ZOSTAŃ PARTNEREM PORTALU

Firma Johnson Controls to światowy lider w zakresie zróżnicowanych technologii i przemysłu świadczący usługi dla klientów w ponad 150 krajach. 170 000 naszych pracowników tworzy wysokiej jakości produkty, usługi i rozwiązania umożliwiające optymalizację wydajności energetycznej oraz obsługowej budynków.

Korporacja Mitsubishi Electric, posiadająca 90 lat doświadczenia w zakresie dostarczania niezawodnych, wysokiej jakości innowacyjnych produktów w dziedzinie automatyki przemysłowej, produkcji, marketingu i sprzedaży urządzeń elektrycznych i elektronicznych. Programowalne sterowniki PLC, rozwiązania napędowe, roboty przemysłowe, panele dotykowe, wycinarki laserowe i sterownie CNC firmy Mitsubishi Electric zaliczają się do produktów najwydajniejszych na rynku i gwarantują sukcesy firmy już od ponad 30 lat.

WAGO jest producentem urządzeń automatyki przemysłowej i budynkowej oraz systemów połączeń dla elektrotechniki i elektroniki. Powstanie w 1951 roku firmy WAGO było wyrazem przekonania o słuszności obranego kierunku i stworzyło podwaliny pod dalszy rozwój technologii. Z czasem stała się ona standardem na całym świecie i teraz nie sposób wyobrazić sobie nowoczesnej instalacji elektrycznej czy systemu automatycznego sterowania bez wyrobów WAGO.

Exact matches only
Szukaj w tytule
Search in content
Szukaj postów i artykułów
Search in pages
Szukaj w katalogu firm

JAK ZABEZPIECZYĆ SILNIK ELEKTRYCZNY


JAK ZABEZPIECZYĆ SILNIK ELEKTRYCZNY
8597 wyświetleń

W momencie kiedy wybierzemy rodzaj silnika elektrycznego, obowiązkowo musimy go zaopatrzyć w odpowiednie zabezpieczenia. Dzięki nim ustrzeżemy się przed awariami naszej jednostki roboczej.  Przede wszystkim musimy zidentyfikować potencjalne zagrożenia, które będą negatywnie wpływać na jego pracę. Następnie przeanalizować najlepszy sposób zabezpieczenia się przed nimi. Przy doborze zabezpieczeń w silnikach również zwraca się uwagę na rodzaj jego zasilania, gdyż ma to wpływ na dobór elementów ochronnych.

Temat doboru zabezpieczeń do silników elektrycznych zależy od wielu czynników, silnika jak i budowy układu zasilania. Nie sposób wyczerpać tematu w jednym artykule ale spróbuję chociaż nakierować Was na jakie zagadnienia należy zwrócić uwagę.

Edit: Artykuł zawiera komentarze członków z grupy Automatyk może więcej.

KOLEJNOŚĆ ZABEZPIECZEŃ

Zabezpieczając silniki w klasycznej konfiguracji należy stosować następującą kolejność aparatów zabezpieczających i urządzeń:

  1. Źródło zasilania.
  2. Wyłącznik główny.
  3. Opcjonalnie zabezpieczenie przeciwprzepięciowe.
  4. Zabezpieczenie różnicowo-prądowe (przeciw porażeniowe).
  5. Zabezpieczenie nadprądowe – typu S lub wkładki topikowe.
  6. Zabezpieczenie termiczne (wyłącznik termiczny).
  7. Stycznik / Styczniki.
  8. Silnik.

ZABEZPIECZENIE RÓŻNICOWO-PRĄDOWE

Dla silników jednofazowych jak i zarówno trójfazowych głównie musimy zwrócić uwagę na dobór zabezpieczeń przeciwzwarciowych i przeciążeniowych.  Dzięki nim chroniony jest silnik oraz instalacja zasilająca. Dodatkowo jak w każdym urządzeniu elektrycznym warto również pamiętać o ochronie przeciwporażeniowej, która zależy od układu sieci zasilającej. Nie zawsze jednak zabezpieczenie przeciwporażeniowe może być stosowane, ze względu na warunki np. zakładu przemysłowego. Chodzi o prąd różnicowy zabezpieczenia różnocowo-prądowego.

Większość „różnicówek” zadziała na różnicę 30 mA w obwodzie zasilania. Taka mała wartość w zakładach przemysłowych może umknąć z obwodu zasilania na przykład w wilgotnej hali gdzie silnik napędza transporter taśmowy, który został właśnie umyty przez operatora linii produkcyjnej. Bum i różnicówka „wywalona”. W takich przypadkach można stosować wyłączniki różnicowo-prądowe, które zadziałają dopiero na większy prąd różnicowy np. 300 mA.


Takie wyłączniki różnicowo prądowe można znaleźć na www.EBMiA.pl. W rubryce „Znamionowy prąd różnicowy” wybierz wartość 300 mA.

Swoją drogą, nazywanie wyłącznika różnicowo-prądowego na 300mA, ochroną przeciwporażeniową jest nadużyciem Jeśli już, to ochrona przed łukiem/pożarem dodatkowąLech G. z grupy Automatyk może więcej.

ZABEZPIECZENIE NADPRĄDOWE

Przy doborze zabezpieczeń przeciwzwarciowych stosujemy wyłączniki nadmiarowo prądowe na przykład typu S. Chronią silnik oraz obwód zasilania przed skutkami zwarć. Zabezpieczenia powinniśmy dobrać w taki sposób, aby w sytuacji przepływu prądów o wartości większej od długotrwałej obciążalności prądowej przewodów (Iz) nie następowało ich działanie, zanim nastąpi nadmierny wzrost temperatury żył przewodów. Łatwiej pisząc muszą być spełnione następujące warunki:

Ib ≤ In ≤ Iz

Iu ≤ 1,45 Iz

gdzie:
Ib – prąd znamionowy odbiornika (jeżeli z danego obwodu jest zasilany tylko jeden odbiornik).
Iz – długotrwała obciążalność prądowa przewodu.
In – prąd znamionowy lub prąd nastawienia urządzenia zabezpieczającego.
Iu – prąd zadziałania urządzenia zabezpieczającego.

Prąd zadziałania zabezpieczenia Iu należy określać jako krotność/iloczyn prądu znamionowego In oraz odpowiedniej wartości współczynnika wyłącznika nadprądowego według zależności:

Iu = k*In

gdzie:
k – współczynnik prądu powodującego zadziałanie urządzenia zabezpieczającego przyjmowany jako wartości: 1,6 lub 2,1 dla wkładek bezpiecznikowych i 1,45 dla wyłączników nadprądowych o charakterystyce B, C i D.

Wyzwalacze przeciążeniowe wyłączników nadprądowych mają tak ukształtowane charakterystyki, że ich prąd zadziałania Iu jest równy 1,45 Int, gdzie:

Int – prąd nastawienia wyzwalacza przeciążeniowego.

Dobierając  je powinniśmy się kierować stosując zasadę podaną na przykładzie:

Przykład:  Należy dobrać wyłącznik nadprądowy do silnika jednofazowego, którego prąd znamionowy In = 7 [A].

1. Najbliższy szereg bezpiecznika to 10[A] – może się okazać, że przy rozruchu silnika zabezpieczenie zadziała. W takim przypadku:
2. Dobieramy bezpiecznik o stopień wyższy, czyli 16 [A]. Przy takiej praktyce należy pamiętać aby obwody (przekroje przewodów) i urządzenia za tym zabezpieczeniem były przystosowane do obciążenia prądowego równego lub większego niż 16 A.

Do zabezpieczania silników zazwyczaj stosujemy bezpieczniki klasy C. Są przeznaczone do rozruchów, ponieważ posiadają większą zwłokę czasową wyzwalacza. Użycie nieodpowiedniej klasy wyłączników nadprądowych może powodować ich niepoprawną pracę.


Rys. 1. Tabela doboru wyłączników nadprądowych klasy C.

Zabezpieczenie nadprądowe silnika można nazwać jedynie wstępnym do ochrony zwarciowej silnika, obwodów i kolejnych zabezpieczeń. Stosowanie za dużych zabezpieczeń prowadzi do zniszczenia silnika, obwodu i/lub innych urządzeń zabezpieczających.

WYŁĄCZNIK SILNIKOWY

Zabezpieczyliśmy silnik przed skutkami zwarć wyłącznikiem nadprądowym a człowieka przed porażeniem elektrycznym wyłącznikiem różnicowo-prądowym. Ważniejszym jednak zabezpieczeniem dla samego silnika jest jednak wyłącznik silnikowy, inaczej zwany też wyłącznikiem termicznym lub termikiem a w wielu grupach skrótem PKZ-tem (od wyłącznika silnikowego marki moeller / eaton PKZ). Jeśli znasz inny nick dla tego urządzenia to podziel się tym w komentarzu pod artykułem 🙂

Wyłączniki silnikowe są przeznaczone do łączenia jak i ochrony obwodów które w razie przeciążenia rozłączają silnik od  zasilania. Zapewnia on dwa typy ochrony:

  1. Ochrony przed zwarciem.
  2. Ochrony uzwojenia silnika przed przeciążeniem. W momencie powstawania nadmiernej temperatury na uzwojeniach silnika, wyzwalacz termiczny ochroni silnik przed znacznym przegrzaniem.

Warto również dodać że wyżej opisana asekuracja zazwyczaj chroni silnik, przed zanikiem fazy. Opis tego zjawiska został opisany w dalszej części artykułu.

Wyłącznik silnikowy dobieramy tak aby prąd znamionowy silnika mieścił się w zakresie nastawczym wyłącznika silnikowego.

Przykład: Prąd znamionowy silnika wynosi 1,2 [A], dobierz odpowiedni wyłącznik silnikowy.

Musimy więc wybrać wyłącznik który w swoim zakresie zawiera wartość 1,2 [A]. W ofercie producentów mamy szereg wyłączników z określonymi wartościami nastaw. W tym celu posłużymy się ofertą sklepową którą oferuje nam www.EBMiA.pl.

 

Naszym odpowiednim wyłącznikiem silnikowym jest MMS-32S 1,6A ponieważ 1[A] < 1,2[A]<1,6[A].

Na czerwono zostały również podkreślone wartości 1/3 ,3/4, 1HP jest to nic innego jak oznaczenie mocy silnika w innych jednostkach mocy. Poniżej widnieją wartości do odpowiedniego przeliczania tych wartości.

1 KM=0,7355 kW
1 KM=0,9863 HP
1 HP=1,0139 KM

[…] Zacząłbym od tego że rozruch silnika może być normalny, ciężki itp co determinuje taki parametr jak klasę rozruchu – najpopularniejsza dla standardowego rozruchu jest klasa 10 i aparaty zabezpieczające silnik – wyłącznik silnikowy a nie eska mają charakterystykę która zabezpiecza nam silnik w taki sposób że zabezpieczenie zadziała jeśli 7 krotność prądu znamionowego podczas rozruchu będzie płynąć dłużej niż 10 sekund, są oczywiście zabezpieczenia na których możemy klasę ustawić na 20 a nawet na 30 co oczywiście jest spotykane przy ciężkich rozruchach. Kolejną ważną sprawą która została pominięta to to że wyłącznik silnikowy zwany magneto termicznym ma zadanie ochronę przed zwarciem – przeważnie po wykryciu 13 krotności maksymalnego prądu na który można go nastawić wyzwoli no i druga funkcja chroni silnik przed przegrzaniem – nastawa oczywiście na prąd znamionowy odczytany z tabliczki znamionowej silnika – aczkolwiek dobrą praktyką jest aby prąd ten był w środku zakresu naszego wyłącznika silnikowego. Teraz temat który zupełnie został pominięty – termistorowa ochrona silnika. Często silniki są wyposażone w czujniki PTC – czujnik ten podpinamy pod dedykowany przekaźnik termistorowy i chroni silnik przed przegrzaniem np w przypadku gdy jest źle chłodzony – prąd wcale nie będzie większy a silnik będzie się grzał – przekaźnik ten wykryje taki stan.  […] Grzegorz B. z grupy Automatyk może więcej

[…] Warto dodać, że niektóre wyłączniki silnikowe jak i przekaźniki termiczne, mają wbudowaną kontrolę zaniku fazy i zwyczajnie odpada wtedy konieczność stosowania przekaźnika nadzorczego. Lech G. z grupy Automatyk może więcej

JAK PRAWIDŁOWO USTAWIĆ WYŁĄCZNIK SILNIKOWY ?

Zasada jest banalnie prosta! Wyłącznik silnikowy ustawiamy na prąd znamionowy silnika. Nie mniej, nie więcej! Jak ustawimy mniejszą wartość to zabezpieczenie może rozłączać obwód w przypadku prawidłowej pracy układu zasilania i silnika. Jeśli ustawimy wyłącznik za wysoko to w praktyce nie stanowi on prawidłowego zabezpieczenia przed przeciążeniem.

Co w przypadku, gdy wyłącznik silnikowy często zaczyna rozłączać obwód (z języka tradycyjnego inżyniera elektryka: zaczyna po prostu „wywalać”)?

Oznacza to, że u naszej maszynie coś się zmieniło. Najczęstsze przyczyny to:

  • obciążenie silnika zostało zwiększone, usterka mechaniczna, zablokowanie silnika
  • usterka uzwojeń silnika,
  • zwarcie w obwodzie,
  • obniżenie napięcia zasilania silnika,
  • nieprawidłowe podłączenie silnika, np. po pomiarach nie podłączono jednej fazy.

W wielu przypadkach zwiększa się wartość prądu na wyłączniku silnikowym i „problem z głowy”. Jest to bardzo zła praktyka! Należy wyeliminować przyczynę wyzwalania zabezpieczenia, w przeciwnym przypadku można poważnie uszkodzić silnik i/lub maszynę. W ostateczności należy zmniejszyć obciążenie silnika albo zastosować większy / nowy silnik.

ZABEZPIECZENIE PRZED SUCHOBIEGIEM

Kiedy mamy do czynienia z pompami ssącymi lub głębinowymi, najczęściej do usterki dochodzi  w wyniku  pracy urządzenia na sucho. Jest to nic innego jak brak cieczy roboczej lub jej niewystarczająca ilość podczas pracy pompy. Taka sytuacja niestety doprowadzi prędzej czy później do awarii. Warto więc uniknąć temu zajściu  i zastosować ochronę przed tak zwanym suchobiegiem. Obecnie na rynku dostępnych jest wiele rodzajów rozwiązań w tego typu zabezpieczeniach. Znacznie tańszymi  i co za tym idzie dostępniejszymi są te polegające na działaniu mechanicznym. Niestety nie są one polecane ze względu na ich dosyć często występującą awaryjność. Znacznie trafniejszym wyborem jest zastosowanie analogowych czujników ciśnienia, presostatów lub przepływomierzy sprzężonych z wyłącznikiem zasilania. Jeśli ciśnienie w rurociągu będzie za niskie np. 0,5 bara oznacza to, że brakuje w nim wody do prawidłowej pracy pompy. Dzięki temu będziemy mieli pewność, że nasze urządzenie wykonawcze działa poprawnie i nie jest narażone na niekorzystne warunki pracy.

[…] Co do suchoobiegu pompy – trochę się uśmiałem czujnik ciśnienia przepływu czy coś takiego  Suchoobieg pompy monitorujemy za pomocą przekaźnika który kontroluje nam cos fi. Można by jeszcze poruszyć popularne zabezpieczenie o którym w ogóle nie wspomniano tj przekaźnik termiczny który w przeciwieństwie do wyłącznika silnikowego nie rozłączy torów zasilania a jedynie zasygnalizuje wzrost prądu w obwodzie silnika. […] Grzegorz B. z grupy Automatyk może więcej

[…] Najskuteczniejszą ochroną jest właśnie przekaźnik kontrolujący cos fi. Myślę, że najczęściej spotykane rozwiązania, biorą się z niewiedzy i z szukania oszczędności. Lech G. z grupy Automatyk może więcej

[…] dlaczego uważasz, że nie jest to metoda? Podane przez Marcina rozwiązania stosowane są przez producentów gotowych zestawów pompowych. Łukasz G z grupy Automatyk może więcej

DODATKOWE ZABEZPIECZENIA

Przekaźnik kontroli napięcia HRN-54W związku z występowaniem trzech faz zasilających warto wzbogacić układ o detektor zaniku fazy. W momencie uruchomiania silnika dwie fazy to zdecydowanie za mało i nie wystarczy to na jego rozruch. Zdarza się jednak że zanik jednej z faz następuje już podczas jego pracy. Wtedy doprowadzi to do nagłego spadku mocy jak i przeciążenia dwóch pozostałych faz.

Przykład: Przekaźnik kontroli napięcia HRN-54 – www.ebmia.pl

W niektórych szczególnych przypadkach silniki takie również uzbraja się w czujnik asymetrii napięć zasilania. Jest to zjawisko w którym wartości napięć w poszczególnych fazach nie są sobie równe lub gdy kąty między kolejnymi fazami nie są takie same. W pojedynczych urządzeniach o małej mocy nie zrobi to większych szkód. Problem powstaje w momencie zamontowania kilku silników większej mocy. Doprowadzi to przede wszystkim do nierównomiernego obciążenia  faz i zadziałania wyłączników nadprądowych, które będą chronić sieć zasilającą od przeciążenia.

ZABEZPIECZENIA SPECJALNE

Istnieje wiele innych specjalnych zabezpieczeń o zaawansowanych możliwościach parametryzacji warunków zadziałania zabezpieczenia. Jednym z nich są przemienniki częstotliwości potocznie zwanymi falownikami, których podstawową funkcją jest płynne sterowanie obrotami silnika. Falowniki na postawie pomiarów parametrów pracy silnika są w stanie rozpoznać jego stany awaryjne.

Inne zabezpieczenia to na przykład MiCOMy od Schneider Electric z ogromną ilością funkcji i ustawień. Są to jednak urządzenia dedykowane i wykorzystywane w przypadku drogich napędów.

Generalnie między falownikiem a silnikiem powinien być tylko i wyłącznie kabel silnikowy, póki co nikt jeszcze nie wymyślił zabezpieczenia przepięciowego na wyjściu falownika, który by w 100% zabezpieczył stopień mocy. Waldemar B. z grupy Automatyk może więcej

FILM

Dołączamy bardzo dobre opracowanie przygotowane w kooperacji firm TIM S.A. oraz Scheneider Electric. Film zaczyna się od zagadnień związanych z rodzajami i budową silników elektrycznych po dobór zabezpieczeń i elementów sterowania układów rozruchowych. Pozycja, rzekłbym obowiązkowa!

PODSUMOWANIE

Zdaję sobie sprawę, że można przytoczyć jeszcze wiele rozwiązań a te które opisałem uzupełnić o dodatkowe informacje lub nawet je poprawić. Dlatego zachęcam do napisania swoich uwag w komentarzu 🙂

 

Artykuł powstał we współpracy z EBMiA.pl – dziękujemy za wsparcie Projektu iAutomatyka

7 marca 2017 / Kategoria: , ,
  • Autor: Marcin Sakowski
  • Student Automatyki i Robotyki na Politechnice Białostockiej
  • Więcej wpisów
  • Yahoowsky

    Ja stracę swoje 3gr. Jeśli chodzi o falowniki. Nie nazwał bym ich zabezpieczeniem. Czasami zdarza się tak że to zabezpieczenie nie zadziała . Warto wtedy między falownikiem a silnikiem dać zabezpieczenie silnikowe z dość restrykcyjnym ustawieniem Amperow.
    Często jest tak że silnik generujący prąd większy niż zakładał produkcent powoli jara nam falownik. Wiadomo wtedy że coś dzieje się z silnikiem . Można uchronić wtedy falownik przed spaleniem dając zabezpieczenia silnikowe. Jeśli silnik nagle zacznie generować większe prądy niż nominalne wyłączy obwód bezpiecznik i falownik uniknie uszkodzeniu . 😉

  • Dan

    Niedawno skończyłem studia oraz zacząłem prace w przemyśle i taki artykuł jak znalazł dla początkujących automatyków 🙂 dzięki i oby więcej!

  • Robert

    Coś mi tu nie gra, najpierw jest napisane, że termik ustawiamy na 1.1 prądu znamionowego, a niżej, że ustawiamy dokładnie na wartość prądu znamionowego. Albo czegoś nie rozumiem, albo jest tu błąd.

    • Faktycznie poprzednie sformułowania mogły wprowadzić w błąd. Wyłącznik silnikowy ustawiamy dokładnie na wartość prądu znamionowego silnika. Poprawiłem tą część.

  • Kamil

    Oprócz zagranicznych Micomów są jeszcze inne, polskie zabezpieczenia np Multimuz/Megamuz, Czaz-u, Mupasz

  • Mariusz Smoter

    Współczynnik k ma wartości 1,6 ; 1,75 ; 1,9 ; 2,1.
    1,6 jest stosowane od >32A/
    A np. 2,1 tylko dla wkładek o In 4A.
    Ogólnie wyłączniki silnikowe często ustawia się na 1,1In.
    Ustawianie na 1In często prowadzi do zadziałania(nie „wywalenia” inżynier elektryk w życiu by tak nie napisał) zabezpieczenia, gdy silnik pracuje prawidłowo.
    Zadziałanie zabezpieczenia przy 1,1In nie spowoduje znaczego zwiększenia temperatury uzwojeń, które może doprowadzić do uszkodzenia uzwojenia bądź obwodu magnetycznego(rdzenia).

Wszystko stanie się prostsze po zalogowaniu :)

Przypomnij hasło

Nie masz konta? Zarejestruj się

Forgot your password?

Enter your account data and we will send you a link to reset your password.

Close
z

    Przetwarzamy pliki... jeszcze chwilka…