رله های حفاظتی موتورهای کوچک وبزرگ

رله‌های حفاظتی موتورهای کوچک وبزرگ

رله‌های حفاظتی

موتور الکتریکی اساسی‌ترین درایو در دوره مدرن صنعتی شدن‌است. از موتور AC کوچک که برای لوازم خانگی مختلف استفاده‌می‌شود تا موتور غول پیکر سنکرون و موتور القایی تا 10،000 اسب بخار برای کاربردهای مختلف صنعتی استفاده‌می‌شود.

از این رو موتورها باید در برابر خطاهای مختلف الکتریکی و مکانیکی حافظت شوند تا بتوانند به راحتی اهداف خود را انجام دهند. در انتخاب یک طرح صحیح حافظتی برای موتور الکتریکی ، باید مشخصات موتور را با دقت مورد توجه قرار‌داد.رله‌های حفاظتی

خطاهای موتور و عملکرد بد آن ممکن‌است به دو دلیل عمده ظاهر شود –

شرایط تحمیل شده توسط منبع تغذیه خارجی موتور یا همان برق شبکه،
خطا‌های داخلی ، چه در موتور و چه در کارخانه ای که موتور نصب شده‌است.

ولتاژهای تغذیه نامتعادل ، ولتاژ پایین ، توالی فاز معکوس و از بین رفتن سنکرونایزینگ (در مورد موتور سنکرون) در رده قبلی قرار‌می‌گیرند. دسته بعدی شامل خرابی‌های یاتاقان ، خطا‌های سیم‌پیچ استاتور ، خطا‌های زمین موتور و اضافه بار و غیره‌است.

میزان سیستم حفاظت موتور بستگی به هزینه‌ها و کاربردهای موتور الکتریکی دارد.

طرح حفاظت از موتور کوچک با رله‌های حفاظتی

معمولاً موتورهای تا 30 اسب بخار در رده‌های کوچک در نظر گرفته‌می‌شوند. حفاظت موتور کوچک در این حالت توسط فیوز HRC ، رله بیمتال و رله کاهش ولتاژ(آندر ولتاژ) – که همه در کنتاکتور موتور مونتاژ شده‌اند – قرار گرفته‌است.

بیشترین علت بروز سوختگی موتور در سیستم حافظت‌شده با فیوز LV ناشی از تک فاز شدن موتور‌است.

این تک فاز حتی اگر موتورها توسط رله بیمتال معمولی محافظت شوند ، ممکن‌است کشف نشده باقی بمانند.

این خطا با مجموعه ای از رله‌های ولتاژ متصل به خطوط قابل تشخیص نیست. از آنجا که ، حتی اگر یک فاز قطع باشد ، موتور emf قابل توجهی را در ترمینال فاز معیوب خود نگه می‌دارد و از این رو از افت ولتاژ در رله ولتاژ جلوگیری می‌‍شود.

با استفاده‌از مجموعه‌ای از سه رله عامل جریان همانطور که در مدار حفاظت موتور کوچک ارائه‌شده در زیر نشان داده‌شده‌است ، می‌توان مشکلات تشخیص تک فاز را برطرف‌کرد.

رله‌های عامل جریانی رله‌های آنی بسیار ساده هستند. در این رله عمدتا دو قسمت وجود دارد یکی سیم‌پیچ جریان و دیگری یک یا چند کنتاکت معمولاً باز‌است (NO).

کنتاکت‌های NO توسط mmf سیم پیچ جریان عمل می‌کنند. این رله به صورت سری با هر فاز از تغذیه و بک آپ توسط فیوز HRC متصل می‌شود.

هنگامی که موتور الکتریکی استارت و کار می‌کند ، جریان از سیم‌پیچ جریان رله محافظ عبور می کند. mmf سیم‌پیچ جریان باعث میشود که کنتاکت‌های NO بسته شوند.

اگر به طور ناگهانی یک تکفازی اتفاق بیفتد ، جریان مربوطه از طریق سیم‌پیچ جریان جاری می‌شود و کنتاکت‌های رله مربوطه به حالت NO خود تبدیل می‌شوند.

کنتاکت‌های NO هر سه رله به طور سری به هم وصل می‌شوند وبا تغذیه کنتاکتور سری می‌شود;. بنابراین اگر هر یک از کنتاکت رله باز شود ، منتج به آزاد شدن کنتاکتور موتور و از این رو موتور متوقف می‌شود.

حافظت از موتورهای بزرگ با رله‌های حفاظتی

موتورهای بزرگ مخصوصاً موتورهای القایی نیاز به حافظت در برابرموارد زیر را دارند :

خرابی یاتاقان موتور ،
اضافه دمای موتور ،
خرابی سیم پیچ موتور ،
چرخش معکوس موتور

خرابی یاتاقان موتور

یاتاقان های توپی و غلتکی برای موتور تا 500‌اسب بخار استفاده‌می‌شود و فراتر از این اندازه از یاتاقان‌های غلافی استفاده‌می‌شود. خرابی توپ یا غلتک معمولاً باعث می‌‍شود موتور خیلی سریع متوقف‌شود. به دلیل برخورد ناگهانی مکانیکی در یاتاقان موتور ، جریان ورودی موتور بسیار زیاد میشود. از آنجا که این سیستم حفاظت موتور باید برای غلبه بر جریان راه اندازی موتور بالا تنظیم‌شود حفاظت جریان که به ورودی موتور متصل است نمی تواند رضایت بخش باشد.. با تهیه رله حرارتی بر مشکل می‌توان غلبه کرد. از آنجا که جریان راه اندازی موتور زیاد است ، اما تنها در هنگام راه اندازی وجود دارد بنابراین برای این جریان هیچ تأثیر گرمایشی نخواهد‌داشت.

اما اضافه جریان به دلیل مشکلات مکانیکی برای مدت زمان بیشتری وجود دارد ، بنابراین اثر گرمایش زیاد خواهد بود. بنابراین حفاظت قفل شدن موتور یا مشکلات مکانیکی با رله اضافه بار حرارتی قابل ارائه‌است. حفاظت قفل شدن شفت روتور یا مشکلات مکانیکی همچنین میپتواند توسط رله اضافه جریان با محنی زمان مشخص، تریپ داده‌شود. در مورد یاتاقان غلافی ، دستگاه سنجش دما در خود بلبرینگ تعبیه شده‌است. این طرح از حفاظت موتور نسبت به یاتاقان موتور از اطمینان و حساسیت بیشتری برخوردار‌است ، زیرا حد تحمل حرارتی موتور کاملاً بالاتر از تحمل حرارتی بلبرینگ‌است. اگر اجازه ی تحمل اضافه دما را داشته باشیم و منتظر رله حرارتی موتور باشیم ، ممکن‌است بلبرینگ به طور دائم آسیب دید‌ه‌باشد. اگر دمای سنس‌شده بلبرینگ بیشتر از مقدار تعیین شده‌باشد ، دستگاه سنجش دما تعبیه شده در یاتاقان، موتور را متوقف می‌کند.

اضافه دمای موتور(گرمای بیش از حد)

دلیل اصلی گرمای بیش از حد موتور به دلیل گرمای بیش از حد سیم‌پیچ موتور، ناشی از فشار مکانیکی در بارگیری ، کاهش ولتاژ منبع تغذیه ، ولتاژ تغذیه نامتعادل و تک فاز شدن موتور است. گرمای بیش از حد ممکن‌است باعث کم شدن عمر عایق موتور شود ، از این رو با تهیه یک برنامه حفاظت مناسب از موتور باید از آن جلوگیری کرد. برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد ، موتور حتی در صورت اضافه بارهای بیشتر از10٪ نامی باید در 40 تا 50 دقیقه موتور قطع‌شود. رله محافظ باید بخاطر جریانهای توالی منفی در استاتور ناشی از عدم تعادل در ولتاژ تغذیه ، اثرات گرمایش مضر بر روی روتور موتور را در نظر بگیرد. موتور همچنین باید توسط رله حفاظتی در برابر تک فاز شدن موتور مانند قطع یک فاز هنگام کار با بار کامل یا تلاش برای استارت تنها با دو فاز حافظت شود.

خرابی سیم‌پیچ موتور

رله‌های حفاظت موتور باید دارای عناصر قطع فوری باشد تا خرابی سیم‌پیچ موتور مانند فاز به فاز و خطا‌های فاز به زمین را تشخیص دهد. ترجیحاً در زمان خطای فاز به فاز رله باید از مؤلفه توالی فاز مثبت جریان موتور و یک رله‌ی دیگر متصل‌شده به جریان باقی مانده در ترانس جریان جهت ارت فالت تحریک‌شود.رله های حفاظتی

چرخش معکوس موتور

مخصوصاً در مورد تسمه نقاله باید از چرخش معکوس موتور جلوگیری کرد. چرخش معکوس در هنگام استارت می‌تواند به دلیل برگشت ناخواسته فاز تغذیه ایجاد‌شود. رله حفاظتی موتور باید با یک واحد سنجش توالی منفی این نیاز را برآورده می‌کند. اگر چنین رله ای ارائه نشده‌باشد ، می‌توان از رله نوع وات متر استفاده‌کرد.