Moottorinsuojarele SPAM 150 C

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 1 DEE-33040 Sähkömoottorikäyttöjen laboratoriotyöt TTY 26.9.2000 3.3.2014 Moottorinsuojarele SPAM 150 C P. Puttonen T. Messo 1 Johdanto Relesuojauksen kannalta keskeisimpiä moottoreiden käyttöpaikkoja ovat voimalaitokset ja teollisuus. Moottorit altistuvat erilaisille häiriöille ja rasituksille käyttökohteissaan. Sähköverkosta peräisin olevia häiriöitä ovat yli- ja alijännitteet, yli- ja alitaajuudet, yliaallot, jänniteepäsymmetria sekä jälleenkytkennät. Käytöstä aiheutuvia rasituksia ovat usein toistuvat käynnistykset, lukkiutumis- eli jumitilanteet, ylikuormat ja mekaaniset rasitukset. Muita ulkoisia häiriötekijöitä ovat moottorin likaantuminen, jäähdytysjärjestelmän häiriöt, ympäristön lämpötila, kosteus, huoltovirheet jne. Suojauksen avulla pyritään siihen, että moottorin rasitukset, erityisesti eristysaineelle, eivät tulisi liian suuriksi ja moottorieristys säilyttäisi käyttökuntonsa mahdollisimman pitkään. 2 Esiselostus Vastaukset löytyvät pääosin kurssin ilmoitustaulun läheisyydestä löytyvään materiaaliin kuuluvasta moottorinsuojareleen SPAM 150C manuaalista. 2.1 Moottorinsuojareleen yleiset ominaisuudet Mihin suojaustehtäviin moottorinsuojarele SPAM 150 C soveltuu? (Vihje: manuaalin osa Moottorinsuojarele SPAM 150 C ) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Moottorinsuojarele koostuu alla luetelluista suojausfunktioista. Selvitä kunkin suojausfunktion toiminta. (Vihje: manuaalin osa Moottorinsuojarelemoduli SPCJ 4D34 ) Ylikuormitussuoja: ------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 2 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Käynnistyksen valvoja: -------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------- Oikosulkusuoja: ---------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Maasulkusuoja: ----------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------- Vaihe-epäsymmetria- ja -katkosuoja: --------------------------------------------------------------------- ----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 3 Vaihejärjestyksen valvoja: ---------------------------------------------------------------------------------- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Alivirtasuoja: ------------------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Käynnistysaikalaskuri: -------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Itsevalvontajärjestelmä: ------------------------------------------------------------------------------------- --------------------------------------------------------------------------------------------------------- Esittele toimintamerkit ja niiden toiminta. (Vihje: sama manuaalin osa kuten edellä.) 1: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 3: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 7: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 8: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 9: --------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 4 Miten toimintamerkki kuitataan? Vaikuttaako kuittaamaton toimintamerkki yksikön toimintaan? Esittele lähtöreleiden tehtävät. (Vihje: manuaalin osa Moottorinsuojarele SPAM 150 C ) A: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- B+C: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- D: ------------------------------------------------------------------------------------------------------------- E: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- F: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------- Jos moottorinsuojan itsevalvonta huomaa vian, mitä toimintoja suojassa tapahtuu ja mitkä ovat alustavat vian paikannuskeinot? (Vihje: sama kuin edellä, s. 8) ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- Mitä tarkoitetaan ohjelmakytkinryhmän tarkistussummalla? (Vihje: osa D-tyypin SPC-rel ) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Miten moottorinsuojan toiminta-arvojen asettelu tapahtuu? Miten asetellut toiminta-arvot voidaan lukea? (Vihje: sama kuin edellä)

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 5 ---------------------------------------------------------------------------------------------------- Miten moottorinsuojan rekistereihin tallentuneita tietoja voidaan lukea? Miten rekisteröityjä tietoja voidaan nollata? (Vihje: sama kuin edellä) ---------------------------------------------------------------------------------------------------- Esittele lyhyesti moottorinsuojan asetteluarvojen määritys kaukokäytön välityksellä. ------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 2.2 Suojausten asettelut Suojattavan moottorin tekniset tiedot: Tyyppi kontaktoriohjattu, täysin suljettu, omatuuletteinen Nimellisteho P n 2.2 kw Nimellisjännite U n 400 V Nimellisvirta I nm 6.3 A Suora käynnistys p 50 % Käynnistysvirta I s 31 A Käynnistysaika t s työkoneen kanssa 0.80...6 s Vaatimuksena kaksi käynnistystä kylmästä tilasta ja yksi kuumasta Maksimi jumiaika kylmästä tilasta 15.0 s Ympäristön lämpötila 20 C Vaihevirtamuuntajien muuntosuhde 10/1 A

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 6 2.2.1 Ylikuormitussuojan asettelu Asetteluarvojen määritysesimerkkejä löytyy Technical Information -manuaalista työohjemapista. Määritä moottoritietojen perusteella ylikuormitussuojan asettelut I /I n, I s /I, t 6, k c, a ja i. Huom: I n on vaihevirtamuuntajan nimellinen ensiövirta = 10 A. Missä ajassa rele valmistajan tietojen mukaan toimii, jos moottoria kuormitetaan siten, että se ottaa 8.0 A:n virran ja moottoria ei ole esikuormitettu? (Vihje: mainitun osion sivu 7 asetteluarvojen osalta, toiminta-ajan osalta sivun 18 alempi yhtälö. I nm, I s ja t s löytyvät edelliseltä sivulta.) ---------------------------------------------------------------------------------------- 2.2.2 Käynnistyksen valvojan asettelu Kuvassa 1 on moottorin ottama virta käynnistyksessä. Määritä käyrästä käynnistyksen valvojan asetteluarvot I s /I n ja t s, kun sen toimintamuotona on I&t. (Vihje: osa SPCJ 4D34 ) Määritä käynnistyksen valvojan asetteluarvot I s /I n ja t s, kun toimintamuotona on I s 2 t s.

Virta [A] Moottorinsuojarele SPAM 150 C 7 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 Aika [s] 2.2.3 Epäsymmetriasuojan toiminta-aika Kuva 1. Moottorin ottama virta käynnistyksessä. Moottorin normaali kuormitusvirta on n. 6.57 A. Jostain syystä koneeseen on muodostunut epäsymmetria, jolloin yhden vaiheen virta on 8.5 A. Mikä tulisi olla epäsymmetriasuojan asettelun I, jotta suoja toimisi ja kuinka nopeasti epäsymmetriasuoja toimii (valmistajan ilmoittamien tietojen mukaan), kun perustoiminta-ajaksi t on aseteltu 20 s. (Vihje: sama kuin ed.) 2.2.4 Käynnistysaikalaskurin asettelu Määritä käynnistysaikalaskurin asetteluarvot t si ja t s, kun moottorille sallitaan neljä 2 s:n käynnistystä puolen tunnin sisällä. (Vihje: sama kuin edellä, s. 9) 2.3 Virtamuuntajien kierrosmäärät Moottorin kunkin vaihevirran mittaukseen käytetään reikävirtamuuntajaa, jonka toisiokäämin johdinkierrosmäärä on N 2 = 100 ja toision nimellisvirta I sn = 1 A. Kuinka monta johdinkierrosta on ensiöön asennettava, että ensiön nimellisvirta olisi 10 A.

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 8 2.4 Laitteistoon tutustuminen Harjoittele kohdissa 2.2.1-2.2.4 sekä alla määritettyjen arvojen asettelu käytännössä. Moottorinsuojarele löytyy sähkökonehallista sf216 oikosulkumoottori-työpisteestä. Millä asetuksilla - alivirtasuoja ei ole toiminnassa - käynnistyksen valvojan toimintamuoto on I&t - käynnistyksen valvojan toimintamuoto on I 2 &t - epäsymmetriasuoja ei ole käytössä - maasulkusuoja on hälyttävä - maasulun hälytyssignaali ohjattu lähtöön SS3 Asetteluarvojen muuttaminen on esitetty työohjekansiossa välilehdellä Asetteluarvojen määritys esimerkkejä kohdassa D-tyypin SPC-relemodulien yleiset ominaisuudet. Ohjeet on korjattu vastaamaan moottorinsuojareleen SPAM 150 C toimintaa.

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 9 3 Mittaukset laboratoriossa Mittaukset suoritetaan käyttäen kuvan 2 mukaista kytkentää. PE PE N L1 K1 1 2 10/1 A N L1 L2 3 4 10/1 A 5/1 A L2 L3 5 6 1 2 10/1 A L3 A1 A2 S1 0 1 S2 0 1 1 2 A SPAM 150 C R u 3.1 Käynnistyksen valvojan testaus Kuva 2. Mittauskytkentä. Asettele käynnistysaikalaskurin parametri t si = 90 ja uudelleenkäynnistyksen lupataso i = 80 % sekä tarkista, että alivirtasuoja ei ole käytössä. Asettele käynnistyksen valvojan toimintamuodoksi I&t ja asetteluarvoiksi kohdassa 2.2.2 lasketut arvot. Kytke demolaitteistoon tulevat johtimet syöttöön A1 ja kytke oskilloskoopille moottorivirran tehollisarvo i (moottorisuureet). Käynnistä moottori kuormitettuna ja tutki moottorin ottamaa virtaa oskilloskoopilla sekä kirjaa ylös suojan toiminta (laukaisu/ei laukaisua). 400 V, toimintamuoto I&t: suojan toiminta: Pysäytä moottori ja alenna syöttöverkon pääjännite n. 300 V:iin. Käynnistä moottori ja tutki moottorin ottamaa virtaa oskilloskoopilla sekä kirjaa ylös suojan toiminta. 300 V, toimintamuoto I&t: suojan toiminta: Asettele käynnistyksen valvojan toimintamuodoksi I s 2 t s ja asetteluarvoiksi kohdassa 2.2.2 lasketut arvot. Käynnistä moottori 300 V:n jännitteellä ja kirjaa ylös suojan toiminta. 300 V, toimintamuoto I s 2 &t s : suojan toiminta:

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 10 Kumpaa toimintamuotoa mielestäsi kannattaisi käyttää ja miksi? 3.3 Maasulkusuojan testaus Ota epäsymmetriasuoja pois käytöstä. Asettele maasulkusuoja hälyttäväksi ja ohjaa hälytyssignaali lähtöön SS3. Maasulkusuojan toiminta testataan havahtumisvirran I 0 arvoilla 5 % I n ja 20 % I n. Asettele maasulkusuojan havahtumisvirran I 0 rajaksi 5 % I n. Käynnistä moottori ja säädä moottorin pääjännite n. 305 V:iin ja maasulkuvirtapiirissä oleva säätövastus asentoon 5. Sulje kytkin S2. Nosta jännitettä hitaasti kunnes suoja havahtuu ja punainen maasulkuhälytys-valo syttyy. Kirjaa ylös maasulkuvirta I 0 sekä kytkennän yleismittarista että releyksikön näytöstä. Laske jännitettä hitaasti kunnes suoja palautuu ja kirjaa ylös palautumisvirta. Suorita mittaukset kolme kertaa, jotta nähdään onko mittaustuloksissa hajontataipumusta. I 0 = 5 % I n Havahtuminen I 0 /A Palautuminen I 0 /A Näyttö Mittari Näyttö Mittari Keskiarvo Asettele maasulkusuojan havahtumisvirran I 0 rajaksi 20 % I n. Avaa kytkin S2 ja säädä maasulkuvirtapiirissä oleva säätövastus asentoon 22 ja toista samat mittaukset kuin edellä. I 0 = 20 % I n Havahtuminen I 0 /A Palautuminen I 0 /A Näyttö Mittari Näyttö Mittari Keskiarvo

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 11 Laske maasulkusuojan palautumissuhde = I palautuminen / I havahtuminen kohdassa 3.3 mitatuista arvoista ja vertaa sitä valmistajan ilmoittamaan arvoon 0.96. Palautumissuhde I 0 = 5 % I n Palautumissuhde I 0 = 20 % I n Näyttö Mittari 3.4 Epäsymmetriasuojan testaus Asettele maasulkusuojan havahtumisvirran I 0 rajaksi 60 % I n. Ota epäsymmetriasuoja käyttöön ja asettele sen havahtumisarvoksi I kohdassa 2.2.3 laskettu epäsymmetrian arvo ja perustoiminta-ajaksi t 20 s. Vaihda demolaitteistoon tulevat johtimet syötöstä A1 työpaikkakaapin alaosassa oleviin verkko-tunnuksella oleviin naparuuveihin. Kytke oskilloskoopille verkkovirran tehollisarvo i (verkkosuureet). Käynnistä moottori ja säädä kuormitukseksi 2.2 kw. Käännä säätövastus asentoon 46 ja sulje kytkin S2. Mittaa oskilloskoopilla epäsymmetriasuojan toiminta-aika t 1 ja vertaa sitä kohdassa 2.2.3 laukaisukäyrästöstä määritettyyn aikaan t 2 = 5.0 s. t 1 : s Avaa kytkin S2 ja käynnistä moottori. Irrota tyhjäkäynnissä olevan moottorin syötöstä yksi vaihe kääntämällä kytkin S1 asentoon 0 ja tutki samalla moottorin ottamaa virtaa oskilloskoopilla. Määritä käyrästä epäsymmetriasuojan toiminta-aika t 1 ja vertaa sitä valmistajan ilmoittamaan arvoon t 2 =1.0 s. Toimiko suoja oikein? t 1 : s Toiminta: 3.5 Vaihejärjestyksen valvojan testaus Vaihda releeseen tulevista johtimista kaksi vaihetta keskenään ja käynnistä moottori kuormittamattomana. Tutki moottorin ottamaa virtaa oskilloskoopilla. Määritä käyrästä vaihejärjestyksen valvojan toiminta-aika t 1 ja vertaa sitä valmistajan ilmoittamaan arvoon t 2 = 0.6 s. Toimiko suoja oikein? t 1 : s Toiminta: 3.6 Alivirtasuojan testaus Ota alivirtasuoja käyttöön. Asettele moottorin täyden kuorman virran I arvoksi 0.75 I n, alivirtasuojan havahtumisvirran I< arvoksi 80 % I ja toiminta-ajaksi t< 5 s. Säädä moottorin kuormaa siten, että moottori ottaa n. 7.6 A:n virran ja käynnistä moottori. Pudota moottorin kuorma pois ja tutki samalla moottorin ottamaa virtaa oskilloskoopilla. Määritä käyrästä alivirtasuojan toiminta-aika t 1 ja vertaa sitä aseteltuun toiminta-aikaan t<. Toimiko suoja oikein? t 1 : s Toiminta:

Moottorinsuojarele SPAM 150 C 12