Stel je een hoogwaardige precisie motor voor die stilletjes overbelast raakt, zich er niet van bewust dat deze op elk moment catastrofaal kan falen door een kortsluiting of aardfout. Is uw faciliteit kwetsbaar voor dergelijke risico's? Als het "hart" van industriële operaties vereisen motoren robuuste bescherming voor veilige en stabiele prestaties. Dit artikel onderzoekt het ontwerp van de overstroombeveiliging van een enkele motor takkring gebaseerd op de 2020 National Electrical Code (NEC), en biedt essentiële kennis om motorstoringen te voorkomen voordat ze optreden.

Het ontwerp van een motorcircuit is een systematisch engineeringproces dat functioneert als het menselijk bloedsomloopstelsel, en veilig en efficiënt stroom levert om industriële operaties aan te drijven. Een compleet overstroombeveiligingssysteem is essentieel voor betrouwbare motorprestaties. Een typisch motorcircuit omvat verschillende kritieke componenten, die elk specifieke beschermingsfuncties vervullen.

Het overbelastingsbeveiligingsapparaat van de motor dient als de eerste verdedigingslinie. Als een waakzame bewaker bewaakt het continu de werking van de motor om schade door overmatige belastingen te voorkomen. Volgens NEC 430.31 moeten overbelastingsbeveiligingsapparaten:

• Voorkom oververhitting van de motor: Wanneer motoren gedurende langere perioden boven de nominale capaciteit werken, kan overmatige hitte de isolatie aantasten en wikkelingsfouten veroorzaken. Overbelastingsbeveiliging onderbreekt de stroom voordat thermische schade optreedt.
• Bescherm circuitgeleiders: Overstroomcondities bedreigen de bedrading van de takkring. De juiste overbelastingsbeveiliging voorkomt oververhitting van de geleider en potentiële brandgevaren.
• Problemen met het starten aanpakken: Tijdens het opstarten moeten motoren statische wrijving overwinnen. Overbelastingsbeveiliging bewaakt de startstroom en schakelt de stroom uit als motoren niet normaal starten, waardoor vastgelopen rotortoestanden worden voorkomen.

NEC 430.32(A)(1) specificeert overbelastingsbeveiligingswaarden tussen 115% en 125% van de volle-laststroom van de motor. Voor uitdagende startomstandigheden of variabele belastingen kunnen de waarden toenemen tot 130% of 140% (NEC 430.32(C), 430.6(A)(2)).

Kortsluitingen (fouten tussen fase en fase of fase en neutraal) en aardfouten (fouten tussen fase en behuizing) vertegenwoordigen de meest ernstige elektrische gevaren. Deze fouten genereren extreme stromen die apparatuur kunnen vernietigen en brand- of schokrisico's kunnen creëren.

Takringbeveiligingsapparaten moeten foutstromen snel onderbreken en tegelijkertijd bestand zijn tegen startpieken van de motor (NEC 430.52). Deze apparaten dienen als de ultieme bescherming voor motoren en personeel.

NEC 430.22 vereist dat takringgeleiders voor continu draaiende motoren een ampaciteit hebben van niet minder dan 125% van de volle-laststroom van de motor. Voor een 10A-motor moeten geleiders minimaal 12,5A aankunnen. NEC-tabellen 430.247-250 bieden volle-laststroomwaarden voor de juiste geleiderselectie.

NEC staat vier apparaattypen toe voor motor takkringbeveiliging:

1. Niet-tijdsvertraging zekeringen: Snelle respons, maar gevoelig voor ongewenst uitschakelen tijdens het starten van de motor
2. Dual-element (tijdsvertraging) zekeringen: Bestand tegen startstromen en bieden tegelijkertijd betrouwbare bescherming
3. Directe-uitschakeling breakers: Ultrasnelle werking voor kritieke toepassingen (moet instelbaar zijn en deel uitmaken van een combinatie starter)
4. Inverse-time breakers: Veelvoorkomende keuze die beschermingssnelheid en tolerantie voor startstroom in evenwicht brengt

Startstromen van motoren bereiken doorgaans 6-8 keer de volle-laststroom. NEC 430.52(B) schrijft voor dat beschermingsapparaten bestand moeten zijn tegen deze inschakelstromen zonder ongewenste werking.

Met behulp van NEC-tabel 430.52 percentages zijn de maximale apparaatwaarden gelijk aan de volle-laststroom van de motor vermenigvuldigd met het juiste percentage. Bijvoorbeeld, een 10A-motor met een inverse-time breaker:

10A × 250% = 25A maximum

Wanneer berekeningen niet overeenkomen met standaardwaarden, staat NEC 430.52(C)(1) uitzondering nr. 1 toe om de volgende hogere standaardwaarde te selecteren.

Voor moeilijk startende motoren of variabele belastingen staan NEC 430.52(C)(1) uitzondering nr. 2 en 430.52(C)(3) uitzondering nr. 1 aangepaste beschermingsinstellingen toe met behoud van de veiligheid.

Opmerking: Percentages zijn van toepassing op energie-efficiënte motoren van ontwerp B.

Beschouw een 25-pk, 460V, driefasige, ontwerp B, eekhoornkooimotor met een nominale stroom van 32A en een servicefactor van 1,15.

Van NEC-tabel 430.250: 34A volle-laststroom × 125% = 43A minimale geleiderampaciteit

Nominale stroom 32A × 125% = 40A maximum

Indien vereist: 32A × 140% = 44,8A (NEC 430.32(C))

Tijdsvertraging zekeringen:

• 34A × 175% = 59,5A → Selecteer 60A standaard
• Uitzondering maximum: 34A × 225% = 76,5A → Definitieve selectie: 70A

Inverse-time breakers:

• 34A × 250% = 87,5A → Selecteer 90A standaard
• Uitzondering maximum: 34A × 400% = 136A → Definitieve selectie: 125A

Effectieve overstroombeveiliging van motoren vereist een zorgvuldig ontwerp volgens NEC-normen. De juiste apparaatselectie, regelmatig onderhoud en naleving van de codevereisten zorgen voor motorbetrouwbaarheid en minimaliseren tegelijkertijd de faalrisico's en verbeteren de operationele veiligheid.