Заштита од термичка претерана нагревност на моторот
За да разбереме термална заштита од претоварување на моторот во индуктивниот мотор, можеме да дискутираме принципот на работа на трифазен индуктивен мотор. Постои еден цилиндричен статор и трифазно обмотка симетрично распределена во внатрешната периферија на статорот. Збогат такво симетрично распределение, кога се приложи трифазна напонска опрема на статорската обмотка, произведуван ја е ротирачкиот магнетно поле. Овој поле се ротира со синхронна брзина. Роторот е создаден главно од тврди медни прутки кои се кратирани на двете краеви така што формираат кавежна структура. Затоа овој мотор исто така се нарекува и индуктивен мотор со кавеж. Сепак, да дојдеме до основната точка на трифазниот индуктивен мотор – што ќе ни помогне да го разбереме ясно термалната заштита од претоварување на моторот.
Како ротирачкиот магнетен поток прекинува секоја од прутките кондуктори на роторот, ќе има индуцирана циркуларна струја која протече низ прутките кондуктори. При почетокот, роторот е спокоен, а статорското поле се ротира со синхронна брзина, релативното движење помеѓу ротирачкото поле и роторот е максимално.
Затоа, количеството прекинувања на потокот со роторските прутки е максимално, индуцираната струја е максимална при оваа состојба. Но затоа што причината за индуцираната струја е ова релативно движење, роторот ќе се обиди да го намали ова релативно движење и затоа ќе почне да се ротира во правец на ротирачкото магнетно поле за да го достигне синхронната брзина. Колку што роторот ќе дојде до синхронната брзина, овој релативен брзина помеѓу роторот и ротирачкото магнетно поле станува нула, затоа нема да има никакво дополнително прекинување на потокот и следствено нема да има никаква индуцирана струја во роторските прутки. Како индуцираната струја станува нула, нема да има потреба да се одржува нулта релативна брзина помеѓу роторот и ротирачкото магнетно поле, затоа брзината на роторот пада.
Колку што брзината на роторот пада, релативната брзина помеѓу роторот и ротирачкото магнетно поле повторно добива невоначална вредност што повторно предизвикува индуцирана струја во роторските прутки, затоа роторот ќе се обиди да го достигне синхронната брзина и ова ќе продолжи сѐ додека моторот е вклучен. Збогат овој феномен, роторот никогаш нема да достигне синхронната брзина, како и дека нема никогаш да спре да работи во нормална операција. Разликата помеѓу синхронната брзина и брзината на роторот во однос на синхронната брзина, се нарекува склизување на индуктивниот мотор.
Склизувањето во нормално функционирачки индуктивен мотор типички варира од 1% до 3% во зависност од опремната состојба на моторот. Сега ќе се обидеме да направиме карактеристики на брзина-струја на индуктивниот мотор – нека имаме пример на голем вентилатор на котел.
Во карактеристиката, Y-оската е земена како време во секунди, X-оската е земена како % од статорската струја. Кога роторот е спокоен, тоа е во почетна состојба, склизувањето е максимално, затоа индуцираната струја во роторот е максимална и поради трансформаторскиот ефект, статорот исто така ќе извлече тешка струја од опремата и тоа би било околу 600 % од номиналната струја на целосен опремен статор. Како роторот се забрзува, склизувањето се намалува, следствено роторската струја, па и статорската струја, пада до околу 500 % од номиналната струја на целосен опремен статор во 12 секунди кога брзината на роторот достигнува 80% од синхронната брзина. По тоа, статорската струја брзо пада до номиналната вредност како што роторот достигнува својата нормална брзина.
Сега ќе дискутираме за термално претоварување на електричниот мотор или проблем со преовршина на температурата на електричниот мотор и необходимоста од термална заштита од претоварување на моторот.
Кога мислиме за преовршина на температурата на моторот, првата работа што ни доаѓа на ум е претоварување. Збогат механичко претоварување, моторот извлекува повеќа струја од опремата што доведува до преовршина на температурата на моторот. Моторот исто така може да биде преовршен ако роторот е механички блокиран, тоест станува спокоен под влијание на некоја надворешна механичка сила. Во оваа состојба, моторот ќе извлече многу повеќе струја од опремата што исто така доведува до термално претоварување на моторот или проблем со преовршина на температурата. Друга причина за преовршина е ниска напонска опрема. Затоа што моќта извлечена од моторот од опремата зависи од опремната состојба на моторот, за ниска напонска опрема, моторот ќе извлече повеќа струја од опремата за да го одржи потребниот момент. Еднофазно функционирање исто така предизвикува термално претоварување на моторот. Кога една фаза од опремата е извадена од служба, преостанатите две фази извлекуваат повеќе струја за да го одржат потребниот момент на опремата и ова доведува до преовршина на температурата на моторот. Небалансирани услови меѓу три фази на опремата исто така предизвикуваат преовршина на температурата на обмотката на моторот, затоа што небалансирани системи доведуваат до негативна последователна струја во статорската обмотка. Пак, изгубувањето и повторното установување на напонската опрема може да предизвика преовршина на температурата на моторот. Затоа што изгубувањето на напонската опрема, моторот се забрзува и поради повторното установување на напонската опрема, моторот се забрзува за да го достигне номиналниот брзина и затоа моторот извлекува повеќе струја од опремата.
Затоа што термалното претоварување или преовршина на температурата на моторот може да доведе до повреда на изолацијата и повреда на обмотката, затоа за правилна термална заштита од претоварување на моторот, моторот треба да биде заштитен од следните услови
Механичко претоварување,
Блокирање на вала на моторот,
Ниска напонска опрема,
Еднофазно функционирање на опремата,
Небалансирани услови на опремата,
Изгубување и повторно установување на напонската опрема.
Најосновниот схема на заштита на моторот е термална заштита од претоварување која вистински покрива заштитата од сите поменати услови. За да разбереме основниот принцип на термалната заштита од претоварување, да испитаме шемата на основниот контролен схема на моторот.
Во фигурата горе, кога START дугме е затворено, обмотката на стартерот се енергира низ трансформаторот. Како обмотката на стартерот е енергирана, нормално отворени (NO) контакти 5 се затворени, затоа моторот добива напонска опрема на своите терминали и започнува да се ротира. Оваа обмотка исто така затвара контакт 4 што прави обмотката на стартерот енергирана дури и кога контактот на START дугме е отворен од својата затворена позиција. За да се спре моторот, има неколку нормално затворени (NC) контакти во серија со обмотката на стартерот како што е показано на фигурата. Еден од нив е контактот на STOP дугме. Ако се притисне STOP дугме, овој контакт на дугмето се отвара и прекинува континуитетот на обмотката на стартерот, следствено прави обмотката на стартерот неенергирана. Затоа контактите 5 и 4 се враќаат на своите нормално отворени позиции. Тогаш, без напонска опрема на терминалите на моторот, тој ќе се спре. Слично, ако некој од другите NC контакти (1, 2 и 3) поврзани во серија со обмотката на стартерот се отворат, тоа исто така ќе спре моторот. Овие NC контакти се електрично поврзани со различни реле за заштита за да се спре работата на моторот во различни ненормални услови.
Да погледнеме на реле за термално претоварување и неговата функција во термалната заштита од претоварување на моторот.
Секундарната страна на CT-тите во серија со опремната опрема на моторот, се поврзува со двометална лента на реле за термално претоварување (49). Како што е показано на фигурата подолу, кога струјата низ секундарната страна на било кој од CT-тите, премине неговата предодредена вредност за предодредено време, двометалната лента се прегрее и деформира што на крај ја оперира реле 49. Колку што реле 49 се оперира, NC контактите 1 и 2 се отвараат што го неенергира стартерската обмотка и затоа спира моторот.
Друга работа што треба да се запомни при давање термална заштита од претоварување на моторот. Вистински, секој мотор има некоја предодредена толеранција на претоварување. Тоа значи дека секој мотор може да работи над неговата номинална опрема за одреден дозволен период во зависност од неговата опремната состојба. Колку долго моторот може да работи сигурно за одредена опрема е специфицирана од производителот. Односот помеѓу различните опреми на моторот и соодветните дозволени периоди за работа на истиот во безбедна состојба се нарекува термална границна крива на моторот. Да погледнеме кривата на одреден мотор, дадена подолу.
Тук Y-оската или вертикалната оска претставува дозволено време во секунди, а X-оската или хоризонталната оска претставува процент на претоварување. Од кривата е јасно дека, моторот може да работи безбедно без никаква повреда поради преовршина на температурата за долга време при 100% од номиналната опрема. Може да работи безбедно 1000 секунди при 200 % од нормалната номинална опрема. Може да работи безбедно 100 секунди при 300 % од нормалната номинална опрема. Може да работи безбедно 15 секунди при 600% од нормалната номинална опрема. Горниот дел на кривата претставува нормална работна состојба на роторот, а најдонесниот дел претставува механичко блокирана состојба на роторот.
Сега, временската-строецна карактеристика на избраното реле за термално претоварување треба да се наоѓа под термалната границна крива на моторот за задоволителна и безбедна работа. Да имаме повеќе детали-
Запомните карактеристиките на почетната струја на моторот – При почетокот на индуктивниот мотор, статорската струја надминува 600 % од нормалната номинална струја, но таа останува до 10 до 12 секунди, после тоа статорската струја брзо пада до нормалната номинална вредност. Затоа, ако реле за термално претоварување се оперира пред 10 до 12 секунди за струја 600 % од нормалната номинална, моторот не може да се стартува. Затоа, може да се заклучи дека временската-строецна карактеристика на избраното реле за термално претоварување треба да се наоѓа под термалната границна крива на моторот, но над карактеристиките на почетната струја на моторот. Веројатната позиција на карактеристиките на термалната струја на релеот е ограничена со овие две поменати криви како што е показано на графот со истакнато област.
Друга работа што треба да се запомни при изборот на реле за термално претоварување. Ова реле не е моментално реле. Тоа има минимална забостава во операцијата затоа што двометалната лента бара минимално време да се загреје и деформира за максимална вредност на оперативна струја. Од графот се наоѓа дека релеот за термално претоварување ќе се оперира после 25 до 30 секунди ако роторот е изненаду механички блокиран или моторот не успее да се стартува. Во оваа состојба, моторот ќе извлече огромна струја од опремата. Ако моторот не се изолира подобро, може да се случат тешки повреди.
Овој проблем се надминува со давање на реле за време-струја со висок подигач. Карактеристиките на временската-строецна струја на овие реле за претоварување се избираат така што за пониска вредност на претоварување, релеот не ќе се оперира затоа што релеот за термално претоварување ќе се активира пред него. Но за повисока вредност на претоварување и за блокирана состојба на роторот, релеот за време-струја ќе се оперира вместо релеот за термално претоварување затоа што првото ќе се активира многу пред второто.
Затоа, и двометалното реле за претоварување и релеот за време-струја се даваат за целосна термална заштита од претоварување на моторот.
Постои една главна недостаток на двометалното реле за термално претоварување, затоа што стапот на загревање и хладење на двометалот е повликан од околниот температур, перформансата на релеот може да се разликува за различни околни температури. Овој проблем може да се надмине со користење на RTD или детектор на температура со отпор. По големите и поблагородените мотори се заштитуваат против термално претоварување повеќе точно со користење на RTD. Во слотовите на статорот, RTD-тите се поставуваат
