Moottorin lämpösuojakatkaisu
Ymmärtääksemme moottorin lämpökuormitus suojausta induktiomoottorissa voimme käsitellä kolmivaiheisen induktiomoottorin toimintaperiaatetta. Moottorissa on yksi sylinterimainen stator ja kolmivaiheinen kierros on symmetrisesti jakautunut statorin sisäpiiriin. Tällaisen symmetrisen jakautumisen vuoksi, kun kolmivaiheinen virtalähde kytketään statorin kierrokseen, syntyy pyöriävä magneettikenttä. Tämä kenttä pyörii synkronisessä nopeudessa. Rotori luodaan induktiomoottoriin pääasiassa useilla kapeilla kuparipalkkeilla, jotka on lyhennetty molempiin päihin niin, että ne muodostavat kuusiksen kaltainen rakennepiiri. Siksi tätä moottoria kutsutaan myös kuisukäyrämoottoriksi. Kuitenkin palataan kolmivaiheisen induktiomoottorin peruspisteeseen - joka auttaa meitä ymmärtämään selkeästi moottorin lämpökuormitus suojauksen.
Kun pyöriävä magneettifluxi leikkaa jokaisen rotorin palkkipohjaisen johtimen, syntyvä kuljetusvirta virtaa palkkipohjaisissa johtimissa. Käynnistyksessä rotorin on pysyttävä paikoillaan ja statorin kentän on pyörittävä synkronisessä nopeudessa, jolloin liikkeen suhteellinen nopeus välillä pyöriävää kenttää ja rotoria on maksimaalinen.
Näin ollen fluxin leikkaaminen rotorin palkkipohjaisissa johtimissa on maksimaalista, ja indusoitu virta on tässä tilanteessa maksimaalinen. Mutta koska indusoitu virta on tämä suhteellinen nopeus, rotorin tavoitteena on vähentää tätä suhteellista nopeutta, ja siksi se alkaa pyöriä pyöriävän magneettikentän suuntaan saavuttaakseen synkronisen nopeuden. Heti kun rotorin nopeus saavuttaa synkronisen nopeuden, tämä suhteellinen nopeus välillä rotoria ja pyöriävää magneettikenttää nollautuu, joten ei ole enää mitään fluxin leikkaamista eikä sen seurauksena indusoitua virtaa rotorin palkkipohjaisissa johtimissa. Kun indusoitu virta nollautuu, ei ole enää tarvetta ylläpitää nollaa suhteelliselle nopeudelle välillä rotoria ja pyöriävää magneettikenttää, joten rotorin nopeus laskee.
Heti kun rotorin nopeus laskee, suhteellinen nopeus välillä rotoria ja pyöriävää magneettikenttää saavuttaa uudelleen nollasta poikkeavan arvon, mikä taas aiheuttaa indusoitun virran rotorin palkkipohjaisissa johtimissa, jonka jälkeen rotorin tavoitteena on jälleen saavuttaa synkroninen nopeus, ja tämä jatkuu, kunnes moottori on sammutettu. Tämän ilmiön vuoksi rotorin ei koskaan saavuta synkronista nopeutta eikä se lopeta toimintansa normaalissa käytössä. Synkronisen nopeuden ja rotorin nopeuden välinen ero suhteessa synkroniseen nopeuteen kutsutaan induktiomoottorin hajoamiseksi.
Normaalisti toimivan induktiomoottorin hajoama vaihtelee yleensä 1-3 prosentin välillä riippuen moottorin kuorman määrästä. Nyt yritämme piirtää induktiomoottorin nopeus-virta-ominaisuudet - otetaan esimerkiksi iso keittokattilan tuulilasi.
Ominaisuudessa Y-akseli on aika sekunteissa, X-akseli on % statorin virta. Kun rotorin on paikoillaan eli käynnistyssituaatiossa, hajoama on maksimaalinen, joten indusoitu virta rotorissa on maksimaalinen ja muunnosvaikutuksen vuoksi statorin virta on myös suuri ja se on noin 600 % statorin täyteen kuorman virta. Kun rotorin nopeus kasvaa, hajoama vähenee, ja siten rotorin virta ja statorin virta laskevat noin 500 % täydestä kuorman virtasta 12 sekunnissa, kun rotorin nopeus saavuttaa 80 % synkronisesta nopeudesta. Tämän jälkeen statorin virta laskee nopeasti normaaliin arvoonsa, kun rotorin nopeus saavuttaa normaalin nopeutensa.
Nyt käsittelemme sähkömoottorin lämpökuormitusta tai sähkömoottorin ylilämpenemisongelmaa ja moottorin lämpökuormitus suojauksen tarvetta.
Aina kun ajattelemme moottorin ylilämpenemistä, ensimmäiseksi mieleen tulee ylikuormitus. Mekaanisen ylikuormituksen vuoksi moottori nostaa suurempaa virtaa virtalähteestä, mikä johtaa siihen, että moottori lämpenee liikaa. Moottori voi myös ylilämpenähdä, jos rotorin on mekaanisesti lukittu, eli se on paikoillaan ulkoisen mekaanisen voiman vuoksi. Tässä tilanteessa moottori nostaa suurempaa virtaa virtalähteestä, mikä myös johtaa sähkömoottorin lämpökuormitukseen tai ylilämpenemisongelmaan. Toinen ylilämpenemisen syy on alhainen virtalähde. Koska moottorin virta riippuu moottorin kuorman määrästä, alhaalla virtalähteellä moottori nostaa suurempaa virtaa päästäkseen vaadittuun torkeen. Yksi vaihe pois palvelusta myös aiheuttaa moottorin lämpökuormituksen. Kun yksi virtalähden vaihe on palvelusta, jäljellä olevat kaksi vaihetta nostavat suurempaa virtaa ylläpitääkseen vaadittua kuormatuksen torkeen, mikä johtaa moottorin ylilämpenemiseen. Kolmen vaiheen välillä oleva epätasapaino aiheuttaa myös moottorin kierroksen ylilämpenemisen, koska epätasapainojohtoinen järjestelmä johtaa negatiiviseen järjestyksen virtaan statorin kierrossa. Uudelleen, yhtäkkiä virtalähteen häviö ja sen uudelleenperustaminen voi aiheuttaa moottorin ylilämpenemisen. Koska virtalähteen yhtäkkiä häviö johtaa moottorin hidastumiseen ja yhtäkkiä virtalähteen uudelleenperustaminen johtaa moottorin kiihdyttämiseen saavuttaakseen sen asetetun nopeuden, moottori nostaa suurempaa virtaa virtalähteestä.
Koska moottorin lämpökuormitus tai ylilämpeneminen voi johtaa eristysmateriaalin epäonnistumiseen ja kierroksen vaurioitumiseen, moottorin tulisi suojautua seuraavien tilanteiden varalta
mekaaninen ylikuormitus,
rotorin pysähtyminen,
alhainen virtalähde,
yksi vaihe pois palvelusta,
virtalähteen epätasapaino,
yhtäkkiä virtalähteen häviö ja sen uudelleenperustaminen.
Moottorin perussuojajärjestelmä on lämpökuormitus suoja, joka peittää pääasiassa kaikki edellä mainitut suojaukset. Ymmärtääksesi lämpökuormitus suojauksen periaatetta tarkastelemme perusmoottorin ohjausjärjestelmän piirikaaviota.
Edellä olevassa kuvassa, kun ALOITA-nappi suljetaan, käynnistyskierros aktivoidaan muuntajan kautta. Kun käynnistyskierros on aktivointi, yleensä avoimet (NO) yhteydet 5 suljetaan, joten moottori saa virtalähteen terminaaleilleen ja se alkaa pyöriä. Tämä käynnistyskierros sulkee myös yhteyden 4, mikä pitää käynnistyskierroksen aktivoiduna, vaikka ALOITA-nappi suljetaankin. Moottorin pysäyttämiseksi on useita yleensä suljettuja (NC) yhteyksiä sarjassa käynnistyskierroksen kanssa, kuten kuvassa näkyy. Yksi niistä on PYSÄHTY nappi. Jos PYSÄHTY-nappia painetaan, tämä nappiyhteys avautuu ja katkaisee käynnistyskierroksen jatkuvuuden, mikä johtaa käynnistyskierroksen deaktivointiin. Tällöin yhteydet 5 ja 4 palautuvat yleensä avoimeen asentoon. Virta puuttuessa moottorin terminaaleista se lopulta pysähtyy. Samalla tavalla, jos minkä tahansa muun NC-yhteyden (1, 2 ja 3), jotka ovat sarjassa käynnistyskierroksen kanssa, avataan, se myös pysäyttää moottorin. Nämä NC-yhteydet ovat sähköisesti kytkettyjä eri suojareleihin, jotta moottorin toiminta voidaan pysäyttää erilaisissa epänormaaleissa tilanteissa.
Tarkastelemme lämpökuormitusreléyn ja sen toimintaa moottorin lämpökuormitus suojauksessa.
CT:n toissijainen, joka on sarjassa moottorin virtalähdessä, on yhdistetty lämpökuormitusrelén (49) bimetallilevyn kanssa. Kuten alla olevassa kuvassa näkyy, kun virta CT:n toissijaisessa ylittää sen ennakkoon asetetun arvon tietyksi aikaksi, bimetallilevy ylilämpenee ja se muuntuu, mikä lopulta aktivoi relén 49. Heti, kun relé 49 on aktivoidu, NC-yhteydet 1 ja 2 avautuvat, mikä deaktivoi käynnistyskierroksen ja pysäyttää moottorin.
Toinen asia, joka on muistettava moottorin lämpökuormitus suojauksessa. Jokaisella moottorilla on itse asiassa jokin ennakkoon asetettu ylikuormituskyky. Tämä tarkoittaa, että jokainen moottori voi toimia yli sen asetetun kuorman tietylle sallitulle ajanjakson mukaan sen kuorman mukaan. Kuinka kauan moottori voi toimia turvallisesti tietylle kuormalle, on määritelty valmistajalta. Eri kuormitusten ja niiden sallittujen aikojen suhde, jossa moottori voi toimia turvallisesti, viitataan moottorin lämpörajojen käyrään. Tarkastelemme tietylle moottorille annettua käyrää, joka on alla olevassa kuvassa.
Tässä Y-akseli tai pystyakseli edustaa sallittua aikaa sekunteissa ja X-akseli tai vaaka-akseli edustaa ylikuormituksen prosenttiosuutta. Tästä käyrästä on selvää, että moottori voi toimia turvallisesti ilman vaurioita ylilämpenemisen vuoksi pitkäksi aikaa 100 % asetetun kuorman mukaan. Se voi toimia turvallisesti 1000 sekuntia 200 % normaalin asetetun kuorman mukaan. Se voi toimia turvallisesti 100 sekuntia 300 % normaalin asetetun kuorman mukaan. Se voi toimia turvallisesti 15 sekuntia 600 % normaalin asetetun kuorman mukaan. Käyrän yläosa edustaa rotorin normaalia toimintatilaa ja alin osa edustaa rotorin mekaanisesti lukittua tilaa.
Nyt valitun lämpökuormitusrelén toiminta-aika-versus-aktivoiva virta-käyrän tulisi sijaita moottorin lämpörajojen käyrän alapuolella, jotta toiminta olisi tyydyttävä ja turvallinen. Tarkastelemme lisää yksityiskohtia-
Muista induktiomoottorin käynnistysvirran ominaisuudet - Induktio moottorin käynnistyksessä statorin virta menee yli 600 % normaalin asetetun virtan, mutta se pysyy vain 10-12 sekuntia, jonka jälkeen statorin virta laskee nopeasti normaaliin arvoonsa. Joten jos lämpökuormitusrelé aktivoituu ennen 10-12 sekuntia 600 % normaalin asetetun virtan, moottoria ei voi käynnistää. Siksi voidaan päätellä, että valitun lämpökuormitusrelén toiminta-aika-versus-aktivoiva virta-käyrän tulisi sijaita moottorin lämpörajojen käyrän alapuolella, mutta yläpuolella käynnistysvirran ominaisuuskäyrän. Lämpökuormitusrelén ominaisuuskäyrän todennäköinen sijainti on rajattu näillä kahdella käyrällä, kuten graafissa korostettu alue näyttää.
Toinen asia, joka on muistettava lämpökuormitusrelén valinnassa. Tämä relé ei ole välittömästi toimiva. Sillä on vähimmäisaika toiminnassa, koska bimetallilevyn on vaadittu vähintään aikaa lämpenähdä ja muodostua maksimaaliselle toimintavirtalle. Graafista nähdään, että lämpökuormitusrelé aktivoituu 25-30 sekunnissa, jos rotorin on yhtäkkiä lukittu mekaanisesti tai moottori epäonnistuu käynnistymässä. Tässä tilanteessa moottori nostaa suuren virtamäärän virtalähteestä. Jos moottoria ei eroteta pian, voi tapahtua vakavia vaurioita.
Tämä ongelma ratkaistaan antamalla aikavirtasuojarele suurella ottorilla. Nämä aikavirtasuojareleiden aika-virta-ominaisuudet on valittu niin, että pienemmälle ylikuormituksen arvolle, relé ei aktivoituisi, koska lämpökuormitusrelé aktivoituisi ennen sitä. Mutta suuremmalle ylikuormituksen arvolle ja lukitulle rotorin tilanteelle aikavirtasuojarele aktivoituu lämpökuormitusrelén sijaan, koska se aktivoituu paljon nopeammin kuin jälkimmäinen.
Siksi molemmat bimetalliset lämpökuormitusrelé ja aikavirtasuojarele on asennettu täydellä moottorin lämpökuormitus suojaukseksi.
On yksi pääasiallinen haittapuoli bimetalliselle lämpökuormitusrelélle, sillä bimetallin lämpenemisen ja jähmetymisen nopeus on vaikutettu ympäristölämpötilalla, joten relén toiminta voi vaihdella eri ympäristölämpötiloissa. Tämä ongelma voidaan ratkaista RTD:n (resistanssilämpömittarin) käytöllä. Suuremmat ja monimutkaisemmat moottorit suojataan lämpökuormituksen vastaisesti tarkemmin RTD:n avulla. Statorin raideissa RTD:t asennetaan statorin kieroksen kanssa. RTD:n resistanssi muuttuu lämpötilan muuttuessa, ja tämä muuttunut resistanssiarvo havaitaan Wheatstone-silta-kytkentän avulla.
Tämä moottorin lämpökuormitus suojajärjestelmä on hyvin yksinkertainen. Statorin RTD käytetään tasapainotetun Wheatstone-silta-kytkentän yhden käsivarren. Relén 49 läpi kulkevan virran määrä riippuu silta-kytkentän epätasapainon asteesta. Kun statorin kieroksen lämpötila nousee, mittarin sähköinen resistanssi kasvaa, mikä häiritsee silta-kytkentän tasapainotetun tilan. Tämän seurauksena virta alkaa kulkea relén 49 läpi, ja relé aktivoituu määrätyllä epätasapainovirtan arvolla, ja lopulta käynnistysyhteys avautuu moottorin virta-annetun katkaisemiseksi.
Lause: Kunnioita alkuperäistä, hyviä artikkeleita on jakoitettava, jos on tekijänoikeusloukkausta ota yhteyttä poistamista varten.
