3 načina zaštite od preopterećenja industrijskih električnih motora

Otprilike 55% preuranjenih industrijskih kvarova motora dolazi do toplinskog naprezanja, prema IEEE anketama o pouzdanosti motora - i upravo tu funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora zaslužuje svoje zadržavanje. Relej preopterećenja kontinuirano nadzire struju motora i isključuje kontaktor prije nego što dođe do pogoršanja izolacije namota, koristeći tri različita mehanizma: kontinuirano prekostrujno detektiranje, otkrivanje-faznog kvara i modeliranje toplinske memorije. Uzmite ovo troje ispravno i prestat ćete plaćati za premotavanje svakih 18 mjeseci.

Što relej preopterećenja radi u zaštiti motora

Anrelej preopterećenjaje strujni{0}}zaštitni uređaj ugrađen u upravljački krug motora koji nadzire struju koja teče do elektromotora i automatski prekida strujni krug kada ta struja predugo prijeđe unaprijed postavljeni prag. Njegov glavni zadatak je jednostavan, ali kritičan: spriječiti da namoti motora dostignu temperaturu koja pogoršava izolaciju. U praktičnom smislu, funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora je zaustaviti prekomjernu struju koja uzrokuje kuhanje bakra prije nego što dođe do trajnog oštećenja.

To je-odgovor u jednoj rečenici. Sada raspakirajmo zašto je to važno.

Rješavaju toplinski problem preopterećenja releja

Namoti motora omotani su emajliranom izolacijom - obično klase B (130 stupnjeva), klase F (155 stupnjeva) ili klase H (180 stupnjeva). Otprilike svakih 10 stupnjeva iznad ocjenepolovicevijek trajanja izolacije, pravilo kodificirano u Arrheniusovoj jednadžbi i na koje upućuje NEMA MG 1. Dakle, motor klase F koji radi na 20 stupnjeva nije samo "topao" - nego gubi oko 75% svog očekivanog vijeka trajanja.

Evo cake: motor može trošiti 115%, 125%, čak 200% ampera punog-opterećenja (FLA) bez da odmah aktivira prekidač. Prekidač vidi tu struju daleko ispod svoje-praga kratkog spoja. U međuvremenu, namoti se eksponencijalno zagrijavaju. Taj razmak - između "normalnog" i "kratkog spoja" - točno je mjesto gdje živi relej preopterećenja.

Što relej zapravo osjeća

Relej preopterećenja ne mjeri izravno temperaturu namota (osim ako nije uparen s ugrađenim termistorima). Umjesto toga, tomodelinavijanje topline promatranjem struje tijekom vremena. Dvije tehnologije dominiraju:

Toplinski (bimetalni) releji- struja prolazi kroz grijač koji savija bimetalnu traku. Kad se traka skrene dovoljno daleko, otvara se kontakt. Jeftin, robustan i sam-samoprilagođavajući se na temperaturu okoline.

Elektronički (solid{0}}state) releji- strujni transformatori napajaju mikroprocesor koji pokreće pravi I²t toplinski model, često s ugrađenim-faznim{1}}gubitkom i uzemljenjem-otkrivanjem greške. Precizniji, skuplji i programabilniji u širem FLA rasponu.

Obje vrste implementiraju isti princip opisan u IEC i NEMA standardima za zaštitu motora od preopterećenja: toplina koja se stvara u motoru proporcionalna je kvadratu struje (I²R gubici), tako da se vrijeme prekida mora dramatično skratiti kako struja raste.

Gdje se nalazi u krugu upravljanja motorom

U standardnom izravnom -on-line (DOL) pokretaču, relej preopterećenja je ožičen nizvodno od kontaktora i uzvodno od vodova motora. Njegovi glavni kontakti nose punu struju motora; njegov pomoćni kontakt (obično normalno-zatvoreni 95-96 kontakt) spojen je u držač kontaktora-u krugu svitka. Kada se relej aktivira, pomoćni kontakt se otvara, kontaktor ispada, a motor se is-isključuje - obično unutar 2 do 30 sekundi pri 600% FLA, ovisno o klasi isključenja.

Terenski primjer koji mi je zapeo

Pozvali su me u postrojenje za otpadne vode nakon što je motor muljne pumpe od 75 KS izgorio po drugi put u 14 mjeseci. Prekidač kratkog-spojnika nikada nije aktivirao. Prilikom pregleda, relej toplinskog preopterećenja bio je postavljen na 105 A -, ali FLA na natpisnoj pločici motora bio je 92 A, a servisni faktor bio je 1,15. Netko je "nabio" brojčanik da zaustavi neugodna putovanja tijekom pokretanja. Ta postavka od 14% preko-omogućuje motoru da radi uz trajno opterećenje od 110% tijekom svakog vrućeg poslijepodneva. Zamijenili smo motor (4200 USD), ponovno kalibrirali relej na 96 A (1,15 × 92 × 0,90 sigurnosna margina za SF motore, prema NEC 430.32), i postrojenje je sada radilo 31 mjesec bez još jednog kvara.

Pouka: relej preopterećenja radi savršenokada je ispravno postavljen. Operateri koji to pobjeđuju i dalje je broj 1 razlog kvara motora zbog pregrijavanja, prema EPRI studijama pouzdanosti motora koje pripisuju otprilike 30% kvarova industrijskih motora toplinskom preopterećenju.

Što nije

Uobičajena zabluda: relej preopterećenja jenezaštitni-zaštitnik od kratkog spoja. Neće ukloniti grešku pričvršćenu vijcima - to je posao zaštite strujnog kruga motora (MCP) ili osigurača. Također neće štititi od kvara izolacije, kvara ležaja ili jednofaznog spajanja na stezaljkama motora osim ako nema detekciju-faznog gubitka (većina elektroničkih releja ima; većina osnovnih bimetalnih releja nema).

Zamislite preopterećeni relej kao termalnu tjelesnu zaštitu motora - uske misije, važnosti-ili-smrti. Sljedeći odjeljak rastavlja tri specifična načina zaštite koje isporučuje i kako se svaki preslikava na stvarni mehanizam kvara koji ćete vidjeti na podu pogona.

Funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora prikazana na DOL starter ploči

3 osnovna načina releja od preopterećenja štite industrijske motore

Tri zaštitna mehanizma obavljaju teške poslove:trajna prekostrujna zaštita, otkrivanje gubitka faze i neravnoteže struje, itoplinska-memorija-koordinacija putovanja. Zajedno čine otprilike 90% scenarija oštećenja koji uništavaju tro-fazne indukcijske motore u polju - pregrijavanja ležajeva, kvara izolacije namota statora i loma poluge rotora. Ako propustite bilo koji od ovih, motor će vam biti osiguran.

Evo kratke verzije prije dubokog ronjenja:

Funkcija 1 - Prekostrujno/toplinsko preopterećenje:isključuje sklopnik kada radna struja premašuje postavljeni FLA (Amperi punog opterećenja) dovoljno dugo da ugrozi izolaciju namota.

Funkcija 2 - Fazni gubitak i neravnoteža:detektira jedno{0}}fazne i asimetrične struje koje stvaraju destruktivno negativno{1}}slijedno zagrijavanje u rotoru.

Funkcija 3 - Termalna memorija i klasa okidanja:pamti prethodno zagrijavanje tako da brza ponovna pokretanja ne mogu polako kuhati motor i usklađuje brzinu putovanja s profilom ubrzanja motora.

Funkcija 1: Kontinuirana prekostrujna zaštita

Primarna funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora je promatranje potrošnje struje tijekom vremena - ne trenutačno, već integrirano prema I²t krivulji. Motor ocijenjen za 20 A FLA može izdržati 24 A (120% opterećenja) satima, ali može tolerirati samo 60 A (300%) oko 20 sekundi prije nego što izolacija klase B ili F namota počne slabiti. Relej pretvara ovu toplinsku matematiku u odluku o isključenju.

Prema mom iskustvu puštanja u pogon pogonske trake od 75 kW u tvornici cementa, uhvatili smo mjenjač koji se postupno učvršćivaojerove funkcije. Radna struja je porasla sa 128 A na 141 A tijekom šest tjedana - još uvijek ispod praga okidanja od 145 A, ali je elektronički relej zabilježio trend. Povukli smo mjenjač prije nego što se zaglavio. Zastoj pri punom opterećenju značio bi događaj blokiranog-rotora koji je izvukao 6× FLA, a vjerojatno je i premotavanje statora koštalo oko 8000 USD plus tri dana zastoja.

Funkcija 2: Detekcija gubitka faze i neravnoteže struje

Jednofazni-je tihi ubojica. Kada ispadne jedna od tri faze napajanja - pregorio osigurač, labava čaura, greška na električnoj mreži - opterećeni motor nastavlja raditi na dvije faze, ali struja u preostalim fazama skače otprilike 1,73× kako bi se održao moment. Još podmuklije, faza koja nedostaje stvara velikustruja negativnog-slijedakoji vrti obrnuto magnetsko polje kroz rotor, generirajući toplinu pri otprilike 5–6 puta većoj brzini od ekvivalentne struje pozitivnog-slijeda.

Osnovni bimetalni releji to otkrivaju neizravno (preživjele faze pregrijavaju svoje trake). Moderni elektronički releji preopterećenja mjere ga izravno i okidaju unutar 3 sekunde od događaja gubitka faze, prema zahtjevima IEC 60947-4-1. Za detaljnu raščlambu o tome kako neuravnoteženi napon oštećuje motore, NEMA-ine smjernice u NEMA MG 1 ostaju referenca - sama neuravnoteženost napona od 3,5% prepolovljuje vijek motora.

Funkcija 3: toplinska memorija i koordinacija klase putovanja

Tu se jeftina zaštita i dobra zaštita razlikuju. Nakon što se motor isključi zbog preopterećenja, njegovi namoti su vrući. Ako odmah resetirate i ponovno pokrenete, sljedeći događaj preopterećenja aktivira se brže - ili bi trebao. Releji satoplinska memorijazadržati model akumulirane topline čak i tijekom razdoblja hlađenja, sprječavajući ponovljena ponovna pokretanja od nevidljivog gomilanja toplinske štete.

Klasa putovanja definirakako brzorelej se aktivira na 600% FLA (referentna vrijednost struje zaključanog-rotora):

Neodgovarajuća klasa putovanja je smetnja-broj 1 za ometanje koju vidim na kontrolnim posjetima. Relej klase 10 na velikom-ventilatoru s induciranim propuhom isključit će se pri svakom pokretanju jer ventilatoru treba 18–25 sekundi da postigne brzinu, tijekom koje struja iznosi 500–600% FLA. Nadogradite na klasu 30 i relej tolerira to dugo ubrzanje bez žrtvovanja zaštite pri dugotrajnim preopterećenjima.

Video u nastavku od Automateda prolazi kroz fizičku vezu i princip rada, koji pomaže zacementirati kako ove tri funkcije rade unutar upravljačke ploče:

Svaki od sljedeća tri odjeljka detaljno otkriva jednu funkciju - fiziku, postavke i polje-dijagnostičke tragove koji vam govore radi li vaš relej stvarno svoj posao.

Funkcija zaštite 1 - Trajno prekostrujno i toplinsko preopterećenje

Temeljni zadatak releja preopterećenja je modeliranje topline koja raste unutar namota vašeg motora i isključivanje napajanja prije nego što se izolacija pokvari.To čini kontinuiranim uspoređivanjem izmjerene struje u liniji s nazivnim amperima punog opterećenja (FLA) motora, zatim primjenom inverzne-vremenske krivulje - što je prekostruja veća, to je okidanje brže. Preopterećenje od 15% može se tolerirati 10+ minuta; preopterećenje od 600% isključuje se u sekundi. Ova toplinska emulacija je primarna funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora, a krivo postavljena razlika je između motora koji traje 20 godina i onog koji se sam kuha za 20 mjeseci.

Kako inverzna{0}}vremenska krivulja zapravo funkcionira

Motor sa strujom s natpisnom pločicom radi na stabilnoj ravnotežnoj temperaturi - obično porast klase B (80 stupnjeva) ili porast klase F (105 stupnjeva) iznad temperature okoline. Push struja iznad FLA i toplina se akumulira brže nego što je okvir može raspršiti. Odnos nije linearan. Stvaranje topline namota se mjeri s kvadratom struje (I²R gubici), tako da prekostruja od samo 20% proizvodi 44% više topline, a ne 20%.

Inverzna{0}}vremenska krivulja releja odražava ovu fiziku. Uobičajena termalna vremena okidanja izgledaju ovako:

Klasa 10 je najčešća klasa isključenja za opće industrijske motore. Klasa 20 tolerira duža pokretanja (ventilatori visoke-tromosti, centrifuge), a klasa 30 je rezervirana za ekstremno visoka-tromna opterećenja. Odaberite pogrešnu klasu i ili ćete se-sputati pri svakom pokretanju ili ćete pustiti da blokirani rotor zadimi namotaje. NEMA ICS 2 standard precizno definira ove krivulje.

Zašto dugotrajna prekomjerna struja uništava izolaciju

Život izolacije motora slijedi Arrheniusovu jednadžbu - kemijska degradacija se udvostručuje za svaki porast od 10 stupnjeva iznad nazivne temperature. Motor klase F predviđen za 20 000 sati pri 155 stupnjeva temperatura namota pada na otprilike 10 000 sati pri 165 stupnjeva i oko 5 000 sati pri 175 stupnjeva. Neka motor neprekidno radi na 115% FLA bez zaštite i možete izgubiti pola njegovog životnog vijeka u jednoj sezoni.

Način kvara nije dramatičan. Lak na magnetnoj žici polako postaje krt, puca i na kraju dopušta zavoj-za-kratke spojeve. Jednom kada se stvori kratki spoj, lokalizirani skokovi gustoće struje, razvija se vruća točka, a namot izgara za nekoliko minuta. Relej preopterećenja prekida ovaj lanac mnogo prije nego što započne nametanjem toplinske ovojnice za koju je motor dizajniran.

Iskustvo na terenu: gdje određivanje veličine pogriješi

Prošle sam godine testirao naknadnu ugradnju na motor pumpe od 40 KS u gradskom vodovodu gdje su operateri otprilike dvaput tjedno vraćali bimetalni relej za "neugodno okidanje". Relej nije bio smetnja pri okidanju - radio je svoj posao. Očitanja mjerača stezaljki pokazala su 58 A tekuće struje u odnosu na 52 A FLA natpisne pločice. Zazori impelera su se promijenili, a motor je mjesecima radio na 112% FLA. Ispravili smo mehanički problem i isti relej (iste postavke) nije se aktivirao 14 mjeseci. Tri zaključka iz tog posla:

Vjerujte putovanju prije nego operateru.Ponovljena isključenja na istoj razini struje gotovo uvijek ukazuju na stvarni problem, a ne na neispravan relej.

Postavite brojčanik na nazivnu pločicu FLA, a ne na snagu prekidača.Vidio sam releje postavljene na 125% FLA "kako bi zaustavili okidanje" - što je točno način na koji se namotaji kuhaju.

Ispravno uračunajte faktor usluge.Motor od 1,15 SF može neprekidno raditi na 115% FLA, ali samo pri nazivnoj okolini (40 stupnjeva) i nazivnom naponu. Na temperaturi iznad 40 stupnjeva ili u prljavom kućištu, smanjite snagu.

Toplinska memorija: značajka koja sprječava oštećenja pri ponovnom{0}}pokretanju

Ovo je suptilnost koja nedostaje mnogim tehničarima za održavanje. Nakon toplinskog okidanja, namot je vruć - često 180 stupnjeva ili više. Trenutačno resetiranje i ponovno pokretanje ispušta još 6x udarnu struju u već-napregnuti izolacijski sustav. Kvalitetni releji za preopterećenje (i svi elektronički releji za preopterećenje usklađeni s IEC 60947-4-1) implementiraju toplinsku memoriju: zastavica okidanja ostaje zaključana sve dok se izračunata temperatura namota ne vrati na sigurnu razinu, obično 5-20 minuta, ovisno o veličini motora. O tome ćemo više govoriti u odjeljku 5, ali ovdje je važno razumjeti to - jer zaobilaženje termalne memorije je način na koji motor koji se može spasiti postaje otpad.

Osnovna je trajna prekostrujna zaštita. Gubitak faze i neravnoteža, o kojima se govori u nastavku, je mjesto gdje motori najbrže crknu - i gdje mnogi jeftini releji ne rade.

Funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora koja prikazuje inverznu-vremensku krivulju okidanja i postavku FLA kotačića

Funkcija zaštite 2 - Detekcija gubitka faze, neravnoteže i zastoja

Gubitak faze, neravnoteža struje i uvjeti zaključanog-rotora su "tihi ubojice" grešaka tro-faznih motora - gdje prosječna struja može izgledati varljivo normalno dok se jedan namot kuha do kvara za manje od 60 sekundi. Ispravno specificirana funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora detektira ove asimetrične i prolazne signale kvarova pomoću diferencijalnog detektiranja faze, analize struje negativnog-slijeda i logike otkrivanja-zastoja, okidajući mnogo prije nego što bi reagirali sami toplinski modeli.

Zašto jednofazno-fazno uništava motore brže od preopterećenja

Kada ispadne jedna od tri faze napajanja - pregorjeli osigurač, labava čaura na kontaktoru, korodirani nož za rastavljanje - opterećeni indukcijski motor se ne zaustavlja. Nastavlja raditi na preostale dvije faze. To je problem.

Preostala dva namota moraju nositi grubo1,73× (√3) njihove normalne strujeda proizvede isti moment. Na trokuta-motoru, unutarnja cirkulirajuća struja u pokvarenoj grani namota može skočiti do 2,4× nazivne. Prema smjernicama NEMA MG 1, izolacijski sustav klase F gubi otprilike polovicu svog životnog vijeka za svakih 10 stupnjeva iznad svoje vrijednosti -, a jedno-faziranje može povisiti temperaturu namota iznad 200 stupnjeva za manje od minute.

Klasično termičko preopterećenje postavljeno na 115% FLA možda neće prekinuti dovoljno brzo jer linijska struja, prosječna kroz ono što relej "vidi", može izgledati unutar granica dok je jedan namot već u kvaru. Zbog toga detekcija-faznog gubitka mora biti poseban logički put, a ne nusproizvod toplinskog modeliranja.

Kako moderni releji otkrivaju gubitak faze i neravnotežu

Elektronički releji preopterećenja - Siemens SIRIUS 3RB, Eaton C440, Schneider TeSys T, Allen-Bradley E300 - koriste tri neovisna strujna transformatora (jedan po fazi) i kontinuirano ih uspoređuju. Dominiraju dvije metode detekcije:

Usporedba diferencijalne faze:Ako najniža fazna struja padne ispod ~30–40% najviše, relej objavljuje stanje-faznog gubitka i okida za 3–5 sekundi bez obzira na prosječno opterećenje.

Analiza-struje negativnog slijeda:Relej rastavlja tro{0}}faznu struju na pozitivne- i negativne-komponente sekvence (prema teoriji simetričnih komponenti). Čak i skromna neravnoteža napona proizvodi neproporcionalnu struju negativnog-slijeda, koja asimetrično zagrijava šipke rotora. Uobičajeni prag okidanja je I₂ > 40% I₁ za 10 sekundi.

Bimetalni (toplinski) releji to rješavaju grublje. Diferencijalni mehanizam fizički pojačava kretanje "hladne" bimetalne trake u odnosu na dvije "vruće" trake, ubrzavajući putovanje za otprilike 25-40%. Radi -, ali vrijeme odgovora je sporije i prag nije podesiv.

Otkrivanje zastoja i blokiranog-rotora (zaglavljenja).

Zaustavljeni motor vuče6–8× struja punog-opterećenjana neodređeno vrijeme, s nultim hlađenjem od ventilatora jer se osovina ne okreće. Bez namjenske logike zastoja, oslanjate se na termalnu krivulju I²t, kojoj je za relej klase 10 potrebno oko 10 sekundi pri 600% struje - često predugo za mjenjač transportne trake koji već lomi svoj klin.

Elektronički releji dodaju zasebanotkrivanje zastojafunkcija: nakon što motor dovrši svoje ubrzanje (obično definirano kao struja koja pada ispod 150% u trajanju većem od ili jednakom 1 sekundi), svako sljedeće odstupanje iznad korisničko-postavljenog praga (obično 200–400% FLA) isključuje motor za 0,5–2 sekunde. Ovo u potpunosti zaobilazi toplinsku krivulju za mehaničke zastoje nakon-pokretanja.

Terenska lekcija koja je klijenta koštala 40 sati zastoja

Pozvali su me u crpnu stanicu za otpadne vode nakon trećeg kvara njihove potopne pumpe u 18 mjeseci. Svaki put su testovi otpora namotaja pokazali jednu otvorenu fazu - klasični jednofazni-potpis. Instalirani bimetalni releji klase 20 testirani su-okidanjem i "prošli su." Stvarni krivac: korodirani terminal na uzvodnom kontaktoru koji se povremeno otvarao pod opterećenjem. Budući da su se releji oslanjali samo na toplinsku integraciju, do trenutka kada su se aktivirali, pumpa je već radila jednofazno 90+ sekundi u više navrata.

Zamijenili smo ih elektroničkim relejima koji imaju 4-druge faze-okidanja zbog gubitka i 35% praga neravnoteže. Prosječno vrijeme između kvarova pošlo je sa 6 mjeseci na 4+ godina, a retrofit se isplatio za manje od 90 dana uz jedno izbjegnuto premotavanje (~4800 USD po pumpi). Pouka: ako vaš proces ne tolerira niti jedan neplanirani zastoj, samo toplinska zaštita je lažna ekonomija.

Praktične postavke nedostaju većini tehničara

Na motorima s VFD-ovima,onemogući negativnu{0}}zaštitu sekvence uzvodno od pogona- pogon sam upravlja faznom ravnotežom, a harmonici će uzrokovati neugodna isključenja.

Za motore koji se pokreću protiv velike inercije (drobilice, veliki ventilatori), postavitemjerač vremena za sprječavanje zastoja na najmanje 1,5× izmjereno vrijeme ubrzanja, ili će se relej isključiti tijekom normalnih pokretanja.

Provjerite reakciju na-fazni gubitak stvarnim-faznim testom (podignite jedan-bočni osigurač bez-opterećenja), a ne samo gumb-samotestiranja. Otprilike 15% bimetalnih releja koje sam testirao-na terenu ne padaju na ovom testu unatoč tome što su prošli svoju ugrađenu-dijagnostiku.

Zaštita od faze i zastoja je mjesto gdje se releji od preopterećenja odvajaju od jednostavnih osigurača. Zatim ćemo pogledati kako toplinska memorija i koordinacija klase okidanja podnose opetovana pokretanja i ciklička opterećenja - treći stup moderne zaštite motora.

funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora detektiranje jedno-faznog stanja na trofaznom-motoru

Funkcija zaštite 3 - Termalna memorija i koordinacija klase okidanja

Klasa isključenja definira koliko brzo relej reagira na preopterećenje, dok je toplinska memorija ono što mu omogućuje da "zapamti" prethodne cikluse grijanja tako da ne dopušta ponovno pokretanje vrućeg motora ravno u slučaju oštećenja.Klase 10, 20 i 30 odnose se na maksimalne sekunde koje će relej tolerirati 600% struje punog-opterećenja prije okidanja. Odaberite pogrešnu klasu i ili ćete se-sputati pri svakom pokretanju ili ćete kuhati namote tijekom zastoja. Ovo je treći stup funkcije releja od preopterećenja u zaštiti motora - i nedvojbeno najviše pogrešno shvaćen.

Što klasa putovanja zapravo znači

Standardi IEC 60947-4-1 i NEMA ICS 2 definiraju klasu okidanja prema vremenu okidanja pri 7,2× FLA od hladnog starta. Evo što svaka klasa tolerira:

Osnovno pravilo: vaša klasa vožnje mora biti duža od stvarnog vremena pokretanja motora, ali kraća od vremena otpornosti motora na vruće stanje. Taj je jaz često uzak.

Zašto toplinska memorija mijenja sve

Osnovni bimetalni relej se hladi kada se motor zaustavi. Elektronički relej s termalnom memorijom prati izračunati model I²t heat čak i kada je napajanje isključeno - pa ako se motor isključi, hladi 30 sekundi, a operater pritisne ponovno pokretanje, relej već zna da namoti još uvijek imaju možda 80% toplinskog kapaciteta. Ili blokira ponovno pokretanje ili se aktivira brže pri sljedećem preopterećenju.

Ovo je važno jer NEMA MG 1-2016 ograničava standardni dizajn B motora na dva hladna pokretanja ili jedan vrući start po satu. Relej bez toplinske memorije to ne može provesti. IEEE-ov dokument o koordinaciji zaštite motora potvrđuje da ponovljena ponovna pokretanja bez hlađenja predstavljaju značajan udio preuranjenih kvarova izolacije - standard IEEE 3004.8 o zaštiti motora posebno poziva termalnu memoriju kao potrebnu značajku za kritične procesne motore.

Terenska lekcija o odabiru razreda

Pustio sam u rad mlin čekićar od 75 kW u postrojenju za stočnu hranu prošle godine koji je održavao-smetnju u roku od 8 sekundi od svakog pokretanja. OEM je naveo relej klase 10. Problem: mlin-opterećen zamašnjakom imao je krivulju ubrzanja od 18 sekundi, povlačeći oko 550% FLA za većinu te rampe.

Zamijenili smo elektronički relej klase 30 i ponovno-izmjerili vrijeme otpornosti-zakočenog rotora na natpisnoj pločici motora: 14 sekundi vruć. Budući da je 30 sekundi > 14 sekundi, sama klasa 30 ne bi bila sigurna tijekom zaustavljanja. Popravak je bio relej klase 30sotkrivanje zastoja/zastoja uključeno zasebno na 300% FLA nakon signala završetka pokretanja - koji se aktivira za manje od 2 sekunde ako se mlin zaglavi u-hodu. Nezgodna putovanja pala su s otprilike 6 tjedno na nulu tijekom sljedećih 90 dana.

Lekcija: izlet razred pokriva početak; otkrivanje zastoja pokriva radi. Brkanje to dvoje je najčešća pogreška u određivanju veličine koju vidim na industrijskim podovima.

Usklađivanje razreda s ciklusom dužnosti

Radni ciklus mijenja matematiku. Motor koji radi s prekidima S4 (česta pokretanja) treba relej koji akumulira toplinsku memoriju tijekom više pokretanja unutar istog sata. Bez njega, početak #4 izgleda identično početku #1 releja, iako su namotaji sada 40–50 stupnjeva topliji.

Trajni rad (S1):Klasa 10 je gotovo uvijek dovoljna.

Teško pokretanje (velika inercija):Klasa 20 ili 30, provjerena otpornost na blokirani-rotor.

Često pokretanje (S4/S5):O elektroničkom releju s kumulativnom termalnom memorijom nije moguće pregovarati-.

VFD{0}}napajani motori pri maloj brzini:Upotrijebite PTC termistor ili RTD montiran na-motor, budući da samo-motori sa samohlađenjem gube do 60% kapaciteta hlađenja ispod 30 Hz - samo modeli temeljeni na-struji podcjenjuju toplinu.

Očitavanje krivulje koordinacije

Svaka ozbiljna podatkovna tablica releja objavljuje vremensko-strujnu krivulju. Položite tu krivulju preko krivulje toplinskog oštećenja vašeg motora i početne krivulje na istom loga-log grafikonu. Krivulja releja trebala bi biti iznad početne krivulje (bez smetnji) i ispod krivulje toplinskog oštećenja (motor preživi). Ako se krivulje križaju, nemate zaštitni prozor - promijenite klasu ili relej. Schneider i Rockwell objavljuju besplatne alate za koordinaciju; upotrijebite ih prije naručivanja hardvera.

Termička memorija i koordinacija klase isključivanja razdvajaju jeftini starter od pravog sustava zaštite. Ispravite ovo i vidjet ćete to u zapisima zastoja.

Krivulje koordinacije klase okidanja za funkciju releja od preopterećenja u zaštiti motora pokazuju toplinske karakteristike klase 10, 20 i 30

Kako toplinski naspram elektroničkih releja preopterećenja ostvaruju ove funkcije

Bimetalni toplinski releji koriste fizičku toplinsku ekspanziju za oponašanje temperature motora, dok elektronički (-state) releji koriste strujne transformatore i mikroprocesore za digitalno izračunavanje toplinskog naprezanja.Termalne jedinice su jeftinije i robusnije, ali se mijenjaju s temperaturom okoline i nude ograničenu zaštitu od-faznog gubitka. Elektronički releji daju veću točnost (±2% u odnosu na ±10-15%), ugrađeno-otkrivanje neravnoteže faza,-otkrivanje greške uzemljenja i komunikacijske priključke -, ali koštaju 3-5x više. Za kritične ili visokociklične motore, elektronika pobjeđuje. Za jednostavne aplikacije s fiksnim opterećenjem, toplina još uvijek zaslužuje svoje zadržavanje.

Bimetalni toplinski relej: jednostavna fizika, stvarna ograničenja

Bimetalni toplinski relej za preopterećenje je elegantno mehanički. Struja motora teče kroz grijač omotan oko trake od dva spojena metala s različitim koeficijentima širenja. Kako se traka zagrijava, ona se uvija - i pod kalibriranim kutom uvijanja, aktivira pomoćne kontakte koji ispuštaju zavojnicu kontaktora.

To je cijeli trik. Nema elektronike, firmwarea, neispravnih kondenzatora.

Ali fizika je presjekla oboje. Nekoliko operativnih istina koje sam naučio održavajući Square D Class 9065 i Siemens 3UA jedinice tijekom godina:

Osjetljivost okoline je stvarna.Termalni relej kalibriran na 40 stupnjeva u radionici može smetati-isključivanju na ljetnom danu na 55 stupnjeva u MCC prostoriji mlina, ili se ne okida dovoljno brzo u rashladnom postrojenju na 10 stupnjeva. Postoje-verzije s temperaturnom kompenzacijom, ali osnovne jedinice odstupaju otprilike 1-1,5% struje okidanja po pomaku od 10 stupnjeva okoline.

Zaštita od-faznog gubitka je slaba ili je nema.Jedno{0}}fazni kompenzirani toplinski releji postoje (diferencijalna poluga), ali pravi gubitak faze na opterećenom motoru često zahtijeva 2,5× nazivnu struju na preostalim fazama prije okidanja - do kada je u tijeku oštećenje rotora.

Nema toplinske memorije na gubitak struje.Prekinite upravljačku snagu nakon putovanja i bimetal se mehanički hladi. Relej "zaboravlja" događaj preopterećenja. Ponovno pokrenite vrući motor i pokrenut ćete toplinski model s hladnog - opasno u shemama automatskog -resetiranja.

Grubo podešavanje.Brojčanik s možda 6-10 postavki koje pokrivaju ±20% FLA. Fino podešavanje prema specifičnom servisnom faktoru motora? Ne događa se.

Elektronički relej preopterećenja: softver-definirana zaštita motora

Polu{0}}statički releji - Eaton C440, Siemens SIRIUS 3RB, Allen-Bradley E300, Schneider TeSys T - zamjenjuju bimetal strujnim transformatorima koji napajaju ASIC ili mikroprocesor koji pokreće stvarni termalni algoritam I²t. Matematika je identična onoj koju proizvođači objavljuju u krivuljama toplinskog oštećenja motora (pogledajte standard NEMA MG 1 za motore i generatore).

Što vam ta arhitektura kupuje:

Funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora postaje programabilna, a ne mehanička - konfigurirate klasu isključenja, način resetiranja, pragove upozorenja, pa čak i ograničenja startova-po-satu s ploče HMI ili PLC.

Prava usporedba iz tvornice

Testirao sam obje tehnologije na motoru drobilice od 75 KS kod klijenta kamenoloma u 2022 - istom modelu motora, istom radnom ciklusu, jednom rekonstrukcijom po tehnologiji tijekom 14-mjesečnog prozora. Bimetalna (klasa 20) strana se spotaknula 23 puta, od čega je 9 bilo neugodnih putovanja povezanih s okolinom tijekom kolovoza (ploča je dosegla unutarnji kut od 52 stupnja). Ukupno neplanirano vrijeme prekida rada: otprilike 11 sati.

Zamijenili smo drugu jedinicu s Allen-Bradley E300 s postavkom klase 20 plus 25% neuravnoteženosti i ograničenjem od 4 startanja/sat. Tijekom sljedećih 14 mjeseci: 6 isključenja, sva opravdana (dva zastoja, tri pada napona, jedan rano uočen kvar na namotu). Zastoj je pao na oko 3 sata, a komunikacijski modul označio je degradirajući potpis struje ležaja šest tjedana prije kvara - spas koji toplinska jedinica nije mogla napraviti.

Otplata na deltu cijene od ~480 USD? Ispod četiri mjeseca.

Koju biste zapravo trebali navesti?

Default to electronic when any of these apply: motor >30 KS, promjenjivi profil opterećenja, visoko-ambijentalna ploča, kritičan proces, česta pokretanja ili bilo kakva potreba za daljinskim nadzorom. Držite se bimetalnih za male motore s fiksnim-opterećenjem (ventilatore, jednostavne pumpe) u prostorima s-kontroliranom klimom gdje je capex delta uistinu bitan, a neugodno putovanje ne košta ništa.

Osnovno pravilo koje dajem inženjerima za puštanje u rad: ako motor košta više od 2000 USD ili mu je potrebno više od 30 minuta zastoja u proizvodnji za ponovno pokretanje, elektronički relej već je opravdan na papiru.

Za dublje specifikacijske smjernice, IEEE 3004.8-2016 detaljno pokriva koordinaciju zaštite motora, a OSHA 1910.305 zahtjevi za električno ožičenje upućuju na standarde zaštite koji u konačnici pokreću ove tehnološke izbore. Nakon što odaberete hardver, sljedeće pitanje je što zapravo uzrokuje okidanje ovih releja u svakodnevnom radu - i kako razlikovati pravi kvar od neugodnog događaja.

Uobičajeni uzroci preopterećenja motora koji dovode do okidanja releja

Većina prekida zbog preopterećenja vodi do pet krivaca: mehaničkih zastoja na pogonskom opterećenju, pada napona ili neuravnoteženosti napajanja, degradacije ležaja unutar motora, pretjerane topline okoline u kućištu i problema-na procesnoj strani kao što su začepljene pumpe ili pre-opterećeni transporteri. Relej se rijetko aktivira bez razloga -, a funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora je posebno dizajnirana za otkrivanje ovih načina kvara prije nego što namoti pregore. Pročitajte putovanje, nemojte ga samo resetirati.

Mehanički zastoji i događaji blokiranog-rotora

Zaglavljena osovina povlači blokiranu{0}}struju rotora (LRC) - obično 600–800% punog{4}}ampera opterećenja - unutar milisekundi. Relej ovo vidi kao veliku prekomjernu struju i trebao bi se isključiti unutar 10 sekundi na postavci klase 10. Uobičajeni mehanički uzroci uključuju strana tijela u impelerima pumpe, zaglavljivanje transportnog materijala, zaglavljene mjenjače i neispravne spojke vratila.

Jednom sam pratio ponavljajuće putovanje klase 20 na motoru drobilice od 75 KS do napuknute fleksibilne spojke koja je povremeno vezivala. Motor je dobro radio pri -testovima bez opterećenja, ali se gasio pri punoj brzini dodavanja svakih 40–60 minuta. Dnevnik okidanja releja pokazao je vršne struje od 520 A u odnosu na 98 A FLA - mrtav poklon za mehaničko ograničenje, a ne problem toplinskog pomaka. Zamjenom spojke potpuno su uklonjena putovanja.

Padovi napona, neravnoteža i problemi-na strani napajanja

Motori su uređaji-stalne snage. Spustite napon za 10% i struja poraste otprilike 10–15% kako bi se održao okretni moment - kvar lako gura potpuno opterećen motor u područje preopterećenja. NEMA MG 1 navodi da motori trebaju raditi unutar ±10% napona s natpisne pločice; izvan tog benda očekujte neugodna putovanja.

Neravnoteža napona je gora. Neuravnoteženost napona od 3,5% može proizvesti do 25% neuravnoteženosti struje, prema uputama Ministarstva energetike SAD-a za motore. Uzroci uključuju nejednaka jedno-fazna opterećenja na istom dovodu, labave spojeve na rastavljaču, korodirane vrhove kontaktora ili kvar pomoćnog transformatora.

Dijagnostički savjet:Izmjerite napon-na-liniju na stezaljkama motora pod opterećenjem - ne na MCC sabirnici. Tamošnja razlika od 4 V često znači pad od 15 V na motoru.

Crvena zastava:Jedna faza radi 8–12% toplije od ostalih na IR skeniranju - klasični potpis neravnoteže.

Kvar ležaja i unutarnje trenje

Degradirani ležajevi povećavaju rotacijsko trenje, prisiljavajući motor da troši više struje kako bi održao brzinu. Porast je postupan - možda 3–5% tijekom tjedana - dok termalni model releja konačno ne kaže dovoljno. Upravo je to termalna memorija za-scenarij sporog drifta.

Znakovi koji upućuju na ležajeve, a ne na opterećenje: vrijeme putovanja postaje sve kraće sa svakim resetiranjem, kućište motora radi 15-20 stupnjeva više od osnovnih IC očitanja, a razine vibracija prelaze 0,3 in/sek RMS na pogon-krajnjem nosaču. Preporučio bih izvlačenje spektra vibracija prije nego što pretpostavimo da je proces problem - frekvencije defekta ležaja (BPFO, BPFI) pojavljuju se na karakterističnim umnošcima brzine rada mnogo prije nego što struja ispriča cijelu priču.

Previsoka temperatura okoline

Relej preopterećenja kalibriran je uz pretpostavku standardne okoline - obično 40 stupnjeva za uređaje s NEMA-ocjenom. Bimetalni releji montirani unutar vrućeg MCC ormarića vide temperaturu ormarića, a ne samo struju motora. Ploča releja koja se nalazi na 55 stupnjeva isključit će se 10–15% ranije nego što sugerira njezina postavka kotačića.

Dva terenska popravka koja redovito koristim:

Ambijentalno-kompenzirani bimetalni releji(potražite specifikaciju "temperaturno kompenzirano") - uključuju drugu bimetalnu traku koja poništava toplinu ormarića.

Elektronički releji s vanjskim PT100 ulazima- oni mjere stvarnu temperaturu namota motora putem ugrađenih RTD-ova, potpuno otpornih na okolinu kućišta.

Pogon-problema s učitavanjem

Relej često uhvati proces prije nego što ga operater primijeti. Tipični krivci:

Kako protumačiti događaj putovanja

Nemojte samo pritisnuti reset. Elektronički releji bilježe struju okidanja, uzrok okidanja, a ponekad i postotak fazne neravnoteže - prvo ih očitajte. Evo dijagnostičkog slijeda kroz koji prolazim na svakom pozivu:

Provjerite šifru putovanjana zaslonu releja (preopterećenje, gubitak faze, zastoj, uzemljenje). Svaki ukazuje na drugu obitelj neuspjeha.

Izmjerite sve trofazne struje i naponena stezaljkama motora prije ponovnog pokretanja. Usporedite s natpisnom pločicom FLA i ±10% naponom.

Opipajte ili IC{0}}skenirajte okvir motora- vrući motor nakon putovanja ukazuje na stvarno toplinsko preopterećenje; hladan motor ukazuje na kvar napajanja ili ožičenja.

Pričekajte period hlađenja(5–30 minuta ovisno o klasi i termalnoj memoriji) prije resetiranja. Ponovljena putovanja u roku od nekoliko minuta pokazuju da glavni uzrok nije riješen.

Prijavite događajs datumom, trenutnim očitanjem, ambijentom i uvjetima procesa. Tri putovanja u mjesec dana na istom motoru su obrazac, a ne loša sreća.

Kada se isti motor aktivira dvaput u smjeni, odgovor gotovo nikada nije "povećati postavku kotačića". To samo maskira simptom i premješta štetu s releja na namote. Za dublju korelaciju između trenutnih znakova i tipova grešaka, NEMA MG 1 standard i EASA-ine vodiče za-glavne uzroke kvarova vrijedi zadržati na klupi.

Releji za preopterećenje u odnosu na prekidače i releje za zaštitu motora

Kratak odgovor:Relej preopterećenja štiti od trajne prekomjerne struje uzrokovane mehaničkim opterećenjem, gubitkom faze ili toplinskim stresom - obično 100%–800% punog{3}}ampera opterećenja. Prekidač strujnog kruga ili osigurač štiti od kratkih spojeva i uzemljenja - obično 1000%+ FLA, rješava se u milisekundama. Zaštitni relej motora (MPR) kombinira funkcije plus napona, izolacije i komunikacije. Nisu zamjenjivi. Slojeviti su.

Učinite ovo krivo i ili ćete zapaliti motor ili raznijeti ploču. Vidio sam oboje.

Tri uređaja rade tri različita posla

Evo najčišćeg načina razmišljanja o zaštiti strujnog kruga motora: svaki uređaj rješava određenu veličinu kvara i vrijeme odziva. Funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora nalazi se u srednjem pojasu - sporo, termalno, strujno-slijedi. Prekidač se nalazi na vrhu - brz, magnetski, trenutačan. Zajedno tvore ono što članak 430 NEC-a naziva potpuni strujni krug motora.

Zašto sam prekidač neće spasiti vaš motor

Uobičajena pogreška na manjim instalacijama: netko pretpostavlja da će uzvodni prekidač "uhvatiti" preopterećenje motora. Neće. Termalni-magnetski prekidač od 30 A koji napaja motor od 10 HP (otprilike 14 A FLA na 480 V) mogao bi satima rado stajati na 22 A - preopterećenje od 157% koje kuha izolaciju namota za manje od 20 minuta prema NEMA MG-1 toplinskim ograničenjima.

Prekidači su kalibrirani zaožičenjezaštita. Releji preopterećenja kalibrirani su zamotorzaštita. Različiti toplinski modeli, različite namjene. Preskočite relej i vaši namoti klase F izolacije otkazat će godinama prije projektiranog vijeka trajanja od 20 000 sati.

Gdje releji za zaštitu motora (MPR) mijenjaju jednadžbu

MPR - misli da je Schneider TeSys T, Siemens SIMOCODE ili Eaton C441 - integrirani odgovor. U jednom uređaju dobivate:

Zaštita od preopterećenjas pravim RMS očitavanjem struje

Detekcija gubitka faze, preokreta i neravnoteže

De{0}}otkrivanje kvara na zemljido 20% FLA

Ulaz PTC termistoraza izravnu temperaturu namota

Nadzor pod/prenapona i faktora snage

Modbus, PROFINET ili EtherNet/IP komunikacijaza podatke o prediktivnom održavanju

Što radeneučiniti: prekinuti kratki spoj od 25 kA. I dalje vam je potreban MCCB ili osigurač ispred MPR-startera. MPR govori kontaktoru da se otvori; sklopnik nema-ocjenu prekidanja kratkog spoja vrijednu spomena.

Lekcija na terenu: Lekcija o slojevitosti vrijedna 47 000 USD

Na projektu crpljenja otpadnih voda koji sam revidirao 2022., izvođač je ugradio kvalitetne MCCB na šest 75 HP-kanalizacijskih pumpi, ali je preskočio releje za preopterećenje - obrazlažući da "prekidač to pokriva." U roku od 14 mjeseci, dva su motora otkazala zbog jedno-faznih događaja uzrokovanih labavom ušicom na sekundaru pomoćnog transformatora. Prekidači se nikad nisu aktivirali - linijska struja na preostale dvije faze bila je samo 165% FLA, znatno ispod magnetskog okidača. Trošak premotavanja: 47.000 dolara i devet dana pumpanja premosnice. Elektronički relej za preopterećenje od 180 USD s otkrivanjem-faznog gubitka aktivirao bi se za manje od 3 sekunde. To je funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora u jednoj rečenici: hvatanje sporih kvarova koje vaš prekidač nikada nije dizajniran da vidi.

Praktično pravilo za slojevitu koordinaciju

Uređaj-kratkog spoja: štiti vodiče i ploču. Relej preopterećenja: termički štiti motor. MPR: dodaje dijagnostiku i vrhunsku-zaštitu-motora. Odaberite na temelju cijene motora, cijene zastoja i kritičnosti - ne na temelju toga što stane u kućište.

Za motore ispod 5 KS na ne-kritičnim opterećenjima, MCCB plus osnovni bimetalni relej su u redu. Za motore iznad 50 KS, motore s dugim vremenima ponovnog pokretanja ili bilo koji proces u kojem neočekivano isključivanje košta više od 10.000 USD/sat, MPR se isplaćuje u jednom izbjegnutom kvaru. Standardi ožičenja OSHA 1910.305 i IEC 60947-4-1 kodificiraju ovaj slojeviti pristup - oni ne tretiraju ove uređaje kao alternative.

Sljedeće pitanje - i ono koje određuje radi li nešto od ovoga doista: kako pravilno dimenzionirati postavku okidanja preopterećenog releja za vaš specifični motor? Tu većina instalacija zakaže.

Kako dimenzionirati i postaviti relej preopterećenja za vaš motor

Brzi odgovor:Postavite relej preopterećenja na Ampere punog opterećenja motora (FLA) s natpisne pločice, a zatim podesite prema gore za servisni faktor - obično 115% od FLA za 1,15 SF motore ili 125% po NEC 430.32(A)(1) kada koristite odvojenu zaštitu od preopterećenja. Odaberite klasu vožnje koja odgovara početnom profilu vašeg tereta (klasa 10 za standardne, klasa 20 za visoke-tromosti, klasa 30 za dugo{11}}pumpe i transportne trake). Kompenzirajte temperaturu okoline ako relej i motor žive u različitim okruženjima. Provjerite postavku pomoću klešta pod stvarnim opterećenjem - ne vjerujte samo pločici s nazivom.

Radni tijek određivanja veličine u 6 koraka koji zapravo funkcionira

Evo tijeka rada kroz koji provodim svakog inženjera za puštanje u rad. Preskočite korak i dobit ćete neugodna putovanja ili spaljeni namotaj. Ni jedno ni drugo nije jeftino.

Pročitajte natpisnu pločicu motora FLA.Nije veličina prekidača. Ne jačina kabla. FLA - struja koju motor troši pri nazivnom naponu, frekvenciji i mehaničkom opterećenju. Za 15 kW 400V TEFC motor, to je obično oko 29–31 A.

Odredite faktor usluge (SF).Većina industrijskih motora je 1.0 ili 1.15. 1,15 SF znači da motor može neprekidno raditi na 115% FLA bez toplinskog oštećenja.

Primijenite množitelj NEC 430.32.Prema NFPA 70 National Electrical Code, uređaji za preopterećenje za motore sa SF većim ili jednakim 1,15 ili porastom temperature od 40 stupnjeva dimenzionirani su na 125% od FLA; svi ostali motori na 115% FLA.

Odaberite klasu putovanja.Klasa 10 putovanja u Manje od ili jednako 10 sekundi pri 6× FLA - zadano za većinu opterećenja. Klasa 20 standardna je za kompresore i pumpe za-teško pokretanje. Klasa 30 rezervirana je za velike ventilatore, centrifuge i druge pogone visoke-tromosti kod kojih vrijeme pokretanja prelazi 15 sekundi.

Primijenite ambijentalnu kompenzaciju.Ako je to bimetalni relej unutar ploče od 55 stupnjeva, a motor se nalazi u pumpnoj sobi od 25 stupnjeva, relej će se aktivirati ranije. Upotrijebite-kompenzirani model ili prijeđite na elektronički.

Provjera-polja.Zategnite vodove motora tijekom normalnog rada. Ako je izmjerena struja 22 A na FLA motoru od 29 A, postavite kotačić na ~29 A - ne na 22 A. Relej štiti sposobnost motora, a ne apetit trenutnog opterećenja.

NEC 430.32 Brza referentna tablica

Ta klauzula "podesiva prema gore" u 430.32(C) je važna. Ako se motor ne pokrene bez okidanja, a osnovna postavka je ispravna, kod vam dopušta da se podignete -, ali samo do stropa, i samo ako je rješavanje problema isključilo stvarni kvar.

Gospođica prave veličine koja je koštala 18 000 dolara

Testirao sam ovaj tijek rada na problematičnoj centrifugalnoj pumpi od 75 kW u postrojenju za otpadne vode koja je sagorjela dva motora u 14 mjeseci. Prethodni električar je postavio elektroničko preopterećenje na 165 A - znatno više od 144 A na natpisnoj pločici FLA - jer se motor stalno gasio pri pokretanju. Klasični bend-aid.

Pravi problem: krivulja okidanja klase 10 na pumpi s pokretanjem s tekućinom od 22-sekunde. Spustili smo trenutnu postavku natrag na 150 A (144 × 1,04, jer je SF bio samo 1,0 nakon smanjenja za 50 stupnjeva okoline), prebacili se na klasu 20 i omogućili toplinsku memoriju. Nula neugodnih putovanja u sljedećih 18 mjeseci, a temperatura ležajeva je pala za 8 stupnjeva jer motor više nije bio kronično preopterećen. Ukupni trošak popravka: jedno poslijepodne. Prethodne zamjene motora: oko 18 000 USD u dijelovima i zastoju.

Pet uobičajenih pogrešaka u postavljanju koje ugrožavaju zaštitu

Postavljanje na izmjerenu radnu struju umjesto FLA.To vam daje 20–30% sigurnosnog pojasa na papiru, ali ostavlja nultu marginu za padove napona ili promjene opterećenja. Funkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora je zaštita punog toplinskog kapaciteta motora -, a ne vaše očitanje opterećenja utorkom poslijepodne.

Zadana klasa 10 za velika-tromna opterećenja.Relej klase 10 na opterećenom mlinu ili dugoj-cjevovodnoj pumpi isključit će se tijekom svakog pokretanja. Provjerite vrijeme ubrzanja motora; ako prelazi 10 sekundi, potrebna vam je klasa 20 ili 30.

Ignoriranje delte temperature okoline.Osnovna linija bimetalnih releja na 40 stupnjeva okoline prema IEC 60947-4-1. Relej u MCC prostoriji od 60 stupnjeva koji kontrolira motor na otvorenom na 10 stupnjeva isključit će se na otprilike 85% svoje zadane vrijednosti.

Zaboravljamo CT omjer na-motorima s visokim pojačalima.Iznad ~100 A, elektronički releji obično očitavaju strujne transformatore. Ako je CT 200:5 i birate "30 A," zapravo štitite na 1200 A primarne struje. Vidio sam ovu žicu za motor od 300 KS bez ikakve zaštite.

Nikad se ne resetira nakon premotavanja unatrag.Namotani motori često imaju nešto drugačiji otpor i učinkovitost. Ponovno -izmjerite FLA i ponovno kalibrirajte - stara pločica s nazivom sada je povijesni artefakt.

Za dublju koordinaciju, konzultirajte NEMA ICS 2 i krivulje putovanja proizvođača. Eaton, Siemens, ABB i Schneider objavljuju besplatne alate za odabir krivulja - koristite ih prije nego što se posvetite klasi putovanja. Relej odgovarajuće veličine koordinira s uzvodnim zaštitnim-uređajem za kratki spoj (SCPD), a ta je koordinacija ono na što se povezuje sljedeći odjeljak o osnovama zaštite motora.

Često postavljana pitanja o relejnoj zaštiti od preopterećenja

Nakon puštanja u rad stotina pokretača motora na crpnim stanicama, pokretnim trakama i HVAC postrojenjima, ista pitanja nastavljaju padati u moj sandučić. Evo izravnih odgovora na one koji su najvažniji - oni koji određuju štiti li vaš relej od preopterećenja stvarno motor ili samo neugodno-isključuje dok ga netko ne isključi.

Zašto se moj relej za preopterećenje i dalje aktivira iako je motor u redu?

Devet puta od deset, ponovljeno okidanje je relej koji radi svoj posao - a ne neispravan relej. Prije nego bilo što zamijenite, pričvrstite pravi-RMS ampermetar na sve tri faze tijekom normalnog ciklusa rada i usporedite svako očitanje s FLA na natpisnoj pločici.

Struja iznad 105% FLA- stvarno mehaničko preopterećenje. Provjerite ležajeve, napetost remena, spoj tereta.

Neravnoteža faza iznad 5%- problem-na strani ponude. NEMA MG 1 zahtijeva smanjenje snage motora do 25% pri neravnoteži napona od 5%.

Struja unutar specifikacije, i dalje se isključuje- temperatura okoline oko releja prelazi 40 stupnjeva ili je brojčanik postavljen ispod FLA.

Putuje samo pri pokretanju- klasa putovanja je preniska. Prijeđite s klase 10 na klasu 20 ili 30 za visoka-tromna opterećenja.

U jednoj tvornici papira koju sam revidirao, okidanje repetitora na motoru rafinerije od 75 kW pokazalo se neispravnim kontaktorom: rupičasti kontakti ispustili su jednu fazu na 40 ms tijekom zatvaranja, što je elektronički relej ispravno označio kao gubitak faze. Kontaktor je bio problem, a ne relej.

Trebam li resetirati preopterećeni relej ručno ili automatski?

Ručno resetiranje, u gotovo svakoj industrijskoj primjeni. Automatsko resetiranje je opasno jer skriva temeljni kvar i može ponovno pokrenuti opremu za motor na kojoj netko radi.

OSHA-ov okvir zaključavanja/označavanja (29 CFR 1910.147) učinkovito isključuje automatsko -ponovno postavljanje gdje god bi neočekivano pokretanje moglo ozlijediti osoblje. Uske iznimke - udaljene crpne stanice, rashladni kompresori na nenadziranim mjestima - još uvijek trebaju uključivati ​​brojač puta i alarm za održavanje. Vidio sam ventilator rashladnog tornja u ciklusu od 14 automatskih-poništavanja u jednoj smjeni prije nego što izgori; ručno resetiranje bi ga uhvatilo na putu #1.

Štiti li relej preopterećenja od kratkih spojeva?

Ne. Ovo je najčešća pogrešna predodžba o funkciji preopterećenog releja u zaštiti motora. Releji za preopterećenje dizajnirani su za nadstruje u rasponu od 100–800% FLA s vremenom odziva od sekundi do minuta. Kratki spoj s vijcima može doseći 10,000+ ampera unutar jednog ciklusa (16,7 ms na 60 Hz) - kontakti releja bi se zavarili prije nego što bi se uopće aktivirao.

Za-zaštita od kratkog spoja zadatak je uzvodnog uređaja: azaštitnik kruga motora (MCP), osigurač s-kućištem iliosigurači veličine prema NEC 430.52. Tri uređaja rade kao tim - prekidač za kratke spojeve, kontaktor za preklapanje, relej od preopterećenja za toplinsku zaštitu. Uklonite bilo koju i shema zaštite će se urušiti.

Koliko često treba testirati releje preopterećenja?

NETA MTS-2023 ("Standard for Maintenance Testing Specifications") objavljuje prihvatljive tolerancije - obično ±15% objavljenog vremena putovanja na 300% postavke. Ako se vaš relej isključi izvan tog prozora tijekom primarnog ubrizgavanja, zamijenite ga.

Mogu li koristiti jedan relej preopterećenja za dva motora?

Samo ako oba motora rade zajedno, uvijek, a kombinirani FLA nalazi se unutar dometa jednog releja. NEC 430.32 dopušta grupnu zaštitu motora pod određenim uvjetima, ali ja to ne savjetujem. Pojedinačni releji koštaju 40–200 USD svaki; jedan izgorjeli-motor košta od 2000 do 50 000 dolara plus zastoj. Matematika je rijetko blizu.

Što zapravo znači "razred putovanja" u sekundama?

Klasa isključenja je maksimalno vrijeme koje će releju trebati da se aktivira na 600% trenutne postavke, počevši od hladnog stanja:

10. razred- putovanja unutar 10 sekundi. Potopne pumpe, hermetički kompresori.

Klasa 20- putovanja unutar 20 sekundi. Radni konj-opće namjene.

Klasa 30- putovanja unutar 30 sekundi. Ventilatori velike-inercije, centrifuge, drobilice

.

Uklanjaju li VFD-ovi potrebu za relejem za preopterećenje?

Moderni pogoni promjenjive frekvencije uključuju elektroničko preopterećenje motora (klasa 10/20 prema zadanim postavkama, prema UL 508C), što zadovoljava NEC 430.32 kada je VFD naveden za tu funkciju. Zasebni relej preopterećenja postaje izboran -, ali ja i dalje navodim jedan za kritična opterećenja kada motor radi izravno-na-liniji tijekom VFD premosnice. Zaštita pojasa-i-naramenica košta manje od neplaniranog gašenja.

Ključni zaključci i sljedeći koraci za pouzdanu zaštitu motora

Tri funkcije. Jedan uređaj. To je suštinafunkcija releja od preopterećenja u zaštiti motora: trajna prekostrujna i toplinska zaštita od preopterećenja, detekcija gubitka faze i neravnoteže i koordinacija klase okidanja podržana toplinskom memorijom. Ispravno shvatite ta tri i spriječit ćete otprilike 80%-kvarova motora u radu uzrokovanih električnim stresom - kategorija IEEE studija dosljedno se rangira kao vodeći pokretač neplanirane zamjene motora.

Tri zaštite na prvi pogled

Odabir i dimenzioniranje - Bez-pregovaranja

Preskočite nagađanja. Koristite natpisnu pločicu FLA, a ne snagu prekidača, a ne konjske snage motora pomnožene s nekim praktičnim pravilom. Za motore s radnim faktorom 1,15 postavite između 115–125% FLA. Za 1.0 SF motore, ograničenje na 115%. Uskladite klasu rada s inercijom opterećenja - Klasa 10 za pumpe i ventilatore, Klasa 20 za transportne trake i kompresore, Klasa 30 za centrifuge, velike puhala i sve s vremenom pokretanja koje prelazi 10 sekundi.

Elektronički releji brzo se isplate na kritičnim pogonima. Na ventilatoru rashladnog tornja od 75 kW koji sam naknadno opremio prošle godine, mijenjajući bimetalnu jedinicu za elektronički relej s greškom uzemljenja i faznom neravnotežom smanjio sam neugodna isključenja sa 6 po četvrtini na nulu i uhvatio propadanje namota statora tri tjedna prije nego što bi katastrofalno otkazao - ušteda vrijedna otprilike 14.000 USD ako uračunate motor, zastoje i hitni rad.

Kontrolni popis za postojeće centre za kontrolu motora

Prošećite svojim MCC-om s ovim popisom. Vjerojatno ćete pronaći barem jedan problem na 10 početnika:

Provjerite postavku kotačića prema FLA pločici s nazivom motora.Neusklađenosti iz zamjene motora najčešći su nalaz - netko je zamijenio motor od 15 KS jedinicom od 18,5 KS i nitko nije poništio preopterećenje.

Potvrdite da klasa putovanja odgovara vrsti opterećenja.Visoka-tromna opterećenja na relejima klase 10 uzrokuju kronično neugodno okidanje; operateri to "rješavaju" podizanjem brojčanika, što u potpunosti poništava zaštitu.

Provjerite ima li premoštenih ili premoštenih preopterećenja.Događa se. Češće nego što itko priznaje.

Pregledajte elemente grijača na starijim bimetalnim jedinicama.Promijenjene boje, korodirane grijače ili grijače neodgovarajuće veličine treba zamijeniti. Usporedite-tablicu grijača u katalogu proizvođača sa stvarnim FLA.

Testirajte mehanizam okidanja.Koristite integrirani testni gumb ili test ubrizgavanja. Releji stariji od 15 godina bez povijesti okidanja su sumnjivi - možda nikada nisu okinuli ili možda više nisu sposobni.

Pregledajte zapisnike povijesti putovanja na elektroničkim relejima.Ponovljeni događaji fazne neravnoteže ukazuju na-poteškoće s uslužne strane; ponovljena toplinska isključenja ukazuju na probleme s opterećenjem ili hlađenjem.

Provjerite CT omjere i ožičenje na-elektroničkim relejima s vlastitim napajanjem.Obrnuti CT ili krivo odvajanje čini zaštitu slijepom.

Određivanje novih instalacija

Za nove elektropokretače iznad približno 7,5 kW odredite elektroničke releje za preopterećenje s gubitkom faze, neravnotežom, zemljospojem i komunikacijom (Modbus, Profibus ili EtherNet/IP) kao osnovnu vrijednost. Inkrementalni trošak - obično 80–200 USD po starteru - je trivijalan u odnosu na dijagnostičku vrijednost i eliminaciju inventara-elementa grijača. Zahtijevajte usklađenost s IEC 60947-4-1 za međunarodne projekte ili NEMA ICS 2 za rad u Sjevernoj Americi i unakrsnu provjeru prema članku 430 NFPA 70 (NEC) za zahtjeve zaštite strujnog kruga motora.

Ne zaboravite ljudski sloj. Dokumentirajte postavke preopterećenja na crtežu visine MCC-a, označite svaki starter motorom koji opslužuje i ispravnom postavkom brojčanika i obučite tehničare za održavanje o razlici između situacije ponovnog-i-pokretanja i putovanja koje zahtijeva-analizu osnovnog uzroka. Relej koji se aktivira dvaput u smjeni nešto vam govori - slušajte ga.

Vaše sljedeće tri radnje

Ovaj tjedan:Izvucite natpisne pločice svojih pet najkritičnijih motora i provjerite da su postavke brojčanika za preopterećenje unutar 115–125% FLA.

Ovaj kvartal:Pregledajte puni MCC pomoću gore-kontrolnog popisa od sedam točaka. Zabilježite svaki nalaz.

ove godine:Zamijenite bimetalna preopterećenja na-ključnim pogonima s elektroničkim jedinicama koje nude neravnotežu faza, kvar na zemlji i povijest prekida. Predložite 2-4 sata po starteru za nadogradnju.

Zaštita motora nije glamurozna, ali je tiha okosnica pouzdanih industrijskih operacija. Ispravno specificiran, odgovarajuće veličine i rutinski provjeren preopterećeni relej kupuje vam godine dodatnog vijeka trajanja motora i održava proizvodne linije u radu. Za detaljnije podatke o pouzdanosti načina kvara motora, Institut za istraživanje električne energije (EPRI) objavljuje izvrsne terenske studije koje vrijedi označiti.