THERMISCHE BEVEILIGING

Transcriptie

1 THERMISCHE BEVEILIGING Geblokkeerde machine: Wanneer een machine geblokkeerd wordt en de motor daardoor stil komt te staan is het gewenst dat de motor zo snel mogelijk wordt uitgeschakeld. Niet alleen om elektrotechnische redenen, de te grote stroom door de motor, maar ook werktuigbouwkundig, de grote krachten op de geblokkeerde as en onderdelen die daar op gemonteerd zijn. Dit maakt een beveiliging bij blokkeren noodzakelijk. De motor moet na het uitschakelen zeker niet eerder weer ingeschakeld worden dan dat de blokkade is verwijderd. De tijd van uitschakelen is het beste zo kort mogelijk, hier zijn echter grenzen aan gesteld. Bij aanlopen / inschakelen van de motor loopt er gedurende een korte tijd even een aanloopstroom in dezelfde orde van grootte als de stroom bij een geblokkeerde machine. De triptijd van de beveiliging mag niet zo kort zijn dat de beveiliging ook aanspreekt bij inschakelen van de machine. Er is een klasse indeling voor triptijden: Class 10A schakelt bij geblokkeerde machine binnen 2 tot 10 seconden uit. Class 10 schakelt bij geblokkeerde machine binnen 4 tot 10 seconden uit. Class 20 schakelt bij geblokkeerde machine binnen 6 tot 20 seconden uit. Class 30 schakelt bij geblokkeerde machine binnen 9 tot 30 seconden uit. Europese fabrikanten leveren vrij standaard class 10A. Praktisch zie je vaak dat een geblokkeerde machine in 5 seconden uitschakelt. Licht overbelaste machine: Wanneer het mogelijk is dat een machine kortstondig licht overbelast wordt, is het vaak niet gewenst dat de machine bij die kortdurende lichte overbelasting door een beveiliging wordt uitgeschakeld. Slechts als de overbelasting lang aanhoudt zodat de motor warm wordt moet een beveiliging de machine uitschakelen. Dit maakt dat de triptijd bij lichte overbelasting veel groter moet zijn dan de triptijd bij geblokkeerde machine. Daarom is een afhankelijk vertraagde beveiliging nodig. Afhankelijk vertraagde beveiliging: Een motorbeveiliging is normaliter en afhankelijk vertraagde beveiliging. De uitschakeltijd wordt bepaald door de grootte van de stroom door de motor en de tijd dat deze stroom loopt. Bij een grote stroom bij geblokkeerde machine is de uitschakeltijd kort. Bij een kleinere stroom bij lichte overbelasting is de uitschakeltijd veel langer. Bij een stroom die niet groter wordt dan de ingestelde nominale stroom vindt in het geheel geen uitschakeling plaats, uitschakeling is ook niet gewenst de motor draait normaal.

2 Thermische beveiliging: Motorbeveiliging door middel van thermische beveiliging is gebaseerd op de werking van het bimetaal. Bij voldoende verwarming trekt een bimetaal krom en kan via een schakelmechanisme een schakelaar laten uitschakelen. Bij afkoeling wordt het bimetaal weer recht. Een bimetaal kan direct worden verwarmd wanneer de motorstroom er direct door vloeit of indirect worden verwarmd wanneer een weerstandsdraadje waardoor de motorstroom vloeit er omheen wordt gewikkeld. Bij een grote overbelastingsstroom wordt het bimetaal snel warm en schakelt de schakelaar snel uit. Bij een kleine overbelastingsstroom wordt het bimetaal maar langzaam warm en duurt het veel langer voor de schakelaar uitschakelt. De arbeid nodig voor het opwarmen van het bimetaal kan worden geschreven als W. Voor het vermogen waarmee het bimetaal wordt opgewarmd geldt waarbij P het vermogen is en T de tijd nodig voor het opwarmen. waarbij I de stroom door het bimetaal of het weerstandsdraadje is en R de weerstand van het bimetaal of het weerstandsdraadje. Voor de arbeid nodig voor het trippen van de schakelaar kan dan worden geschreven: Beschouwen we de grafiek van een motorbeveiligingsschakelaar en tekenen we hierin de lijn Uitgaande van een nominale stroom van 1 A is bij een overbelasting van 2,5 * Inominaal de stroom 2,5 A. Hierbij is de triptijd 30 seconden. Bij 1,2 * Inominaal is de stroom 1,2 A Volgens de grafiek van de motorbeveiligingsschakelaar is T echter 10 minuten = 600 sec. is zonder correctie niet toepasbaar bij lichte overbelasting. Bij 7,2 * Inominaal is de stroom 7,2 A Volgens de grafiek van de motorbeveiligingsschakelaar is T 4 seconden. Dit komt aardig overeen. noodzakelijk. is voor een deel toepasbaar echter voor lichte overbelastingen zijn correcties

3

4 In het volgende voorbeeldprogramma zijn de benodigde correcties verwerkt: 'Programma wat de grafiek van een motorbeveiliging benadert (in Qbasic) CLS Begin: ON KEY(3) GOSUB Einde KEY(3) ON "F3 = programma stoppen <ENTER>" "BEREKENING TRIPTIJD MOTORBEVEILIGINGSSCHAKELAAR" 'Invoer INPUT "Inominaal = ", Inominaal INPUT "Werkelijke stroom = ", I 'Bepaling veelvoud van de nominale stroom I = I / Inominaal Inominaal = 1 'Elektromagnetische uitschakeling IF I > (Inominaal * 12.4) THEN M = 1 'Tabel die de grafiek in stukjes opdeelt IF I < (Inominaal * 12.5) THEN C = (12 * 12 * 1.8) IF I < (Inominaal * 9.1) THEN C = (9 * 9 * 2.9) IF I < (Inominaal * 8.1) THEN C = (8 * 8 * 3.3) IF I < (Inominaal * 7.3) THEN C = (7.2 * 7.2 * 4) IF I < (Inominaal * 6.1) THEN C = (6 * 6 * 6) IF I < (Inominaal * 5.1) THEN C = (5 * 5 * 8) IF I < (Inominaal * 4.1) THEN C = (4 * 4 * 11) IF I < (Inominaal * 3.1) THEN C = (3 * 3 * 18) IF I < (Inominaal * 2.6) THEN C = (2.5 * 2.5 * 30) IF I < (Inominaal * 2.1) THEN C = (2 * 2 * 50) IF I < (Inominaal * 1.7) THEN C = (1.6 * 1.6 * 1.5 * 60) IF I < (Inominaal * 1.6) THEN C = (1.5 * 1.5 * 2 * 60) IF I < (Inominaal * 1.5) THEN C = (1.4 * 1.4 * 3 * 60) IF I < (Inominaal * 1.4) THEN C = (1.3 * 1.3 * 4 * 60) IF I < (Inominaal * 1.3) THEN C = (1.2 * 1.2 * 10 * 60) IF I < (Inominaal * 1.2) THEN C = (1.1 * 1.1 * 1 * 60 * 60) IF I < (Inominaal * 1.1) THEN C = (2 * 60 * 60) 'Berekening triptijd uit I * I * t = C T = C / (I * I) 'Uitvoer IF M = 1 THEN "Directe magnetische uitschakeling": GOTO Label1 IF I = Inominaal OR I < Inominaal THEN "Tript niet": GOTO Label1 IF T > 60 THEN "Triptijd ="; T / 60; "minuten" IF T < 60 THEN "Triptijd ="; T; "seconden"

5 'Naar nieuwe invoer Label1: M = 0 GOTO Begin 'Programma beeindigen met F3 Einde: END Thermisch relais: Een thermisch relais heeft alleen thermische beveiliging. Voor kortsluitbeveiliging dienen zekeringen of een installatieautomaat voorgeschakeld te worden. Motorbeveiligingsschakelaar: Een motorbeveiligingsschakelaar heeft thermische beveiliging en magnetische beveiliging. Bij kortsluiting werkt de magnetische beveiliging. Elektronische motorbeveiliging: Wanneer reeds een elektronische stroommeting aanwezig is kan het interessant zijn om de motorbeveiliging via deze stroommeting te realiseren. Er van uitgaande dat dan een beveiliging vergelijkbaar met de thermische beveiliging gewenst is kan dit echter alleen maar goed gedaan worden wanneer via software of hardware de grafiek van de thermische beveiliging wordt ingebracht in de werking van de beveiliging. Elektronische motorbeveiliging via software: Wanneer een PLC of microcontroller wordt gebruikt en de tabel die de grafiek in stukjes op deelt en de berekening triptijd uit I * I * t = C wordt ingevoerd (omgezet naar de programmeertaal die wordt gebruikt voor programmering van de PLC of microcontroller) kan een elektronische motorbeveiliging via software worden verkregen die de grafiek van een thermische beveiliging goed benadert. Elektronische motorbeveiliging via hardware: Wanneer een analoge elektronische schakeling wordt gebruikt kan via een RC schakeling gevolgd door een niet-lineair onderdeel zoals een halfgeleiderdiode een grafiek worden verkregen die de grafiek van een thermische beveiliging goed benadert. Deze schakeling wordt dan verder gevolgd door een vergrendelende flip-flop of Smitt-Trigger die de motorschakelaar uitschakelt en vergrendelt. Met het indrukken van een resetknop wordt de beveiliging weer ontgrendeld.