Upravljanje i el. zaštita elektromotornih pogona
Upravljanje i sigurnosni elementi oko elektromotornih pogona ovise o primjeni samih. Kroz ovaj blog post ćemo proći neke primjene elektromotora te različite zahtjeve ovisno o okolini i zadaći samih. Sami elektro motori mogu imati više funkcija ovisno o stanju u kojem se sustav nalazi to može biti da obavlja korisni rad, da omogućava okolinu za druge sustave da obavljaju rad, da pokreće sustav koji štiti ljude i tako dalje.
U sustavima koji nemaju sigurnosnu funkciju cilje je da troše čim manje energije, obavještavaju zavisne sustavu o stanju rada i ne utječu na ostala električna trošila.
Neke od bitnih karakteristika elektromotornog pogona:
| Tip rada elektromotornog pogona (prema HRN EN 60034-1 ) | kontinuirani rad S1, kratkotrajni rad S2, periodični rad S3-S8 |
| Tip motora | istosmjerni, izmjenični , specijalni |
| Tip napojnog kabela | vatrootporni, samogasivi, oplašteni, nehalogeni |
| Tip upravljačkog sklopa | frekven. pretvarač, upuštač (softstarter), zvijezda/trokut, direktni uklop |
| Tip napajanja | agregatsko, mrežno iz dvije trafostanice (dva odvojena voda), mrežno |
| Lokacija upravljanja | lokalno, daljinsko |
Primjer elektromotornog pogona u autima
U električnim autima elektromotorni pogon se pokreće pomoću pretvarača učinske elektronike koji omogućava upravljanje brzine i momenta koji se prenosi na kotače automobila. Od elektromotornog pogona automobila se očekuje da bude sposoban ponuditi veliki okretni moment pri maloj brzini za pokretanje i ubrzanje, te veliku snagu pri velikoj brzini za krstarenje. Samim zahtjevima vidljivo je da ulazni i izlazni parametri ovise o tipu vožnje što postavlja visoke zahtjeve za elektromotorni pogon koji mogu biti realizirani samo potpuno upravljivim pretvaračem, što jednostavnije načine upravljanja i napajanja motora izbacuje iz upotrebe za ovu primjenu.
Primjer elektromotornog pogona ventilatora u tunelima
Ventilatori u tunelima imaju dvije funkcije od kojih je primarna sigurnosna te ima zahtjeve za neprekidnim radom u slučaju havarije. Dok u slučaju sekundarne koristi za higijensku ventilaciju tunela. Te dvije funkcije zahtijevaju različiti pristup pri zaštiti motora. U primarnoj funkciji je potrebno osigurati rad ventilatora čim dulje je moguće , čak i po cijenu uništenja ventilatora odnosno motora. U sekundarnoj funkciji elektromotor treba zaštiti od kvara kako ne bi nastali nepotrebni zastoji radi popravka i smanjili se nepotrebni troškovi. Kada gledamo sa strane zaštitnih elemenata u primarnoj funkciji ne bi trebao raditi niti jedan, a u sekundarnoj funkciji bi trebao raditi minimalno prekostrujna i zaštita od preopterećenja. Najmoderniji način pokretanje elektro motora frekvencijskim pretvaračem nudi najviše pogodnosti za predmetnu funkciju gdje uz moguće uštede radi mogućnosti podešenja radne točke ima sigurnosnu funkciju rada do samouništenja (Fire mode). U funkciji rada pretvarača do samouništenja on uspijeva raditi dulje nego elektromotor napojen bez zaštite. U slučaju nemogućnosti postavljanja frekvencijskog pretvarača potrebno je paziti da u ostalim načinima pokretanja se pazi da pri sigurnosnom radu iz upravljanja je isključena zaštitu motora od preopterećenja. U Hrvatskoj priznate norme za projektiranje ventilacije u tunelima su austrijske norme RVS. Kroz predmetne norme koji su preuzete u Hrvatski zakonodavni okvir definiraju se kakvo napajanje i upravljanje je potrebno osigurati. Ne koristi se agregatsko napajanje kao rezervno, već se zahtjeva mrežno napajanje iz dva odvojena voda.
Slična funkcija napajanja ventilatora je potrebna za odimljavanje stubišta u zgradama. Pošto u slučaju požara sustav odimljavanja mora raditi čim je dulje moguće kako bi osigurao sigurnu evakuaciju i gašenje požara. Dok u normalnim uvjetima može povremeno služiti za ventilaciju stubišta.
Primjer pumpe grijanja u bolnicama
Kako grijanje i hlađenje u bolnicama osigurava potrebne klimatske uvjete za po život važne prostorije za pacijente tako je potrebno osigurati da pumpe koje dovode ogrjevni medij do krajnjih prostorija osigurati neprekidno napajanje. Kroz normu “Niskonaponske električne instalacije — Dio 7-710: Zahtjevi za posebne instalacije ili prostore — Prostori za medicinsku upotrebu” HRN HD 60364-7-710 definiraju električne instalacije u bolnici. Za same pumpe nije problem ako ostanu kratkotrajno bez napona, pošto je grijanje trom sustav. S druge strane upravljački sustav pumpi ne smije ostati u greški radi kratkotrajnog pada napona već mora nakon što napon dođe iz UPS-a i agregatskog napajanja nastavit rad pumpi. Kako bi se smanjio rizik da kvar pumpe prekine grijanje projektira se rezervna (servisna) pumpa. Kod modernih pumpa koje su projektirane za rad u paru pametan sustav upravljanja na samim pumpama omogućava podjelu vremena rada na obje pumpe jednako. Ta funkcija omogućava da ne bi samo jedna pumpa radila, a druga radi dugog stajanja bila neispravna za rad u slučaju kvara prve.
Primjer pužnog transportera u sustavu otprašivanja
Pužni transporter u sustavu otprašivanja (filtriranja zraka u industrijskim postrojenjima) ima zahtjev da bude što efikasniji kako bi potrošio što manje energije. Njegov elektromotor je potrebno zaštititi klasičnim zaštitama motora, a to su prekostrujna i zaštita od preopterećenja (bimetal). Kod upravljanja njegova radna točka se može postići odabirom pravilnog reduktora ili promjenom brzine vrtnje pomoću frekvencijskog pretvarača. Pošto pri kvaru ili preopterećenju elektromotornog pogona pužnog transportera u predmetnom sustavu bitno je u logici upravljanja zaustaviti ventilatore kako se sam filtar u kojem se nalazi pužni transporter ne bi napunio sa filtriranim česticama. Frekvencijski pretvarač omogućava smanjenje potrošnje energije u ovom primjeru, ali u manjim sustavima radi male snage motora ne opravdava investiciju sa dugim povratom investicije. Ovaj primjer elektromotornog pogona se napaja iz mrežnog napajanja.
Primjenjuje li se lokalni i daljinsko upravljanje većinom ovisi o veličini sustava te o potrebnoj interakciji sa drugim sustavima. U svakom slučaju odabir tipa upravljanja se mora vršiti lokalno kako pri servisu ne bi došlo do neželjenih ozljeda osobe u radnom krugu stroja. Kod kompleksnijih elektromotornih pogona potrebno je osigurati mogućnost zadržavanja isključenog stanja pomoću šifre kako bi samo osoba koja je ugasila sustav nakon servisa mogla ponovno pokrenuti sustav.
Pri odabiru sustava upravljanja potrebno je uzimati u obzir disipaciju toplinske energije koju treba odvesti s uređaja. Poseban problem to stvara u zatvorenim sustavima poput tunela ili prostorima ugroženim od eksplozije. Najveći proizvođači toplinske energije su sklopovi učinske elektronike koji se nalaze u frekvencijskim pretvaračima i soft starterima. Izvedbe soft startera sa premosnicom (bypassom) se disipacija topline smanjuje jer učinski sklop radi samo u trenutku zaleta.