Miten valita lämpösuojare moottorin suojaamiseen

Lämpösuojat moottorin ylikuormitus-suojaksi: Periaatteet, valinta ja soveltaminen

Moottorien ohjausjärjestelmissä sähkökatkaisimet käytetään pääasiassa lyhyyskuormituksen suojaksi. Ne eivät kuitenkaan suojaa ylipitkästä ylikuormituksesta, useista eteen- ja taaksepäin-käynteistä tai alavolttiliikenteestä aiheutuvasta ylikuumenemisesta. Nykyisin lämpösuojat ovat laajalti käytössä moottorin ylikuormitus-suojaksi. Lämpösuojana toimii sähkövirran lämpövaikutusta hyödyntävä suojauslaitteisto, joka on periaatteessa virrasrelaatin muotoinen. Se toimii tuottamalla lämpöä virtaamalla lämpöelementissään, mikä saa bimetallisen levyn (kahdesta eri laajenemiskertoimista metallista koostuvan) muuttumaan muodoltaan. Kun muodonmuutos saavuttaa tietyn kynnysarvon, se aktivoi linkitysmechanismin, avaten ohjauskierroksen. Tämä poistaa virtauksen kytkentävaimeltä ja katkaisee pääkierroksen, suojellen siten moottoria ylikuormituksesta.

Lämpösuojat luokitellaan lämpöelementtien määrän mukaan: kaksipoliset ja kolmipoliset tyypit. Kolmipolisissa relaeissa on lisäksi vaihtoehto phase-loss -suojan kanssa ja ilman. Yleisiä sarjoja ovat JR0, JR9, JR14 ja JR16. Lämpösuojien aika-virtaominaisuus (ampere-sekuntti-ominaisuus) yleensä näyttää inversio-aikakäyttäytymistä, joka vastaa moottorin sallittua ylikuormituskurviota: mitä suurempi ylikuormitusvirta, sitä lyhyempi kuilu-aika; päinvastoin, mitä pienempi ylikuormitusvirta, sitä pidempi kuilu-aika. Oikealla valinnalla relaatin voi kuilua ennen kuin moottori saavuttaa lämpörajan, hyödyntäen täysin moottorin ylikuormituskykyä ja estäen samalla vaurioitumista.

Omaavat pieni koko, yksinkertainen rakenne ja edullinen hinta, lämpösuojat käytetään laajasti teollisuudessa moottorien suojaksi.

I. Moottorien suojelu lämpösuojilla

Moottorin statorin kiertokirjaimen yhdistelymääritys määrittelee ylikuormitus- ja phase-loss -virtojen ominaisuudet, jotka puolestaan vaativat sopivan lämpösuojatyypin.

Tähtiyhdistelmä (Y)

Tähtiyhdistelmässä linjavirta on sama kuin vaihevirta. Moottorin ylikuormitus tilanteessa kaikki kolme vaihevirtaa yleensä kasvavat. Kun kolmifaseinen virtalähde on tasapainossa ja moottorin virtat ovat symmetrisiä, kaksipolinen lämpösuojan voi tehokkaasti suojata kolmifaseista moottoria. Jos kuitenkin kolmifaseinen virta on vakavasti epätasapainossa (esimerkiksi 4% virtaepätasapaino voi aiheuttaa jopa 25% virtaepätasapainon) tai jos tapahtuu yhden vaihen lyhyyskuormitus, jossa virhetulee ei kulje lämpöelementin kautta, kaksipolinen relaatin voi olla riittämätön suojaksi. Tällaisissa tapauksissa tulisi käyttää kolmipolista lämpösuojaa.

Delta (Δ) -yhdistelmä

Normaalissa toiminnassa linjavirta (I) = 0,58 × vaihevirta (Iφ), ja vaihevirta Iφ = 0,58 × linjavirta I. Kun yksi virtalähde vaihe katoaa (esimerkiksi yksi sähkökatkain sulkeutuu), kuten kuvassa 1 (B-fase avoin), yhtäpitävän kierron impedanssin vuoksi Ic = Ia + Ib = 1,5Iφ, ja Ib = (2/3)Ic. Tämä osoittaa, että linjavirta ei enää tarkasti heijastele vaihevirtaa, joten linjavirtaa käyttävä suojelu ei havaitse todellista kierron ylikuormitusta.

Kun vaihe katoaa täysi kuormalla, Ia = 0,58Ie, Ib = 1,16Ie—tämä overcurrent on riittävä tavallisen kolmipolisen lämpösuojan kuiluun. Kuitenkin 64%:n normaalistä kuormasta vaiheen katoessa, Ia = 0,37Ie, Ib = 0,75Ie. Vaiheen katoamisen overcurrent on alle 20%, joten tavallinen kolmipolinen relaatin ei välttämättä kuilu, mutta yksi vaihe kantaa 58% enemmän kuin normaali virta, riskien moottorin palamisen. Siksi delta-yhdistettyihin moottoreihin tavalliset kolmipoliset lämpösuojat eivät tarjoa tehokasta suojaa; täytyy käyttää phase-loss -suojausrelaateja.

Kun yksi statorin kierto katkeaa (esimerkiksi kierron johtimen ja terminaalin välillä löysä yhteys, kuten A:n ja B:n välillä avoin, kuten kuvassa 2), sitten Ia = Ic = Iφ, ja Ib = Iφ. Tässä yksi linjavirta on sama kuin vaihevirta, kuten normaalissa toiminnassa. Tällaisessa tapauksessa phase-loss -suojausrelaati voi edelleen tarjota suojaa, kun taas phase-loss -suojauslaitteet, jotka luottavat virtalähteen vaiheen katoamisen havaitsemiseen, eivät toimi.

II. Lämpösuojien valinta

Lämpösuojien oikeanlainen valinta ja käyttö on tunnistettu aihe, mutta väärästä valinnasta ja käytöstä aiheutuvat moottorin polttoutumisongelmat esiintyvät edelleen usein. Siksi aloittelijoiden tulisi huomioida seuraavat seikat lisäksi standardiopasteiden noudattamisessa:

• Ymmärrä suojattavan moottorin malli, määritykset ja ominaisuudet.

• Tyypin valinta: Maaseudulla, jossa kolmifaseinen virta on usein epätasapainossa, käytä tavallisia kolmipolisista lämpösuojia tähtiyhdistettyihin moottoreihin ja phase-loss -suojausrelaateja delta-yhdistettyihin moottoreihin.

• Virtasuuruuden valinta: Valitse lämpösuojan nominaleinen virta moottorin nominaleisen virtan perusteella, sitten valitse lämpöelementin nominaleinen virta. Lämpöelementin asetusvirtan säädettävyysalue löytyy valmistajan taulukoista. Jos moottorin käynnistysvirta on noin 6 kertaa nominaleinen virta ja käynnistysaika on alle 5 sekuntia, aseta lämpöelementin virta moottorin nominaleiseksi virtaksi. Pitkäksi käynnistysajaksi, iskulasteille tai silloin, kun sammuminen ei ole sallittua, aseta virta 1,1–1,15 kertaa moottorin nominaleiseksi virtaksi.

• Esimerkki: Moottorilla on nominaleinen virta 30,3 A, käynnistysvirta 6 kertaa nominaleinen, lyhyt käynnistysaika, eikä iskulastetta. Soveltuvia malleja ovat JR0-40, JR0-60 tai JR16-60. Käyttämällä JR16-60: relaatin nominaleinen virta on 60 A, kolmipolinen. Valitse 32 A lämpöelementti, joka voidaan säätää noin 30,3 A.

• Yhdistämisjohtojen valinta: Liian paksujen tai liian ohujen johtojen käyttö vaikuttaa lämmönsiirtymiseen ja siten lämpösuojan toimintaan. Johtojen kokoa tulisi noudattaa valmistajan ohjeita tai sähkökirjoja.

• Moottoreille, joilla on heikko ylikuormituskyky tai heikko jähdytys: Aseta lämpösuojan nominaleinen virta 60%–80% moottorin nominaleisesta virtasta.

• Nollausmalli: Lämpösuojat tarjoavat yleensä molemmat manuaaliset ja automaattiset nollausmallit, jotka voidaan vaihtaa säätöscrewllä. Valmistajat lähettävät ne yleensä automaattisessa nollaustilassa. Valinta riippuu ohjauskierroksesta. Yleisesti ottaen, vaikka relaatti nollautuisi automaattisesti, suojattava moottori ei pitäisi käynnistyä automaattisesti—muussa tapauksessa aseta relaatin manuaaliseksi nollaamiseksi, jotta vältetään toistuva käynnistys viallisissa olosuhteissa ja laitteen vaurioituminen. Esimerkiksi manuaalisissa käynnistys/pysäytyskierroksissa painikkeilla, automaattinen nollaus on hyväksyttävää; automaattisissa käynnistyskierroksissa käytä manuaalista nollausta.

III. Varotoimet käytössä

Lämpösuojien käyttöikäisen pidentämiseksi ja optimaalisen toiminnan varmistamiseksi, huomioi seuraavat:

• Käytä relaatin päätteissä yhteydessä olevia johtoja, jotka ovat tiukasti mukautettuja spesifikaatioihin.

• Lämpösuojat eivät tarjoa lyhyyskuormitus-suojaa—sähkökatkaisimet on asennettava erikseen. Ne eivät sovellu moottoreille, joilla on hyvin pitkä käynnistysaika, useita toimintoja tai väliaikaisia töitä.

• Asennettaessa muihin laitteisiin, asenna lämpösuojan niiden alla, välttääksesi lämpövaikutusta. Puhdista säännöllisesti pölyä ja likaa.

• Kuilun jälkeen automaattinen nollaus tapahtuu 5 sekunnin sisällä; manuaalinen nollaus vaatii 2 minuutin odottelua ennen nollauspainikkeen painamista.

• Lyhyyskuormitusvirheen jälkeen tarkista lämpöelementin vauriot ja bimetallisen levyn muodonmuutosta (älä koskaan taivuta bimetallista levyä), mutta älä poista komponentteja.

• Kun vaihdetaan lämpösuojaa, varmista, että uusi sopii alkuperäisten spesifikaatioiden kanssa.

Johtopäätös

Vain oikeanlaisella valinnalla, oikealla kytkennällä ja asianmukaisella käytöllä lämpösuojat voivat tarjota tehokasta ylikuormitus-suojaa moottoreille.