Motor koruması için kullanılan cihazların karşılaştırılması

Schneider Electric

İcat edildikleri 19. Yüzyıl’ın sonlarından beri motorlar hayatımızı değiştirdi. Kahve öğütücünüze güç verenden hızlı trenlere güç verenlere kadar motorlar hayatın her noktasında yer alıyor. Hayatımızın bir parçası olan motorları birçoğumuz artık anlamakla birlikte; makine üreticileri ve endüstri mühendisleri için durum biraz daha karışık. Herhangi bir arıza durumu, çalışmama sürelerinin maliyetleri nedeniyle çok ciddiye alınmaktadır.
Endüstriyel motorlar konusundaki soru işaretlerinden en büyüğü; “Neden özel bir motor koruma devre kesicisine (veya MPCB) ihtiyacımız var? Normal bir devre kesici yeterli değil mi?” olmuştur. Bu makalede, motor koruması için kullanılan cihazları karşılaştırmaktayız.
Dünya çapındaki motorların yaklaşık yüzde 80’i 15kW’dan daha düşük bir değere sahip olduğu için; bu motorları korumak için kullanılan cihazlara odaklanıp, özellikle minyatür devre kesiciler (MCB’ler) ile termik-manyetik MPCB’leri karşılaştıracağız.
Öncelikle ortak bir yanlış anlamayı ortadan kaldırmak istiyoruz: Tüm MCB’ler aynı özellikte üretilmemektedir. Yük türüne, kısa devre altındaki korumaya (manyetik koruma) ve aşırı yük altındaki korumaya (termik koruma) bağlı olarak, MCB’ler farklı açma eğrilerine sahiptir. Bu makalede sadece iki türden bahsedilecek:
⦁ C eğrisi MCB: Genel elektrik dağıtım devrelerini kısa devrelerden ve aşırı yüklenmelerden korumak için tasarlanmıştır.
⦁ D-eğrisi MCB: Motorlar dâhil olmak üzere endüktif devreleri korumak için özel olarak tasarlanmıştır.
Motor koruma için MPCB’leri seçmenin dört önemli sebebi aşağıda detaylı bir şekilde açıklanmıştır:

1. Devre kesiciler söz konusu olduğunda standartlar önemlidir:
MCB ve MPCB ile ilgili standartları karşılaştırırken, bazı önemli farklılıklar olduğu açıktır:
⦁ MPCB’ler, motor koruması için ilgili standart olan IEC 60947-4 standardına uygundur. Ancak, temelde devre kesiciler oldukları için IEC 60947-2 sertifikasına da sahiptirler.
⦁ MCB’ler genellikle IEC 60898-1 (konut uygulamaları) sertifikasına sahiptir. Ancak, birçoğu da IEC60947-2 sertifikasına sahiptir. Burada dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta; IEC 60898 endüstriyel ortamlar için tasarlanmış bir standart değildir. Örneğin; bu ürünlerde ortam sıcaklığı tipik bir fabrika için çok düşük olan 30 ⁰C olarak tanımlanır. Hatta doğru standart altında sertifikalı bir MCB seçmiş olsanız bile, MCB’leri endüstriyel ortam hava sıcaklıkları için uygun olmayacaktır (ama bu özellik Schneider MPCB’lerde standart olarak vardır). Bu durum, MCB kullanıldığında sıcaklıkla ilgili kesintiler sebebiyle maliyet artışına ve rahatsızlığa neden olabilir.

2. Optimal kısa devre performansı:
İkinci madde olarak kısa devre altındaki cihazların performansına odaklanmak istiyoruz. İlk olarak, bir C-eğrisi MCB, nominal akımın 5-10 katı arasında açma yaparken; MPCB’ler ise nominal akımın 12 katı üzerinde açma yapacak şekilde tasarlanmıştır. Birçok insanın buna ilk tepkisi, C-eğrisi MCB’nin daha hassas ve bu nedenle daha üstün olduğudur. Ancak, bunun neden doğru olmadığı aşağıda açıklanmıştır.
Örneğin; tasarım olarak anma akımının 8-10 katı demeraj akımı görmeyi beklediğiniz bir endüksiyon motorunu ele alalım. Bu uygulama için özel olarak tasarlanmış olan MPCB, rahatsızlık vermekten kaçınmak için daha yüksek akımlarda devreyi açacak şekilde tasarlanmıştır. Piyasadaki yüksek verimli IE3 ve IE4 motorların ortaya çıkmasıyla (bu motorlar daha yüksek demeraj akımlarına sahip olduğundan) bu sorun daha da artmaktadır.
Bazı uygulayıcılar anma akımına göre değil, açma akımına göre MCB’yi seçerek bu sorunu çözmeye çalışırlar. Yani telafi etmek için MCB’yi aşırı boyutlandırır ya da daha yüksek akım kapasiteli seçerler. Bu, motoru kısa devrelerden korumak için işe yarayabilir. Ancak, ilerleyen bölümlerde anlatacağımız aşırı yük koşulları altındaki sorunları ortaya çıkaracaktır.
Diğer yandan D-eğrisi MCB ise, kısa devre koruması için çalışacaktır. Ancak, herhangi bir MCB ile bir motor yol verici özelliğine sahip olamazsınız. Bu yüzden MCB mükemmel bir güvenlik çözümü değildir.
İkincisi, MCB’lerin kısa devre kesme kapasitesi genellikle 10 kA ile sınırlıdır. Bu da, endüstriyel ortamlar için genellikle çok düşük bir değerdir. Bu değeri, motor yol vericisinin ve motorun zorlu koşullarda bile güvenli ve çalışır durumda kalmasını sağlayan 100 kA’ya kadar kesme kapasitesi sunabilen MPCB’lerle karşılaştırdığınızda sonuç ortadadır.

3. Aşırı yük performansı:
Dünya çapındaki toplam motor arızalarının yarısından fazlasını oluşturan aşırı yük hataları motorlarda gördüğümüz en yaygın arızalardandır. Bu noktada MPCB, MCB’ye göre oldukça ön plana çıkmaktadır. Aşağıdaki tablo, IEC60947-4’teki açma sınıfları tarafından tanımlanan aşırı yük koşulları altında bir MPCB’nin açma davranışını göstermektedir.

MCB’ler için benzer bir tablo aşağıda verilmiştir.

Tablolardan da anlaşılacağı üzere belirgin bir fark vardır. Yüzde 50 veya daha fazla aşırı yüklerin tekrarlanması motora ciddi zarar verebilir. MCB’ler, motor sargılarını korumak için yeterince hızlı açılamayacaklardır. Ayrıca, son sütunda sorunun daha da belirgin bir hale geldiği açıkça gösterilmektedir. C-eğrisi MCB bu durumu bir kısa devre olarak algılar, D-eğrisi bir dakika içinde açılır; ancak MPCB ise çok daha hassastır ve 10 saniyeden kısa bir süre içinde açılır. Daha önce bahsettiğimiz noktaya geri dönecek olursak; düşük açma akımını telafi etmek için C eğrisi MCB aşırı boyutlandırılırsa, bu durumda aşırı yük altındaki motoru hiç korumama riskiyle karşı karşıya kalınmaktadır.

4. Faz arızasına duyarlılık:
Motor koruması için bir MCB kullanmayla ilgili bir diğer sorun ise, MCB’lerin faz hatalarına karşı duyarlı olmamasıdır. Motordaki bir faz hatası, diğer fazlardaki akımlarda bir dalgalanmaya; ayrıca aşırı ısınmaya ve sargıya zarar veren ciddi sorunlara yol açmaktadır. MPCB, bunu diğer fazlardaki aşırı yüke eş değer olarak algılar ve yukarıdaki tabloya göre açma yapar; ama MCB bu gibi hatalarda açma yapmayacaktır.
Sonuç olarak; bir MCB motorunuzu korumak için yeterli değildir ve sadece bir MCB kullanmak motorunuz için risklidir. Bunun dışında, motor değerleri ürünün kendisinde açıkça belirtildiği için bir MPCB’nin seçilmesi daha kolaydır. Doğru bir şekilde ayarlanabilen referans akımı ile özel uygulamalarınıza göre akım ayarı yapmak mümkündür. Bir MPCB’nin çalışma ömrü de, tipik olarak bir MCB’den çok daha yüksektir.
Motor yönetimi uygulamalarında öncü olan Schneider Electric, 500A seviyesine kadar mevcut olan TeSys GV ailesi ile piyasadaki en geniş MPCB ​​yelpazesine sahiptir. Ayrıca, eksiksiz bir seçim tablosu, koordinasyon tablosu ve uygulamaya özel seçim kılavuzları ile nerede olursanız olun; motorlarınız için mümkün olan en iyi korumayı seçmenize yardımcı olur.