Motor Sıcaklık Koruması Nedir?

Endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılan motorların güvenli bir şekilde çalışması oldukça önemlidir. Bu yazımızda motor sıcaklık korumasını ve bu korumayı sağlayan ekipmanları inceleyeceğiz.

A- A+

11.07.2019 tarihli yazı 20795 kez okunmuştur.

Motor Koruması

Motor koruması, motorun büyüklüğüne ve gerilim seviyesine bağlı olarak değişiklik gösterir. Koruyucu cihazlar motorun çalışmama süresinden kaynaklanabilecek enerji kayıplarını azaltır. Ayrıca motorun kullanım ömrünü artıracağından bakım ve onarım maliyetlerini düşürür. Düşük güçlü motorlar, bi-metalik elementler içeren, termal aşırı yük röleleri ile ilişkili sigortalarla korunur. Sıcaklık katsayıları farklı olan iki metalin oluşturduğu metal çiftine bi-metalik denir.

Motor Sıcaklık Koruması

Motorun içerisinde aşırı yük röleleri ve koruyucu sigortalar bulunur. Fakat bu korumalara ek olarak motor korumasına ihtiyaç duyulmaktadır. Bunun nedeni, motorun çalışma esnasında bazen içerisindeki aşırı yük rölesinin aşırı yükü kaydetmemesidir. Motorları aşırı ısınma ve arıza akımlarına karşı koruyabilmek için sıcaklık koruması bulundurulmalıdır.

Motor Sıcaklık Korumasının Önemi

Motorlarda aşırı yük durumu, temel olarak motorun kullanımından ve dengesiz besleme geriliminden kaynaklanır. Bu durum, motordaki enerji kayıplarını arttırır ve motorun ısınmasına neden olur. Sıcaklık, söz konusu yalıtım için belirtilen nominal sınırları aşarsa, sargı yalıtımının bozulması hızlanır ve sarımda elektrik arızasına yol açabilir. Bunların sonucunda, motorun çalışma ömrü kısalır. Motor sıcaklık koruması, kısa devre korumasından sonra en önemli koruma fonksiyonudur. Sürekli çalışan motorların, temel korumalara ek olarak motor sıcaklık koruması ile donatılması gerekir.

Motor Sıcaklık Koruması Nasıl Yapılır?

Motorların içerisinde bulunan stator ve rotorların ısıl davranışları birbirinden farklıdır. Bu davranış farkı değişik çalışma durumlarında artabilir. Bu nedenle, motor ısıtma ve soğutma dinamikleri tipik olarak stator ve rotor için ayrı olarak modellenir. Motorun termik durumunu ayarlayabilmek için, termik aşırı yük koruması standartlara uygun biçimde düzenlenmelidir. Böylece, hem kısa hem de uzun süreli aşırı yük koşullarına karşı iyi ve doğru koruma sağlanabilir. Bu durum, mevcut kapasitenin tam olarak kullanılmasına olanak sağlar.

Termal Koruma

TP (Thermal Protection) termal korumanın kısaltmasıdır. Termal korumanın farklı türleri mevcuttur. Bir TP kodu, aşağıda belirtilen TPxxx ile tanımlanır.

TP kodunun 1. basamağı, termal korumanın tasarlandığı termik aşırı yük tipini gösterir. TP kodunun 2. basamağı ise motorun seviye sayısı ve hareket tipi hakkında bilgi verir. Son basamak olan 3. basamak, dahili termal korumanın kategorisini gösterir.

Motor İçerisinde Bulunan Termostat

►İlginizi Çekebilir: Elektrik Motorlarında Neden Tekrar Sarım Yapılmaz

Pompa motorlarında, en sık kullanılan TP kodları:

TP 111 - Yavaş aşırı yüke karşı koruma

TP 211 - Hem hızlı hem de yavaş aşırı yüke karşı koruma

PTC ile Donatılmış 3.0 kW Motorda TP 211

Bir motora hangi tür koruma uygulandığını anlayabilmek için motorun etiketi incelenmelidir. İnceleme yapılırken TP bölümüne bakılmalıdır. Genellikle iki tür koruyucu kullanılarak dahili koruma uygulanabilir. Bunlar termik koruyucular ve termistörlerdir.

PTC ile Donatılmış 18.5 kW Motorda TP 111

Termik Koruyucular

Termik koruyucular, motor arızasına neden olabilecek aşırı ısınmayı en aza indirmek için tasarlanan bir cihazdır. Bu koruyucular, motorda terminal kutusuna yerleştirilmiştir. Elektrikli süpürgeler, çamaşır makineleri ise termik koruyuculu motor içeren makinelere örnek verilebilir. Termik koruyucular veya termostatlar, motor belirli bir sıcaklığa ulaştığında devreyi açmak veya kapatmak için hızlı hareket ederler. Termostatların açık veya kapalı çalışma için kontakları mevcuttur. Bu kontaklı sistem hem açık hem de kapalı çalışma için aynı anda kullanılamaz. Termostatlar, üretici tarafından önceden ayarlanamaz.

Bir termostat normalde açıksa bir alarm devresine enerji verebilir veya normalde kapalıysa motor kontaktörünün enerjisini kesebilir. Termostatlar, bobin uçlarının dış yüzeyine yerleştirilmiştir. Bu durum, bobin uçlarındaki sıcaklığı algılamalarını sağlar. Tek fazlı motorlarda termostatlar, kilitli rotor koşullarına karşı koruma sağlarlar.

Termik Şalter

Termik şalter, elektrik motorunun aşırı yüklerden korunmasına yardımcı olur. Motordaki yeri, sarımların içerisine yerleştirilmiş durumdadır. Çalışma prensibi doğrultusunda, hem tek hem de üç fazlı motorlar için arıza anında güç kesintisi sağlar. Eğer motordaki akım değeri, anma değerin üzerine çıkacak olursa ısı dengesi bozulmaya başlar ve termik şalter yayla kurulmuş olan mekanizmayı harekete geçirerek, sistemi açtırır. Termik şalterler, motoru kilitli rotor koşullarına karşı koruyamaz.

Motor Termik Şalter Sembolleri

Motor Termik Şalter Sembolleri

1) Isıtıcısız termik şalter
2) Isıtıcılı termik şalter
3) Üç fazlı motorlar için ısıtıcısız termik şalter

İç Montaj

Tek fazlı motorlarda 1 termal anahtar, üç fazlı motorlarda seri olarak bağlanmış 2 termal anahtar kullanılır. Bu termal anahtarlar, motorun fazları arasına yerleştirilir. Böylelikle, üç fazın hepsi bir termal anahtarla temas halindedir. Termal anahtarlar, amplifikatör rölesi gerektirmez.

Akım ve Sıcaklığa Duyarlı Termal Anahtarlar

►İlginizi Çekebilir: Koruma Rölelerinin Gelişimi 1. Bölüm

Bağlantı

Termik şalter ve aşırı yük rölesi ile üç fazlı bir motorun bağlantısı Şekil 1'de gösterildiği gibidir. Motorda koruma sağlamak için açma ve kapamalar otomatik veya manuel olarak yapılır.

Otomatik Kapama ve Manuel Kapama

►İlginizi Çekebilir: Gölge Kutuplu Asenkron Motor

S1 - Açma / kapama düğmesi
S2 - Kapalı anahtarı
K 1 – Kontaktör
t - Motordaki termal şalter
M - Motor
MV - Aşırı yük rölesi

Termistör

Dahili korumada bir diğer yöntem olarak termistör kullanılır. Termistör, metal oksit veya yarı iletken malzemeden yapılan ve sıcaklık etkisiyle direnç değerinin değiştiği bir sıcaklık sensörüdür. Termistörler, NTC (Negatif Sıcaklık Katsayısı) ve PTC (Pozitif Sıcaklık Katsayısı) olarak iki türe sahiptirler. Bu iki termistör arasındaki en önemli fark, PTC ’ nin direncinin sıcaklıkla artarken NTC‘nin direncinin sıcaklıkla azalmasıdır.

Endüstride ve dahili korumada genellikle PTC termistörleri kullanılır. Kullanılan termistörler, termik şalterlerde olduğu gibi motor sargılarına monte edilmiştir. Bir AC motorda stator sargısı veya bir DC motorun iç ve dış sargıları gibi dönmeyen motor parçalarına yerleştirilmiş haldedir.

Termistor (PTC)

Kullanılacak termistör çeşidinin seçiminde sıcaklık önemli rol oynar. Sıcaklık yüksek olduğunda termistörde kullanılan direnç normal değerinin yükselmesi gerekir. Termistörler, kilitli rotor koşullarına, aşırı yüke ve yüksek sıcaklığa karşı motoru korurlar. Sıcaklıkla oluşan değişimlere göre ayar gereken devrelerde kullanılır. PTC termistörleriyle motor sargılarının sıcaklığı gözlemlenerek termal koruma sağlanır.

Sargılar nominal açma sıcaklığını aşarsa, PTC sensörünün direnci hızlı bir değişiklik geçirir ve dahili röleler, harici hat kopma kontaktörünün kontrol bobinini enerjilendirir. Motor soğuduğu zaman, sensör direnci sıfırlama seviyesine düşer. Sensör direnci, manuel sıfırlama için ayarlanmadığı sürece modül otomatik olarak kendini sıfırlar.

►İlginizi Çekebilir: Sıcaklık Sensörü Nedir? Çeşitleri Nelerdir?

Termistör sıcaklık algılama sistemi, fazlar arasında birer tane olmak üzere üç seri halinde yerleştirilmiş pozitif sıcaklık katsayısı sensörlerinden (PTC) ve kapalı kontrol modülüne uyumlu bir katı hal elektronik anahtarından oluşur. Bir sensör seti, faz başına 1 adet olmak üzere 3 sensörden oluşur.

Termistör, motorun bağlantısını kesebilen kontrol devresine bağlanmalıdır. Sensördeki direnç, geniş bir sıcaklık bandı üzerinde nispeten düşük ve sabit kalır. Önceden belirlenmiş bir sıcaklıkta veya açma noktasında aniden artar. Bu gerçekleştiğinde, sensör termal şalter görevi görür ve bağlantılı olduğu röleye enerji verir. Röle, korumalı sistemi kapatmak için makinenin kontrol devresini açar. Sarma sıcaklığı güvenli bir değere döndüğünde, modül elle sıfırlamaya izin verir.

Termistörlerin Avantajları

Boyutlarının küçük olması stator sargısına doğrudan yerleştirilmelerini sağlar. Sarım sıcaklık değişikliklerine hızlı tepki verirler. Sıcaklıkları doğrudan ölçerler. Aşırı yüklenme koşullarını tespit etmek için kullanılabilirler.

Kaynak

►electrical-engineering-portal.com

Yazar: Ayten Tabak