چگونه یک رеле حرارتی برای حفاظت موتور انتخاب کنیم

سیمین‌های حرارتی برای محافظت از بارگیری موتور: اصول، انتخاب و کاربرد

در سیستم‌های کنترل موتور، فیوزها عمدتاً برای محافظت در برابر خازنشکافی استفاده می‌شوند. با این حال، آنها نمی‌توانند در برابر گرم شدن ناشی از بارگیری طولانی مدت، عملیات مکرر جلو-عقب یا عملیات با ولتاژ پایین محافظت کنند. در حال حاضر، سیمین‌های حرارتی به طور گسترده‌ای برای محافظت از بارگیری موتور استفاده می‌شوند. سیمین حرارتی یک دستگاه محافظ است که بر اساس تأثیر حرارتی جریان الکتریکی عمل می‌کند و به نوعی یک رله جریان است. این دستگاه با تولید گرما از جریان الکتریکی در عنصر گرمایی خود، یک لایه دو فلزی (ساخته شده از دو فلز با ضرایب منبسط شدن متفاوت) را تغییر شکل می‌دهد. هنگامی که تغییر شکل به یک حد معین برسد، یک مکانیسم زنجیره‌ای را فعال می‌کند و مدار کنترل را باز می‌کند. این باعث قطع انرژی کانتاکتور و قطع مدار اصلی می‌شود، بنابراین موتور را از بارگیری محافظت می‌کند.

سیمین‌های حرارتی بر اساس تعداد عناصر گرمایی تقسیم‌بندی می‌شوند: دو قطبی و سه قطبی. سیمین‌های سه قطبی به دو نوع با و بدون محافظت از قطع فاز تقسیم می‌شوند. سری‌های معمول شامل JR0، JR9، JR14 و JR16 هستند. خصوصیت زمان-جریان (خصوصیت آمپر-ثانیه) سیمین‌های حرارتی معمولاً رفتاری معکوس زمانی دارد که با منحنی بارگیری مجاز موتور مطابقت دارد: هرچه جریان بارگیری بیشتر باشد، زمان قطع کمتر است؛ برعکس، هرچه جریان بارگیری کمتر باشد، زمان قطع بیشتر است. با انتخاب صحیح، رله قبل از رسیدن موتور به حد حرارتی خود قطع می‌شود، بنابراین ظرفیت بارگیری موتور به طور کامل استفاده می‌شود و از آسیب دیدن آن جلوگیری می‌شود.

به دلیل اندازه کوچک، ساختار ساده و هزینه کم، سیمین‌های حرارتی به طور گسترده‌ای در کاربردهای صنعتی برای محافظت از موتور استفاده می‌شوند.

I. محافظت از موتورها با سیمین‌های حرارتی

نوع اتصال بادی موتور تعیین‌کننده خصوصیت بارگیری و جریان قطع فاز است که به نوبه خود نوع مناسب سیمین حرارتی را مشخص می‌کند.

اتصال ستاره (Y)

در اتصال ستاره، جریان خطی برابر با جریان فاز است. در زمان بارگیری موتور، معمولاً هر سه جریان فاز افزایش می‌یابند. هنگامی که ولتاژ سه فاز متوازن است و جریان‌های موتور متقارن هستند، یک سیمین حرارتی دو قطبی می‌تواند یک موتور سه فاز را به طور موثر محافظت کند. با این حال، اگر ولتاژ سه فاز به طور شدید نامتوازن باشد (مثلاً اختلاف 4٪ ولتاژ می‌تواند باعث اختلاف 25٪ جریان شود) یا اگر کوتاه شدن یک فاز رخ دهد که جریان خطا از عنصر گرمایی عبور نمی‌کند، سیمین دو قطبی ممکن است محافظت کافی را ارائه ندهد. در چنین مواردی، باید از یک سیمین حرارتی سه قطبی استفاده کرد.

اتصال مثلث (Δ)

در شرایط عادی، جریان خطی (I) = 0.58 × جریان فاز (Iφ)، و جریان فاز Iφ = 0.58 × جریان خطی I. هنگامی که یک فاز تغذیه از دست رود (مثلاً یک فیوز قطع شود)، مانند شکل 1 (با قطع فاز B)، به دلیل مقاومت برابر بادی، Ic = Ia + Ib = 1.5Iφ، و Ib = (2/3)Ic. این نشان می‌دهد که جریان خطی دیگر جریان فاز را دقیق نشان نمی‌دهد، بنابراین استفاده از جریان خطی برای محافظت از تشخیص بارگیری واقعی بادی موتور باعث نمی‌شود.

هنگامی که قطع فاز در بار کامل رخ دهد، Ia = 0.58Ie، Ib = 1.16Ie—این جریان بیش از حد برای یک سیمین حرارتی سه قطبی استاندارد کافی است تا قطع شود. با این حال، در 64٪ بار اسمی با قطع فاز، Ia = 0.37Ie، Ib = 0.75Ie. جریان بیش از حد ناشی از قطع فاز کمتر از 20٪ است، بنابراین یک سیمین حرارتی سه قطبی استاندارد ممکن است قطع نشود، در حالی که یک فاز 58٪ بیشتر از جریان عادی خود را تحمل می‌کند و موتور در معرض خطر سوختن قرار می‌گیرد. بنابراین، برای موتورهای اتصال مثلث، سیمین‌های حرارتی سه قطبی استاندارد نمی‌توانند محافظت موثر ارائه دهند؛ باید از سیمین‌های محافظ از قطع فاز استفاده کرد.

هنگامی که یک بادی موتور قطع می‌شود (مثلاً اتصال سست بین سیم بادی و ترمینال، مانند قطع بین A و B، مانند شکل 2)، آنگاه Ia = Ic = Iφ، و Ib = Iφ. در اینجا، یک جریان خطی برابر با جریان فاز است، همانطور که در شرایط عادی. در این حالت، یک سیمین محافظ از قطع فاز همچنان می‌تواند محافظت کند، در حالی که دستگاه‌های محافظ از قطع فاز که بر اساس تشخیص قطع فاز از سمت تغذیه عمل می‌کنند، عمل نخواهند کرد.

II. انتخاب سیمین‌های حرارتی

انتخاب و استفاده صحیح از سیمین‌های حرارتی یک موضوع شناخته شده است، اما حوادث سوختن موتور به دلیل انتخاب و استفاده نادرست هنوز به طور مکرر رخ می‌دهند. بنابراین، مبتدیان باید علاوه بر رعایت دستورالعمل‌های استاندارد، به نکات زیر توجه کنند:

• مدل، مشخصات و خصوصیات موتور مورد محافظت را درک کنید.

• انتخاب نوع: در مناطق روستایی با عدم توازن ولتاژ سه فاز مکرر، از سیمین‌های حرارتی سه قطبی استاندارد برای موتورهای اتصال ستاره و سیمین‌های محافظ از قطع فاز برای موتورهای اتصال مثلث استفاده کنید.

• انتخاب جریان اسمی: جریان اسمی سیمین حرارتی را بر اساس جریان اسمی موتور انتخاب کنید، سپس جریان اسمی عنصر گرمایی را انتخاب کنید. محدوده تنظیم جریان عنصر گرمایی را می‌توان در جداول سازنده پیدا کرد. اگر جریان شروع موتور حدود 6 برابر جریان اسمی باشد و زمان شروع کمتر از 5 ثانیه باشد، جریان عنصر گرمایی را برابر با جریان اسمی موتور تنظیم کنید. برای موتورهای با زمان شروع طولانی‌تر، بارهای ضربه‌ای یا کاربردهایی که قطع نمی‌تواند اتفاق بیفتد، جریان را به 1.1-1.15 برابر جریان اسمی موتور تنظیم کنید.

• مثال: یک موتور با جریان اسمی 30.3 آمپر، جریان شروع 6 برابر جریان اسمی، زمان شروع کوتاه و بدون بار ضربه‌ای. مدل‌های مناسب شامل JR0-40، JR0-60 یا JR16-60 هستند. با استفاده از JR16-60: جریان اسمی رله 60 آمپر، نوع سه قطبی. عنصر گرمایی 32 آمپر را انتخاب کنید و آن را به حدود 30.3 آمپر تنظیم کنید.

• انتخاب سیم اتصال: استفاده از سیم‌های خیلی ضخیم یا خیلی نازک تأثیر بر تشعشع گرما و در نتیجه عملکرد سیمین حرارتی دارد. اندازه سیم باید با دستورالعمل‌های سازنده یا کتاب‌های مرجع برق مطابقت داشته باشد.

• موتورهای با ظرفیت بارگیری ضعیف یا خنک‌سازی ضعیف: جریان اسمی سیمین حرارتی را به 60٪-80٪ جریان اسمی موتور تنظیم کنید.

• حالت بازنشانی: سیمین‌های حرارتی معمولاً دارای دو حالت بازنشانی دستی و خودکار هستند که با استفاده از پیچ تنظیم قابل تغییر هستند. سازنده‌ها معمولاً آنها را در حالت بازنشانی خودکار تحویل می‌دهند. انتخاب بستگی به مدار کنترل دارد. به عنوان یک قاعده، حتی اگر رله خودکار بازنشانی شود، موتور محافظت شده نباید خودکار شروع به کار کند—در غیر این صورت، رله را به حالت بازنشانی دستی تنظیم کنید تا شروع مکرر تحت شرایط خرابی و آسیب دیدن تجهیزات جلوگیری شود. به عنوان مثال، در مدارهای شروع و توقف دستی با استفاده از دکمه‌های فشاری، بازنشانی خودکار قابل قبول است؛ در مدارهای شروع خودکار، از بازنشانی دستی استفاده کنید.

III. احتیاط‌های لازم در زمان استفاده

برای تمدید عمر سیمین‌های حرارتی و اطمینان از عملکرد بهینه، به نکات زیر توجه کنید:

• سیم‌های اتصال در انتهای سیمین حرارتی را با مقطع‌های سیم به طور دقیق مطابق با مشخصات استفاده کنید.

• سیمین‌های حرارتی نمی‌توانند محافظت از خازنشکافی ارائه دهند—باید جداگانه فیوزهایی نصب کنید. آنها برای موتورهای با زمان شروع بسیار طولانی، عملیات مکرر یا کاربردهای متناوب مناسب نیستند.

• هنگام نصب با دستگاه‌های دیگر، سیمین حرارتی را زیر آنها نصب کنید تا از تداخل گرما جلوگیری شود. به طور منظم گرد و خاک را پاک کنید.

• بعد از قطع، بازنشانی خودکار در 5 ثانیه انجام می‌شود؛ بازنشانی دستی نیاز به منتظر شدن 2 دقیقه قبل از فشار دادن دکمه بازنشانی دارد.

• بعد از خطا خازنشکافی، عنصر گرمایی را برای آسیب و لایه دو فلزی را برای تغییر شکل (هرگز لایه دو فلزی را خم نکنید) بررسی کنید، اما اجزا را خارج نکنید.

• هنگام جایگزینی سیمین حرارتی، مطمئن شوید که جدید با مشخصات اصلی مطابقت دارد.

نتیجه‌گیری

فقط با انتخاب صحیح، پیوند صحیح و استفاده مناسب از سیمین‌های حرارتی می‌توان محافظت موثر از بارگیری موتور را به دست آورد.