چگونه می‌توان رеле حرارتی برای محافظت از موتور انتخاب کرد

رله‌های گرمایی برای محافظت از بار زیاد موتور: اصول، انتخاب و کاربرد

در سیستم‌های کنترل موتور، فیوز‌ها عمدتاً برای محافظت در برابر خرابی قطعی استفاده می‌شوند. با این حال، آنها نمی‌توانند در برابر گرم شدن ناشی از بار زیاد طولانی مدت، عملیات مکرر جلو-عقب یا عملیات با ولتاژ پایین محافظت کنند. در حال حاضر، رله‌های گرمایی به طور گسترده‌ای برای محافظت از بار زیاد موتور استفاده می‌شوند. رله گرمایی یک دستگاه محافظتی است که بر اساس اثر گرمایی جریان الکتریکی کار می‌کند و به طور اساسی نوعی رله جریان است. این رله با تولید گرما از طریق جریان الکتریکی در عنصر گرمایی خود کار می‌کند و منجر به تغییر شکل یک نوار دو فلزی (ساخته شده از دو فلز با ضرایب انبساط متفاوت) می‌شود. وقتی تغییر شکل به یک حد معین برسد، مکانیسم پیوندی را فعال می‌کند و مدار کنترل را باز می‌کند. این باعث قطع مدار اصلی و محافظت موتور از بار زیاد می‌شود.

رله‌های گرمایی بر اساس تعداد عناصر گرمایی تقسیم‌بندی می‌شوند: دو‌پل و سه‌پل. رله‌های سه‌پل به نوبه خود به مدل‌هایی با و بدون محافظت از قطع فاز تقسیم می‌شوند. سری‌های معمول شامل JR0، JR9، JR14 و JR16 هستند. خصوصیات زمان-جریان (ویژگی آمپر-ثانیه) رله‌های گرمایی معمولاً رفتار معکوس زمانی را نشان می‌دهند که با منحنی بار زیاد مجاز موتور همخوانی دارد: هرچه جریان بار زیاد بیشتر باشد، زمان قطع کوتاه‌تر خواهد بود؛ بالعکس، هرچه جریان بار زیاد کمتر باشد، زمان قطع طولانی‌تر خواهد بود. با انتخاب صحیح، رله می‌تواند قبل از رسیدن موتور به حد گرمایی خود عمل کند، بنابراین ظرفیت بار زیاد موتور به طور کامل استفاده می‌شود و خسارت از بین می‌رود.

به دلیل اندازه کوچک، ساختار ساده و هزینه کم، رله‌های گرمایی به طور گسترده در کاربردهای صنعتی برای محافظت از موتور استفاده می‌شوند.

I. محافظت از موتورها با رله‌های گرمایی

نوع اتصال پیچه‌های استاتور موتور مشخص می‌کند که خصوصیات بار زیاد و قطع فاز چیست، که به نوبه خود نوع مناسب رله گرمایی را تعیین می‌کند.

اتصال ستاره (Y) پیچه‌های استاتور

در اتصال ستاره، جریان خطی برابر با جریان فازی است. در زمان بار زیاد موتور، معمولاً همه سه جریان فازی افزایش می‌یابند. وقتی ولتاژ سه‌فاز متوازن است و جریان‌های موتور متقارن هستند، یک رله گرمایی دو‌پل می‌تواند یک موتور سه‌فاز را به طور موثر محافظت کند. با این حال، اگر ولتاژ سه‌فاز به شدت نامتوازن باشد (مثلاً عدم توازن ۴٪ ولتاژ می‌تواند منجر به عدم توازن ۲۵٪ جریان شود) یا اگر قطع کوتاه تک‌فازی رخ دهد که جریان خطا از طریق عنصر گرمایی نمی‌گذرد، رله دو‌پل ممکن است محافظت کافی ارائه ندهد. در چنین مواردی، باید از رله گرمایی سه‌پل استفاده کرد.

اتصال مثلث (Δ) پیچه‌های استاتور

در شرایط عادی، جریان خطی (I) = ۰.۵۸ × جریان فازی (Iφ)، و جریان فازی Iφ = ۰.۵۸ × جریان خطی I. وقتی یک فاز تغذیه از دست می‌رود (مثلاً یک فیوز منفجر می‌شود)، مانند آنچه در شکل ۱ (با قطع فاز B) نشان داده شده است، به دلیل مقاومت پیچه‌های برابر، Ic = Ia + Ib = ۱.۵Iφ، و Ib = (۲/۳)Ic. این نشان می‌دهد که جریان خطی دیگر جریان فازی را دقیقاً منعکس نمی‌کند، بنابراین استفاده از جریان خطی برای محافظت نمی‌تواند بار زیاد واقعی پیچه‌ها را تشخیص دهد.

وقتی قطع فاز در بار کامل رخ می‌دهد، Ia = ۰.۵۸Ie، Ib = ۱.۱۶Ie—این جریان زیاد برای یک رله گرمایی سه‌پل استاندارد کافی است تا عمل کند. با این حال، در ۶۴٪ بار اسمی با قطع فاز، Ia = ۰.۳۷Ie، Ib = ۰.۷۵Ie. جریان زیاد ناشی از قطع فاز کمتر از ۲۰٪ است، بنابراین یک رله سه‌پل استاندارد ممکن است عمل نکند، اما یک فاز ۵۸٪ بیشتر از جریان عادی خود را تحمل می‌کند و احتمال سوختن موتور وجود دارد. بنابراین، برای موتورهای با اتصال مثلث، رله‌های گرمایی سه‌پل استاندارد نمی‌توانند محافظت موثر ارائه دهند؛ باید از رله‌های محافظ قطع فاز استفاده شود.

وقتی یک پیچه استاتور قطع می‌شود (مثلاً اتصال سست بین سیم پیچه و ترمینال، مانند قطع بین A و B، مانند آنچه در شکل ۲ نشان داده شده است)، آنگاه Ia = Ic = Iφ، و Ib = Iφ. در این حالت، یک جریان خطی برابر با جریان فازی است، مانند عملکرد عادی. در این حالت، یک رله محافظ قطع فاز همچنان می‌تواند محافظت کند، در حالی که دستگاه‌های محافظ قطع فاز که بر اساس تشخیص قطع فاز از طرف تغذیه عمل می‌کنند، عمل نخواهند کرد.

II. انتخاب رله‌های گرمایی

انتخاب و استفاده صحیح از رله‌های گرمایی موضوعی 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 موارد زیر توجه کنند:

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

• انتخاب نوع: در مناطق روستایی با عدم توازن ولتاژ سه‌فاز مکرر، از رله‌های گرمایی سه‌پل استاندارد برای موتورهای با اتصال ستاره و رله‌های محافظ قطع فاز برای موتورهای با اتصال مثلث استفاده کنید.

• انتخاب جریان اسمی: جریان اسمی رله گرمایی 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 یافت. اگر جریان شروع موتور حدود ۶ برابر جریان اسمی باشد و زمان شروع کمتر از ۵ ثانیه باشد، جریان عنصر گرمایی را برابر با جریان اسمی موتور تنظیم کنید. برای موتورهای با زمان شروع طولانی‌تر، بارهای ضربه‌ای یا جاهایی که توقف موتور مجاز نیست، جریان را به ۱.۱–۱.۱۵ برابر جریان اسمی موتور تنظیم کنید.

• مثال: یک موتور با جریان اسمی ۳۰.۳ آمپر، جریان شروع ۶ 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 ۶۰ آمپر و نوع سه‌پل است. عنصر گرمایی ۳۲ آمپر را انتخاب کنید که قابل تنظیم به حدود ۳۰.۳ آمپر است.

• انتخاب سیم اتصال: استفاده از سیم‌های بسیار ضخیم یا بسیار ریز تأثیر بر تشعشع گرما و در نتیجه عملکرد رله گرمایی دارد. اندازه سیم باید بر اساس دستورالعمل‌های سازنده یا کتاب‌های مرجع برق انتخاب شود.

• موتورهای با ظرفیت بار زیاد ضعیف یا خنک‌سازی ضعیف: جریان اسمی رله گرمایی را به ۶۰٪–۸۰٪ جریان اسمی موتور تنظیم کنید.

• حالت بازنشانی: رله‌های گرمایی معمولاً حالت‌های بازنشانی دستی و خودکار را ارائه می‌دهند که قابل تغییر از طریق پیچ تنظیم است. سازنده‌ها معمولاً آنها را در حالت بازنشانی خودکار ارسال می‌کنند. انتخاب به مدار کنترل بستگی دارد. به طور کلی، 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 شروع‌های مکرر در شرایط خرابی و خسارت دستگاه را جلوگیری کنید. مثلاً، در مدارهای شروع/توقف دستی با استفاده از دکمه‌ها، بازنشانی خودکار قابل قبول است؛ در مدارهای شروع خودکار، از بازنشانی دستی استفاده کنید.

III. ملاحظات در هنگام استفاده

برای تمدید عمر مفید رله‌های گرمایی و تضمین عملکرد بهینه، به موارد زیر توجه کنید:

• سیم‌های اتصال در ترمینال‌های رله را با سطح مقطعی به طور دقیق بر اساس مشخصات استفاده کنید.

• رله‌های گرمایی نمی‌توانند محافظت از قطع کوتاه ارائه دهند—باید جداگانه فیوز‌ها را نصب کنید. آنها برای موتورهای با زمان شروع بسیار طولانی، عملیات مکرر یا چرخه‌های کاری متناوب مناسب نیستند.

• هنگام نصب با دستگاه‌های دیگر، رله گرمایی را زیر آنها نصب کنید تا از تداخل گرما جلوگیری کنید. به طور منظم گرد و خاک را تمیز کنید.

• بعد از قطع، بازنشانی خودکار در ۵ ثانیه انجام می‌شود؛ بازنشانی دستی نیاز به صبر کردن ۲ دقیقه قبل از فشار دادن دکمه بازنشانی دارد.

• بعد از خرابی قطع کوتاه، عنصر گرمایی را برای خرابی و نوار دو فلزی را برای تغییر شکل بررسی کنید (هرگز نوار دو فلزی را خم نکنید)، اما مولفه‌ها را خارج نکنید.

• هنگام جایگزینی یک رله گرمایی، مطمئن شوید که مدل جدید با مشخصات مدل قبلی مطابقت دارد.

نتیجه‌گیری

فقط با انتخاب صحیح، اتصال صحیح و استفاده مناسب از رله‌های گرمایی می‌توان محافظت مؤثر از بار زیاد موتور را تحقق بخشید.