phasenströme auf Null fällt, während die anderen beiden bestehen bleiben, ist ein Phasenausfall eingetreten.
Welche Arten von Schaltern können also für den Schutz von Asynchronmotoren verwendet werden? Hersteller bieten in der Regel drei verschiedene Motor-Schutz-Stromkreisschalter an, die für eine breite Palette von Spannungen und Strömen verfügbar sind, um den meisten Bedarf an Asynchronmotorschutz zu decken. Es ist sehr üblich, Motor-Schutz-Stromkreisschalter mit einem Kontakter zu ergänzen, um eine automatische Steuerung des Motorstarts und -abschaltens zu ermöglichen. Das System könnte auch ein Unterspannungsschutzgerät enthalten, das den Motor abschaltet, wenn die Systemspannung erheblich unter den Nennwert sinkt.
Auswahlhilfe für die Größenbestimmung von Motor-Schutz-Stromkreisschaltern
Die beiden Hauptfaktoren, die die geeignete Größe eines Motor-Schutz-Stromkreisschalters bestimmen, sind die Nennspannung und der Nennstrom des Motors selbst.
Die Spannungsbewertung des MPCB muss der Nennspannung des Motors entsprechen. Normalerweise können Motor-Schutz-Stromkreisschalter in einer Vielzahl von Spannungswerten wie 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V und 660 V Wechselstrom verwendet werden.
Sobald die Spannung bekannt ist, muss der Nennstrom des Elektromotors überprüft werden. Es ist wichtig zu beachten, dass der tatsächliche Betriebsstrom geringer als der Nennstrom sein kann, insbesondere, wenn der Motor nicht voll belastet ist. Allerdings muss der MPCB immer gemäß dem Nennstromwert ausgewählt werden, um den Anlaufstrom beim Start des Motors zuzulassen. Zum Beispiel könnte ein Motor mit einem Nennstrom von 20 Ampere bei Teilbelastung einen viel geringeren Strom ziehen, aber der MPCB muss gemäß dem Nennwert von 20 Ampere ausgewählt werden, andernfalls könnte er auslösen, wenn der Motor unter Vollbelastung betrieben wird.
Motor-Schutz-Stromkreisschalter können dann auf den genauen Stromwert kalibriert werden, der für den zu schützenden Elektromotor geeignet ist. Sie haben in der Regel einen Einstellbereich. Zum Beispiel könnte ein MPCB mit einer Bewertung von 32 Ampere für Motoren mit Nennströmen so niedrig wie 22 Ampere geeignet sein. Dies ist sehr nützlich, wenn ein Elektromotor durch ein effizienteres Modell ersetzt wird, das einen geringeren Strom benötigt, da es dann nicht notwendig ist, den Motor-Schutzschalter zu ersetzen.
Auch wenn ein Motor-Schutz-Stromkreisschalter korrekt nach dem zu schützenden Elektromotor dimensioniert ist, ist es auch wichtig, geeignete Leitungen zu verwenden. Um einen angemessenen Schutz zu gewährleisten, muss das Kabel in der Lage sein, den Nennstrom sicher zu leiten. Ein zu kleines Kabel wird überhitzen, die Isolierung schmelzen und elektrische Fehler können trotz eines installierten Schalters auftreten.
Spezifikationsdiagramm des Motor-Schutz-Stromkreisschalters
Hersteller von MPCBs stellen in der Regel Diagramme bereit, in denen die technischen Spezifikationen des Schalters dargestellt werden, um den Auswahlprozess zu vereinfachen. Das folgende Diagramm, das als Beispiel dient, bezieht sich auf den Motor-Schutzschalter SGV2-ME, hergestellt von CGSL.
Die Stromwerte, bei denen der thermische und der magnetische Schutz auslösen, sind in den Spalten "thermischer Auslöser" und "magnetischer Auslöser" angezeigt. Vor der Installation eines MPCBs ist es sehr wichtig, zu überprüfen, ob die Spannungs- und Stromwerte mit dem zu schützenden Motor kompatibel sind.
Zusammenfassung des Motor-Schutz-Stromkreisschalters
Motor-Schutz-Stromkreisschalter haben eine sehr wichtige Rolle in der elektrischen Sicherheit, da die Motoren, die sie schützen, eine Vielzahl von Anwendungen in kommerziellen Gebäuden und in der Industrie haben. Asynchronmotoren, die am häufigsten verwendeten Elektromotoren in industriellen und kommerziellen Bereichen, haben besondere Schutzanforderungen, die nur durch einen Motor-Schutz-Stromkreisschalter erfüllt werden können. Es ist auch möglich, den MPCB mit anderen Schutz- oder Automatisierungseinrichtungen wie Unterspannungsschutz, Zeitschaltuhren und Spannungsreduzierungs-Motorstartern zu ergänzen. Eine angemessene Auswahl des MPCB ist entscheidend, um einen zuverlässigen Motorschutz zu gewährleisten. Ein zu kleiner MPCB wird den Motor nicht einmal starten lassen, während ein zu großer MPCB mög
