Bir konveyör kayışı takılır. Motor, sadece 32 amper olarak derecelendirilmiş devreden 90 saniye boyunca 38 amper çekerken biri onu tamir etmeye gider. Her şey sağlamdır. Devre kesici ve tüm kontakları da sağlamdır. Bobin, motor plakasında belirtilen sınırdan 40 derece Celsius daha yüksek bir sıcaklığa yükselmesine rağmen, izolasyon zarar görür ve 3 hafta içinde yanar. Suçlu bir elektrik mühendisi olarak görülür. Yeni bir motor satın alınır. 3 ay içinde başka bir arıza meydana gelir.
“Güç tüketimi çok fazlaydı” ve “devre koruması çalıştı” ifadeleri arasındaki mesafe, jeneratörlerin geliştirilme amacını tam olarak karşılayan mesafedir. Bu mesafeyi içeren durumlar, motor koruma elemanlarının yanlış montajı ve ayarının en yaygın görülen durumları arasındadır.
Hızlı cevaba göre, aşırı yük koruması, motoru nominal çalışma sınırının üzerinde ancak kısa devre değerinin altında uzun süreli akımdan koruyan ters zamanlı bir koruma türüdür. Bu tür koruma, termal aşırı yük rölesi, elektronik aşırı yük rölesi, motor koruma devre kesicisi veya kalıplı devre kesici içindeki termal eleman tarafından sağlanır. Zamanlamalar IEC 60947-4-1 standardına göre 10A, 10, 20 ve 30 sınıfları kullanılarak belirlenir ve ayar üst sınırı NEC 430.32 tarafından belirlenir. HUYU, motor başlatmalarında bu işlevi yerine getirmek için ExQ7 elektromanyetik kontaktörler, ExC7 kontaktörler ve ExM3 kalıplı devre kesiciler üretmektedir.
Aşırı Yük Korumasının Kapsadığı ve Kapsamadığı Durumlar
Genellikle karıştırılan üç tür arıza vardır. Kısa devre, kiloamper cinsinden ölçülen ve sadece milisaniyeler süren anlık bir arızadır. Toprak arızası, arıza akımının toprağa gitmesi durumudur ve RCD veya GFCI tarafından korunur. Aşırı yük ise bu iki kategori arasında yer alır; akım normalden biraz fazla ve uzun süreli olduğunda gerçekleşir.
Ancak, farklar insanların düşündüğünden çok daha küçüktür. 32 A’lik bir motor 36 A ile çalışıyorsa ,5 aşırı yüke sahiptir, bu sıcak bir yaz gününde kabul edilebilir, ancak aynı motor 45 A ile çalışırsa sargılar aşırı ısınmadan zarar görür. 200 A ile çalışma durumu ise manyetik koruma tripinin 20 milisaniyeden kısa sürede devreye girmesi gerektiği anlamına gelir.
Bu nedenle, aşırı yük koruması belirgin şekilde daha yavaş çalışmak zorundadır. Sadece akıma değil, ısıya dayandığı için, cihaz tam yük akımının 1,5 katına iki saniye içinde ulaşırsa, her cihaz başlatmada arıza yapar. Başlatma süresine dayanmalı ve aynı zamanda aşırı ısınmayı tanımalıdır.
Trip Gerçekten Nasıl Gerçekleşir
Termal röle, farklı genleşme özelliklerine sahip iki metalik bileşen içerecek şekilde tasarlanmıştır. Örneğin, bükülme hareketi, bükülme belirli bir seviyeyi aşarsa tetikleme mekanizmasını harekete geçirmek için önceden ayarlanmış bir eşik değerine ulaşılmasını sağlar.
Buna ek olarak, ortam sıcaklığı ile çalışan ikinci bir bimetal, motorun çalışmasından sorumlu olan diğerini ısıtır. Kutu içinde hava sirkülasyonu olmadığında ve sıcaklık 50°C olduğunda, röle yaz boyunca veya kış sezonunun sonlarında istenmeyen şekilde atabilir.
Modern elektronik röleler, örnekleme yoluyla gerçek RMS değerleri sağlamak için transformatörler ve mikrodenetleyiciler kullanır. Ayrıca termal hafıza ve faz kaybı tespiti gibi işlevleri, ayarlanabilir atma sınıfını ve çok sık olarak 4–20 mA çıkışını ekleyebilirler. Paketlenmiş bir başlatıcıda, röle doğrudan kontaktörün altına cıvatalanır ve aynı aşırı yük bloğu üzerinden kablolanır; bu, HUYU’nun EXQ7 elektromanyetik başlatıcısının kontaktörünü aşırı yük elemanı ile iki ayrı DIN rayı parçası yerine tek bir montajda eşleştirmesidir.
Atma Sınıfı Zamanlamayı Belirler
Sınıf numarası, IEC 60947-4-1 standardında, sıcak bir durumda atma akımının 7.2 katı faktöründe saniye cinsinden maksimum atma süresi olarak tanımlanır. Aynı standart, rölenin atamayacağı üst sınırı 1.05 kat ve rölenin iki saatten fazla olmamak üzere atması gereken alt sınırı 1.2 kat olarak belirler.
| Sınıf | 2 × ayar (soğuk) için atma süresi | 5 × (sıcak) için maksimum atma süresi | Tipik yük |
|---|---|---|---|
| 10A | 2–10 sn | 120 sn | Hermetik kompresörler, sıcak yeniden başlatma görevleri |
| 10 | 4–10 sn | 240 sn | Standart IEC motorları, VFD kontrollü pompalar ve fanlar |
| 20 | 6–20 sn | 480 sn | NEMA Tasarım B motorları, yüklü konveyörler, kompresörler |
| 30 | 9–30 sn | 720 sn | Kırıcılar, santrifüjler, değirmenler, yüksek ataleti olan fanlar |
Sınıf seçimi her zaman başlatma süresi tarafından belirlenir ve kişisel tercihe bağlı değildir. Tam hızda sadece üç saniyede çalışan bir pompa için Sınıf 10 doğru sınıflandırmadır. Buna karşılık, maksimum hıza ulaşması 25 saniye süren 200 kW’lık bir santrifüj fanı, normal koşullarda başlatıldığında rölenin atmasını önlemek için Sınıf 30 gerektirir ve operatör koruma sistemini devre dışı bırakmak için ayar düğmesini çevirmek zorunda kalır.
Bu mantık, motor devre koruyucuları ve kalıplanmış kasa kesiciler için de geçerlidir. Bu cihazlar başlatıcılarda birbirlerinin yerine kullanılamaz. Sadece manyetik prensiple çalışan ve termal eleman içermeyen motor devre koruyucuları vardır; bu da termal koruma yapılamayacağı anlamına gelir. Farklar, bir motor devre koruyucusu ile bir devre kesici karşılaştırmasında, belirtilmiştir ve başkası tarafından yazılmış bir malzeme listesine göre başlatıcı sipariş ederken önemlidir.
Bu İşi Yapan Dört Cihaz
| Cihaz | Aşırı yük elemanı | Kısa devre derecesi | Sıfırlama | En uygun |
|---|---|---|---|---|
| Termal aşırı yük rölesi | Bimetal, ters zamanlı | Yok, yedekleme gerekir | Manuel veya otomatik | Standart başlatıcılar, IEC motorları |
| Elektronik aşırı yük rölesi | CT artı yazılım | Yok, yedekleme gerekir | Manuel, uzaktan veya otomatik | Kritik yükler, VFD’ler, uzaktan sıfırlama |
| Motor koruma devre kesicisi | Bimetal veya hidrolik-manyetik | Dahil, tipik olarak 400 V'de 50–100 kA | Manuel kol | Tek kompakt başlatıcı, yerel izolasyon |
| Termal-manyetik tripli kalıplanmış kutu kesici | Bimetal artı manyetik | Dahil, 25–150 kA | Manuel toggle | Besleyiciler, daha büyük motorlar, kombinasyon başlatıcılar |
Tablo eksik olanı görüyor musunuz? Bu dört seçenekten hiçbiri diğerinden daha iyi değildir. Bir termal röle $25 için gözetim yapar ve bir işlevi yerine getirir, bunu firmware sürümlemesi olmadan yapar. Motor koruma devre kesici, termal rölenin üç katı fiyatındadır ve kısa devre algılama bileşenini ve ayrıca kablolamayı ortadan kaldırır. Tüm bunlar, 500 motorlu bir proje için daha küçük paneller ve daha basit montaj ile sonuçlanır.
Cihazların Pratikte Nasıl Farklılaştığı
Termal röleler güvenilir değildir. Bimetal bozulur ve kalibrasyon on yıl içinde birkaç yüzde değişebilir. Örneğin, röle yeni olduğunda sınırı 1.15 idi, ancak dolabın sıcak ortamında 8 yıl sonra muhtemelen 1.30'a değişir. Termal röle, yılda bir kez 1.5 kat akım uygulanarak kontrol edilir; bu kontrol uygun test cihazıyla röle başına yaklaşık on dakika sürer.
Elektronik röleler kalibrasyonu korumada çok daha iyidir ve gerçek sorunları çözen ekstra özellikler sunar. Elektronik rölelerin termal hafıza özelliği, sargılara zarar veren yeniden başlatma ve deneme döngüsünü önler. Faz kaybı algılama yeteneği, elektronik rölelerin motor için mümkün olan en zararlı aşırı yükü yakalamasını sağlar; çünkü iki faz devreye girdiğinde, motor kalan sargılarda yaklaşık 1.7 ila 2 kat on kutuplu güç çekerken üçüncü faz aktif değildir ve basit üç bimetal röle çok yavaş olur çünkü sadece 2 eleman ısıtılabilir.
Kontaktörler için, kontaktör görevi yerine getiremezse röleyi geçmenin anlamı yoktur. HUYU’nun EXC7 AC kontaktörü isim plakasında yazılı kullanım kategorisi ile AC-3 motor görevine göre derecelendirilmiştir ve bu kategoriyi gerçek anahtarlama göreviyle eşleştirmek, çoğu alıcının karşılaştırdığı amper derecesiyle eşleştirmekten daha önemlidir.
Cihazın Yüke Uygunluğu
Boşta başlayan fanlar ve pompa sistemleri basit bir durumdur; sınıf 10, isim plakasındaki FLA ve ortam telafisi kullanımı yeterlidir.
Konveyörler ve vidalı kompresörler yüklü çalışır ancak torka karşı başlar. 1.15 servis faktörlü bir NEMA motoru için sınıf 20 uygundur. Bu durumda ayar, motor normal çalışma modunda yüklüyken isim plakasındaki FLA’dadır.
Dalgıç pompalar, hermetik soğutma kompresörleri ve tüm VFD kontrollü sistemler sınıf 10 veya 10A ile başlar. VFD, başlangıç akımını sınırlar, aşırı yük rölesi yavaş termal olaya karşı koruma sağlar; daha hızlı sınıf, gereksiz trip olmadan daha iyi sargı koruması sağlar.
Kırıcılar, değirmenler ve büyük indüklenmiş çekiş fanları önemli miktarda dönen kütleye sahiptir, bu yüzden hızlanma için 20 ila 60 saniye gerekir. Bu tür işlemler için Sınıf 30 mevcuttur. Yük gerçekten bu kadar ağır olduğunda, izlenmesi gereken arıza modu, kesme değil, kontaktörün kilit rotor akımında duran bir motoru bir dakika boyunca tutmasıdır ve bu kötüye kullanımın belirtileri motor arızalanmadan çok önce ortaya çıkar, bu rehberde kontaktör arıza belirtileri açıklanmaktadır.
Ayar Kadranı: Önemli Sayılar
NEC 430.32, 40°C veya daha az sıcaklık artışı olan veya 1.15 veya daha fazla servis faktörüne sahip motorlar için aşırı yük ayarlarını motorun tam yük akımının 5'ine sınırlar. Aksi takdirde, limit 5 olarak belirlenir. Tablo 430.32(A)(1)'e göre, motor daha düşük ayarda başlamayacaksa sırasıyla 0 ve 0 kullanılabilir.
Kadranı, motorun etiket akımına, kesme akımına veya amperajına göre ayarlayın. 7.5–11 A aralığında 10 A'ya ayarlanmış bir röle, 10.5 A'da kesmez ancak 12 A'da iki saat içinde keser. Örneğin, bir pens ampermetre çalışma akımını 9.6 A olarak ölçerse, ayar iyidir ve daha fazla ayar gerekmez. Okuma 10.8 A ise, yükle ilgili bir sorun olduğunu gösterir ve kadranı 12 A'ya yükseltmek daha fazla komplikasyona yol açar.
Ortam sıcaklığı ayarı ikinci sırada yer alır. Kompansasyonlu bir röle, ayarlanmadan −20°C ile +60°C aralığında çalışabilir. 300 A kontaktörün yanına monte edilmiş kompansasyonsuz bir röle, düşük ayarlanmış olur ve ayar kadranını yükselterek yapılan kompansasyon doğru bir düzeltme yöntemi değildir.
Koruma Sistemini Bozan Hatalar
Yaygın hata, çok büyük bir ısıtıcı kullanmaktır. 40 A tüketen bir motor için tasarlanmış bir röle, 32 A gerektiren bir cihazla birlikte çalıştığında, doğru seviyenin 'inde çalışır ve kapanmaz; bu da sürücü bobini yanana kadar koruma sağlamadığı anlamına gelir.
Diğer sorun, uzaktan ekipman için kullanılan kendini sıfırlayan cihazlardır. Sezonluk çalışan bir pompa için kendini sıfırlayan cihazların kullanılması uygun olsa da, sıkışmış bir konveyörle her 90 saniyede bir tetiklenmeleri durumu sıkışmadan daha kötü hale getirir.
Ayrıca, başlatıcının konuma kilitlenememesi nedeniyle kurulum sırasında 95–96 kontaklarının sıklıkla atlanması ve sonrasında tekrar açılmaması yaygındır. Röle doğru şekilde kalibre edilmiş olsa bile artık düzgün çalışmaz. Aşırı yük korumasının arızalı bobine bağlı olmadığından emin olmak için sistemi ara sıra kontrol etmek ve bir ölçüm cihazıyla test etmek önerilir.
SSS
Aşırı yük koruması, dalgalanma koruyucusuyla aynı mıdır?
Hayır, birbirinin yerine kullanılamazlar. Bir aşırı gerilim koruyucu, mikro saniyeler içinde gerçekleşen geçici bir voltaj sıçramasını yakalar ve akımla hiç ilgilenmez. Aşırı yük koruması ise saniyeler veya dakikalar boyunca devam eden aşırı akıma maruz kalındıktan sonra devreye girer. Bir pano her iki korumaya da ihtiyaç duyabilir ve genellikle duyar; servis girişinde bunların nasıl etkileştiği, karşılaştırmasında ele alınmıştır. bir devre kesici ile aşırı gerilim koruyucu karşılaştırması.
Aşırı yük korumasının en basit şekli nedir?
Termal aşırı yük rölesi, 95-96 kontağı üzerinden kontaktör bobinine seri bağlı bir bimetal elemandan oluşur. Giriş ve çıkış için ikişer tel, ayrıca akım ayar düğmesi ve manuel sıfırlama butonu bulunur. Herhangi bir yardımcı güç kaynağı veya yapılandırma gerektirmez, bu yüzden genel amaçlı starterler için ilk tercih olmaya devam eder.
“Aşırı yük koruması yok” ne anlama gelir?
Devrenin yalnızca kısa devreler ve toprak hatalarından korunduğunu gösterir. Manyetik bir kesici veya bir grup sigorta, bir motorun nominal akımının 0'sinde sürekli çalışmasını sağlar çünkü 0 manyetik atma noktasından oldukça uzaktır. Ne yazık ki, motor arızalanacaktır ancak bu dramatik değil, termal bir arıza olacaktır.
Aşırı yük koruyucu ne yapar?
Elektrik akımını izler, motor elektrik devresinin sargısında oluşan ısıyı simüle eder ve ısı sargının sınırını aştığında kontrol devresini keser. Çıkış işlemi ana kontakları açmayı değil, sadece kontaktör bobinini düşürmeyi içerir; bu nedenle aşırı yük kontağı güç devresi yerine kontrol devresine bağlanır.
Referanslar
- ABB — Motor Başlatma ve Koruma Portföyü
- Rockwell Automation — Allen-Bradley Motor Kontrolü
- NFPA 70 — Ulusal Elektrik Kodu, Madde 430
- UL 508 — Endüstriyel Kontrol Ekipmanları
- Elektrik Mühendisliği Portalı — Motor Koruma Referansı
Sonuç
Termal aşırı yük koruması donanım bileşeni olarak kabul edilir. Cihaz, 0 başlangıç akımına dayanabilmeli ve yükün normalin üzerinde artmasına saniyeler içinde tepki verebilmelidir. Sınıf numarası cihazın dayanıklılığını, akım ayar düğmesi ise normal kabul edilen değeri gösterir ve NEC 430.32 her ikisi için üst sınırları belirtir.
Bu üç parametre doğruysa, cihaz neredeyse önemsizdir. Ancak bu üç parametre yanlışsa, en pahalı röle bile koruma sağlamaz; bu durum, pano tam donanımlı ve 95–96 kontakları doğru derecelendirilmiş ve ayarlanmış olsa bile diyagramlarda yer almaması gereken bir durumdur.
