موتورهای الکتریکی به عنوان منبع اصلی انرژی برای تجهیزات صنعتی، لوازم خانگی و سیستم‌های حمل و نقل عمل می‌کنند. عملکرد ایمن و پایدار آنها حیاتی است، اما آیا از خطراتی که موتورها در شرایط اضافه بار با آن مواجه می‌شوند، آگاه هستید؟ چگونه می‌توان از این تهدیدات بالقوه به طور موثر جلوگیری کرد تا از قابلیت اطمینان طولانی مدت تجهیزات اطمینان حاصل شود؟ این مقاله فناوری حیاتی رله‌های اضافه بار برای حفاظت از موتور را بررسی می‌کند.

موتورهای الکتریکی انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کنند و تجهیزاتی از دمنده‌ها و فن‌ها گرفته تا کمپرسورها، جرثقیل‌ها، اکسترودرها و خردکننده‌ها را به حرکت در می‌آورند. در میان این موارد، موتورهای القایی AC به دلیل ساختار مستحکم و ویژگی‌های عملکردی عالی، بر کاربردهای صنعتی و تجاری غالب هستند. موتورهای القایی در درجه اول به عنوان تک فاز یا سه فاز طبقه‌بندی می‌شوند که هر کدام برای کاربردهای مختلف مناسب هستند.

هنگامی که یک موتور جریانی بیش از ظرفیت نامی خود می‌کشد، اضافه بار رخ می‌دهد. این وضعیت گرمای بیش از حد تولید می‌کند که می‌تواند به سیم‌پیچ‌ها آسیب برساند و به طور بالقوه باعث آسیب غیرقابل برگشت به موتور و اجزای مدار مرتبط شود. بنابراین حفاظت موثر از اضافه بار برای موتورها و مدارهای انشعاب آنها ضروری است. رله‌های اضافه بار این عملکرد حیاتی را با نظارت بر جریان مدار و قطع سریع برق در صورت تجاوز از محدودیت‌های از پیش تعیین شده انجام می‌دهند.

رله‌های اضافه بار معمولاً با کنتاکتورها ترکیب می‌شوند تا استارت موتور را تشکیل دهند و عملکردهای کنترل و حفاظت را انجام دهند. نقش اصلی آنها شامل نظارت مستمر بر جریان موتور است. هنگامی که جریان از آستانه‌های ایمن برای مدت زمان از پیش تعیین شده فراتر رود، رله قطع می‌شود تا مدار کنترل موتور را باز کند، کنتاکتور را از انرژی خارج کند و برق را قطع کند تا از آسیب‌های مرتبط با گرما جلوگیری شود.

پس از قطع، رله‌های اضافه بار ممکن است به صورت دستی ریست شوند، اگرچه برخی از مدل‌ها پس از یک دوره خنک‌کننده، قابلیت ریست خودکار را دارند. موتورها فقط باید پس از رفع علت اصلی اضافه بار راه‌اندازی مجدد شوند.

• عنصر حسگر جریان: مقدار جریان مدار را با استفاده از نوارهای دوفلزی، سیم‌پیچ‌های مغناطیسی یا حسگرهای الکترونیکی تشخیص می‌دهد
• عنصر حرارتی: به گرمای تولید شده توسط عناصر گرمایشی از طریق نوارهای دوفلزی، آلیاژهای فیوزی یا حسگرهای الکترونیکی پاسخ می‌دهد
• مکانیسم قطع: هنگامی که جریان از سطوح ایمن فراتر رود، فعال می‌شود تا برق را قطع کند
• مکانیسم ریست: بازیابی مدار را پس از عیب‌یابی، به صورت دستی یا خودکار فعال می‌کند
• کنتاکت‌های کمکی: وضعیت رله را به سایر اجزای سیستم مانند آلارم‌ها یا نشانگرها سیگنال می‌دهد
• کنترل‌های تنظیم: امکان سفارشی‌سازی نقاط قطع برای کاربردهای خاص و رتبه‌بندی موتور را فراهم می‌کند

• جلوگیری از آسیب تجهیزات ناشی از جریان و گرمای بیش از حد
• افزایش ایمنی با کاهش خطرات آتش‌سوزی در هنگام اضافه بار
• کاهش هزینه‌ها با جلوگیری از تعمیرات و جایگزینی‌های گران قیمت
• ارائه پاسخ خودکار بدون نظارت مداوم
• ارائه تنظیمات قابل تنظیم برای کاربردهای متنوع
• حفظ عملکرد قابل اعتماد در دماها و بارهای مختلف

رله‌های اضافه بار که به صورت سری با موتورها متصل می‌شوند، جریان عملکرد را نظارت می‌کنند. هنگامی که جریان از آستانه‌های تعیین شده فراتر رود، رله قطع می‌شود تا برق را قطع کند. ریست دستی یا خودکار پس از حل شدن شرایط اضافه بار انجام می‌شود.

این رله‌های پرکاربرد از دو نوار فلزی با ضرایب انبساط متفاوت استفاده می‌کنند. جریان عبوری نوارها را گرم می‌کند و باعث خم شدن دیفرانسیلی می‌شود که مکانیسم قطع را فعال می‌کند. تولید گرما از قانون ژول (H ∝ I²Rt) پیروی می‌کند و باعث قطع سریع‌تر در جریان‌های بالاتر می‌شود. برخی از مدل‌ها دارای جبران محیطی برای پایداری دما هستند.

این رله‌ها که حاوی سیم‌پیچ‌های گرمایشی و مخلوط‌های فلزی فیوزی هستند، زمانی قطع می‌شوند که جریان اضافه بار، آلیاژ را ذوب کند و مکانیسم قطع را آزاد کند. آنها معمولاً پس از رفع علت اضافه بار، نیاز به ریست دستی دارند.

نسخه‌های الکترونیکی عناصر گرمایشی را حذف می‌کنند و هزینه‌های نصب را کاهش می‌دهند. آنها حفاظت برتر از دست رفتن فاز و تنظیمات قطع قابل تنظیم را ارائه می‌دهند در حالی که نسبت به تغییرات دمای محیط حساس نیستند.

این رله‌های اقتصادی از کپسول‌های فلزی پر از لحیم استفاده می‌کنند که در هنگام اضافه بار ذوب می‌شوند و باعث قطع مدار می‌شوند. پس از قطع، ریست دستی مورد نیاز است.

این رله‌ها با استفاده از میدان‌های مغناطیسی متناسب با جریان، به سرعت به جریان‌های بیش از حد ناگهانی پاسخ می‌دهند و آنها را برای حفاظت از اتصال کوتاه ایده‌آل می‌کنند. تنظیمات قطع قابل تنظیم آنها، کاربردهای مختلف را در خود جای می‌دهد.

مدل‌های پیشرفته نظارت دقیق بر جریان و حفاظت از دست رفتن فاز را ارائه می‌دهند. قابلیت اطمینان و دقت آنها برای کاربردهای صنعتی مدرن که به حفاظت پیشرفته از موتور نیاز دارند، مناسب است.

این رله‌ها که برای پایداری دما طراحی شده‌اند، برای جلوگیری از قطع‌های نادرست در حالی که دقت حفاظت را حفظ می‌کنند، برای تغییرات محیطی تنظیم می‌شوند.

رله‌های اضافه بار دارای منحنی‌های جریان-زمان معکوس هستند که بر اساس کلاس‌های قطع (5، 10، 20، 30) طبقه‌بندی می‌شوند. اینها زمان‌های قطع را در 720٪ جریان بار کامل نشان می‌دهند. انتخاب به ظرفیت حرارتی موتور و ویژگی‌های بار بستگی دارد:

• کلاس 5: قطع سریع برای کاربردهای بحرانی
• کلاس 10: معمول برای موتورهای با ظرفیت حرارتی کم (به عنوان مثال، پمپ‌های شناور)
• کلاس‌های 10/20: کاربردهای عمومی
• کلاس 30: بارهای اینرسی بالا که نیاز به قطع با تاخیر دارند

این بررسی جامع از رله‌های اضافه بار، نقش حیاتی آنها در حفاظت از موتور را روشن می‌کند و خطرات عملیاتی، اصول کار، انواع، مزایا و ویژگی‌های قطع را پوشش می‌دهد. پیاده‌سازی صحیح این دستگاه‌ها، قابلیت اطمینان و طول عمر موتور را در کاربردهای صنعتی و تجاری تضمین می‌کند.