Moottorin suojalaitos tai MPCB
Moottorisuojalaitokset ovat erikoistunut tyyppi sähköisestä suojalaitteesta, joka on suunniteltu erityisesti sähkömoottoreiden suojaamiseen, kuten nimi antaa ymmärtää. Sähkömoottorilla on monia sovelluskohteita ja niitä käytetään kaikenlaisissa mekaanisissa laitteissa, joten on hyvin tärkeää suojella niitä MPCB:n avulla. Seuraavassa on vain muutama esimerkki sähkömoottoreilla ajamista laitteista kaupallisissa ja teollisissa rakennuksissa:
Kattoilmanvaihtajat, jäähdyttimet, kompressot, lämpöpumput ja jäämäät.
Poisto- ja tuulilähdöt sekä ilmansiirtoyksiköt.
Veden pumppausjärjestelmät.
Hissit ja muut nostolaitteet.
Teolliset kuljetusvyöt ja muu valmistusprosesseissa käytetty koneisto.
Kaikissa näissä teollisissa ja kaupallisissa sähkömoottorien sovelluksissa MPCB:n keskeinen rooli on tarjota sähköinen suoja.
Mitä on moottorisuojalaitos ja mitä toimintoja sillä on?
Moottorisuojalaitos, tai MPCB, on erikoistunut sähkömekaaninen laite, jota voidaan käyttää sekä 60 Hz että 50 Hz moottoripiireihin. Sillä on useita toimintoja, jotka mahdollistavat turvallisen sähkövarannon moottoreille:
Suoja sähkövirheitä vastaan, kuten lyhytsarjan, maasta johtuviä virheitä ja vaiheiden välisiä virheitä. MPCB voi katkaista minkä tahansa sähkövirheen, joka on alamääräsuurempi kuin sen katkaisukapasiteetti.
Moottorin ylikuormitusvaroitus, kun moottori vetää sähköä yli sen nimeämän arvon pitkäksi aikaksi. Ylikuormitusvaroitus on yleensä säädettävissä MPCB:ssä.
Suoja vaiheepäheittävyydelle ja vaiheen puuttumiselle. Molemmat olosuhteet voivat vakavasti vahingoittaa kolmivaiheista moottoria, joten MPCB irrottaa moottorin jommankumman virheen havaitessaan.
Termiset viiveet estävät moottorin käynnistämistä välittömästi ylikuormituksen jälkeen, antaen moottorille aikaa jäähtyä. Liian kuumana oleva moottori voi kärsiä pysyvää vahinkoa, jos se käynnistetään uudelleen.
Moottoripiirin kytkentä – MPCB:t on yleensä varustettu painikkeilla tai pyöröillä tähän tarkoitukseen.
Virheviestintä – Useimmat moottorisuojalaitosten mallit ovat varustettu LED-näytölle, joka syttyy aina, kun MPCB on katkennut. Tämä on visuaalinen merkki lähellä oleville henkilöille, että on tapahtunut virhe ja sähkömoottoria ei saa yhdistää uudelleen ennen kuin virhe on korjattu.
Automaattinen yhdistäminen – Joissakin MPCB malleissa on mahdollista syöttää jäähtymisaika ylikuormituksen jälkeen, jonka jälkeen moottori käynnistyy automaattisesti.
Sähkömoottorit ovat kalliita laitteita, joten moottorisuojalaitoksen rooli on erittäin tärkeä. Jos moottoria ei suojata oikein, on ehkä tarpeen tehdä kalliita huoltotöitä tai jopa korvata laite kokonaan. Hyvin suojattu MPCB:llä varustettu sähkömoottori kestää paljon pidempään.
Moottorisuojalaitoksen toimintaperiaate
Moottorisuojalaitosta voidaan pitää termomagneettisen sähkökatkaisimen alaluokkana, mutta lisätoiminnoilla, jotka on erityisesti suunniteltu sähkömoottoreiden suojaamiseen. Perustoiminta on samankaltainen kuin kaikki muut sähkökatkaisimet.
Termisuojitus suojaa sähkömoottoria ylikuormituksen varalta. Se perustuu laajenevaan ja kutistuvaan kontaktiin, joka irrottaa moottorin, jos havaitaan liian suuri virta. On erittäin tärkeää tietää, että termisuojituksella on viivästynevä reaktio, jotta sallitaan moottorin käynnistyessä suuret virrat. Kuitenkin, jos moottori ei jostakin syystä pysty käynnistymään, termisuojitus katkeaa vastauksena jatkuvaan käynnistyshäiriövirtaan.
Magneettisuojitus käytetään silloin, kun on lyhytsarja, vaihevirhe tai muu suuri sähkövirhe. Erityisesti magneettisuojitus on välitön, jotta vaaralliset virrat katkaistaan välittömästi.
MPCB:n ja muiden sähkökatkaisijoiden välillä on ensiarvoisen tärkeä ero, että MPCB voi suojata vaiheepäheittävyyttä ja vaiheen puuttumista vastaan. Kolmivaiheisten moottorien on toimittava tehokkaasti kolmella tasapainossa olevalla vaihevoltilla. Yli 2 prosentin epätasapaino on haitallista moottorin käyttöikälle. Jos yksi vaihevoltti katoaa, vaikutus on vieläkin vahingollisempi, koska moottori jatkaa toimintaansa vain kahdella vaiheella. Moottorisuojalaitos on kykenevä havaitsemaan nämä olosuhteet vaihevoltien erojen mittaamalla ja irrottaa moottorin välittömästi, kun ne tapahtuvat. On tärkeää huomioida, että vaihevirran epätasapaino on normaalia kolmivaiheisissa järjestelmissä, jotka toimittavat erillisitä yksivaiheisia kuormia, mutta sitä ei voi hyväksyä, kun kolmivaiheinen piiri toimittaa sähkömoottoria.
MPCB:t on myös varustettu manuaalisella katkaisumekanismilla, jolla voidaan irrottaa sähkömoottoreita korvausta tai huoltoa varten.
Moottorisuojalaitoksia on saatavilla laajassa virta-asteikossa, ja monet mallit sallivat virta-asteikon säätämisen. Tämä tarkoittaa, että sama MPCB voidaan konfiguroida suojamaan moottoreita eri kapasiteeteilla.
Aysynkronimoottorin suojaus
Useimmat teollisuudessa käytetyt moottorit ovat aysynkronimoottoreita, joita kutsutaan myös hiilikoo-moottoreiksi. Nämä moottorit käyttävät kolmivaiheista virtaa luodakseen pyöreän magneettikentän, joka puolestaan magnetisoi rotoria ja luo pyörimistä. Kun suunnitellaan aysynkronimoottorin sähköistä suojaa ja valitaan moottorisuojalaitoksia, on joitakin erittäin tärkeitä tekijöitä otettava huomioon, joita ei ole muissa sähköpiireissä.
Aysynkronimoottorit tuovat suuren käynnistyshäiriövirtan, koska ne täytyy luoda pyöreä magneettikenttä. Tämä virta voi saavuttaa arvoja 500–800 prosenttia nimellisestä arvosta muutaman murto-osan sekunnin ajan. Tämän vuoksi MPCB:n magneettisuojitus katkeaa arvoissa, jotka ovat suurempia kuin 10 kertaa nimellinen virta, kun taas jotkut pienimuotoiset sähkökatkaisimet katkeavat arvoissa, jotka ovat alhaisempia kuin 3 kertaa nimellinen virta. Näissä tapauksissa muun kuin MPCB:n käyttö ei edes salli moottorin käynnistystä ennen kuin magneettisuojitus katkeaa. Jotta käynnistyshäiriövirta vähennettäisiin, hyvin yleinen käytäntö on täydentää moottorisuojalaitosta vähennetyn jännitteen moottorikäynnistimellä.
Aysynkronimoottorit vaativat kolme tasapainossa olevaa vaihevirtaa, jotta ne voivat toimia oikein. Jos vaihevirtat ovat epätasapainossa yli 2 prosentin, moottori kärsii vahinkoa ajan mittaan ja sen käyttöikä on lyhyempi. Sähkömoottori aiheuttaa myös ylipäätään ylijäämänlämpöä, mikä aiheuttaa lisäenergiakustannuksia hävikkipäätteenä. Tämän vuoksi moottorikatkaisin täytyy pystyä havaitsemaan vaiheepäheittävyyden ja poistamaan moottorin vastaavasti.
Jos yksi vaihe katkeaa kokonaan, moottori jatkaa toimintaansa, mutta jäljellä olevissa kahdessa vaiheessa virta nousee nimellisestä arvosta sähköisen epätasapainon vuoksi, ja se todennäköisesti polttaa moottorin kierron. Tämän vuoksi moottorisuojaimet täytyy katkaista välittömästi, kun havaitaan vaiheepäheittävyys tai vaiheen puuttuminen. Tämä on yleensä toteutettu mittaamalla vaihevirtaiden eroja. Jos yksi vaihevirta noussee tai laskee huomattavasti verrattuna muihin kahden, se on osoitus epätasapainosta. Samoin, jos yksi vaihevirta laskee nollaan, kun taas kaksi muuta pysyvät, on tapahtunut vaiheen puuttuminen.
Sitten, mitä tyyppejä katkaisimia voidaan käyttää aysynkronimoottorien suojaamiseen? Valmistajat tarjoavat yleensä kolme erilaista moottorisuojalaitosta, jotka ovat saatavilla laajassa jännite- ja virta-asteikossa, jotta voidaan täyttää useimmat aysynkronimoottorien suojatarpeet.
On hyvin yleistä täydentää moottorisuojalaitoksia kontaktorilla, jotta moottorin käynnistystä ja poistamista voidaan ohjata automaattisesti. Järjestelmään voi sisältyä myös alavirtasuojalaitte, joka irrottaa moottorin, jos järjestelmän jännite laskee huomattavasti nimellisestä arvosta.
Moottorisuojalaitoksen koko (valintaohejuva)
Kaksi pääasiallista tekijää, jotka määräävät asianmukaisen moottorisuojalaitoksen koon, ovat moottorin nimeämä jännite ja nimeämä virta itsestään.
MPCB:n jännitetaso täytyy vastata moottorin nimeämää jännitettä. Yleensä moottorisuojalaitoksia voidaan käyttää laajassa jännite-asteikossa, kuten 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V ja 660 V AC.
Kun jännite on tiedossa, on välttämätöntä tarkistaa sähkömoottorin nimeämä virta. On tärkeää huomioida, että todellinen toimintavirta voi olla alempi kuin nimeämä virta, erityisesti, jos moottori ei ole täysin ladattu. Kuitenkin MPCB:n on aina valittava nimeämän virta-arvon mukaan, jotta käynnistyshäiriövirta sallitaan, kun moottori käynnistyy. Esimerkiksi moottori, jolla on nimeämä virta 20 amperiä, voi vetää paljon pienemmän virtan osittaisella ladalla, mutta MPCB:n on valittava nimeämän arvon 20 amperiä mukaan, tai se saattaa katkaista, jos moottoria käytetään täysiin ladiin.
Moottorisuojalaitokset voidaan sitten kalibroida tarkasti siihen virta-arvoon, joka on sopiva suojelemalle sähkömoottorille. Niillä on yleensä säädösväli. Esimerkiksi 32 amperin MPCB voidaan käyttää moottoreille, joiden nimeämä virta on alhaisempi kuin 22 amperiä. Tämä on hyvin hyödyllistä, jos sähkömoottori korvataan tehokkaammalla mallilla, joka vaatii vähemmän virtaa, koska sitä ei tarvitse korvata moottorikatkaisin.
Jopa jos moottorisuojalaitos on koonnettu oikein suojelettavan sähkömoottorin mukaan, on myös tärkeää käyttää asianmukaista johtoa. Jotta voidaan tarjota asianmukainen suoja, johto täytyy pystyä johtamaan nimellinen virta turvallisesti. Pieni johto ylijäämänlämpö, eristys sulaa, ja sähkövirheet voivat tapahtua vaikka katkaisin olisi asennettu.
Moottorisuojalaitoksen tekniset tiedot taulukossa
MPCB-valmistajat tarjoavat yleensä taulukoita, joissa on sähkökatkaisimen tekniset tiedot, jotta valintaprosessia helpotetaan. Seuraava taulukko, joka on esimerkkinä, on CGSL:n valmistaman SGV2-ME-mallin moottorisuojalaitoksen taulukko.
Termisten ja magneettisten suojien toimivat virta-arvot näkyvät termisessä ja magneettisessa vapautuksessa. Ennen MPCB:n asentamista on erittäin tärkeää varmistaa, että jännite- ja virta-arvot ovat yhteensopivia suojelettavan moottorin kanssa.
