Termiczny przekaźnik przeciążeniowy: jak prawidłowo dobrać i ustawić

Najważniejsze wnioski

• Termiczny przekaźnik przeciążeniowy chroni uzwojenia silnika przed przegrzaniem spowodowanym utrzymującym się przeciążeniem prądowym. Nie chroni przed zwarciami; to zadanie wyłącznika lub bezpieczników.
• Podstawową nastawą jest prąd znamionowy silnika przy pełnym obciążeniu z tabliczki znamionowej, nie zmierzony prąd pracy i nie „trochę więcej, żeby przestał się wyzwalać”.
• Klasa zadziałania (10, 20, 30) decyduje, jak długo przekaźnik toleruje prąd rozruchowy. Klasa 10 nadaje się do większości standardowych zadań; ciężkie, długie rozruchy wymagają klasy 20 lub 30.
• Przekaźnik, który ciągle się wyzwala, niemal zawsze mówi prawdę: o obciążeniu, nierównowadze fazowej albo o uszkodzonym silniku. Podniesienie nastawy ucisza go kosztem przewijania uzwojeń.
• Każde zadziałanie to punkt danych. Zapisane razem z pomiarami prądu i stanem maszyny, zadziałania stają się jednym z najwcześniejszych i najtańszych sygnałów zużycia w zakładzie.

Co chroni, a czego nie

Uzwojenia umierają od ciepła. Utrzymujące się przeciążenie prądowe, zablokowane obciążenie, utrata fazy lub przewlekłe niedonapięcie wciskają przez stojan więcej prądu, niż jego izolacja jest w stanie rozproszyć, a żywotność izolacji zmniejsza się w przybliżeniu o połowę na każde 10 °C utrzymującego się przegrzania. Termiczny przekaźnik przeciążeniowy modeluje to nagrzewanie: elementy bimetaliczne (lub ich model elektroniczny) całkują prąd w czasie i otwierają obwód sterowania stycznika, gdy nagromadzone ciepło wskazuje, że silnik jest zagrożony.

Czego nie robi: nie usuwa zwarć. Ochronę przed prądami zwarciowymi zapewnia wyłącznik lub bezpieczniki u góry instalacji; przekaźnik przeciążeniowy i urządzenie przeciwzwarciowe tworzą skoordynowaną parę, a nie alternatywy.

Ustawianie nastawy: zasady

• Startuj od prądu znamionowego (FLC) z tabliczki dla rzeczywistego napięcia zasilania i rzeczywistego sposobu łączenia przewodów (różnią się wartości dla gwiazdy i trójkąta; we wnętrzu rozrusznika gwiazda-trójkąt przekaźnik zwykle znajduje się w obwodzie fazowym i ustawia się go na FLC podzielone przez 1,73, zgodnie ze schematem rozrusznika).
• Nie kompensuj temperatury otoczenia przez podwyższanie nastawy. Nowoczesne przekaźniki są kompensowane termicznie; gorące rozdzielnie są uwzględniane konstrukcyjnie, nie przez pokrętło nastawy.
• Nigdy nie ustawiaj powyżej wartości dozwolonych przez tabliczkę znamionową silnika i obowiązujące przepisy instalacyjne. Zapas, który niektóre normy dopuszczają powyżej FLC, istnieje dla marginalnych przypadków fałszywych zadziałań, nie jako ustawienie domyślne.
• Wybierz klasę zadziałania, zanim będziesz „kłócić się” z pokrętłem. Klasa 10 zadziała w ciągu 10 sekund przy 7,2-krotnej nastawie prądu, klasa 20 w ciągu 20 sekund, klasa 30 w ciągu 30 sekund. Wentylator o dużej bezwładności lub załadowany przenośnik z 15-sekundowym rozruchem będą powodować uciążliwe zadziałania przekaźnika klasy 10 przy poprawnej nastawie; naprawą jest klasa 20, nie wyższa nastawa.

Przykład z liczbami

Silnik przenośnika 15 kW, 400 V, prąd znamionowy FLC z tabliczki 29 A, rozruch bezpośredni, zmierzony czas rozruchu 12 sekund przy około 6×FLC:

• Nastawa pokrętła: 29 A. Nie 31 A zmierzonego w gorący dzień i nie 33 A „na zapas”.
• Klasa zadziałania: 12-sekundowy rozruch przy 6 × FLC leży zbyt blisko charakterystyki klasy 10, więc określamy klasę 20.
• Protokół uruchomieniowy: nastawa 29 A, klasa 20, zmierzony prąd pracy 26.5 A na każdej fazie, nierównowaga faz poniżej 2 procent.
• Po sześciu miesiącach przekaźnik zadziałał dwa razy w tygodniu. Zmierzony prąd: 28.9 A w pracy, wzrost z 26.5. Przekaźnik jest w porządku; ciągnące się łożysko przenośnika nie jest. Zadziałanie było najtańszym czujnikiem drgań na maszynie.

Odczytywanie zadziałań jako danych o stanie

Wzrastający prąd pracy przy stałym obciążeniu oznacza rosnące tarcie mechaniczne lub problemy elektryczne: zablokowane wałki, ciągnący hamulec, uszkodzone łożysko, niskie napięcie lub nierównowaga fazowa. Dlatego zdarzenia zadziałania powinny znaleźć się w historii maszyny z dołączonymi zmierzonymi prądami, a nie w pamięci operatora. Zadziałania skorelowane z pomiarami prądu i ostatnimi zleceniami roboczymi zmieniają „przekaźnik jest zbyt czuły” w „prąd wzrósł o 9 procent od marca”, co jest argumentem konserwacyjnym z datą, widocznym w trendu MTBF maszyny na miesiące przed awarią.

Kontrole elektryczne wykonuje się razem: gdy zadziałanie kieruje cię do rozrusznika, ta sama wizyta to dobry moment na szybki test rezystancji izolacji, jeśli podejrzewasz silnik, oraz sprawdzenie, czy zadanie nie przerosło rozruchu bezpośredniego; nasze porównanie soft starterów i falowników (VFD) wyjaśnia, kiedy łagodniejszy rozruch rozwiązuje zarówno zadziałania, jak i naprężenia mechaniczne. Powtarzające się zadziałania na jednym zasobie powinny za każdym razem otwierać zlecenie robocze, to dokładnie ta dyscyplina, którą plan konserwacji zapobiegawczej w systemie CMMS egzekwuje automatycznie. Aby zobaczyć, jak Fabrico wiąże zdarzenia zadziałania, pomiary i zlecenia z jednym zasobem, umów krótką demonstrację.

Typowe błędy

• Ustawianie nastawy na zmierzony prąd zamiast na wartość z tabliczki. Lekko obciążony silnik zmierzony przy 22 A dostaje nastawę 22 A, a potem wyzwala się na okrągło, gdy proces pracuje przy projektowym obciążeniu.
• Podkręcanie nastawy, aby zatrzymać uciążliwe zadziałania. Jeśli nastawa prądu odpowiada tabliczce znamionowej i mimo to następuje zadziałanie, przyczyną jest zadanie rozruchowe (zła klasa), zasilanie (nierównowaga, niedonapięcie) lub maszyna (tarcie). Pokrętło to miejsce, w którym odpowiedzi nie ma.
• Błędne ustawienie we wnętrzu rozruszników gwiazda-trójkąt. Ustawiony na prąd linii zamiast prądu fazowego, przekaźnik jest de facto ślepy o współczynnik 1,73.
• Nieskończone resetowanie. Dwa resetowania bez pomiaru to operacja oparta na nadziei. Po drugim zadziałaniu ktoś zaciska miernik i zapisuje liczbę.
• Ignorowanie zaniku fazy. Utrata jednej fazy wypycha pozostałe fazy daleko poza prąd znamionowy. Mechanizmy różnicowego zadziałania to wykrywają, ale tylko jeśli przekaźnik jest dobrany i okablowany zgodnie ze schematem.

Często zadawane pytania

Na jaki prąd ustawić termiczny przekaźnik przeciążeniowy?

Na prąd znamionowy silnika przy pełnym obciążeniu z tabliczki znamionowej, dla rzeczywistego napięcia i sposobu łączenia przewodów. W rozrusznikach gwiazda-trójkąt przekaźnik zwykle mierzy prąd fazowy i ustawia się go na FLC podzielone przez 1,73, zgodnie ze schematem rozrusznika.

Co to są klasy zadziałania 10, 20 i 30?

Maksymalny czas, jaki przekaźnik dopuszcza przy 7,2-krotnym nastawionym prądzie: około 10, 20 lub 30 sekund. Istnieją po to, by "przetrwać" prąd rozruchowy. Standardowe zadania używają klasy 10; długie, ciężkie rozruchy wymagają 20 lub 30.

Dlaczego przekaźnik przeciążeniowy ciągle się wyzwala?

W przybliżonym porządku prawdopodobieństwa: rzeczywiste przeciążenie lub tarcie mechaniczne, nierównowaga fazowa lub niedonapięcie, zła klasa zadziałania dla rozruchu, błędna nastawa dla sposobu połączenia przewodów, a tylko rzadko wadliwy przekaźnik. Zmierz prąd pracy na każdej fazie zanim cokolwiek ruszysz.

Czy termiczny przekaźnik przeciążeniowy chroni przed zwarciami?

Nie. Ochronę przed zwarciami zapewniają bezpieczniki lub wyłącznik nadprądowy w górze instalacji. Przekaźnik przeciążeniowy zajmuje się utrzymującym się przeciążeniem; para tych urządzeń razem chroni obwód i silnik.

Czy elektroniczne przekaźniki przeciążeniowe są lepsze od bimetalicznych?

Trzymają ściślejsze tolerancje, dodają funkcje takie jak wykrywanie zaniku fazy, regulowane klasy zadziałania i wyjścia do rejestracji zadziałań, oraz mniej dryftują w czasie. Przekaźniki bimetaliczne pozostają w pełni użyteczne do standardowych zadań, gdy są poprawnie ustawione.