3.15 Elektrimootorite kaitse- ja lülitusaparatuur

iDevide ikoon

Et vältida elektriajamite automaatjuhtimisahelates liigvoole, lühiseid, üle- ja alapingeid, lubamatuid pöörlemiskiirusi jms., kasutatakse mitmesuguseid kaitseviise. Selleks otstarbeks sobivad lülitid, elektromehaanilised ja elektrotermoreleed, kontaktorid, teekonna- ja lõpplülitid, mis lülitavad ajami mittenormaalsel töörežiimil automaatselt elektrivõrgust välja.

Blokeeringute ülesandeks on elektriajami töökindluse tõstmine, elektrimootorite nõutavas järjekorras sisselülitamine ning elektrimootorite vale lülitumise vältimine. Juhtimisnupu sulguva kontakti blokeerimisel lülitub kontaktor või kontaktorkaitselüliti vooluahelasse pärast juhtimisnupu vabastamist.

Elektrimootori kaitse liigvoolu vastu peab tagama selle automaatse elektrivõrgust väljalülitamise liigkoormuse või lühise korral kui mootori mähiseid läbivad liiga suured voolud ja nad kuumenevad üle. Elektrimootorile mõjub halvasti ka suur võrgupinge alanemine, sest sellega kaasneb ülekoormus ja kuumenemine, sageli ka mootori seiskumine.

Eristatakse maksimaalvoolu- ja minimaalpingekaitset. Maksimaalvoolukaitse lülitab mootori välja liigvoolu korral, minimaalpingekaitse aga siis, kui elektrivõrgu pinge liiga palju langeb. Maksimaalvoolukaitse korral on käivitusaparaati (kaitselüliti, kontaktorkäiviti) maksimaalvoolu- ja termoreleed või sulavkaitsmed.

Õige ekspluatatsiooni korral loetakse elektrimootori tööeaks 15 - 20 aastat. Kahjuks jõuavad sellise eani vaid üksikud mootorid. Ligikaudu 70% elektrimootorite riketest lõpeb mähiste läbipõlemisega isolatsiooni ülekuumenemise tõttu. Mootori isolatsiooni tööiga väheneb kahekordselt, kui selle temperatuur ületab lubatu 100C võrra.

Mähise isolatsiooni ülekuumenemist põhjustavad ebaõigesti valitud kaitseaparatuur, mootori enda või käivitatava töömasina mehaaniliste vigastuste tõttu, mähiste mustumise, mootorikere risustamine või pinge kõrvalekaldumine nimiväärtusest. Mootori ülekoormus tekib mootori nimivõimsusest suurema töömasina kasutamisel või töömasina (elektrimajapidamisriist) ülemäärasel koormamisel (näiteks ettenähtust suurema pesukoguse pesemine pesumasinas jm.).

Elektrimootori ülekoormus võib tekkida ka nimipingest madalama toitepinge korral. Asi on nimelt selles, et mootori poolt arendatav võimsus on võrdeline pinge ruuduga. Kui näiteks toitepinge on 10% mootori nimipingest madalam, arendab mootor ainult 81% oma nimivõimsusest, 20% madalama pinge korral ainult 64% nimivõimsusest. Järelikult peab sellisel juhul vähendama vastavalt töömasina koormust.

Mootori nimipingest kõrgem toitepinge suurendab mootori voolu ja see põhjustab samuti mähiste ülekuumenemist. Eriti tugev mähiste ülekuumenemine tekib kolmefaasilise mootori ühe faasi katkemise korral. Kui lülitada mootor võrku, mille üks faas on katkenud, siis mootor ei käivitu, kuid selle kahte faasi läbib 4 - 6 kordne nimivool. Kui aga faas katkeb mootori töötamise ajal, töötab mootor edasi 2 - 5 kordse nimivooluga. Viiekordse nimivoolu korral tõuseb aga mähise temperatuur ligikaudu 140C sekundis.

Eeskirjad nõuavad elektrimootori kaitsmist lühisvoolude ja liigkoormuse eest. Kaitseseadmeteks on sulavkaitsmed või kaitselülitid (automaadid), mis ühendatakse tavaliselt toite- ja jaotusliinide algusesse.

Sulavkaitse ei kaitse elektrimootorit (elektrivõrku) liigkoormuse eest. 6A korkkaitse talub 1,7 kordset, padrunkaitse isegi 2,6 kordset kestvat ülekoormust. Lühisvool peab ületama 3-kordselt kestvalt sulari nimivoolu, sest ainult sellisel juhul põleb sular läbi mõne sekundi jooksul.

Elektrimootori käivitusvool ületab selle nimivoolu tavaliselt 5 - 7 korda. Kui sulavkaitsmed valida mootori nimivoolu järgi, ei saa mootorit käivitada, sest kaitsmed põlevad läbi. Käivitusvoolu järgi valitud kaitsmed on jälle liiga suured. Praktikas võetakse sulavkaitsme sulavriba nimivool 2,5 korda käivitusvoolust väiksem, kuid sellisel juhul ei kaitse sulavkaitse mootorit liigkoormuse eest, sest ta pole nii tundlik. Tavaline sulavkaitse kaitseb mootorit ainult lühiste eest, liigkoormuste eest aga kaitsevad mootorit ka eri tüüpi sulavkaitsmed või releed.

Elektrimootorite käivitamiseks tuleb kasutada C - tüüpi kaitselüliteid, mille termovabasti tunnusjoon kattub B - tunnusjoone omaga, kuid hetketoimeline elektromagnetiline vabasti rakendub suuremal voolul (5 - 10-kordsel nimivoolul). See tunnusjoon sobib selliste elektriahelate kaitseks, milles võivad esineda keskmise suurusega voolutõuked (näiteks väikeste elektrimootorite käivitamisel). Suuremate voolutõugete korral (näiteks suuremaid elektrimootoreid, trafosid, suuri lambirühme jms.) toitvate ahelate korral kasutatakse K - tunnusjoonega (jõu) kaitselüliteid.

Elektrimootoreid käivitatakse ja juhitakse mitmesuguste käivitus- aparaatidega kas käsitsi või automaatselt, mootori juurest või eemalt (distantsjuhtimine). Tavaliselt käivitavad mootoreid elektrikud käsitsi, kuid paljud mootorid (pumba, ventilaatori jm.) käivitavad automaatselt andurite abil (surve-, ujukreleed jm.).

Käsikäivitid on näiteks vinnaklülitid, pakettlülitid, trummelkäivitid ja mitmesugused ümberlülitid. Automaatkäivituse ja -juhtimise korral kasutatakse kontaktoreid, mitmesuguseid releesid ja kaitselüliteid koos käivitusnuppude ning juhtimisaparatuuriga. Seda käivitusaparatuuri toidetakse üldisest jaotusvõrgust ja kasutatakse ühtlasi jaotusseadme kommuteerimisel.

Mootorite käivitamiseks ja reguleerimiseks kasutatakse käivitus- ja reguleerimisreostaate ning takisteid, ballasttakisteid, teekonnalüliteid, mitmesuguseid automaatikareleesid jm.

Käsitsi juhitavateks aparaatideks on vinnaklülitid, ümberlülitid, pakettlülitid, käivituskastid, trummellülitid, kontrollerid ja mitmesugused automaadid. Keerulisemate käivitus-ja juhtimisahelate korral (näiteks sildkraana) kasutatakse kontrollereid.

Käivituskastid on ette nähtud elektrimootorite käsitsi juhtimiseks ja need on peale vinnaklüliti varustatud ka kaitsmekomplektiga elektri- ahelate ja elektrimootori kaitseks liigkoormuse eest, mis võivad tekkida mitmesuguste vigastuste tagajärjel (samuti elektrivõrgu kaitseks lühisvoolude eest). Käivituskastid on varustatud mehaanilise blokeerseadisega, mis ei võimalda kasti ust avada sisselülitatud vinnaklüliti korral ja samuti sisse lülitada vinnaklülitit avatud ukse korral.

Automaatlüliteid (automaate) kasutatakse elektriahelate, seadmete ja elektriseadme osade käsitsi sisse- ja väljalülitamiseks, kusjuures väljalülitamine võib toimuda ka automaatselt liigkoormus- või lühisvoolude toimel. Automaadid lahutavad elektriahela ka juhul, kui pinge langeb alla ettenähtud väärtust või kaob täielikult.

Keskmise võimsusega mootorite tavalisel käivitamisel, ilma et muudetaks pöörete suunda, kasutatakse vinnaklüliteid, trummellüliteid või pakettlüliteid. Nende elektriline lülitusskeem on kõigil ühesugune ja nad ühendatakse elektrivõrku kaitsmetega järjestikku. Kaitsmed asuvad tarbija pool, sest siis saame neid vahetada ja pingevabas olekus remontida.

Mootori rootori pöörete suuna muutmiseks (reverse - inglise k.) on vaja muuta staatori pöördvälja suunda, mida saab teha , kui ühendame ümber staatori mis tahes kaks toitejuhet.