Thiết bị bảo vệ động cơ điện là gì?

Cầu dao bảo vệ động cơ Motor Protection Circuit Breaker MPCB là gì

Cầu dao bảo vệ động cơ là một loại thiết bị bảo vệ điện chuyên dụng được thiết kế dành riêng cho động cơ điện, giống như tên gọi của chúng. Động cơ điện có rất nhiều ứng dụng và được sử dụng để truyền động cho tất cả các loại thiết bị cơ khí, vì vậy điều rất quan trọng là phải bảo vệ chúng đầy đủ bằng MPCB . Sau đây chỉ là một vài ví dụ về các thiết bị được điều khiển bởi động cơ điện trong các tòa nhà thương mại và công nghiệp:

• Máy điều hòa không khí trên mái nhà, máy làm lạnh, máy nén, máy bơm nhiệt và tháp giải nhiệt .

• Quạt hút và phun, cũng như các thiết bị xử lý không khí.

• Hệ thống bơm nước.

• Thang máy và các thiết bị cẩu khác.

• Băng tải công nghiệp và các máy móc khác được sử dụng trong quy trình sản xuất.

Trong tất cả các ứng dụng công nghiệp và thương mại của động cơ điện, MPCB có vai trò chính là cung cấp bảo vệ điện.

Chức năng của cầu dao bảo vệ động cơ

Cầu dao bảo vệ động cơ hoặc Motor Protection Circuit Breakers MPCB là một thiết bị cơ điện chuyên dụng có thể được sử dụng với các mạch động cơ ở cả 60 Hz và 50 Hz. Nó có một số chức năng cho phép nó cung cấp nguồn điện an toàn cho động cơ:

• Bảo vệ chống lại các sự cố về điện như ngắn mạch, sự cố chạm đất và sự cố giữa các đường dây. MPCB ​​có thể ngắt bất kỳ sự cố điện nào dưới khả năng ngắt của nó.

• Bảo vệ quá tải động cơ, khi động cơ sử dụng dòng điện cao hơn giá trị ghi trên nhãn của nó trong một khoảng thời gian dài. Bảo vệ quá tải thường được điều chỉnh trong MPCB.

• Bảo vệ chống mất cân bằng pha và mất pha. Cả hai điều kiện đều có thể làm hỏng động cơ ba pha một cách nghiêm trọng , vì vậy MPCB sẽ ngắt kết nối động cơ trong cả hai trường hợp ngay khi phát hiện ra lỗi.

• Trì hoãn nhiệt để ngăn động cơ bật lại ngay sau khi quá tải, giúp động cơ có thời gian để làm mát. Một động cơ quá nóng có thể bị hư hỏng vĩnh viễn nếu nó được bật lại.

• Chuyển mạch cho mạch động cơ – MPCB thường được trang bị các nút hoặc quay số cho mục đích này.

• Báo hiệu lỗi – Hầu hết các mẫu cầu dao bảo vệ động cơ đều có màn hình LED được bật bất cứ khi nào MPCB bị ngắt. Đây là dấu hiệu trực quan cho nhân viên ở gần biết rằng đã xảy ra lỗi và không được kết nối lại động cơ điện cho đến khi lỗi được khắc phục.

• Kết nối lại tự động – Một số mẫu MPCB cho phép nhập thời gian làm mát trong trường hợp có quá tải, sau đó động cơ sẽ tự động khởi động lại.

Động cơ điện là thiết bị đắt tiền nên vai trò của cầu dao bảo vệ động cơ là rất quan trọng. Nếu động cơ không được bảo vệ đúng cách, có thể cần phải tiến hành các công việc sửa chữa tốn kém hoặc thậm chí thay thế hoàn toàn thiết bị. Một động cơ điện được bảo vệ đầy đủ bằng MPCB sẽ có tuổi thọ cao hơn nhiều.

Nguyên lý hoạt động của cầu dao bảo vệ động cơ

Cầu dao bảo vệ động cơ có thể được coi là một loại phụ của cầu dao từ nhiệt, nhưng có thêm các chức năng được thiết kế đặc biệt để bảo vệ động cơ điện. Nguyên lý hoạt động cơ bản tương tự như tất cả các cầu dao khác.

• Bảo vệ nhiệt được sử dụng để bảo vệ động cơ điện khỏi quá tải. Nó dựa trên một tiếp điểm mở rộng và co lại để ngắt kết nối động cơ nếu phát hiện thấy dòng điện quá mức. Điều rất quan trọng cần biết là bảo vệ nhiệt có phản ứng chậm, cho phép dòng điện khởi động cao khi động cơ khởi động. Tuy nhiên, nếu động cơ không thể khởi động vì một lý do nào đó, bảo vệ nhiệt sẽ ngắt để đáp ứng với dòng khởi động mở rộng.

• Bảo vệ từ tính được sử dụng khi có sự cố đoản mạch, sự cố đường dây hoặc sự cố dòng điện cao khác. Không giống như bảo vệ nhiệt, bảo vệ từ tính là tức thời; ngắt ngay các dòng điện sự cố nguy hiểm.

• Sự khác biệt chính giữa MPCB và các cầu dao khác là MPCB có thể cung cấp khả năng bảo vệ chống mất cân bằng pha và mất pha. Động cơ mạch ba pha yêu cầu ba dây dẫn trực tiếp có điện áp cân bằng để hoạt động hiệu quả. Mất cân bằng hơn 2% sẽ gây bất lợi cho tuổi thọ của động cơ. Nếu một trong các điện áp pha bị mất đột ngột, hậu quả thậm chí còn nguy hiểm hơn vì động cơ sẽ tiếp tục chạy với chỉ hai pha. Cầu dao bảo vệ động cơ có khả năng phát hiện các tình trạng này bằng cách đo sự khác biệt giữa các điện áp pha và ngắt động cơ ngay lập tức khi chúng xảy ra. Điều quan trọng cần lưu ý là sự mất cân bằng dòng điện pha là bình thường trong các hệ thống ba pha cấp nguồn cho các tải một pha riêng biệt, nhưng không thể chấp nhận được khi mạch ba pha cấp nguồn cho động cơ điện.

• Các MPCB cũng được trang bị cơ chế ngắt thủ công, cho phép ngắt động cơ điện để thay thế hoặc bảo trì.

• Bộ ngắt mạch bảo vệ động cơ có nhiều định mức dòng điện khác nhau và một trong những tính năng tốt nhất của chúng là nhiều kiểu máy cho phép điều chỉnh định mức dòng điện. Điều này có nghĩa là cùng một MCPB có thể được cấu hình để bảo vệ các động cơ có công suất khác nhau.

Bảo vệ động cơ không đồng bộ

Hầu hết các động cơ được sử dụng trong công nghiệp là động cơ không đồng bộ , còn được gọi là động cơ cảm ứng lồng sóc. Những động cơ này sử dụng nguồn điện ba pha để tạo ra từ trường quay, từ trường này từ hóa rotor và tạo ra chuyển động quay. Khi thiết kế bảo vệ điện cho động cơ không đồng bộ và chọn bộ ngắt mạch bảo vệ động cơ, có một số yếu tố rất quan trọng cần xem xét mà không có khi bảo vệ các loại mạch điện khác.

• Động cơ không đồng bộ tạo ra dòng khởi động rất cao trong khi khởi động, bởi vì chúng phải thiết lập từ trường quay. Dòng điện này có thể đạt giá trị từ 500% đến 800% giá trị định mức trong một phần vài giây. Vì lý do này, bảo vệ từ tính MPCB ngắt ở các giá trị lớn hơn 10 lần dòng định mức, không giống như một số loại cầu dao thu nhỏ ngắt ở các giá trị thấp bằng 3 lần dòng định mức. Trong những trường hợp này, sử dụng bộ ngắt mạch không phải là MPCB thậm chí sẽ không cho phép khởi động động cơ trước khi bảo vệ từ trường ngắt. Để giảm dòng khởi động, một thực tế rất phổ biến là bổ sung cầu dao bảo vệ động cơ bằng bộ khởi động động cơ giảm điện áp.

• Động cơ không đồng bộ yêu cầu dây dẫn ba pha phải có điện áp cân bằng để hoạt động bình thường. Nếu các dây dẫn pha có độ mất cân bằng lớn hơn 2%, động cơ sẽ bị hư hỏng theo thời gian và sẽ giảm tuổi thọ. Động cơ điện cũng sẽ có xu hướng quá nóng, gây ra chi phí năng lượng bổ sung dưới dạng nhiệt thải. Vì lý do này, cầu dao động cơ phải có khả năng phát hiện sự mất cân bằng pha và ngắt động cơ tương ứng.

• Nếu một trong các pha bị ngắt hoàn toàn, động cơ vẫn hoạt động nhưng dòng điện trong hai pha còn lại sẽ tăng vượt quá giá trị định mức do mất cân bằng điện và có thể làm cháy cuộn dây của động cơ. Vì lý do này, các bộ bảo vệ động cơ phải ngắt ngay lập tức ngay khi phát hiện mất cân bằng pha hoặc mất pha. Điều này thường đạt được bằng cách đo sự khác biệt về dòng điện giữa các dây dẫn pha. Nếu một trong các dòng pha tăng hoặc giảm đáng kể so với hai dòng còn lại, thì đó là dấu hiệu của sự mất cân bằng. Tương tự như vậy, nếu một trong các dòng pha giảm xuống 0 trong khi hai dòng còn lại vẫn giữ nguyên, thì hiện tượng mất pha đã xảy ra.

Vậy thì những loại cầu dao nào có thể được sử dụng để bảo vệ động cơ không đồng bộ? Các nhà sản xuất thường cung cấp ba bộ ngắt mạch bảo vệ động cơ khác nhau, có sẵn cho nhiều loại điện áp và dòng điện, nhằm đáp ứng hầu hết các nhu cầu bảo vệ động cơ không đồng bộ.

Nó rất phổ biến để bổ sung cho các bộ ngắt mạch bảo vệ động cơ bằng một công tắc tơ để cho phép điều khiển tự động khởi động và ngắt kết nối động cơ. Hệ thống cũng có thể bao gồm và thiết bị bảo vệ dưới điện áp, ngắt kết nối động cơ trong trường hợp điện áp hệ thống giảm đáng kể xuống dưới giá trị định mức.

Hướng dẫn lựa chọn

Hai yếu tố chính quyết định kích thước cầu dao bảo vệ động cơ phù hợp là điện áp trên bảng tên và dòng điện trên bảng tên của chính động cơ.

• Công suất điện áp MPCB phải phù hợp với điện áp trên bảng tên của động cơ. Thông thường, cầu dao bảo vệ động cơ có thể được sử dụng ở nhiều mức điện áp khác nhau như 230 V, 380 V, 415 V, 440 V, 500 V và 660 V AC.

• Khi đã biết điện áp, cần kiểm tra dòng điện trên bảng tên của động cơ điện. Điều quan trọng cần lưu ý là dòng điện hoạt động thực tế có thể thấp hơn dòng điện trên bảng tên, đặc biệt nếu động cơ không được tải đầy đủ. Tuy nhiên, MPCB phải luôn được chọn theo giá trị dòng điện trên bảng tên để cho phép dòng khởi động khi động cơ khởi động. Ví dụ: một động cơ có dòng điện trên bảng tên là 20 A có thể tạo ra dòng điện thấp hơn nhiều trong quá trình vận hành bán tải, nhưng MPCB phải được chọn theo giá trị định mức là 20 a, nếu không nó có thể ngắt nếu động cơ được sử dụng hết công suất trọng tải.

• Cầu dao bảo vệ động cơ sau đó có thể được hiệu chỉnh theo giá trị dòng điện chính xác phù hợp với động cơ điện được bảo vệ. Chúng thường có một phạm vi điều chỉnh. Ví dụ, một MPCB được định mức ở 32 A có thể sử dụng được cho các động cơ có dòng điện định mức thấp tới 22 A. Điều này rất hữu ích nếu một động cơ điện được thay thế bằng một mô hình hiệu quả hơn, yêu cầu dòng điện thấp hơn, vì sẽ không cần thay cầu dao động cơ.

• Ngay cả khi cầu dao bảo vệ động cơ có kích thước phù hợp với động cơ điện được bảo vệ, thì việc sử dụng hệ thống dây điện phù hợp cũng rất quan trọng. Để cung cấp khả năng bảo vệ đầy đủ, dây phải có khả năng dẫn dòng điện định mức một cách an toàn. Dây điện quá nhỏ sẽ quá nóng, lớp cách điện sẽ bị chảy và có thể xảy ra sự cố về điện ngay cả khi đã lắp đặt cầu dao.

Bảng thông số kỹ thuật cầu dao bảo vệ động cơ

Các nhà sản xuất MPCB thường cung cấp các biểu đồ trình bày các thông số kỹ thuật của bộ ngắt mạch để đơn giản hóa quy trình lựa chọn. Biểu đồ sau đây, được cung cấp làm ví dụ, dành cho cầu dao động cơ kiểu SGV2-ME do CGSL sản xuất.

Các giá trị hiện tại mà các biện pháp bảo vệ nhiệt và từ hoạt động được hiển thị trong các cột giải phóng nhiệt và giải phóng từ. Trước khi lắp đặt MPCB, điều rất quan trọng là phải xác minh rằng định mức điện áp và dòng điện tương thích với động cơ được bảo vệ.

Kết luận

Cầu dao bảo vệ động cơ có vai trò rất quan trọng trong an toàn điện, vì động cơ mà chúng bảo vệ có nhiều ứng dụng trong các tòa nhà thương mại và công nghiệp.

Động cơ không đồng bộ, loại động cơ điện phổ biến nhất trong môi trường công nghiệp và thương mại, có các yêu cầu bảo vệ đặc biệt chỉ có thể đáp ứng bằng bộ ngắt mạch bảo vệ động cơ. Cũng có thể bổ sung MPCB với các thiết bị bảo vệ hoặc tự động hóa khác như bảo vệ dưới điện áp, bộ hẹn giờ và bộ khởi động động cơ giảm điện áp.

Việc lựa chọn MPCB phù hợp là chìa khóa để cung cấp khả năng bảo vệ động cơ đáng tin cậy. Một MPCB quá nhỏ thậm chí sẽ không cho phép động cơ khởi động, trong khi một MPCB quá to có thể không phát hiện được tình trạng quá dòng đối với động cơ điện đang được bảo vệ.

Bạn có mua cầu dao bảo vệ động cơ MPCB của Fuji Electric tại MECSU ngay tại đây