Le impostazioni del relè di protezione del motore vengono calcolate in base ai dati di targhetta del motore, ai rapporti del trasformatore di corrente e al metodo di messa a terra del sistema. Per la protezione da sovraccarico termico (dispositivo ANSI 49), la soglia di intervento è in genere impostata tra il 115% e il 125% della corrente a pieno carico del motore, a seconda del fattore di servizio. Per la protezione da sovracorrente (dispositivo 50/51), la soglia di intervento istantanea deve superare 1.7 volte la corrente di rotore bloccato per evitare falsi interventi durante l'avviamento.
Nel 2023, un cementificio nel sud-est asiatico ha messo in funzione un nuovo ventilatore per forno da 2,000 kW con un moderno relè a microprocessore. l'ingegnere della protezione ha utilizzato il motore Corrente di intervento del relè pari al fattore di servizio (1.15 volte la corrente a pieno carico) anziché la corrente effettiva a pieno carico. Risultato: scatti intempestivi ogni tre o quattro giorni durante i picchi di temperatura estiva. Dopo tre settimane di frustrazione, un tecnico sul campo ha scoperto l'errore. Correggendo la corrente di intervento da 138 A a 120 A, gli scatti sono stati completamente eliminati. Costo dell'errore: 45,000 dollari in perdita di produzione e tempo di progettazione.
Sapete già che impostazioni errate dei relè possono danneggiare i motori o causare fermi macchina non necessari. La sfida consiste nel calcolare correttamente ogni impostazione fin da subito. Questa guida fornisce metodi di calcolo precisi per ogni funzione di protezione principale, con esempi pratici che potete applicare direttamente al vostro progetto.
Per il contesto completo a livello di sistema sulla protezione del motore, vedere il nostro Guida completa alla protezione e al controllo dei motori di media tensione.
Punti chiave
- La soglia di intervento in caso di sovraccarico è pari al 115% della corrente nominale a pieno carico (FLA) per i motori SF 1.0 e al 125% per i motori SF 1.15.
- La valutazione primaria della TC dovrebbe collocare l'FLA motoria tra il 50% e il 100% della valutazione primaria della TC
- Il dispositivo 50 di prelievo istantaneo deve superare 1.7 volte la corrente del rotore bloccato
- Le costanti di tempo termiche sono impostate all'80% del tempo di resistenza al freddo del motore.
- La corrente di intervento in caso di guasto a terra dipende dalla messa a terra del sistema: 5-10 A per sistemi con messa a terra resistiva.
- Il differenziale del dispositivo 87M è impostato al 10-20% della FLA del motore senza alcun ritardo temporale intenzionale.
Prerequisiti: Dati necessari prima di calcolare qualsiasi impostazione
Ogni calcolo di impostazione di un relè inizia con dati di input precisi. Dati mancanti o errati producono impostazioni che non proteggono il motore o che causano interventi inutili.
Dati richiesti dalla targhetta del motore
Annotare i seguenti dati dalla targhetta del motore: potenza nominale (kW o HP), tensione nominale, corrente a pieno carico (FLA), fattore di servizio (SF), corrente di rotore bloccato (LRA), tempo di rotore bloccato (a caldo e a freddo), lettera di progetto NEMA e classe di isolamento. Se il motore è dotato di termoresistenze (RTD) negli avvolgimenti, annotare il tipo di sensore (PT100 o PT1000) e la sua posizione.
Il tempo di blocco del rotore è critico. Si tratta della durata per cui il motore può sopportare la corrente di blocco del rotore senza subire danni termici. I produttori forniscono i tempi di blocco a caldo e a freddo. Il relè termico deve intervenire prima del limite di blocco a caldo.
Dati di sistema richiesti
Raccogliere i dati relativi alla tensione di sistema, alla corrente di guasto trifase massima e minima e al metodo di messa a terra. Per i sistemi con messa a terra resistiva, registrare la corrente nominale della resistenza di terra. Per i sistemi con messa a terra fissa, annotare l'entità prevista della corrente di guasto a terra.
Specifiche CT e VT
Documentare il rapporto di trasformazione e la classe di precisione del trasformatore di corrente (in genere 5P20 o 10P20 per la protezione). Annotare se l'avvolgimento secondario del trasformatore di corrente è da 5 A o da 1 A. Per la protezione differenziale, sono necessari sei trasformatori di corrente: tre nella morsettiera del motore e tre nell'interruttore. Verificare che tutti i trasformatori di corrente abbiano lo stesso rapporto di trasformazione.
Dispositivo 49 — Impostazioni di protezione dal sovraccarico termico
La protezione da sovraccarico termico è la protezione minima richiesta per ogni motore. Il dispositivo 49 utilizza un modello termico matematico per stimare la temperatura dell'avvolgimento in base alla corrente e al tempo. I moderni relè a microprocessore calcolano il calore accumulato utilizzando un algoritmo I²t.
Calcolo del prelievo di sovraccarico
Il dispositivo di intervento per sovraccarico determina il livello di corrente al quale si attiva la protezione termica. Il calcolo dipende dal fattore di servizio del motore.
Per motori con fattore di servizio 1.0: impostare la presa al 115% della FLA.
Per motori con fattore di servizio pari o superiore a 1.15: impostare la presa al 125% della FLA.
Un errore comune è quello di utilizzare la corrente del fattore di servizio come valore di base. La corrente del fattore di servizio è pari a 1.15 volte la corrente a pieno carico (FLA). Se si imposta la soglia di intervento al 115% della corrente del fattore di servizio, in realtà si opera al 132% della vera FLA. Il relè consentirà un sovraccarico pericoloso prima di intervenire.
EsempioUn motore con FLA di 100 A e SF 1.15. Intervento corretto: 1.25 moltiplicato per 100 A è uguale a 125 A. Intervento errato (utilizzando la corrente SF): 1.15 moltiplicato per 100 A è uguale a 115 A di base, quindi 1.15 moltiplicato per 115 A è uguale a 132.25 A. Il motore potrebbe funzionare a 130 A indefinitamente senza scattare.
Selezione della costante di tempo termica
La costante di tempo termica definisce la velocità con cui il relè accumula capacità termica. Deve corrispondere alle effettive caratteristiche termiche del motore.
Impostare la costante di tempo a circa l'80% del tempo di tenuta a freddo del motore, con corrente di rotore bloccata. Ciò garantisce che il relè intervenga prima del raggiungimento del limite di danno termico del motore.
Per i motori di classe 10: costante di tempo tipicamente da 8 a 12 secondi.
Per i motori di classe 20: costante di tempo tipicamente da 12 a 20 secondi.
Per i motori di classe 30: costante di tempo tipicamente da 20 a 30 secondi.
Se il produttore del motore fornisce una sola curva di stallo, si consideri la curva a caldo e si imposti il rapporto caldo/freddo a 1.0. Se vengono fornite entrambe le curve, il rapporto va calcolato dividendo il tempo di stallo a caldo per il tempo di stallo a freddo.
Configurazione di polarizzazione RTD
Se il motore è dotato di termoresistenze (RTD) sullo statore, configurare il relè in modo da calibrare il modello termico in base alla temperatura effettiva dell'avvolgimento. Ciò migliora la precisione del 40% rispetto alla sola stima termica basata sulla corrente. Impostare la soglia di allarme RTD da 10 a 15 °C al di sotto del limite della classe di isolamento. Impostare la soglia di intervento da 5 a 10 °C al di sotto del limite.
Esempio pratico: motore della pompa da 1,000 CV, 6.6 kV
Dati del motore: FLA pari a 78 A, SF pari a 1.15, LRA pari a 468 A (6 volte FLA), tempo di stallo a freddo pari a 22 secondi, tempo di stallo a caldo pari a 11 secondi.
Intervento di sovraccarico: 1.25 volte 78 A equivale a 97.5 A (impostato a 98 A).
Costante di tempo termica: l'80% di 22 secondi è pari a 17.6 secondi (impostato a 18 s).
Rapporto caldo/freddo: 11 secondi diviso 22 secondi è uguale a 0.5.
Classe di viaggio: Classe 20 (applicazione pompa).
Dispositivo 50/51 — Impostazioni di protezione da sovracorrente
La protezione da sovracorrente protegge dai cortocircuiti e dai sovraccarichi prolungati. Il dispositivo 50 garantisce l'intervento istantaneo. Il dispositivo 51 garantisce l'intervento ritardato secondo una curva inversa al tempo.
Dispositivo 50: Intervento istantaneo di sovracorrente
L'elemento istantaneo deve intervenire in caso di cortocircuito, ma rimanere stabile durante l'avviamento del motore. La regola fondamentale: impostare l'intervento al di sopra della corrente massima asimmetrica di rotore bloccato.
Impostazione tipica: da 1.5 a 2.0 volte la corrente del rotore bloccato.
Nei motori alimentati da contattore, il dispositivo 50 è spesso disabilitato perché il contattore non è in grado di interrompere la corrente di cortocircuito. L'interruzione del guasto è gestita dal fusibile o dall'interruttore a monte. Se il dispositivo 50 viene utilizzato, un breve ritardo di 50-100 millisecondi aiuta a evitare scatti intempestivi dovuti a offset CC durante l'avviamento.
EsempioMotore con LRA di 468 A. Dispositivo 50 pickup: 1.7 volte 468 A è uguale a 795.6 A (impostato a 800 A primario). Con 100/5 CT, l'impostazione secondaria è 800 diviso 20 è uguale a 40 A.
Dispositivo 51: Protezione da sovracorrente temporizzata / blocco del rotore
Il dispositivo 51 svolge una duplice funzione nella protezione del motore. Fornisce protezione di riserva contro i sovraccarichi e protezione contro il blocco del rotore (stallo).
Per la protezione del rotore bloccato, impostare il pickup a un valore compreso tra 0.9 e 1.0 volte LRA. Impostare il ritardo temporale su un valore superiore al tempo di accelerazione normale, ma inferiore al tempo di stallo sicuro. Una formula comune è: ritardo temporale pari al tempo di accelerazione del motore più 1 secondo di margine, oppure all'80% del tempo di stallo sicuro, a seconda di quale dei due valori sia minore.
Per la protezione da sovraccarico, impostare l'intervento al 110%-120% della FLA con una curva molto inversa o estremamente inversa. Coordinarsi con il modello termico in modo che il dispositivo 49 intervenga per primo in caso di sovraccarico e il dispositivo 51 si attivi solo se il modello termico non funziona.
Esempio pratico: stesso motore da 1,000 CV
Dispositivo 50: Corrente di intervento pari a 800 A primaria (40 A secondaria su 100/5 CT). Ritardo di intervento: istantaneo (0 ms) o 50 ms in caso di scatti intempestivi.
Dispositivo 51 (rotore bloccato): Corrente di prelievo pari a 450 A primaria (0.96 volte LRA). Ritardo di 8 secondi (il motore accelera in 6 secondi, lo stallo sicuro è di 11 secondi a caldo).
Dispositivo 51 (backup di sovraccarico): Intervento pari a 90 A primario (1.15 volte FLA). Curva: molto inversa, quadrante dei tempi 0.5.
Dispositivo 51N — Impostazioni di protezione dai guasti a terra
La protezione contro i guasti a terra rileva le interruzioni di isolamento tra gli avvolgimenti di fase e la terra. La sensibilità dipende interamente da come viene messo a terra il neutro del sistema.
Rilevamento del guasto a terra in base al tipo di messa a terra del sistema
Per i sistemi con messa a terra tramite resistenza: la corrente di guasto a terra è intenzionalmente limitata a 5-10 A. Impostare la corrente di intervento del relè al 10-20% della corrente nominale della resistenza di messa a terra. Impostazioni tipiche: 1-2 A sul primario per una resistenza da 10 A.
Per sistemi con messa a terra solida: la corrente di guasto a terra è uguale alla corrente di guasto di fase. Impostare l'intervento al 20-30% della corrente nominale a pieno carico del motore.
Per i sistemi non messi a terra: il guasto a terra produce solo corrente capacitiva. Sono necessari relè di guasto a terra sensibili e specializzati. Gli elementi standard 51N potrebbero non rilevare il guasto.
Selezione del ritardo temporale
Per i sistemi con messa a terra resistiva, utilizzare un ritardo fisso compreso tra 0.5 e 2 secondi. Tale ritardo impedisce interventi intempestivi dovuti a sovratensioni transitorie o all'attivazione di scaricatori di sovratensione durante le manovre. Per i sistemi con messa a terra fissa, in genere si utilizza un ritardo più breve, compreso tra 0.1 e 0.3 secondi.
Sequenza zero vs. connessione residua
I trasformatori di corrente a sequenza zero (a bilanciamento del nucleo) offrono la massima sensibilità e immunità ai disturbi nel rilevamento. Un singolo trasformatore di corrente a finestra circonda tutti e tre i conduttori di fase. Il relè rileva solo la corrente di terra sbilanciata.
La connessione residua somma le uscite secondarie dei trasformatori di corrente trifase. Questa soluzione è meno sensibile perché il disallineamento e la saturazione dei trasformatori di corrente durante l'avviamento generano una falsa corrente residua. Utilizzare la connessione residua solo quando i trasformatori di corrente di sequenza zero non sono pratici.
Esempio pratico: sistema resistenza-messa a terra, resistore da 10 A
Sistema: 6.6 kV, con messa a terra resistiva tramite una resistenza di terra da 10 A.
Intervento di guasto a terra: il 20% di 10 A equivale a 2 A nel primario.
Ritardo temporale: 0.5 secondi (tempo definito).
TC: TC di fase 100/5 in connessione residua, oppure TC dedicata a sequenza zero 50/1.
Impostazione secondaria con TC 100/5: 2 A primario diviso 20 equivale a 0.1 A secondario.
Dispositivo 87M — Impostazioni di protezione differenziale del motore
La protezione differenziale confronta la corrente in ingresso al motore con la corrente in uscita. In condizioni normali, queste correnti sono uguali. In caso di guasto interno, divergono e il relè interviene istantaneamente.
Requisiti e collocamento per la tomografia computerizzata (TC)
Il dispositivo 87M richiede sei trasformatori di corrente con rapporti identici: tre presso l'interruttore di alimentazione e tre presso la scatola dei morsetti del neutro del motore. La classe di precisione dei trasformatori di corrente deve essere 5P10 o superiore. I trasformatori di corrente devono essere specificamente abbinati per applicazioni differenziali, con caratteristiche di eccitazione identiche.
Pendenza minima di raccolta e contenimento
La corrente di intervento minima (corrente di esercizio) è impostata per evitare l'intervento dovuto al normale disallineamento e alla saturazione del trasformatore di corrente. Impostazione tipica: dal 10% al 20% della corrente nominale a pieno carico del motore.
La pendenza di vincolo definisce la quantità di corrente differenziale che il relè tollera durante i guasti passanti o all'avvio. Impostazione tipica: dal 30% al 50%. Una pendenza del 50% significa che il relè richiede una corrente differenziale superiore al 50% della corrente passante prima di intervenire.
Il punto di interruzione definisce il momento in cui il relè passa dalla modalità di intervento minimo fisso alla modalità di limitazione percentuale. Impostazione tipica: da 0.5 a 1.0 volte la FLA del motore.
Un elemento ad alta portata istantanea bypassa il vincolo per guasti interni gravi. Portata tipica: da 8 a 12 volte la FLA.
Esempio pratico: motore da 5,000 kW, 6.6 kV
Dati del motore: FLA pari a 390 A, rapporto CT pari a 400/5.
Assorbimento minimo: il 15% di 390 A equivale a 58.5 A primario (impostato a 60 A). Secondario: 60 diviso 80 equivale a 0.75 A.
Pendenza di vincolo: 40%.
Punto di interruzione: 1.0 volte FLA equivale a 390 A primario.
Impostazione alta: 10 volte FLA equivale a 3,900 A primario.
Verifica di sensibilità: per un guasto bifase ai terminali del motore, la corrente di guasto minima è tipicamente compresa tra 5,000 e 8,000 A. La sensibilità è pari a 5,000 A diviso 60 A, che è uguale a 83, superando di gran lunga il requisito minimo di 2.0.
Per scenari applicativi accurati e metodi di configurazione standardizzati della protezione differenziale del motore (87M), (vedere il nostro Guida alle specifiche per la protezione professionale del differenziale motore).
Dispositivi 46, 37, 27/59 — Impostazioni di protezione aggiuntive
Oltre alle funzioni principali, diverse protezioni aggiuntive migliorano l'affidabilità del motore.
Sequenza negativa / Squilibrio di corrente (Dispositivo 46)
Uno squilibrio di tensione di appena il 3.5% produce una corrente di sequenza negativa di circa il 25%, causando il surriscaldamento delle barre del rotore. Impostare il dispositivo 46 con una corrente di sequenza negativa compresa tra il 15% e il 25% e un ritardo temporale da 5 a 10 secondi. Alcuni relè applicano una caratteristica I²t per lo squilibrio, simile al sovraccarico termico.
Corrente insufficiente / Perdita di carico (Dispositivo 37)
Il dispositivo 37 rileva la cavitazione della pompa, la rottura degli alberi o la perdita di carico. Impostare la soglia di intervento all'80-90% della corrente di funzionamento normale. Impostare il ritardo di intervento a 5-10 secondi per evitare l'intervento durante i normali cali di carico. Questa protezione è essenziale per le applicazioni con pompe e nastri trasportatori.
Sottotensione e sovratensione (Dispositivo 27/59)
Impostare la soglia di intervento per sottotensione all'80-90% della tensione nominale con un ritardo di 1-3 secondi. Ciò previene danni causati da una sottotensione prolungata che aumenta la corrente del motore. Impostare la soglia di intervento per sovratensione al 110% della tensione nominale. La sovratensione aumenta il flusso magnetico e il riscaldamento del nucleo.
Selezione e verifica del rapporto CT
Il rapporto di trasformazione della corrente è alla base di tutte le impostazioni dei relè. Un rapporto errato rende errate tutte le impostazioni successive.
Dimensionamento CT Valutazione primaria
La corrente a pieno carico (FLA) del motore dovrebbe essere compresa tra il 50% e il 100% della corrente primaria del trasformatore di corrente (CT). Se la FLA è inferiore al 50% della corrente primaria del CT, il relè rileva una corrente secondaria bassa e perde risoluzione. Se la FLA supera il 100% della corrente primaria del CT, il trasformatore di corrente si satura durante i sovraccarichi.
EsempioMotore con FLA di 78 A. Rapporti di trasformazione adatti: 100/5 (78% del primario) o 150/5 (52% del primario). Un trasformatore di trasformazione 200/5 porterebbe la FLA solo al 39% del primario, il che è al limite.
Requisiti della classe di precisione
I trasformatori di corrente di protezione devono essere di classe 5P o 10P con un fattore limite di precisione di 10 o 20. Per la protezione differenziale, utilizzare trasformatori di corrente di classe 5P10 o superiore. I trasformatori di corrente di misura (classe 0.5 o 1.0) non sono adatti per i relè di protezione perché vanno in saturazione a correnti inferiori.
Errori comuni nella TAC e come individuarli
Un impianto di trattamento delle acque specificava 200/5 trasformatori di corrente per un motore da 180 A. Durante la messa in servizio, il relè è stato programmato per 100/5 trasformatori di corrente, un semplice errore di immissione dati. Per sei mesi, il relè ha rilevato solo metà della corrente effettiva. Quando un guasto al cuscinetto ha causato un sovraccarico del motore a 220 A, il relè ha registrato solo 110 A, ben al di sotto della soglia di intervento. Il motore si è bruciato prima che qualcuno si accorgesse del problema. 12,000 riavvolgimenti12,000rewindandCon un test di iniezione primaria della durata di cinque minuti si sarebbero potute evitare 8,000 chiamate di emergenza.
Verificare sempre il rapporto di trasformazione del trasformatore di corrente (CT) con un test di iniezione primaria prima dell'alimentazione. Iniettare una corrente primaria nota e verificare che il relè fornisca una lettura corretta sul lato secondario. Questo test richiede meno di 10 minuti e permette di identificare errori di rapporto, errori di cablaggio e problemi di polarità.
Verifica del coordinamento relè-interruttore-fusibile
Il coordinamento delle protezioni garantisce che il dispositivo più vicino al guasto intervenga per primo. Nel caso della protezione dei motori, ciò significa che il relè del motore interviene prima dell'interruttore di alimentazione, che a sua volta interviene prima dell'interruttore principale.
Tracciamento della curva tempo-corrente
Tracciare le seguenti curve sullo stesso grafico logaritmico: limite termico del motore (a caldo e a freddo), curva del relè del dispositivo 49, curva del relè del dispositivo 51, caratteristica del fusibile o dell'interruttore e curva dell'interruttore della linea di alimentazione a monte. Le curve del relè del motore devono trovarsi al di sotto del limite termico del motore e al di sotto della curva dell'interruttore a monte per tutti i livelli di corrente.
Margini di selettività
Mantenere un margine di tempo minimo di 0.3-0.4 secondi tra il relè del motore e l'interruttore a monte alla massima corrente di guasto. Questo margine tiene conto del tempo di intervento dell'interruttore, del tempo di elaborazione del relè e degli effetti di saturazione del trasformatore di corrente.
Verifica del coordinamento di tipo 2
Per i motori alimentati da contattore, verificare il coordinamento di tipo 2. Il fusibile o l'interruttore devono interrompere i cortocircuiti prima che il contattore tenti di intervenire. Il contattore e il relè di sovraccarico devono resistere al guasto senza subire danni. Confrontare la corrente di tenuta del contattore I²t con la corrente di interruzione totale del fusibile I²t. Se I²t del fusibile è inferiore alla corrente di tenuta del contattore I²t, il coordinamento di tipo 2 è raggiunto.
Casi speciali: motori alimentati da inverter e motori ad avviamento graduale
I moderni metodi di avviamento dei motori modificano i requisiti di protezione. Un relè impostato per l'avviamento diretto non è adatto a un motore alimentato da un variatore di frequenza.
Come l'avvio degli inverter modifica i requisiti dei relè
Un VFD limita la corrente di avviamento a 1.0-1.5 volte la FLA, rispetto a 5-7 volte per l'avviamento diretto. Ciò modifica radicalmente la protezione da sovracorrente. La corrente di intervento istantanea del dispositivo 50, impostata a 1.7 volte la LRA per le applicazioni di avviamento diretto, può ora essere da 8 a 10 volte superiore al necessario.
Durante lo sviluppo di un guasto a terra all'interno del motore, un'impostazione eccessivamente elevata del Dispositivo 50 ritarda l'eliminazione del guasto fino a quando quest'ultimo non si aggrava. Un impianto petrolchimico ha appreso questo problema durante l'installazione di un variatore di frequenza (VFD) su un compressore da 1,500 CV. L'impostazione originale del Dispositivo 50, pari a 1,500 A e basata sulla corrente di rotore bloccata in modalità DOL (Direct On Line), risultava ora 7.5 volte superiore al necessario. Un guasto a terra in fase di sviluppo non veniva eliminato fino a quando non si trasformava in un guasto fase-fase. L'impianto ora utilizza una protezione specifica per VFD con il Dispositivo 50 impostato a un valore compreso tra 2.5 e 3.0 volte la corrente a pieno carico (FLA).
Nei motori alimentati da inverter, l'inverter stesso fornisce protezione da sovraccarico tramite il suo modello termico. Il relè esterno funge da backup e fornisce protezioni che l'inverter non può offrire, come la protezione da guasti differenziali e da guasti a terra. È necessario coordinare la curva termica dell'inverter con quella del relè esterno per evitare che entrambi i dispositivi intervengano per lo stesso evento.
Per le strategie di mitigazione delle armoniche nelle applicazioni VFD, consultare la nostra Guida alla qualità dell'alimentazione MV.
Integrazione della protezione Soft Starter
Gli avviatori statici di media tensione limitano la corrente di avviamento a 3-4 volte la corrente nominale a pieno carico (FLA). La protezione integrata negli avviatori statici moderni include la protezione elettronica da sovraccarico, blocco del rotore e squilibrio di corrente. Quando si utilizza la protezione integrata dell'avviatore statico, impostare il relè esterno solo come protezione di emergenza. Impostare la soglia di intervento di emergenza al 110-120% della soglia di protezione da sovraccarico dell'avviatore statico.
Per la corrispondenza dettagliata dei parametri e la selezione dell'applicazione industriale degli avviatori statici di media tensione, (vedere il nostro Guida alla selezione degli avviatori statici a media tensione).
Errori comuni nella configurazione dei relè
Tre errori di impostazione sono la causa principale dei guasti ai sistemi di protezione dei motori sul campo.
Errore 1: Utilizzare il fattore di servizio corrente come FLA
Come illustrato nell'esempio dell'impianto di cemento, l'utilizzo di 1.15 volte la FLA come base per il calcolo della corrente di prelievo crea un errore del 15%. Il motore può sovraccaricarsi continuamente senza che il dispositivo di protezione intervenga. Utilizzare sempre il valore nominale FLA effettivo riportato sulla targhetta come valore di base.
Errore 2: Mancata corrispondenza del rapporto CT
L'errore di messa in servizio più comune è la programmazione di un relè con un rapporto di trasformazione del trasformatore (CT) errato. Questo errore produce impostazioni sfasate del fattore di errore del rapporto. Un errore di rapporto di 2:1 significa che il relè non rileva il 50% delle condizioni di sovraccarico. Il test di iniezione primaria rileva questo problema in pochi minuti.
Errore 3: Ignorare il tempo di accelerazione del motore
Un motore di pompa con elevata inerzia può impiegare 15 secondi per raggiungere la velocità massima. Se il timer di blocco del rotore è impostato su 8 secondi, il relè si attiva a ogni avvio normale. Verificare sempre il tempo di accelerazione in condizioni di carico effettive prima di impostare il timer di blocco.
Errore 4: Il relè di guasto a terra è più sensibile della linea di alimentazione.
Nei sistemi con messa a terra resistiva, il relè di guasto a terra del motore deve essere più sensibile del relè di guasto a terra della linea di alimentazione. Se la linea di alimentazione è impostata a 5 A e il motore a 10 A, la linea di alimentazione interrompe l'intero bus per un singolo guasto del motore. Impostare il relè di guasto a terra del motore al 10-20% del valore impostato per la linea di alimentazione.
Errore 5: Impostare il dispositivo 50 troppo vicino alla corrente di spunto
Se il dispositivo 50 è impostato a 1.5 volte LRA ma la corrente di spunto asimmetrica effettiva raggiunge 1.6 volte LRA, il relè scatta ad ogni avvio. Utilizzare un margine minimo di 1.7 volte LRA oppure aggiungere un ritardo temporale da 50 a 100 ms.
Lista di controllo e verifica della messa in servizio
Prima di alimentare un motore con nuove impostazioni del relè, completare i seguenti passaggi di verifica.
Controlli preliminari all'attivazione
Verificare che tutti i dati della targhetta corrispondano alle impostazioni del relè. Confermare che i rapporti del trasformatore di corrente (CT) siano stati inseriti correttamente. Controllare la polarità del CT tramite un test di spunto o iniezione primaria. Verificare che il cablaggio corrisponda allo schema unifilare. Confermare che la tensione di alimentazione del controllo corrisponda ai requisiti del relè.
Test di iniezione primaria
Iniettare una corrente nota attraverso il circuito primario del trasformatore di corrente e verificare le letture del relè. Eseguire il test al 25%, 50%, 100% e 200% della corrente nominale a pieno carico (FLA). Verificare che l'intervento del dispositivo di protezione da sovraccarico avvenga entro il 5% del valore impostato. Eseguire il test della sovracorrente istantanea al 150% del valore di intervento. Testare l'elemento di guasto a terra con una corrente di sequenza zero simulata.
Verifica del coordinamento
Tracciare le curve tempo-corrente e verificare i margini di selettività. Confermare che le curve del relè del motore siano al di sotto dei limiti termici del motore in tutti i punti. Verificare che le curve dell'interruttore a monte forniscano un margine di coordinamento adeguato. Documentare tutte le impostazioni e i risultati dei test per riferimento futuro.
Requisiti di documentazione
Tenere un foglio di impostazioni dei relè per ogni motore. Annotare i dati di targa, i rapporti dei trasformatori di corrente, tutte le impostazioni degli elementi di protezione, i risultati dei test e la data di messa in servizio. Aggiornare il foglio ogni volta che le impostazioni vengono modificate. Questa documentazione è essenziale per la futura risoluzione dei problemi e la manutenzione.
Domande frequenti
Come si converte la corrente primaria in corrente secondaria del relè?
Dividere la corrente primaria per il rapporto del trasformatore di corrente (CT). Per un CT 100/5 (rapporto 20), una corrente primaria di 100 A corrisponde a una corrente secondaria di 5 A. Un intervento con una corrente primaria di 125 A corrisponde a una corrente secondaria di 6.25 A. Verificare sempre se il relè si aspetta valori in ampere o in unità per unità di corrente secondaria.
Qual è la differenza tra il dispositivo 49 e il dispositivo 51?
Il dispositivo 49 è un modello termico che simula il riscaldamento e il raffreddamento del motore. Interviene in caso di sovraccarichi prolungati, ma consente la normale corrente di spunto all'avviamento. Il dispositivo 51 è un elemento di sovracorrente temporizzato che segue una curva fissa inversa al tempo. Nelle applicazioni con motori, il dispositivo 51 è spesso configurato come protezione del rotore bloccato con un ritardo temporale definito, mentre il dispositivo 49 gestisce i sovraccarichi.
Devo disabilitare il dispositivo 50 sui motori alimentati da contattori?
Sì, nella maggior parte dei casi. I contattori a vuoto non possono interrompere la corrente di cortocircuito. Se il dispositivo 50 interviene, il contattore tenta di aprirsi sotto corrente di guasto e potrebbe saldarsi o esplodere. Il fusibile o l'interruttore a monte dovrebbero eliminare i guasti da cortocircuito. Il dispositivo 50 è appropriato solo quando la funzione di commutazione è svolta da un interruttore automatico (e non da un contattore).
In che modo la temperatura ambiente influisce sulle impostazioni dei relè?
Le alte temperature ambiente riducono la capacità di raffreddamento del motore. Se il motore è progettato per funzionare a una temperatura ambiente di 40 °C ma opera a 55 °C, potrebbe essere necessario regolare il modello termico. Alcuni relè forniscono una compensazione della temperatura ambiente. In alternativa, ridurre la corrente di intervento in caso di sovraccarico del 5-10% per ogni 10 °C al di sopra della temperatura ambiente nominale.
È possibile che una singola impostazione del relè funzioni per più motori?
No. Ogni motore ha valori unici di FLA, LRA, costanti di tempo termiche e tempo di accelerazione. Utilizzare impostazioni identiche per motori diversi garantisce che alcuni motori siano sottoprotetti e altri subiscano scatti intempestivi. Calcolare sempre le impostazioni individualmente per ciascun motore, anche se i motori sembrano simili.
Conclusione
Il calcolo delle impostazioni dei relè di protezione del motore richiede un'attenzione metodica ai dati del motore, ai rapporti di trasformazione dei trasformatori di corrente (CT) e alle caratteristiche del sistema. La catena di protezione è forte solo quanto il suo punto di intervento più debole. Un modello termico corretto con un rapporto di trasformazione dei trasformatori di corrente errato è inutile. Un'impostazione perfetta della sovracorrente istantanea, se il tempo di accelerazione viene ignorato, causa interventi intempestivi.
La chiave è la verifica. Ogni impostazione deve essere confrontata con i dati motori, testata con l'iniezione primaria e confermata con le curve di coordinazione tempo-corrente. I 10 minuti dedicati al test dell'iniezione primaria prevengono la riparazione di emergenza da 20,000 dollari che segue un errore del rapporto CT non rilevato.
Shandong Electric produce apparecchiature per la conversione di potenza e l'avviamento di motori per applicazioni industriali, minerarie, petrolifere e del gas, e per la produzione di energia. Il nostro team di ingegneri supporta la progettazione di sistemi di protezione specifici per ogni progetto, dalla selezione e dal calcolo delle impostazioni dei relè fino alla verifica della messa in servizio. Per le applicazioni complesse con motori a media tensione, la progettazione personalizzata garantisce che il sistema di protezione corrisponda esattamente alle specifiche del motore e ai requisiti del codice di rete.
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Per le regole scientifiche di selezione del tipo e gli standard di impostazione dei parametri precisi dei relè termici di sovraccarico per motori MT, (vedere il nostro Guida alla selezione e alla configurazione del relè termico di sovraccarico).
