ΒΡΕΙΤΕ ΜΑΣ ΣΤΟ FACΕBOOK (Ηλεκτρολογικές Ενημερώσεις) ΚΑΙ ΚΑΝΤΕ LIKE

Τρίτη, 13 Οκτωβρίου 2015

ΘΕΡΜΙΚΑ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ


Υπερφόρτιση ενός κινητήρα είναι η κατάσταση εκείνη κατά την οποία ένας κινητήρας απορροφά από το δίκτυο που τροφοδοτείται ρεύμα μεγαλύτερο από το ονομαστικό του, για κάποιο χρονικό διάστημα.

Υπερφόρτιση σε ένα κινητήρα δημιουργείται όταν:

-Η ισχύς του φορτίου του κινητήρα είναι μεγαλύτερη από την ονομαστική του ισχύ.
-Ο κινητήρας τροφοδοτείται με δύο από τις τρεις φάσεις του δικτύου (σε τριφασικούς κινητήρες).
- Η τάση του δικτύου τροφοδοσίας είναι μικρότερη από την ονομαστική τάση του κινητήρα
- Μπλοκάρει ο άξονας του κινητήρα
Σε μια υπερφόρτιση δημιουργείται υπερθέρμανση των τυλιγμάτων, των μονώσεων και γενικά του σώματος του κινητήρα και πρέπει να σταματήσει να εργάζεται πριν υποστεί βλάβη.

Στις συνηθισμένες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις κτιρίων η προστασία των ηλεκτρικών  κυκλωμάτων από υπερφόρτιση και βραχυκύκλωμα εξασφαλίζεται με τη χρήση ασφαλειών  τήξης ή μικροαυτόματων που έχουν τα κατάλληλα χαρακτηριστικά λειτουργίας. Οι  ασφάλειες αυτές είναι κατηγορίας gG (πρώην ταχείας τήξης)


Για την προστασία των ηλεκτρικών κινητήρων δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν οι ασφάλειες gG με τις συγκεκριμένες χαρακτηριστικές (καμπύλες) λειτουργίας.

Οι ηλεκτρικοί κινητήρες λόγω της κατασκευής τους όταν ξεκινούν απορροφούν από το δίκτυο ρεύμα έως και 7 φορές  μεγαλύτερο από το ονομαστικό τους. Οι ασφάλειες τύπου gG αντιδρούν αμέσως σε τέτοια μεγάλα ρεύματα με αποτέλεσμα να μην μπορεί να ξεκινήσει ο κινητήρας.

Για αυτό το λόγο υπάρχουν οι τηκτές ασφάλειες τύπου αΜ (πρώην βραδείας τήξης). Η συμπεριφορά αυτών των ασφαλειών, σε τέτοια μεγάλα ρεύματα πέραν του ονομαστικού τους, είναι τέτοια που εξασφαλίζει στον κινητήρα προστασία μόνο από βραχυκύκλωμα.
Η αντίδραση αυτών των ασφαλειών σε περίπτωση υπερφόρτισης του κινητήρα γίνεται σε χρόνο που ο κινητήρας θα έχει υποστεί ήδη βλάβη από υπερθέρμανση.

Βέβαια εδώ και πολλά χρόνια χρησιμοποιούνται και οι αυτόματες ασφάλειες τύπου D και Κ

Για το λόγο αυτό για την προστασία των ηλεκτροκινητήρων από υπερφόρτιση θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί άλλο μέσο. Αυτά είναι τα παρακάτω:


-θερμικοί ηλεκτρονόμοι υπερφόρτισης με διμεταλλικά στοιχεία (Thermal overload relays)(δεν αντιδρούν έγκαιρα στη διακοπή μιας φάσης)

-Ηλεκτρονικοί ηλεκτρονόμοι υπερφόρτισης (για τον έλεγχο διακοπής μιας φάσης).

-Αυτόματοι διακόπτες ισχύος προστασίας κινητήρων και θερμομαγνητικοί διακόπτες.

-Ηλεκτρονόμοι προστασίας με θερμίστορ

-Ειδικοί ηλεκτρονόμοι προστασίας ηλεκτροκινητήρων
(για συχνότητα χειρισμών >25 την ώρα)



θερμικοί ηλεκτρονόμοι υπερφόρτισης με διμεταλλικά στοιχεία

Οι θερμικοί ηλεκτρονόμοι υπερφόρτισης με διμεταλλικά στοιχεία αναφέρονται συνήθως ως απλά θερμικά.  Είναι το πιο συνηθισμένο και πιο απλό μέσο προστασίας των ηλεκτροκινητήρων από υπερφόρτιση. 
Δεν προσφέρει μεγάλο βαθμό αξιοπιστίας η χρησιμοποίησή τους για το λόγο ότι δεν αντιδρούν έγκαιρα σε περίπτωση διακοπής μιας φάσης.


Ένα θερμικό υπερφόρτισης με διμεταλλικά στοιχεία περιλαμβάνει τρία διμεταλλικά στοιχεία, ένα για κάθε φάση τριφασικού δικτύου, που ελέγχουν μηχανικά μέσω ενός μηχανισμού έναν αριθμό βοηθητικών επαφών.


Όταν το κύκλωμα ισχύος του θερμικού υπερφόρτισης δεν διαρρέεται από ρεύμα για κάποιο χρονικό διάστημα, τα διμεταλλικά του στοιχεία βρίσκονται σε μια θέση λόγω θερμοκρασίας περιβάλλοντος, που έχουν. Η κατάσταση αυτή ονομάζεται <<ψυχρή>>.
Όταν στη συνέχεια το κύκλωμα ισχύος του θερμικού υπερφόρτισης διαρρέεται από ρεύμα λόγω λειτουργίας του κινητήρα, τα θερμικά θερμαίνονται, κάμπτονται και έρχονται σε μια νέα θέση. Η θέση αυτή εξαρτάται από το μέγεθος του ρεύματος που διαρρέει το θερμικό. Η κατάσταση αυτή
χαρακτηρίζεται σαν <<θερμή>>.
 Στη θέση αυτή τα διμεταλλικά στοιχεία ασκούν μια δύναμη πάνω στο μηχανισμό ενεργοποίησης των βοηθητικών επαφών του θερμικού. Ο μηχανισμός αυτός αντιδρά στη μετακίνησή του με μια δύναμη
ρυθμιζόμενη μηχανικά με ένα εξωτερικό χειριστήριο. Όταν η δύναμη που εξασκούν τα διμεταλλικά υπερνικήσει την αντίδραση του μηχανισμού, αυτός μετακινείται με αποτέλεσμα την αλλαγή στην κατάσταση
των βοηθητικών επαφών του θερμικού.



Σε ένα θερμικό επίσης βλέπουμε:

Τον εξωτερικό περιστροφικό ρυθμιστή της έντασης του ρεύματος που θα ενεργήσει το θερμικό κόβοντας το κύκλωμα. Ο ρυθμιστής περιέχει μια κλίμακα μέσα στην οποία θα πρέπει να περιέχεται η τιμή της έντασης στην οποία θέλουμε να ρυθμίσουμε το θερμικό. Η τιμή αυτή είναι ίση με το
ονομαστικό ρεύμα του κινητήρα αν αυτός εκκινήσει υπό πλήρη τάση ή ίση με το 0,58 του  ονομαστικού ρεύματος του κινητήρα αν αυτός εκκινήσει με διακόπτη αστέρα-τριγώνου.
Στο παρακάτω παράδειγμα του σχήματος η περιοχή ρύθμισης είναι 23-32Α
. Η ρύθμιση γίνεται με τη βοήθεια ενός κατσαβιδιού


Το εξωτερικό μπουτόν επαναφοράς. Όταν ενεργοποιηθεί το θερμικό τα διμεταλλικά του παύουν να θερμαίνονται. Μετά από κάποιο χρόνο θα κρυώσουν και θα επανέλθουν στη θέση της <<ψυχρής>> κατάστασης. Παρόλο που το θερμικό κρυώσει οι βοηθητικές επαφές  του 95-96 και 97-98 θα παραμείνουν μανδαλωμένες στη θέση ενεργοποίησης με τη βοήθεια μηχανισμού μανδάλωσης.

Για να επανέλθουν οι βοηθητικές επαφές σε κατάσταση ηρεμίας, θα πρέπει αφού κρυώσουν τα διμεταλλικά και το θερμικό επανέλθει στη θέση <<ψυχρής>> κατάστασης να πατήσω ένα εξωτερικό μπουτόν επαναφοράς.
Το εξωτερικό αυτό μπουτόν επαναφοράς έχει 2 θέσεις (Μ και Α).
Στη θέση Μ θα πρέπει εγώ να πατήσω το μπουτόν για να επανέλθει το θερμικό μετά την πτώση του και αφού κρυώσει.
Στη θέση Α το θερμικό επανέρχεται μόνο του αφού κρυώσουν τα διμεταλλικά του.


Εξωτερικό χειριστήριο δοκιμής (reset). Mε αυτό το χειριστήριο ενεργοποιείται ο μηχανισμός του θερμικού. Δηλαδή με αυτό εξομοιώνουμε την επίδραση των διμεταλλικών στοιχείων  πάνω στο μηχανισμό του θερμικού.


Απαιτούμενος χρόνος για την ενεργοποίηση του θερμικού

Για να θερμανθούν και να καμφθούν τα διμεταλλικά στοιχεία, ώστε να ενεργοποιηθεί το θερμικό, χρειάζεται κάποιο χρονικό διάστημα από τη στιγμή που θα δημιουργηθεί υπερφόρτιση στο κύκλωμα ισχύος του θερμικού.

Το χρονικό αυτό διάστημα εξαρτάται από δύο παράγοντες:
 Το μέγεθος του ρεύματος και την προηγούμενη κατάσταση των διμεταλλικών στοιχείων (θερμή ή ψυχρή).

Οι κατασκευαστές των θερμικών δίνουν καμπύλες (διαγράμματα) στις οποίες φαίνεται ο χρόνος που απαιτείται για να ενεργοποιηθεί ένα θερμικό συναρτήσει του μεγέθους της υπερέντασης.

 Το χρονικό διάστημα ενεργοποίησης του χρονικού εξαρτάται:

Α) Το μέγεθος του ρεύματος που διαρρέει τον κινητήρα
Β) Την προηγούμενη κατάσταση των διμεταλλικών του θερμικού (ψυχρή ή θερμή)
Γ) Αν έχουμε υπερθέρμανση σε 2 ή 3 φάσεις

Χρονοδιάγραμμα ενεργοποίησης θερμικού στοιχείου με διμεταλλικά.


Στο προηγούμενο διάγραμμα υπάρχουν δύο ομάδες καμπυλών

Η μια ομάδα δίνει τον απαιτούμενο χρόνο για την ενεργοποίηση του θερμικού, όταν η υπερφόρτιση δημιουργηθεί με το  ξεκίνημα του κινητήρα που τα διμεταλλικά στοιχεία είναι κρύα (ψυχρή κατάσταση)
 Η άλλη ομάδα δίνει τον απαιτούμενο χρόνο για την ενεργοποίηση του θερμικού, όταν η υπερφόρτιση δημιουργηθεί ενώ ο κινητήρας λειτουργεί στην ονομαστική του ισχύ και τα διμεταλλικά έχουν πάρει μια κάμψη λόγω θερμικής ισορροπίας (θερμή κατάσταση).

Από τις καμπύλες φαίνεται ότι ο χρόνος που απαιτείται για την ενεργοποίηση του θερμικού σε συγκεκριμένη υπερένταση είναι πολύ μικρότερος στις περιπτώσεις που διαρρέονται από ρεύμα 2 από τις 3 φάσεις του κυκλώματος. Για παράδειγμα όταν έχουμε λειτουργία ενός τριφασικού κινητήρα με έλλειψη μιας φάσης του δικτύου τροφοδοσίας.
Στις παραπάνω περιπτώσεις στα θερμικά θερμαίνονται δύο από τα τρία διμεταλλικά στοιχεία και η κάμψη είναι ανομοιόμορφη. Σε αυτές τις περιπτώσεις το θερμικό ενεργοποιείται και σε εντάσεις ρεύματος μικρότερες της τιμής που
έχει ρυθμιστεί


Το θερμομαγνητικό κάνει την ίδια δουλειά με το θερμικό αλλά δεν απαιτεί την ύπαρξη ρελέ για τον έλεγχο του μοτέρ η οποία γίνεται από τα πλήκτρα start και stop που διαθέτει.


Ηλεκτρονικά ρελέ προστασίας από υπερένταση

Λύνουν το πρόβλημα της καθυστερημένης ή πρόωρης πτώσης των απλών θερμικών λόγω απώλειας φάσης και των συχνών εκκινήσεων σε ένα κινητήρα

Εφαρμογές

-Μηχανήματα με υψηλή ροπή αντίστασης.
-Μηχανήματα υψηλής αδράνειας.
-Μηχανήματα με μεγάλο κίνδυνο εμπλοκής κατά τη διάρκεια της σταθερής κατάστασης λειτουργίας.

-Αυτά τα ρελέ δεν φέρουν θερμική μνήμη και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συγκεκριμένη προστασία κινητήρα στην περίπτωση εφαρμογής έντονης λειτουργίας όπως:
Μηχάνημα με μεγάλο χρόνο εκκίνησης.
Μηχάνημα με συχνές εκκινήσεις.

Ο ψηφιακός ηλεκτρονόμος της HYUNDAI είναι μια έξυπνη συσκευή επιτήρησης του κινητήρα που τοποθετείται σε ράγα εντός του πίνακα και σε συνδυασμό με το ρελέ ισχύος, προσφέρει πλήρη προστασία για τον κινητήρα.
Επιπλέον, διαθέτει αποσπώμενη οθόνη με
ένδειξη Αmpere λειτουργίας.
Διαθέτει προστασίες από:
Υπερένταση – Υποένταση (λειτουργία εν κενό)
Απώλεια-Ασυμμετρία-Αναστροφή φάσεων
Βραχυκύκλωμα


Περιλαμβάνει λειτουργίες όπως:
Προειδοποίηση (Alarm) σε περίπτωση υπερέντασης ή σε
περίπτωση που περάσει τις καθορισμένες από εμάς ώρες
λειτουργίας Πχ. για λόγους συντήρησης του κινητήρα.
ΚΩΔ. 100.441 (5-60Α)
ΚΩΔ 100.431 (0.5-6Α)
Καλώδιο σύνδεσης
στην οθόνη με
ειδικές φίσες 1.5m
ΚΩΔ. 100.450
Βάση οθόνης
για πόρτα
ΚΩΔ. 100.451

 Δυνατότητα αυτόματης επανεκκίνησης μετά από ενεργοποίηση
προστασίας.
Αποσπώμενη ψηφιακή οθόνη για τοποθέτηση στη πόρτα του
πίνακα με ένδειξη της έντασης του ρεύματος για κάθε φάση
ξεχωριστά.
Ενσωματωμένους Μ/Σ έντασης στο πίσω μέρος του
ηλεκτρονόμου.
 Δυνατότητα τοποθέτησης και σε 1φασικούς κινητήρες
 Δυνατότητα συνεργασίας με οποιοδήποτε ρελέ.
Εύκολη ρύθμιση από το MENU με ελληνικές οδηγίες.


Τεχνικά χαρακτηριστικά:

Εύρος έντασης θερμικού: 5 – 60Α (ένας τύπος καλύπτει όλο το εύρος)
Τάση λειτουργίας πηνίου : 230VAC (75-120%)
Επαφές: 1ΝΟ+1ΝC+ 1 ΕΠΑΦΗ ALARM





Ρελέ παρακολούθησης SIRIUS 3RR24 Siemens



Το SIRIUS 3RR24 είναι ένας επιτηρητής κινητήρων/φορτίων πολλαπλών λειτουργιών.
Έτσι, μια και μόνο συσκευή επιτηρεί :
 
-Χαμηλό / Υψηλό ρεύμα λειτουργίας
–Έλλειψη / Ασυμμετρία φάσης
–Στροφή φάσεων
 –Διακοπή καλωδίου.
 
Ταυτόχρονα, το ρεύμα λειτουργίας του κινητήρα απεικονίζεται στην οθόνη.
Επιπλέον διαθέτει δυνατότητα επικοινωνίας με I/O-Link και έτσι όλα τα μετρούμενα μεγέθη μπορούν εύκολα να μεταφερθούν σε υπερκείμενο σύστημα.



Οι συμβατικοί επιτηρητές ρεύματος, ελέγχουν τις παραμέτρους λειτουργίας ενός κινητήρα και τον προστατεύουν αποσυνδέοντάς τον από το κύκλωμα τροφοδοσίας σε περίπτωση βλάβης.

Ο 3RR24 είναι ένας γενικός επιτηρητής ρεύματος, που εκτός από την εφαρμογή του για την προστασία των κινητήρων μπορεί επίσης να επιτηρεί κάθε είδους ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι, μπορεί να χρησιμοποιηθεί τόσο για την προστασία του φορτίου του, όσο και για τον έλεγχο της απόδοσης της λειτουργίας του, καθώς και για να βγάλει συμπεράσματα για την λειτουργία της εγκατάστασης την οποία εξυπηρετεί το φορτίο.

 Για παράδειγμα, αν διαπιστώσουμε ελάττωση του ρεύματος σε μια γραμμή που τροφοδοτεί μια συστοιχία φωτιστικών σε ένα τούνελ, είναι εύκολο να υποψιαστούμε ότι κάποιο από τα φωτιστικά κάηκε.

Η συσκευή διαθέτει τους 3 αγωγούς εισόδου/εξόδου και συνδέεται σε σειρά με το κυρίως ρελέ του κινητήρα ή του φορτίου. Σε αυτούς τους αγωγούς μετριέται και το ρεύμα του κινητήρα ή του φορτίου.


ΠΡΟΣΟΧΗ

Τα θερμικά είναι έτσι φτιαγμένα ώστε να ταιριάζουν με τον ηλεκτρονόμο της ίδιας εταιρείας, γι΄αυτό θα πρέπει να προσέχει κανείς όταν αγοράζει ένα θερμικό να ταιριάζει με τον ηλεκτρονόμο που θα χρησιμοποιηθεί.

Ορισμένοι κινητήρες όταν δεν εργάζονται υπό πλήρες φορτίο καταφέρνουν να φτιάχνουν, όταν κοπεί η μια φάση,  επαγωγικά ρεύματα ικανά να κρατήσουν τον ηλεκτρονόμο ενεργοποιημένο. Ο χρόνος που  χρειάζεται το θερμικό σε αυτή την περίπτωση για να ενεργοποιηθεί είναι μεγάλος, με αποτέλεσμα
την καταστροφή του κινητήρα.

Προστασία με απλά θερμικά διμεταλλικών στοιχείων μπορεί να εφαρμοστεί μόνο στους κινητήρες με χειρισμό το πολύ 25 φορές την ώρα. Σε αντίθετη περίπτωση τα θερμικά δεν προλαβαίνουν να κρυώσουν μεταξύ δύο διαδοχικών εκκινήσεων, αντιδρούν σε ρέμα μικρότερο από το κανονικό και έτσι έχουμε στάσεις χωρίς ουσιαστική αιτία. Σε αυτές τις περιπτώσεις χρησιμοποιούνται τα ειδικά ηλεκτρονικά ρελέ προστασίας .

Ρελέ προστασίας κινητήρων με θερμίστορς

Μια πολύ  αξιόπιστη μέθοδος θερμικής προστασίας των κινητήρων είναι η χρήση ανιχνευτών θερμοκρασίας που αλλιώς ονομάζονται και θερμίστορες. Οι θερμίστορες είναι αντιστάσεις που μεταβάλλουν την τιμή τους ανάλογα με τη θερμοκρασία.

Υπάρχουν δύο τύποι θερμίστορες:
Οι ψυχροί θερμίστορες (PTC) που αυξάνουν την αντίστασή τους με αύξηση της θερμοκρασίας τους και οι θερμοί θερμίστορες (NTC) ) που μειώνουν  την αντίστασή τους με αύξηση της θερμοκρασίας τους.


Θερμίστορες (PTC) εμφυτεύονται στις κεφαλές κάθε τυλίγματος του κινητήρα  και η τιμή τους μεταβάλλεται κατά την επίτευξη της οριακής τους θερμοκρασίας.
Για τριφασικούς κινητήρες  τριών τυλιγμάτων υπάρχουν τρεις θερμίστορες ενώ για κινητήρες  έξι τυλιγμάτων (όπου γίνεται αλλαγή μαγνητικών πόλων και ρύθμιση στροφών) υπάρχουν έξι θερμίστορες.

Στο εμπόριο υπάρχουν θερμίστορες για κινητήρες από 60οC έως 180οC. Η εκλογή και η ρύθμισή τους μπορεί να γίνει με τέτοιο τρόπο ώστε να έχουμε προειδοποίηση αλλά και εντολή για απόζευξη του κινητήρα από το κύκλωμα τροφοδοσίας του.

Έτσι π.χ για ένα κινητήρα με μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία λειτουργίας  120οC, προειδοποίηση μπορεί να γίνει 20οC κάτω από τη  μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία λειτουργίας, δηλαδή στους 100οC, ενώ για απόζευξη θα γίνει ρύθμιση στους 120οC.
Σε περίπτωση ανύψωσης της θερμοκρασίας δηλαδή, ο Η/Ν δίνει αρχικά εντολή προειδοποίησης (alarm) και, αν η θερμοκρασία συνεχίζει να ανεβαίνει και ξεπεράσει το επιτρεπτό όριο, δίνει εντολή απόζευξης (tripping).
Η μέγιστη θερμοκρασία μόνωσης των τυλιγμάτων ενός κινητήρα δίνεται στο ταμπελάκι του. 


Οι θερμίστορες λοιπόν συνδέονται σε σειρά (δες παρακάτω σχήμα) και τα άκρα τους βγαίνουν στο κιβώτιο ακροδεκτών του κινητήρα καταλήγοντας σε 2 ακροδέκτες .





Οι δύο αυτοί ακροδέκτες συνδέονται με τις επαφές Τ1   και Τ2 του ρελέ προστασίας θερμίστορ. Η ΝΟ επαφή  11-14 του ρελέ προστασίας θερμίστορ συνδέεται σε σειρά με το βοηθητικό κύκλωμα του κινητήρα.
Όταν τροφοδοτήσουμε το κύκλωμα (κινητήρα-ρελέ ισχύος και ρελέ προστασίας θερμίστορ) η επαφή 11-14 θα κλείσει και ο κινητήρας θα λειτουργεί.
Αν για οποιοδήποτε λόγο η θερμοκρασία του κινητήρα υπερβεί την οριακή θερμοκρασία λειτουργίας του τότε η επαφή 11-14 θα ανοίξει και θα διακοπεί η τροφοδοσία του κινητήρα.

Η άμεση προστασία του κινητήρα μέσω επιτήρησης της θερμοκρασίας της περιέλιξης προσφέρει 100% προστασία του κινητήρα ακόμα και στις πλέον δυσμενείς συνθήκες περιβάλλοντος, χωρίς να απαιτούνται ρυθμίσεις στη συσκευή. Οι εκδόσεις με επίχρυσες επαφές εγγυώνται επιπλέον υψηλή αξιοπιστία ζεύξης και για την περίπτωση ενός ηλεκτρονικού συστήματος ελέγχου.

Η επαναφορά του συστήματος μπορεί να γίνει χειροκίνητα ή αυτόματα

Άμεση προστασία κινητήρα:

Σε υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος
Μεγάλη συχνότητα εκκινήσεων
Στην περίπτωση υπερβολικά μεγάλων διαδικασιών εκκίνησης και πέδησης
Σε συνδυασμό με μετατροπείς συχνότητας (χαμηλοί αριθμοί στροφών).
Διακοπή της μιας φάσης
Υπέρταση η υπόταση
Ανεπάρκειας ψύξης





Δείτε ένα video με όλα τα παραπάνω που αναφέραμε

https://www.youtube.com/watch?time_continue=355&v=1fo73VwgEEE