حفاظت جریان زیاد الکتروموتورهای فشار متوسط اکتبر 1, 2018 – ارسال شده در: مقالات تخصصی راه اندازی و بهره برداری الکتروموتور و گیربکس, همه مقالات – برچسب ها: , , , , , , , , ,

گروه صنعتی برقاب صنعت

به طور سنتی،الکتروموتور های بزرگ تجهیزات اصلی فرآیندهای صنعتی را به حرکت در آورده و باید به طور مداوم در طول عمر فرآیند کار کنند. به دلیل راه اندازی های نا مکرر، اغلب از کلیدهای فشار متوسط برای برق دار کردن الکتروموتور ها استفاده می شود.

ولتاژ نامی الکتروموتور های فشار متوسط ۲۳۰۰ ولت، ۴۰۰۰ ولت، ۴۶۰۰ ولت، ۶۶۰ ولت، ۱۳۲۰۰ ولت بر اساس بخش ۲۰/۱۲ استاندارد NEMA MG_1_1998 هستند. وقتی که لازم باشد یک الکتروموتور به طور مکرر راه اندازی شود، ممکن است لازم (حتی اقتصادی) باشد که از کنتاکتورهای الکتروموتور در یک گنترل کننده ترکیبی با فیوز محدود کننده جریان یا کلید قدرت برای عمر طولانی کنتاکتورها استفاده کرد.

جهت مشاهده الکتروموتور های ولتاژ متوسط siemens اینجا کلیک کنید

جهت مشاهده الکتروموتور های ولتاژ متوسط ABB اینجا کلیک کنید

کاربرد کنتاکتور های فیوز دار در شبکه های مستقیم

در هنگام به کاربردن کنتاکتورهای فیوزدار در شبکه های مستقیم زمین شده باید توجه کافی مبذول داشت چون کنتاکتور قادر به قطع جریان های خیلی زیاد، خصوصا خطاهای زمین نیست. در نتیجه، رله های خطای زمین و رله های دیفرانسیل را نمی توان با اطمینان به کار برد.

خطرات کاربرد آنها را می توان با در خواست از سازنده برای انجام آزمایشات اتصال کوتاه روی کنترل کننده های ترکیبی برای تایید عملکرد ایمن آنها در قطع خطای ایجاد شده روی شبکه ای که در آن به کار می رود، به حداقل رسانید. در هنگام طراحی باید به قابلیت کلید برای قطع و وصل مدار الکتروموتور توجه داشت. مطالب مربوط به کنترل کننده های ترکیبی در اینجا شبیه کاربرد کنترل کننده های ترکیبی در الکتروموتور های فشار ضعیف می باشد.

اساسا، حفاظت الکتروموتور های فشار متوسط شبیه الکتروموتور های فشار ضعیف بوده، ولی نیازهای حفاظتی شدیدتر است، الکتروموتور های فشار متوسط به دلیل نزدیکی بیشتر به شبکه فوق توزیع، بیشتر در معرض امواج گذرا و افت ولتاژهای لحظه ای، باز وصل، و سطوح بالاتر جریان خطا هستند.

ترانسفورماتور ولتاژ و جریان برای کاهش ولتاژ زیاد باس و  جریانهای زیاد بار به سطوح کمتر و در نتیجه امکان تغذیه رله به کار می روند. مقادیر نامی ثانویه ترانسفورماتور ها معمولا ۱۱۰ یا ۱۲۰ ولت برای ترانسفورماتور های آلتاژ و ۱ یا ۵ آمپر برای ترانسفورماتور های جریان هستند. کلیدها (از نوع هوایی،SF6,خلاء)، ترانسفورماتور های اندازه گیری، و رله های حفاظتی در کلید خانه نصب می شوند.

رله های جریان زیاد

در شکل زیر یک منحنی الکتروموتور طرح A یا طرح B بر اساس NEMA نشان داده شده است که به سادگی با استفاده از رله حفاظتی شماره ۵۱، رله جریان زیاد با مشخصه معکوس یا خیلی معکوس برای حالات راه اندازی و کار عادی حفاظت شده است. در محدوده رله جریان زیاد عنصر دومی وجود دارد، که وسیله حفاظتی شماره ۵۰ بوده، که بدون تاخیر برای حفاظت در مقابل اتصال کوتاه عمل می کند.

به طور معمول سه رله جریان زیاد به کار می روند، هر رله فاز به وسیله ترانسفورماتور جریان مربوط به خود تغذیه می شود. بعضی از طراحان فقط دو تا از سه تا رله را برای حفاظت جریان زیاد به کار برده، و واحد ۵۱ رله سوم را نسبتا کم (یعنی ۱۱۰% تا ۱۲۰% جریان بار کامل) برای اعلام خبر در شرایط بار زیاد قرار می دهند.

استانداردها چنین روشی را ممکن است مجاز نشمارند، ضمن آنکه افزونگی در هنگام آزمایش رله ها از دست می رود. در این طرح اخیر، دو تا از رله های حفاظتی فاز را می توان برای شرایط جریان زیاد بسیار شدید در ۱۲۵% تا ۱۴۰% جریان بار کامل قرار داد.

روش های متفاوت برای حفاظت جریان زیاد

در شکل های زیر، روشهای متفاوتی برای حفاظت جریان زیاد الکتروموتور های بزرگ نشان داده شده اند. منحنی شتاب گیری در هر شکل قدری متفاوت با دیگری نشان داده شده تا تاکید شود که هیچ منحنی به عنوان استاندارد تلقی نشده، و منحنی شتاب گیری الکتروموتور باید توسط سازنده یا تامین کننده الکتروموتور قبل از تنظیم رله ارائه شود.

الکتروموتور های با لختی زیاد اغلب زمان خیلی طولانی تری برای شتاب گیری صرف نموده و بدون حفاظت مناسب ممگن است سبب قطع نا بجا شوند. علاوه بر این، شرایط ولتاژ کم نیز می تواند منجر به زمان راه اندازی طولانی تر شده، لذا نیاز به انتخاب دقیق نوع رله های جریان زیاد و تنظیمات آنها را فراهم می کند. روش بهتر برای این الکتروموتور ها در خواست منحنی های شتاب گیری الکتروموتور که برای شرایط واقعی راه اندازی الکتروموتور در ولتاژهای ۱۰۰% و ۸۰% رسم شده اند، می باشد.

شتاب گیری الکتروموتور ها با لختی زیاد

در شکل بالا، حفاظت الکتروموتور های با لختی زیاد، زمان شتاب گیری طولانی تری را اجازه می دهد. در حالی که الکتروموتور سنتی ظرف ۱۰ تا ۱۵ ثانیه به سرعت نامی می رسد، این زمان برای الکتروموتور با لختی زیاد ممگن است ۳۰ تا ۴۰ ثانیه به طول بیانجامد. در نتیجه، تفاوت زمانی کمی بین منحنی جریان شتاب گیری و حدود حرارتی الکتروموتور وجود دارد.

روش های متعددی مطابق شکل های بالا، و روش امپدانسی طبق شکل زیر وجود دارند. در شکل بالا، واحد ۵۱ دارای مشخصات معکوس طولانی زمان و خیلی معکوس بوده، که در بالاتر از جریان شتاب گیری تنظیم شده اند. واحد ۵۰ (HDO) یک واحد با پس گرد سریع بوده که وقتی جریان راه اندازی به مقدار ۸۵% تا ۹۰% جریات تنظیمی می رسد بدون تاخیر برگشت می نماید.

روش اول

برای راه اندازی، یک تاخیر زمانی کمتر از یک ثانیه رخ می دهد تا به واحد ۵۰ (HDO) اجازه دهد که در ۱/۱۵ جریان قفل روتور تنظیم شود. این تاخیر مانع از قطع نا درست، ناشی از جریان های راه اندازی نا متقارن گردیده و در عین حال حفاظت اتصال کوتاه را پس از تاخیر زمانی بر قرار می نماید. واحد ۵۰ دوم در تقریبا دو برابر قفل رآتور برای حفاظت در مقابل اتصال کوتاه هنگام راه اندازی تنظیم می شود.

روش دوم

شکل بالا روش دومی را برای حفاظت الکتروموتور با لختی زیاد نشان می دهد. این روش نیز از دو واحد ۵۰ برای هر فاز استفاده می کند. واحد ۵۰ اولی به طور معمول برای حفاظت در مقابل اتصال کوتاه ها تنظیم می شود. واحد ۵۰ دوم در ارتباط با واحد جریان زیاد ۵۱ برای جلوگیری از قطع توسط واحد ۵۱ در جریان های کمتر از تنظیم واحد ۵۰ به کار می رود. این طرح یک هشدار بار زیاد را ارائه می نماید،در حالی که اجازه می دهد الکتروموتور به کار خود ادامه دهد مگر آنکه جریان زیاد واقعی از تنظیم بالاتر فراتر رود.استفاده از این طرح بستگی به فلسفه بهره برداری از دستگاه دارد.

الکتروموتور های بزرگ باید مجهز به ترمیستور ها یا RTD های مدفون در سیم پیچی ها برای آشکار سازی درجه حرارت زیاد باشند، گرچه تغییرات درجه حرارت معمولا کندتر از افزایش جریان زیاد صورت می گیرند. خطاهای واقعی در محدوده سیم پیچی ها از طریق رله دیفرانسیل جریانی یا یک رله جریانی حساس خطای زمین، سریع تر آشکار می شوند.

شکل بالا طرحی را که وابسته به مشخصات واحد حفاظتی ۲۱ (یعنی رله دیستانس امپدانسی) است نشان می دهد تا اگر الکتروموتور با لختی زیاد در زمان ثابتی تا سرعت مشخصی شتاب نگیرد، قطع رخ دهد.

روتور قفل شده

به دنبال برق دار شدن مدار الکتروموتور، جریان قفل روتور اساسا اندوکتیو است، به طوری که یک الکتروموتور قفل شده را می توان به سادگی به عنوان یک ترانسفورماتور با سیم پیچی های ثانویه اتصال کوتاه شده در نظر گرفت. با شتاب گرفتن الکتروموتور، جریان از مقدار فوق گذرا به گذرا کاهش یافته، و ضریب قدرت و امپدانس اندازه گیری شده زیاد می شوند. همراه با واحد ۲۱ یا یک رله حریان زیاد (واحد ۵۱) و یا یک رله ولتاژ زیاد(واحد ۵۹)، که در این حالت به صورت یک واحد تاخیری عمل می کند، به کار می رود.

این طرح، الکتروموتور را در مقابل توقف اجباری حفظ می کند، گرچه طرحهای دیگری نظیر وسایل تشخیص سرعت صفر همراه با تایمرها نیز به کار می روند. شکل زیر نشان می دهد که چگونه توابع حفاظتی قفل روتور در کمتر از زمان ایمن توقف اجباری روتور عمل می کنند.

حفاظت اتصال زمین

در شبکه های با اتصال مستقیم به زمین، رله های جریان زیاد فازی، تجهیزات قطع با عملکرد مستقیم، و فیوز ها وسایل نسبتا مناسبی برای حفاظت اتصال زمین هستند. برای الکتروموتور هایی که حساسیت بیشتری نسبت به خطاهای زمین مورد نیاز است، رله های اتصال زمین باید به کار روند. رله های اتصال زمین می توانند از جریان باقیمانده تغذیه شده و یا به یک حس گر جریان زمین شامل یک ترانسفورماتور جریان حلقوی (حلقه شده دور تمامی هادی های سه فاز ) متصل شوند.

رله زمین تاخیری

شکل زیر یک رله زمین تاخیری (۵۱N) را که در مسیر جریان باقیمانده بسته شده است نشان می دهد. از نظر تئوری رله ۵۱N فقط بر اثر جریان صفر ناشی از خطاهای زمین عمل  می کند. در عمل ممکن است جریان مدار باقیمانده بر اثر خروجی های نا مساوی ترانسفورماتور های جریان فازها باشد.

این موضوع می تواند ناشی از بردن های نامساوی ترانسفورماتور های جریان، تفاوت در مشخصات ترانسفورماتور های جریان ناشی از اختلاف در ساخت، یا اشباع ترانسفورماتور های جریان‌ های راه اندازی زیاد الکتروموتور باشد.

به خاطر این جریان های نا متعادل، اغلب لازم می شود که از رله های تاخیری جریان باقیمانده استفاده شود تا قطع نا خواسته در هنگام راه اندازی در حالت وجود تنظیمات جریان حساس روی رله پیش نیاید. اگر از رله های آنی برای جریان باقیمانده (۵۰N) استفاده شوذ، ممکن است آن ها بر اثر جریان باقیمانده غلط که در هنگام ره اندازی الکتروموتور رخ می دهد، یا از پس خور جریان خطای خارجی عمل کنند، مگر آنکه تنظیماتشان بالاتر قرا  داده شود. در هنگامی که جریان خطای زمین بزرگی وجود داشته باشد، این مشکل ساز نبوده، ولی در اتصال زمین با امپدانس بالا این رله از ارزش کمی بر خوردار هستند.

کاهش جریان های غلط

جریان باقیمانده غلط را می توان با افزایش امپدانس مدار باقیمانده به نحو محسوسی کاهش داد، این کار از طریق استفاده از تپ پایین تر و یا اضافه کردن مقاومت سری مقدور می باشد. استفاده از تپ پایین تر, حساسیت جریان خطای زمین را افزایش می دهد. امپدانس کمتر در مسیر جریان فاز نیز سبب کاهش جریان باقیمانده غلط می گردد، استفاده از رله های با ولت آمپر مصرفی کمتر مانند رله های استاتیکی و دیجیتالی نیز می تواند در این راستا باشد.

در هنگام به کار بردن رله های زمین در مسیر جریان باقیماندت در مواردی که چند رله قراراست  با یکدیگر هماهنگ شوند و یا شبکه های زمین شده با مقاومت کم وجود دارند باید دقت کافی به عمل آید.

ترکیب رله های محافظتی

از ترکیب سه رله فازی و یک رله اتصال زمین که به سه ترانسفورماتور جریان متصل شده اند اغلب برای حفاظت خطاهای فاز و زمین طبق شکل بالا استفاده می شود.

شکل زیر روشی را برای به دست آوردن حفاظت زمین حساس با یک رله جریان زیاد آنی (۵۰G) نشان می دهد. ترانسفور جریان دور هادی های سه فاز حلقه می زند و شارهای تولیدی توسط جریان های عبوری از هادی ها در محدوده CT با یکدیگر جمع می شوند. این آرایش اجازه می دهد که تمامی جریان های توالی مثبت ومنفی از جمله اجزای DC آنها به صورت مغناطیسی در محدوده CT حذف شوند، به طوری که فقط جریان توالی صفر خطای زمین در رله آشکار شود.

این به آن ها معناست که تحت شرایط تعادل، از جمله بار تک فاز، تمامی جریان ها از طریق CT حلقوی داخل و خارج می شوند. شار خالص در محدوده CT صفر خواهد شد. تنها در موقعی که جریان از مسیر خارج از CT بر می گردد شاری نا متعادل در محدوده CT به وجود آمده، که در نتیجه آن جریانی متناسب با آن از رله زمین عبور خواهدداد. امکان کوچکی برای قطع نا خواسته وجود دارد و آن جریان نا متعادل (بر اثر جریان هجومی یا خطای عبوری فاز) بوده که شار خالص کافی می کند و باعث عملکرد رله خواهد شد.

وقتی که از سیم زمین استفاده شود،CT حلقوی فقط باید هادی های فاز و نه سیم زمین رل در بر گیرد. شکل زیر دو روش زمین کردن نوار زمین کابل را وقتی که از CT حلقوی استفاده می شود نشان می دهد.

زمین کردن محافظ در سمت بار CT

توجه کنید که زمین کردن محافظ کابل در سمت بار CT در شکل بالا (الف) انجام می شود، و لذا در تولید شار در محدوده CT  نقشی ندارد. در شکل بالا (ب) سیم زمین از سمت منبع به سمت مصرف CT برگشت داده شده، که در نتیجه شار مغناطیسی ناشی از جریان سیم زنین در محدوده CT صفر می شود. هدف این دو مثال آن است که اطمینان حاصل گردد جریان اندازه گیری شده توسط رله زمین انعکاس دهنده جریان خطای زمین بوده و از حذف جریان فاز از طریق جریان برگشتی در سیم زمین جلوگیری می شود.

نسبت تبدیل CT حلقوی الکتروموتور

انتخاب نسبت تبدیل وکیفیت بهینه برایCT حلقوی اهمیت دارد. برای حداقل جریان عملکرد در اولیه باید امپدانس تحریک CT ( بر اساس منحنی اشباع یا تحریک) و امپدانس رله مطابقت داشته باشند. بنابراین، کمترین جریان عملکرد اولیه ممکن است و در کمترین نسبت تبدیل CT برای بردن یک رله خاص رخ ندهد.

دست یابی به حریان عملکرد اولیه در محدوده ۴ تا ۱۲ آمپر عملی بوده و می توان از یک رله القایی دیسکی یا پیستونی استفاده نمود، جریان عملکرد اولیه A۱ را به طور تقریب می توان با رله های حساس بدست آورد. به مورد اخیر می توان تاخیر زمانی داد تا مانع از عملکرد بر اثر عبور جریان  خازنی توالی صفر کابل در هنگام خطاهای خارجی زمین گردید.

حساسیت حفاظتی پایانه برق گیر

وقتی که برق گیر در پایانه های الکتروموتور قرار داده می شود، حساسیت این طرح حفاظتی را باید در نظر گرفت . ممکن است لازم باشد که رله نسبت به جریان هجومی خازنی یا به جریان برق گیر غیر حساس نمود. رله نباید در این حریان های گذرا عمل کند و باید یک تاخیر زمانی کوتاه در نظر گرفته شود.

وقتی که گروهی از الکتروموتور ها از یک ترانسفورماتور با اتصال صفر زمین شده تغذیه می شوند، جریان های خطای زمین را می توان در اتصال بین صفر و زمین ترانسفورماتور آشکار کرد. یک CT همرا با یک رله جریان زیاد تاخیری (۵۱N) برای سیستم های مستقیم زمین شده یا با مقاومت در سیم صفر قرار داده می شود. این رله باید با رله های زمین شده در هر فیدر برای جلوگیری از قطع کل باس در هنگام خطا روی یک فیدر هماهنگ شود (شکل زیر).

ترانسفورماتور توزیع بار ثانویه

یک ترانسفورماتور توزیع بار ثانویه بار مقاومتی و رله ولتاژ زیاد (۵۹G) بین نقطه صفر ترانسفورماتور تغذیه و زمین برای ایجاد حفاظت زمین با مقاومت بالای حساس به کار می رود ( شکل زیر).

چون مقاومت باری که در ثانویه قرار گرفته در مربع نسبت تبدیل ترانسفورماتور ضرب می شود ، جریان های خطا به چند آمپر محدود خواهند شد. بنابراین ، رله را می توان برای اعلام خبر یا قطع مدار به کار برد. با این وجود، قطع مدار معمولا برای اجتناب از اتصال  زمین دوم و در نتیجه خطای بین فازها توصیه می شود.

وقتی که از زمین کردن نقطه صفر با مقاومت بالا استفاده می گردد، حساسیت حفاظت اتصال زمین باید متناسب باشد. این کار معمولا نیازمند به کار بردن CT های حلقوی روی مدارهای فیدر ها برای دستیابی به حساسیت لازم است. این CT یا با رله های جریان زیاد آنی و یا تاخیری برای حفاظت اتصال زمین فیدر ترکیب می شود. یک رله جریان زیاد که به وسیله جریان باقیمانده CT های فازها تغذیه می شود دارای حساسیت لازم برای عملکرد در جریان خطای زمین محدود نیست .

ولتاژ فاز به فاز نامی الکتروموتور

ترانسفورماتور های ولتاژ فاز به فاز با ولتاژ نامی و اتصال ستاره زمین شده در اولیه باید برای آشکار ساختن خطاهای زمین در سیستم های زمین شده با مقاومت زیاد و زمین نشده به کار روند (شکل زیر). باید به انتخاب مقاومت مطابق روش های جاری زمین کردن (به استانداردهای LEEE STD C 62.92_و LEEE STD C 37.101_1993 رجوع کنید) و نیز رله ولتاژی که به هارمونیک سوم حسای نباشد توجه کرد. ثانویه ها به صورت مثلث باز بسته شده و در خروجی آن مقاومت موازی با رله ولتاژی (۵۹G) قرار داده می شود. یک نقطه از ثانویه باید زمین شود.

حفظت خروجی الکتروموتور توسط اینورتر

الکتروموتور هایی که توسط محرک های سرعت متغیر تغذیه می شوند، به وسیله تجهیزاتی در سمت خروجی اینورتر حفاظت می شوند. وسایل حفاظتی عز سازنده ای به سازنده دیگر واز اینورتری به اینورتری دیگر تفاوت  می گنند.

به عنوان مثال خروجی یک اینورتر نمونه باید برای قطع در هنگامی که جریان اینورتر از ۲۰۰% مقدار نامی تجاوز می گند طراحی شود. برای  حفاظت اتصال زمین باید خروجی اینورتر برای قطع در هنگام فراتر رفتن جریان اتصال زمین بیشتر از تقریبا ۵۰% جریان نامی اینورتر طراحی شود. برای محرک های با سرعت قتبل تنظیم که در سیستم های با مقاومت بالا و زمین نشده به کار می روند، خطاهای زمین را مطابق مطالب ذکر شده قبلی می توان آشکار کرد.

در سمت ورآدی یک اینورتر معمولا حفاظت قرار داده نمی شود.با این وجود،بعضی از مصرف کنندگان این حفاظت را خواستار هستند.در صورت در خواست مصرف کننده،سعزنده باید حفاظت ورودی اینورتر را با حفاظت خروحی آن هماهنگ کند. تحت این شرایط،حفاظت سمت منبع فقط برای هماهنگی با حفاظت ورودی اینورتر که شامل الکتروموتور نخواهد شد مورد نیاز می باشد.

با توجه به این موضوع که دانش و تجربه مهم ترین عامل در بهره برداری می باشد  با استفاده از مقاله های منتشر شده تخصصی گروه صنعتی برقاب صنعت می توانید دانش و اطلاعات خود را در مورد بهره برداری و نگهداری انواع الکتروموتور، الکتروگیربکس، پمپ آب، موتور برق و دیزل ژنراتور، … افزایش دهید.

Slider

برقاب صنعت


گروه صنعتی برقاب صنعت با ربع قرن تجربه در زمینه فروش و خدمات رسانی انواع موتورآلات و تجهیزات صنعتی کشاورزی مفتخر است. در جهت آسان سازی کسب اطلاعات فنی مهندسی و خرید محصولات برای شما هموطن گرامی فروشگاه آنلاین برقاب صنعت وابسته به گروه صنعتی برقاب صنعت را در اختیار شما هموطن گرامی قرار دهد. تا در هر جای ایران پهناور که در حال کار و زندگی می باشید. به راحتی از خدمات تخصصی فنی و مهندسی و خرید مطمئن بهره مند شوید.

مهندسین ما در واحد فنی منتظر شما هستند. تا در طراحی ، خرید، و انجام انواع پروژه های کشاروزی، صنعتی و ساختمانی ( گلخانه صنعتی، پرورش ماهی، انواع صنایع سبک و سنگین، صنایع شیمیایی، راهسازی، دامداری و دامپروری) دانش کافی و کاربردی را در اختیار شما قرار دهند.

لازم به ذکر است که قیمت ها در فروشگاه آنلاین برقاب صنعت، نازلترین قیمت در بازار است. و مشاورین فنی و تخصصی گروه برقاب صنعت در زمینه های مختلف فعالیت این گروه، اعم از آبرسانی ساختمانی و خانگی توسط پمپ آب های خانگی. ساخت دستگاه های تخصصی توسط الکتروموتور ها و گیربکس ها در صنایع کوچک و بزرگ. کشاورزی و تجهیزات آن در مزارع، باغها، و یا گلخانه ها یا پرورش دام، طیور و آبزیان. راهسازی و ساختمان سازی توسط ابزار و تجهیزات تخصصی، از مجرب ترین و خبره ترین مشاوران تخصصی در آن زمینه هستند. لذا به شما صنعتگر، کشاورز و یا هموطن گرامی این اطمینان اگر می دهیم که با یک بار خرید یا مشاوره مشتری دائم برقاب صنعت خواهید شد.

از اینکه گروه صنعتی برقاب صنعت را برای خرید و کسب اطلاعات فنی و مهندسی انتخاب و اعتماد کرده اید متشکریم.

تهران، خیابان سعدی جنوبی، پاساژ سعدی قدیم واحد ۴٫۶

تلفن تماس: ۳۶۶۱۳۷۷۴