Vältä moottorivaurioita: Neljä syytä valita oikea moottorin suojaus

Moottoreista riippuvat toimilaitteet  ovat muuttaneet ja vaikuttaneet elämäämme 1800-luvun lopusta lähtien. Ne ovat läsnä kaikkialla jokapäiväisessä elämässämme: aina kahviloiden kahvimyllyistä alkaen niihin, jotka saavat japanilaisen Shinkansen-pikajunan kulkemaan 400 km/h raiteilla. Tavalliset ihmiset pitävät usein itsestäänselvyytenä, että nämä laitteet toimivat, kun taas teollisuuden henkilöstö ja konevalmistajat kohtelevat niitä suurella kunnioituksella. He ovat tietoisia suurista kustannuksista, joita voi syntyä, jos moottori lakkaa yhtäkkiä toimimasta. Oikea moottorin suojaus on keskiössä.

Yksi yleisimmistä moottorin suojauskysymyksistä on: Miksi tarvitsemme erityisen moottorinsuojakatkaisijan (MPCB)? Eikö johdonsuojakatkaisija (MCB) tai katkaisija (ACB, MCCB) riitä?

Tässä artikkelissa vertaillaan moottorin suojaukseen käytettäviä suojalaitteita. Koska noin 80 prosenttia maailman moottoreista on teholtaan alle 15 kW, keskitymme niihin sopiviin suojauksiin ja vertaamme johdonsuojakatkaisijoita moottorinsuojakatkaisijoihin, joissa on sekä magneettinen suojaus että lämpösuojaus.

Ensin meidän on selvitettävä yleinen väärinkäsitys.

Kaikkia moottorinsuojakatkaisijoita ei valita samalla tavalla. Kaikki riippuu kuormituksen tyypistä, oikosulkusuojauksesta (magneettinen suojaus) ja suojauksesta ylikuormituksen varalta (lämpösuojaus). Valinkriteerinä on myös käynnistystyyppi (käynnistysaika, -luokka). Moottorinsuojakatkaisijoissa on useita vaihtoehtoja. Tässä artikkelissa käsitellään vain kahta näistä:

  • Johdonsuojakatkaisija, jossa on C-käyrä: Suunniteltu suojaamaan yleisiä sähköasennuksia oikosulun ja ylikuormituksen sattuessa.
  • Johdonsuojakatkaisija, jossa on D-käyrä: Suunniteltu suojaamaan induktiivisia piirejä, mukaan lukien moottoreita, oikosulun ja ylikuormituksen varalta.

Neljä syytä valita oikea moottorin suojaus

Tarkastelemme neljää ratkaisevaa syytä, miksi sinun pitäisi valita moottorinsuojakatkaisija pääasialliseksi moottorinsuojaksi:

1.  Standardit ovat tärkeitä, kun on kyse  katkaisijoista

Jos vertaamme johdonsuojakatkaisijoiden (MCB) ja moottorinsuojakatkaisijoiden (MPCB) standardeja, näemme joitakin keskeisiä eroja:

  •       Moottorinsuojakatkaisijat on sertifioitu IEC 60947-4 -standardin mukaisesti, joka on moottorinsuojauksen vakiostandardi. Koska ne ovat periaatteessa katkaisijoita, ne kuuluvat myös IEC 60947-2 -sertifioinnin piiriin.
  •       Johdonsuojakatkaisijat luokitellaan yleensä IEC 60898-1 -standardin piiriin (kotitalous- tai vastaavat asennukset), mutta monet luokitellaan myös IEC 60947-2 -standardin mukaan. Kyse on valinnasta: IEC 60898 ei ole tarkoitettu teollisuuslaitteistoja varten. Ympäristön normaali lämpötila on 30 ⁰C IEC 60898 -standardin mukaisissa johdonsuojakatkaisijoissa. Tämä on matalampi lämpötila kuin mitä teollisuuskäyttöön tarkoitetussa sähkökeskuksessa on (40 ⁰C). Vaikka valitsisit moottorinsuojauksen, joka on oikean standardin piirissä, se ei kompensoi ilman ympäristön lämpötilaa, vaan yleensä on käytettävä lämpötilan korjauskerrointa. Schneiderin moottorinsuojakytkimille tätä ei tarvitse tehdä, vaan ne on mitoitettu oikeaan lämpötilaan. Mikäli ympäristönlämpötilaa ei huomioida mitoituksessa voi se aiheuttaa häiriöitä ja toimintavirheitä.

    2. Suuri oikosulkuteho

Miten nämä moottorinsuojat reagoivat oikosulun sattuessa? C-käyrällä varustettu johdonsuojakatkaisija on suunniteltu laukaisemaan 5–10 kertaa nimellisvirta-arvon, kun taas moottorinsuojakatkaisijat laukaisevat 12 kertaa nimellisvirta-arvon. Sen vuoksi usein uskotaan, että johdonsuojakatkaisija on herkempi ja siksi vielä parempi. Tämä ei pidä paikkaansa. Syy on seuraava:

Induktiomoottorin käynnistysvirta on 8–10 kertaa moottorin nimellisvirta. Siksi moottoreille suunniteltu moottorinsuojakatkaisija on suunniteltu laukaisemaan suuremmilla virroilla häiriöiden välttämiseksi käynnistyksen yhteydessä. Hyötysuhdeluokituksen IE3- ja IE4-moottorien tulo markkinoille pahentaa tätä ongelmaa, koska näiden moottoreiden käynnistysvirrat ovat suuremmat.

Jotkut ihmiset yrittävät välttää tämän valitsemalla moottorinsuojauksen, joka ei perustu nimellisvirtaan vaan laukaisuvirtaan. Tämä voi siten suojata moottoria oikosululta, mutta ylikuormituksen yhteydessä syntyy ongelmia, mihin palaamme myöhemmin tässä artikkelissa.

D-käyrällä varustettu johdonsuojakatkaisija toimii oikosulkusuojana. Johdonkatkaisijalla ei kuitenkaan ole mahdollista saada koordinoitua moottorin käynnistintä, joten se ei silti ole täysin turvallinen ratkaisu. On myös huomioitava, että D-laukaisukäyrä voi olla erilainen eri valmistajien välillä. Standardin mukaan se on 10–20xIn.

Johdonsuojakatkaisijan katkaisukyky on IEC 60947-2 -standardin mukaan usein 10 kA tai 15 kA, mikä on teollisuuslaitoksille usein liian alhainen. Moottorinsuojakatkaisijalla on huomattavasti suurempi katkaisukyky, jopa 100 kA, mikä varmistaa moottorin turvallisen käynnistämisen ja turvallisen käytön sekä toimii vaativimmissakin olosuhteissa.

3. Ylikuormitussuojaus 

Suurin osa sähkömoottoreiden vioista johtuu ylikuormituksesta. Tässä moottorinsuojakatkaisija on voittaja. Alla olevassa kuvassa on esitetty moottorinsuojakatkaisijan laukaisukäyttäytyminen ylikuormituksen sattuessa:

Moottorinsuojakatkaisijan laukaisukäyttäytyminen ylikuormituksen sattuessa

Tässä vastaavat luvut johdonsuojakatkaisijoista:

Johdonsuojakatkaisijan laukaisukäyttäytyminen ylikuormituksen sattuessa

Kuten näet, ero on tuntuva. Moottorin toistuvat ylikuormitukset voivat aiheuttaa suuria vahinkoja. Johdonsuojakatkaisija ei laukea tarpeeksi nopeasti moottorin käämien suojaamiseksi. Lisäksi, jos katsot kaavion viimeistä saraketta, ongelma käy vielä selvemmäksi. C-käyrällä varustettu johdonsuojakatkaisija käsittelee tätä oikosulkuna ja D-käyrä laukeaa minuutin sisällä, kun taas moottorinsuojakytkin on herkempi ja laukeaa kymmenen sekunnin kuluessa. Täällä päädymme ongelmaan, jonka mainitsin aiemmin: Jos ylikuormitat  katkaisijan kompensoimaan sen pienemmän laukaisuvirran, on olemassa vaara, että moottoria ei suojata lainkaan ylikuormituksen/ylivirran sattuessa.

4. Herkkyys vaihevioille

Johdonsuojakatkaisijan käytössä moottorin suojaamiseksi on toinen ongelma – se ei ole riittävän herkkä vaihevioille. Moottorin vaihevika on vakava vika, joka voi aiheuttaa virran nousun muissa vaiheissa, mikä voi johtaa ylikuumenemiseen ja moottorin käämien vaurioitumiseen. Moottorisuojakatkaisijat, toisin kuin johdonsuojakatkaisijat, voivat havaita tämän tyyppiset viat ja laukaisevat yllä olevan taulukon mukaisesti.

Yhteenvetona: oikea moottorin suojaus auttaa estämään moottorivauriot

Johdonsuojakatkaisija ei riitä suojaamaan moottoria, joten tähän valintaan liittyy useita riskejä. Moottorinsuojakatkaisija on helpompi valita, koska asettelualue on valittavissa. Moottorin toiminta-arvoa on mahdollista säätää. Se ei toimi johdonsuojakatkaisijalla, jolla on kiinteät arvot, esimerkiksi kolmivaihemoottorilla 1,5 kW 3,2 A, jolloin johdonsuojakatkaisijan valinta on 4 A, mikä ei suojaa moottoria ylikuormitukselta. Moottorinsuojakatkaisijan käyttöikä on yleensä huomattavasti pidempi kuin johdonsuojakatkaisijan.

Schneider Electric on jo pitkään ollut edelläkävijä moottorinhallintatuotteissa. Olemme investoineet markkinoiden  suurimman moottorisuojakytkinten valikoiman tuottamiseen: TeSys-tuoteperheeseen. Lisäksi autamme sinua valitsemaan moottoreillesi parhaan mahdollisen suojan kattavien valintataulukoiden, koordinointitaulukoiden ja erityisten valintaoppaiden avulla.

 

Vieraskynäilijänä on Schneider Electricin pohjoismaiden yhteinen tuotepäällikkö, jolla on yli 20 vuoden kokemus teollisuusautomaatiosta.

Ronny Josgård
ronny.josgard@se.com
+46 702092498
Sweden

 


ei vastauksia

Kommentoi

  • (will not be published)