Kako odabrati toplinski rele za zaštitu motora

Toplinska releja za zaštitu motora od preopterećenja: principi, odabir i primjena

U sustavima upravljanja motorima, prekidači su uglavnom korišteni za zaštitu od kratkog spoja. Međutim, oni ne mogu zaštititi od pregrejanja uzrokovana dugotrajnim preopterećenjem, čestim promjenama smjera rotacije ili radom na niskom napajanju. Trenutno, toplinske releje su široko korištene za zaštitu motora od preopterećenja. Toplinska releja je uređaj za zaštitu koji djeluje na temelju toplinskog učinka električnog struja, a zapravo je vrsta strujnog relaja. Djeluje generirajući toplinu putem struja koja teče kroz njegov element zagrijavanja, što dovodi do deformacije bikromskog pločice (izrađenog od dva metala s različitim koeficijentima ekspanzije). Kada deformacija doseže određeni prag, aktivira se mehanizam vezanja, otvarajući kontrolni krug. To isključuje kontaktor i prekida glavni krug, time zaštitivši motor od preopterećenja.

Toplinske releje su klasificirane prema broju elemenata zagrijavanja: dvopolne i tro-polne vrste. Tro-polne releje su dalje podijeljene na modele s i bez zaštite od gubitka faze. Uobičajene serije uključuju JR0, JR9, JR14 i JR16. Vremensko-strujna karakteristika (amper-sekundna karakteristika) toplinskih releja obično pokazuje obrnutovremensko ponašanje koje se podudara s dopuštenom krivuljom preopterećenja motora: što je veći struja preopterećenja, to je kraće vrijeme prekida; obratno, što je manja struja preopterećenja, to je duže vrijeme prekida. S pravilnim odabirom, releja može prekinuti prije nego što motor dostigne svoju toplinsku granicu, time potpuno iskoristivši kapacitet preopterećenja motora dok se sprečava oštećenje.

Zbog malog volumena, jednostavnog dizajna i niske cijene, toplinske releje su široko korištene u industrijskim aplikacijama za zaštitu motora.

I. Zaštita motora toplinskim relejama

Vrsta spoja statornih zavojnica motora određuje karakteristike preopterećenja i gubitka faze, što u svom redu određuje pravilan tip toplinske releje.

Y-spoj statornih zavojnica

U Y-spoju, linijarna struja jednaka je fazi struje. Tijekom preopterećenja motora, sve tri faze struje obično porastu. Kada je trofazno napajanje ravnotežno i struje motora su simetrične, dvopolna toplinska releja može efektivno zaštititi trofazni motor. Međutim, ako je trofazno napajanje značajno neravnotežno (na primjer, 4% neravnotežnosti napajanja može dovesti do do 25% neravnotežnosti struje), ili ako dođe do jednofaznog kratkog spoja gdje greška struja ne prolazi kroz element zagrijavanja, dvopolna releja može ne uspjeti pružiti dovoljnu zaštitu. U takvim slučajevima, treba koristiti tro-polnu toplinsku releju.

Δ-spoj statornih zavojnica

Pri normalnom radu, linijarna struja (I) = 0,58 × faza struje (Iφ), a faza struja Iφ = 0,58 × linijarna struja I. Kada jedna faza napajanja nestane (na primjer, jedan prekidač prekine), kao što je prikazano na slici 1 (s otvorenom fazom B), zbog jednakih otpora zavojnica, Ic = Ia + Ib = 1,5Iφ, a Ib = (2/3)Ic. Ovo pokazuje da linijarna struja više ne precizno odražava faznu struju, tako da koristeći linijarnu struju za zaštitu nije moguće otkriti pravo preopterećenje zavojnice.

Kada dođe do gubitka faze pod punom opterećenosti, Ia = 0,58Ie, Ib = 1,16Ie—ova prekomjerna struja dovoljna je da standardna tro-polna toplinska releja prekine. Međutim, kod 64% nominalnog opterećenja s gubitkom faze, Ia = 0,37Ie, Ib = 0,75Ie. Prekomjerna struja zbog gubitka faze manja je od 20%, pa standardna tro-polna releja možda neće prekinuti, ali jedna faza nosi 58% više od svoje normalne struje, rizično je za spaljivanje motora. Stoga, za motore sa Δ-spojem, standardne tro-polne toplinske releje ne mogu pružiti efektivnu zaštitu; moraju se koristiti releje za zaštitu od gubitka faze.

Kada se jedna statorska zavojnica prekine (na primjer, luka spoja između voda zavojnice i terminala, poput otvorenog spoja između A i B, kao što je prikazano na slici 2), tada je Ia = Ic = Iφ, a Ib = Iφ. Ovdje, jedna linijarna struja jednaka je faznoj struji, kao i u normalnom radu. U ovom slučaju, releja za zaštitu od gubitka faze još uvijek može pružiti zaštitu, dok će uređaji za zaštitu od gubitka faze koji se oslanjaju na otkrivanje gubitka faze na strani napajanja ne reagirati.

II. Odabir toplinskih releja

Pravilan odabir i korištenje toplinskih releja poznat je problem, ali ipak često se događaju incidenti spaljivanja motora zbog netočnog odabira i korištenja. Stoga bi početnici trebali imati na umu sljedeće točke, uz praćenje standardnih smjernica:

• Razumjeti model, specifikacije i karakteristike motora koji se treba zaštititi.

• Odabir vrste: U ruralnim područjima s čestim neravnotežama trofaznog napajanja, koristiti standardne tro-polne toplinske releje za motive sa Y-spojem, a releje za zaštitu od gubitka faze za motive sa Δ-spojem.

• Odabir nominalne struje: Odabrati nominalnu struju toplinske releje na temelju nominalne struje motora, zatim odabrati nominalnu struju elementa zagrijavanja. Prilagodljivi opseg postavljanja struje elementa zagrijavanja može se pronaći u tablicama proizvođača. Ako je početna struja motora oko 6 puta nominalna struja i vrijeme pokretanja manje od 5 sekundi, postaviti struju elementa zagrijavanja jednaku nominalnoj struji motora. Za motive s dužim vremenom pokretanja, udarima opterećenja ili kad je isključivanje nedopušteno, postaviti struju na 1,1–1,15 puta nominalnu struju motora.

• Primjer: Motor ima nominalnu struju od 30,3 A, početna struja 6 puta nominalna, kratko vrijeme pokretanja, bez udarnog opterećenja. Prikladni modeli uključuju JR0-40, JR0-60 ili JR16-60. Koristeći JR16-60: nominalna struja releje je 60 A, tro-polni tip. Odabrati element zagrijavanja od 32 A, prilagodljiv oko 30,3 A.

• Odabir provodnika: Koristiti previše deblji ili tanki provodnici utječe na disipaciju topline, a time i na performanse toplinske releje. Debljina provodnika treba prati upute proizvođača ili elektrotehničkih priručnika.

• Motore s lošom sposobnošću preopterećenja ili lošim hlađenjem: Postaviti nominalnu struju toplinske releje na 60%–80% nominalne struje motora.

• Način resetiranja: Toplinske releje obično nude ručno i automatsko resetiranje, promjenjivo putem prilagođivog vijka. Proizvođači obično isporučuju uređaje u automatskom načinu resetiranja. Izbor ovisi o kontrolnom krugu. Općenito, čak i ako releja automatski resetira, zaštićeni motor ne bi trebao automatski ponovno pokrenuti—inače, postaviti releju na ručno resetiranje kako bi se spriječili ponovni pokreti u slučaju greške i oštećenje opreme. Na primjer, u ručnim pokretnim/stop krugovima koristeći gumbe, prihvatljivo je automatsko resetiranje; u automatskim pokretnim krugovima, koristiti ručno resetiranje.

III. Precaucije prilikom korištenja

Da bi se produžio životni vijek toplinskih releja i osiguralo optimalno funkcioniranje, trebaju se pridržavati sljedeće:

• Koristiti provodnike na terminalima releje s presjekom strogo prema specifikacijama.

• Toplinske releje ne mogu pružiti zaštitu od kratkog spoja—moraju se posebno instalirati prekidači. Neprimjerene su za motive s vrlo dugim vremenom pokretanja, čestim radom ili intermitentnim ciklusima rada.

• Kada se instaliraju s drugim uređajima, montirati toplinsku releju ispod njih kako bi se spriječilo toplinsko utjecanje. Redovito čistiti prljavštinu i prašinu.

• Nakon prekida, automatsko resetiranje događa se unutar 5 sekundi; ručno resetiranje zahtijeva čekanje 2 minute prije pritiska na gumb resetiranja.

• Nakon greške kratkog spoja, provjeriti je li element zagrijavanja oštećen i je li bikromski pločić deformiran (nikada ne savijati bikromski pločić), ali ne uklanjati komponente.

• Kada se mijenja toplinska releja, osigurati da nova odgovara originalnim specifikacijama.

Zaključak

Samo pravilnim odabirom, točnim povezivanjem i pravilnim korištenjem toplinskih releja može se postići efektivna zaštita motora od preopterećenja.