W dzisiejszym artykule zagłębimy się w temat wyłączników termicznych silnika, kluczowych urządzeń w zakresie ochrony silników przed przegrzewaniem i innymi groźnymi sytuacjami. Dzięki swojej funkcjonalności, wyłącznik termiczny silnika stanowi nie tylko ochronę maszyn, ale także istotny element bezpieczeństwa w wielu dziedzinach przemysłu. Dowiedzmy się więcej o zasadach ich działania, różnych rodzajach oraz sprawdzimy gdzie stosuje się zabezpieczenie termiczne silnika.
Wyłącznik termiczny silnika – co to jest?
Wyłącznik termiczny silnika to proste rozwiązanie mające na celu ochronę silników przed różnymi zagrożeniami, takimi jak przeciążenia, zwarcia, czy zanik fazy zasilającej. W skrócie, wyłącznik termiczny do silnika pełni on rolę strażnika, czuwającego nad bezpieczeństwem urządzeń elektrycznych.
Działanie wyłącznika termicznego do silnika opiera się na dwóch kluczowych członach: zwarciowym i termicznym. Człon zwarciowy reaguje na gwałtowne zwarcia w obwodzie, podczas gdy człon termiczny monitoruje niejako temperaturę pracy silnika. Gdy ta przekroczy bezpieczny poziom, wyłącznik termiczny błyskawicznie przerywa obwód, uniemożliwiając dalsze przegrzewanie się silnika.
Symbol elektryczny wyłącznika termicznego silnika (termik)
Powyższy rysunek przedstawia symbol elektryczny wyłącznik termicznego stosowany na schematach elektrycznych.
Rodzaje wyłączników termicznych do silnika
Wyłączniki termiczne występują w różnych wariantach, aby sprostać różnym potrzebom i warunkom środowiskowym. Elektromagnetyczne i bimetaliczne to dwa główne rodzaje wyłączników termicznych. Wyłączniki termiczne elektromagnetyczne wykorzystują pole magnetyczne generowane przez prąd przekraczający bezpieczny poziom, aby przerwać obwód. Z kolei wyłączniki termiczne bimetaliczne reagują na wzrost temperatury, co skutkuje mechanicznym odłączeniem obwodu.
Wyłączniki termiczne do silników – zalety
– Wyłącznik termiczny silnika zapewnia skuteczną ochronę, minimalizując ryzyko przegrzewania się silnika i potencjalnych awarii.
– Dzięki różnym rodzajom i specyfikacjom, wyłączniki termiczne są uniwersalnym rozwiązaniem dla różnych typów silników i maszyn.
– Błyskawiczna reakcja na przeciążenia i zwarcia sprawia, że silnik jest natychmiast wyłączany, chroniąc go przed uszkodzeniem.
– Odpowiednio używane, zabezpieczenie termiczne silnika przyczynia się do długotrwałej pracy silnika, eliminując ryzyko przegrzewania.
Zasada działania wyłącznika termicznego
Przekaźnik termobimetalowy jest to główny element wyłącznika termicznego. Składa się z dwóch podstawowych części: zespołu bimetali (bimetalu) i zespołu styku rozwiernego. Przekaźnik termobimetalowy działa na zasadzie reakcji na wzrost temperatury wywołany przeciążeniem lub innym nieprawidłowym warunkiem pracy silnika. Zespoły bimetali są nagrzewane przez prąd pobierany przez silnik z sieci. W przypadku wzrostu temperatury, bimetały uginają się, co uruchamia zespół styku rozwiernego. Styk rozwierny to element, który po zadziałaniu przekaźnika utrzymuje się w położeniu otwartym, przerywając obwód zasilania silnika. Głównym celem zabezpieczenia termicznego silnika jest ochrona silnika przed przegrzaniem, wynikającym z długotrwałego przeciążenia, zwarcia, obniżenia napięcia zasilającego czy innych nieprawidłowości.
Wartość prądu zadziałania zabezpieczenia można ustawić za pomocą pokrętła na przednim panelu wyłącznika.Podstawową zasadą działania wyłącznika termicznego silnika jest monitorowanie prądu. Gdy prąd przekracza wartość graniczną, wyłącznik błyskawicznie przerywa obwód, zatrzymując pracę silnika.
W standardowym wydaniu, wyłączniki są wyposażone w wyzwalacz termiczny, zapewniający ochronę uzwojenia silnika, oraz wyzwalacz elektromagnetyczny, który zabezpiecza przed zwarciami. Opcjonalnie można dodać wyzwalacz podnapięciowy, który chroni przed zanikiem fazy, oraz wyzwalacz bocznikujący, zabezpieczający przed nagłym wzrostem napięcia.
Wyłącznik termiczny silnika RB6
Wyłącznik termiczny silnika z wykorzystaniem czujnika
Wyłączniki termiczne silnika budowane są również w oparciu o przekaźnik termistorowy. Czujnik temperatury (termistor) jest montowany na obudowie silnika lub jest w wklejany w uzwojenie silnika. Nagrzewający się termistor powoduje zadziałanie przekaźnika wyłącznika termicznego, zabezpieczając silnik przed dalszym wzrostem temperatury i uszkodzeniem urządzenia. Stosuje się również wyłączniki bimetalicznie podłączane bezpośrednio w obwód sterowania zasilaniem silnika. Są one najczęściej wbudowane w silnik, przez producenta.
Montaż wyłącznika termicznego do silnika
Wyłączniki termiczne do silników najczęściej montowane są na szynie w szafach lub skrzynkach. Występują też w wersjach hermetycznych do montażu na zewnątrz lub na urządzeniu (np. betoniarka)
Wyłącznik termiczny silnika można uzupełnić też o dodatkowe akcesoria. Są nimi:
– sygnalizatory wyzwolenia (styk sygnalizujący wyzwolenie)
– wyzwalacz wzrostowy
– wyzwalacz podnapięciowy
– dodatkowe styki (boczne, czołowe)
Jak dobrać wyłącznik termiczny silnika?
Wybór odpowiedniego wyłącznika termicznego silnika jest niezwykle łatwy. Wystarczy odnieść się do tabliczki znamionowej silnika, aby sprawdzić jego prąd znamionowy. Następnie wystarczy dobrać zabezpieczenie, które oferuje przedział prądowy, uwzględniający pracę konkretnego silnika. Wyłączniki termiczne do silników wyposażone są w przełącznik obrotowy, który służy do dostosowania prądu silnika. Ważne jest, aby precyzyjnie ustawić wartość prądu znamionowego silnika.
Przy wyborze wyłącznika termicznego należy zwrócić uwagę na kilka kluczowych parametrów. Prąd znamionowy silnika, napięcie zasilania, rodzaj zabezpieczenia, stopień ochrony IP, zdolność zwarciowa, częstotliwość sieci, liczba pól w silniku – to wszystko wpływa na skuteczność i efektywność wyłącznika.
Ceny wyłączników termicznych do silników
Ceny wyłączników termicznych do silników mogą się różnić w zależności od producenta, parametrów czy jakości. Najtańsze wyłączniki termiczne zaczynają się od kilkudziesięciu złotych, ale wyższej jakości, zaawansowane technologicznie zabezpieczenie termiczne silnika może kosztować nawet kilkaset złotych.
Zabezpieczenie termiczne silnika – zastosowanie
Zabezpieczenie termiczne silnika znajduje zastosowanie w różnych środowiskach. Przyjrzyjmy się kilku praktycznym przykładom:
– Suwnice w halach produkcyjnych: W przypadku suwnic, gdzie obciążenia mogą być zmienne, zabezpieczenie termiczne chronią silniki przed przeciążeniem, szczególnie podczas podnoszenia ciężkich ładunków.
– Systemy wentylacyjne: W wentylatorach, szczególnie w zakładach przemysłowych, zabezpieczenie termiczne silnika jest kluczowe dla utrzymania prawidłowej pracy i uniknięcia awarii.
– Aplikacje rolnicze: W maszynach rolniczych, takich jak kruszarki czy mieszalniki pasz, wyłączniki termiczne są niezbędne do ochrony silników pracujących w trudnych warunkach.
Przykładem, który pasuje do dwóch ostatnich grup zastosowań zabezpieczeń termicznych silnika będzie praca podajników taśmowych, gdzie wykorzystywanych jest więcej niż jeden silnik; w takich przypadkach, często dla ograniczenia kosztów stosowany jest jeden większy falownik do sterowania prędkością podajnika. Przemiennik częstotliwości dobrany jest na sumaryczny prąd silników z pewnym zapasem. Wadą takiego rozwiązania jest fakt, iż falownik monitoruje sumaryczny prąd pobierany przez silniki, a nie zna prądów płynących przez poszczególne silniki. Może się zdarzyć taka sytuacja, że jeden z silników zostanie mocniej obciążony, lub wpadnie w utyk, przez co będzie się grzał; Prąd pobierany przez ten silnik wzrośnie, ale może się zdarzyć się tak, że falownik tego nie wyłapie, bo sumaryczny prąd będzie się zgadzał. W takim przypadku falownik nie zabezpieczy silników. Możemy je wyposażyć właśnie w wyłączniki termiczne bimetalowe, które przytkniemy do obudowy ( popularne są takie w formie pastylki).
Często silniki są wyposażone w tego typu czujnik umieszczony w uzwojeniu. Gdy dodajemy zewnętrzny czujnik, musimy dobrać go na odpowiednią temperaturę ( należy pamiętać, iż temperatura obudowy nie jest tożsama z temperaturą uzwojeń). Zazwyczaj silniki mają klasę izolacji uzwojeń –F ( do sprawdzenia na tabliczce znamionowej) – co oznacza, że temperatura graniczna, przy której następuje uszkodzenie uzwojeń ( płynie lakier stanowiący izolację uzwojeń i następuje zwarcie) wynosi około 140-150 stopni Celsjusza. Temperatura obudowy może wynieść w takim przypadku około 80-100stopni ( zależnie od budowy silnika i warunków pracy ). My musimy dobrać temperaturę nieco więcej niż przy normalnej pracy – czyli z zakresu 65-75 stopni, aby nie mieć fałszywych alarmów. Taki wyłącznik termiczny ma najczęściej styki typu NC ( normalnie zamknięte), które po przekroczeniu temperatury rozwierają obwód. Prąd jaki mogą przewodzić zazwyczaj wynosi 2A, dlatego stosujemy je w obwodzie sterowania. W omawianym przypadku wszystkie termiki łączymy szeregowo i wpinamy go w obwód zezwolenia na pracę falownika. Gdy któryś termik zostanie ‘wyzwolony’ wzrostem temperatury silnika, ten zatrzyma pracę falownika. Przy bardziej rozbudowanym sterowaniu, każdy z wyłączników bimetalowych może nam zatrzymać pracę urządzenia i wskazać, który z silników ma problem z pracą – przyśpieszy to diagnostykę i skróci czas przestoju linii produkcyjnej… Powód zatrzymania linii może być prozaiczny – podajnik zatrzyma się , bo jakiś element transportowany go zablokuje; gdy mamy zabezpieczenie, to silnik nie ulega awarii – usuwamy zablokowanie i wznawiamy pracę; przy braku zabezpieczenia jest dużo większa szansa na to, że silnik ulegnie awarii, co wstrzyma pracę podajnika do czasu naprawy/wymiany silnika. Nie mówimy tutaj jedynie o koszcie zakupu i podmiany samego sinika, ale również o stratach związanych np., z niedotrzymanego terminu umowy….
Termiczne zabezpieczenie silnika – podsumowanie
Wyłącznik termiczny silnika to niezwykle istotne urządzenie, które odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa i optymalnej wydajności podczas pracy silników elektrycznych. Dzięki szybkiej reakcji na przeciążenia i zwarcia, oraz uniwersalności zastosowania, stanowi nieodłączny element w różnych dziedzinach przemysłu. Wybierając odpowiedni wyłącznik termiczny, niezależnie od typu – dostosowany do konkretnych wymagań silnika, inwestujemy w długotrwałą, bezpieczną pracę urządzeń elektrycznych. Przy obecnych cenach wyłączników, nie opłaca się go nie mieć w obwodzie zasilania silnika, ponieważ ewentualne straty związane ze spaleniem silnika indukcyjnego będą dużo większe
W kolejnych artykułach opisujemy:
Podłączenie silnika trójfazowego – jak podłączyć?
Łożyska do silników elektrycznych
Hamulec silnika elektrycznego – co to jest i do czego służy?
Przekaźnik kontroli faz – co to jest, zasada działania, rodzaje
