Stel je voor dat een elektromotor onvermoeibaar draait, wanneer plotseling, door overbelasting of een mislukte start, de stroom dramatisch toeneemt en de temperaturen beginnen te stijgen. Zonder effectieve bescherming zou de motor snel oververhit raken en doorbranden, wat zou resulteren in aanzienlijke economische verliezen en veiligheidsrisico's. Hier komen thermische beveiligingen in beeld als essentiële bewakers, die onmiddellijk de stroom uitschakelen om fatale schade aan de motor te voorkomen. Maar hoe werken deze apparaten precies, en met welke factoren moet rekening worden gehouden bij het selecteren ervan? Dit artikel onderzoekt de principes, normen en selectiecriteria voor thermische beveiligingen om gebruikers te helpen deze cruciale motorschermtechnologie beter te begrijpen en toe te passen.

Thermische beveiligingen, zoals de naam al aangeeft, zijn apparaten die zijn ontworpen om motoren te beschermen tegen schade door hitte. Ze bewaken de temperatuur of stroom van de motor en onderbreken automatisch de stroom wanneer deze waarden vooraf bepaalde veiligheidsdrempels overschrijden. Deze bescherming voorkomt oververhitting veroorzaakt door overbelasting, geblokkeerde rotors of mislukte starts. Als fundamentele componenten voor motorveiligheid worden thermische beveiligingen veel gebruikt in verschillende industriële en huishoudelijke apparaten, waaronder pompen, ventilatoren en compressoren.

Thermische beveiligingen werken via twee primaire mechanismen: stroombewaking en temperatuurbewaking. Sommige apparaten detecteren potentiële overbelastingen door de stroom te meten die door de motor loopt, waardoor de stroom wordt onderbroken wanneer de stroom de ingestelde limieten overschrijdt. Andere meten direct de motortemperatuur en activeren wanneer temperatuurdrempels worden overschreden. Geavanceerde thermische beveiligingen combineren zowel stroom- als temperatuurbewaking om een uitgebreidere en betrouwbaardere bescherming te bieden.

De National Electrical Code (NEC) stelt specifieke eisen aan de selectie en installatie van thermische beveiligingen om de veiligheid en betrouwbaarheid van de motor te waarborgen. Volgens de NEC-normen moet de uitschakelstroom van een thermische beveiliging worden ingesteld op basis van de volle-laststroom van de motor:

• Voor motoren met een nominale waarde van 9 ampère of minder: de uitschakelstroom moet worden ingesteld op 170% van de volle-laststroom
• Voor motoren tussen 9,1 en 20 ampère: de uitschakelstroom moet worden ingesteld op 156% van de volle-laststroom
• Voor motoren boven de 20 ampère: de uitschakelstroom moet worden ingesteld op 140% van de volle-laststroom

Deze percentages zorgen ervoor dat thermische beveiligingen uitschakelen tijdens daadwerkelijke overbelastingen, terwijl ongewenst uitschakelen door normale opstartstroompieken wordt voorkomen. Bovendien vereist NEC dat bij het gebruik van afzonderlijke stroomonderbrekende apparaten deze zo moeten worden geconfigureerd dat de stroom naar de motor wordt uitgeschakeld wanneer het besturingscircuit wordt onderbroken. Dit voorkomt potentieel gevaarlijke automatische herstarts nadat een thermische beveiliging is uitgeschakeld.

Thermische beveiligingen zijn verkrijgbaar in verschillende typen, elk met verschillende werkingsprincipes en toepassingen:

• Bimetalen thermische beveiligingen: Deze veelvoorkomende apparaten gebruiken twee metalen strips met verschillende uitzettingscoëfficiënten. Wanneer de temperatuur stijgt, zorgt de ongelijke uitzetting ervoor dat de bimetalen strip buigt, waardoor een schakelaar wordt geactiveerd om de stroom uit te schakelen. Hun eenvoudige constructie en lage kosten maken ze ideaal voor huishoudelijke apparaten en kleine motoren.
• Op thermistor gebaseerde beveiligingen: Deze apparaten gebruiken thermistors waarvan de weerstand aanzienlijk verandert met de temperatuur. Wanneer de temperatuur de veilige limieten overschrijdt, activeert de weerstandsvariatie het circuit om de stroom te onderbreken. Deze beveiligingen bieden een hoge gevoeligheid en snelle respons, waardoor ze geschikt zijn voor toepassingen die een nauwkeurige temperatuurbewaking vereisen.
• PTC-beveiligingen: Positieve temperatuurcoëfficiënt thermistors vertonen een scherpe weerstandstoename wanneer de temperatuur stijgt, waardoor de stroom effectief wordt beperkt om de motor te beschermen. PTC-beveiligingen hebben een automatische resetfunctie, waardoor de werking wordt hersteld nadat de foutcondities zijn opgelost.
• Elektronische beveiligingen: Deze geavanceerde apparaten gebruiken elektronische circuits om zowel stroom als temperatuur te bewaken, waarbij geavanceerde algoritmen worden geïmplementeerd om overbelastingen, oververhitting en andere foutcondities te detecteren. Ze kunnen uitgebreide bescherming bieden, waaronder overbelasting, onderspanning en bescherming tegen geblokkeerde rotors.

Het kiezen van de juiste thermische beveiliging vereist een zorgvuldige afweging van verschillende factoren:

• Motorspecificaties: De uitschakelstroom van de beveiliging moet correct worden afgestemd op de volle-laststroom van de motor om betrouwbare overbelastingsbeveiliging te garanderen zonder ongewenst uitschakelen.
• Bedrijfsomgeving: Omstandigheden zoals hoge temperaturen, vochtigheid of corrosieve atmosferen kunnen beveiligingen vereisen met speciale behuizingen of materialen.
• Beschermingsvereisten: Verschillende toepassingen kunnen specifieke beschermingsfuncties nodig hebben, zoals overbelasting, onderspanning of bescherming tegen geblokkeerde rotors.
• Fysieke compatibiliteit: De grootte en montagemethode van de beveiliging moeten passen bij het ontwerp van de motor voor een correcte installatie.
• Certificeringen: Beveiligingen moeten relevante veiligheidscertificeringen zoals UL of CE hebben om te voldoen aan de industrienormen.

Een correcte installatie en onderhoud zijn essentieel voor optimale prestaties van de thermische beveiliging:

• Zorg voor goed thermisch contact tussen de beveiliging en de motor voor een nauwkeurige temperatuurbewaking
• Volg de instructies van de fabrikant voor de juiste elektrische aansluitingen
• Test periodiek de werking van de beveiliging met behulp van geschikte apparatuur
• Vervang onmiddellijk beschadigde of defecte eenheden

Op gevaarlijke locaties zoals explosieve atmosferen moeten thermische beveiligingen voldoen aan aanvullende veiligheidseisen. NEC schrijft speciale beschermingsmaatregelen voor motoren in deze omgevingen voor, zoals explosieveilige behuizingen of aanvullende veiligheidsbarrières. Thermische beveiligingen voor dergelijke toepassingen moeten over de juiste certificeringen voor gevaarlijke locaties beschikken.

Thermische beveiligingen dienen als fundamentele beschermingen voor elektromotoren, waardoor catastrofale storingen door overbelasting, geblokkeerde rotors of andere foutcondities worden voorkomen. Door hun werkingsprincipes, toepasselijke normen en selectiecriteria te begrijpen, kunnen gebruikers deze cruciale beschermingstechnologie effectief implementeren om de betrouwbaarheid van de motor te verbeteren, de levensduur te verlengen en de onderhoudskosten te verlagen. De juiste selectie, installatie en onderhoud van thermische beveiligingen zorgen ervoor dat ze hun vitale beschermende functie uitvoeren wanneer dit het meest nodig is.