Mootori soojenõut kaitse

Mitori termilülituskaitsmise mõistmiseks induktiivses mooris võime arutada kolmefaaslist induktiivset moori tööpõhimõtet. Seal on üks silindrilise kuju stator ja kolmefaasilised vedelikud on sümmeetriliselt jaotatud statori sisemises ümbermõõdul. Sellise sümmeetrilise jaotuse tõttu, kui kolmefaaselise vooluallikaga statori vedelikele antakse energiat, siis tekib keerlev magnetväli. See väli keerub sinkroonkiirusel. Rotor induktiivses mooris on peamiselt loodud mitmete terviklikult koppidega varustatud kuparjaladega, mis on mõlemal otsal nii lühidalt, et nad moodustavad silindrilise kujuga struktuuri. Sellepärast nimetatakse seda moori ka eekerehe induktiivseks mooriks. Kuid jääme põhiteemale – mis aitab meil selgemini mõista motor thermal overload protection.

Kuna keerlev magnetfluss lõikab iga rotori juhtjärgu, siis tekkib juhtjärgudes sissesõiduv ringvool. Alguses on rotor paigus ja statori väli keerub sinkroonkiirusel, seega on suhteline liikumine rotori ja keerleva vahendiku vahel maksimaalne. Seetõttu on flussi lõikamise kiirus maksimaalne, samuti on sissesõiduv vool see tingimusel maksimaalne. Kuid kuna sissesõiduv vool on põhjustatud selle suhtelise kiiruse poolt, püüab rotor vähendada seda suhtelist kiirust ja seega hakkab ta keeruma keeruva magnetvälja suunas, et saavutada sinkroonkiirus. Kui rotor jõuab sinkroonkiirusele, siis suhteline kiirus rotori ja keeruva magnetvälja vahel muutub nulliks, seega ei ole enam flussi lõikamist ega sissesõiduvat voogu rotori juhtjärgudes. Kuna sissesõiduv vool on null, ei ole enam vajalik suhtelist kiirust nulliks hoida, seega langab rotor kiirus.

Kui rotor kiirus langab, siis suhteline kiirus rotori ja keeruva magnetvälja vahel uuesti saab nullist erineva väärtuse, mis uuesti põhjustab sissesõiduvat voogu rotori juhtjärgudes, siis rotor uuesti püüab saavutada sinkroonkiiruse ja see jätkub kuni motor on sisse lülitatud. Selle fenomeni tõttu ei saavuta rotor kunagi täpselt sinkroonkiirust ega ka peata käimist normaalsetes töötingimustes. Rotori kiiruse ja sinkroonkiiruse erinevust nimeatakse induktiivse moori lülitumiseks.

Tavaliselt töötava induktiivse moori lülitumine tavaliselt varieerub 1% kuni 3% sõltuvalt moori töökoormusest. Nüüd püüame joonestada induktiivse moori kiirus-voolu omadusi – näiteks suure keetlase ventilatore.

Omaduste graafikul on Y-teljeks aeg sekundites, X-teljeks % statori voolust. Kui rotor on paigus, see on käivitamise tingimus, siis lülitumine on maksimaalne, seega on sissesõiduv vool rotoris maksimaalne ja transformeerimise toimingu tõttu pannakse stator ka suurelt voolu allikast ja see on umbes 600% täistöökormist statori voolust. Kuna rotor kiirendub, lülitumine väheneb, seega väheneb ka rotor vool ja statori vool langeb umbes 500% täistöökormist statori voolust 12 sekundi jooksul, kui rotor kiirus saavutab 80% sinkroonkiirusest. Pärast seda langeb statori vool kiiresti täistöökormist voolule, kui rotor jõuab oma tavapärase kiirusele.

Nüüd arutame elektrimoori termilülituskaitsmist või elektrimoori ülekuuma probleemi ja motor thermal overload protection vajalikkust.
Kui mõtleme ülekuuma moorile, esimene asi, mis meie meeles esineb, on ülekohustamine. Mootor võtab ülekohustamise tõttu suurema voolu allikast, mis viib ülekuuma. Motor võib ka ülekuuma saada, kui rotor on mehaaniliselt lukustatud, st staabilsenud. Sel juhul võtab motor ülemaara suure voolu allikast, mis viib termilülituskaitsmise või ülekuuma probleemile. Teine ülekuuma põhjus on madal toitepinge. Kuna mootor võtab voolu sõltuvalt töökoormusest, madala toitepinge korral võtab mootor suurema voolu, et säilitada vajalik moment. Ühe faasi puudumine põhjustab motor thermal overload protection. Kui üks toitefaasi on välja jäänud, võtavad jäänud kaks faasi suuremat voolu, et säilitada vajalik töökoormus ja see viib ülekuuma. Kolme faasi tasakaalu puudumine põhjustab ka moori juhtjärgude ülekuuma, kuna tasakaalustamatu süsteem toob kaasa negatiivse järjekorra voolu statori juhtjärgudes. Samuti võib toitepinge kiire kadumine ja taastamine põhjustada ülekuuma. Kuna toitepinge kadumisel deakiirendub mootor ja pingete taastumisel kiirendub mootor, et saavutada tema täiskiirus, siis mootor võtab suurema voolu allikast.