Relè di protezione motore per motori ad induzione ad alta tensione

Oltre il 90% dei motori utilizzati in un'industria sono motori a induzione, poiché sono economici, robusti e facili da mantenere. Per i motori ad alta potenza (>250HP) preferiamo la tensione elevata, poiché ridurrà la corrente di funzionamento e le dimensioni del motore.

Perché abbiamo bisogno della protezione dei motori?

Per comprendere ciò, dobbiamo conoscere il costo associato al guasto del motore, cioè:

• Perdita di produzione (costo di produzione)

• Sostituzione del motore (costo di sostituzione)

• Costo di riparazione

• Costo delle ore uomo a causa di questa emergenza

La funzione di base di un relè di protezione è identificare il guasto e isolare la parte difettosa dalla parte sana del sistema. Ciò migliorerà l'affidabilità del sistema di alimentazione.
Per la protezione del motore, dobbiamo identificare le varie cause di guasto e affrontarle. Le varie cause di guasto sono le seguenti:

• Stress termico sulle spire

• Monofase

• Guasto a terra

• Cortocircuito

• Rottore bloccato

• Numero di avviamenti caldi

• Guasto ai cuscinetti

Descrizioni brevi delle diverse cause di guasto sono riportate di seguito:

• Stress Termico sulle Spire –
  Se un motore funziona continuamente oltre la sua capacità nominale, questo surriscalderà le spire e l'isolamento. Successivamente, l'isolamento delle spire si deteriorerà, causando il guasto del motore. Se la tensione è inferiore al valore progettato, anche in questo caso le spire si surriscalderanno alla carica nominale e può verificarsi il guasto del motore.

• Monofase –
  La perdita di una fase fornita al motore (nel caso di un motore trifase) porta alla monofase. Se avviamo il motore con carico, allora il motore fallirà a causa dell' squilibrio.

• Guasto a Terra –
  Se qualsiasi parte delle spire entra in contatto con il terreno, possiamo dire che il motore è a terra. Se avviamo il motore, ciò porterà al guasto del motore.

• Cortocircuito –
  Se c'è un contatto tra due fasi di un avvolgimento trifase o tra le spire di una fase, allora questo sarà definito come cortocircuito.

• Rottore Bloccato –
  Se l'equipaggiamento azionato è in condizione di blocco o l'albero del motore è bloccato, allora questo è noto come rottore bloccato. Se avviamo il motore, allora fallirà.

• Numero di Avviamenti Caldi –
  Ogni motore è progettato per sopportare un certo numero di avviamenti caldi. Consideriamo un motore in funzione, se lo fermiamo e lo riavviamo immediatamente, allora questo è chiamato avviamento caldo. A seconda della curva termica del motore, dobbiamo dare un certo tempo per abbassare la temperatura delle spire.

• Guasto ai Cuscinetti –
  Se i cuscinetti falliscono, allora ci sarà attrito tra il rotore e lo statore, causando danni fisici all'isolamento e alle spire. Il guasto ai cuscinetti può essere evitato monitorando la temperatura dei cuscinetti. Il rilevatore di temperatura dei cuscinetti (BTD) viene utilizzato per il monitoraggio e il trip del motore in caso di anomalia.

Tutti i relè di protezione del motore operano sulla base della corrente assorbita dal motore. Il relè di protezione del motore è utilizzato per le aree ad alta tensione con le seguenti caratteristiche:

• Protezione contro il sovraccarico termico

• Protezione contro il cortocircuito

• Protezione contro la monofase

• Protezione contro il guasto a terra

• Protezione contro il rottore bloccato

• Protezione contro il numero di avviamenti

Per l'impostazione del relè, abbiamo bisogno del rapporto CT e della corrente a pieno carico del motore. L'impostazione degli elementi diversi è elencata di seguito:

• Elemento di Sovraccarico Termico –
  Per impostare questo elemento, dobbiamo identificare la % di corrente a pieno carico su cui il motore sta funzionando continuamente.
  

• Elemento di Cortocircuito –
  Il range disponibile per questo elemento è da 1 a 5 volte la corrente di avviamento. È anche disponibile un ritardo temporale. Normalmente lo impostiamo a 2 volte la corrente di avviamento con un ritardo temporale di 0,1 secondo.

• Elemento di Monofase –
  Questo elemento entrerà in funzione se c'è uno squilibrio nella corrente delle tre fasi. È anche chiamato protezione di squilibrio. L'elemento è impostato per 1/3 della corrente di avviamento. Se trippa durante l'avviamento, il parametro verrà cambiato a 1/2 della corrente di avviamento.

• Protezione contro il Guasto a Terra –
  Questo elemento misura la corrente neutrale del CT secondario connesso in stella. Il range disponibile per questo elemento è da 0,02 a 2 volte la corrente primaria del CT. È anche disponibile un ritardo temporale. Normalmente lo impostiamo a 0,1 volte la corrente primaria del CT con un ritardo temporale di 0,2 secondi. Se trippa durante l'avviamento del motore, il settaggio temporale può essere aumentato a 0,5 secondi.

• Protezione contro il Rottore Bloccato –
  Il range disponibile per questo elemento è da 1 a 5 volte la corrente a pieno carico. È anche disponibile un ritardo temporale. Normalmente lo impostiamo a 2 volte la corrente a pieno carico (FLC). Il ritardo temporale sarà superiore al tempo di avviamento del motore. "Tempo di avviamento significa il tempo necessario al motore per raggiungere la sua velocità massima."

• Protezione contro il Numero di Avviamenti Caldi –
  Qui forniremo il numero di avviamenti consentiti in un determinato intervallo di tempo. In questo modo limiteremo il numero di avviamenti caldi dati al motore.

Lo schema di collegamento di un relè di protezione del motore è il seguente

I moderni relè di protezione digitale per motori hanno alcune caratteristiche extra, ovvero la protezione contro il funzionamento a vuoto del motore e la protezione termica. In caso di funzionamento a vuoto, il relè rileva la corrente del motore. Se è inferiore al valore specificato, allora farà trip il motore. Possiamo anche connettere il sensore di temperatura al relè, che monitorerà la temperatura dei cuscinetti e delle spire e farà trip il motore se supera il valore di temperatura specificato.

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