Motorni zaštitni prekidač MPE25 – razumijevanje karakteristika okidanja
Motorni zaštitni prekidač ključna je komponenta za zaštitu asinkronih motora od preopterećenja i kratkih spojeva. Kako bismo razumjeli način djelovanja zaštite, važno je najprije razumjeti osnovni princip rada asinkronog motora.
Slika 1: Motorni zaštitni prekidač
Što se događa tijekom pokretanja asinkronog motora?
Kada se elektromotor izravno priključi na električnu mrežu pomoću prekidača, u trenutku pokretanja protječe velika početna struja, I_inrush (3–8 × I_rated). Ta se struja smanjuje kako se brzina vrtnje motora povećava. Nazivna struja motora predstavlja struju koja protječe kroz namote statora kada motor radi pri nazivnom opterećenju. Ovisi o nazivnoj snazi motora. Slika 2 prikazuje strujnu karakteristiku asinkronog motora. Iz slike je vidljivo da je početna struja veća od nazivne struje. Važno je napomenuti da bi u slučaju pokretanja motora bez opterećenja vrijeme pokretanja (T_start) bilo znatno kraće, a struja nakon završetka pokretanja bila bi mnogo manja od nazivne struje jer motor nije opterećen. U slučaju otežanog pokretanja vrijeme pokretanja može biti dulje. Pri preopterećenju motora struja premašuje nazivnu vrijednost, što je nepoželjno. Ako preopterećenje traje predugo, aktivira se zaštita motora (bimetalni relej, motorni zaštitni prekidač itd.).
Slika 2: Strujna karakteristika asinkronog motora
MPE25 i njegove karakteristike okidanja
MPE25 (slika 1) sadrži bimetalnu zaštitu koja štiti motor od preopterećenja te elektromagnetsku zaštitu od kratkog spoja. Prekidač ima podesivu zaštitu od preopterećenja (I_r = 0,63–1 × I_u) i fiksno podešenu zaštitu od kratkog spoja (I = 13 × I_u). I_u predstavlja nazivnu struju motornog zaštitnog prekidača. Ako pogledamo sliku 3 (strujno-vremensku ili I-t karakteristiku prekidača MPE25, odnosno karakteristiku okidanja), lijevi dio karakteristike prikazuje djelovanje bimetalnog zaštitnog okidača, dok desni dio prikazuje djelovanje elektromagnetskog okidača za zaštitu od kratkog spoja. Pretpostavimo da nazivna struja našeg motora iznosi 16 A. Okidač za zaštitu od preopterećenja može se podesiti između 10 i 16 A. Okidač za zaštitu od kratkog spoja tvornički je podešen na 13 × I_u, što iznosi 208 A. Vrlo je važno da prag djelovanja kratkospojnog okidača bude niži od najmanje moguće struje kratkog spoja i viši od početne struje motora kako bi se izbjegla neželjena okidanja tijekom pokretanja.
Na lijevoj strani I-t karakteristike motornog zaštitnog prekidača, koja prikazuje djelovanje bimetalnog zaštitnog okidača, možemo vidjeti da se s povećanjem struje skraćuje vrijeme potrebno za djelovanje bimetalnog okidača u prekidaču.
Slika 3: I-t karakteristika motornog zaštitnog prekidača MPE25 10–16 A
Primjer primjene
Razmotrimo asinkroni motor s nazivnom strujom od 13 A. Odabiremo MPE25 (10–16 A). Naš je zadatak pomoću odvijača podesiti struju na prekidaču MPE25 (vidi sliku 1 gore lijevo). Budući da se motorni zaštitni prekidač može podešavati između 10 i 16 A, postavljamo ga na položaj 0,81, što odgovara struji od 13 A.
Slika 4 prikazuje djelovanje prekidača MPE25 pri preopterećenju. Pretpostavimo da motor pokreće kružnu pilu koja se tijekom rada zaglavi, što uzrokuje preopterećenje asinkronog motora. Struja je veća od nazivne struje motora, što predstavlja problem jer može skratiti njegov vijek trajanja ili ga čak oštetiti. Ako struja kroz namote statora, primjerice, postane 1,5 puta veća od nazivne struje (1,5 × 13 A = 19,5 A), iz slike 4 možemo vidjeti da bimetalna zaštita djeluje nakon približno 143 sekunde. Pretpostavimo sada da je motor još više opterećen, odnosno da je opterećenje 100 % veće od nazivnog (2 × 13 A = 26 A). Iz slike 4 vidljivo je da bi vrijeme okidanja iznosilo približno 44 sekunde. I-t karakteristika prekidača MPE25 pokazuje da se s povećanjem struje skraćuje vrijeme okidanja prekidača MPE25. Vrijeme okidanja može se donekle razlikovati ovisno o tome je li motorni zaštitni prekidač prethodno bio zagrijan ili hladan. Također je važno napomenuti da motorni zaštitni prekidač ima znatno nižu I-t karakteristiku od osigurača ili automatskog prekidača, zbog čega uporaba samo tih dvaju zaštitnih elemenata nije dovoljna za zaštitu motora od preopterećenja.
Pretpostavimo sada da dođe do kratkog spoja između dvaju ili triju faznih priključaka na motoru. Ako je struja kratkog spoja znatno veća od 208 A, elektromagnetski okidač, odnosno okidač za zaštitu od kratkog spoja, djelovat će trenutačno, unutar nekoliko milisekundi, a motorni zaštitni prekidač otvorit će glavne kontakte. Dakle, u našem slučaju s prekidačem MPE25 (10–16 A), svaka struja veća od 13 × I_u (208 A) uzrokovat će trenutačno okidanje. To je prikazano na desnoj strani I-t karakteristike na slikama 3 i 4.
Slika 4: Djelovanje prekidača MPE25 u uvjetima preopterećenja
Zaključak
Motorni zaštitni prekidači dostupni su za različite nazivne struje, a njihov odabir ovisi o nazivnoj snazi motora. Motorni zaštitni prekidač također omogućuje prepoznavanje je li do isključenja došlo zbog ručnog upravljanja ili preopterećenja. Ovi prekidači nude i mogućnost ugradnje pomoćnih kontakata koji mogu signalizirati uzrok isključenja, kao i funkciju podnaponske zaštite.
