Yüksek değerli bir hassas motorun, kısa devre veya toprak arızası nedeniyle her an felaketle sonuçlanabilecek bir aşırı yükten sessizce muzdarip olduğunu hayal edin. Tesisiniz bu tür risklere karşı savunmasız mı? Endüstriyel operasyonların "kalbi" olan motorlar, güvenli ve istikrarlı performans için sağlam koruma gerektirir. Bu makale, 2020 Ulusal Elektrik Kodu'na (NEC) dayalı olarak tek motorlu branş devre aşırı akım koruma tasarımını inceleyerek, motor arızalarını meydana gelmeden önce önlemek için temel bilgiler sağlar.

Motor devresi tasarımı, endüstriyel operasyonları güvenli ve verimli bir şekilde beslemek için insan dolaşım sistemi gibi çalışan sistematik bir mühendislik sürecidir. Güvenilir motor performansı için eksiksiz bir aşırı akım koruma sistemi esastır. Tipik bir motor devresi, her biri belirli koruma işlevleri gören birkaç kritik bileşen içerir.

Motor aşırı yük koruma cihazı, ilk savunma hattı olarak hizmet eder. Tetikte bir koruyucu gibi davranarak, aşırı yüklerden kaynaklanan hasarı önlemek için motor çalışmasını sürekli olarak izler. NEC 430.31'e göre, aşırı yük koruma cihazları şunları yapmalıdır:

• Motorun aşırı ısınmasını önleyin: Motorlar, uzun süreler boyunca nominal kapasitenin üzerinde çalıştığında, aşırı ısı yalıtımı bozabilir ve sargı arızalarına neden olabilir. Aşırı yük koruması, termal hasar meydana gelmeden önce gücü keser.
• Devre iletkenlerini koruyun: Aşırı akım koşulları, branş devre kablolarını tehdit eder. Uygun aşırı yük koruması, iletkenlerin aşırı ısınmasını ve potansiyel yangın tehlikelerini önler.
• Başlangıç zorluklarını ele alın: Başlangıç sırasında, motorlar statik sürtünmeyi aşmalıdır. Aşırı yük koruması, başlangıç akımını izler ve motorlar normal olarak başlayamazsa gücü keserek kilitli rotor koşullarını önler.

NEC 430.32(A)(1), motor tam yük akımının %115 ile %125'i arasında aşırı yük koruma değerleri belirtir. Zorlu başlangıç koşulları veya değişken yükler için, değerler %130 veya %140'a yükselebilir (NEC 430.32(C), 430.6(A)(2)).

Kısa devreler (faz-faz veya faz-nötr arızaları) ve toprak arızaları (faz-muhafaza arızaları) en ciddi elektriksel tehlikeleri temsil eder. Bu arızalar, ekipmanı yok edebilecek ve yangın veya şok riskleri oluşturabilecek aşırı akımlar üretir.

Branş devre koruma cihazları, motor başlangıç dalgalanmalarına dayanırken (NEC 430.52) arıza akımlarını hızla kesmelidir. Bu cihazlar, motorlar ve personel için nihai bir koruma sağlar.

NEC 430.22, sürekli görev motorları için branş devre iletkenlerinin, motor tam yük akımının en az %125'i kadar akım taşıma kapasitesine sahip olmasını gerektirir. 10A'lik bir motor için, iletkenler en az 12.5A'i kaldırabilmelidir. NEC Tabloları 430.247-250, uygun iletken seçimi için tam yük akımı değerlerini sağlar.

NEC, motor branş devresi koruması için dört cihaz türüne izin verir:

1. Zaman gecikmesiz sigortalar: Hızlı tepki verir ancak motor başlangıçları sırasında rahatsız edici tetiklemeye eğilimlidir
2. Çift elemanlı (zaman gecikmeli) sigortalar: Başlangıç akımlarına dayanır ve güvenilir koruma sağlar
3. Anında açan kesiciler: Kritik uygulamalar için ultra hızlı çalışma (ayarlanabilir olmalı ve bir kombinasyon marşının parçası olmalıdır)
4. Ters zamanlı kesiciler: Koruma hızı ve başlangıç akımı toleransı arasında denge kuran yaygın bir seçim

Motor başlangıç akımları tipik olarak tam yük akımının 6-8 katına ulaşır. NEC 430.52(B), koruyucu cihazların bu ani akımlara rahatsız edici bir çalışma olmadan dayanmasını zorunlu kılar.

NEC Tablo 430.52 yüzdelerini kullanarak, maksimum cihaz değerleri, motor tam yük akımının uygun yüzde ile çarpımına eşittir. Örneğin, ters zamanlı bir kesiciye sahip 10A'lik bir motor:

10A × %250 = 25A maksimum

Hesaplamalar standart değerlerle eşleşmediğinde, NEC 430.52(C)(1) İstisna No. 1, bir sonraki daha yüksek standart değerin seçilmesine izin verir.

Zor başlangıçlı motorlar veya değişken yükler için, NEC 430.52(C)(1) İstisna No. 2 ve 430.52(C)(3) İstisna No. 1, güvenliği korurken ayarlanmış koruma ayarlarını sağlar.

Not: Yüzdeler, Tasarım B enerji verimli motorlar için geçerlidir.

32A etiket akımı ve 1.15 hizmet faktörüne sahip 25 hp, 460V, üç fazlı, Tasarım B, sincap kafesli bir motor düşünün.

NEC Tablo 430.250'den: 34A tam yük akımı × %125 = 43A minimum iletken akım taşıma kapasitesi

Etiket akımı 32A × %125 = 40A maksimum

Gerekirse: 32A × %140 = 44.8A (NEC 430.32(C))

Zaman gecikmeli sigortalar:

• 34A × %175 = 59.5A → 60A standardını seçin
• İstisna maksimum: 34A × %225 = 76.5A → Son seçim: 70A

Ters zamanlı kesiciler:

• 34A × %250 = 87.5A → 90A standardını seçin
• İstisna maksimum: 34A × %400 = 136A → Son seçim: 125A

Etkili motor aşırı akım koruması, NEC standartlarına göre dikkatli bir tasarım gerektirir. Uygun cihaz seçimi, düzenli bakım ve kod gereksinimlerine uyulması, motor güvenilirliğini sağlar, arıza risklerini en aza indirir ve operasyonel güvenliği artırır.