رله اضافه بار حرارتی یا بی متال موتور

خرابی های سیم پیچ در موتور

اغلب خرابی های سیم پیچ در موتور به طور مستقیم یا غیرمستقیم ناشی از اضافه بار (طولانی یا چرخه ای) ناشی از کار با ولتاژ تغذیه نامتعادل و یا دو فاز شدن آن است که با ایجاد گرمای بیش از حد به تخریب عایق سیم پیچ منجر می شود، تا زمانی که خطای الکتریکی تشخیص داده شده و موتور از مدار خارج گردد.

عکس: رله حرارتی اضافه بار RTX که بر روی کنتاکتور MNX نصب شده است.

قانون کلی پذیرفته شده این است که عمر عایق در هر 10 درجه سانتیگراد افزایش بالاتر از دمای نامی مجاز نصف می شود، که در صورت قرارگیری در دماهای بالاتر باید طول عمر آن مجددا ارزیابی گردد. با توجه به اینکه یک ماشین الکتریکی دارای ظرفیت ذخیره سازی گرمای نسبتا بزرگی است، به همین دلیل اضافه بارهای نامنظم کوتاه مدت ممکن است بر دستگاه تاثیر مضری نداشته باشند.

با این حال، اضافه بار ثابت یا پایدار به مقدار تنها چند درصد بار نامی می تواند منجر به پیری زودرس و شکست عایق شود. علاوه بر این، قابلیت استقامت حرارتی موتور قبل از یک خطا با گرمایش در سیم پیچ آن تحت تاثیر قرار می گیرد.

بنابراین مهم است که خصوصیات رله در دو حد حالت بی بار و بار کامل قبل از رخداد خطا در نظر گرفته شود این دو حد به ترتیب با عنوان شرایط “سرد” و “داغ” شناخته شده است.

*** انواع طراحی های موتور، کاربری های متنوع، انواع شرایط عملیاتی نامتعارف و ایجاد خطاهای متنوع باعث پیچیده شدن روابط گرمایی ماشین می شود.

بنابراین ایجاد یک مدل عمومی ریاضی دقیق، غیرممکن است. با این وجود، اگر فرض شود که موتور یک بدنه یکپارچه و همگن است و تولید و اتلاف حرارت در نرخی متناسب با افزایش دما می باشد، ممکن است بتوان یک مدل تقریبی ایجاد کرد. این اصل پشتوانه مدل “رونوشت حرارتی (thermal replica)” یک موتور است که برای محافظت از اضافه بار استفاده می شود.

 دمای T در هر لحظه به وسیله فرمول زیر بدست می آید:

 در این رابطه :

I_R = جریانی که اگر به طور مداوم در گردش باشد گرمای T_max را در موتور تولید می کند.

بنابراین، می توان نشان داد که برای هر اضافه بار جریان I، زمان مجاز t برای این جریان در گردش مطابق رابطه زیر است:

  *** به طور کلی، منبع تغذیه ای که به یک موتور متصل می شود، ممکن است شامل هر دو مولفه توالی مثبت و منفی باشد، و هر دو مولفه جریان باعث افزایش حرارت در موتور می شوند. بنابراین، در مدل رونوشت حرارتی باید هر دو مولفه را در نظر بگیریم، یک معادله نوعی برای جریان معادل مطابق رابطه زیر است:

در سرعت نامی نوعا مقدار K=3 است.

در نهایت، در مدل رونوشت حرارتی نیاز است این واقعیت را در نظر بگیریم که موتور در طول مدتی که بار سبک دارد تمایل دارد که خنک شده و به دمای حالت اولیه خود برسد. موتور دارای یک ثابت زمانی خنک کننده Tr خواهد بود که نرخ خنک کنندگی را مشخص می کند.

 بطوریکه :

معادله 1 ویژگی های “سرد” و “داغ” که در IEC 60255، قسمت 8 اشاره شده است را در نظر می گیرد.

بعضی از رله ها ممکن است از ویژگی شیب دوگانه برای ثابت زمانی حرارتی استفاده کنند، و از این رو دو مقدار از ثابت زمانی حرارتی مورد نیاز است. تعویض بین دو مقدار مطابق با جریان از پیش تعیین شده موتور انجام می شود. این حالت ممکن است در مدار راه اندازی ستاره مثلث استفاده شود. برای دستیابی به عملکرد بهتر در هنگام راه اندازی موتورهایی که از یک راه انداز ستاره مثلث استفاده می کنند. در طول راه اندازی، سیم پیچ های موتور از جریان کامل خط استفاده می کنند، در حالی که در شرایط کارکرد، آنها تنها 57٪ از جریان مشاهده شده توسط رله را استفاده می کنند.

از آنجا که رله به طور ایده آل باید با موتور محافظت شده سازگار باشد و بتواند از نزدیک، پایدار و مستمر موتور را در برابر اضافه بار حفاظت کند، طیف گسترده ای از تنظیم رله با دقت خوب و اضافه جهش کم، مطلوب است. منحنی تنظیم رله نوعی در شکل 1 نشان داده شده است.

 شکل 1: منحنی های مشخصه حرارتی اضافه بار؛ منحنی های سرد. وضعیت اولیه حرارتی 0٪

مرجع؛   electrical-engineering-portal.com-Thermal (Overload) Motor Relay Protection