Przekaźniki przeciążeniowe silnika — klasa wyzwalania 10A/10/20/30 i dlaczego zła klasa powoduje niepotrzebne wyłączenia lub uszkodzenie silnika

Przewodnik „Porównanie metod rozruchu silnika" opisuje, jak prąd rozruchowy silnika trójfazowego różni się w zależności od metody rozruchu (bezpośredni, gwiazda-trójkąt, softstart, falownik). Ten artykuł opisuje dodatkowy, niezależny aspekt: jak długo przekaźnik przeciążeniowy silnika może dopuszczać podwyższony prąd przed zadziałaniem — określone przez klasę wyzwalania według IEC 60947-4-1.

Co dokładnie sprawdza klasa wyzwalania

IEC 60947-4-1 definiuje klasę wyzwalania poprzez jeden znormalizowany test: zimny przekaźnik (niedawno nieobciążony, w temperaturze otoczenia) jest obciążany prądem 7,2× nastawionego prądu (Ie), a mierzy się czas do zadziałania. Standardowe klasy to:

• Klasa 10A: zadziałanie w ciągu 2-10 s.
• Klasa 10: zadziałanie w ciągu 4-10 s.
• Klasa 20: zadziałanie w ciągu 6-20 s.
• Klasa 30: zadziałanie w ciągu 9-30 s.

Im wyższy numer klasy, tym dłużej przekaźnik może dopuszczać podwyższony prąd przed zadziałaniem — ma to na celu uniknięcie niepotrzebnego wyłączania silnika o długim, uzasadnionym czasie rozruchu przy każdym starcie.

Uwaga: klasa 10A to nie tylko „krótsza wersja klasy 10" z nazwy — jej dolna granica jest szybsza (2s zamiast 4s), przeznaczona specjalnie dla zastosowań, w których gorący ponowny rozruch (silnik uruchamiany wkrótce po zatrzymaniu, więc już częściowo nagrzany) wymaga szybszej ochrony niż zapewniają standardowe przekaźniki klasy 10/20.

Dlaczego wybór klasy różni się w zależności od zastosowania

• Małe, szybko rozruszające się obciążenia (małe wentylatory, pompy bez znacznej bezwładności) mają zwykle czas rozruchu wynoszący zaledwie kilka sekund i są zwykle chronione przez klasę 10 lub 10A — długi czas wyzwalania tutaj jedynie niepotrzebnie przedłużałby rzeczywiste przeciążenie.
• Obciążenia o dużej bezwładności (duże wentylatory, wirówki, przenośniki, kruszarki) mają czas rozruchu, który może przekroczyć 10-sekundową granicę klasy 10 — przy takim silniku przekaźnik klasy 10 wyzwala się przy każdym normalnym rozruchu, co w praktyce „rozwiązuje się" podniesieniem klasy do 20 lub 30, aby uzasadniony prąd rozruchowy nie był już postrzegany jako przeciążenie.

Dwa ryzyka związane z niewłaściwym wyborem klasy

1. Klasa zbyt niska dla rzeczywistego czasu rozruchu: przekaźnik wyzwala się wielokrotnie podczas normalnego, uzasadnionego rozruchu — niepotrzebne wyłączenia, często „rozwiązywane" podniesieniem klasy bez oceny rzeczywistej przyczyny (czas rozruchu przekracza to, na co pozwala dana klasa).
2. Klasa zbyt wysoka dla silnika o krótkim, normalnym czasie rozruchu: przekaźnik dopuszcza rzeczywiste przeciążenie (na przykład zablokowany wirnik lub problem mechaniczny w napędzanym obciążeniu) znacznie dłużej niż to konieczne, zwiększając ryzyko uszkodzenia termicznego uzwojenia silnika — klasa wyzwalania chroni wtedy silnik wolniej, niż pozwoliłaby na to właściwa, niższa klasa.

Różnica względem nastaw wyłącznika (LSI)

Przewodnik „Nastawy wyłącznika mocy — LSI(G)" opisuje nastawy Ir/Isd/Ii/Ig wyłącznika mocy, które chronią kabel i obwód przed przeciążeniem i zwarciem według ogólnej krzywej. Przekaźnik przeciążeniowy silnika z klasą wyzwalania chroni konkretnie uzwojenie silnika według jego własnej charakterystyki termicznej i stanowi dodatkową, osobną ochronę oprócz (nie zamiast) ochrony obwodu.

Znaczenie praktyczne

Podczas doboru lub sprawdzania przekaźnika przeciążeniowego silnika klasa wyzwalania musi być dopasowana do rzeczywistego czasu rozruchu napędzanego obciążenia (znajdującego się na tabliczce znamionowej silnika, w danych producenta maszyny lub zmierzonego poprzez pomiar prądu rozruchowego) — a nie do fabrycznego ustawienia domyślnego ani do „tego, co dotychczas nie wyzwalało się".

Częste błędy

1. Podnoszenie klasy wyzwalania natychmiast po zadziałaniu przekaźnika podczas rozruchu, bez sprawdzenia, czy przyczyną jest rzeczywisty czas rozruchu obciążenia — może to maskować objaw zamiast go rozwiązywać (na przykład problem mechaniczny niepotrzebnie wydłużający czas rozruchu).
2. Domyślne stosowanie klasy 20 lub 30 „dla bezpieczeństwa", nawet dla silników o krótkim, normalnym czasie rozruchu — niepotrzebnie opóźnia to ochronę przy rzeczywistym przeciążeniu.
3. Mylenie klasy wyzwalania z nastawą Ir/tr wyłącznika mocy — obie chronią przed przeciążeniem, ale klasa wyzwalania jest specjalnie dopasowana do charakterystyki termicznej uzwojenia silnika, a nie do ogólnej krzywej obwodu.

Powiązane

• Porównanie metod rozruchu silnika
• Wymiana silnika
• Nastawy wyłącznika mocy — LSI(G)