Motorbeveiligingsschakelaar of MPCB
Motor protection circuit breakers zijn gespecialiseerde elektrische beschermingsapparaten die specifiek voor elektrische motoren zijn ontworpen, zoals de naam al aangeeft. Elektrische motoren hebben tal van toepassingen en worden gebruikt om allerlei soorten mechanische apparaten te drijven. Het is daarom zeer belangrijk om ze adequaat te beschermen met MPCBs. Hieronder volgen enkele voorbeelden van apparaten die door elektrische motoren in commerciële en industriële gebouwen worden aangedreven:
Dakairconditioning, koelinstallaties, compressors, warmtepompen en koeltorens.
Uitlaat- en inlaatventilatoren, evenals luchtbehandelingsunits.
Waterpompinstallaties.
Liften en andere hijsapparaten.
Industriële transportbanden en andere machines die in productieprocessen worden gebruikt.
In al deze industriële en commerciële toepassingen van elektrische motoren speelt de MPCB een cruciale rol in het bieden van elektrische bescherming.
Wat is een Motor Protection Circuit Breaker en wat zijn zijn functies?
Een motor protection circuit breaker, of MPCB, is een gespecialiseerd elektromechanisch apparaat dat kan worden gebruikt bij motorcircuits zowel van 60 Hz als 50 Hz. Het heeft verschillende functies waarmee het veilige elektriciteit kan leveren voor motoren:
Bescherming tegen elektrische fouten zoals korte sluitingen, aardfouten en tussenfase-fouten. De MPCB kan elke elektrische fout onderbreken die onder zijn brekend vermogen valt.
Motoroverbelastingsbescherming, wanneer een motor elektrische stroom boven de waarde op het typeplaatje gedurende een langere periode trekt. Overbelastingsbescherming is meestal instelbaar in MPCBs.
Bescherming tegen fase-onbalans en fasedefecten. Beide omstandigheden kunnen een driefasemotor ernstig beschadigen, dus de MPCB zal de motor onmiddellijk uitschakelen zodra de fout wordt gedetecteerd.
Thermische vertraging om te voorkomen dat de motor onmiddellijk na een overbelasting weer wordt aangezet, zodat de motor de tijd krijgt om af te koelen. Een oververhitte motor kan permanent worden beschadigd als hij onmiddellijk weer wordt aangezet.
Motor Circuitschakeling – MPCBs zijn meestal uitgerust met knoppen of schakelaars voor dit doel.
Foutmelding – De meeste modellen van motor protection circuit breakers hebben een LED-display dat wordt ingeschakeld wanneer de MPCB is getriggerd. Dit is een visuele indicatie voor nabijgelegen personeel dat er een fout is opgetreden en dat de elektrische motor niet opnieuw mag worden aangesloten tot de fout is verholpen.
Automatische Heraansluiting – Sommige MPCB-modellen laten toe om een afkoeltijd in te stellen in geval van overbelasting, waarna de motor automatisch opnieuw wordt gestart. Elektrische motoren zijn kostbare apparatuur, dus de rol van de motor protection circuit breaker is zeer belangrijk. Als een motor niet correct wordt beschermd, kan het nodig zijn om kostbare reparatiewerkzaamheden uit te voeren of zelfs de apparatuur volledig te vervangen. Een elektrische motor die adequaat wordt beschermd met een MPCB zal een veel langere levensduur hebben.
Werkprincipe van de Motor Protection Circuit Breaker
De motor protection circuit breaker kan worden beschouwd als een subcategorie van een thermomagnetische circuit breaker, maar met extra functies die speciaal zijn ontworpen om elektrische motoren te beschermen. Het basiswerkprincipe is vergelijkbaar met alle andere circuit breakers.
Thermische bescherming wordt gebruikt om de elektrische motor te beschermen tegen overbelasting. Het is gebaseerd op een contact dat uitbreidt en samentrekt en de motor uitschakelt als er te veel stroom wordt gedetecteerd. Het is erg belangrijk om te weten dat thermische bescherming een vertraagde reactie heeft, om hoge startstromen toe te staan wanneer een motor start. Als de motor echter om de een of andere reden niet kan starten, zal de thermische bescherming reageren op de verlengde startstroom.
Magnetische bescherming wordt gebruikt bij kortsluiting, lijnfouten of andere hoge stroomelektrische fouten. In tegenstelling tot thermische bescherming is magnetische bescherming onmiddellijk, om direct de gevaarlijke foutstromen te onderbreken.
Het belangrijkste verschil tussen de MPCB en andere circuit breakers is dat de MPCB bescherming kan bieden tegen fase-onbalans en fasedefecten. Driefase-motoren vereisen drie levende geleiders met evenwichtige spanningen om effectief te werken. Een onbalans van meer dan 2% zal nadelig zijn voor de levensduur van de motor. Als een van de fase-spanningen plotseling verdwijnt, is het effect nog schadelijker omdat de motor blijft draaien met slechts twee fasen. De motor protection circuit breaker is in staat om deze omstandigheden te detecteren door de verschillen tussen de fase-spanningen te meten en de motor onmiddellijk uit te schakelen wanneer ze optreden. Het is belangrijk op te merken dat fase-stroomonbalans normaal is in driefasesystemen die aparte enkelefase-ladingen voeden, maar onaanvaardbaar is wanneer het driefasecircuit een elektrische motor voedt.
MPCBs zijn ook uitgerust met een handmatige onderbrekingsmechanisme, waardoor elektrische motoren kunnen worden losgekoppeld voor vervanging of onderhoud.
Motor protection circuit breakers zijn verkrijgbaar in een breed scala aan stroomwaarden, en een van hun beste kenmerken is dat veel modellen de stroomwaarde laten instellen. Dit betekent dat dezelfde MCPB kan worden geconfigureerd om motoren met verschillende capaciteiten te beschermen.
Bescherming van Asynchrone Motoren
De meeste in de industrie gebruikte motoren zijn asynchrone motoren, ook bekend als squirrel-cage-inductiemotoren. Deze motoren gebruiken driefasevoeding om een roterend magnetisch veld te creëren, wat op zijn beurt de rotor magnetiseert en rotatie veroorzaakt. Bij het ontwerpen van de elektrische bescherming voor een asynchrone motor en het selecteren van motor protection circuit breakers, zijn er enkele zeer belangrijke factoren die moeten worden overwogen en die niet aanwezig zijn bij het beschermen van andere soorten elektrische circuits.
Asynchrone motoren trekken tijdens het opstarten een zeer hoge startstroom, omdat ze een roterend magnetisch veld moeten opbouwen. Deze stroom kan waarden bereiken van 500% tot 800% van de nominale waarde voor enkele fracties van een seconde. Daarom tript de magnetische bescherming van de MPCB bij waarden groter dan 10 keer de nominale stroom, in tegenstelling tot sommige types mini-circuit breakers die al trippen bij waarden zo laag als 3 keer de nominale stroom. In deze gevallen zal het gebruik van een circuit breaker die geen MPCB is, de motor niet eens laten starten voordat de magnetische bescherming tript. Om de startstroom te verminderen, is het een zeer gangbare praktijk om de motor protection circuit breaker te combineren met een verminderde spanningsmotorstarter.
Asynchrone motoren vereisen dat de driefaseleidingen een evenwichtige spanning hebben om goed te functioneren. Als de faseleidingen een onbalans hebben van meer dan 2%, zal de motor op den duur beschadigd raken en een verminderde levensduur hebben. De elektrische motor zal ook geneigd zijn te oververhitten, wat extra energiekosten veroorzaakt als afvalwarmte. Daarom moet een motor circuit breaker in staat zijn om fase-onbalans te detecteren en de motor dienovereenkomstig uit te schakelen.
Als een van de fasen volledig wordt afgesneden, zal de motor blijven draaien, maar de stroom in de overige twee fasen zal boven de nominale waarde stijgen door de elektrische onbalans, en zal waarschijnlijk de windingen van de motor verbranden. Daarom moeten motorenbeschermpersoon onmiddellijk trippen zodra fase-onbalans of fasedefect wordt gedetecteerd. Dit wordt meestal bereikt door de verschillen in stroom tussen de faseleidingen te meten. Als een van de fasestromen aanzienlijk stijgt of daalt ten opzichte van de andere twee, is dit een indicatie van onbalans. Op dezelfde manier, als een van de fasestromen naar nul daalt terwijl de andere twee stabiel blijven, is er een fasedefect opgetreden.
Welke soorten circuit breakers kunnen dan worden gebruikt voor de bescherming van asynchrone motoren? Fabrikanten bieden meestal drie verschillende typen motor protection circuit breakers aan, beschikbaar voor een breed scala aan spanningen en stromen, om de meeste behoeften aan asynchrone motoren te voldoen. Het is heel gebruikelijk om motor protection circuit breakers te combineren met een contactor om automatische controle van de motorstart en -uitschakeling mogelijk te maken. Het systeem kan ook een onder-spanningsbeschermingsapparaat bevatten, dat de motor uitschakelt als de systeemspanning aanzienlijk onder de nominale waarde daalt.
Afmetingen van Motor Protection Circuit Breakers (Selectiehandleiding)
De twee belangrijkste factoren die de juiste motor protection circuit breaker grootte bepalen, zijn de typeplaatspanning en de typeplaatsstroom van de motor zelf.
De spanning van de MPCB moet overeenkomen met de typeplaatspanning van de motor. Normaal gesproken kunnen motor protection circuit breakers worden gebruikt bij een breed scala aan spanningen, zoals 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V en 660 V AC.
Zodra de spanning bekend is, is het nodig om de typeplaatsstroom van de elektrische motor te controleren. Het is belangrijk op te merken dat de werkelijke werkstroom lager kan zijn dan de typeplaatsstroom, vooral als de motor niet volledig belast is. Echter, de MPCB moet altijd worden geselecteerd op basis van de typeplaatsstroomwaarde om de startstroom te laten passeren wanneer de motor start. Bijvoorbeeld, een motor met een typeplaatsstroom van 20 amperes kan tijdens partload-operatie een veel lagere stroom trekken, maar de MPCB moet worden geselecteerd op basis van de nominale waarde van 20 amperes, anders kan hij trippen als de motor volledig belast wordt.
Motor protection circuit breakers kunnen vervolgens worden afgestemd op de exacte stroomwaarde die geschikt is voor de beschermdwordende elektrische motor. Ze hebben meestal een instelbereik. Bijvoorbeeld, een MPCB met een nominale stroom van 32 amperes kan bruikbaar zijn voor motoren met nominale stroomwaarden vanaf 22 amperes. Dit is zeer nuttig als een elektrische motor wordt vervangen door een efficiënter model dat minder stroom nodig heeft, omdat het dan niet nodig is om de motor breaker te vervangen.
Zelfs als een motor protection circuit breaker correct is afgestemd op de beschermdwordende elektrische motor, is het ook belangrijk om adequate bedrading te gebruiken. Om adequate bescherming te bieden, moet de kabel de nominale stroom veilig kunnen geleiden. Een te kleine kabel zal oververhitten, de isolatie smelten, en elektrische fouten kunnen optreden, zelfs met een circuit breaker geïnstalleerd.
Specificatietabel voor Motor Protection Circuit Breakers
MPCB-fabrikanten bieden meestal tabellen aan waarin de technische specificaties van de circuit breaker worden weergegeven, om het selectieproces te vereenvoudigen. De volgende tabel, aangeboden als voorbeeld, is voor de motor circuit breaker SGV2-ME model vervaardigd door CGSL.
De stroomwaarden waarbij de thermische en magnetische beschermingen werken, staan in de kolommen thermische uitschakeling en magnetische uitschakeling. Voordat een MPCB wordt geïnstalleerd, is het zeer belangrijk om te controleren of de spanningen en stroomwaarden compatibel zijn met de beschermdwordende motor.
Conclusies over Motor Protection Circuit Breakers
Motor protection circuit breakers spelen een zeer belangrijke rol in elektrische veiligheid, aangezien de motoren die ze beschermen een breed scala aan toepassingen hebben in commerciële gebouwen en industrie. Asynchrone motoren, het meest voorkomende type elektrische motor in industriële en commerciële omgevingen, hebben specifieke beschermingsvereisten die alleen kunnen worden voldaan door een motor protection circuit breaker. Het is ook mogelijk om de MPCB te combineren met andere beschermings- of automatiseringsapparaten zoals onder-spanningsbescherming, timers en verminderde spanningsmotorstarters. Adequate selectie van de MPCB is cruciaal om betrouwbare motorbescherming te bieden. Een te kleine MPCB zal de motor niet eens laten starten, terwijl een te grote MPCB mogelijk niet in staat is om overstroomcondities te detecteren voor de beschermdwordende elektrische motor.
