Natomiast do czego służą wyłączniki silnikowe? – część II

W części pierwszej starałem się wytłumaczyć dlaczego wyłączniki silnikowe służą przede wszystkim do zabezpieczenia napędów od przegrzania oraz skutków zwarć. Przyrządy te wyłączają silnik pod wpływem przegrzania się pewnego elementu ich konstrukcji, przy czym, tak jak w uzwojeniach silnika, przegrzanie to pochodzi od prądu obciążenia.

W dzisiejszej części chciałbym skupić się na pokazaniu w jaki sposób należy dobrać wyłącznik silnikowy. W którym miejscu układu napędowego należy go instalować oraz jak go połączyć w zależności od typu silnika (jednofazowy/trójfazowy)

⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇⬇

Co mówi norma PN-EN 60204-1:2010 o instalowaniu wyłączników silnikowych?

„Każdy silnik o mocy większej niż 0,5 kW powinien być wyposażony w zabezpieczenie przed przegrzaniem.
Wyjątki:
W zastosowaniach, w których samoczynne przerwanie pracy silnika jest niedopuszczalne (na przykład pompy pożarnicze), środki wykrywające powinny wywołać sygnał ostrzegawczy, na który może zareagować operator.”

Choć podczas projektowania maszyn normy nie są zobowiązujące to dobry inżynier powinien znać zapisane w nich fundamenty i przestrzegać ich tak aby jakość wykonywanych zadań była na najwyższym poziomie. Zapis o stosowaniu wyłączników silnikowych dla napędów o mocy większej niż 0,5 kW nie oznacza, że stosowanie wyłączników dla silników o mniejszej mocy jest niepoprawne. A co do pomp p. poż to chyba zrozumiałe, że silnik ma pracować tak długo nie zważywszy na przeciążenie, aby pompować wodę do hydrantów aż zostanie ugaszony budynek 😅 Ponadto warto nadmienić, że powyższa norma doczekała się nowelizacji w roku 2018.

Krok 0 – W pierwszej kolejności należy ustalić w jaki sposób będzie dokonywany rozruch silnika

Wyróżniamy dwa sposoby:

1.Rozruch bezpośredni to rozruch w przypadku, kiedy silnik załączany jest do pracy przy użyciu stycznika. Metoda ta wykorzystywana jest zwykle dla silników do 2,2 kW.

2.Rozruch przy użyciu urządzeń energoelektronicznych to rozruchsilnika elektrycznego przy pomocy takich urządzeń jak układy łagodnego rozruchu (softstarter) lub przemienniki częstotliwości (falownik). Przekształtniki energoelektronicznie przyłączone do stojana napędu wytwarzają napięcie o regulowanej amplitudzie i częstotliwości co umożliwia uruchomienie silnika ze znamionowym momentem przy niewielkich prędkościach obrotowych.

Jak zatem dobrać wyłącznik silnikowy w przypadku, gdy silnik załączany jest stycznikiem?

Krok 1 – Należy znać moc znamionową silnika

Istnieją dwie metody pozyskania tej informacji:
1 metoda to uzyskanie karty katalogowej silnika, którą najczęściej dostarcza konstruktor po dobraniu napędu do aplikacji.

2 metoda to odczytanie danych z tabliczki znamionowej, która zawsze jest instalowana na korpusie silnika elektrycznego.

UWAGA! Podczas kierowania się metodą pierwszą należy podczas uruchomienia aplikacji zweryfikować rzeczywistość z danymi uzyskanymi na etapie projektowania. To ważne, ponieważ zdarza się, że parametry dostarczonego napędu mogą różnić się w stosunku do karty katalogowej.

Krok 2 – Dobór konkretnego wyłącznika termicznego do silnika

Kolejnym krokiem w sytuacji, gdy znamy moc znamionową jest dobranie prawidłowego wyłącznika silnikowego. Trójfazowe silniki asynchroniczne pod względem mocy są ustandaryzowane, więc najprawdopodobniej będziesz poszukiwać wyłącznika dla napędu z poniższego zakresu mocy.

Do poszukiwań wyłącznika rekomenduje również program producenta Eaton o nazwie Suwak. Można go pobrać ze strony producenta. Jest to program typu portable w związku z czym nie wymaga instalacji na komputerze. Przy użyciu dwóch zielonych strzałek istnieje możliwość zmiany mocy silnika a w odpowiedzi uzyskujemy informacje dotyczące urządzeń jakich wymaga silnik dla prawidłowego podłączenia do źródła zasilania. Rozwiązanie optymalizuje czas poświęcony na poszukiwanie i dobór komponentów.

Krok 3 – Podłączenie wyłącznika silnikowego w zależności od typu silnika

Poniższe symbole przedstawiają wyłącznik silnikowy. Są to symbole zgodne z normą PN-EN 81346-2:2009. Lewy symbol przedstawia sposób podłączenia wyłącznika dla jednofazowego silnika elektrycznego natomiast prawy dla trójfazowego napędu.

Wyłącznik silnikowy należy instalować zawsze przed stycznikiem. Pozwala to uchronić nie tylko silnik, ale i stycznik przed zniszczeniem w sytuacji przeciążenia lub zwarcia. Wyłączniki można dodatkowo wyposażyć w styki pomocnicze, które możemy wykorzystać do zwracania sygnału do sterownika PLC. Dzięki temu rozwiązaniu istnieje możliwość uzyskania informacji o braku gotowości elektrycznej napędu.

Krok 4 – Ostatnia czynność, czyli Dobór nastaw wyłącznika silnikowego

Wyłączniki silnikowe wyposażone są w pokrętło umożliwiające regulację nastawy prądu, przy którym ma nastąpić zadziałanie wyzwalacza przeciążeniowego. Elementy cieplne wyzwalaczy wykonuje się z dwóch sprasowanych blaszek z różnych metali, czyli tzw. Bimetali. Wskutek różnej rozszerzalności cieplnej obu metali, bimetal pod wpływem temperatury wygina się i odsuwa bezpośrednio zapadkę zwalniając sprężynę co powoduje otwarcie wyłącznika i rozłączenie napędu od źródła zasilania.

Przejdźmy do meritum kroku 4.

Prąd rozłączenia należy ustawić przy użyciu wcześniej wspomnianego pokrętła. Wiele lektur informuje, że wyzwalacz przeciążeniowy należy ustawić na wartość prądu znamionowego silnika elektrycznego. Fakt jest taki, że wyłącznik samoczynny ma za zadanie zabezpieczać silnik przed nadmierną temperaturą uzwojeń, ale równocześnie ma umożliwiać pracę silnika przy krótkotrwałych, a niegroźnych dla uzwojeń przeciążeniach. Tym sposobem dla silników asynchronicznych klatkowych możemy nastawić wyzwalacz na prąd przekraczający 10-20% prądu znamionowego.

Jak dobrać wyłącznik silnikowy w przypadku, gdy silnik załączany przy użyciu urządzeń energoelektronicznych?

Przeważnie urządzenia energoelektroniczne posiadają wbudowane zabezpieczenie tyrystorów przed przejściowymi prądami przeciążenia, ale w razie wystąpienia zwarcia ta ochrona może być niewystarczająca. W celu zastosowania prawidłowego wyłącznika silnikowego należy zwrócić się do dokumentacji technicznej danego urządzenia energoelektronicznego, który odpowiedzialny jest za rozruch silnika elektrycznego.

Po więcej informacji na temat wyłączników silnikowych zapraszam do normy PN-EN 60947-2:2018-01.

LITERATURA:

[1] PN-EN 60947-2:2018-01. Bezpieczeństwo maszyn — Wyposażenie elektryczne maszyn — Część 1: Wymagania ogólne
[2] Książka układów połączeń elektrycznych Moeller 02/05
[3] Zygmunt K. Napęd elektryczny. Warszawa: Wydawnictwo Naukowo-Techniczne
[4] Schmid D. Mechatronika. Wydawnictwo REA
[5] Technical Data PowerFlex 520-Series AC Drive Specifications
[6] Katalog podstawowych komponentów. Właściciel Allen-Bradley.

Niniejszy artykuł nie jest artykułem sponsorowanym i za jego publikację nie otrzymałem wynagrodzenia.

0 0 vote
Article Rating
Subscribe
Powiadom o
guest
0 komentarzy
Inline Feedbacks
View all comments