Çoğu durumda, elektrik motorları kısa devreler nedeniyle zarar görmez. Genellikle, kuru yataklar veya pompalar aracılığıyla kısıtlı akış ya da benzeri diğer arızalar nedeniyle nominal akımın 0'unda 40 dakika boyunca sürekli çalışmaktan dolayı aşırı ısınma sonucu işlevlerini durdururlar ve bu arızalar, sargı izolasyonu bozulana kadar herkes tarafından fark edilmez. Arızayı fark edebilen tek cihaz, motor marş motorunun en ucuz koruma parçası olan aşırı yük rölesidir.
Aşağıda verilen bilgiler, aşırı yük rölesinin motor kontrol devresinde ne sağladığını, her röle tipinin nasıl çalıştığını, hangi trip sınıflarının seçileceğini, trip yapmaya neyin sebep olduğunu ve rölenin nasıl ayarlanacağını açıklar.
Kısaca, bir motor aşırı yük rölesi, motor marş motorunda akımı ölçen ve motor çok uzun süre çok fazla akım çekerse kontrol devresini kesen bir cihazdır. Bu nedenle, bu cihaz kısa devre koruması sağlamaz; bu koruma devre kesici tarafından sağlanır. Termal tipler, akım tarafından ısıtılan bimetal şeritler kullanırken, elektronik tipler akım trafolarına ve motor modeline dayanır. Ayar, motorun nominal akımıdır ve 7,2 katı olarak tanımlanan trip sınıfı, motorun başlatma süresini dikkate almalıdır.
Motor Kontrol Devresinde Aşırı Yük Rölesinin Görevi
Elektrik aşırı yük rölesinin motor kontrolünde belirli bir rolü vardır. Sistemde aşırı yük rölesinin amacı, kabloyu veya kontaktörü korumaktan ziyade motorun sargısının yanmasını önlemektir. Bu, bu cihazın ayarlanması sürecinde çok şey açıklayan bir konudur.
Koruyucu farklı durumlarda çalışır, bu nedenle her cihaz kendi arıza türünden sorumludur. İlk olanı, kısa devre akımını milisaniyeler içinde kiloamperlere kadar karşılayabilen sigorta ve kalıplı kutu devre kesici gibi kısa devre cihazlarıdır. İkinci koruyucu tip ise yükü açarken elektriksel iş yapan kontaktördür. Aşırı yük rölesi, motorun hasarlı sargı ve aşırı ısınmış motor koşullarında çalıştığını tespit etmek için bu iki cihaz arasında kullanılır.
Böylece, birincil işlevine göre çalışır ve motorun aşırı ısınmasına veya zarar görmesine izin vermez. Bir arıza tespit ettiğinde, kontaktör devresinde kullanılan küçük bir kontağı açar. Kontaktör kontağı açıldıktan sonra motor çalışmayı durdurur ancak rölenin manuel olarak sıfırlanması gerekir.
Aslında, röle motorun termal kapasitesini korur çünkü akım bunun sadece dolaylı göstergesidir. Motor sıcak çalışıyorsa, rölenin motoru durdurması, cihaz soğuk modda çalışıyorsa olduğundan daha zor olacaktır çünkü motorun çalışmadan önce birikmiş ısısını dikkate alması gerekir.
Uygulama göstermektedir ki, motor uygun korumaya sahipse, rölenin büyüklüğü önemli değildir. Rölenin asıl sorunu, çalışıp çalışmamasıdır; röle kapasitesinin artırılması, sorunun temel nedeni bulunmadıkça hiçbir anlam ifade etmez. Tüm montajın entegre versiyonu, kontaktör artı aşırı yük artı muhafaza, bir motor başlatıcısıdır bu tür paketler ve bunu tek bir ünite olarak satın almak, kontaktör ile röle arasındaki uyumsuzluk riskini ortadan kaldırır; bu uyumsuzluk çoğu montaj hatasına neden olur.
Bir Motor Aşırı Yük Rölesi Nasıl Çalışır, Türüne Göre
Piyasada iki baskın mekanizma ve yeni ortaya çıkan bir mekanizma bulunmaktadır.
- Birincisi, dolaylı ısıtma kullanan Bimetal'dir. Her faz, bimetalik bileşen tarafından ısıtılan bir elemandan geçer; bu bileşen, farklı oranlarda genleşen iki farklı metalden oluşur ve ısı ile bükülür. Büküldüğünde, toplama çubuğu ve bir kaldıraç üzerinde etkili olur, bu da mandal mekanizmasını serbest bırakır ve 95-96 kontaklarını açar. Dolaylı ısıtma, ısıtıcının bimetali ısıtmasından sorumlu olduğu anlamına gelir; elektrik akımı ısıyı bimetal üzerinden iletmez. Avantajı, ısıtıcı değiştirilerek farklı akım seviyeleri için aynı çerçeveyi kullanabilmektir. Bu tasarımın sonucu, ters zaman etkisinin elde edilmesidir. Nominal akımın iki katında bimetal yavaşça bükülür, akımın altı katında ise bükülme hızlıdır. Bu, kısa süre yüksek akıma ve düşük akımla boşta çalışma kapasitesine sahip bir motorun fiziksel davranışına karşılık gelir. Ortam sıcaklığı etkisini iptal eden farklı bir bimetal telafi amaçlıdır.
- İkinci tür Elektroniktir. Akım trafoları her faz için akım değerini izler ve buna dayanarak elektronik bir devre termal modele göre karar verir ve devreyi açan küçük bir röle veya transistörü aktive eder. Bu süreçte ısıtıcı yoktur – ve DVR, ayar değiştirilerek çeşitli akımları anahtarlayabilir. Bu tür elektrikli cihazlar, manyetik kısa devre ve termal aşırı yük cihazlarının fonksiyonlarını tek bir cihazda birleştirerek motor koruması için kullanılır.
Hangi koruma türü kullanılırsa kullanılsın, elektrik bağlantısı aynıdır: 95-96 terminalleri, kontaktör bobini ile seri bağlı normalde kapalı açma kontaklarıdır; 97-98 terminalleri ise normalde açık olup ya gösterge kontağı olarak ya da PLC'ye sinyal vermek için kullanılır. Röle, 95-96 terminalleri yerine 97-98 terminalleri üzerinden bağlanırsa asla açma yapmaz ve bu hata, her panel alındığında ölçü aleti ile kontrol edilmesi gereken sıklıkta gerçekleşir. Aynı devrenin bobin tarafı bu AC kontaktör teknik özelliklerinde, kontrol devresinin eşleştirmesi gereken bobin voltajlarını verir.
Termal veya Elektronik: Dürüst Karşılaştırma
Her ikisi de farklı işler için doğru cevaplardır ve fiyat farkı, özellik farkından daha küçüktür.
| Faktör | Termal (bimetal) | Elektronik |
|---|---|---|
| Doğruluk | ±10% ile 20% arasında ayar | Genellikle ±5% veya daha iyi |
| Ortam kompanzasyonu | Çoğu çerçevede −20 ila +60 °C | Bazılarında daha geniş, −25 ila +60 °C |
| Atma sınıfı | Satın alımda sabit, genellikle Sınıf 10 | Seçilebilir, genellikle 5E ile 30E arasında |
| Termal hafıza | Fiziksel soğutma ile, bu gerçekçidir | Model ve depolanan duruma göre |
| Diagnostik | Atma veya atma olmaması | Faz başına akım, termal yük, atma nedeni |
| Fiyat | En düşük | Termalin iki ila beş katı, düşen |
| En uygun | Standart pompalar, fanlar, basit başlatıcılar | Kritik sürücüler, yüksek ataleti olan yükler, ağ bağlantılı tesisler |
Termal rölenin dezavantajı, motorla aynı şekilde çalışan bimetal kullanması ancak eksikliklerini ortadan kaldıran şekilde çalışmamasıdır. Termik röle atma nedenini göstermez ve panodaki sıcaklıktan etkilenir. Ayrıca, termik rölenin doğruluğu, ısıtıcı toleransları gibi diğer faktörlerden etkilenir.
Elektronik rölenin dezavantajı, doğru ayarlara ve güç kaynağına bağımlı olmasıdır. Çıkışta bir sorun varsa, sinyal gönderilmez. Ancak, elektronik röleden elde edilen ölçümler bakım ekibi tarafından diğer uygulamalar için kullanılabilir. Aynı görev altındaki kontaktör tarafının davranışı bu belgelerde belirtilmiştir AC kontaktör seçimi ve kablolama yönergeleri, çünkü bir röle, kontaktör yeterince uzun süre motoru kesintiye uğratabildiği sürece motoru korur.
Atma Sınıfı: En Çok Sorun Yaratan Ayar
IEC 60947-4-1 standardına göre, atma sınıfı, motor soğukken önceden ayarlanmış akımın 7,2 katında atma süresini ifade eder. Bu, motorların tamamen durana kadar akımı algılamadan başlatma sürecinden geçmesine izin vermek için geliştirilmiştir.
| Sınıf | Soğukken 7,2 × ayarındaki atma süresi | Tipik yük |
|---|---|---|
| 10A | 2 ila 10 s | Hızlı başlayan, düşük ataleti olan, hermetik soğutma |
| 10 | 4 ila 10 s | Pompalar, fanlar, küçük konveyörler, genel görev |
| 20 | 6 ila 20 s | Yüklü konveyörler, kompresörler, daha büyük fanlar |
| 30 | 9 ila 30 s | Kırıcılar, değirmenler, santrifüjler, yüksek ataleti olan yükler |
Elektronik rölelerde E tolerans bandının kullanım talebi, sınıflar için minimum oranların diğerlerine göre daha düşük olmasıdır; 5E için 3 saniye, 10E için 5 saniye, 20E için 10 saniye ve 30E için 20 saniye olup, üst oranlar diğer sınıflarla eşittir.
Uygun trip sınıfına karar vermek için başlangıç gereksinimleri basitçe şöyle ifade edilebilir: motorun önde gelen süresinden daha uzun olmalıdır. Yine de, tanımlanan kuralın basitliğine rağmen, bir röle seçerken hata yapma riski vardır. 14 saniyede çalışma hızına ulaşan bir motorla Class 10 röle kullanıldığında, her denemede trip yapacaktır; bu nedenle, röle sınıfını değiştirmek yerine ayar akımını ayarlama cazibesi olacaktır, bu da sorunu çözecek ancak motoru korumasız bırakacaktır.
Yıldız-üçgen yol verici kullanıldığında olası akım hesaplanırken insanlar sık sık hata yapar. Ana kontaktörde bulunan aşırı yük rölesinden geçen akım, motorun nominal akımının 0,58’ine eşittir. Yıldız fazında motoru koruyan ek bir aşırı yük rölesi varsa, bu röle akım değerinin üçte biri seviyesinde çalışacak şekilde ayarlanır.
Aşırı Yük Rölesinin Trip Yapmasına Neden Olan ve Olmayan Durumlar
Gerçek nedenlerin listesi, aşırı yüklerle ilişkilendirilen uzun iddia edilen nedenler listesine kıyasla küçüktür.
Bir motor aşırı yükü, efektif akımın termal sınırı aşacak kadar uzun süreyle nominal değeri geçmesi durumunda gerçekleşir. Aşırı yüklerin dört ana nedeni vardır: sıkışmış yatak gibi mekanik sorunlar veya pervanenin bloke olması ya da hizalanmaması; düşük voltaj gibi besleme problemleri, bu durumda akım artar; iş parçasının daha ağır olması veya damperin kapatılması gibi kullanım değişiklikleri; ve motorun hızını değiştirmediği ve bloke akım modunda kaldığı başarısız bir başlangıç.
Ancak, aşırı yük yorumlarında insanların yaptığı bazı hatalar da not edilmelidir. Bunlardan bazıları: kesici ile ilgili kısa devre; RCD tarafından korunması gereken toprak hatası; açık devreye yol açan kontaktörün yanmış ana kontakları; ve kilitlenme arızası olarak ortaya çıkan kontrol devresi arızasıdır. Sonuncusu en yaygın yanlış yorumdur çünkü aynı belirtiyi üretir: motorun tamamen durması ve yeniden başlatılması gerekir. Kontaktör, kontak aşınması nedeniyle bir fazını kaybettiğinde, kalan fazlarda daha fazla akım çeker ve biri inceleyene kadar aşırı yük gibi görünür; bu arızanın belirtileri bu incelemede belirtilmiştir. AC kontaktör arıza belirtileridir.
Yıllardır kullanılan bir motorda tekrarlayan tripler mekanik, sinyal sorunu değildir. Yeni bir kurulumda tekrarlayan tripler muhtemelen ayar veya sınıf hatasıdır. Sadece yaz aylarında meydana gelen tripler muhtemelen sıcaklıkla ilgilidir. Başlangıçta meydana gelen tripler muhtemelen bir sınıf hatası veya yıldız-üçgen ayar hatasıdır. Bir tripi sınıflandırmanın en hızlı yolu zamanlamasıdır.
Ayar Kadranı: Nominal Akım, Trip Akımı Değil
Kadran, motorun isim plakasında yazılı tam yük akımı değerine göre kalibre edilir, tripi önleyen bir değere göre değil. IEC 60947-4-1 standardı, rölenin bu değerin 1.05 katını aşan akım koşullarında trip yapmaması gerektiğini ve akım bu değerin 1.2 katını aştığında 2 saat içinde trip yapması gerektiğini belirtir. Kadrandaki değer, rölenin ters zaman karakteristiklerinin çizimi için başlangıç noktası olur.
Ayarların tipik aralığı 1.5:1’dir, örneğin 7.5-11 Amper ve motorun belirtilen aralıkta çalışmasını sağlamalıdır, aşırı değerlerde değil, böylece küçük ayarlamalar için alan bırakılır. Motorun servis faktörü 1.0’ı aşarsa, isim plakası bilgilerinden biraz daha yüksek ayarlanması makul olur. Servis faktörü 1.0 ise, isim plakası verilerine göre veya biraz altında ayarlanmalıdır.
Devreye alma tamamlandıktan sonra aşağıdaki üç adıma uyulmalıdır. Tamamlanan kurulumun çalışma akımı ölçülmeli ve isim plakası ile karşılaştırılmalıdır. Ayar panel çizelgesine kaydedilmelidir. Son adım, ekipmanın gözlemlenip gözlemlenmeyeceğine bağlı olarak manuel veya otomatik değişim modu seçilmelidir.
Faz Kaybı Her Şeyi Değiştirir
Tek fazlı çalışma, üç fazlı bir motorun karşılaşacağı en tehlikeli aşırı yük durumunu yaratabilir. Bir faz arızalandığında ve motor iki fazda çalışmaya devam ettiğinde, kalan sargılardan geçen akım keskin şekilde artar ve bimetalik rölenin akım yükünün bir kısmını üstlenir. Basit bir üç bimetalik röle, sargı arızasının ilk aşamasına izin verecek kadar yavaş olabilir.
Faz kaybına duyarlı yapı, bazen diferansiyel olarak adlandırılır, fazlar arasındaki sapma farkını algılayan ikinci bir toplama barası içerir. Dengesiz veya eksik bir faz, aynı büyüklükteki simetrik bir aşırı yükten daha hızlı röleyi tetikler. Yayınlanan rakamlar bu etkiyi somutlaştırır. Yaygın bir röle ailesinde, nihai trip akımı tam yükün 120%’si iken, faz kaybıyla 115%’dir. Modern IEC röleleri varsayılan olarak faz kaybına duyarlıdır; eski stoklar ve ucuz ithalatlar ise genellikle değildir ve veri sayfası bunu açıkça belirtmez.
Uygulamaya Göre Röle Seçimi
Beş yaygın durum ve her biri için belirtilmesi gerekenler.
| Uygulama | Önemli spesifikasyon | Önerilen tip |
|---|---|---|
| Pompa veya fan, doğrudan hat üzerinde | Sınıf 10, faz kaybı hassasiyeti, manuel sıfırlama | Kontaktöre monte edilmiş termal röle |
| Yüklü konveyör veya kompresör | Sınıf 20, termal hafıza, uzaktan sıfırlama | Seçilebilir sınıfa sahip elektronik röle |
| Kırıcı, değirmen, santrifüj | Sınıf 30, kilitlenmiş rotor tespiti, faz başına akım | İletişim özellikli elektronik röle |
| Yıldız-üçgen yol verici | Nominal akımın 0,58 katında ayar, yıldızda ikinci röle | Ana kontaktöre uygun boyutta termal |
| Tek motor, küçük güç | Kombine manyetik ve termal, tek cihaz | Motor koruma devre kesicisi |
Bir tesis kendi yol vericilerini satın almak yerine üretirse, röle karar vermek için gereken üçlü elemanın bir parçasını oluşturur. Röle ile kontaktör arasındaki koordinasyon, arıza temizleme sonucu yol vericinin zarar görmemesi için sağlanmalıdır; bu, tip 2 koordinasyonun anlamının özüdür ve bunun başarısı tamamen yukarı akış cihazının seçimine bağlıdır. 63 A çerçeve minyatür devre kesici küçük yol vericilerde yaygın yukarı akış tercihi olup, eğrisi motorun kalkış akımı ile uyumlu olmalıdır; aksi takdirde ilk kalkış röle yerine kesiciyi açar.
SSS
Bir motor devresinde aşırı yük rölesinin işlevi nedir?
Motor sargısını uzun süreli aşırı akımdan korumak için yöntem, akım süresi motorun termal kapasitesini aşacak kadar uzun olduğunda kontrol devresini açmaktır. Bu, kısa devreleri ortadan kaldırmaz ve kontrol devresinin önündeki kesici veya sigortanın yerine geçemez.
Bir motor yol vericide termal aşırı yük rölesinin amacı nedir?
Bu koruma mekanizması, motor akımı ile ısıtılan bimetal şeritler kullanır. Başlangıç anahtarında avantajı, ek bir güç kaynağı gerektirmemesi ve sıcaklık ile akım karakteristiklerinde motor gibi davranmasıdır. Bu nedenle, bu koruma türü basit doğrudan hat yol vericiler için standart olarak kalır.
Bir motor aşırı yük rölesi nasıl çalışır?
Bimetal veya akım trafosunda akım tarafından üretilen ısı termal modele karşılaştırılır. Ancak, oluşan sinyal trip sınıfına göre sınırı aşarsa, normalde kapalı bir kontak açılır ve kontaktör düşer. Kontaktör sıfırlanana kadar kilitli kalır.
Bir motor yol vericide kullanılan aşırı yük rölesi türü nedir?
Pratik uygulamalarda genellikle dört tür röle kullanılır. Bunlar termal bimetal röle, elektronik aşırı yük rölesi, hem termal hem manyetik özellikleri birleştiren motor koruma devre kesicisi ve aşırı yükü elektronik yöntemlerle ölçen ancak termal olarak çalışan rölelerle aynı boyutlarda olan katı hal aşırı yük bloğudur.
Bir aşırı yük rölesinin atmasına ne sebep olur?
Mekanik aşırı yüklenme, düşük voltaj beslemesi, operasyonel yük değişiklikleri veya tam hızına ulaşamayan bir motorun meydana gelmesi. Eski bir kurulumda, potansiyel bir mekanik sorun birden fazla trip işareti gösterecektir; ancak yeni bir kurulum sadece farklı bir trip sınıfına ihtiyaç duyulduğunu veya yanlış trip ayarının yapıldığını gösterebilir.
Aşırı yük rölesi kısa devreye karşı koruma sağlar mı?
Hayır, motorların kalkışını geçebilmesi için kasıtlı olarak yavaş yapılmıştır. Bu nedenle, arıza akımı için çalışmaz. Bu yüzden kısa devre arızalarına karşı ayrı bir koruma sağlanmalıdır. Bu iki cihaz birlikte seçilmelidir, böylece starter arızadan zarar görmeden kurtulur.
Aşırı yük rölesini motorun nominal akımının üzerine ayarlayabilir miyim?
Servis faktörü ancak geçerli bir neden varsa daha yüksek ayarlanabilir. Servis faktörünü gereksiz tripleri önlemek için yükseltmek, motorun var olma amacını bozar ve bir trip yerine bir sonraki arıza sargı olacaktır.
Referanslar
- Siemens — SIRIUS Aşırı Yük Rölesi Teknik Dokümantasyonu
- ABB — Termal ve Elektronik Aşırı Yük Röleleri
- Newark — Aşırı Yük Rölesi ve Motor Koruma Bileşenleri
- Grainger — Motor Kontrolleri ve Aşırı Yük Röleleri
- NEMA — Motor Kontrol Ekipmanları Standartları
Sonuç
Bir aşırı yük rölesi işinde yavaştır, cihazı enerjik şekilde korur. Görevinin özü, hafif ve uzun süreli aşırı akımı tespit etmektir; bu da ayar düğmesinin motorun nominal akımına, trip sınıfının ise kalkış süresinin hemen üzerine ayarlanması ve tripin sadece bir bilgi olduğu anlayışıyla yapılır.
Dikkat edilmesi gereken tek kusurlar, rölenin çok yüksek ayarlanması ve röle 95-96 kontaklarının bobin devresine bağlanmamasıdır. Her iki durumda da, tam montajlı gibi görünen bir panoda motor hala korunmamaktadır ve her iki durumun kontrolü bir dakikadan fazla sürmez.
