حفاظت موتور با رله حفاظتی (بخش دوم)

1. حفاظت عدم تعادل ولتاژ

2. حفاظت تغییر شار

3. خطای زمین استاتور

4. اتصال کوتاه در سیم پیچ ها

در مقاله های  قبلی در سه  بخش مجزا ابتد انواع رله ( بخش اول، دوم و سوم) را معرفی کردیم در این مقاله می خواهیم به بخش دوم حفاظت موتور بپردازیم. در مقاله حفاظت موتور  (بخش اول)  دریافتیم که موتورهای الکتریکی تجهیزاتی قدرتمند هستند که ستون اصلی صنایع مختلف به کار می روند. موتورها در اکثر اوقات بسیار نزدیک به بارها نصب می شوند؛ این مساله باعث می شود این تجهیزات قدرتمند در معرض آسیب های مختلفی قرار بگیرند. یک موتور ممکن است تسمه نقاله ای را جابجا کند که در یک معدن کار می کند، یا یک آسیاب در یک کارخانه کاشی را بچرخاند که پر از ذرات ریز گرد و غبار است، یا پمپی را در یک کارخانه استخراج یُد به گردش در آورد که محیطی اسیدی دارد و هزاران محیط کاری دیگر که رخداد خطاهای مختلف را تشدید می کنند. در نتیجه انتخاب یک رله حفاظتی قدرتمند متناسب با شرایط می تواند در بسیاری از موارد جلوی آسیب دیدن و متعاقبا هزینه های اضافی را برای موتور بگیرد. در این مقاله به ادامه توابع حفاظتی مورد نیاز در رله حفاظت موتور می پردازیم.

• حفاظت عدم تعادل ولتاژ

عدم تعادل در ولتاژ تغذیه معمولاً به دلیل شرایط قطع فاز در نقطه ای در شبکه بالادست رخ می دهد. این ممکن است ناشی از خرابی فیوز تک فاز یا اختلاف قطب یک دژنکتور یا سکسیونر باشد. علاوه بر این، بارگذاری نابرابر فازها باعث افت ولتاژ نامتعادل می شود و بنابراین یک عدم تعادل جزئی در ولتاژ تغذیه ممکن است به وجود می آورد. خطا های غیر متقارن نیز از دیگر دلایل ایجاد شرایط عدم تعادل کوتاه مدت هستند.

جریانهای فاز نامتعادل دلیل جاری شدن جریان توالی منفی در موتور هستند و یک مولفه شار مغناطیسی (میدان مغناطیسی) را که در جهت مخالف با جهت چرخش شافت موتور می چرخد، تولید می کنند. فرکانس این مولفه برابر با 2-S است که S در اینجا برابر با لفغزش موتور به صورت پریونیت است و این فرکانس منجر به جاری شدن جریان هایی با همین فرکانس در روتور می گردد. این امر منجر به ایجاد گشتاور منفی جزئی و به ویژه افزایش تلفات مسی و جریان گردابی می شود. به دلیل فرکانس زیاد جریانهای القایی در روتور، اثر پوستی باعث افزایش مقاومت روتور در مقایسه با مقاومت DC مربوطه می شود. بنابراین ، یک مولفه جریان توالی منفی باعث ایجاد گرمای بیشتر از یک مولفه جریان توالی مثبت می شود.

در مقالهانواع رله های حفاظتی ترانس (بخش اول)  به طور خلاصه این مدل را معرفی کردیم.در صورتی که در مدل حرارتی مورد استفاده برای موتور، اثر گرمایشی جریان های توالی منفی به طور مناسبی در نظر گرفته شده باشند، می توان به همان حفاظت تجسم حرارتی اکتفا کرد. در غیر این صورت، باید از مدل حفاظتی دارای تابع عدم تعادل ولتاژ بهره برد. از سوی دیگر، عدم تعادل ولتاژ شدید منجر به لرزش های شدید در موتور می گردد که ممکن است خیلی دیر توسط تابع حفاظتی تجسم حرارتی تشخیص داده شود. در نتیجه اکیدا توصیه می گردد رله حفاظتی عدم تعادل ولتاژ نیز مورد استفاده قرار بگیرد. در تنظمی تابع عدم ولتاژ د باید وجود طبیعی کمی عدم تعادل در راه اندازی موتورها را در نظر گرفت تا دچار تریپ های بیهوده نشویم.

• حفاظت تغییر شار

در مقاله انواع رله های حفاظتی ترانس (بخش دوم) به معرفی این مدل پرداختیم. موتورها در برابر تغییرات ولتاژ تا حدود قابل توجهی مقاوم هستند. این یعنی عایق های بکار رفته برای سیم پیچ ها معمولا می توانند مقادیر قابل توجهی از ولتاژ بالاتر از ولتاژ نامی را تحمل کنند. البته اضافه ولتاژ ها و افت ولتاژ های شدید باید مد نظر قرار داده شوند.

اما مساله دیگری که حائز اهمیت است، نسبت V/HZ در موتورهاست. با بالا رفتن ولتاژ در موتورها، این نسبت افزایش می یابد و باعث افزایش شار القایی در موتور می گردد. هرچه این نسبت بیشتر گردد، شار عبوری از موتور افزایش می یابد و موجب افزایش جریان تحریک شده که متعاقبا باعث پراکندگی شار خارج از هسته اصلی می گردد. وقتی شار ایجاد شده از قسمت های دیگر موتور عبور کند، دمای تجهیز بر اثر تشکیل جریان های گردابی با سرعت بالایی افزایش می یابد. جهت حفاظت برای جلوگیری از این پدیده معمولا از حفاظت های افت ولتاژ و اضافه ولتاژ رایج استفاده می شود. رله حفاظتی عموما باید به گونه ای تنظیم شود که در 10-20% ولتاژ بالاتر از مقدار نامی تریپ دهد.

• خطای زمین استاتور

وقتی که عایق سیم پیچ ها با افزایش طول عمر موتور ضعیف شود، با وارد شدن یک استرس حرارتی یا مکانیکی بزرگ به موتور ممکن است بخشی یا نقطه ای از عایق از بین برود و فضا برای خطا آماده شود. این مشکل معمولا منجر به خطای زمین می گردد که جریان خطا از صفحان آهنی استاتور به سمت زمین جار می شود. در تنظیمات آن ها، می توان جریان های زیر 10 آمپر را روی درجه هشدار قرار داد تا در صورت رخداد خطا تنها یک هشدار از طرف رله حفاظتی صادر شود. اما اگر جریان خطا بالاتر باشد، رله حفاظتی باید به گونه ای تنظیم شود که در زمان مناسب تریپ دهد، چرا که ممکن است آسیب های جبران ناپذیری به استاتور وارد شود. برای برقرار این حفاظت می توان از ترانس های جریان کوربالانس یا اتصال پسماند سه ترانس جریان فاز بهره برد. در این شرایط، رله حفاظتی می تواند علاوه بر موتور، از کابل های ورودی نیز در برابر خطای زمین حفاظت نماید.

• اتصال کوتاه در سیم پیچ ها

اگر خطای زمین رخ داده در موتور برای مدت زیادی باقی بماند، ممکن است باعث آسیب دیدن عایق سیم پیچ ها در نقاط مختلف و اتصال کوتاه بین آن ها شود. دیگر دلیل رخداد اتصال کوتاه ها می تواند برقدار کردن دوباره موتور طی وصل مجدد در حالی که در حالت غیر همفاز وجود دارد نیز ممکن است باعث استرس های مکانیکی شدید در سیم پیچ ها شود که این لرزش ها منجر به آسیب دیدن عایق آن ها گردد. رله حفاظتی باید خطای اتصال کوتاه را در کمترین زمان ممکن رفع کند. بدین منظور، معمولا از مدل های دارای تابع حفاظت اضافه جریان آنی بهره برده می شود. در این حالت، رله حفاظتی می تواند علاوه بر موتور، از کابل های ورودی نیز در برابر خطای زمین حفاظت نماید. علاوه بر مدل های اضافه جریان، می توان از رله حفاظت دیفرانسیل نیز به عنوان یک حفاظت کامل و قابل اطمینان برای چنین خطاهایی بهره برد.

امیدواریم که مطالب فوق برای شما مفید واقع شود، همچنین در وبسایت شرکت لیان الکتریک ویرا می توانید مطالب مرتبط دیگر ما که شامل: اهداف  حفاظتی ، رله حفاظتی زیمنس ، حفاظت موتور ، رله حفاظتی SILG، ، و … می باشد را مطالعه کنید. همچنین شما عزیزان می توانید جهت مشاوره برای خرید انواع رله و طراحی های حفاظتی با مشاورین مجرب مجموعه لیان الکتریک مشورت لازم را به عمل بیاورید.