Pangangalaga sa Sobrang Init ng Motor
Para maintindihan ang motor thermal overload protection sa induction motor, maaari nating talakayin ang prinsipyo ng operasyon ng three phase induction motor. Mayroong isang cylindrical stator at isang three phase winding na simetriko na nakapaligid sa inner periphery ng stator. Dahil sa ganitong simetrikong pagkakalat, kapag may three phase power supply na inilapat sa stator winding, ginagawa ito ng rotating magnetic field. Ito ay umiikot sa synchronous speed. Ang rotor ay nabuo sa induction motor sa pamamagitan ng solid copper bars na shorted sa parehong dulo upang bumuo ng cylinder cage-like structure. Dahil dito, tinatawag din itong squirrel cage induction motor. Ngunit, bawas na tayo sa pangunahing punto ng three phase induction motor - na makakatulong sa atin para mas maintindihan ang motor thermal overload protection.
Kapag ang rotating magnetic flux ay kumutit ng bawat bar conductor ng rotor, may induced circulating current na lumiliko sa mga bar conductors. Sa simula, ang rotor ay naka-pause at ang stator field ay umiikot sa synchronous speed, ang relasyon ng motion sa pagitan ng rotating field at rotor ay maximum. Kaya, ang rate ng cuts ng flux sa rotor bars ay maximum, at ang induced current ay maximum sa kondisyong ito. Ngunit, dahil ang sanhi ng induced current ay ang relative speed, ang rotor ay susubukan na bawasan ang relative speed at kaya ito ay magsisimulang umikot sa direksyon ng rotating magnetic field upang makahabol sa synchronous speed. Kapag ang rotor ay umabot sa synchronous speed, ang relative speed sa pagitan ng rotor at rotating magnetic field ay zero, kaya walang further flux cutting at hindi magkakaroon ng induced current sa rotor bars. Dahil ang induced current ay zero, walang further need ng maintaining zero relative speed sa pagitan ng rotor at rotating magnetic field kaya ang bilis ng rotor ay bababa.
Kapag ang bilis ng rotor ay bumaba, ang relative speed sa pagitan ng rotor at rotating magnetic field ay muling nakakamit ng non-zero value na muling nagiging sanhi ng induced current sa rotor bars, kaya ang rotor ay muling susubukan na makamit ang synchronous speed at ito ay magpapatuloy hanggang ang motor ay naka-on. Dahil sa phenomenon na ito, ang rotor ay hindi kailanman makakamit ang synchronous speed at hindi rin ito magpapahinto ng pag-ikot sa normal operation. Ang pagkakaiba sa pagitan ng synchronous speed at rotor speed sa respeto ng synchronous speed, ay tinatawag na slip ng induction motor.
Ang slip sa normally running induction motor ay karaniwang nag-iiba mula 1% hanggang 3% depende sa loading condition ng motor. Ngayon, susubukan natin lumikha ng speed current characteristics ng induction motor - hayaan nating magkaroon ng halimbawa ng large boiler fan.
Sa characteristic, ang Y axis ay kinuha bilang oras sa segundo, ang X axis ay kinuha bilang % ng stator current. Kapag ang rotor ay naka-pause, ang slip ay maximum kaya ang induced current sa rotor ay maximum at dahil sa transformation action, ang stator ay magdraw din ng heavy current mula sa supply at ito ay magiging around 600% ng rated full load stator current. Habang ang rotor ay pinadadaloy, ang slip ay nabawasan, kaya ang rotor current at stator current ay bumaba sa around 500% ng full load rated current sa loob ng 12 seconds kapag ang rotor speed ay umabot sa 80% ng synchronous speed. Pagkatapos noon, ang stator current ay mabilis na bumaba sa rated value habang ang rotor ay umabot sa normal speed.
Ngayon, susubukan nating talakayin ang thermal over loading ng electrical motor o over heating problem ng electric motor at ang kailangan ng motor thermal overload protection.
Kapag isinasagawa natin ang overheating ng motor, ang unang bagay na sumisipa sa ating isip ay ang over loading. Dahil sa mechanical over loading, ang motor ay nagdraw ng mas mataas na current mula sa supply na nagdudulot ng excessive over heating ng motor. Ang motor ay maaari ring ma-overheat kung ang rotor ay mechanically locked, i.e., naging stationary dahil sa anumang external mechanical force. Sa sitwasyong ito, ang motor ay magdraw ng mas mataas na current mula sa supply na nagdudulot ng thermal over loading ng electrical motor o excessive over heating problem. Ang isa pang sanhi ng overheating ay ang mababang supply voltage. Dahil ang power id draw ng motor mula sa supply ay depende sa loading condition ng motor, para sa mas mababang supply voltage, ang motor ay magdraw ng mas mataas na current mula sa mains upang panatilihin ang required torque. Ang single phasing ay nagdudulot din ng thermal over loading ng motor. Kapag ang isang phase ng supply ay out of service, ang natitirang dalawang phases ay magdraw ng mas mataas na current upang panatilihin ang required load torque at ito ay nagdudulot ng overheating ng motor. Ang unbalance condition sa pagitan ng tatlong phases ng supply ay nagdudulot rin ng over heating ng motor winding, dahil ang unbalance system ay nagresulta sa negative sequence current sa stator winding. Muli, dahil sa biglaang pagkawala at reestablishment ng supply voltage, maaaring magdulot ng excessive heating ng motor. Dahil sa biglaang pagkawala ng supply voltage, ang motor ay de-accelerated at dahil sa biglaang reestablishment ng voltage, ang motor ay accelerated upang makamit ang rated speed at kaya ang motor ay magdraw ng mas mataas na current mula sa supply.
Dahil ang thermal over loading o over heating ng motor ay maaaring magdulot ng insulation failure at damage ng winding, kaya para sa proper motor thermal overload protection, ang motor ay dapat protektahan laban sa mga sumusunod na kondisyon
Mechanical over loading,
Stalling ng motor shaft,
Mababang supply voltage,
Single phasing ng supply mains,
Unbalancing ng supply mains,
Biglaang pagkawala at rebuilding ng supply voltage.
Ang pinakabasic na protection scheme ng motor ay ang thermal over load protection na unang-una na covers ang proteksyon ng lahat ng nabanggit na kondisyon. Para maintindihan ang basic principle ng thermal over load protection, susubukan nating suriin ang schematic diagram ng basic motor control scheme.
Sa larawan sa itaas, kapag ang START push button ay sarado, ang starter coil ay energized sa pamamagitan ng transformer. Kapag ang starter coil ay energized, ang normally open (NO) contacts 5 ay sarado kaya ang motor ay nakakakuha ng supply voltage sa kanyang terminal at ito ay magsisimulang umikot. Ang start coil na ito ay nag-sasarado rin ng contact 4 na nagpapanatili ng starter coil na energized kahit ang START push button contact ay hindi na nasa close position. Upang itigil ang motor, may ilang normally closed (NC) contacts sa series na may starter coil tulad ng ipinapakita sa larawan. Isa sa kanila ang STOP push button contact. Kung ang STOP push button ay pindutan, ang button contact ay bukas at nagbubukas ng continuity ng starter coil circuit na kaya ang starter coil ay de-energized. Kaya ang contact 5 at 4 ay bumabalik sa kanilang normal na open position. Kaya, sa absence ng voltage sa motor terminals, ito ay hihinto sa pag-ikot. Parehong, kahit anong iba pang NC contacts (1, 2 at 3) na konektado sa series na may starter coil, kung bukas, ito ay hihintuin din ang motor. Ang mga NC contacts na ito ay elektrikal na coupled sa iba't ibang protection relays upang itigil ang operasyon ng motor sa iba't ibang abnormal conditions.
Tingnan natin ang thermal over load relay at ang kanyang function sa motor thermal overload protection.
Ang secondary ng CTs sa series na may motor supply circuit, ay konektado sa bimetallic strip ng thermal over load relay (49). Tulad ng ipinapakita sa larawan sa ibaba, kapag ang current sa secondary ng anumang CTs, lumampas sa itinakdang values para sa itinakdang oras, ang bi-metallic strip ay over heated at ito ay deforms na kaya nag-ooperate ang relay 49. Kapag ang relay 49 ay nag-operate, ang NC contacts 1 at 2 ay binuksan na nagde-energize ang starter coil at kaya itigil ang motor.
Isa pang bagay na dapat tandaan sa pagbibigay ng motor thermal overload protection. Tatsulok ang bawat motor ay mayroong itinakdang overload tolerance value. Ibig sabihin, ang bawat motor ay maaaring tumakbo sa ibabaw ng rated load nito para sa tiyak na allowable period depende sa loading condition nito. Kung gaano katagal ang motor ay maaaring tumakbo nang ligtas para sa partikular na load ay in-specify ng manufacturer. Ang relasyon sa pagitan ng iba't ibang loads sa motor at ang corresponding allowable periods para sa pagtakbo nito nang ligtas ay tinatawag na thermal limit curve ng motor. Tingnan natin ang curve ng isang partikular na motor, ibinigay sa ibaba.
Dito, ang Y axis o vertical axis ay kumakatawan sa allowable time sa segundo at ang X axis o horizontal axis ay kumakatawan sa percentage ng overload. Dito, malinaw mula sa curve na, ang motor ay maaaring tumakbo nang ligtas nang walang damage dahil sa overheating para sa mahabang panahon sa 100% ng rated load. Ito ay maaaring tumakbo nang ligtas ng 1000 segundos sa 200% ng normal rated load. Ito ay maaaring tumakbo nang ligtas ng 100 segundos sa 300% ng normal rated load. Ito ay maaaring tumakbo nang ligtas ng 15 segundos sa 600% ng normal rated load. Ang upper portion ng curve ay kumakatawan sa normal running condition ng rotor at ang lower most portion ay kumakatawan sa mechanical locked condition ng rotor.
Ngayon, ang operating time Vs actuating current curve ng napiling thermal over load relay ay dapat na nasa ilalim ng thermal limit curve ng motor para sa satisfactory at safe operation. Hayaan nating magkaroon ng diskusyon sa mas detalyadong-
Tandaan ang characteristics ng starting current ng motor - Sa panahon ng start up ng induction motor, ang stator current ay lumampas sa 600% ng normal rated current ngunit ito ay nananatili hanggang 10 to 12 seconds pagkatapos ang stator current ay biglang bumaba sa normal rated value. Kaya, kung ang thermal overload relay ay nag-operate bago ang 10 to 12 seconds para sa current 600% ng normal rated, ang motor ay hindi maaaring magsimula. Kaya, maaaring masabi na ang operating time Vs actuating current curve ng napiling thermal over load relay ay dapat na nasa ilalim ng thermal limit curve ng motor ngunit nasa itaas ng starting current characteristics curve ng motor. Probable position ng thermal current relay characteristics ay bounded sa mga curves na ito tulad ng ipinapakita sa graph sa highlighted area.
Isa pang bagay na dapat tandaan sa pagpili ng thermal overload relay. Ang relay na ito ay hindi instantaneous relay. May minimum delay ito sa operasyon dahil ang bimetallic strip ay nangangailangan ng minimum oras upang mainit at deform para sa maximum value ng operating current. Mula sa graph, natagpuan na ang thermal relay ay mag-operate pagkatapos ng 25 to 30 seconds kung ang rotor ay biglang mechanically blocked o ang motor ay hindi magsisimula. Sa sitwasyong ito, ang motor ay magdraw ng malaking current mula sa supply. Kung ang motor ay hindi ma-isolate agad, maaaring magkaroon ng severe damage.
Ang problema na ito ay nasolusyunan sa pamamagitan ng pagbibigay ng time over current relay na may mataas na pickup. Ang time current characteristics ng mga over current relays ay napili nang ganoon na para sa mas mababang value ng over load, ang relay ay hindi mag-operate dahil ang thermal overload relay ay mag-aactuate bago ito. Ngunit para sa mas mataas na value ng overload at para sa blocked rotor condition, ang time over load relay ang mag-operate kesa sa thermal relay dahil ang former ay mag-aactuate mas maaga kaysa sa latter.
Kaya ang parehong bimetallic over load relay at time over current relay ay ibinibigay para sa complete motor thermal overload protection.
May isang pangunahing disadvantage ng bimetallic thermal over load relay, dahil ang rate ng pag-init at paglalamig ng bi-metal ay naapektuhan ng ambient temperature, ang performance ng relay ay maaaring magkaiba para sa iba't ibang ambient temperatures. Ang problema na ito ay maaaring malampasan sa pamamagitan ng paggamit ng RTD o resistance temperature detector. Ang mas malalaki at mas sophisticated motors ay protektahan nang mas accurate laban sa thermal over load sa pamamagitan ng paggamit ng RTD. Sa stator slots, ang RTDs ay inilagay kasama ang stator winding. Ang resistance ng RTD ay nagbabago depende sa temperatura at ang nagbago na resistive value ay sensed ng Wheatstone bridge circuit.
Ang motor thermal overload protection scheme na ito ay napakasimple. Ang RTD ng stator ay ginagamit bilang isang arm ng balanced Wheatstone bridge. Ang amount ng current sa pamamagitan ng relay 49 ay depende sa degree ng unbalancing ng bridge. Kapag ang temperatura ng stator winding ay tumaas, ang electrical resistance ng detector ay tumaas na nagdisturb sa balanced condition ng bridge. Bilang resulta, ang current ay magsisimulang lumiko sa pamamagitan ng relay 49 at ang relay ay mag-operate pagkatapos ng itinakdang value ng unbalanced current at ultimately ang starter contact ay bukas upang itigil ang supply sa motor.
Statement: Respect the original, good articles worth sharing, if there is infringement please contact delete.
