Motorskydd

Motorskyddsmöjligheter

motorskydd
Redovisning av de vanligast förekommande typerna av överlast samt olika skyddsmöjlighetter (motorskyddsbrytare, termistor skyddsrelä, omriktarfunktioner etc).
Ström och spänning in till en frekvensomriktare skiljer sig avsevärt från det som frekvensomriktaren matar ut till motorn.
Motorstömmen kan vid låga frekvenser vara flera gånger större än den ström man tar ut från nätet.
VARNING: Motorskydd som kopplas in på nätsidan om en frekvensomriktare skyddar inte motorn!

Frekvensomriktarens inbyggda motorskydd

PTC diagram
DIagram för PTC-utvärderingen och när frekvensomriktaren löser ut
Funktion
Övervakning av motortemperaturen med temperatursensor (PTC) eller temperaturberoende brytare med Ixt-övervakning.
Verkan
Motorn skyddas mot termisk överlast och haveri förhindras.
När PTC-motståndet blir för varmt, när restansen passerat ett förinställt värde, kan man välja att larma, stänga av m.m.
Denna funktion ersätter en motorskyddsbrytare
Anmärkning: Motståndet hos PTC har vid sin märktemperatur ett värde > 3 kΩ.

Ixt-övervakning

Ixt övervakning
Under märkfrekvensen fN (respektive märkström IN) kan motorn skyddas med fritt inställbara strömgränsvärden.
Ixt-övervakningen skyddar motorn mot överhettning i hela varvtalsområdet. Detta är framför allt viktig med egenkylda motorer, eftersom kylmingen med fläkt och hölje inte räcker till vid drift med lågt varvtal under längre tid. Med rätt inställning ersätter denna funktion en motorskyddsbrytare. Anpassning till driftbetingelserna sker med hjälp av stödpunkter.

Desto snabbare uppvärmningen sker desto snabbare löser frekvensomriktaren ut

Inverttidkarakteristik hos motorskydd
Överlastskydd skall spegla den uppvärmning och kylning man har i motorn.
Medelvärde av förlusteffekt i statorn då motorn körs intermittent med takttiden Δt:
Pf1 = /ΣR1 * i2 * Δt)/T
där R1 = den samlade statorresistansen, är som synes proportionell mot strömmens kvadrat och uppvärmningen får man genom integration och medelvärdebildning.
Avkylningen är en exponentialfunktion vars konstanter är mått på temperaturskillnad och kylförmåga.
Motorer är dimensionerade för att vid märkdata klara viss temperatur och ju snabbare uppvärmningen sker, ju fortare når man gränstemperatur och motorskyddet måste då reagera snabbare.

Så är motorskydden utformade

Motorskydd är gjorda för att ej lösa ut om den kontinuerliga belastningsströmmen understiger 110% av inställd märkström (motorer och frekvensomriktares märkström skall vara specificerade med hänsyn till detta). Motorskydd i frekvensomriktare är samtidigt ett mycket snabbt kortslutningsskydd för kraftkomponenterna i omriktaren (reaktionstid ca 1μs).
OBSERVERA: Vid parallellkörning av flera motorer som kopplats sammas med flera frekvensomriktare (flermotorsystem), skall motorskyddet ställas på den sammanlagda märströmmen och skyddar därför inte individuella motorer. Varje motor måste i detta fall förses med eget motorskydd (se nästa avsnitt).
 
Anslut flera motorer till en och samma frekvensomriktare

Termiskt överlastrelä

Termiskt överlastskydd på nätsidan skyddar inte motorn. För att få motorskyddsfunktion måster överströmsskyddet ligga på motorsidan med kontaktorn på nätsidan.
Varning: Moderna frekvensomriktare har hög switchfrekvens som kan förorsaka virvelströmsförluster som värmer bimetallen. Detta gör då att reläet löser ut för tidigt. Även strökapasitanser (som dessutom är beroende av motorkabelns längd) mellan motorledare och skärm bidrar till felaktig utlösning.

Bimetall

Frekvensomriktare är försedda med ingång för bimetall. Metoden kräver extra kabeldragning men är tillförlitlig. Felmeddelande i omriktaren är en fördel.

Mätningar på omriktarmodulen

Mätning på omriktarmodulen är inte nödvändig eftersom man i omriktaren har alla behövliga ärvärden tillgängliga. Tillgängliga ärvärden:
  • Motorfrekvens
  • Motorvarvtal
  • Motorström effektivvärde
  • Motorström aktiv
  • Skenbar motoreffekt
  • Aktiv motoreffekt
  • Motorspännin
  • Mellanledsspänning
  • Motortemperatur
  • Kylkroppstemperatur
  • Omriktare- omgivningstemperatur etc.

Mätningar på frekvensomriktare CDA3000

Mätkoppling för en frekvensomriktare (förslag) med oscillogram (principbilder)
Endast speciella mätinstrument får användas på grund av de icke sinusformade storheterna på in- och utgångarna. Dessa instrument har man normalt inte till sitt förfogande och de vanliga mätinstrumenten ger inte rätt mätresultat. Figuren nedan visar en mätuppkoppling med instrumentangivelser. Man måste dock ha klart för sig att mätresultatet, speciellt när det gäller omriktarutgången, endast ger närmevärden.
Man måste använda differentialingångar när man vill se på den pulsformiga spänningen med hjälp av oscilloscop.
Vid all mätning måste man även tänka på att mellanledskondensatorerna, även lång tid efter bortkoppling, är spänningsförande.