MOTORSKO ZAŠČITNO STIKALO MPE25 - razumevanje izklopilne karakteristike
Motorsko zaščitno stikalo je ključna komponenta za zaščito asinhronskega motorja pred preobremenitvami in kratkimi stiki. Da bi razumeli, kako deluje zaščita, je pomembno najprej poznati osnovno delovanje asinhronskega motorja.
Slika 1: motorsko zaščitno stikalo
Kaj se dogaja v času zagona asinhronskega motorja ?
Če priključimo elektromotor s stikalom direktno na omrežje, steče v trenutku zagona velik zagonski tok Izag ( 3-8* Inazivni), ki se z višanjem vrtljajev manjša. Nazivni tok motorja je tok, ki bi tekel skozi statorska navitja v primeru, če bi bil motor nazivno obremenjen. Odvisen je seveda od moči motorja. Slika 2 prikazuje tokovno karakteristiko asinhronskega motorja. Iz slike se vidi, da je zagonski tok večji od nazivnega toka. Omenimo, da bi v primeru praznega teka asinhronskega motorja, bil čas zagona (Tzag) bistveno krajši, tok po preteku časa zagona pa bi bil prav tako bistveno manjši od nazivnega, saj motor ni obremenjen. V primeru težkega zagona, bi bil čas zagona lahko daljši. V primeru preobremenitve motorja pa bi bil tok večji od nazivnega toka, kar sveda ni v redu. V primeru dlje časa trajajoče preobremenitve bi morala delovati zaščita asinhronskega motorja (bimetalni rele, motorsko zaščitno stikalo….).
Slika 2: tokovna karakteristika asinhronskega motorja
Motorsko zaščitno stikalo MPE 25 in njegova izklopilna karakteristika
Motorsko zaščitno stikalo MPE 25 (slika 1) vsebuje bimetalno zaščito, ki varuje motor pred preobremenitvami in elektromagnetno kratkostično zaščito za zaščito pred kratkim stikom. Zaščitno stikalo vsebuje nastavljivo zaščito pred preobremenitvijo (Ir=0,63 -1 x Iu ), in nenastavljivo zaščito pred kratkim stikom ( I=13 x Iu ). Iu pomeni nazivni tok motorskega zaščitnega stikala, in če pogledamo sliko 3 (tokovno - časovna ali I-t karakteristika motorskega zaščitnega stikala oziroma izklopilna karakteristika motorskega zaščitnega stikala), levi del karakteristike predstavlja delovanje bimetalnega zaščitnega sprožilnega elementa, desni del pa delovanje elektromagnetnega (kratkostičnega) sprožilnega elementa. Predpostavimo da v našem primeru znaša nazivni tok 16 A. Preobremenitveni sprožnik tako lahko nastavimo med 10 in 16 A. Kratkostični sprožnik pa je že tovarniško nastavljen na tok 13 x Iu to je 208 A. Pomembno je, da je nastavitev kratkostičnega sprožnika nižja od minimalne vrednosti možnega kratkega stika in višja od zagonskega toka motorja, da ne prihaja do nepotrebnih izklopov pri zagonu.
Na levem delu I-t karakteristike motorskega zaščitnega stikala, ki predstavlja delovanje bimetalnega zaščitnega sprožilnega elementa se lepo vidi, da višji kot bo tok, krajši bo čas delovanja bimetalnega sprožnika v stikalu.
Slika 3: I-t karakteristika motorskega zaščitnega stikala MPE 25 10-16 A
Primer uporabe
Imamo asinhronski motor, katerega nazivni tok je 13 A. Izberemo motorsko zaščitno stikalo MPE 25 (10-16A). Naša naloga je, da s pomočjo izvijača nastavimo tok na motorskem zaščitnem stikalu (glej zgoraj levo, slika 1). Ker je motorsko zaščitno stikalo v našem primeru nastavljivo med 10 in 16 A, bomo z izvijačem nastavili na položaj 0,81 kar je 13 A.
Slika 4 predstavlja delovanje motorskega zaščitnega stikala pri preobremenitvah. Predpostavimo, da motor poganja krožno žago, pridemo na grčo, asinhronski motor je preobremenjen, tok je večji od nazivnega toka motorja. To pa ni v redu, saj lahko krajšamo življenjsko dobo motorja ali celo uničimo motor. Skozi statorska navitja teče na primer tok 1,5 x večji od nazivnega toka (1,5 x 13 A =19,5 A). Če pogledamo sliko 4, vidimo, da bimetalna zaščita reagira v času okoli 143 s. Sedaj pa predpostavimo, da je motor precej bolj obremenjen, na primer 100 % nad nazivno obremenitvijo (2 x 13A = 26 A). Iz slike 4 se lepo vidi, da bo čas izklopa približno v 44 s. Torej I-t karakteristika motorskega zaščitnega stikala nam pove, da višji kot je tok, krajši bo čas izklopa motorskega zaščitnega stikala. Obstajajo določene razlike v času izklopa, ali je motorsko zaščitno stikalo predhodno že toplo ali hladno. Povedati je tudi potrebno, da ima motorsko zaščitno stikalo bistveno nižje ležečo I-t karakteristiko, kot taljiva varovalka ali inštalacijski odklopnik, zato varovanje motorja pred preobremenitvami s tema dvema zaščitnima elementoma ni ustrezno.
Sedaj pa predpostavimo, da pride med dvema ali tremi faznimi sponkami na motorju do kratkega stika. Predpostavimo tudi, da bo kratkostični tok bistveno višji kot 208 A. V tem primeru pa bo reagiral elektromagnetni oziroma kratkostični sprožnik, in to takoj, v nekaj milisekundah, bo motorsko zaščitno stikalo izklopilo glavne kontakte. Torej v našem primeru, ko imamo motorsko zaščitno stikalo MPE 25 10-16 A bo pri vsakem toku nad 13 x Iu to je 208 A izklop trenuten. To prikazuje desni del I-t karakteristike iz slike 3 in 4.
Slika 4: delovanje motorskega zaščitnega stikala pri preobremenitvah
Zaključek
Motorska zaščitna stikala se lahko dobi za različne nazivne tokove, izbira pa je seveda odvisna od moči motorja. Na motorskem zaščitne stikalu se tudi vidi ali je izklop ročen ali pa zaradi delovanja preobremenitve. Motorska zaščitna stikala imajo tudi možnost dokupa pomožnih kontaktov, kontaktov, ki prikazujejo vzrok okvare in pa tudi funkcijo podnapetostne zaščite.