Motor beveiliging

Motorbeveiliging
Zoals vereist en ook gebruikelijk, worden elektromotoren beveiligd tegen overbelasting. Een elektromotor raakt defect als de isolatiematerialen hun mechanische en elektrische eigenschappen verliezen ten gevolge van veroudering door oververhitting (verbranden).

Levensduur
De genormaliseerde waarde voor de levensduur van isolatiematerialen is 20.000 tot 25.000 uur, gebaseerd op de maximaal toelaatbare grenstemperatuur van het betreffende materiaal. Deze theoretische levensduur wordt volgens de ervaring meestal met een veelvoud overschreden. De isolatieklasse van de elektromotor bepaalt de maximaal toelaatbare wikkelingstemperatuur van 120°C bij klasse B (grenstemperatuur 130°C) en 145°C bij klasse F (grenstemperatuur 155°C). Bij iedere10 graden overschrijding van de maximale wikkelingstemperatuur, loopt de levensduur van de wikkeling met de helft terug. De rotor nl® elektromotoren zijn standaard voorzien van klasse F (155°C)-isolatiematerialen, maar zijn dusdanig ruim bemeten, dat de temperatuurstijging van de wikkeling ver beneden de F-klasse blijft. De te verwachten levensduur zal dus vele malen de genormaliseerde levensduur overtreffen.

Motorbeveiligingsschakelaar
De temperatuur van de wikkelingen wordt onder meer bepaald door de energieverliezen in de elektromotor. Hiervan nemen de"koperverliezen" een belangrijk deel in. Deze koperverliezen zijn evenredig aan het kwadraat van de opgenomen stroom (Pcu = I2 x R). Tevens is het zo, dat de temperatuurstijging niet onmiddellijk de eindwaarde aanneemt als er een bepaalde stroom door de wikkeling gaat lopen. De temperatuur loopt langzaam op. Het is dus mogelijk om door het meten van de stroom een idee te krijgen van de temperatuur in de elektromotor. Men maakt hiervan gebruik door het toepassen van een thermische motorbeveiligingsschakelaar. De motorstroom verwarmt daarin bi-metalen, die dus ook langzaam warm worden. De schakelaar is zodanig gefabriceerd, dat de bi-metalen bij overschrijding van de ingestelde temperatuur de schakelaar na een bepaalde tijd uitschakelen. Een elektromotor is dus niet te beveiligen tegen oververhitting door toepassing van smeltveiligheden (zekeringen),omdat deze niet afgesteld kunnen worden op de motorstroom en omdat ze niet gelijk met de elektromotor opwarmen en afkoelen. Het is zelfs af te raden om de waarde van de smeltbeveiligingen slechts weinig hoger te kiezen dan de opgenomen motorstroom. Bij het doorsmelten van één smeltbeveiliging zal de elektromotor op 2 fasen door lopen, waarbij het mogelijk is, dat de thermische motorbeveiligingsschakelaar te laat of helemaal niet uitschakelt. Bij motorschakelingen dienen de smeltbeveiligingen uitsluitend ter beveiliging tegen kortsluiting.

Beveiliging werktuig
De thermische motorbeveiligingsschakelaar kan tevens gebruikt worden als beveiliging van het aan te drijven werktuig. Door de beveiliging in te stellen op de opgenomen motorstroom en niet op de maximaal toelaatbare (typeplaat)stroom, zal de elektromotor uitschakelen als de gebruikelijke stroom wordt overschreden. De elektromotor wordt dan uitgeschakeld zodra er iets aan de hand is, ofschoon dat nog niet wil zeggen dat de elektromotor overbelast draait. Meestal draaien elektromotoren slechts op 30% tot 80% van de maximaal toelaatbare belasting. Het is dus beter om de thermische motorbeveiligingsschakelaar hierop in te stellen, zodat er snel gereageerd wordt op een wijziging in de situatie.

PT100
De PT100 is een veelvoorkomende temperatuursensor die gebruikt wordt in de meet- en regeltechniek als onderdeel van een weerstandsthermometer. Een andere, veel gebruikte benaming is RTD, van Resistance Temperature Detector, hoewel hier ook andere typen sensors onder vallen. Van alle industriële temperatuurmetingen wordt 70 procent met een PT100 uitgevoerd, met name vanwege het grote meetbereik, het nagenoeg lineaire gedrag, de lange levensduur, de nauwkeurigheid en de eenvoudige aansluiting. Het lineaire verband tussen temperatuur en weerstandswaarde is een belangrijk verschil met de PTC-weerstand en de positieve temperatuurcoëfficiënt is een wezenlijk verschil met de NTC-weerstand. De afkorting PT verwijst naar het metaal platina, het materiaal waar de zeer fijne weerstandsdraad in een PT100 van is gemaakt. Het getal 100 verwijst naar de elektrische weerstand van 100 ohm (± 0,1 ohm), die de sensor bij 0°C heeft.

PTC thermistoren
Wil men alleen de wikkeling beveiligen en pas ingrijpen als de maximaal toelaatbare wikkelingstemperatuur bereikt wordt, dan kan men gebruik maken van in te bouwen PTC thermistoren (temperatuur afhankelijke weerstanden). De temperatuur PTC (Positive Temperature Coefficient) is een weerstand, die in koude toestand een kleine weerstandswaarde heeft. Deze PTC heeft een thermistor effect. Dat wil zeggen, de temperatuurafhankelijkheid van de weerstand is niet lineair, maar gedraagt zich volgens een bijzondere kromme (zie grafiek pagina 30). Indien deze PTC’s in combinatie met een PTC-thermistor relais in het hulpstroomcircuit van de elektromotor wordt gebruikt, dan wordt de elektromotor afgeschakeld op het moment dat de grenstemperatuur wordt bereikt. Deze methode is onafhankelijk van de motorstroom en reageert uitsluitend op de temperatuur van de wikkeling.