Kako izabrati termoreleju za zaštitu motora

Termički releji za zaštitu motora od preopterećenja: principi, izbor i primena

U sistemima upravljanja motorima, prekidači se uglavnom koriste za zaštitu od krajnjeg preopterećenja. Međutim, oni ne mogu da zaštite od pregrejavanja uzrokovanog dugotrajnim preopterećenjem, čestim promenama smera rotacije ili radom pod niskim napona. Trenutno, termički releji su široko korišćeni za zaštitu motora od preopterećenja. Termički relej je uređaj za zaštitu koji deluje na osnovu toplinskog efekta električne struje, a u suštini predstavlja vrstu releja struje. Deluje tako što generiše toplinu kroz struju koja teče kroz njegov element zagrejavanja, čime dovodi do deformacije dvo-metalne ploče (napravljene od dva metala sa različitim koeficijentima ekspanzije). Kada deformacija dostigne određenu granicu, aktivira se mehanizam spajanja, otvarajući kontrolni krug. Time se deenergizuje kontaktor i prekida glavni krug, čime se motor zaštićuje od preopterećenja.

Termički releji se klasifikuju prema broju elemenata zagrejavanja: dvopolni i tro-polni tipovi. Tro-polni releji su dalje podeljeni na modele sa i bez zaštite od gubitka faze. Uobičajene serije uključuju JR0, JR9, JR14 i JR16. Vremensko-strujni karakteristika (amper-sekundna karakteristika) termičkih releja obično pokazuje inverznu vremensku ponašanje koja odgovara dopuštenoj krivulji preopterećenja motora: što je veća struja preopterećenja, to je kraće vreme iskakanja; obrnuto, što je manja struja preopterećenja, to je duže vreme iskakanja. Pravilnim izborom, relej može da iskače pre nego što motor dostigne svoju toplinsku granicu, time potpuno iskoristi kapacitet preopterećenja motora dok se sprečava oštećenje.

Zbog malog obima, jednostavne strukture i niske cene, termički releji se široko koriste u industrijskim aplikacijama za zaštitu motora.

I. Zaštita motora termičkim relejima

Tip spoja statornih zavojaka motora određuje karakteristike preopterećenja i gubitka faze, što u svojoj posledici utiče na pravilan izbor tipa termičkog releja.

Zvjezdasta (Y) spojnica statornih zavojaka

U zvjezdastoj spojnicu, linijarna struja je jednaka faznoj struji. Takođe, tokom preopterećenja motora, obično poraste sve tri fazne struje. Kada je trofazni napon ravnotežan i motor struje su simetrične, dvopolni termički relej može efektivno zaštititi trofazni motor. Međutim, ako je trofazni napon značajno neravnotežan (na primer, 4% neravnotežnosti napona može dovesti do do 25% neravnotežnosti struje), ili ako dođe do jednofaznog kratkog spoja gde greška struja ne prođe kroz element zagrejavanja, dvopolni relej može propustiti u pružanju adekvatne zaštite. U takvim slučajevima, treba koristiti tro-polni termički relej.

Delta (Δ) spojnica statornih zavojaka

Pri normalnoj operaciji, linijarna struja (I) = 0,58 × fazna struja (Iφ), a fazna struja Iφ = 0,58 × linijarna struja I. Kada se jedna faza napajanja izgubi (na primer, jedan prekidač prekine), kao što je prikazano na Slici 1 (sa otvorenom fazom B), zbog jednakih impedanci zavojaka, Ic = Ia + Ib = 1,5Iφ, a Ib = (2/3)Ic. To pokazuje da linijarna struja više ne tačno odražava faznu struju, pa korišćenje linijarne struje za zaštitu ne može detektovati pravo preopterećenje zavojaka.

Kada dođe do gubitka faze pod punom opterećenju, Ia = 0,58Ie, Ib = 1,16Ie—ova prekomerna struja dovoljna je da standardni tro-polni termički relej iskače. Međutim, pod 64% nominalnog opterećenja sa gubitkom faze, Ia = 0,37Ie, Ib = 0,75Ie. Prekomerna struja zbog gubitka faze je manja od 20%, pa standardni tro-polni relej može da ne iskače, ali jedna faza nosi 58% više od svoje normalne struje, rizično za sagorevanje motora. Stoga, za delta spojene motive, standardni tro-polni termički releji ne mogu da pruže efektivnu zaštitu; moraju se koristiti releji za zaštitu od gubitka faze.

Kada se jedan statorni zavojak prekine (na primer, luka vezanja između zavojka i terminala, kao što je otvorena veza između A i B, kao što je prikazano na Slici 2), tada Ia = Ic = Iφ, a Ib = Iφ. Ovde, jedna linijarna struja jednaka je faznoj struji, kao i pri normalnoj operaciji. U ovom slučaju, relej za zaštitu od gubitka faze još uvek može pružiti zaštitu, dok uredjaji za zaštitu od gubitka faze koji se oslanjaju na detektovanje gubitka faze na strani napajanja neće funkcionisati.

II. Izbor termičkih releja

Pravilan izbor i korišćenje termičkih releja su poznati teme, ali ipak često dolazi do opekta motora zbog nepravilnog izbora i korišćenja. Stoga, početnici bi trebalo da imaju u vidu sledeće tačke, uz praćenje standardnih smernica:

• Razumeti model, specifikacije i karakteristike motora koji se zaštitava.

• Izbor tipa: U ruralnim područjima sa čestom neravnotežom trofaznog napona, koristiti standardne tro-polne termičke releje za zvjezdasto spojene motive, a releje za zaštitu od gubitka faze za delta spojene motive.

• Izbor nominalne struje: Izabrati nominalnu struju termičkog releja na osnovu nominalne struje motora, a zatim izabrati nominalnu struju elementa zagrejavanja. Regulabilni opseg postavke struje elementa zagrejavanja može se naći u proizvođačkim tablicama. Ako je početna struja motora oko 6 puta veća od nominalne struje i početno vreme je manje od 5 sekundi, postaviti struju elementa zagrejavanja na jednaku nominalnoj struji motora. Za motive sa dužim početnim vremenom, udarnim opterećenjima ili gde nije dozvoljeno isključivanje, postaviti struju na 1,1–1,15 puta nominalnu struju motora.

• Primer: Motor ima nominalnu struju od 30,3 A, početna struja 6 puta nominalna, kratko početno vreme, bez udarnog opterećenja. Pogodni modeli uključuju JR0-40, JR0-60 ili JR16-60. Koristeći JR16-60: nominalna struja releja je 60 A, tro-polni tip. Izabrati element zagrejavanja od 32 A, regulabilan na oko 30,3 A.

• Izbor žice za spajanje: Korišćenje previše debljih ili tankih žica utiče na disipaciju toplote, a time i na performanse termičkog releja. Debljina žice treba da sledi upute proizvođača ili elektrotehničke priručnike.

• Motori sa lošom kapacitetom preopterećenja ili lošim hlađenjem: Postaviti nominalnu struju termičkog releja na 60%–80% nominalne struje motora.

• Režim resetovanja: Termički releji obično nude ručni i automatski režim resetovanja, prebacivani putem navijne šrafa. Proizvođači obično isporučuju releje u automatskom režimu resetovanja. Izbor zavisi od kontrolnog kruga. Kao pravilo, čak i ako relej automatski resetuje, zaštićeni motor ne bi trebalo da automatski ponovo pokrene—u suprotnom, postaviti relej na ručno resetovanje kako bi se sprečili ponovni pokreti pod uslovima greške i oštećenje opreme. Na primer, u ručnim start/stop krugovima koristeći dugmiće, prihvatljivo je automatsko resetovanje; u automatskim start krugovima, koristiti ručno resetovanje.

III. Precaucije prilikom korišćenja

Da bi se produžio vijek trajanja termičkih releja i obezbeđena optimalna performansa, pratiti sledeće:

• Koristiti žice za spajanje na terminalima releja sa presjekom strogo prema specifikacijama.

• Termički releji ne mogu da pruže zaštitu od kratkog spoja—moraju se posebno instalirati prekidaci. Nepravilni su za motive sa vrlo dugim vremenom pokretanja, čestim radom ili intermitentnim ciklusima rada.

• Kada se instaliraju sa drugim uređajima, montirati termički relej ispod njih kako bi se izbegla toplinska interferencija. Redovno čistiti prahu i brad.

• Nakon iskakanja, automatsko resetovanje se dešava unutar 5 sekundi; ručno resetovanje zahteva čekanje 2 minuta pre nego što se pritisne dugme za resetovanje.

• Nakon greške kratkog spoja, proveriti element zagrejavanja na oštećenja i dvo-metalnu plocu na deformacije (nikad ne savijati dvo-metalnu plocu), ali ne uklanjati komponente.

• Pri zamjeni termičkog releja, osigurati da novi odgovara originalnim specifikacijama.

Zaključak

Samo pravilnim izborom, tačnim spajanjem i pravilnim korišćenjem termičkih releja može se postići efektivna zaštita motora od preopterećenja.