Zaštita elektromotora i primjena.pptx

1. Električni strojevi i pogoni Zaštita elektromotora i pretvarača u elektromotornim pogona RADNI I NESLUŽBENI MATERIJAL

2. 1. Zaštita reguliranih i nereguliranih EMP  Prilagodba postojećeg pogona/Novi pogon/Novi projekt  Dotrajalost ili neisplativi popravka  Zamjena frekvencijskog pretvarača starije generacije pretvaračem nove generacije  Zamjena istosmjernog motora izmjeničnim  Zastarjelost vrste upravljanja brzine vrtnje  Izbor izvedbe energetskog pretvarača ( direktni, indirektni )  Izbor vrsta i elemenata zaštite u mrežnom dovodu  Podešavanje zaštite EMP pri puštanju u pogon  Podešavanje limita upravljačko-regulacijskih jedinica pretvarača  Aktiviranje i podešavanja razine djelovanja zaštitnih funkcija  Uvažavanjem pravila izbora zaštitnih elemenata i mogućnostima zaštitnih funkcija u pretvaračkoj jedinici može se postići pogon koji će raditi pouzdano i sigurno.

3. 1. Zaštita reguliranih i nereguliranih EMP  Da li prekid rada EMP može uzrokovati veće štete od vrijednosti štićenih elemenata?  U kojim se događajima nameće da u trenucima kvara ili preopterećenja elektromotor i dalje radi, čak i uz rizik vlastitog uništenja?  Kakve zaštitne mjere u tom trenutku imamo na raspolaganju?

4. 1. Zaštita reguliranih i nereguliranih EMP  U užem smislu zaštitom se štiti EMP od predvidivih uzroka uništenja ili oštećenja pretvarača, radnog mehanizma ili elektromotora na način koji najbolje odgovara cjelini  U najužem smislu predstavlja zaštitu elektromotora od uništenja ili oštećenja u pogonskim stanjima koji mogu nastupiti iz raznih uzroka  U širem smislu dio je opće zaštite postrojenja i proizvodnog procesa  Sastoji se od koordiniranih tehničkih mjera u gradnji i eksploataciji jednoga ili više vezanih EMP u svrhu osiguranja od štete, kvarova i zastoja postrojenja  Obuhvaća kompleksna tehnička pitanja izgradnje pogonskih rezervi, osiguranja napajanja električnom energijom

5. 1. Zaštita reguliranih i nereguliranih EMP  Djelovanje zaštitnih uređaja u nereguliranim stanjima EMP (EMP konstantne brzine)  Radi sprječavanja opasnosti i šteta na štićenim objektima  Motor direktno priključen na mrežu  Klasične tehnike zaštite  Preko strujna + termička (bimetalni relej + detekcija temperature u motoru)  Poznati postupci  Podešavanje i proračuni uz pomoć tablica i dijagrama zaštitnih uređaja  Djelovanje zaštitnih uređaja u reguliranim stanjima EMP  Svi pogoni u kojima se brzina vrtnje upravlja  Elektromotor + energetski učinski pretvarači  Osigurati galvansko odvajanje između upravljačkog i energetskog djela pretvarača (EN 50178)  Upravljački sklopovi i kabeli ne smiju biti na potencijalu napojne mreže jer bi dodir kabela moga biti smrtonosan ili bi došlo do uništenja energetske opreme.  Zaštita se distribuira/raspoređuje na jedan i drugi štićeni element  Potrebno je izvršiti podjelu funkcija zaštite tijekom projektiranja pogona  Primjer asinkronog motora i frekvencijskog pretvarača je najčešća kombinacija u projektima reguliranih EMP

6. 1. Zaštita reguliranih i nereguliranih EMP Koga je potrebno štiti? Od čega se štiti? Kako se štiti? Napojna mreža i dovodni vod Kratkog spoja Povratnog djelovanja frekvencijskog pretvarača Unutarnjeg prenapona Utjecaja okoliša Energetski učinski pretvarač Preopterećenja Kratkog spoja, Pregrijavanja, Mrežnog prenapona Unutarnjeg prenapona Ispada jedne faze napojne mreže Propada napona napojne mreže Utjecaja okoliša Energetski kabel Kratkog spoja, Proboja izolacije Preopterećenja Utjecaja okoliša Energetski motor Zemljospoja Spoja u namotu Preopterećenja Pregrijavanja Prebrzog porasta ulaznog napona Elektromagnetskih smetnji Utjecaja okoliša Osoblje Direktnog i indirektniog napona dodira na metalnim dijelovima EMP

7. 1. Zaštitne funkcije elemenata EMP Prekidač Sklopnik Pretvarač Zaštita od kratkog spoja Radno uključenje i isključenje Upravljanje dinamičkim režimima rada Odvajanje od mreže pri održavanju Blokiranje rada pogona Zaštite sklopova pretvarača Zaštite vodova i kabela Zaštite elektromotora

8. 2. Kvarovi na mrežnoj strani Mrežna i motorska strana odvojeni su međukrugom koji predstavlja istosmjerni sustav konstantnog ili promjenjivog napona. Mrežna strana ne vidi što se događa na motorskoj i obratno. Mjerni sustav informacijskog djela energetskog učinskog pretvarača je na strani izmjenjivača te ne može djelovati na pojave koje nastaju u ispravljaču

9. 3. Kvarovi na motorskoj strani Regulirani izvor čine 6 brzih poluvodičkih prekidača što za posljedicu ima da je moguć prekid struje u μs . Zaštitni sklopovi koji obavljaju funkciju zaštite moraju raditi u tom vremenskom području. Ukoliko je izvor kvara na strani motora kvar se zatvara kroz kondenzator. Zaštitno djelovanje mora nastati na temelju signala mjerenja napona međukruga i struje prema motoru.

10. 3. Kvarovi na motorskoj strani u slučaju zemljospoja Struje zemljospoja zatvaraju se iz izvora kroz ispravljač,inverter, motorski kabel te elektromotor. Ovisno o mjestu nastanka struju zemljospoja karakterizira: Izmjenična komponenta frekvencije 50Hz Ispravljena negativna i pozitivno pulzirajuća komponenta Modulirajuća frekvencija invertera Struja izlazne frekvencije napajanja motora

11. 4. Pojava VF struja kroz filterske i parazitne kapacitete u uzemljenim mrežama Struje kroz filterske i parazitne kondenzatore kabela i namota motora teku prema uzemljenoj točki. Sklopna frekvencija tranzistora dodatno opterećuje tranzistore. Pri uklopu mogu prouzročiti neželjenu proradu FID sklopke.

12. 5. Pojave u izoliranoj IT mreži pri proboju iza pretvarača Pogon s energetskim učinskim pretvaračem može se priključiti na izoliranu mrežu. Pri proboju na jednom mjestu ne dolazi do prekida rada pogona. Pojavljuje se oscilirajući napon koji oscilira oko srednje vrijednosti napona međukruga. Potrebno je detektirati takvo stanje jer bi sljedeći proboj bio kratki spoj.

13. 6. Izvori smetnji koje utječu na rad elektromotora?  Smetnje nastale od izvora napajanja(odnosi se na trofaznu mrežu i izmjenične motore) – Prenaponi nastali iz izvora napajanja – dovode do proboja izolacije naručito kod VN elektromotora – mogu prouzročiti zemljospoj – Nesimetrije trofazne mreže – povećani gubici i eventualno pregrijavanje motora – nepovoljno djeluje inverzna komponeta okretnog magnetskog polja statora osobito pri ispadu jedne faze, pa motor radi u dvofaznom režimu – Prekomjerno odstupanje sinusnog valnog oblika – povratno djelovanja energetskih učinskih pretvarači na mrežu – trošila koja napajana pretvaračima opterećuju mrežu višim harmonicima – standard definira dozvoljeno odstupanje od 5% – standard definira odstupanje frekvencije od 1% – pri većim odstupanjima amplitude harmonika stvaraju neželjene parazitske momente koje smanjuju ukupni moment – elektromotori rade neekonomično – povećani gubici stvaraju dodatno zagrijavanje

14. 6. Izvori smetnji koje utječu na rad elektromotora? – Prekomjerno odstupanje visine iznosa napona – različiti učinci pri povećanju i smanjenju visine izmjeničnog napona – asinkroni motori opterećeni konstantnim momentom tereta, pri sniženom naponu povlači veću struju te je preopterećen – asinkroni motor pri višim naponima napajanja rade u zasićenju te se povećavaju gubici u željezu. Ukoliko je taj napon prisutan duže vrijeme poraste i struja magnetiziranja te posredno i ukupna struja u statoru te proradi zaštita od strujnog ili termičkog preopterećenja.

15. 6. Izvori smetnji koje utječu na rad elektromotora?  Smetnje nastale od radnog mehanizma – Preopteretiti motor momentom većim od nazivnog – električni pogoni s promjenjivim opterećenjima ukoliko odabir snage motora nije adekvatan (motor se izabire prema najvećem opterećenju) – slučajne i neočekivane promjene na radnom mehanizmu (npr. mehaničko oštećenje pokretnih dijelova) – kod preopterećenja koje može dovesti do kratkog spoja te do prisilnog zaustavljanja samog elektromotora

16. 6. Izvori smetnji koje utječu na rad elektromotora?  Smetnje nastale od vanjskih utjecaja(interakcija sa okolišem) – Nedovoljno uravnotežene i izbalansirane mase elektromotora – očituje se u vibracijama motora – zaštita od nastajanja i širenja vibracija – Industrijske radio-smetnje ( Složeni industrijski pogoni) – naponi i polja visoke frekvencije imaju za posljedicu ometanje radio-prijema, a nastaju u različitim eletkričmim uređajima – naponom industrijskih radio-smetnji nazivamo VF napon između priključnih stezaljki vanjskog vodiča i kućišta izvora smetnji – poljem industrijskih radio-smetnji nazivamo polje VF nastalo kao rezultat rada izvora smetnji – razinom napona smetnji koju stvara izvor na svakoj danoj frekvenciji, smatra se najveći napon izmjeren između bilo koje njegove stezaljke i kućišta – razinom polja smetnji koju stvara izvor na svakoj danoj frekvenciji, smatra se najveći napon izmjeren na jednometarskoj štapnoj anteni u smjeru najvećeg zračenja s uračunavanjem ravnine polarizacije vala za frekvencije veće od 20 MHz – asinkroni kavezni strojevi odlikuju se relativno malom razinom smetnji – stvaranje smetnji s tim strojevima objašnjava se prisutnošću viših harmoničnih članova zubne frekvencije – ova frekvencija je reda veličine 5kHz i njezini viši harmonici se nalaze u širokopojasnom području radiofonije.

17. 6. Izvori smetnji koje utječu na rad elektromotora?  Smetnje nastale od vanjskih utjecaja(interakcija sa okolišem) - Kolektorski strojevi su najintezivniji izvori radio-smetnji Uzrok nastajanja su procesi komutacije i nestabilan klizni kontakt između četkica i kolektora Uzrok nastajanja mogu biti i krajevi osovine koji vire iz kućišta stroja emitirajući poremećajna polja u okolinu i time postaju uzroci smetnje Zvučni karakter smetnji na izlazu radio-prijemnika čuje se kao šum koji s povećanjem brzine vrtnje stroja prelazi u buku Naponi mogu postići vrijednost od nekoliko stotina mV pa je naravno otklanjanje smetnji nužno Iskrenje pod četkicama nevidljivo za oči može biti značajan izvor smetnji Kapacitivne i induktivne veze antenskog uređaja prijemnika s neoklopljenim električnim krugovima izvora smetnji ili vodiča koji ga napajaju također može biti izvor radio-smetnji Razina polja smetnji u blizini električnog stroja zavisi o tipu stroja Nesimetrične smetnje jače utječu na radio-prijem negoli simetrične smetnje Norme za dopuštene granice industrijskih radio-smetnji odnose se na nesimetrične komponente napona smetnji U električnim strojevima zatvorene izvedbe razina polja smetnji znatno je manja negoli kod strojeva otvorene izvedbe ili strojeva s plastičnim kućištem Metalno kućište električnog stroja je ekran koji sprječava izlaženje polja u okolinu dok plastično ili metalno kućište s velikim otvorima ne predstavlja takvu prepreku Kućanski električni kolektorski motri s olakšanim kućištem stvaraju na udaljenosti od 1m pri frekvenciji f=160kHz napon smetnji do 5 mV

18. 6. Izvori smetnji koje utječu na rad elektromotora?  Smetnje nastale od vanjskih utjecaja (interakcija sa okolišem) – Elektromagnetsko zračenje – elektromotori sadrže elektroničke sklopove koji svojim uklapanjem i isklapanjem generiraju smetnje koje se šire u okolinu zračenjem i po samoj električnoj mreži – Pogoršani uvjeti hlađenja – događa se lako i učestalo (vjerojatnost pojavljivanja velika) – motori hlađeni preko površine kućišta mogu se prekriti ili djelomično zatrpati prašinom zbog čega se više zagrijavaju pri manjim ili nazivnim opterećenjima. – posljedica smještaja u malu i nedovoljno ventiliranu prostoriju – Protueksplozivna atmosfera (utjecaj smjesa plina i para itd.) – prostori za stvaranje protueksplozivnih smjesa para i plina jako rijetki

19. 7. Tko štiti elektromotor? • Zaštitni uređaji kojima je osnovna funkcija sačuvati elektromotor od nedopuštenog zagrijavanja i od trajnih oštećenja. Zaštita sprječava teže posljedice. Zaštitu od različitih neželjenih i nepovoljnih događaja. • Koja zaštita je u određenom slučaju potrebna i koje zaštitne mjere će biti primijenjene ovisi o složenosti, važnosti postrojenja i uvjetima u kojem motor radi. • Vrijeme reakcije zaštitnih elemenata električnog pogona u tom trenutku svesti na odgovarajuću mjeru. • Stupanj zaštite elektromotora ovisi o zahtjevima i važnostima koji se postavljaju na određenu vrstu elektromotora. • Što je zaštita složenija i inteligentnija to je ekonomski aspekt izraženiji. Cijena i složenost zaštitnog uređaja obično je proporcionalna važnosti štićenog elektromotora. • Zaštita se može sastojati od jednostavnijih uređaja kod djeluju samo kod velikih preopterećenja pa do složenijih zaštitnih uređaja s inteligentnim djelovanjem i pri malim opterećenjima. • Razlikujemo jednostavne zaštite za elektromotore malih snaga i složene zaštite za visokonaponske elektromotore te motore velikih snaga.

20. 8. Vrste zaštite EMP • Osnovne zaštite – zaštita od kratkog spoja – zaštita od zemljospoja – zaštita od dvofaznog i trofaznog rada elektromotora – zaštita od preopterećenja – podnaponska zaštita – prenaponska zaštita – termička toplinska zaštita(zaštita od pregrijavanja) • Dodatne zaštite – direktna temperaturna zaštita elektromotora – zaštita od elektromagnetskog zračenja – zaštita od visokofrekvencijskih smetnji energetskih učinskih pretvarača – zaštita od industrijskih radio-smetnji – zaštita od dinamičkih pojava – vibracije – prenapona

21. 9. Sredstvo zaštite elektromotora • Zaštita od vibracije – Različite izvedbe senzora • Niskonaponski osigurači – Različite izvedbe rastalnih osigurača • Sklopnici s bimetalnim okidačima – Različite izvedbe bimetalnih zaštitnih releja • Motorne zaštitne sklopke – Različite izvedbe motorne zaštitne sklopke – Različite izvedbe elektromagnetskih okidača

22. 9. Sredstvo zaštite elektromotora • Naponski senzori – Različite izvedbe • Zaštita od elektromagnetskog zračenja – Različite izvedbe oklapanja elektromotora – Različite izvedbe filtra za filtriranje – Različite izvedbe tehničkih tvorevina koje djeluju na mehanizam nastajanja industrijskih - smetnji • Temperaturni senzori – Različite izvedbe senzora • Katodni odvodnici prenapona – Različite izvedbe odvodnika prenapona

23. 10. Uloga zaštitnih uređaja? • Niskonaponski osigurači – vrijeme prekidanja strujnog kruga je kraće što je veća struja preopterećenja – konstruiraju se u dvije izvedbe: Automatski i rastalni osigurači – izvode se za brzo i sporo djelovanje – uvjet normalnog odvijanja pogona: Podešena struja djelovanja osigurača mora biti veća od nazivne struje štićenog elektromotora – preko strujna zaštita štiti motor i pri nižim naponima napajanja – štite od kratkog spoja – štit od nesimetrije trofazne mreže – štite motor od porasta struje magnetiziranja pri povećanom dugotrajnom napona napajanja – štiti od pojave nesimetrije trofazne mreže – kod iste nad struje brži osigurači prekidaju znatno brže od sporijih – potrebno prilikom parametriranja zaleta elektromotora uzeti u obzir

24. 10. Uloga zaštitnih uređaja? • Vibracijska zaštita – Ublažiti i spriječiti širenje vibracija – Njihov utjecaj svesti na najnižu moguću mjeru • Elektromagnetska zaštita – Spriječiti motor u emitiranju visokofrekvencijskih smetnji prema okolini i drugim uređajima – Štetna zračenja moraju ostati unutar dozvoljenih granica ( definiraju propisi) – Dovesti zračenje kolektorskih istosmjernih i izmjeničnih motore koje stvaraju radio-smetnje na prihvatljivu razinu.(Kvaliteta i standard zaštite)

25. 10. Uloga zaštitnih uređaja? • Motorne zaštitne sklopke – služe za uključenje i isključenje motora te istodobno zaštićuje motor – ugrađeni bimetalni okidači za zaštitu od preopterečenja – ugrađeni brzi elektromagnetski okidači za zaštitu od kratkog spoja – termički element se nalazi u glavnom krugu i struja motora prolazi kroz njega. Kod kritične temperature isključuje – elektromagnetski okidač djeluje preko poluge na mehanizam koji isklopi pomoćne kontakte i prekine struju • Sklopnici s bimetalnim i prekostrujnim relejima/okidačima – štite motor od toplinskog preopterećenja nastalim pri normalnim režimima rada ( trajnim strujama elektromotora) – odabrani zaštitni uređaji moraju brzo prekinuti strujni krug kod pojave kratkog spoja – štite elektromotor od dugotrajnog prenapona uzrokovanog dugotrajnim povećanim naponom napajanja – štite od pojave nesimetrije trofazne mreže – štite motor od pojave prašine na kućištu samog elektromotora – štite motor od neadekvatnog smještaja motora (mali prostor i loše provjetravanje).Neadekvatna mikroklima.

26. 10. Uloga zaštitnih uređaja? • Prenaponska zaštita – isključuju motor ko pojave zemljospoja ili kratkog spoja • Podnaponska zaštita – isključuje motor kada je priključeni napon dulje vrijeme nizak • Direktna temperaturna zaštita – štiti motor od pregrijavanja u slučaju pojave parazitskih momenata (viši harmonici) – štiti motor od pregrijavanja i u normalnom režimu

27. 11. Prednosti i nedostaci korištenih zaštitnih uređaja? • Zaštita od elektromagnetskog i industrijskih zračenja • Zaštita od vibracija • Niskonaponski osigurači – Ne jamče istovremeno prekidanje struje u sve tri faze kod trofaznih elektromotora – Motor može raditi na preostale dvije faze što stvara dodatna nepovoljna naprezanja • Sklopnici s bimetalnim okidačima – Nedjelotvorni kod pojave parazitskih momenata jer se efektivna vrijednost struje neznatno mijenja • Motorne zaštitne sklopke • Podnaponska zaštita • Prenaponska zaštita • Direktna temperaturna zaštita – Efikasno rješenje kod pojave parazitskih momenata

28. 12. Principi rada korištenih zaštitnih uređaja? • Zaštita NN osiguračima – u slučaju velike struje kvara dolazi do brzog razvijanja topline u osiguraču, koja se nema vremena izračiti u okolinu pa dolazi do njegovog taljenja i prekidanja struje. Kod manjih struja kvara, trajanje povećanja struje je duže pa je i odvođenje topline bolje, što dovodi do produženja vremena pregaranja osigurača. – potrebno poznavati termički kapacitet kod određivanja potrebnih osigurača • Zaštita bimetalima – zbog razvijene topline bimetal se savija – pločice imaju različite koeficijente rastezanja – u režimu S1 ( trajni pogon) zaštita se podešava za nazivnu struju – osjetljivi na nesimetriju struje – isklopit će pri nestajanju jedne ili dvije faze – mogu spriječiti jednofazni i dvofazni rad elektromotora

29. 12. Principi rada korištenih zaštitnih uređaja? • Zaštita prekostrujnim relejem – radi na principu elektromagnetske indukcije – struja motora teče kroz svitak te uvlači željeznu jezgru koja zatim mehanički zatvara komadne kontakte – položaj jezgre i njena brzina kretanja ovisi o veličini struje

30. 12. Principi rada korištenih zaštitnih uređaja? • Termička zaštita – radi na principu mjerenja stvarne temperature štićenog objekta – kod NN motora mjerači temperature su ugrađeni direktno u namote motora 1. Bimetalnih sondi 2. PTC otpornici - Termistori Bimetalna pločica napravljena je na način da ako je hladnija od kritične temperature tada je savijena na jednu stranu a ako je toplija tada je savijena na drugu stranu. Tada pločica pređe iz jedno položaja u drugi i zatvori kontakte. Daje nalog za isključenje elektromotora. Termistori su mali elementi do 7mm. Djeluju slično bimetalu s tim što pomoćni krug ne prekida galvanski. Otpornik mijenja iznos otpora s temperaturom. A budući da je spojen na fiksni napon mijenja mu se i struja koja prolazi pomoćnim krugom. Zaštitno djelovanje se podešava prema iznosu te struje

31. 13. Primjeri izvedene zaštite postrojenja • Postrojenje za obradu drveta – Trofazni asinkroni motor snage 1,1 kW – Štit se osiguračima i bimetalnim zaštitnim relejem. – Pokretanje preko sklopnika – Bimetalna zaštita koja ima mogućnost podešenja struje prorade od 5 do 8A. – Bimetal je prepodešen na 5A – Različito opterećenje je moguće podesiti na način da se kružnoj pili dodaju drva različite debljine i težine. – Struja faze mjerena je digitalnim strujnim klještima – Nakon što je preopterećenje doseglo 10A, bimetalni relej je odreagirao za 60s

32. 13.Pojava zaštitnog poremećaja na štičeno postrojenje  Pri punom opterećenju dolazi do prekomjernog zagrijavanja  Mjerenje: Strujnim kliještima je izmjerena struja jedne faze  Dijagnoza: Preveliko strujno opterećenje (opterećenje iznad dozvoljenih granica)  Učinak: Preopterećenje utječe na izolaciju bakrenih žica namota  Učinak: Smanjuje se životna dob  Scenarij: Dolazi do proboja izolacije i do uništenja motora  Rješenje: Ugradnja elektromotora veće snage  Prijedlog: 2,2 kW  Bimetalni zaštita isključuje motor (ustanoviti razlog?)  Mjerenje: Strujnim kliještima izmjerena je struja kroz motor pri različitim opterećenjima  Dijagnoza: Ustanovljeno je da je strujno opterećenje u dozvoljenim granicama nazivnih vrijednosti struja motora i struja bimetala  Scenarij: Starenje bimetalne sklopke koja tijekom ekspolatacije izgubi karakterstična svojstva  Privremeno rješenje: Bimetalna zaštita podesi za veću nazivnu struju  Konačno rješenje: Zamjena novom

33. 14. Simetrične i nesimetrične radio-smetnje  Smetnje koje se rasprostiru kroz vodiče napajanja dijelimo na: simetrične i nesimetrične smetnje Simetrične smetnje zatvaraju se između vodiča kroz koji teče struja u krugu s djelatnim, induktivnim i kapacitivnim otporima KOJI S PRIKAZUJU U OBLIKU EKVIVALENTNIH IMPEDANCIJA. Takva polja su suprotno usmjerena. Nesimetrične smetnje zatvaraju se između svakoga vodiča i kućišta izvora smetnji preko ekvivalentnih impedancija. Nastajanje nesimetričnih smetnji uvjetovano je prisutnošću pogonskih/parazitnih kapaciteta između namota rotora,namota polova i kućišta. Veličina parazitnih kapaciteta u znatnom stupnju određuje razinu nesimetričnih smetnji. Takva polja se zbrajaju, jer imaju isti smjer.

34. 15. Spojevi, mjere i metode za otklanjanje radio-smetnji  Oklapanje izvora smetnji (elektromagnetska ravnoteža polja mora biti očuvana) Kućište električnih strojeva zatvorene izvedbe siguran je oklop koji okolni prostor štiti od poremećajnih polja. Kućište električnih strojeva otvorene izvedbe često zahtijevaju dopunska oklapanja. Kod plastičnih kućišta preporučuje se utiskivanje bakrene rešetke prilikom njegove izrade ili metaliziranjem kućišta pokrivanjem površine raspršenim metalom Kvaliteta ovakve zaštite karakterizira efikasnost koja predstavlja omjer napona polja neoklopljenog izvora na određenoj udaljenosti naspram napona polja oklopljenog izvora na toj istoj udaljenosti Izvodi se pomoću zatvorenih metalnih oklopa i to oklapanjem krugova pomoću zatvaranja vodiča u metalnu oblogu Najbolji materijali su metali s dobrom magnetskom vodljivošću, a može se upotrijebiti i željezo Da se otkloni poremečajna polja koja emitiraju osovine koje vire iz kućišta pojedine dijelove osovine po mogućnosti oklopiti metalnim plaštem ili ih kliznim kontaktom spojiti s kućištem stroja.

35. 15. Spojevi, mjere i metode za otklanjanje radio-smetnji Djelovanje na mehanizam nastajanja smetnji električnih strojeva simetriranjem namota Za istosmjerne strojeve unutarnji se otpor izvora smetnji na nesimetričnom putu smetnji za svaki od vodiča određuje kapacitetom između rotora i kućišta, a i VF otporom namota pomoćnih polova te serijskim uzbudnim namotom.  iz sheme serijskog motora, za stezaljku 1 unutarnji otpor izvora znatno je manji nego za stezaljku 2. Iz toga razloga da bi se povećala efikasnost filtiriranja napona smetnji u vodiču stezaljki 1 preporučuje se simetriranje namota pomoćnih polova, tj. podjela namota na dva jednaka djela i njihov smještaj sa obje strane rotora. Utjecaj simetriranja namota na vrijednost napona smetnje Obje stezaljke zaštićene kondezatorom kapaciteta 0,45μF 1. Napon smetnji na stezaljci 1 nesimetričnog stroja 2. Napon smetnji na stezaljci 1 simetričnog stroja 3. Napon smetnji na stezaljci 1 nesimetričnog namota 4. Napon smetnji na stezaljci 1 simetričnoga namota

36. 15. Spojevi, mjere i metode za otklanjanje radio-smetnji Filtriranjem smetnji Otklanjanaje smetnji postiže se primjenom spojeva s korištenjem kapacitivnih ili induktivno-kapacitivnih filtara Problem izbora parametara zaštitnih uređaja je složen Koji zaštitni spoj upotrijebiti?(Propisi) Jednostavniji i sigurni spojevi Dovoljno primijeniti zaštitni kondenzator kapaciteta 0,5μF Uloga je da izravna nejednakost smetnji u vodičima Smanjuje se opća razina napona smetnji u oba vodiča Kada jednostavni nemaju odgovarajući učinak koriste se zaštitni spojevi s induktivno-kapacitivnim filtrima U električnim strojevima kod kojih je jedna stezaljka rotora izvedena na kućište, filtriranje smetnji izvodi se u vodiču priključenom na drugu stezaljku  Upotreba spoja ovisi o Razini naponskih smetnji stvorenih izvorom Razini dopuštenih naponskih smetnji za dani izvor smetnje Snazi izvora smetnji

37. 15. Spojevi i metode za otklananje smetnji  Dobru učinkovitost filtra postiže se u području kratkih valova primjenjujući provodne kondenzatore malog induktiviteta (L=1…2) nH. U kondenzatora neprovodnog tipa induktivitet ne smije biti veći od 35…40 nH Dužina vodiča koji spajaju provodne kondenzatore s kućištem stroja i sa stezaljkama ne smije biti veći od 30…35mm Radni napon neprovodnog kondezatora mora biti barem dvostruko veći od radnog napona mreže pri izmjeničnoj struji, odnosno jednak naponu mreže pri istosmjernoj struji. Složeniji spojevi Tamo gdje jednostavni zaštitni spojevi ne osiguravaju dovoljno efikasnu zaštitu Pri nepravilnom izabranom zaštitnom spoju njegov učinak može se pokazati jednakim nuli. a) Neispravan spoj b) Ispravan spoj

38. 15. Spojevi i metode za otklanjanje smetnji za razne strojeva industrijske namjene Poredni istosmjerni stroj Poredni stroj koji je unutar kućišta izložen je poremećajnim poljima, a kapacitivno je vezan s krugovima koji nose smetnje. Iz toga razloga napon smetnji mu je istog reda kao i onaj na stezaljkama rotora. Obvezno filtriranje smetnji u onim krugovima koji odlaze od stezaljki porednog namota Izvodi se simetriranjem namota pomoćnih polova Filtriranjem smetnji u krugovima vanjskih stezaljki pomoću kapacitivnih ili induktivno-kapacitivnih filtara Uključuju se između izlaznih stezaljki stroja i kućišta Istosmjerni strojevi sa serijskom uzbudom  Izvodi se simetriranje uzbudnih namota i pomoćnih polova Filtiranje vanjskim stezaljkama Kapacitivnim ili induktivno-kapacitivnim filterima 1. Kućište serijskog stroja 2. Provodni kondenzator 1. Poredni stroj 2. Nezavisni stroj

39. 15. Spojevi i metode za otklanjanje smetnji za razne strojeva industrijske namjene  Komupaudni(mješoviti)istosmjerni stroj Simetriranjem namota pomoćnih polova i serijskog uzbudnog namota U slučaju kada spoj s kondenzatorom nije efiksan tada se primjenjuje LC-filtar. 1.Tipska shema simetriranja kompaudnog stroja Zaštitni spoj kompaudnog stroja sa samouzbudom a) i nezavisnom uzbudom b) i c) 1. Norma;2. Prije zaštite;3. Poslije zaštite

40. 15. Utjecaj prirubljenosti,pomaka četkica iz neutralne zone te utjecaj vibracija kučišta na veličinu napona smetnji Utjecaj prirubljenosti četkica za kolektor 1. Četkice su prirubljenje 2. Četkice su slabo priljubljene 1. Utjecaj pomaka četkice iz neutralne osi 1. Četkice stoje u neutralnoj osi 2. Pomak za tri kolektorska razmaka u smjeru vrtnje rotora 3. Pomak za tri kolektorska razmaka u smjeru suprotnom vrtnji rotora 1. Utjecaj vibracija kučišta 1. Vibrira o,5mm 2. Vibrira 0,08mm

41. 15. Spojevi i metode za otklanjanje smetnji za razne strojeva industrijske namjene  Strojevi izmjenične struje ( Sinkroni ,asinkroni i kolektorski) Ostvaruju se metodama koje se koriste kod istosmjernih strojeva Pomoću kapacitivnih i induktivno-kapacitivnih filtara Kod asinkronih strojeva industrijske namjene primjena filtara nije potrebna

42. 16. Zaštita energetskih poluvodiča Energetski sklopovi s poluvodičima ne smiju se priključiti na napojnu mrežu bez posebnih mjera zaštite, koje ovise o vrsti poluvodiča, teretu i očekivanim pojavama. Najčešći način zaštite poluvodiča od prenapona su dodatni sklopovi za zaštitu. To su obično RC članovi koji se spajaju paralelno vodiču. Iznos kapaciteta kondenzatora zavisi od više parametara kruga. U principu, vremenska konstanta punjenja kondenzatora mora biti znatno veća od očekivanog vremena trajanja prijelazne pojave, tako da je porast napona za vrijeme trajanja prijelazne pojave na kondenzatoru zanemariv. Ako je uređaj sa poluvodičkim elementima direktno spojen na mrežu, tj ne posjeduje transformator, zaštitni elementi moraju biti spojeni na glavni krug preko dodatnog induktiviteta Općenito se primjenjuju sljedeće zaštite: Zaštita od visokofrekvencijskih smetnji Zaštita od prenapona  Prenaponi nastali u samom krugu Prenaponi oporavljanja koji nastaju prilikom brzog opadanja struje opravljanja na uvijek prisutnim induktivnim krugovima Prekoračenje kritične brzine porasta blokiranog napona na poluvodičkom elementu koji ne vodi, a nastaje kao posljedica uklapanja i isklapanja nekog od poluvodičkih elemenata

43. 16. Zaštita energetskih poluvodiča Energetski sklopovi s poluvodičima ne smiju se priključiti na napojnu mrežu bez posebnih mjera zaštite, koje ovise o vrsti poluvodiča, teretu i očekivanim pojavama. Unutrašnji otpor tiristora u stanju zapiranja je vrlo velik, tako neke prijelazne pojave mogu prouzrokovati znatnu disipaciju snage na samome tiristoru prije nego li on pređe u stanje vođenja. Prijelazni naponi mogu biti veći od dozvoljenih graničnih napona za dani poluvodič, i tako trajno oštetiti poluvodič.  U stanju vođenja ne predstavljaju otpor prolazu struje. Iznos struje je određen vanjskim krugom. U slučaju K.S. mogla bi poteči velika struja kroz poluvodič. To ne mogu biti spori osigurači ili prekidači s termičkim, odnosno magnetskim okidanjem, zbog sporog reagiranja. Tiristori izdrže približno udarce struje oblika poluvala sinusoide u trajanju 10ms i ampitude 6 puta veće od amplitude sinusnih poluvalova struje s kojim se tiristor smije opteretit kod 50Hz. Uz iste uvjete spori osigurači pregaraju za 1,5s, as klopka s magnetskim okidanjem prorade za 15ms Zbog toga se poluvodiči štite brzim osiguračima. Prekidanje struje kvara mora početi prije no što struja naraste na vrijednost opasne za ispravne poluvodiče. Dolazi do naglog razvijanja topline u osiguraču, koja nema vremena izračiti se u okolinu, pa dolazi do taljenja i prekidanja struje kvara. Prenaponi koji pri tome nastaju ne smiju prelaziti graničnu vršnu vrijednost zapornog, odnosno blokiranog napona. Zaštita od prevelikih struja  Posljedica prenapona  Posljedica kratkog spoja  Posljedica povećanja temperature

44. 16. Zaštita energetskih poluvodiča Zaštita od visokofrekvencijskih smetnji Svako uključivanje tiristora u krugu sa radnim teretom prouzrokuje skok struje od nule do vrijednosti određene teretom za vrijeme kraće od nekoliko ms. Sklopovi energetske elektronike su jako osjetljivi na smetnje. Mogu nekontrolirano provesti. Uzrok mogu biti tranzijentni naponi veći od prekretnog napona ili prevelika brzina porasta napona blokiranja Uzrok može biti i pojava smetnji koji aktivira impuls na upravljačkoj elektrodi.Uzrok može biti u induktivnoj vezi sa drugim tiristorima. Smetnje ove vrste otklanjaju se oklapanjem ili bifliranim namatanjem vodova do upravljačke elektrode, odvajanjem energetskog djela od upravljačkog ili spajanjem otpora između upravljačke elektrode i katode. Frekvencijska analiza takve skokovite funkcije struje bi pokazala neogranični spektar energija, sa amplitudama inverzno proporcionalnom frekvenciji. Takva VF energija prenosi se vodovima i izobličava napon napajanja drugih poluvodiča, sjedne strane i širi se u prostor gdje ometa radni režim. Da bi s to smanjilo treba ograničiti brzinu porasta struje tiristora Spajanjem prigušnica u seriju s tiristorima Uključivanjem tiristora u trenutku prolaska napona kroz nulu.

45. 17. Eksterna zaštita energetskog ispravljača Osigurač u rastavljačkom uređaju. Štiti samo ispravljače komponente . IGBT tranzistori i drugi ovisno o izvedbi pretvarača. Rastavljački uređaj služi za galvansko odvajanje. Sklopnik – reagira prema nalogu iz kruga upravljanja. Može biti uključena naredba iz pretvarača ili iz motorske zaštite. Paralelni sustavi upravljanja aktivirani. Karaktersitike osigurača – Vidi katalog proizvođača Definirani gubici odnosno I2R PREPORUKA: Sitor 3NE1

46. 17. Eksterna zaštita energetskog ispravljača Vremensko –strujna karaktersitika Kataloški podatci ultra brzog osigurača marke KONČAR

47. 18. Interna zaštita energetskog ispravljača i motora • Temelj su mjerne veličine strujne i naponske zaštite istih – PRETVARAČ ŠTITI MOTOR! – Zaštitna grupa parametara unutar energetskih učinskih pretvarača!!! – REGULACIJSKE ZAŠTITE – podešavanje limita unutar energetskog učinskog pretvarača – Podešavanje maksimalne brzine vrtnje – Podešavanje limita frekvencije – Podešavanje limita struje – Podešavanje limita motora – Vrijeme ubrzanja – Vrijeme usporenja – Podešavanje oblika prijelazne pojave promjene brzine vrtnje – Podešavanje zabrane rada na rezonantnim frekvencijama – ostalo

48. 19. Prekostrujna zaštita elektromotora i izmjenjivača – Obuhvatni transformator mjerenja u nekim izvedbama pretvarača – Mjerenje dovoda – Nesimetrija struje dovoda – Ispad faze mreže dovodi do neispravnosti ispravljača – Povećana valovitost napona međukruga – Prekid faze motora – Mjerenje jedne struje i=0A – Vrijeme reakcije 100μs – Zemljospoj – Mjerenje razlike izlaznih struja – Na 10 do50% In vrijeme reakcije je 30μs

49. 19. Prekostrujna zaštita elektromotora i izmjenjivača – Brza prekostrujna zaštita ( Dvo razinska zaštita/Više okidnih strujnih razina i više vremena isklapanja) – Prvi stupanj unutar prve razine dozvoljava kratkotrajnu strujnu preopteretivost izmjenjivača – Trenutak isklapanja određuje učestalost i vremenski razmak između isklapanja i ponovnog uklapanja prije konačnog blokiranja izmjenjivača koji nastupa na drugoj razini. – Četvrti stupanj unutar druge razine postavlja sam korisnik. – Ovakav koncept zaštite iskorištava povećanu strujnu opteretivost nove generacije IGBT-ova. – Mjerenje struje izlaza invertera – Na 3In vrijeme reakcije od 10 do 30μs – Kratki spoj na izlazu izmjenjivača – Detekcija povišenog napona na IGBT tranzistoru u režimu vođenja – Vrijeme reakcije od 4 do 10μs

50. 20. Termička zaštita zagrijavanja elektromotora – Direktno mjerenje temperature motora – Termička zaštita direktnom detekcijom zagrijavanja – PT100 sonde u namotu motora + PT relej – PTC sonde imaju odgovarajuće toplinske karaktersitike – Dvije razine upozorenja i zaštitno djelovanje isklopa i zaustavljanje pogona – Prekida se mrežno napajanje – Funkcije mjerenja, upozorenja i zaštitnog djelovanja – Priključak PTC sonde na analogni ulaz petvarača omogućava uvid u zagrijanje motora i zaštitne funkcije - Signali davači mogu biti PTC sonde koje su direktno priključene na digitalni ulaz pretvarača – Indirektno mjerenje temperature motora preko pretvarača – Termo slika motora – Temeljem mjerenja opterećenja i brzine vrtnje te podatka o toplinskoj vremenskoj konstanti motora pretvarač estimira temperaturu motora – Daje upozorenje ili alarm pregrijavanja ( Indikatori zaštite pretvarača)

51. 21. Termička zaštita izmjenjivača • Direktno mjerenje pregrijavanja izmjenjivača – Praćenjem temperature kristala korisniku se upozorava na pregrijanje i daje mu se vremena da reagira na kvar – Na primjer korisnik ima vremena da fazno krivo spojen ventilator prespoji i ponovno uključi. – U trenutku T1 smanji se sklopna frekvencija izmjenjivača što dovodi do porasta iznosa amplitude harmonika u izlaznom naponu – Javlja se povratni upozoravajući signal – U trenutku T2 izlazni napon se smanji, pa se smanjuje moment motora. – Uspoređuje se sa pretpodešenim maksimalnim momentom koji je ograničen. – Javlja se drugi povratni upozoravajući signal – U trenutku T3 dosegnuta je unaprijed postavljena granična vrijednost minimalne struje – Javlja se treći povratni upozoravajući signal – Korisnik je sada pred odabirom: zaustaviti motor ili nastaviti sa pogonom – U trenutku T4 izmjenjivač se automatski izbaci sa napojne mreže. – Opisani inteligentni koncept praćenja zagrijavanja pretvarača omogućuje učinkovitije iskorištenje izmjenjivačkog sklopa – Na kvarove tolerantan pogon – Korisnik može reprogramirati reagiranje pretvarača na očekivanu kvarnu situaciju.

52. 21. Termička zaštita izmjenjivača • IGBT - Kritična komponenta frekvencijskog pretvarača – Mjerenje temperature hladnjaka >95oC – Uspoređuje se sa temperaturom okoline, uvjetima hlađenja i dozvoljenim strujama i gubicima izmjenjivača – Mjerenje temperature kristala IGBT >115oC – Mjeri se izravno. – Na osnovu izmjerene vrijednosti i izračunatih dopuštenih gubitaka usklađuju se postavke EMP sa stvarnim radnim uvjetima – Obično se mijenja sklopna frekvencija i izlazna struja izmjenjivača u ovisnosti o realnim uvjetima hlađenja, naponu izmjenične mreže i temperaturi okoline – Poznati su dopušteni gubici izmjenjivača za određenu temperaturu – Detekcija nestanka hlađenja – Temperatura procesorskog modula > 80oC

53. 22. Zaštita od elektromagnetskog smetnji između pretvarača i pogonskog stroja •EMC filtri smanjuju prijenos elektromagnetskih smetnji između pogonskog stroja i mreže. • Svi frekventni uređaji su standardno opremljeni unutarnjim EMC filtrom. •Sam EMC standard (EN 61800-3(2004)) u sebi sadrži uvjete za frekventne uređaja koji mora ispuniti i koji vrijedi u cijelu Europskoj Uniji, te jednako taka ti uvjeti su dobiveni testiranjem zajedno s motorom. Osim tog standarda još se u EU koristi EN 550111 i EN61000-6-3/4 koji vrijedi za industrijsku primjenu. Standardi: EN 61800-3/A11 produkt standard EN61800-3 produkt standard EN 55011 produkt standard za industrijske, znanstvene i medicinske uređaje EN 61000-6-4 opći standard emisije za industrijsku okolinu EN 61000-6-3 opći standard emisije za stambene, poslovne i lako industrijske pogone Prva razina okoliša uključuje domaće prostorije. To također uključuje ustanove koje su izravno povezane s mrežom bez vlastitog transformator za strujno odvajanje i za napajanje niskonaponske mreže koja opskrbljuje te domaće prostorije. Druga razina okoliša uključuje sve vrste okoliša osim onih koje su direktno povezane na nisko naponsku mrežu od mreže sustava za domaću upotrebu.

54. 23. Zaštita zbog industrijske elektronike Upotreba ovih filtra temelji se na potrebi da se smetnje nastale zbog industrijske elektronike koja se nalazu u frekventnim uređajima velikih snaga smanji na najmanju moguću razinu. To se radi pomoću LC filtra, ili ti sinsunih filtra. Razlozi za upotrebu frekventnih uređaja s ovim filtrom se nalazi u tome da često s tim uređajima se pokreću motori koji nemaju adekvatni izolaciju za rad u visoko frekventnim područjima. Ili je dužina kabela motora jako velika (to se može dogoditi ako npr, imamo više paralelno spojenih motora koji zajedno pokrećemo). Ovi filtri mogu smanjiti i buku motora, te povećati sigurnost rada, pogotovo ako je to potrebo radi EX sigurnosti.

55. 24. Zaštita od brze promjene napona na izlazi invertera kod velikih industrijskih pogona Tijekom kontrole motora s frekventnim uređajima, pogotovo ako se radi o većim naponima, i većim snagama može doći do pojave da frekventni uređaj propusti na izlaz naponske šiljke, ili dođe do brze promjene napona, što se na motoru manifestira kao svojevrstan test izolacije. Kako bi se to izbjeglo koriste se du/dt filtri. Osim toga s ovim filtrom se smanjuje i kapacitivni gubici struje i pojavu visoko frekvencijske nastale u kablu motora. Potreba za du / dt filtriranje ovisi o izolaciji motora. Zato danas često prije narudžbe motora treba razmisliti o načinu upravljanja istoga. Jer odabir loše opreme može značajno smanjiti životni vijek rada iste.

56. 25. Zaštita u pogonu s više motora na jednom pretvaraču Pretvarač ne vidi pojedinačna opterećenja. Vidi samo ukupnu snagu Napaja ih i štiti kao jedan pogon. Bimetalna zaštita uz sklopnik za pojedine industrijske motore Isklop jednog motora signalizira se i i zaustavlja rad pretvarač Ponovno pokretanje pogona samo iz mirovanja svih motora Nije dopustivo uključenje pojedinih motora na pretvarač u radu!

57. 26. Zaštita u pogonu s više motora na jednom pretvaraču Pretvarač ne vidi pojedinačna opterećenja. Vidi samo ukupnu snagu Napaja ih i štiti kao jedan pogon. Bimetalna zaštita uz sklopnik za pojedine industrijske motore Isklop jednog motora signalizira se i i zaustavlja rad pretvarač Ponovno pokretanje pogona samo iz mirovanja svih motora Nije dopustivo uključenje pojedinih motora na pretvarač u radu!

58. 27. Zaštita pogona bez internih uključenih zaštitnih funkcija pretvarača Moguće samo u iznimnim situacijama. Pretvarač ne može štiti motor male snage u odnosu na nazivne struje pretvarača Bimetalna zaštita ispred pretvarača kao zaštita pogona Motor štititi termičkim sondama i uključiti ih u upravljanje sklopnikom.

59. 28. Zaštita od direktnog i indirektnog napona dodira Direktni dodir - Spriječen izvedbom motora IP 5X i pretvarača IP 21 ili IP54 Indirektni dodir - Povezivanje vodljivih dijelova motora i pretvarača na zaštitni vod - Zaštita od indirektnog dodira izvodi se: - Nulovanjem ( TN zaštitni sustav) - Neutralnu točku sustava izravno spojiti sa zemljom - Dohvatljive dijelove kućišta izravno spojiti preko zaštitnog vodiča na neutralnu točku. - Uzemljenjem ( TT zaštitni sustav) - Neutralna točka sustava uzemljena posredstvom jednog uzemljivača. - KuĆište trošila uzemljeno preko dugih uzemljivača - Električni neovisni o uzemljenju neutralne točke sustava Norma EN 50178/5.3.2.2. postavlja zahtjeve na način i vrstu izvedbe uzemljenje - Upotrebom zaštitnog releja(RCD/FID) - Detektirati i reagirati na struju greške - Primjenjuje se gdje je veći otpor zaštitnog kruga

60. 29. Zaštita od indirektnog napona dodira zaštitnim relejem Princip rada RCD zaštite: Struje u pogonu s pretvaračem imaju osim osnovne frekvencije i dodatne komponente frekvencija: Istosmjernu, pulzirajuću 150Hz te radnu frekvenciju motora i modulacijsku frekvenciju pretvarača Povezivanje vodljivih dijelova motora i pretvarača na zaštitni vod. Pravila uzemljenja ista kako kod klasičnih izvedbi pogona. Postoje dvije vrste zaštitnih releja: Naponski relej za detekciju opasnog napona ( FV – relej) – RCD zaštita Diferencijalni relej za detekciju pojave razlike struja u zaštitnom vodiču ( FID relej) - FID zaštita

61. 30. Zaštita pogona od napona dodira Standardni RCD zaštitni relej može nepotrebno reagirati pri uklapanju zbog pojave kapacitivnih struja prenaponske zaštite i punjenja kondnezatora u međukrugu. RCD zaštita se izbjegava u reguliranim pogonima. Elektronički vremenski i frekvencijski osjetljivijih zaštita. Kombinacija manje osjetljivijih standardnih i elektroničkih elemenata

62. 31. Zemljospojna zaštita u IT sustavu mreže Pogon s pretvaračem na izoliranoj mreži. Transformator u D/d spoju Vodljivi dijelovi opreme povezani na PE vodič Proboj jedne točke nema za posljedicu struju zemljospoja Proboj na dvije točke je kratki spoj Monitornig izolacije sustavom mjerenja otpora izolacije Slika prikazuje oscilacije napona u trenutku nastanka zemljspoja.principijalna shema nadzora otpora izolacije

63. 32. Zaštita od prenapona Standardni slog varistora i filterskih kondenzatora na ulazu u pretvarač štiti mrežni ispravljač od kratkotrajnih prenapona. Pri korištenju RCD zaštite od zemljospoja u nekim slučajevima potrebno odspojiti kondenzatore prema kučištu. Mjerenjem napona signalizira se pojava prenapona ali ne može djelovati na isklop sklopnih aparata. Regulacijski se ograničava povišenje napona u kočnom režimu rada

64. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Literatura:

65. Pitanja za pripremu završnog usmenog ispita

67. HVALA NA PAŽNJI. PITANJA!

Zaštita elektromotora i primjena.pptx

Zaštita elektromotora i primjena.pptx

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Destaque

Destaque(20)

Zaštita elektromotora i primjena.pptx