Motorun termal aşırı yükleme koruması
İndüksion mətələyicinin mətələyici termal yükləmə qorunması haqqında daha yaxşı başa düşmək üçün üç fazalı indüksion mətələyicinin işləmə prinsipini müzakirə edə bilərik. Bir silindrik stator var və üç fazalı bükülüş simmetrik şəkildə statorun daxili sərhədində paylanır. Belə simmetrik paylanma nəticəsində, üç fazalı elektrik cihazı stator bükülüşünə tətbiq olunduğunda, dövriyan məgnit saha yaradılır. Bu saha sinkron sürətdə dövrilir. Rotor, əsasən, hər iki ucunda qısalan solid mis məllərdən ibarətdir və bu məllər kafes kimi struktura forması alır. Bu səbəbdən, bu mətələyici “sincə kafesi” indüksion mətələyici kimi də tanınır. Bəs belə, üç fazalı indüksion mətələyicinin əsas nöqtəsinə gəlin - bu, bizə mətələyici termal yükləmə qorunması haqqında aydınlaşdıracaq.
Dövriyan məgnit flux rotorun hər bir bar konduktorunu kəsərkən, bar konduktorlar vasitəsilə induksiya edilən dövri amperaj yarandır. Başlanğıcda rotor durur və stator sahası sinkron sürətdə dövrilir, dövriyan saha və rotor arasındakı nisbi hərəkət maksimumdur.
Bu səbəbdən, fluxin rotor barları ilə kəsmə sürəti maksimumdur, bu şərtlərdə induksiya edilən amperaj da maksimumdur. Lakin induksiya edilən amperajanın səbəbi olan bu nisbi sürət, rotor bu nisbi sürəti azaltmağa çalışacaq və deməli, dövriyan məgnit sahanın istiqamətində dövrilməyə başlayacaq ki, sinkron sürəti tutsun. Rotor sinkron sürətə çatdıqdan sonra, rotor və dövriyan məgnit saha arasındakı nisbi sürət sıfıra bərabər olacaq, beləliklə heç bir flux kəsməsi və nəticəsində rotor barlarında heç bir induksiya edilən amperaj olmayacaq. İnduksiya edilən amperaj sıfıra çatdıqda, rotor və dövriyan məgnit saha arasındakı nisbi sürəti sıfır saxlamaq üçün heç bir ehtiyac olmayacaq, beləliklə rotor sürəti düşəcəkdir.
Rotor sürəti düşdükdə, rotor və dövriyan məgnit saha arasındakı nisbi sürət yenidən sıfırdan fərqli dəyər alır, bu da rotor barlarında induksiya edilən amperaja səbəb olur, rotor yenidən sinkron sürəti tutmağa çalışacaq və bu, mətələyici açılıncaya qədər davam edəcəkdir. Bu hadisə nəticəsində, rotor normal işləmə zamanı ne sinkron sürəti tutacaq, ne də dayana biləcəkdir. Sinkron sürətinə nisbətən rotor sürəti və sinkron sürəti arasındakı fərq, indüksion mətələyicinin slipi adlandırılır.
Normal işləyən indüksion mətələyicinin slibi tipik olaraq motorun yüklənmə vəziyyətinə görə 1% ilə 3% arasında dəyişir. İndi indüksion mətələyicinin sürət-amperaj xarakteristikalarını çəkməyə çalışaq - böyük qazan ventilatoruna misal verək.
Xarakteristikada Y oxu saniyə cinsindən vaxt kimi götürülmüşdür, X oxu isə % stator amperajı kimi götürülmüşdür. Rotor durduğu zaman, yəni başlanğıc vəziyyətində, slip maksimumdur, beləliklə rotorun induksiya edilən amperacı maksimumdur və transformasiya etibarı ilə, stator da elektrik cihazından ağır amperaj çəkəcəkdir və bu, nominal tam yük stator amperajının təxminən 600%-ina bərabər olacaqdır. Rotor təzələndikcə, slip azalır, nəticədə rotor amperacı, beləliklə stator amperacı 12 saniyə ərzində təxminən 500%-ina düşəcəkdir, rotor sürəti sinkron sürətinin 80%-ina çatdıqda. Sonra stator amperacı rotor normal sürətə çatdıqda tez-tez nominal dəyərinə düşəcəkdir.
İndi elektrik mətələyicinin termal yüklənməsi və ya elektrik mətələyicinin aşırı istilası problemini və mətələyici termal yükləmə qorunması ehtiyacını müzakirə edəcəyik.
Mətələyicinin aşırı istilası haqqında düşünəndə ilk növbədə akışımızda aşırı yüklənmə olur. Mekaniki aşırı yüklənmə səbəbindən mətələyici elektrik cihazından daha yüksək amperaj çəkir, bu da mətələyicinin aşırı istilasına səbəb olur. Rotor mekaniki bloklandığı halda, yəni harada bir dərəcədən mekaniki qüvvə tərəfindən sabitləşdiyi halda, mətələyici elektrik cihazından aşırı yüksək amperaj çəkir, bu da elektrik mətələyicinin termal yüklənməsinə və ya aşırı istilasına səbəb olur. Aşırı istilanın başqa bir səbəbi aşağı təchizat voltajıdır. Mətələyicinin elektrik cihazdan çəkilən güc mətələyicinin yüklənmə vəziyyətinə bağlıdır, aşağı təchizat voltajı üçün mətələyici tələb olunan momenti saxlamaq üçün şəbəkdən daha yüksək amperaj çəkir. Tək fazalı olma da mətələyici termal yükləməsinə səbəb olur. Təchizatın bir fazası xidmətdən çıxdığında, qalan iki fazası tələb olunan yük momentini saxlamaq üçün daha yüksək amperaj çəkir və bu, mətələyicinin aşırı istilasına səbəb olur. Təchizatın üç faza arasında tarazlıq yoxluğu da mətələyici bükülüşünün aşırı istilasına səbəb olur, çünki tarazlıq yoxluğu stator bükülüşündə mənfi ardıcıllıq amperajına səbəb olur. Həmçinin, təchizat voltajının təhlükəsiz və yenidən tikilməsi də mətələyicinin aşırı istilasına səbəb ola bilər. Təchizat voltajının təhlükəsi nəticəsində, mətələyici deaktiv edilir və voltajın yenidən tikilməsi nəticəsində, mətələyici nominal sürətini tutmaq üçün elektrik cihazdan daha yüksək amperaj çəkir.
Mətələyicinin termal yüklənməsi və ya aşırı istilası izolyasiya arızasına və bükülüşün zədələnməsinə səbəb olabilər, beləliklə düzgün mətələyici termal yükləmə qorunması üçün mətələyici aşağıdakı vəziyyətlərə qarşı qorunmalıdır
Mekaniki aşırı yüklənmə,
Motor shaftının dayanması,
Aşağı təchizat voltajı,
Təchizat şəbəkəsinin tək fazalı olması,
Təchizat şəbəkəsinin tarazlıq yoxluğu,
Təchizat voltajının təhlükəsi və yenidən tikilməsi.
Mətələyicinin ən əsas qorunma şeması termal yükləmə qorunmasıdır, bu, əsasən, yuxarıda qeyd edilən bütün vəziyyətlərin qorunmasını örtür. Termal yükləmə qorunmasının əsas prinsiplərini anlamaq üçün sadə mətələyici idarəetmə şemasının şəkliyə baxaq.
Yuxarıdaki şəkildə, START düyməsi bağlandıqda, starter bobini transformator vasitəsilə enerji alır. Starter bobini enerji aldıqda, normal olaraq açıq (NO) kontakt 5 bağlanır, beləliklə motor onun terminalində təchizat voltajını alır və dövrilməyə başlayır. Bu start bobini də kontakt 4'ü bağlayır, bu da START düyməsi kontaktı açıq pozisyiyadan buraxıldığında də starter bobinin enerji alınmasına səbəb olur. Motoru dayandırmaq üçün starter bobinisi ilə seriya şəkildə bir neçə normal olaraq bağlanmış (NC) kontaktlar var, şəkildə göstərilən kimi. Bunlardan biri STOP düyməsi kontaktıdır. Eger STOP düyməsi basılarsa, bu düymə kontaktı açılır və starter bobini şəbəkəsinin davamlılığını kəsir, beləliklə starter bobini enerjiden kənar edir. Bu səbəbdən, kontakt 5 və 4 normal olaraq açıq pozisyiyalarına qayıdirlər. Sonra, motor terminalində voltaj yox olduğu üçün son olaraq dayanacaqdır. Eyni kimi, seriya şəkildə starter bobinisi ilə bağlanmış digər NC kontaktların (1, 2 və 3) hər hansı biri açılsa, motor dayanacaqdır. Bu NC kontaktlar müxtəlif qorunma releləri ilə elektrik ilə bağlıdır ki, fərqli abnormal vəziyyətlərdə motorun işləməsini dayandırsınlar.
İndi termal yükləmə rele və onun mətələyici termal yükləmə qorunmasıdakı funksiyasına baxaq.
Motor təchizat şəbəkəsi ilə seriyanın CT-lərinin ikinci tərəfi, termal yükləmə rele (49)nin dvumetalik lentinin ilə bağlıdır. Şəkildə göstərilən kimi, her hansı bir CT-nin ikinci tərəfindən keçən amperaj, əvvəlcədən təyin edilmiş dəyərlərə və əvvəlcədən təyin edilmiş müddətə çatdıqda, dvumetalik lent aşırı istiləyir və deformasiya olunur, nəticədə rele 49 işə salınır. Rele 49 işə salındıqdan sonra, NC kontakt 1 və 2 açılır, bu da starter bobini enerjiden kənar edir və nəticədə motor dayanır.
Bir başqa şeyi mətələyici termal yükləmə qorunması təmin edərkən xatırlamalıyıq. Aslında, hər bir mətələyicinin əvvəlcədən təyin edilmiş aşırı yüklənmə tələrləşmə dəyəri var. Bu, hər bir mətələyicinin müəyyən icazə verilən müddət ərzində özünə təyin edilmiş yükün üzərində işləyə biləcəyi anlamına gəlir. Neçə müddət mətələyici belə bir yük altında təhlükəsiz şəkildə işləyə bilər, bunu istehsalçı təyin edir. Motorun müxtəlif yükü və uyğun icazə verilən işləmə müddətləri arasındakı əlaqə, motorun termal limit eğrisi kimi tanınır. İndi, aşağıda göstərilən xüsusi motorun eğrisinə baxaq.
Burada Y oxu və ya dikey ox, icazə verilən vaxtı saniyə cinsində, X oxu və ya uzun ox, aşırı yükün faizini təsvir edir. Burada, eğridən görünür ki, motor aşırı istilasından zədələnmədən uzun müddət 100% nominal yük altında təhlükəsiz şəkildə işləyə bilər. O 200% normal nominal yük altında 1000 saniyə, 300% normal nominal yük altında 100 saniyə, 600% normal nominal yük altında 15 saniyə təhlükəsiz şəkildə işləyə bilər. Eğrinin üst hissəsi rotorun normal işləmə vəziyyətini, ən aşağı hissəsi isə rotorun mekaniki bloklandığı vəziyyətini təsvir edir.
İndi, seçilmiş termal yükləmə relelərinin işə salınma vaxtı və aktivləşmə amperajı eğrisi, motorun termal limit eğrisinin altındakı yerləşməlidir ki, təmin edilən işləmə təhlükəsiz və təhlükəsiz olsun. Daha ətraflı danışaq -
İndüksion mətələyicinin başlanğıc amperajının xarakteristikalarını xatırlayın - İndüksion mətələyicinin işə salınması zamanı, stator amperacı normal nominal amperajın 600%-na çatır, lakin 10-12 saniyə ərzində qalır, sonra stator amperacı təhlükəsiz şəkildə normal nominal dəyərə düşür. Deməli, əgər termal yükləmə rele 10-12 saniyə ərzində 600% normal nominal amperaj üçün işə salınırsa, mətələyici işə salına bilməz. Beləliklə, seçilmiş termal yükləmə relelərinin işə salınma vaxtı və aktivləşmə amperajı eğrisi, motorun termal limit eğrisinin altına, lakin motorun başlanğıc amperaj xarakteristikalarının üstünə yerləşməlidir. Mümkün termal amperaj rele xarakteristikalarının mövqeyi, bu iki qeyd olunan eğri arasında göstərilən qırmızı sahədə yerləşir.
Termal yükləmə rele seçmə zamanı bir başqa şeyi xatırlamalıyıq. Bu rele anında işə salınan rele deyil. Aktivləşmə amperajının maksimum dəyəri üçün dvumetalik lentin istilənməsi və deformasiyası üçün minimum vaxta ehtiyac duyulur. Şəkildən görünür ki, rotorun təhlükəsiz olaraq mekaniki bloklanması və ya motorun işə salılmaması zamanı termal rele 25-30 saniyə ərzində işə salına bilər. Bu vəziyyətdə, mətələyici elektrik cihazından böyük amperaj çəkir. Əgər motor tez-tez izole edilmezse, daha ciddi zədələr ola bilər.
Bu problem, yüksək aktivləşmə amperajı ilə vaxt amperaj releləri təmin edilərək həll edilir. Bu vaxt amperaj relelərinin amperaj xarakteristikaları belə seçilir ki, aşağı aşırı yük dəyərləri üçün rele işə salınmayacaq, çünki termal yükləmə rele ondan əvvəl işə salınacaq. Amma yüksək aşırı yük dəyərləri və rotorun bloklandığı vəziyyət üçün vaxt amperaj rele, termal rele əvvəl işə salınmadan əvvəl işə salına bilər.
Beləliklə, hem dvumetalik yükləmə rele, hem də vaxt amperaj rele, tam mətələyici termal yükləmə qorunması üçün təmin edilir.
Dvumetalik termal yükləmə relelərinin əsas dezavantajı, dvumetalin istilənmə və soyulma sürəti hava temperaturu tərəfindən təsirləndiyi üçün, rele performansı fərqli hava temperaturları üçün fərqlənə bilər. Bu problem, RTD (rezistansiya temperatur detektörü) istifadə edilərək həll edilə bilər. Çox böyük və daha sofistike motorlar, RTD istifadə edərək daha dəqiq termal yükləmə qorunması ilə qorunurlar. Stator slotlarında, RTD-lər stator bükülüşü ilə birlikdə yerləşdirilir. RTD-nin rezistansi temperatur dəyişiklikləri ilə dəyişir və bu dəyişən rezistiv dəyər Wheatstone köprü şəması vasitəsilə sezilir.
Bu mətələyici termal yükləmə qorunması şeması çox sadədir. Stator RTD, balanslı Wheatstone köprüsünün bir qolu kimi istifadə olunur. Rele 49-ə keçən amperajın miqdarı, köprünün tarazlıq dərəcəsinə bağlıdır. Stator bükülüşünün temperaturu artırıldığında, detektordan keçən elektrik rezistansi artır, bu da köprün tarazlıq
