Kako izbrati termični rele za zaščito motorja

Toplinski releji za zaščito motorjev pred preobremenitvijo: načela, izbira in uporaba

V sistemih za nadzor motorjev so zaznamki predvsem uporabljeni za zaščito pred kratkimi krogi. Vendar ne morejo zaščititi pred pregrevanjem, ki je povzročeno dolgotrajno preobremenitvijo, pogostim delovanjem naprej-nazaj ali delovanjem pri podnapijetju. Trenutno so toplinski releji široko uporabljani za zaščito motorjev pred preobremenitvijo. Toplini relej je zaščitni element, ki deluje na osnovi toplinskega učinka električnega toka in je bistveno vrsta tokovnega releja. Deluje tako, da generira toplotu s tokom, ki teče skozi njegov grelni element, kar povzroči deformacijo dvometalne plošče (izdelane iz dveh kovin z različnima koeficientoma raztezanja). Ko deformacija doseže določen prag, aktivira mehanski mehanizem, ki odpre nadzorni krog. To odenergizira kontaktor in prekine glavni krog, s tem pa zaščiti motor pred preobremenitvijo.

Toplinski releji so razdeljeni glede na število grelnih elementov: dvopolni in tro-polni tipi. Tro-polni releji so dodatno razdeljeni na modele z in brez zaščite pred izgubo faze. Znanstvene serije vključujejo JR0, JR9, JR14 in JR16. Časovno-tokovna karakteristika (amper-sekundna karakteristika) toplinskih relejev običajno kaže obratno časovno obnašanje, ki se ujema s dovoljeno krivuljo preobremenitve motorja: večji preobremenitveni tok, krajši čas odpale; obratno, manjši preobremenitveni tok, daljši čas odpale. Z pravo izbiro lahko relej odpali, preden motor doseže svojo toplinsko mejo, s tem pa v celoti izkoristi preobremenitveno zmogljivost motorja, hkrati pa prepreči poškodbe.

Zaradi majhnih dimenzij, preproste strukture in nizke cene so toplinski releji široko uporabljani v industrijskih aplikacijah za zaščito motorjev.

I. Zaščita motorjev s toplinskimi releji

Povezava statornih vinčev motorja določa karakteristike preobremenitvenega in faznega izguba toka, ki diktirajo ustrezno vrsto toplinskega releja.

Y-povezana statorna vinča

Pri Y-povezavi je linijni tok enak fazi. Med preobremenitvijo motorja se običajno povečajo vsi trije fazi tokovi. Ko je trofazno naponna naprava uravnotežena in tokovi motorja simetrični, lahko dvopolni toplinski relej učinkovito zaščiti trofazni motor. Vendar, če je trofazni napon zelo neravnotežen (npr. 4% neravnotežje napona lahko povzroči do 25% neravnotežje toka) ali pride do enofaznega kratkega kroga, kjer ne gre zahtevan tok skozi grelni element, dvopolni relej morda ne bo zagotovil zadostne zaščite. V takšnih primerih bi morali uporabiti tro-polni toplinski relej.

Δ-povezana statorna vinča

Ob normalnem delovanju je linijni tok (I) = 0,58 × fazi tok (Iφ), in fazi tok Iφ = 0,58 × linijni tok I. Ko je izgubljena ena fazna naprava (npr. en zaznamek pregrize), kot je prikazano na Sliki 1 (s fazo B odprto), zaradi enakih upornosti vinčev velja Ic = Ia + Ib = 1,5Iφ, in Ib = (2/3)Ic. To kaže, da linijni tok več ni točno odražal fazi toka, zato uporaba linijnega toka za zaščito ne more zaznati resnice o preobremenitvi vinčev.

Ko nastane izguba faze ob polni obremenitvi, je Ia = 0,58Ie, Ib = 1,16Ie—ta preobremenitveni tok je dovolj velik, da standardni tro-polni toplinski relej odpali. Vendar, ob 64% nominalne obremenitve in izgubi faze, je Ia = 0,37Ie, Ib = 0,75Ie. Preobremenitveni tok zaradi izgube faze je manjši od 20%, zato standardni tro-polni relej morda ne bo odpal, vendar ena faza nosi 58% več kot običajen tok, kar ogroža motor. Zato za Δ-povezane motore standardni tro-polni toplinski releji ne morejo zagotoviti učinkovite zaščite; namesto tega moramo uporabiti releje za zaščito pred izgubo faze.

Ko se en vinč statora pregrize (npr. slabo povezava med vinčem in terminalom, kot je prikazano na Sliki 2, kjer je odprt A in B), potem je Ia = Ic = Iφ, in Ib = Iφ. Tukaj je en linijni tok enak fazi toku, kot tudi ob normalnem delovanju. V tem primeru relej za zaščito pred izgubo faze lahko še vedno zagotovi zaščito, medtem ko bodo naprave, ki se opirajo na zaznavanje izgube faze na strani napajanja, neuspešne.

II. Izbor toplinskih relejev

Pravilna izbira in uporaba toplinskih relejev je znana tema, vendar se še vedno pogosto dogajajo nesreče zaradi poškodovanja motorjev zaradi napačne izbire in uporabe. Zato bi morali začetniki poleg sledenja standardnim smernicam upoštevati naslednje točke:

• Razumeti model, specifikacije in lastnosti motorja, ki ga želite zaščititi.

• Izbira tipa: V podeželju, kjer je pogosta neravnotežja trofaznega napona, uporabite standardne tro-polne toplinske releje za Y-povezane motorje in releje za zaščito pred izgubo faze za Δ-povezane motorje.

• Izbira imenskega toka: Izberite imenski tok toplinskega releja glede na imenski tok motorja, nato izberite imenski tok grelnega elementa. Prilagodljiv obseg nastavitve toka grelnega elementa najdete v proizvodniških tabelah. Če je zagon motorja približno 6-krat višji od imenskega toka in čas zagona je pod 5 sekundami, nastavite tok grelnega elementa enak imenskemu toku motorja. Za motorje z daljšim časom zagona, udarnimi obremenitvami ali kjer ni dovoljeno ustavitev, nastavite tok na 1,1–1,15-krat imenski tok motorja.

• Primer: Motor ima imenski tok 30,3 A, zagon 6-krat višji od imenskega, kratki čas zagona in ni udarnih obremenitev. Ustreznimi modeli so JR0-40, JR0-60 ali JR16-60. Uporaba JR16-60: imenski tok releja je 60 A, tro-polni tip. Izberite grelni element s tokom 32 A, prilagodljiv okoli 30,3 A.

• Izbira povezovalnih vod: Uporaba predeblih ali pretenkih vod vpliva na toplotno disipacijo in tako na delovanje toplinskega releja. Debelina voda naj sledi proizvodniškim navodilom ali elektrotehniškim rokovnikom.

• Motorji s slabo preobremenitveno zmogljivostjo ali slabo hladilnostjo: Nastavite imenski tok toplinskega releja na 60%–80% imenskega toka motorja.

• Način ponastavitve: Toplini releji običajno nudijo ročno in samodejno ponastavitev, ki jo lahko spremenite s pomočjo nastavnega vijačka. Proizvajalci jih običajno posredujejo v načinu samodejne ponastavitve. Izbor je odvisen od nadzornega kroga. Kot pravilo, če se relej samodejno ponastavi, ne sme avtomatsko ponovno zagnati zaščitenega motorja—drugače nastavite relej na ročno ponastavitev, da preprečite ponovno zaganjanje pod pogoji pomanjkljivosti in poškodbo opreme. Na primer, v ročnih nadzornih krogih z gumbi je sprejemljiva samodejna ponastavitev; v avtomatskih nadzornih krogih uporabite ročno ponastavitev.

III. Previdnost med uporabo

Za podaljšanje življenjske dobe toplinskih relejev in zagotavljanje optimalnega delovanja upoštevajte naslednje:

• Uporabite povezovalne vode na terminalih releja s premeri strogo glede na specifikacije.

• Toplini releji ne morejo zagotoviti zaščite pred kratkimi krogi—zaznamki morajo biti ločno nameščeni. Neprimerni so za motorje z zelo dolgimi časi zagona, pogostim delovanjem ali intermitentnimi delovnimi cikelmi.

• Če so nameščeni z drugimi napravami, namestite toplinski relej pod njimi, da izognete toplinskim motnjam. Redno čistite prah in škrob.

• Po odpalu se samodejno ponastavi v 5 sekundah; za ročno ponastavitev počakajte 2 minute, preden pritisnete gumb ponastavitve.

• Po kratkem krogu preverite poškodbe grelnega elementa in deformacijo dvometalne plošče (nikoli ne zgibajte dvometalne plošče), vendar ne odstranite komponent.

• Pri zamenjavi toplinskega releja, poskrbite, da je novi enak prvotnim specifikacijam.

Zaključek

Samo s pravilno izbiro, pravilno povezavo in pravilno uporabo toplinskih relejev lahko dosežemo učinkovito zaščito motorjev pred preobremenitvijo.