انواع رله اضافه بار(اضافه جریان)
آیا فرقی بین رله های محافظت جریان حرارتی(بیمتال و کلید حرارتی) و رله های الکترونیکی (رله ی کنترل بار)هست؟
صنعت آبرسانی و ساختمان به شدت به پمپ ها وابسته است و قابلیت اطمینان آنها به دلایل ایمنی و اقتصادی حیاتی است. برای سالیان متمادی، موتورهای ولتاژ پایین مورد استفاده برای تغذیه پمپ ها توسط رله های اضافه بار حرارتی از گرمای بیش از حد محافظت می شوند. این رلهها ممکن است تحت هر شرایطی محافظت مناسبی ارائه نکنند، که میتواند منجر به خرابی موتور و مشکلات احتمالی ایمنی شود.
این مقاله تفاوتهای بین رلههای اضافه بار الکترومکانیکی و الکترونیکی را توضیح میدهد و نشان میدهد که چگونه دومی میتواند حفاظت بهتر موتور و افزایش ایمنی را ارائه دهد. همچنین توضیح میدهد که چگونه یک رله ی الکترونیکی اطلاعاتی در مورد سلامت پمپ یا موتور ارائه میدهد که میتواند برای پیشبینی دقیقتر و زودتر مشکلات، قبل از تبدیل شدن به مشکلات ایمنی استفاده شود.
دلایل الکتریکی خرابی موتور:
طبق تحقیقات Electrical Research Associates (ERA) تقریباً نیمی از خرابیهای موتور ناشی از مشکلات الکتریکی است. در زیر دلایل اصلی چنین آسیب هایی ذکر شده است:
اضافه بار – رایج ترین مشکل الکتریکی که باعث خرابی موتور می شود، اضافه بار است که منجر به گرم شدن بیش از حد می شود. این در نهایت عایق سیم پیچ را خراب می کند و باعث اتصال کوتاه می شود.
گیر کردن – بار موتور می تواند گیر کند و باعث قفل شدن روتور شود که به سرعت موتور را بیش از حد گرم می کند.
عدم تعادل فاز – یکی از فازهای ورودی ممکن است از کار بیفتد (شرایط تک فاز)، که باعث گرم شدن بیش از حد و از دست دادن گشتاور می شود. به طور دقیق تر، ولتاژ در یک فاز می تواند کمتر از فازهای دیگر باشد (عدم تعادل فاز)، که نتایج مشابهی دارد اما تشخیص آن دشوارتر است.
خطای زمین — موتور ممکن است یک خطای زمین ایجاد کند که می تواند هر چیزی از قوس الکتریکی گرفته تا اتصال کوتاه مرده و جریان کوچکی که هرگز از بین نمی رود ایجاد کند. این می تواند باعث خطرات شوک، آتش سوزی یا حتی فلاش قوس شود.
انواع رله اضافه بار:
برای جلوگیری از آسیب، موتورها میبایست مجهز به رله های اضافه بار شوند که به گونه ای طراحی شده اند که قبل از وقوع آسیب، برق موتور را قطع کنند. اینها در دو نوع عمده وجود دارند: رله اضافه بار حرارتی (الکترومکانیکی یا بیمتال) و رله اضافه بار الکترونیکی (مبتنی بر ریزپردازنده).
اضافه بارهای حرارتی سنتی ابزارهای الکترومکانیکی هستند که شامل اضافه بارهای دو فلزی یا آلیاژی ذوب شده (یوتکتیک) هستند. آنها حاوی عناصر گرمایشی هستند که به صورت سری با ورودیهای موتور سیمکشی شدهاند که باعث میشوند یا یک مخزن لحیم کاری (آلیاژ یوتکتیک) ذوب شوند یا مجموعهای از نوارهای دو فلزی خم شوند و وقتی جریان بیش از حد میشود، کنتاکتها را آزاد کنند. اضافه بارهای دو فلزی معمولاً دارای محدوده محدودی از نقاط اتصال قابل تنظیم هستند، در حالی که رلههای یوتکتیک اینگونه نیستند.
برخی از اضافه بارهای دو فلزی به گونهای طراحی شدهاند که بهطور خودکار دوباره بسته شوند و جبران میشوند تا از تأثیر تغییرات دمای محیط بر نقاط سفر آنها جلوگیری شود. در حالت ایده آل، اضافه بار حرارتی باید در همان دمای محیطی که موتور محافظت می کند نصب شود، اما در عمل، دستگاه در استارت موتور قرار دارد که معمولاً در یک اتاق سوئیچ تهویه مطبوع دور از موتور قرار دارد.
اضافه بارهای حالت جامد بعداً برای رفع نادرستی اضافه بارهای مبتنی بر حرارت معرفی شدند. با این حال، آنها نقاط تنظیم از پیش محاسبه شده دارند و نمی توانند همان سطح حفاظتی را که اضافه بارهای مبتنی بر ریزپردازنده (الکترونیکی) مانند تشخیص شرایط تک فاز یا نامتعادل، ارائه کنند.
اضافه بارهای الکترونیکی (شکل 1) جریان را با استفاده از مجموعه ای از ترانسفورماتورهای جریان (اغلب یکپارچه) اندازه گیری می کنند. آنها همچنین برای خطاهای زمین نظارت می کنند و چندین عملکرد پیشرفته تر از جمله محافظت در برابر افت فاز، عدم تعادل فاز، توالی فاز نامناسب و پارگی را انجام می دهند. این دستگاهها بسته به نیاز اپراتور میتوانند ساده یا کاملاً پیچیده باشند و میتوانند شامل ویژگیهای اضافی مانند ارتباطات، خواندن دیجیتال و قابلیت ثبت دادهها باشند.
برخلاف رلههای الکترومکانیکی، که جریان موتور را از عناصر گرمایشی عبور میدهند تا تقلید غیرمستقیم گرمایش موتور ایجاد کنند، رلههای الکترونیکی باعث گرمایش اضافی نمیشوند. این باعث صرفه جویی در قبض برق می شود (در نهایت اتلاف گرما باعث مصرف انرژی می شود)، در حالی که عدم تولید گرما باعث خنک تر شدن پنل های برق و اندازه گیری دقیق تر می شود. بعلاوه، اضافه بارهای دو فلزی می توانند گرمای کافی ایجاد کنند تا نیاز به تخریب پانل یا نیاز به استفاده از محفظه بزرگتر برای ایجاد فضای کافی برای دفع گرما داشته باشد.
ویژگی های رله های اضافه بار الکترونیکی:
اضافه بارهای الکترونیکی دارای ویژگی هایی هستند که به ویژه مربوط به صنعت نفت و گاز است و می تواند با شناسایی مشکلات احتمالی قبل از وقوع آسیب، به بهبود ایمنی کمک کند.
جریان زیر
برخی از اضافه بارهای الکترونیکی به گونه ای طراحی شده اند که وقتی جریان بار به زیر سطح نرمال می رسد حس کنند. این به ویژه در کاربردهای پمپ مفید است، جایی که از دست دادن سیال می تواند باعث آسیب شود. به عنوان مثال، پمپ های غوطه ور در صورت خشک شدن، ممکن است بیش از حد گرم شوند یا به روش های دیگری آسیب ببینند.
حافظه حرارتی
در یک رله اضافه بار موتور مبتنی بر حرارت، عناصر حرارتی داخلی طوری طراحی شده اند که ویژگی های گرمایش موتور را تقلید کنند. متاسفانه دقت این مدل محدود است. رلههای اضافه بار الکترونیکی از مدلسازی حرارتی دینامیکی پیچیدهتر استفاده میکنند. کامپیوتر داخلی واحد از تمام داده های موجود (از جمله خروجی سنسور دمای سیم پیچ موتور) برای ساخت یک مدل کامپیوتری بسیار دقیق از ویژگی های حرارتی موتور استفاده می کند. این دستگاه I2t مورد استفاده موتور را برای محاسبه دمای موتور و ظرفیت حرارتی با دقت بیشتری نسبت به سنسورهای دمای سیم پیچ به تنهایی پیگیری می کند و دمای موتور را در تمام شرایط کاری محاسبه می کند.
هنگامی که جریان از نقطه تراش یک رله الکترومکانیکی مبتنی بر حرارت فراتر رود، عنصر داخلی را گرم کرده و باعث ذوب شدن یا خم شدن آن می شود (شکل 2). پس از آن، هم اضافه بار الکترومکانیکی و هم موتور شروع به خنک شدن می کنند، اما اضافه بار حرارتی با سرعت بیشتری نسبت به موتور خنک می شود و ریست می شود. این به اپراتورها اجازه می دهد تا موتور را قبل از خنک شدن کامل دوباره راه اندازی کنند.
وضعیت اضافه بار قبل از حرکت اضافه بار از سر گرفته می شود و باعث آسیب به موتور می شود و اپراتورها را در معرض خطر آتش سوزی یا برق گرفتگی قرار می دهد. در مقابل، یک رله اضافه بار الکترونیکی با مدل حرارتی دینامیکی می تواند دمای موتور را به دقت محاسبه کند و برای محافظت از موتور به موقع حرکت می کند.
رله اضافه بار الکترونیکی همچنین می تواند از راه اندازی مجدد زودرس جلوگیری کند. هنگامی که یک موتور پس از رسیدن به تعادل حرارتی متوقف می شود (زمان 1 در شکل 3)، مدت زمان معینی طول می کشد تا خنک شود. راه اندازی مجدد پس از خنک شدن هیچ آسیبی ندارد. از آنجایی که یک اضافه بار حرارتی استاندارد تمایل دارد سریعتر از موتور خنک شود، می تواند به اپراتور اجازه دهد تا موتور را در حالی که هنوز داغ است راه اندازی مجدد کند، که می تواند به سرعت آن را بسوزاند. مدل حرارتی دینامیک دمای واقعی موتور را پیشبینی میکند و به اپراتور اطلاع میدهد که چه زمانی راهاندازی مجدد آن ایمن است.
خطاهای زمین
اضافه بارهای الکترومکانیکی معمولی نمی توانند خطاهای زمین را شناسایی کنند، اما اضافه بارهای الکترونیکی می توانند به اپراتورها هشدار داده و قبل از گسترش آسیب، موتورها را خاموش کنند.
دقت تنظیم
نقطه تنظیم اضافه بار الکترونیکی به صورت دیجیتال وارد می شود. هر دو اضافه بار دو فلزی و الکترونیکی دارای نقاط حرکت قابل تنظیم هستند، اما برخی از رلههای اضافه بار الکترونیکی با حفاظت رمز عبور برای تنظیماتی در دسترس هستند که میتوانند اپراتورها یا سایر افراد غیرمجاز را از تغییر نقطه حرکت باز دارند و اجازه میدهند موتور تا نابودی کار کند.