Prąd przy zablokowanym wirniku (LRA) to prąd, który pobiera silnik elektryczny w chwili załączenia, gdy wirnik jest nieruchomy, zanim zacznie się obracać. Jest to najwyższy prąd, jaki silnik zobaczy w normalnej pracy, zwykle pięć do ośmiu razy prąd pełnego obciążenia (FLA), i jeśli ten prąd utrzymuje się zbyt długo, izolacja uzwojeń może ulec spaleniu w ciągu sekund, nie minut.
Za każdym razem, gdy silnik uruchamia się ze stanu zatrzymania, z punktu widzenia elektrycznego przechodzi przez krótki stan „zablokowanego wirnika”, nawet jeśli wał może się swobodnie obracać. LRA to pobór prądu w tym momencie: wirnik nieruchomy, pełne napięcie przyłożone, jeszcze brak obrotu. Bywa nazywany prądem rozruchowym lub prądem wejściowym.
Prawdziwa awaria zablokowanego wirnika to coś innego: wirnik jest zablokowany mechanicznie (zatarte łożysko, zaklinowana pompa, zablokowany przenośnik) i utrzymuje się na tym poziomie prądu bez końca zamiast przyspieszyć w ciągu sekundy czy dwóch.
Silnik asynchroniczny ogranicza swój własny prąd tylko jednym mechanizmem: przy pomocy siły elektromotorycznej przeciwnej (back EMF), napięcia, które obracający się wirnik indukuje w uzwojeniach stojana i które przeciwdziała napięciu zasilającemu, ograniczając prąd wraz ze wzrostem prędkości. W stanie zatrzymania nie ma obrotu, więc nie ma przeciw-EMF.
Elektrycznie silnik zachowuje się jak transformator ze zwartym uzwojeniem wtórnym: jedynymi ograniczającymi prąd elementami są rezystancja uzwojeń stojana i wirnika oraz reaktancja upływowa, obie z natury niskie dla efektywności pracy. Pozostaje więc impedancja stojana jako jedyne ograniczenie prądu rozruchowego, stąd LRA zwykle mieści się w przedziale 5, 8 × FLA przy rozruchach bezpośrednich.
W miarę przyspieszania wirnika buduje się przeciw-EMF i prąd spada wykładniczo, aż ustabilizuje się na wartości FLA przy prędkości bliskiej synchronicznej. Dla głębszego omówienia mechanizmu zobacz jak przeciw-EMF reguluje prąd silnika .
Tabliczki znamionowe silników o mocy 1/2 HP i większej zawierają literę „Code” zgodnie z NEMA MG-1, która informuje o kVA przy zablokowanym wirniku na konia mechanicznego, bez konieczności szukania pełnej charakterystyki prądu rozruchowego. To szybki sposób na oszacowanie prądu rozruchowego i dobranie zabezpieczeń oraz transformatorów w zasilaniu.
| Litera kodu | kVA przy zablokowanym wirniku/HP |
|---|---|
| A | 0 do 3,15 |
| F | 5,0 do 5,6 |
| G | 5,6 do 6,3 |
| H | 6,3 do 7,1 |
| J | 7,1 do 8,0 |
| K | 8,0 do 9,0 |
| L | 9,0 do 10,0 |
| V | 22,4 i więcej |
Wiele uniwersalnych silników NEMA mieści się gdzieś w przedziale od F do L, choć dokładna litera zależy od rozmiaru silnika, mniejsze silniki często są bliżej górnej granicy tego zakresu, większe bliżej dolnej. Wyższa litera oznacza większe kVA przy zablokowanym wirniku na konia mechanicznego, co przekłada się na większy spadek napięcia i większe termiczne obciążenie przy każdym rozruchu.
Nagrzewanie uzwojeń wynika z I²R: moc tracona jako ciepło rośnie z kwadratem prądu, a rezystancja wirnika w stanie zatrzymania jest dodatkowo zwiększona przez efekt naskórkowości w prętach wirnika, prąd koncentruje się w zewnętrznej części pręta przy częstotliwości sieci i rozkłada się równomiernie dopiero gdy częstotliwość poślizgu spadnie do wartości bliskiej prędkości pracy.
Połączenie około 6-krotnego prądu z kilkukrotnie większą skuteczną rezystancją powoduje, że chwilowe nagrzewanie wirnika może być bliskie dwóm rzędom wielkości wyższemu niż przy obciążeniu znamionowym. Normalny rozruch rozprasza to ciepło w ciągu sekundy lub dwóch, gdy silnik przyspiesza.
Rozruch zatrzymany lub powoli przyspieszający tego nie robi, i temperatury uzwojeń oraz prętów wirnika mogą przekroczyć dopuszczalne limity izolacji w ciągu kilku do kilkunastu sekund.
To ta sama krzywa trwałości izolacji, o której mowa w klasach izolacji silnika : każda klasa określa maksymalną temperaturę, a ciepło wywołane przez zablokowany wirnik jest najszybszą drogą do jej przekroczenia.
Ponieważ zwykłe bezpieczniki zwłoczne i wyłączniki termomagnetyczne muszą tolerować normalny impuls LRA bez nieuzasadnionych zadziałań, to dedykowana ochrona przeciążeniowa faktycznie wykrywa zatrzymany silnik zanim ulegnie uszkodzeniu.
Powtarzający się wzorzec długotrwałego impulsu rozruchowego, rosnącej temperatury silnika lub drgań przy rozruchu zwykle jest wczesnym sygnałem rozwijającego się problemu mechanicznego, dokręcającego się łożyska, niewspółosiowości lub ładunku, który powoli się zacina, długo zanim stanie się to pełną awarią zablokowanego wirnika.
Łatwiej to wykryć tymi samymi technikami, które stosuje się w monitoringu stanu silników, w tym pomiar rezystancji izolacji i badanie drgań względem limitów ISO 10816-3 .
Fabrico odczytuje stan maszyn i OEE bezpośrednio z linii, analiza obrazu wykrywa powoli narastające problemy mechaniczne, które same czujniki prądu mogą przeoczyć, i gdy wykryty zostanie wzorzec utraty, tak jak powtarzające się twarde rozruchy lub zacięcia, automatycznie kieruje zlecenie serwisowe zanim silnik osiągnie awarię zablokowanego wirnika.
Produkt jest wyprodukowany w UE z przechowywaniem danych w UE i posiada certyfikaty ISO 27001, ISO 20000-1 oraz ISO 9001. Umów demo Fabrico .
Mierzy się je tak samo (prąd przy zerowej prędkości, przyłożone pełne napięcie), ale stosuje się inaczej. „Prąd rozruchowy” lub „prąd wejściowy” opisuje normalny, krótkotrwały skok prądu, który każdy silnik pobiera przez sekundę lub dwie podczas przyspieszania. „Zablokowany wirnik” opisuje ten sam poziom prądu, jeśli utrzymuje się on dlatego, że wirnik faktycznie się nie obraca, czy to jako awaria, czy jako wartość podana na tabliczce znamionowej.
Większość uniwersalnych silników asynchronicznych przy rozruchu bezpośrednim pobiera w chwili startu około 5, 8 razy FLA. Dokładna wielokrotność zależy od konstrukcji silnika (odzwierciedlonej literą kodu NEMA), napięcia zasilania i metody rozruchu.
Ponieważ przeciw-EMF występuje dopiero wtedy, gdy wirnik się obraca. W miarę jak prędkość zbliża się do prędkości synchronicznej, indukowana przeciw-EMF przeciwdziała napięciu zasilającemu i prąd spada, osiadając na wartości FLA podanej na tabliczce przy prędkości znamionowej. Zatrzymanie to jedyny stan, w którym ten samoograniczający mechanizm jeszcze nie działa.
Porównaj rzeczywisty czas rozruchu i prąd z dopuszczalnym czasem wytrzymania przy zablokowanym wirniku (często podawanym jako czasy stallar "hot" i "cold" w karcie katalogowej) i upewnij się, że klasa zadziałania przekaźnika przeciążeniowego jest szybsza niż ten czas wytrzymania. Jeśli silnik przerywa pracę przerywanie podczas startu lub potrzebuje dłużej na przyspieszenie niż wcześniej, zwykle oznacza to rozwijający się problem mechaniczny lub zasilania, a nie uciążliwe zadziałanie zabezpieczenia do ominięcia.
Zaloguj
Blog
