Jak zabezpieczyć silnik elektryczny? Dobór zabezpieczenia do silnika

Silniki elektryczne pełnią kluczową rolę w różnorodnych maszynach i urządzeniach^[1]. Ich sprawne działanie może być jednak zagrożone przez przeciążenia lub nierównomierne zasilanie. W niniejszym artykule przybliżamy podstawowe metody ochrony, takie jak wyłączniki silnikowe. Dodatkowo omawiamy zaawansowane systemy zabezpieczeń, w tym detektory zaniku fazy oraz przekaźniki nadzorcze. Poznaj sposoby skutecznej ochrony silników elektrycznych przed uszkodzeniami, by zapewnić im długotrwałą niezawodność.

Zagrożenia dla silników elektrycznych

Silniki elektryczne odgrywają kluczową rolę w wielu systemach przemysłowych i komercyjnych, dlatego zrozumienie zagrożeń, które mogą prowadzić do ich awarii, jest niezwykle istotne. Jednym z głównych niebezpieczeństw są przeciążenia, pojawiające się, gdy silnik działa z większym obciążeniem, niż przewiduje jego konstrukcja. Skutkuje to nadmiernym poborem energii i ryzykiem przegrzania. To ostatnie jest szczególnie niebezpieczne, ponieważ może doprowadzić do uszkodzenia izolacji uzwojeń, co zwiększa ryzyko zwarcia^[2].

Kolejnym poważnym zagrożeniem jest asymetria zasilania, czyli nierównomierny rozkład napięcia w fazach. Może to prowadzić do pracy niepełnofazowej, co z kolei skutkuje nierównomiernym obciążeniem i pojawieniem się drgań, nadmiernym zużyciem części oraz przegrzewaniem. Taka asymetria zazwyczaj wynika z problemów w sieci elektroenergetycznej lub wadliwych połączeń.

Uszkodzenia silników elektrycznych mogą prowadzić do poważnych konsekwencji, takich jak straty finansowe, przestoje w produkcji czy nawet zagrożenia dla osób obsługujących urządzenia^[3]. Aby tego uniknąć, konieczne jest stosowanie odpowiednich zabezpieczeń, które są dostosowane do specyficznych warunków pracy silnika i otoczenia. Mogą to być zarówno mechaniczne, jak i elektroniczne systemy monitorujące, które wykrywają i reagują na wszelkie nieprawidłowości w działaniu.

Przeciążenia robocze

Gdy silnik elektryczny jest nadmiernie obciążony, dochodzi do przeciążeń roboczych. Skutkuje to często zwiększonym poborem prądu i przegrzewaniem, co bywa częstą przyczyną awarii. Takie sytuacje mogą prowadzić do uszkodzenia izolacji uzwojeń, co zwiększa możliwość wystąpienia zwarcia.

Aby zminimalizować ryzyko przeciążenia, istotne jest stosowanie odpowiednich zabezpieczeń, takich jak wyłączniki silnikowe. Te urządzenia automatycznie odłączają silnik, gdy wykryją nadmierne obciążenie. Dbałość o ochronę przed przeciążeniem jest niezwykle ważna, ponieważ pozwala uniknąć nieplanowanych przestojów i związanych z nimi strat finansowych^[4].

Asymetria zasilania

Asymetria zasilania w trójfazowych systemach elektrycznych to poważne zagrożenie dla silników. Gdy napięcia w fazach są nierówne, prowadzi to do nierównomiernej pracy i obciążenia. Może to skutkować uszkodzeniem izolacji, przegrzewaniem i większym zużyciem energii. Aby zabezpieczyć silniki przed takim ryzykiem, stosuje się różne metody ochronne.

• przekaźniki nadzorcze kontrolujące zanik fazy,
• przekaźniki nadzorcze kontrolujące nierówność napięć.

Dzięki nim, gdy tylko wykryją niepożądane warunki, silnik może zostać automatycznie zatrzymany, co zmniejsza ryzyko awarii i przedłuża żywotność sprzętu. Zapewnienie odpowiedniej ochrony przed asymetrią zasilania jest niezbędne dla stabilnej i wydajnej pracy silników^[5].

Podstawowe zabezpieczenia silników elektrycznych

Podstawowe zabezpieczenia silników elektrycznych odgrywają kluczową rolę w ochronie przed zagrożeniami takimi jak przeciążenia, zwarcia czy porażenia prądem^[6]. Jednym z najistotniejszych elementów są wyłączniki silnikowe, wyposażone w wyzwalacze elektromagnetyczne oraz termiczne. Te mechanizmy automatycznie odłączają zasilanie w przypadku przeciążenia lub zwarcia, co pomaga chronić uzwojenia i inne komponenty przed uszkodzeniem.

Równie ważne są wyłączniki nadprądowe, które zabezpieczają przed przeciążeniem i zwarciem, automatycznie przerywając obwód, gdy prąd przekracza dopuszczalny poziom. Z kolei zabezpieczenia różnicowo-prądowe chronią przed porażeniami i pożarami, aktywując się przy wykryciu różnicy prądów sugerującej wyciek.

W tradycyjnych systemach zabezpieczeń dla silników elektrycznych stosuje się także zabezpieczenia termiczne, które zapobiegają przegrzewaniu, oraz styczniki ułatwiające automatyczne włączanie i wyłączanie silnika. Takie złożone systemy ochronne gwarantują stabilność i bezpieczeństwo pracy urządzeń elektrycznych, co jest kluczowe dla ich długotrwałej i niezawodnej eksploatacji.

Wyłącznik silnikowy i jego funkcje

Wyłącznik silnikowy pełni kluczową funkcję w ochronie silników elektrycznych. Jego głównym zadaniem jest zabezpieczanie przed przeciążeniem oraz zwarciem. Na przykład, kiedy wystąpi zbyt duże obciążenie, wyłącznik automatycznie odcina zasilanie, chroniąc tym samym uzwojenia przed przegrzaniem. Podczas zwarcia również odłącza silnik, co zapobiega uszkodzeniom zarówno samego urządzenia, jak i całej instalacji zasilającej. Jest to nieodzowny element ochronny, który zmniejsza ryzyko awarii i wydłuża żywotność maszyn.

Zaawansowane systemy ochrony silników

Zaawansowane systemy ochrony dla silników elektrycznych odgrywają kluczową rolę w zapewnieniu ich niezawodności oraz długiej żywotności. Detektory zaniku fazy oraz przekaźniki nadzorcze stanowią podstawowe składniki tych systemów. Śledzą one istotne parametry, takie jak prąd, napięcie i temperatura, co umożliwia wczesne wykrycie potencjalnych problemów mogących prowadzić do awarii.

Detektor zaniku fazy automatycznie identyfikuje brak jednej z faz w trójfazowym systemie zasilania, co może skutkować nierównomiernym obciążeniem oraz przegrzewaniem silnika, prowadząc ostatecznie do jego uszkodzenia. Umożliwia on szybkie wykrycie problemu i podjęcie działań zapobiegawczych.

Przekaźniki nadzorcze pełnią bardziej złożoną funkcję^[9]. Oprócz zaniku fazy, monitorują także inne aspekty, takie jak nierównomierność napięcia i nadmierne obciążenie. W sytuacji wykrycia niekorzystnych warunków, automatycznie wyłączają silnik, co zmniejsza ryzyko awarii i podnosi poziom bezpieczeństwa w instalacji.

W nowoczesnych instalacjach przemysłowych takie zaawansowane systemy ochrony są niezbędne. Zapewnienie ciągłości pracy maszyn jest kluczowe dla efektywności produkcji. Systemy te nie tylko zapobiegają awariom, ale również optymalizują funkcjonowanie silników, co prowadzi do redukcji kosztów eksploatacji i zwiększenia wydajności.

Detektor zaniku fazy

Detektor zaniku fazy sprawdza obecność wszystkich faz w trójfazowym systemie zasilania, zapobiegając pracy silnika w przypadku braku jednej z nich. Jest to istotne, ponieważ brakująca faza może prowadzić do nierównomiernego obciążenia, przegrzewania się, a nawet uszkodzenia silnika. Dzięki szybkiej detekcji problemu możliwe jest podjęcie działań zapobiegawczych, co chroni sprzęt przed uszkodzeniami. Czujniki takie jak detektory faz są nieodzownym elementem współczesnych systemów ochrony, znacząco podnosząc bezpieczeństwo i niezawodność instalacji elektrycznych.

Przekaźniki nadzorcze

Przekaźniki nadzorcze, takie jak modele z serii RPN, pełnią istotną funkcję w ochronie silników elektrycznych, kontrolując prąd, napięcie oraz temperaturę. Dzięki temu możliwe jest wczesne wychwycenie potencjalnych problemów, co pozwala uniknąć awarii. Przykładowo, przekaźniki RPN-1A oraz RPN-1VFT-A400 są wykorzystywane do tego zadania. Kontrola prądu wraz z napięciem umożliwia wykrycie przeciążeń i asymetrii zasilania, co jest kluczowe dla zapewnienia stabilnej pracy silników. W momencie, gdy przekaźniki zidentyfikują niekorzystne warunki, następuje automatyczne wyłączenie silnika. Taki mechanizm chroni urządzenie przed uszkodzeniami, a także przedłuża jego okres eksploatacji.

---

Źródła:

• [1] http://www.pcez-bytow.pl/download/plk/4-tydzien-dobor-zabezpieczen-23.11.20.pdf
• [2] https://elektrotechnikautomatyk.pl/artykuly/silniki-elektryczne-skuteczna-ochrona-przed-przeciazeniem-i-zwarciem
• [3] https://www.e-lektryczne.pl/jak-zabezpieczyc-silnik-elektryczny-przed-zwarciem-i-przeciazeniem,24,14
• [4] https://elektrykapradnietyka.com/42613/stycznik-wylacznik-silnikowy-dobor-zabezpieczen/
• [5] https://elektrotechnikautomatyk.pl/artykuly/zabezpieczenie-silnika-elektrycznego-istotny-element-ochrony-w-przemysle
• [6] https://www.ebmia.pl/wiedza/porady/automatyka-porady/wylacznik-termiczny-silnika/
• [7] https://www.falowniki.edu.pl/zabezpieczanie-silnikow-wylacznik-silnikowy
• [8] https://zeltech.pl/oferta/silniki-elektryczne/opcje-dodatkowe/zabezpieczenia/
• [9] https://eldor24.pl/sterownie-i-zabezpieczenie-silnikow-elektrycznych/