Systémy tepelné ochrany jsou založeny na principu ochrany citlivých částí stroje před nadměrnými teplotami nebo sledování těchto částí. To vyžaduje volbu vhodného zařízení tepelné ochrany, které by vyhovovalo jak typu požadované ochrany, tak součásti stroje, která má být chráněna.
Tento článek stanovuje teplotu chráněných částí, která nemá být překročena, dojde-li k poruše stroje nebo špatnému zacházení se strojem dle normy ČSN EN 60034-11.
Požadavky nemají zaručovat „normální“ dobu života stroje pro všechny podmínky použití, ale spíše zabraňovat poruchovým stavům a zrychlenému předčasnému tepelnému stárnutí izolace vinutí. Požadavky vyplývají z kompromisu, protože úroveň ochrany nemá být nastavena ani tak nízko, aby ochrana vypínala zbytečně, ani tak vysoko, aby umožňovala trvalý provoz při teplotách, které budou závazně ovlivňovat životnost izolace vinutí.
Normální doba života izolace může být zajištěna pouze správným používáním a údržbou motoru. Častý provoz při vyšších teplotách, než jsou mezní hodnoty normální teploty, viz. IEC 60034-1, kterým nelze zabránit vestavěnou tepelnou ochranou bez rizika zbytečného vypínání, může vést ke značnému snížení doby života motoru. Je třeba vzít na vědomí, že doba života izolace vinutí se sníží přibližně na polovinu při každém zvýšení trvalé pracovní teploty o 8 K až 10 K.
Článek pojednává o požadavcích týkajících se používání tepelných chráničů a tepelných čidel vestavěných do vinutí statoru nebo umístěných na jiných vhodných místech asynchronních strojů kvůli jejich ochraně před závažným poškozením v důsledku tepelného přetížení. Platí pro stroje vyrobené podle IEC 60034-12 s mezními hodnotami napětí stanovenými v téže normě.
Stroje musí být schopné provozu při jmenovitém výkonu a při všech provozních podmínkách podle IEC 60034-1 bez aktivace zařízení tepelné ochrany. Zařízení tepelné ochrany musí omezovat teplotu vinutí v souladu s tabulkou 1 a 2.
| Tepelná třída izolace | 130(B) | 155(F) | 180 (H) |
| Maximální teplota izolovaného vinutí °C | 145 | 170 | 195 |
Tab. 1: Maximální teploty vinutí pro přetížení s pomalou změnou
Ochrana před tepelnými přetíženími s pomalou změnou
Dojde-li k přetížení nebo jinému nesprávnému stavu, vyvolávajícímu nadměrné oteplení s pomalou změnou, musí systém tepelné ochrany zapůsobit tak, aby zabránil překročení teploty vinutí stroje nad hodnoty uvedené v tabulce 1.
Teplota vinutí musí být stanovena odporovou metodou podle požadavků uvedených v IEC 60034-1.
Mezní hodnoty tabulky 1 překračují rozsah tepelné třídy a bude-li motor provozován delší dobu s těmito hodnotami, doba života motoru se tedy zkrátí.
Některé z možností vzniku tepelného přetížení s pomalou změnou jsou tyto:
- závady ve ventilaci nebo ventilačním systému, způsobené nadměrným množstvím prachu ve ventilačních kanálech, nebo spinou na vinutích nebo na chladicích žebrech kostry, atd.:
- nadměrné zvýšení teploty okolí nebo teploty chladicího média;
- postupné zvyšování mechanického přetížení;
- delší pokles napětí, přepětí nebo nesouměrnost napájení stroje;
- nadměrné zatížení motoru dimenzovaného pro přerušovaný chod nebo přerušované zatížení;
- odchylky kmitočtu.
Mezní hodnoty maximální teploty vycházejí ze zkušeností se zřetelem na takové faktory, jako je teplota okolí, změny napájecího napětí a normální požadavky na spouštění motorů.
Ochrana před tepelnými s rychlou změnou
Působí-li na motor tepelné přetížení s rychlou změnou, musí systém tepelné ochrany zapůsobit tak, aby zabránil překročení teploty vinutí motoru nad hodnoty uvedené v tabulce 2.
Nadproudové relé obvykle neposkytuje ochranu před opakovanými rychlými změnami přetížení a má se proto vzít v úvahu použití zařízení tepelné ochrany.
| Tepelná třída izolace | 130 (B) | 155 (F) | 180 (H) |
| Maximální teplota vinutí °C | 225 | 240 | 260 |
Tab. 2: Maximální teploty vinutí pro přetížení s rychlou změnou
Teplota vinutí musí být stanovena z přímého měření, jako např. pomocí termočlánků, podle požadavků uvedených v IEC 60034-1.
Některé z možností vzniku tepelného přetížení s rychlou změnou jsou tyto:
- zabrzdění motoru;
- porucha fáze;
- spouštění za abnormálních podmínek, např. s příliš velkou setrvačností, při příliš nízkém napětí,
- s abnormálně vysokým zatěžovacím momentem;
- náhlé a výrazné zvýšení zátěže;
- opakované spouštění během krátké doby.
Mezní hodnoty maximální teploty vycházejí ze zkušeností se zřetelem na takové faktory, jako je teplota okolí, změny napájecího napětí a normální požadavky na spouštění motorů.
Teploty uvedené v tabulce 2 se nemají zaměňovat s pracovními teplotami tepelného chrániče nebo tepelného čidla, které musí být podstatně nižší než tyto hodnoty.
Opětné spuštění po vypnutí
Předtím, než se motor po vypnutí znovu spustí, je nutné se pokusit zjistit příčinu zapůsobení ochrany motoru.
Uvedené způsoby ochrany chrání rotorová vinutí pouze nepřímo. U velkých motorů (zejména 2-pólových motorů) a u motorů spouštěných se zátěžemi s velkou setrvačností je třeba věnovat zvláštní pozornost oteplení rotoru jak při spouštění, tak zejména poté, co došlo k vypnutí.
Zajištění zařízení umožňujícího automatické opětné spuštění strojů po vypnutí je věcí zvláštní dohody, přičemž je třeba si plně uvědomovat všechny důsledky spojené s bezpečností.
Literatura:
- ČSN EN 60034-11
- IEC 60034-12
- IEC 60034-1
