Πώς να επιλέξετε ένα θερμοεπαναστατικό ρελέ για την προστασία του μοτέρ;

Θερμαντικά Ρελέ για Προστασία Μηχανών από Υπερφόρτωση: Αρχές, Επιλογή και Εφαρμογή

Στα συστήματα ελέγχου μηχανών, τα φύσημα χρησιμοποιούνται κυρίως για προστασία από σύνδεση. Ωστόσο, δεν μπορούν να προστατεύσουν από την υπερθέρμανση που προκαλείται από μακρά υπερφόρτωση, συχνή λειτουργία προς-αντίστροφη, ή λειτουργία με υψηλότερη τάση. Σήμερα, τα θερμαντικά ρελέ χρησιμοποιούνται ευρέως για την προστασία των μηχανών από την υπερφόρτωση. Το θερμαντικό ρελέ είναι ένα προστατικό συστηματικό που λειτουργεί βάσει του θερμικού αποτελέσματος του ηλεκτρικού ρεύματος, και είναι ουσιαστικά ένα είδος ρελέ ρεύματος. Λειτουργεί παράγοντας θερμότητα μέσω του ρεύματος που ρέει στον θερμαντικό του αντικατασκευαστή, προκαλώντας μια διμεταλλική λωρίδα (από δύο μέταλλα με διαφορετικούς συντελεστές διάταξης) να μεταμορφώνεται. Όταν η μεταμόρφωση φτάνει σε ένα συγκεκριμένο όριο, ενεργοποιεί ένα σύστημα σύνδεσης, ανοίγοντας τον ελεγκτικό κύκλωμα. Αυτό αποενεργοποιεί τον επαφοδότη και αποσυνδέει τον κύριο κύκλωμα, προστατεύοντας έτσι τη μηχανή από την υπερφόρτωση.

Τα θερμαντικά ρελέ κατατάσσονται ανάλογα με τον αριθμό των θερμαντικών στοιχείων: δίπολα και τρίπολα είδη. Τα τρίπολα ρελέ χωρίζονται ακόμη σε μοντέλα με και χωρίς προστασία από απώλεια φάσης. Κοινές σειρές περιλαμβάνουν τα JR0, JR9, JR14, και JR16. Η χρονο-ρευματική χαρακτηριστική (αμπερ-δευτερολεπτική χαρακτηριστική) των θερμαντικών ρελέ συνήθως εμφανίζει αντίστροφη συμπεριφορά που ταιριάζει με την επιτρεπτή καμπύλη υπερφόρτωσης της μηχανής: το μεγαλύτερο το υπερβατικό ρεύμα, το μικρότερο το χρόνο ενεργοποίησης· αντίθετα, το μικρότερο το υπερβατικό ρεύμα, το μεγαλύτερο το χρόνο ενεργοποίησης. Με την κατάλληλη επιλογή, το ρελέ μπορεί να ενεργοποιηθεί πριν η μηχανή φτάσει στο θερμικό της όριο, εκμεταλλευόμενη έτσι πλήρως την ικανότητα υπερφόρτωσης της μηχανής ενώ προστατεύει από καταστροφή.

Λόγω του μικρού τους μεγέθους, της απλής δομής και του χαμηλού κόστους, τα θερμαντικά ρελέ χρησιμοποιούνται εκτεταμένα σε βιομηχανικές εφαρμογές για την προστασία μηχανών.

I. Προστασία Μηχανών με Θερμαντικά Ρελέ

Ο τύπος σύνδεσης των στατικών στροφιών μιας μηχανής καθορίζει τις χαρακτηριστικές υπερφόρτωσης και απώλειας φάσης, οι οποίες σε σειρά τους καθορίζουν το κατάλληλο τύπο θερμαντικού ρελέ.

Σύνδεση Αστέρα (Y)

Στη σύνδεση αστέρα, το ρεύμα γραμμής ισούται με το ρεύμα φάσης. Κατά την υπερφόρτωση της μηχανής, τα τρία ρεύματα φάσης συνήθως αυξάνονται. Όταν το τριφασικό εφοδιαστικό ρεύμα είναι ισορροπημένο και τα ρεύματα της μηχανής είναι συμμετρικά, ένα δίπολο θερμαντικό ρελέ μπορεί να προστατεύσει αποτελεσματικά μια τριφασική μηχανή. Ωστόσο, αν το τριφασικό ρεύμα είναι σοβαρά ανισορροπημένο (π.χ., 4% ανισορροπία τάσης μπορεί να προκαλέσει μέχρι 25% ανισορροπία ρεύματος), ή αν συμβεί μια μονοφασική σύνδεση όπου το ρεύμα σφάλματος δεν περνά από το θερμαντικό στοιχείο, το δίπολο ρελέ μπορεί να αποτύχει να παρέχει επαρκή προστασία. Σε τέτοιες περιπτώσεις, πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα τρίπολο θερμαντικό ρελέ.

Σύνδεση Δελτίου (Δ)

Κατά την κανονική λειτουργία, το ρεύμα γραμμής (I) = 0.58 × ρεύμα φάσης (Iφ), και το ρεύμα φάσης Iφ = 0.58 × ρεύμα γραμμής I. Όταν χάνεται μια φάση εφοδιασμού (π.χ., ένα φύσημα σπάνιες), όπως φαίνεται στο Σχήμα 1 (με τη φάση B ανοιχτή), λόγω ίσης αντίστασης στροφίας, Ic = Ia + Ib = 1.5Iφ, και Ib = (2/3)Ic. Αυτό δείχνει ότι το ρεύμα γραμμής δεν αντικατοπτρίζει πλέον ακριβώς το ρεύμα φάσης, οπότε η χρήση του ρεύματος γραμμής για προστασία δεν ανιχνεύει την πραγματική υπερφόρτωση στροφίας.

Όταν συμβαίνει απώλεια φάσης κατά την πλήρη φόρτωση, Ia = 0.58Ie, Ib = 1.16Ie—αυτό το υπερρεύμα είναι αρκετό για ένα κανονικό τρίπολο θερμαντικό ρελέ να ενεργοποιηθεί. Ωστόσο, κατά 64% της ονομαστικής φόρτωσης με απώλεια φάσης, Ia = 0.37Ie, Ib = 0.75Ie. Το υπερρεύμα λόγω απώλειας φάσης είναι λιγότερο από 20%, οπότε ένα κανονικό τρίπολο ρελέ μπορεί να μην ενεργοποιηθεί, παρ' όλα αυτά μια φάση φέρει 58% περισσότερο από το κανονικό ρεύμα, προκαλώντας κίνδυνο καύσης της μηχανής. Επομένως, για τις μηχανές με σύνδεση δελτίου, τα κανονικά τρίπολα θερμαντικά ρελέ δεν παρέχουν αποτελεσματική προστασία· πρέπει να χρησιμοποιηθούν ρελέ προστασίας από απώλεια φάσης.

Όταν συμβαίνει σπάσιμο μιας στατικής στροφίας (π.χ., άνευ σύνδεσης μεταξύ στροφίας και κατανομής, όπως στο Σχήμα 2, ανοιχτό μεταξύ A και B), τότε Ia = Ic = Iφ, και Ib = Iφ. Εδώ, ένα ρεύμα γραμμής ισούται με το ρεύμα φάσης, όπως κατά την κανονική λειτουργία. Σε αυτή την περίπτωση, ένα ρελέ προστασίας από απώλεια φάσης μπορεί ακόμη να παρέχει προστασία, ενώ τα συστήματα προστασίας από απώλεια φάσης που βασίζονται στην ανίχνευση απώλειας φάσης στην πλευρά εφοδιασμού δεν θα λειτουργήσουν.

II. Επιλογή Θερμαντικών Ρελέ

Η επιλογή και χρήση θερμαντικών ρελέ είναι ένα γνωστό θέμα, αλλά ακόμη και οι αρχάριοι πρέπει να προσέχουν τα εξής σημεία, εκτός από την ακολούθηση των κανονικών κατευθυντήριων γραμμών:

• Να κατανοήσετε το μοντέλο, τα χαρακτηριστικά και τις ιδιότητες της μηχανής που προστατεύεται.

• Επιλογή Τύπου: Σε αγροτικές περιοχές με συχνή τριφασική ανισορροπία τάσης, χρησιμοποιήστε κανονικά τρίπολα θερμαντικά ρελέ για μηχανές με σύνδεση αστέρα, και ρελέ προστασίας από απώλεια φάσης για μηχανές με σύνδεση δελτίου.

• Επιλογή Ονομαστικού Ρεύματος: Επιλέξτε το ονομαστικό ρεύμα του θερμαντικού ρελέ με βάση το ονομαστικό ρεύμα της μηχανής, και στη συνέχεια επιλέξτε το ονομαστικό ρεύμα του θερμαντικού στοιχείου. Ο προσαρμοστέος κύκλος του ονομαστικού ρεύματος του θερμαντικού στοιχείου μπορεί να βρεθεί σε πίνακες του κατασκευαστή. Εάν το ρεύμα έναρξης της μηχανής είναι περίπου 6 φορές το ονομαστικό ρεύμα και η διάρκεια έναρξης είναι κάτω από 5 δευτερόλεπτα, θέστε το ρεύμα του θερμαντικού στοιχείου ίσο με το ονομαστικό ρεύμα της μηχανής. Για μηχανές με μεγαλύτερη διάρκεια έναρξης, επιπλέον φορτία, ή όπου δεν επιτρέπεται η απενεργοποίηση, θέστε το ρεύμα σε 1.1–1.15 φορές το ονομαστικό ρεύμα της μηχανής.

• Παράδειγμα: Μια μηχανή έχει ονομαστικό ρεύμα 30.3 A, ρεύμα έναρξης 6 φορές το ονομαστικό, μικρή διάρκεια έναρξης, και χωρίς επιπλέον φορτία. Κατάλληλα μοντέλα περιλαμβάνουν τα JR0-40, JR0-60, ή JR16-60. Χρησιμοποιώντας το JR16-60: ονομαστικό ρεύμα ρελέ 60 A, τρίπολο τύπο. Επιλέξτε ένα θερμαντικό στοιχείο 32 A, προσαρμοστέο σε περίπου 30.3 A.

• Επιλογή Συνδετικού Συνδετή: Η χρήση συνδετών πολύ παχών ή πολύ λεπτών επηρεάζει την θερμοαπόδοση και, συνεπώς, τη λειτουργία του θερμαντικού ρελέ. Το μέγεθος του συνδετή πρέπει να ακολουθεί τις οδηγίες του κατασκευαστή ή ηλεκτροτεχνικά βιβλία.

• Μηχανές με πολύ κακή ικανότητα υπερφόρτωσης ή κακή ψύξη: Θέστε το ονομαστικό ρεύμα του θερμαντικού ρελέ σε 60%–80% του ονομαστικού ρεύματος της μηχανής.

• Λειτουργία Επαναφοράς: Οι θερμικοί ρελέ διαθέτουν συνήθως και την επαναφορά με χέρι και αυτόματη επαναφορά, που μπορεί να αλλάξει μέσω ενός βιτσίου προσαρμογής. Οι κατασκευαστές συνήθως τα αποστέλλουν σε λειτουργία αυτόματης επαναφοράς. Η επιλογή εξαρτάται από τον κύκλο ελέγχου. Συνήθως, ακόμη και αν ο ρελέ επαναφέρεται αυτόματα, το προστατευόμενο μοτέρ δεν πρέπει να επανεκκινήσει αυτόματα - διαφορετικά, τοποθετήστε τον ρελέ σε επαναφορά με χέρι για να προληφθεί η επανάληψη εκκινήσεων υπό συνθήκες λανθάνουσας κατάστασης και η βλάβη της εξοπλισμού. Για παράδειγμα, σε κύκλους εκκίνησης/σταματοποίησης με πλήκτρα, η αυτόματη επαναφορά είναι αποδεκτή· σε αυτόματους κύκλους εκκίνησης, χρησιμοποιήστε επαναφορά με χέρι.

III. Προσοχές Κατά τη Χρήση

Για την επέκταση της διάρκειας ζωής των θερμικών ρελέ και την εξασφάλιση της βέλτιστης λειτουργίας, παρακαλείται να παρατηρηθούν τα εξής:

• Χρησιμοποιήστε συνδετικά σύνδεσμα στις κατακόρυφες συνδέσεις του ρελέ με τμήματα διατομής αυστηρά σύμφωνα με τις προδιαγραφές.

• Τα θερμικά ρελέ δεν παρέχουν προστασία από σύντομη σύνδεση - πρέπει να εγκατασταθούν ξεχωριστά φουζ. Δεν είναι κατάλληλα για μοτέρ με πολύ μεγάλο χρόνο εκκίνησης, συχνή λειτουργία ή διακοπτική λειτουργία.

• Κατά την εγκατάσταση με άλλα συστήματα, τοποθετήστε το θερμικό ρελέ κάτω από αυτά για να αποφευχθεί η θερμική αλληλεπίδραση. Καθαρίστε τακτικά την κονιά και τη βρωμιά.

• Μετά την τροποποίηση, η αυτόματη επαναφορά συμβαίνει εντός 5 δευτερολέπτων· η επαναφορά με χέρι απαιτεί αναμονή 2 λεπτών πριν πατήσετε το κουμπί επαναφοράς.

• Μετά μια βλάβη σύντομης σύνδεσης, ελέγξτε το στοιχείο θέρμανσης για βλάβη και τη διπλή μέταλλη για μεταμόρφωση (ποτέ μην κάμψετε τη διπλή μέταλλη), αλλά μην αφαιρέσετε συστατικά.

• Κατά την αντικατάσταση ενός θερμικού ρελέ, βεβαιωθείτε ότι το νέο ταιριάζει στις αρχικές προδιαγραφές.

Συμπέρασμα

Μόνο με την κατάλληλη επιλογή, την ορθή σύνδεση και την κατάλληλη χρήση των θερμικών ρελέ μπορεί να επιτευχθεί αποτελεσματική προστασία από υπερφόρτιση των μοτέρ.