3 tapaa ylikuormitusreleet suojaavat teollisuuden sähkömoottoreita

IEEE:n moottoreiden luotettavuustutkimusten - mukaan noin 55 % teollisuusmoottorien ennenaikaisista vioista juontaa juurensa lämpörasitukseen, ja juuri siellä moottorin suojauksen ylikuormitusrele ansaitsee säilyvyyden. Ylikuormitusrele valvoo jatkuvasti moottorin virtaa ja laukaisee kontaktorin ennen kuin käämin eristys heikkenee käyttämällä kolmea erillistä mekanismia: jatkuvaa ylivirran tunnistusta, vaihevian havaitsemista ja lämpömuistin mallintamista. Kun otat nämä kolme oikein, et enää maksa takaisinkelauksista 18 kuukauden välein.

Mitä ylikuormitusrele tekee moottorin suojauksessa

Anylikuormitusreleon moottorin ohjauspiiriin asennettu virrantunnistin{0}}suojalaite, joka valvoo sähkömoottoriin menevää virtaa ja katkaisee piirin automaattisesti, kun virta ylittää esiasetetun kynnyksen liian pitkäksi ajaksi. Sen ydintehtävä on yksinkertainen mutta kriittinen: estää moottorin käämien saavuttamasta lämpötiloja, jotka heikentävät eristystä. Käytännössä moottorisuojan ylikuormitusreletoiminto estää kuparin kypsymisen jatkuvan ylivirran ennen pysyvän vaurion syntymistä.

Se on yhden{0}}lauseen vastaus. Selvitetään nyt, miksi sillä on merkitystä.

Ylikuormitusreleet ratkaisevat lämpöongelman

Moottorin käämit on kääritty emalieristykseen -, jotka on tyypillisesti luokiteltu luokkaan B (130 astetta), luokkaan F (155 astetta) tai luokkaan H (180 astetta). Noin 10 asteen välein arvosanan yläpuolellapuolikkaateristysikä, sääntö, joka on kodifioitu Arrhenius-yhtälöön ja johon NEMA MG 1 viittaa. Joten luokan F moottori, joka käy 20 astetta kuumana, ei vain "käy lämpimänä" -, vaan se menettää noin 75 % odotetusta käyttöiästä.

Tässä on saalis: moottori voi käyttää 115 %, 125 %, jopa 200 % täydestä -kuorma-ampeerista (FLA) ilman, että katkaisija laukeaa välittömästi. Katkaisija näkee virran niinkin paljon kuin sen oikosulkukynnys{5}}. Samaan aikaan käämit kuumenevat eksponentiaalisesti. Tämä rako - "normaalin" ja "oikosulun" - välillä on juuri se paikka, jossa ylikuormitusrele toimii.

Mitä rele oikeasti aistii

Ylikuormitusrele ei mittaa käämin lämpötilaa suoraan (ellei sitä ole yhdistetty sisäänrakennettujen termistoreiden kanssa). Sen sijaan semallitkäämilä lämpöä katsomalla virtaa ajan kuluessa. Kaksi teknologiaa hallitsee:

Lämpöreleet (bimetalliset).- virta kulkee lämmityselementin läpi, joka taivuttaa bimetallinauhaa. Kun nauha taipuu tarpeeksi pitkälle, se ponnahtaa koskettimen auki. Halpa, kestävä ja luonnostaan{3}}säätyvä ympäristön lämpötilaan.

Elektroniset (-puolijohdereleet).- virtamuuntajat syöttävät mikroprosessoria, joka käyttää todellista I²t-lämpömallia, jossa on usein sisäänrakennettu vaihe-häviön ja maa{2}}vian havaitseminen. Tarkempia, kalliimpia ja ohjelmoitavia laajemmalla FLA-alueella.

Molemmissa tyypeissä on sama periaate, joka on kuvattu IEC- ja NEMA-standardeissa moottorin ylikuormitussuojauksessa: moottorissa syntyvä lämpö on verrannollinen virran neliöön (I²R-häviöt), joten laukaisuajan on lyhennettävä dramaattisesti virran kasvaessa.

Missä se sijaitsee moottorin ohjauspiirissä

Tavallisessa suora{0}}on-käynnistimessä (DOL) ylikuormitusrele on kytketty alavirtaan kontaktorista ja ennen moottorin johtoja. Sen pääkoskettimet kuljettavat täyden moottorin virran; sen apukosketin (yleensä normaalisti-suljettu 95-96 kosketin) on kytketty kontaktorin pidikkeeseen-kelapiirissä. Kun rele laukeaa, apukosketin avautuu, kontaktori putoaa ja moottori katkeaa - tyypillisesti 2-30 sekunnissa 600 % FLA:lla laukaisuluokasta riippuen.

Kenttäesimerkki, joka jäi mieleeni

Minut kutsuttiin jätevesilaitokselle, kun 75 hv:n lietepumpun moottori paloi toisen kerran 14 kuukaudessa. Oikosulku-ei ollut koskaan lauennut. Tarkastuksessa lämpöylikuormitusrele asetettiin arvoon 105 A -, mutta moottorin tyyppikilvessä FLA oli 92 A ja käyttökerroin 1,15. Joku oli "painunut" valitsinta estääkseen häiritsevät matkat käynnistyksen aikana. Tämä 14 % yli{11}}annoi moottorin käydä jatkuvalla 110 %:n kuormituksella jokaisen kuuman iltapäivän ajan. Vaihdoimme moottorin (4 200 dollaria), kalibroimme releen uudelleen arvoon 96 A (1,15 × 92 × 0,90 turvamarginaali SF-moottoreille, NEC 430,32 -arvoa kohti), ja laitos on nyt toiminut 31 kuukautta ilman uutta vikaa.

Oppitunti: ylikuormitusrele toimii täydellisestikun se on asetettu oikein. EPRIn moottoreiden luotettavuustutkimusten mukaan noin 30 % teollisuusmoottoreiden vioista johtuu ylikuumenemisesta, mikä on edelleen suurin syy moottoreiden epäonnistumiseen ylikuumenemisen vuoksi.

Mitä se ei ole

Yleinen väärinkäsitys: ylikuormitusrele oneioikosulkusuoja-. Se ei poista pulttivikaa -, joka on moottoripiirin suojan (MCP) tai sulakkeen tehtävä. Se ei myöskään suojaa eristyksen rikkoutumiselta, laakerivauriolta tai yksivaiheiselta moottorin liittimiltä, ​​ellei siinä ole vaihehäviön tunnistusta (useimmissa elektronisissa releissä, useimmissa bimetallisissa ei).

Ajattele ylikuormitusrelettä moottorin lämpösuojan - kapeana tehtävänä, elämän-tai-kuolemana. Seuraavassa osiossa eritellään sen tarjoamat kolme erityistä suojaustilaa ja miten kukin niistä liittyy todelliseen vikamekanismiin, jonka näet tehtaalla.

Moottorinsuojan ylikuormitusreletoiminto näkyy DOL-käynnistyspaneelissa

3 ydintapaa ylikuormitusreleet suojaavat teollisuusmoottoreita

Kolme suojamekanismia nostaa raskaita:jatkuva ylivirtasuojaus, vaihehäviön ja virran epätasapainon havaitseminen, jalämpö{0}}muistiin- perustuva matkan koordinointi. Yhdessä ne muodostavat noin 90 % vaurioskenaarioista, jotka tappavat kolmivaiheisen oikosulkumoottorin kentällä - laakerien ylikuumenemisen, staattorikäämin eristyksen rikkoutumisen ja roottoritangon murtuman. Kaipaat jotain näistä, ja käytät moottoria käytännössä vakuuttamatta.

Tässä lyhyt versio ennen syväsukellusta:

Toiminto 1 - Ylivirta / terminen ylikuormitus:laukeaa kontaktorin, kun käyttövirta ylittää asetetun FLA (Full Load Amps) -arvon riittävän pitkään uhatakseen käämin eristyksen.

Toiminto 2 - Vaihehäviö ja epätasapaino:havaitsee yksivaiheiset ja epäsymmetriset virrat, jotka aiheuttavat tuhoavan negatiivisen-sekvenssin kuumenemisen roottoriin.

Toiminto 3 - Lämpömuisti ja laukaisuluokka:muistaa aiemman lämmityksen, joten nopeat uudelleenkäynnistykset eivät pysty kypsentämään moottoria hitaasti, ja sovittaa laukaisunopeuden moottorin kiihtyvyysprofiiliin.

Toiminto 1: Jatkuva ylivirtasuoja

Moottorin suojauksen ensisijainen ylikuormitusreletoiminto tarkkailee virranottoa ajan kuluessa - ei välittömästi, vaan integroituna I²t-käyrää vasten. Moottori, joka on mitoitettu 20 A FLA:lle, saattaa kestää 24 A (120 % kuormitus) tuntikausia, mutta kestää vain 60 A (300 %) noin 20 sekuntia, ennen kuin eristysluokan B tai F käämit alkavat huonontua. Rele muuttaa tämän lämpömatematiikan laukaisupäätökseksi.

Kokemukseni mukaan 75 kW:n kuljetinkäytön käyttöönotosta sementtitehtaalla saimme kiinni vähitellen jäykistyvästä vaihdelaatikostakoskatästä toiminnosta. Käyntivirta hiipi 128 A:sta 141 A:iin kuuden viikon aikana - edelleen alle 145 A:n laukaisukynnyksen, mutta elektroninen rele kirjasi trendin. Veimme vaihteistosta ennen kuin se takertui. Kohtaus täydellä kuormalla olisi merkinnyt lukitun-roottoritapahtuman piirtämistä 6 × FLA:lla ja todennäköisesti staattorin takaisinkelausta, joka maksoi noin 8 000 dollaria plus kolmen päivän seisonta-aika.

Toiminto 2: Vaihehäviön ja virran epätasapainon tunnistus

Yksi{0}}vaiheistus on hiljainen tappaja. Kun yksi kolmesta syöttövaiheesta katkeaa - palanut sulake, löysä korvake, sähkövika -, kuormitettu moottori jatkaa kahdella vaiheella, mutta virta muissa vaiheissa hyppää noin 1,73× vääntömomentin ylläpitämiseksi. Kavalammin puuttuva vaihe luo suurennegatiivinen-sekvenssi nykyinenjoka pyörittää käänteistä magneettikenttää roottorin läpi ja tuottaa lämpöä noin 5–6 kertaa vastaavan positiivisen -sekvenssivirran nopeudella.

Perusbimetallireleet havaitsevat tämän epäsuorasti (eloonjääneet vaiheet ylikuumentavat nauhansa). Nykyaikaiset elektroniset ylikuormitusreleet mittaavat sen suoraan ja laukeavat 3 sekunnin kuluessa vaihekatkostapahtumasta IEC 60947-4-1 vaatimusten mukaisesti. NEMA:n NEMA MG 1:n ohjeistus pysyy vertailukohtana saadakseen yksityiskohtaisen selvityksen siitä, kuinka epäsymmetrinen jännite vaurioittaa moottoreita. Pelkästään 3,5 %:n jänniteepätasapaino lyhentää moottorin käyttöikää puoleen.

Toiminto 3: Lämpömuisti ja laukaisuluokan koordinointi

Tässä halpa suoja ja hyvä suoja eroavat toisistaan. Kun moottori laukeaa ylikuormituksesta, sen käämit ovat kuumia. Jos nollaat välittömästi ja käynnistät uudelleen, seuraava ylikuormitustapahtuma laukeaa nopeammin - tai sen pitäisi. Releet kanssalämpömuistisäilyttää mallin kertyneestä lämmöstä jopa jäähtymisjakson aikana, estäen toistuvat uudelleenkäynnistykset pinoamasta lämpövaurioita näkymättömästi.

Matkaluokka määritteleekuinka nopeastirele laukeaa 600 %:ssa FLA:sta (lukitun-roottorivirran vertailuarvo):

Yhteensopimaton matkaluokka on ykköshaitta-katsauksen syy, jonka näen tarkastuskäynneillä. Luokan 10 rele suuressa indusoidussa -vetotuulettimessa laukeaa jokaisen käynnistyksen jälkeen, koska tuuletin tarvitsee 18–25 sekuntia saavuttaakseen nopeuden, jonka aikana virta on 500–600 % FLA. Päivitä luokkaan 30, ja rele kestää niin pitkän kiihdytyksen tinkimättä suojasta jatkuvassa ylikuormituksessa.

Alla olevassa Automatedon videossa käydään läpi fyysinen yhteys ja toimintaperiaate, mikä auttaa vahvistamaan näiden kolmen toiminnon toimintaa ohjauspaneelin sisällä:

Kukin seuraavista kolmesta osiosta avaa yhden toiminnon yksityiskohtaisesti - fysiikan, asetukset ja kenttä-diagnostiset vihjeet, jotka kertovat, suorittaako rele todella tehtävänsä.

Suojaustoiminto 1 - Jatkuva ylivirta ja terminen ylikuormitus

Ylikuormitusreleen ydintehtävänä on mallintaa moottorin käämien sisällä nousevaa lämpöä ja katkaista virta ennen kuin eristys hajoaa.Se tekee tämän vertaamalla jatkuvasti mitattua verkkovirtaa moottorin Full Load Amps (FLA) -arvoon ja soveltamalla sitten käänteistä-aikakäyrää -, mitä suurempi ylivirta, sitä nopeampi laukaisu. 15 %:n ylikuormitus voidaan sietää 10+ minuuttia; 600 % ylikuormitus laukeaa sekunneissa. Tämä lämpöemulointi on ensisijainen ylikuormitusreletoiminto moottorin suojauksessa, ja sen väärin saaminen eroaa 20 vuotta kestävän moottorin ja 20 kuukaudessa itsensä kypsentävän moottorin välillä.

Kuinka käänteinen{0}}aikakäyrä todella toimii

Moottori käy tyyppikilven virralla tasaisessa tasapainolämpötilassa - yleensä luokan B nousu (80 astetta) tai luokan F nousu (105 astetta) ympäristön lämpötilan yläpuolelle. Työnnä virta FLA:n yläpuolelle ja lämpö kerääntyy nopeammin kuin kehys pystyy haihduttamaan sen. Suhde ei ole lineaarinen. Käämityksen lämmöntuotanto skaalautuu virran neliöön (I²R-häviöt), joten vain 20 % ylivirta tuottaa 44 % enemmän lämpöä, ei 20 %.

Releen käänteinen{0}}aikakäyrä heijastaa tätä fysiikkaa. Tyypilliset lämpömatka-ajat näyttävät tältä:

Luokka 10 on yleisin laukaisuluokka yleisille teollisuusmoottoreille. Luokka 20 kestää pidempiä käynnistyksiä (-korkean inertian tuulettimet, sentrifugit), ja luokka 30 on varattu äärimmäisen korkealle{5}}inertiakuormitukselle. Valitse väärä luokka ja joko häiritsee-matkaa jokaisen käynnistyksen yhteydessä tai anna lukitun roottorin savuttaa käämit. NEMA ICS 2 -standardi määrittelee nämä käyrät tarkasti.

Miksi pitkittynyt ylivirta tuhoaa eristyksen

Moottorin eristyksen käyttöikä noudattaa Arrhenius-yhtälöä - kemiallinen hajoaminen kaksinkertaistuu jokaista 10 asteen nousua yli nimellislämpötilan. Luokan F moottori, joka on mitoitettu 20 000 tunniksi 155 asteen käämityslämpötilassa, laskee noin 10 000 tuntiin 165 asteessa ja noin 5 000 tuntiin 175 asteessa. Käytä moottoria jatkuvasti 115 % FLA:lla ilman suojaa, ja voit menettää puolet sen suunniteltua käyttöikää yhdessä kaudessa.

Vikatila ei ole dramaattinen. Magneettilangan lakka haurastuu hitaasti, halkeilee ja mahdollistaa lopulta kääntymisen-ja-oikosulun. Kun oikosulku muodostuu, paikallinen virrantiheys piikittyy, muodostuu kuuma piste, ja käämi palaa minuuteissa. Ylikuormitusrele katkaisee tämän ketjun kauan ennen kuin se käynnistyy pakottamalla lämpöverhokäyrä, jota varten moottori on suunniteltu.

Kenttäkokemus: missä koon mitoitus menee pieleen

Testasin jälkiasennusta 40 hv:n pumppumoottoriin kunnallisella vesilaitoksella viime vuonna, jossa käyttäjät nollasivat "haittalaukaisun" bimetallirelettä noin kahdesti viikossa. Rele ei laukaissut häiritsevästi - se teki tehtävänsä. Clamp{4}}mittarin lukemat osoittivat 58 A:n juoksuvirtaa 52 A:n FLA-tyyppikilvessä. Juoksupyörän välykset olivat ajautuneet ja moottori oli käynyt 112 % FLA:lla kuukausia. Korjasimme mekaanisen ongelman, eikä sama rele (samat asetukset) ole lauennut 14 kuukauteen. Kolme poimintaa kyseisestä työstä:

Luota matkaan ennen kuin luotat operaattoriin.Toistuvat laukaisut samalla virtatasolla osoittavat lähes aina todellista ongelmaa, eivät viallista relettä.

Aseta valitsin tyyppikilven FLA-arvoon, älä katkaisijan arvoon.Olen nähnyt releet asetettuna 125 % FLA:lle "laukaisun estämiseksi" -, mikä on juuri se tapa, jolla käämit kypsyvät.

Ota huomioon palvelukerroin oikein.1,15 SF-moottori voi toimia 115 % FLA:lla jatkuvasti, mutta vain nimellisympäristön (40 astetta) ja nimellisjännitteellä. Yli 40 asteen lämpötila tai likaisessa kotelossa, vähennä.

Lämpömuisti: Ominaisuus, joka ehkäisee uudelleen{0}}käynnistysvaurioita

Tässä on hienovaraisuus, jota monet huoltoteknikot kaipaavat. Lämpölaukaisun jälkeen käämi on kuuma - usein 180 astetta tai enemmän. Välitön nollaus ja uudelleenkäynnistys tyhjentää vielä 6-kertaisen syöttövirran jo-rasitettuun eristysjärjestelmään. Laadukkaat ylikuormitusreleet (ja kaikki IEC 60947-4-1:n mukaiset elektroniset ylikuormitusreleet) käyttävät lämpömuistia: laukaisumerkki pysyy lukittuna, kunnes laskettu käämin lämpötila laskee takaisin turvalliselle tasolle, tyypillisesti 5–20 minuutiksi moottorin koosta riippuen. Käsittelemme tätä enemmän osiossa 5, mutta sen ymmärtäminen tässä on tärkeää - koska lämpömuistin ohittaminen tarkoittaa, että tallennettavasta moottorista tulee romua.

Jatkuva ylivirtasuoja on lähtökohtana. Vaihehäviö ja epätasapaino, joita käsitellään seuraavaksi, ovat kohtauksia, joissa moottorit kuolevat nopeimmin - ja monet halvat releet jäävät vajaaksi.

Moottorin suojauksen ylikuormitusreletoiminto näyttää käänteisen{0}}laukaisukäyrän ja FLA-valitsinasetuksen

Suojaustoiminto 2 - Vaihehäviön, epätasapainon ja jumiutuman havaitseminen

Vaihehäviö, virran epätasapaino ja lukittu{0}}roottori ovat "hiljaisia ​​tappajia" kolmen-vaihemoottorin - vioissa, joissa keskimääräinen virta voi näyttää harhaanjohtavan normaalilta, kun yksi käämi keittää itsensä vikaan alle 60 sekunnissa. Oikein määritetty ylikuormitusreletoiminto moottorin suojauksessa havaitsee nämä epäsymmetriset ja ohimenevät vikatunnisteet differentiaalisen vaihetunnistuksen, negatiivisen-sekvenssivirran analyysin ja tukos-tunnistuslogiikan avulla, laukaisun kauan ennen kuin pelkät lämpömallit reagoisivat.

Miksi yksivaiheinen{0}}vaihe tuhoaa moottorit nopeammin kuin ylikuormitus

Kun yksi kolmesta syöttövaiheesta katkeaa - palanut sulake, löysä kontaktorin korvake, syöpynyt irrotussiipi - kuormitettu oikosulkumoottori ei pysähdy. Se jatkaa toimintaansa kahdessa jäljellä olevassa vaiheessa. Se on ongelma.

Jäljellä olevien kahden käämin on kestettävä karkeasti1,73× (√3) niiden normaalivirtatuottaakseen saman vääntömomentin. Kolmio-käämitetyssä moottorissa sisäinen kiertovirta viallisessa käämihaarassa voi nousta 2,4-kertaiseksi. NEMA MG 1 -ohjeiden mukaan luokan F eristysjärjestelmä menettää suunnilleen puolet käyttöajastaan ​​jokaista 10 astetta kohti arvonsa yläpuolella -, ja yksi-vaihe voi nostaa käämin lämpötilan yli 200 astetta alle minuutissa.

Klassinen terminen ylikuormitus, joka on asetettu arvoon 115 % FLA, ei välttämättä laukea tarpeeksi nopeasti, koska releen "näkemän" linjavirran keskiarvo voi näyttää rajoissa, kun yksi käämi on jo viallinen. Tästä syystä vaihe{2}}häviön havaitsemisen on oltava erillinen logiikkapolku, ei lämpömallinnuksen sivutuote.

Kuinka nykyaikaiset releet havaitsevat vaihehäviön ja epätasapainon

Elektroniset ylikuormitusreleet - Siemens SIRIUS 3RB, Eaton C440, Schneider TeSys T, Allen-Bradley E300 - käyttävät kolmea itsenäistä virtamuuntajaa (yksi vaihetta kohti) ja vertaavat niitä jatkuvasti. Kaksi tunnistusmenetelmää hallitsee:

Differentiaalivaihevertailu:Jos alin vaihevirta putoaa alle ~30–40 % suurimmasta, rele ilmoittaa vaihekatkostilan ja laukeaa 3–5 sekunnissa keskimääräisestä kuormituksesta riippumatta.

Negatiivisen{0}}sekvenssin nykyinen analyysi:Rele jakaa kolmivaiheisen virran positiiviseksi- ja negatiiviseksi-sekvenssikomponentiksi (symmetristen komponenttien teorian mukaan). Pienikin jännitteen epätasapaino tuottaa suhteettoman negatiivisen-sekvenssivirran, joka lämmittää roottorin tangot epäsymmetrisesti. Yleinen laukaisukynnys on I₂ > 40 % I1:stä 10 sekunnin ajan.

Bimetalliset (lämpö) releet käsittelevät tätä karkeammin. Differentiaalimekanismi vahvistaa fyysisesti "kylmän" bimetallinauhan liikettä suhteessa kahteen "kuumaan" nopeuttaen matkaa noin 25–40 %. Se toimii -, mutta vasteaika on hitaampi eikä kynnystä voida säätää.

Juoksen ja lukitun{0}}roottorin (tukoksen) tunnistus

Pysähtynyt moottori vetää6–8× täysi-kuormavirtatoistaiseksi, ilman tuulettimen jäähdytystä, koska akseli ei pyöri. Ilman erityistä tukoslogiikkaa luotat I²t-lämpökäyrään, joka luokan 10 releellä kestää noin 10 sekuntia 600 %:n virralla -, usein liian kauan kuljettimen vaihteistolle, joka jo leikkaa kiilauraansa.

Elektroniset releet lisäävät erillisentukoksen havaitseminentoiminto: kun moottori on kiihdyttänyt (määritetään tyypillisesti virran putoamiseksi alle 150 %, jos se on suurempi tai yhtä suuri kuin 1 sekunti), kaikki myöhemmät poikkeamat käyttäjän -asetetun kynnyksen (yleensä 200–400 % FLA) yli laukaisevat moottorin 0,5–2 sekunnissa. Tämä ohittaa lämpökäyrän kokonaan-käynnistyksen jälkeisissä mekaanisissa tukoksissa.

Kenttätunti, joka maksoi asiakkaalle 40 tuntia seisonta-aikaa

Minut kutsuttiin jäteveden pumppuasemalle heidän kolmannen uppopumppuvian jälkeen 18 kuukaudessa. Joka kerta käämin vastustestit osoittivat yhden vaiheen avoimen - klassisen yhden-vaiheisen allekirjoituksen. Asennetut luokan 20 bimetallireleet laukaisu-testattiin ja "hyväksyttiin". Todellinen syyllinen: syöpynyt liitin ylävirran kontaktorissa, joka avautui ajoittain kuormituksen alaisena. Koska releet luottivat vain lämpöintegraatioon, pumppu oli laukaisuhetkellä jo käynyt yksi-vaiheessa 90+ sekuntia useaan otteeseen.

Korvasimme ne elektronisilla releillä, joissa on 4-toisen vaiheen{10}}häviölaukaisu ja 35 % epätasapainokynnys. Keskimääräinen aika vikojen välillä oli kuudesta kuukaudesta 4+ vuoteen, ja jälkiasennus maksoi takaisin alle 90 päivässä yhdellä vältyllä takaisinkelauksella (~4 800 $ per pumppu). Oppitunti: jos prosessisi ei siedä suunnittelemattomia pysähdyksiä, pelkkä lämpösuojaus on väärää taloudellisuutta.

Käytännön asetukset useimmat teknikot kaipaavat

VFD-moottoreissa,poista negatiivinen{0}}sekvenssisuojaus aseman yläpuolella- taajuusmuuttaja itse hoitaa vaihetasapainon, ja harmoniset yliaallot aiheuttavat häiritseviä laukaisuja.

Moottoreille, jotka käynnistyvät suurta inertiaa vastaan ​​(murskaimet, suuret puhaltimet), asetatukosestoajastin vähintään 1,5-kertaiseksi mitattuun kiihtyvyysaikaan, tai rele laukeaa normaalien käynnistysten aikana.

Tarkista vaihe{0}}häviövaste todellisella-vaihetestillä (nosta yksi linja-sivusulake kuormittamattomana-), ei vain itse-testipainikkeella. Noin 15 % kentällä{7}}testamistani bimetallireleistä läpäisee tämän testin, vaikka ne läpäisivät sisäänrakennetun diagnostiikkansa.

Vaihe- ja jumisuoja on paikka, jossa ylikuormitusreleet erottavat itsensä yksinkertaisista sulakkeista. Seuraavaksi tarkastellaan, kuinka lämpömuisti ja laukaisuluokan koordinointi käsittelevät toistuvia käynnistyksiä ja syklisiä kuormia - nykyaikaisen moottorinsuojan kolmas pilari.

ylikuormitusreletoiminto moottorin suojauksessa, joka havaitsee yksi-vaihetilan kolmivaiheisessa-moottorissa

Suojaustoiminto 3 - Lämpömuisti ja laukaisuluokan koordinointi

Laukaisuluokka määrittää, kuinka nopeasti rele reagoi ylikuormitukseen, kun taas lämpömuisti antaa sen "muistaa" aiemmat lämmitysjaksot, jotta kuuma moottori ei käynnisty suoraan uudelleen vaurioituneena.Luokat 10, 20 ja 30 viittaavat sekunteihin, jolloin rele kestää 600 % täydestä-kuormavirrasta ennen laukaisua. Jos valitset väärän luokan, joudut joko häiritsemään-matkaa jokaisella aloituksella tai kypsennät käämityksiä pysähtymisen aikana. Tämä on ylikuormitusreletoiminnon kolmas pilari moottorin suojauksessa - ja luultavasti väärinymmärretyin.

Mitä matkaluokka oikeastaan ​​tarkoittaa

IEC 60947-4-1 ja NEMA ICS 2 -standardit määrittelevät laukaisuluokan laukaisuajan mukaan 7,2 × FLA kylmäkäynnistyksestä. Jokainen luokka sietää seuraavaa:

Nyrkkisääntö: matkaluokkasi on oltava pidempi kuin moottorin todellinen käynnistysaika, mutta lyhyempi kuin moottorin kuumapysähdysaika. Tämä ero on usein kapea.

Miksi lämpömuisti muuttaa kaiken

Perusbimetallirele jäähtyy, kun moottori pysähtyy. Lämpömuistilla varustettu elektroninen rele seuraa laskettua I²t-lämpömallia, vaikka virta katkeaa -, joten jos moottori laukeaa, jäähtyy 30 sekuntia ja käyttäjä painaa uudelleenkäynnistystä, rele tietää jo, että käämit ovat edelleen ehkä 80 % lämpökapasiteetista. Se joko estää uudelleenkäynnistyksen tai laukeaa nopeammin seuraavan ylikuormituksen yhteydessä.

Tällä on merkitystä, koska NEMA MG 1-2016 rajoittaa mallin B vakiomoottorit kahteen kylmäkäynnistykseen tai yhteen kuumakäynnistykseen tunnissa. Rele ilman lämpömuistia ei voi pakottaa tätä. IEEE:n moottorinsuojakoordinointia käsittelevä paperi vahvistaa, että toistuvat uudelleenkäynnistykset ilman jäähdytystä aiheuttavat merkittävän osan ennenaikaisista eristysvioista – IEEE 3004.8 -standardi moottorin suojauksesta vaatii erityisesti lämpömuistia kriittisten prosessimoottoreiden pakolliseksi ominaisuudeksi.

Kenttätunti luokan valinnasta

Otin käyttöön 75 kW:n vasaramyllyn rehutehtaalla viime vuonna, mikä piti häiritsevän-laukaisun 8 sekunnin sisällä jokaisesta käynnistyksestä. OEM oli määrittänyt luokan 10 releen. Ongelma: vauhtipyörällä{6}}kuormitetulla vasaramyllyllä oli 18 sekunnin kiihtyvyyskäyrä, mikä veti noin 550 % FLA:n suurimman osan rampista.

Vaihdoimme luokan 30 elektroniseen releeseen ja -mittasimme uudelleen lukitun-roottorin kestoajan moottorin tyyppikilvestä: 14 sekuntia kuumana. Koska 30 sekuntia > 14 sekuntia, luokka 30 yksinään olisi vaarallinen pysähtymisen aikana. Korjaus oli luokan 30 relekanssatukoksen/juostumisen tunnistus viritetty erikseen 300 % FLA:lla käynnistyksen valmis -signaalin - jälkeen, joka laukeaa alle 2 sekunnissa, jos mylly jumiutuu puolivälissä-. Haitalliset matkat putosivat noin 6:sta viikossa nollaan seuraavan 90 päivän aikana.

Oppitunti: matka-luokka kattaa aloituksen; tukoksen havaitsemiskannet käynnissä. Näiden kahden sekoittaminen on yleisin yksittäinen mitoitusvirhe, jonka näen teollisuuslattioissa.

Luokan koordinointi käyttöjakson kanssa

Käyttömäärä muuttaa matematiikkaa. Moottori, joka käy S4:n jaksottaisessa käytössä (usein käynnistys), tarvitsee releen, joka kerää lämpömuistia useista käynnistyksistä saman tunnin sisällä. Ilman sitä käynnistys 4 näyttää samalta kuin releen käynnistys 1, vaikka käämit ovat nyt 40–50 astetta kuumempia.

Jatkuva työ (S1):Luokka 10 on lähes aina riittävä.

Raskas käynnistys (suuri inertia):Luokka 20 tai 30, varmistettu lukitun-roottorin kestävyyden suhteen.

Toistuva käynnistys (S4/S5):Elektroninen rele, jossa on kumulatiivinen lämpömuisti, ei ole-neuvoteltavissa.

VFD{0}}syöttömoottorit alhaisella nopeudella:Käytä PTC-termistoria tai moottoriin -asennettua RTD:tä, koska itsejäähdytetyt

Koordinaatiokäyrän lukeminen

Jokainen vakava välitystietolomake julkaisee aika{0}}virtakäyrän. Aseta tämä käyrä moottorisi lämpövauriokäyrän ja aloituskäyrän päälle samaan loki-lokikaavioon. Relekäyrän tulee olla käynnistyskäyrän yläpuolella (ei häiritseviä laukaisuja) ja lämpövauriokäyrän alapuolella (moottori säilyy). Jos käyrät risteävät, sinulla ei ole suojaikkunaa - muuta luokkaa tai relettä. Schneider ja Rockwell julkaisevat molemmat ilmaisia ​​koordinointityökaluja; käytä niitä ennen laitteiston tilaamista.

Lämpömuisti ja laukaisuluokan koordinointi erottavat halvan käynnistimen aidosta suojajärjestelmästä. Tee tämä oikein ja näet sen seisokkilokeissa.

Laukaisuluokan koordinaatiokäyrät ylikuormitusreletoiminnolle moottorin suojauksessa, jotka osoittavat luokkien 10, 20 ja 30 lämpöominaisuudet

Kuinka lämpö- ja elektroniikkareleet tarjoavat nämä toiminnot

Bimetalliset lämpöreleet käyttävät fyysistä lämpölaajenemista jäljittelemään moottorin lämpötilaa, kun taas elektroniset (kiinteä{0}}johdereleet) käyttävät virtamuuntajia ja mikroprosessoreita lämpöjännityksen laskemiseen digitaalisesti.Lämpöyksiköt ovat halvempia ja kestäviä, mutta ne vaihtelevat ympäristön lämpötilan mukaan ja tarjoavat rajoitetun vaihe{0}}häviösuojauksen. Elektroniset releet tarjoavat paremman tarkkuuden (±2 % vs. ±10-15 %), sisäänrakennetun-vaiheepätasapainon havaitsemisen, maadoitus-tunnistuksen ja tietoliikenneportit -, mutta maksavat 3-5 kertaa enemmän. Kriittisille tai korkeakierroksisille moottoreille elektroniikka voittaa. Yksinkertaisissa kiinteän kuormituksen sovelluksissa lämpö ansaitsee silti säilyvyyden.

Bimetallinen lämpörele: yksinkertainen fysiikka, todelliset rajoitukset

Bimetallinen ylikuormitusrele on tyylikkäästi mekaaninen. Moottorin virta kulkee lämmityselementin läpi, joka on kiedottu kahden metallin nauhan ympärille, joilla on erilaiset laajenemiskertoimet. Kun nauha lämpenee, se käpristyy - ja kalibroidussa käpristymiskulmassa se laukaisee apukoskettimet, jotka putoavat kontaktorin kelasta.

Siinä koko temppu. Ei elektroniikkaa, ei laiteohjelmistoa, ei viallisia kondensaattoreita.

Mutta fysiikka katkaisee molempiin suuntiin. Muutama toiminnallinen totuus, jonka olen oppinut huollettaessa Square D Class 9065- ja Siemens 3UA -yksiköitä vuosien varrella:

Ympäristön herkkyys on todellinen.Kaupassa 40 asteen kulmaan kalibroitu lämpörele voi häiritä-laukausta 55 asteen kesäpäivänä tehtaan MCC-huoneessa tai epäonnistua laukaisussa riittävän nopeasti 10 asteen jäähdytyslaitoksessa. Lämpötila{5}}kompensoituja versioita on olemassa, mutta perusyksiköt ajautuvat noin 1-1,5 % laukaisuvirrasta 10 asteen ympäristön siirtymää kohti.

Vaihe{0}}häviösuoja on heikko tai puuttuu.Yksi-vaihekompensoituja lämpöreleitä on olemassa (differentiaalivipurakenne), mutta kuormitetun moottorin todellinen vaihehäviö vaatii usein 2,5-kertaisen nimellisvirran jäljellä olevissa vaiheissa ennen laukaisua -, johon mennessä roottori on vaurioitunut.

Ei lämpömuistia tehohäviössä.Katkaise ohjausteho ajon jälkeen, ja bimetalli jäähtyy mekaanisesti. Rele "unohtaa" ylikuormitustapahtuman. Käynnistä kuuma moottori uudelleen ja käynnistät lämpömallin kylmästä -, joka on vaarallinen automaattisissa-nollausjärjestelmissä.

Karkea säätö.Kellotaulu, jossa on ehkä 6-10 asetusta, jotka kattavat ±20 % FLA:sta. Hienosäätö tiettyyn moottorihuoltotekijään? Ei tapahdu.

Elektroninen ylikuormitusrele: Ohjelmisto{0}}määritelty moottorin suojaus

Puolijohdereleet - Eaton C440, Siemens SIRIUS 3RB, Allen-Bradley E300, Schneider TeSys T - korvaavat bimetallin virtamuuntajilla, jotka syöttävät ASIC- tai mikroprosessoria, joka käyttää todellista I²t-lämpöalgoritmia. Matematiikka on identtinen valmistajan julkaiseman moottorin lämpövauriokäyrän kanssa (katso moottoreille ja generaattoreille tarkoitettu NEMA MG 1 -standardi).

Mitä tämä arkkitehtuuri ostaa sinulle:

Moottorisuojan ylikuormitusreletoiminnosta tulee ohjelmoitava mekaanisen sijaan - määrität laukaisuluokan, nollaustilan, varoitusrajat ja jopa käynnistyvät-per-tuntirajoitukset paneelin käyttöliittymästä tai PLC:stä.

Todellinen vertailu tehdaslattialta

Testasin molempia tekniikoita 75 hv:n murskainmoottorilla louhosasiakkaassa 2022 - samassa moottorimallissa, samassa käyttöjaksossa, yksi uusinta tekniikkaa kohden 14 -kuukauden aikana. Bimetallipuoli (luokka 20) laukaisi 23 kertaa, joista 9 oli ympäristöön liittyviä häiriöitä elokuun aikana (paneeli saavutti 52 asteen sisäkulman). Suunnittelematon kokonaisseisokki: noin 11 tuntia.

Vaihdoimme toisen yksikön Allen-Bradley E300:een, jossa oli Class 20 -asetus sekä 25 %:n epätasapaino ja 4 käynnistystä/tunti. Seuraavien 14 kuukauden aikana: 6 matkaa, kaikki laillisia (kaksi tukostapahtumaa, kolme verkkojännitteen laskua, yksi käämivika havaittu aikaisin). Seisonta-aika putosi noin kolmeen tuntiin, ja tietoliikennemoduuli ilmoitti heikentävästä laakerivirran allekirjoituksesta kuusi viikkoa ennen vikaa -, jota lämpöyksikkö ei olisi voinut säästää.

~480 dollarin hinta-deltan takaisinmaksu? Alle neljä kuukautta.

Kumpi sinun pitäisi todella määritellä?

Default to electronic when any of these apply: motor >30 HP, vaihteleva kuormitusprofiili, korkea-ympäristöpaneeli, kriittinen prosessi, usein käynnistykset tai mikä tahansa etävalvonnan tarve. Käytä bimetallia pienille kiinteäkuormaisille-moottoreille (tuulettimet, yksinkertaiset pumput) ilmastosäädellyissä-tiloissa, joissa capex-delta on todella tärkeä ja kiusallinen matka ei maksa mitään.

Nyrkkisääntö Annan käyttöönottoinsinööreille: jos moottori maksaa yli 2 000 dollaria tai kestää yli 30 minuuttia tuotannon seisokkeja uudelleenkäynnistykseen, sähköinen rele on jo perusteltu paperilla.

Tarkempia teknisiä ohjeita varten IEEE 3004.8-2016 kattaa moottorin suojauksen koordinoinnin yksityiskohtaisesti, ja OSHA 1910.305 -sähköjohdotusvaatimukset viittaavat suojausstandardeihin, jotka viime kädessä ohjaavat näitä tekniikkavalintoja. Kun olet valinnut laitteiston, seuraava kysymys on, mikä oikeastaan ​​aiheuttaa näiden releiden laukeamisen päivittäisessä käytössä - ja kuinka erottaa todellinen vika häiriötapahtumasta.

Yleisiä syitä moottorin ylikuormitukseen, joka laukaisee releen laukaisun

Suurin osa ylikuormituslaukaisuista juontaa juurensa viiteen syylliseen: mekaaniset tukokset käytetyssä kuormassa, jännitteen lasku tai epätasapaino virransyötössä, laakerien heikkeneminen moottorin sisällä, liiallinen ympäristön lämpö kotelossa ja prosessin -sivuongelmat, kuten tukkeutuneet pumput tai yli{1}}kuormitetut kuljettimet. Rele laukeaa harvoin ilman syytä - ja moottorin suojauksen ylikuormitusreletoiminto on erityisesti suunniteltu paljastamaan nämä vikatilat ennen käämien palamista. Lue matka, älä vain nollaa sitä.

Mekaaniset tukokset ja lukitut{0}}roottoritapahtumat

Juttunut akseli vetää lukittua-roottorivirtaa (LRC) - tyypillisesti 600–800 % täydestä-kuorma-ampeerista - millisekunnissa. Rele näkee tämän massiivisena ylivirtana ja sen pitäisi laukea 10 sekunnissa luokan 10 asetuksella. Yleisiä mekaanisia syitä ovat vieraat esineet pumpun juoksupyörissä, kuljetinmateriaalin tukokset, takertuneet vaihteistot ja vialliset akselikytkimet.

Jäljitin kerran toistuvan luokan 20 laukaisun 75 hv:n murskaimen moottorissa halkeilevaan joustavaan kytkimeen, joka sitoi ajoittain. Moottori toimi hyvin kuormittamattomissa-testeissä, mutta laukaisi täydellä syöttönopeudella 40–60 minuutin välein. Releen laukaisuloki osoitti 520 A:n huippuvirrat 98 A:n FLA:ta vastaan ​​- mekaanisen rajoituksen vuoksi, ei termisen ryöminnän vuoksi. Kytkimen vaihto eliminoi laukaisut kokonaan.

Jännitteen lasku, epätasapaino ja syöttö{0}}sivuongelmat

Moottorit ovat vakio{0}}teholaitteita. Pudota jännitettä 10 % ja virta nousee noin 10–15 % vääntömomentin ylläpitämiseksi - katkeaminen työntää helposti täyteen ladatun moottorin ylikuormitusalueelle. NEMA MG 1 määrittelee, että moottoreiden tulee toimia ±10 %:n sisällä tyyppikilven jännitteestä; bändin ulkopuolella, odota häiritseviä matkoja.

Jännitteen epätasapaino on pahempi. 3,5 %:n jänniteepätasapaino voi aiheuttaa jopa 25 %:n virran epätasapainon Yhdysvaltain energiaministeriön moottorivihjesivun mukaan. Syitä ovat epätasaiset yksivaiheiset -vaihekuormitukset samassa syöttölaitteessa, löysät liitännät irtiliitännöissä, syöpyneet kontaktorin kärjet tai muuntajavika.

Diagnostinen vinkki:Mittaa linjan-–-jännite moottorin liittimistä kuormitettuna -, ei MCC-väylästä. 4 V ero tarkoittaa usein 15 V pudotusta moottorissa.

Punainen lippu:Yksi vaihe on 8–12 % kuumempi kuin muut IR-skannauksessa - klassinen epätasapainosignaali.

Laakerivika ja sisäinen kitka

Heikentyneet laakerit lisäävät pyörimiskitkaa ja pakottavat moottorin vetämään enemmän virtaa nopeuden ylläpitämiseksi. Nousu on asteittainen - ehkä 3–5 % viikkojen aikana -, kunnes releen lämpömalli vihdoin sanoo tarpeeksi. Tämä on juuri se hitaan{6}}ajautumisskenaarion lämpömuisti, jota varten rakennettiin.

Merkkejä, jotka viittaavat laakereihin kuormituksen sijaan: laukaisuaika lyhenee jokaisella nollauksella, moottorin runko käy 15–20 astetta lämpimämpää kuin perusviivan IR-lukemat ja tärinätasot ylittävät 0,3 tuumaa sekunnissa taajuusmuuttajan päätetuella. Suosittelen ottamaan värähtelyspektrin ennen kuin otat prosessin olevan ongelma - laakerivikataajuudet (BPFO, BPFI) ilmaantuvat käyntinopeuden tunnusomaisilla kerrannaisilla kauan ennen kuin virta kertoo koko tarinan.

Liian korkea ympäristön lämpötila

Ylikuormitusrele kalibroidaan olettaen, että normaali ympäristön lämpötila on - tyypillisesti 40 astetta NEMA--luokitelluille laitteille. Kuuman MCC-kennon sisään asennetut bimetallireleet näkevät kaapin lämpötilan, eivät vain moottorin virtaa. 55 asteen kulmassa oleva relepaneeli laukeaa 10–15 % nopeammin kuin sen valitsin antaa ymmärtää.

Kaksi kenttäkorjausta, joita käytän säännöllisesti:

Ympäristö{0}}kompensoidut bimetallireleet(katso "lämpötilakompensoitu" -spesifikaatio) - niissä on toinen bimetallinauha, joka poistaa kaapin lämmön.

Elektroniset releet ulkoisilla PT100-tuloilla- ne mittaavat moottorin todellisen käämin lämpötilan sisäänrakennettujen RTD-laitteiden avulla, jotka ovat täysin immuuneja kaapin ympäristölle.

Ajettuja-kuormitusongelmia

Rele saa usein kiinni prosessin ennen kuin käyttäjä huomaa. Tyypilliset syylliset:

Kuinka tulkita matkatapahtumaa

Älä vain paina reset-näppäintä. Elektroniset releet kirjaavat laukaisuvirran, laukaisun syyn ja joskus vaiheepätasapainoprosentin - lukevat ne ensin. Tässä on diagnostiikkasarja, jonka käyn läpi jokaisen huomiotekstin yhteydessä:

Tarkista matkakoodirelenäytössä (ylikuormitus, vaihekatkos, jumiutuminen, maasulku). Jokainen viittaa eri epäonnistuneisiin perheisiin.

Mittaa kaikki kolme vaihevirtaa ja jännitettämoottorin liittimissä ennen uudelleenkäynnistystä. Vertaa tyyppikilven FLA-arvoon ja ±10 % jännitteeseen.

Tunnustele tai IR{0}}skannaa moottorin runko- kuuma moottori ajon jälkeen viittaa todelliseen lämpöylikuormitukseen; viileä moottori viittaa syöttö- tai johtovikaan.

Odota jäähtymisjaksoa(5–30 minuuttia riippuen luokasta ja lämpömuistista) ennen nollausta. Toistuvat laukaisut muutamassa minuutissa osoittavat, että perimmäinen syy ei ole korjattu.

Kirjaa tapahtumapäivämäärä, nykyinen lukema, ympäristö ja prosessin tila. Kolme matkaa kuukaudessa samalla moottorilla on malli, ei huonoa onnea.

Kun sama moottori laukeaa kahdesti vuorossa, vastaus on melkein koskaan "lisää valitsinta". Se vain peittää oireen ja siirtää vauriot releestä käämeihin. NEMA MG 1 -standardi ja EASA:n perusvikaoppaat kannattaa pitää paikallaan nykyisten allekirjoitusten ja vikatyyppien välisen syvemmän korrelaation saamiseksi.

Ylikuormitusreleet vs. katkaisijat ja moottorinsuojareleet

Lyhyt vastaus:Ylikuormitusrele suojaa mekaanisen kuormituksen, vaihehäviön tai lämpörasituksen aiheuttamalta jatkuvalta ylivirralta - tyypillisesti 100–800 % täydestä -kuorma-ampeerista. Katkaisija tai sulake suojaa oikosululta ja maasuluilta - tyypillisesti 1 000 %+ FLA:sta, ratkaistaan ​​millisekunneissa. Moottorinsuojarele (MPR) yhdistää sekä jännitteen, eristyksen että tiedonsiirtotoiminnot. Ne eivät ole keskenään vaihdettavissa. Ne ovat kerroksittain.

Tee tämä väärin ja joko poltat moottorin tai räjäyttät paneelin. Olen nähnyt molemmat.

Kolme laitetta tekevät kolmea eri työtä

Tässä on puhtain tapa ajatella moottorin piirien suojausta: jokainen laite käsittelee tietyn vian suuruuden ja vasteajan. Moottorisuojan ylikuormitusreletoiminto sijaitsee keskikaistalla - hidas, lämpö, ​​virta-seuraa. Katkaisija istuu yläosassa - nopea, magneettinen, hetkellinen. Yhdessä ne muodostavat sen, mitä NEC:n artikla 430 kutsuu täydelliseksi moottorin haarapiiriksi.

Miksi katkaisija ei yksin pelasta moottoriasi

Yleinen virhe pienemmissä asennuksissa: joku olettaa, että ylävirran katkaisija "tarttuu" moottorin ylikuormitukseen. Ei tule. 30 A lämpömagneettinen katkaisija, joka syöttää 10 hv:n moottoria (noin 14 A FLA 480 V:lla) voi istua iloisesti 22 A:n jännitteellä tuntikausia - 157 %:n ylikuormituksessa, joka kypsentää käämin eristyksen alle 20 minuutissa NEMA MG-1:n lämpörajojen mukaisesti.

Katkaisijat on kalibroitujohdotussuojaa. Ylikuormitusreleet on kalibroitumoottorisuojaa. Erilaisia ​​lämpömalleja, eri käyttötarkoituksia. Ohita rele, niin eristysluokan F käämit rikkoutuvat vuosia ennen niiden 20 000 tunnin suunniteltua käyttöikää.

Missä moottorinsuojareleet (MPR) muuttavat yhtälön

MPR - ajattelee, että Schneider TeSys T, Siemens SIMOCODE tai Eaton C441 - on integroitu vastaus. Yhdellä laitteella saat:

Ylikuormitussuojatodellisella RMS-virrantunnistimella

Vaihehäviön, peruutuksen ja epätasapainon havaitseminen

Maa{0}}vian havaitseminenjopa 20 % FLA:sta

PTC termistoritulosuoralle käämityslämpötilalle

Ali-/ylijännitteen ja tehokertoimen valvonta

Modbus-, PROFINET- tai EtherNet/IP-tiedonsiirtoennakoivia huoltotietoja varten

Mitä he tekeväteitee: keskeytä 25 kA oikosulku. Tarvitset edelleen MCCB:n tai sulakkeen ennen MPR{2}}-pohjaista käynnistintä. MPR käskee kontaktoria avautumaan; kontaktorilla ei ole mainitsemisen arvoista oikosulku{4}}katkosarvoa.

Kenttäoppitunti: 47 000 dollarin oppitunti kerrostamisesta

Vuonna 2022 tarkastamassani jäteveden pumppausprojektissa urakoitsija oli asentanut laadukkaat MCCB:t kuuteen 75 hv:n raaka-jätevesipumppuun, mutta ohitti ylikuormitusreleet - perustellen "katkaisin peittää sen". 14 kuukauden sisällä kaksi moottoria epäonnistui yksittäisen-vaihetapahtuman vuoksi, joka johtui hyötymuuntajan toisioyksikön löystyneestä korvakkeesta. Katkaisijat eivät koskaan lauenneet - linjavirta kahdessa jäljellä olevassa vaiheessa oli vain 165 % FLA:sta, selvästi alle magneettilaukaisun. Takaisinkelauskustannukset: 47 000 dollaria ja yhdeksän päivää ohituspumppausta. 180 dollarin elektroninen ylikuormitusrele, jossa on vaihehäviön havaitseminen, olisi lauennut alle 3 sekunnissa. Se on moottorinsuojauksen ylikuormitusreletoiminto yhdellä lauseella: niiden hitaiden vikojen havaitseminen, joita katkaisijaa ei koskaan suunniteltu näkemään.

Nyrkkisääntö kerrokselliselle koordinaatiolle

Oikosulkulaite-: suojaa johtimia ja paneelia. Ylikuormitusrele: suojaa moottoria termisesti. MPR: lisää diagnostiikkaa ja huippuluokan-moottorin-suojauksen. Valitse moottorikustannusten, seisokkien kustannusten ja kriittisyyden - perusteella, ei sen mukaan, mikä sopii koteloon.

Alle 5 hv:n moottoreille ei--kriittisillä kuormituksilla, MCCB ja perusbimetallirele sopivat hyvin. Yli 50 hv:n moottoreissa, moottoreissa, joissa on pitkät uudelleenkäynnistysajat tai missä tahansa prosessissa, jossa odottamaton sammutus maksaa yli 10 000 dollaria/tunti, MPR maksaa itsensä takaisin yhdellä vältetyllä vialla. Sekä OSHA 1910.305 -johdotusstandardit että IEC 60947-4-1 kodifioivat tämän kerrostetun lähestymistavan – niissä ei käsitellä näitä laitteita vaihtoehtoina.

Seuraava kysymys - ja se, joka määrittää, toimiiko jokin näistä todella: kuinka mitoit oikein ylikuormitusreleen laukaisuasetuksen tietylle moottorillesi? Siellä useimmat asennukset epäonnistuvat.

Kuinka mitoittaa ja asettaa ylikuormitusrele moottorillesi

Nopea vastaus:Aseta ylikuormitusrele moottorin täyskuormitusampeeriin (FLA) tyyppikilvestä ja säädä sitten ylöspäin huoltokertoimella -, joka on tyypillisesti 115 % FLA:sta 1,15 SF-moottoreille tai 125 % NEC 430.32(A)(1) -standardin mukaan, kun käytät erillistä ylikuormitussuojaa. Valitse laukaisuluokka, joka vastaa kuormasi aloitusprofiilia (luokka 10 tavallisille, luokka 20 korkea-hitauksille, luokka 30 pitkä{11}}käynnistyspumpuille ja kuljettimille). Kompensoi ympäristön lämpötila, jos rele ja moottori ovat eri ympäristöissä. Tarkista asetus puristinmittarilla todellisessa kuormituksessa - älä luota pelkästään tyyppikilpeen.

6-vaiheinen mitoitustyönkulku, joka todella toimii

Tässä on työnkulku, jonka läpikäyn jokaisen käyttöönottoinsinöörin läpi. Ohita askel, niin saat joko häiritseviä matkoja tai palaneen käämin. Kumpikaan ei ole halpa.

Lue moottorin tyyppikilpi FLA.Ei katkaisijan kokoa. Ei kaapelin kapasiteetti. FLA - virta, jonka moottori käyttää nimellisjännitteellä, -taajuudella ja mekaanisella kuormituksella. 15 kW:n 400 V TEFC-moottorilla tämä on tyypillisesti noin 29–31 A.

Tunnista palvelutekijä (SF).Useimmat teollisuusmoottorit ovat 1.0 tai 1.15. 1,15 SF tarkoittaa, että moottori voi käydä jatkuvasti 115 %:lla FLA:sta ilman lämpövaurioita.

Käytä NEC 430.32 -kerrointa.NFPA 70 National Electrical Coden mukaan ylikuormituslaitteet moottoreille, joiden SF on suurempi tai yhtä suuri kuin 1,15 tai 40 asteen lämpötilan nousuluokitus, on mitoitettu 125 %:iin FLA:sta; kaikki muut moottorit 115% FLA:sta.

Valitse matkaluokka.Luokka 10 laukeaa alle 10 sekunnissa 6× FLA - oletusarvo useimmille kuormille. Luokka 20 on vakiona kompressoreille ja raskaille{6}}käynnistyspumpuille. Luokka 30 on varattu suurille tuulettimille, sentrifugeille ja muille suuren-hitauskäytöille, joissa käynnistysajat ylittävät 15 sekuntia.

Käytä ympäristön kompensointia.Jos se on bimetallirele 55 asteen paneelin sisällä ja moottori on 25 asteen pumppuhuoneessa, rele laukeaa aikaisin. Käytä ympäristön-kompensoitua mallia tai vaihda sähköiseen.

Vahvista kenttä-.Kiinnitä moottorin johdot normaalin käytön aikana. Jos mitattu virta on 22 A 29 A FLA-moottorissa, aseta valitsin asentoon ~29 A -, ei 22 A. Rele suojaa moottorin suorituskykyä, ei nykyisen kuormituksen ruokahalua.

NEC 430.32 -pikaviitetaulukko

Kohdan 430.32(C) "säädettävä ylöspäin" -lauseke on tärkeä. Jos moottori ei käynnisty ilman laukaisua ja perusasetus on oikea, koodin avulla voit törmätä -, mutta vain kattoon ja vain, jos vianmääritys on sulkenut pois todellisen vian.

Todellinen kokomittaus, joka maksoi 18 000 dollaria

Testasin tätä työnkulkua viallisella 75 kW:n keskipakopumpulla jätevesilaitoksella, joka oli polttanut kaksi moottoria 14 kuukaudessa. Edellinen sähköasentaja oli asettanut elektronisen ylikuormituksen arvoon 165 A - selvästi 144 A:n tyyppikilven FLA - yläpuolelle, koska moottori laukaisi jatkuvasti käynnistyksen yhteydessä. Klassinen bändi-apu.

Todellinen ongelma: luokan 10 laukaisukäyrä pumpussa 22 -sekunnin nestekuormitetulla käynnistyksellä. Pudotimme nykyisen asetuksen takaisin arvoon 150 A (144 × 1,04, koska SF oli vain 1,0 50 asteen ympäristön alenemisen jälkeen), vaihdoimme luokkaan 20 ja otimme lämpömuistin käyttöön. Nolla häiriöitä seuraavan 18 kuukauden aikana, ja laakerien lämpötilat putosivat 8 astetta, koska moottori ei enää ollut kroonisesti ylikuormitettu. Korjauskustannukset yhteensä: yksi iltapäivä. Aiemmat moottorin vaihdot: noin 18 000 dollaria osina ja seisokkeina.

Viisi yleistä asetusvirhettä, jotka heikentävät suojaa

Asetus mitattuun käyttövirtaan FLA:n sijaan.Tämä antaa sinulle 20–30 % turvakaistan paperille, mutta jättää nollamarginaalin jännitteen laskulle tai kuorman heilahteluille. Moottorin suojauksen ylikuormitusreletoiminto suojaa moottorin täyttä lämpökapasiteettia -, ei tiistai-iltapäivän kuormituslukemaa.

Oletusarvo on luokka 10 suurilla{1}}inertiakuormilla.Luokan 10 rele kuormitetussa myllyssä tai pitkässä-putkistopumpussa laukeaa jokaisen käynnistyksen yhteydessä. Tarkista moottorin kiihtyvyysaika; jos se ylittää 10 sekuntia, tarvitset luokan 20 tai 30.

Ympäristön lämpötilan delta huomioimatta.Bimetallireleiden perusviiva 40 asteen ympäristössä IEC 60947-4-1:n mukaisesti. 60 asteen MCC-huoneessa oleva rele, joka ohjaa moottoria ulkona 10 asteessa, laukeaa noin 85 %:ssa asetuspisteestään.

Unohdan korkean{0}}ampeerin moottoreiden CT-suhteen.Yli ~100 A elektroniset releet tunnistavat yleensä virtamuuntajien kautta. Jos CT on 200:5 ja valitset "30 A", suojaat itse asiassa 1 200 A:lla. Olen nähnyt tämän johdon 300 hv:n moottorina, jolla ei ole käytännössä lainkaan suojaa.

Ei koskaan nollaa käämityksen jälkeen.Uudelleenkelattujen moottoreiden vastus ja hyötysuhde ovat usein hieman erilaisia. Mittaa FLA uudelleen- ja kalibroi uudelleen - vanha nimikilpi on nyt historiallinen artefakti.

Katso syvempi koordinointityö NEMA ICS 2:sta ja valmistajan laukaisukäyristä. Eaton, Siemens, ABB ja Schneider julkaisevat kaikki ilmaisia ​​käyränvalintatyökaluja - käyttävät niitä ennen kuin sitoutuvat matkaluokkaan. Oikean kokoinen rele koordinoi alkuvirran oikosulkusuojauslaitteen (SCPD)

Usein kysyttyjä kysymyksiä ylikuormitusreleen suojauksesta

Kun olen ottanut käyttöön satoja moottorin käynnistimiä pumppuasemilla, kuljetinlinjoilla ja LVI-laitoksissa, samat kysymykset tulevat jatkuvasti postilaatikkooni. Tässä on suorat vastaukset tärkeimpiin - niihin, jotka määrittävät, suojaako ylikuormitusrele todella moottoria vai laukeaako se vain häiritsevästi-, kunnes joku hyppää sen irti.

Miksi ylikuormitusreleeni laukeaa jatkuvasti, vaikka moottori näyttää hyvältä?

Yhdeksän kertaa kymmenestä toistuva laukaisu tarkoittaa, että rele tekee tehtävänsä - ei ole viallinen rele. Ennen kuin vaihdat mitään, kiinnitä todellinen-RMS-ampeerimittari kaikkiin kolmeen vaiheeseen normaalin ajojakson aikana ja vertaa jokaista lukemaa tyyppikilven FLA-arvoon.

Virta yli 105 % FLA- todellinen mekaaninen ylikuormitus. Tarkista laakerit, hihnan kireys, kuorman kytkentä.

Vaiheen epätasapaino yli 5 %- tarjonnan-puolen ongelma. NEMA MG 1 vaatii moottorin alentamista jopa 25 % 5 % jännitteen epätasapainossa.

Nykyinen spesifikaatiossa, vielä matkoja- ympäristön lämpötila releen ympärillä ylittää 40 astetta tai valitsin on asetettu FLA:n alapuolelle.

Matkat vain käynnistyksen yhteydessä- matkaluokka on liian alhainen. Siirry luokasta 10 luokkiin 20 tai 30 suuria{5}}inertiakuormia varten.

Eräässä auditoimassani paperitehtaassa toistinlaukaisu 75 kW:n jauhinmoottorilla osoittautui vialliseksi kontaktoriksi: kuoppaiset koskettimet putosivat yhden vaiheen 40 ms:ksi sulkemisen aikana, minkä elektroniikkarele merkitsi oikein vaihehäviöksi. Vika oli kontaktori, ei rele.

Pitäisikö minun nollata ylikuormitusrele manuaalisesti vai automaattisesti?

Manuaalinen nollaus, lähes kaikissa teollisissa sovelluksissa. Automaattinen nollaus on vaarallista, koska se piilottaa taustalla olevan vian ja voi käynnistää uudelleen jonkun työskentelevän moottorin ajolaitteen.

OSHA:n lockout/tagout-kehys (29 CFR 1910.147) sulkee pois automaattisen-nollauksen, jos odottamaton käynnistys voi vahingoittaa henkilökuntaa. Suppeissa poikkeuksissa - etäpumppuasemat, jäähdytyskompressorit valvomattomilla paikoilla - pitäisi silti sisältää matkalaskuri ja huoltohälytys. Olen nähnyt jäähdytystornin tuulettimen käyvän läpi 14 automaattista-nollausta yhdessä vuorossa ennen kuin se palaa loppuun. manuaalinen nollaus olisi saanut sen kiinni matkalla #1.

Suojaako ylikuormitusrele oikosululta?

Ei. Tämä on yleisin yksittäinen väärinkäsitys ylikuormitusreletoiminnosta moottorin suojauksessa. Ylikuormitusreleet on suunniteltu 100–800 % FLA-alueen ylivirroille, joiden vasteajat vaihtelevat sekunneista minuutteihin. Pultattu oikosulku voi saavuttaa 10,000+ ampeeria yhdessä jaksossa (16,7 ms 60 Hz:llä) - releen koskettimet hitsautuisivat ennen kuin se koskaan laukaisisi.

Oikosulkusuojaus- on ylävirran laitteen tehtävä: amoottorin piirisuoja (MCP), valettu -kotelovirtakatkaisija taisulakkeet, joiden koko on NEC 430.52. Kolme laitetta toimivat ryhmäkatkaisijana - oikosulkujen katkaisijana, kontaktorina kytkentää varten, ylikuormitusreleenä lämpösuojaa varten. Poista mikä tahansa, ja suojausjärjestelmä romahtaa.

Kuinka usein ylikuormitusreleitä tulee testata?

NETA MTS-2023 ("Standard for Maintenance Testing Specifications") julkaisee hyväksyntätoleranssit - tyypillisesti ±15 % julkaistusta laukaisuajasta 300 % asetuksesta. Jos rele laukeaa kyseisen ikkunan ulkopuolella ensisijaisen ruiskutuksen aikana, vaihda se.

Voinko käyttää yhtä ylikuormitusrelettä kahdelle moottorille?

Vain jos molemmat moottorit toimivat yhdessä, aina ja yhdistetty FLA on yhden releen alueella. NEC 430.32 sallii ryhmämoottorisuojauksen tietyissä olosuhteissa, mutta en suosittele sitä. Yksittäiset viestit maksavat 40–200 dollaria; yksi palanut{5}}moottori maksaa 2 000–50 000 dollaria plus seisokit. Matematiikka on harvoin lähellä.

Mitä "matkaluokka" oikeastaan ​​tarkoittaa sekunneissa?

Laukaisuluokka on enimmäisaika, jonka rele laukeaa 600 %:lla sen hetkisestä asetuksesta alkaen kylmätilasta:

Luokka 10- matkaa 10 sekunnin sisällä. Uppopumput, hermeettiset kompressorit.

Luokka 20- matkaa 20 sekunnin sisällä. yleiskäyttöinen-työhevonen.

Luokka 30- laukaisua 30 sekunnin sisällä. Suuri-inertiatuulettimet, sentrifugit, murskaimet

.

Poistavatko VFD:t ylikuormitusreleen tarpeen?

Nykyaikaisissa taajuusmuuttajakäytöissä on elektroninen moottorin ylikuormitus (oletusarvoisesti luokka 10/20, UL 508C -standardin mukaan), joka täyttää NEC 430.32:n, kun VFD on listattu kyseiselle toiminnolle. Erillinen ylikuormitusrele tulee valinnaiseksi -, mutta määritän silti sellaisen kriittisille kuormille, kun moottori on suorassa-on-linjassa VFD-ohitustilan aikana. Vyön-ja-jousien suojaus maksaa vähemmän kuin suunnittelematon sammutus.

Tärkeimmät tiedot ja seuraavat vaiheet luotettavaan moottorinsuojaukseen

Kolme toimintoa. Yksi laite. Se on sen ydinylikuormitusreletoiminto moottorin suojauksessa: jatkuva ylivirta- ja terminen ylikuormitussuoja, vaihehäviön ja epätasapainon tunnistus ja laukaisuluokan koordinointi lämpömuistin tukemana. Kun otat nämä kolme oikein, voit estää noin 80 % sähköjännityksen aiheuttamista käyttömoottoreista - -. IEEE-tutkimukset luokitellaan jatkuvasti johtavaksi suunnittelemattoman moottorin vaihdon aiheuttajaksi.

Kolme suojaa yhdellä silmäyksellä

Valinta ja koko - Ei--neuvotteleva asia

Ohita arvailu. Käytä tyyppikilpeä FLA, älä katkaisijan arvoa, älä moottorin hevosvoimaa kerrottuna jollain peukalosääntöllä. Moottoreille, joiden käyttökerroin on 1,15, aseta 115–125 % FLA:sta. 1,0 SF-moottoreille yläraja 115 %. Yhdistä laukaisuluokka kuormitushitaukseen - Luokka 10 pumpuille ja puhaltimille, luokka 20 kuljettimille ja kompressoreille, luokka 30 sentrifugeille, suurille puhaltimille ja kaikille, joiden käynnistysaika on yli 10 sekuntia.

Elektroniset releet maksavat itsensä nopeasti takaisin kriittisissä asemissa. Viime vuonna jälkiasentamani 75 kW:n jäähdytystornin tuulettimeen vaihdoin bimetalliyksikön elektroniseen releeseen, jossa oli maasulku ja vaiheepätasapaino, mikä vähensi haitallisia laukaisuja kuudesta vuosineljänneksestä nollaan ja havaitsin heikkenevän staattorin käämityksen kolme viikkoa ennen kuin se olisi epäonnistunut katastrofaalisesti - noin 14 dollarin, moottorin ja 0 dollarin työvoiman säästökerroin.

Tarkastuslista olemassa oleville moottorinohjauskeskuksille

Kulje omaa asiakaskeskustasi tämän luettelon avulla. Löydät todennäköisesti vähintään yhden ongelman 10 aloittajaa kohti:

Tarkista valitsimen asetus moottorin tyyppikilvestä FLA.Moottorin vaihdoista johtuvat yhteensopimattomuudet ovat yleisin havainto - joku korvasi 15 hv:n moottorin 18,5 hv:n yksiköllä, eikä kukaan nollannut ylikuormitusta.

Varmista, että matkaluokka vastaa kuormatyyppiä.Luokan 10 releiden suuret-hitauskuormat aiheuttavat kroonisen häiritsevän laukaisun; operaattorit "ratkaisevat" tämän nostamalla valitsin, mikä kumoaa suojauksen kokonaan.

Tarkista, onko ohitettuja tai hyppyjä ylikuormituksia.Se tapahtuu. Useammin kuin kukaan myöntää.

Tarkista vanhempien bimetalliyksiköiden lämmitinelementit.Värin muuttuneet, syöpyneet tai väärän kokoiset lämmittimet on vaihdettava. Risti-vertaa valmistajan luettelossa olevaa lämmitystaulukkoa todelliseen FLA:han.

Testaa laukaisumekanismia.Käytä integroitua testipainiketta tai ruiskutustestiä. Yli 15 vuotta vanhoja releitä, joilla ei ole matkahistoriaa, epäillään -, että ne eivät ehkä ole koskaan lauenneet tai ne eivät ehkä enää toimi.

Tarkista matkahistorialokit sähköisistä releistä.Toistuvat vaiheepätasapainotapahtumat viittaavat hyötykäyttöön{0}}sivuongelmiin; toistuvat lämpölaukaisut viittaavat kuormitus- tai jäähdytysongelmiin.

Tarkista omatehoisten elektronisten releiden CT-suhteet ja johdotukset.Käänteinen CT tai väärä väliotto tekee suojan sokeaksi.

Uusien asennusten määrittäminen

Uusille yli 7,5 kW:n moottoreille määritä elektroniset ylikuormitusreleet, joissa on vaihekatkos, epätasapaino, maasulku ja tietoliikenne (Modbus, Profibus tai EtherNet/IP). Lisäkustannukset - tyypillisesti 80–200 $ per aloitus- on vähäpätöinen diagnostiseen arvoon ja lämmityselementtien-varaston poistoon nähden. Vaadi IEC 60947-4-1 kansainvälisten hankkeiden tai NEMA ICS 2:n noudattamista Pohjois-Amerikan töissä ja tarkista NFPA 70:n (NEC) artiklan 430 mukainen moottorin haarapiirien suojausvaatimukset.

Älä unohda ihmiskerrosta. Dokumentoi ylikuormitusasetukset Oman asiakaskeskuksen korkeuspiirustuksessa, merkitse jokaiseen käynnistimeen sen palvelema moottori ja oikea valitsinasetus ja kouluta huoltoteknikot selvittämään nollauksen-ja -ajotilanteen ja juurisyyanalyysiä vaativan laukaisun erot. Rele, joka laukeaa kahdesti vuoron aikana, kertoo sinulle jotain - kuuntele sitä.

Kolme seuraavaa toimintoasi

Tällä viikolla:Vedä viiden kriittisimmän moottorisi tyyppikilvestä ja varmista, että ylikuormitusvalitsin asetukset ovat 115–125 % FLA:sta.

Tämä vuosineljännes:Tarkista koko Oma asiakaskeskus yllä olevan seitsemän{0} pisteen tarkistusluettelon avulla. Kirjaa jokainen löytö.

Tänä vuonna:Korvaa bimetalliset ylikuormitukset kriittisissä -käytöissä elektronisilla yksiköillä, jotka tarjoavat vaiheepätasapainon, maasulun ja laukaisuhistorian. Varaa päivitykseen 2–4 tuntia per aloittaja.

Moottorinsuoja ei ole hohdokas, mutta se on luotettavan teollisen toiminnan hiljainen selkäranka. Oikein määritetty, oikean kokoinen ja rutiininomaisesti tarkistettu ylikuormitusrele lisää moottorin käyttöikää vuosia ja pitää tuotantolinjat käynnissä. Sähkövoiman tutkimusinstituutti (EPRI) julkaisee erinomaisia ​​kenttätutkimuksia, jotka kannattaa merkitä kirjanmerkkeihin.