Motor koruması, sargının ısıl sınırını aşmadan tahriki durdurmaktır. Akımı ölçen röleler yavaş gelişen aşırı yükü yakalar, sıcaklığı ölçen sensörler ise sargının gerçek durumunu görür.
Korumanın amacı
Sargı yalıtımı, sıcaklıkla birlikte kimyasal olarak yaşlanır. Aşırı akım, sargıyı ısıtarak bu yaşlanmayı hızlandırır ve sonunda yanmaya götürür. Koruma elemanının görevi, sargı zarar görmeden önce beslemeyi kesmektir. Kısa devre koruması ise farklı bir görevdir ve sigorta ya da şalterle sağlanır. İki koruma birbirinin yerine geçmez.
Termik röle
Termik röle, motorun çektiği akımı bimetal şeritler üzerinden ölçer. Akım anma değerinin üzerine çıktığında şeritler ısınıp bükülür ve kontağı açar. Açma süresi akımla ters orantılıdır; küçük bir aşırı yük geç, büyük bir aşırı yük hızlı açar. Röle, motorun anma akımına ayarlanır. Bimetalin ısınması zaman aldığından kalkış akımı röleyi açtırmaz.
Termik rölenin göremedikleri
Termik röle sargının sıcaklığını değil akımını ölçer. Soğutma fanı kapağı tozla dolan bir motor, anma akımını çekerken bile aşırı ısınabilir. Röle bu ısınmayı göremez. Aynı biçimde yüksek ortam sıcaklığında çalışan bir motor, normal akımda sınırı zorlar. Ani bir mekanik kilitlenmede de sargı, röle açana kadar zarar görebilir.
Termistör koruması
Sargı başlarına gömülen pozitif sıcaklık katsayılı termistörler, sıcaklığı doğrudan ölçer. Belirlenen sıcaklığa ulaşıldığında direnç keskin biçimde yükselir ve bağlı koruma rölesi motoru durdurur. Bu koruma, akımdan bağımsız olarak sargının gerçek durumunu görür. Tozlu soğutma, yüksek ortam sıcaklığı ve sık kalkış bu yöntemle güvence altına alınır. Motorların ısıl koruma düzenleri IEC 60034-11 standardında ele alınır.
Motor koruma şalteri
Motor koruma şalteri, termik ve manyetik açma birimlerini tek gövdede birleştirir. Termik birim aşırı yükü, manyetik birim ise kısa devreyi yakalar. Ayar, motorun anma akımına göre yapılır. Şalter, kontaktörle birlikte kullanıldığında hem koruma hem ayırma işlevi görür. Küçük tahriklerde ayrı sigorta ihtiyacını ortadan kaldırır.
Kısa devre koruması
Kısa devre, sargıda ya da kabloda yalıtımın delinmesiyle oluşur ve akım anında binlerce ampere ulaşabilir. Termik röle bu akımı kesecek kadar hızlı değildir ve kesme kapasitesi de yetmez. Görevi sigorta ya da şalterin manyetik açma birimi üstlenir. Motor devrelerinde gecikmeli tip sigortalar kullanılır, çünkü ani tip sigorta kalkış akımında atar. Kısa devre ve aşırı yük koruması birbirini tamamlar. Sigortanın anma akımı, motorun kalkış akımını taşıyacak ama kablosunu koruyacak biçimde seçilir.
Faz koruma rölesi
Bir fazın kopması durumunda motor iki fazda dönmeyi sürdürür. Kalan iki fazdan çekilen akım hızla yükselir ve sargı ısınır. Yükte dönen bir motor bu hâlde çalışmayı sürdürebilir, ama duran bir motor kalkamaz ve kilitli rotor akımı çeker. Faz koruma rölesi, faz kaybını ve faz sırası değişimini algılayarak tahriki durdurur. Röle ayrıca faz gerilimleri arasındaki dengesizliği de ölçer.
Faz dengesizliğinin etkisi
Şebeke gerilimlerindeki küçük bir dengesizlik, motor akımında büyük bir dengesizlik doğurur. Dengesiz akım, sargıda yerel ısınma noktaları yaratır ve ters yönde dönen bir alan bileşeni üretir. Bu bileşen ek kayıp ve titreşim doğurur. Motor, dengesizlik oranına göre gücü düşürülerek çalıştırılır. Dengesizliğin kaynağı çoğunlukla tesisteki tek fazlı yüklerin eşitsiz dağılımıdır.
Kalkış rejiminin koruma seçimine etkisi
Sık kalkan bir tahrikte sargı, iki kalkış arasında soğuyacak zaman bulamaz. Termik röle her kalkışı ayrı ayrı görür ama biriken ısıyı doğru izleyemez. Termistör, biriken sıcaklığı doğrudan ölçtüğü için bu rejimlerde daha güvenilirdir. Yüksek ataletli yüklerde ise kalkış süresi uzar ve röle kalkış sırasında açabilir. Bu tahriklerde kalkış süresine uygun açma sınıfı seçilir.
Kaçak akım koruması
Sargı yalıtımının zayıfladığı bir motorda, akımın bir bölümü gövde üzerinden toprağa kaçar. Kaçak akım koruma rölesi, giren ve çıkan akımlar arasındaki farkı ölçerek bu kaçağı algılar. Frekans invertörüyle sürülen motorlarda kablonun kapasitif kaçağı da bu farkı büyütür. Bu tahriklerde invertöre uygun tipte bir kaçak akım rölesi seçilir. Röle, hem insan güvenliğini hem sargıyı korur. Kaçak akımın zaman içinde yükselmesi, yalıtımın bozulmakta olduğunu haber verir.
İnvertörlü tahriklerde koruma
Frekans invertörü, motor akımını sürekli ölçer ve kendi içinde bir ısıl model çalıştırır. Aşırı yük, tork sınırı ve kilitli rotor gibi durumları invertör algılar. Bunun aksine düşük devirde motorun kendi soğutması zayıflar ve invertörün modeli bunu tam yansıtmayabilir. Geniş devir aralığında çalışan tahriklerde termistör koruması kullanılır. Motorun uçlarına termik röle konulması, invertör çıkışındaki akım biçimi nedeniyle güvenilir değildir.
Açma sınıfları
Aşırı yük rölelerinin ne kadar sürede açacağı, açma sınıfıyla tanımlanır. Sınıf numarası, kilitli rotor akımında rölenin açma süresinin üst sınırını saniye cinsinden bildirir. Sınıf 10 rölesi, bu akımda on saniyenin altında açar. Uzun kalkışlı yüksek ataletli tahriklerde sınıf 20 ya da sınıf 30 seçilir. Sınıf gereğinden büyük seçilirse sargı, röle açana kadar zarar görebilir.
Röle ayarının motorla eşleştirilmesi
Termik rölenin ayar akımı, motor etiketindeki anma akımına getirilir. Yıldız-üçgen yol vermede röle üçgen kolunun içine konulursa ayar, anma akımının kök üçte birine yapılır. Röle motorun beslemesine konulursa doğrudan anma akımına ayarlanır. Yanlış konumlandırma, koruma sınırını üçte bir oranında kaydırır. Ayar değeri panoda etiketlenir ve bakım kaydına yazılır.
Koruma düzeninin kurulması
Koruma seçimi, tahrikin çalışma rejimiyle başlar. Sürekli çalışan basit bir tahrikte motor koruma şalteri yeterli kalır. Sık kalkan, tozlu ya da sıcak ortamda çalışan bir tahrikte termistör eklenir. Faz koruma rölesi, faz kaybı olasılığı bulunan her tesiste yerini alır. Yalıtım sınıfının belirlediği sıcaklık sınırları yalıtım sınıfı ve sıcaklık artışı başlığında, motorun genel seçimi ise trifaze elektrik motoru çerçevesinde ele alınmıştır.
Akım ölçen bir röle, sargının ısınmasını ancak dolaylı olarak tahmin eder. Sargıya gömülü bir termistör ise sıcaklığı doğrudan görür; sık kalkan ve zor soğuyan tahriklerde bu fark, sargının yanmasıyla kurtulması arasındaki farktır.
