Електродвигуни широко використовуються для забезпечення роботи машин і процесів у сучасній промисловості. Проте, щоб гарантувати тривалий термін служби цих двигунів і їхню оптимальну продуктивність, необхідно захищати їх від різноманітних електричних проблем.

Саме тут на допомогу приходять автомати захисту двигуна (Motor Protection Circuit Breaker). Але що таке MPCB і як він захищає двигуни? У цій статті ми розглянемо все, що стосується MPCB: їхні види, принципи роботи, як підібрати пристрій за розміром і як зробити правильний вибір.

Що таке автомат захисту двигуна (MPCB)?

Автомат захисту двигуна (MPCB) — це автоматичний вимикач, призначений для захисту електродвигунів від несправностей, таких як перевантаження, струми короткого замикання, втрата фази та нестабільність рівнів напруги. На відміну від звичайного автоматичного вимикача, MPCB не лише ізолює двигун від джерела живлення під час несправностей, але й забезпечує, щоб двигун не піддавався тепловому або магнітному перевантаженню.

Де в електротехніці використовується MPCB ?

MPCB — використовується в схемах керування двигунами і поєднує в собі функції реле перевантаження та автоматичного вимикача в одному корпусі. Ці пристрої відіграють важливу роль, особливо у роботі систем з двигунами, допомагаючи зменшити операційні ризики та частоту поломок у різних галузях промисловості

Що таке MPCB і для чого він потрібен?

Основна мета автомату захисту двигуна (MPCB) — виявлення нестандартних умов роботи двигуна і відключення електричного струму в разі потреби. Але що саме означає MPCB і яку роль він виконує? Розглянемо докладніше:

Захист від перевантаження: MPCB постійно контролює струм двигуна і розриває ланцюг, якщо струм перевищує максимально допустимий рівень протягом тривалого часу. Це допомагає запобігти перегріванню двигуна.

Захист від короткого замикання: У разі короткого замикання MPCB використовує магнітний захист, який миттєво розриває ланцюг, щоб захистити обмотки двигуна.

Захист від втрати фази: Якщо одна з фаз відсутня або зникає напруга, MPCB розпізнає це і зупиняє роботу двигуна, щоб уникнути режиму, який може призвести до серйозних пошкоджень.

Блокування повторного пуску: Деякі MPCB оснащені функцією блокування автоматичного перезапуску двигуна після виникнення несправності. Це запобігає швидкому повторному намагнічуванню, яке може бути дуже шкідливим для двигуна.

Типи MPCB

Автомати захисту двигуна (MPCB) доступні в різних варіантах залежно від застосування та вимог до двигуна. Ось найбільш поширені типи:

Регульовані MPCB

Дозволяють змінювати налаштування спрацювання, щоб відповідати умовам експлуатації двигуна. Це забезпечує більшу гнучкість у виборі типу двигуна, який захищається.

Фіксовані MPCB

Мають заздалегідь визначені межі захисту, тому вони простіші у використанні та дешевші. Їх рекомендують для двигунів із стабільними умовами роботи та постійним робочим циклом. Зараз майже не використовуються.

Електронні MPCB

Цей тип MPCB використовує електроніку для захисту, що забезпечує кращий контроль і можливість налаштування в порівнянні з традиційними моделями. Вони особливо корисні для двигунів, які потребують високої точності захисту та покращених можливостей діагностики. Здебільшого застосовуються на потужних двигунах, які забезпечують роботу відповідальних механізмів.

Принцип роботи автомата захисту двигуна (MPCB)

Щоб повністю зрозуміти, що таке MPCB і як він функціонує, важливо розібратися з його принципом роботи. Автомат захисту двигуна працює на основі подвійного механізму захисту: теплового та магнітного.

Тепловий захист

У конструкції MPCB є біметалічна пластина, яка нагрівається під час протікання надмірного струму через ланцюг. При нагріванні пластина згинається і запускає відключення автомату, розриваючи живлення двигуна. Це запобігає перегріванню двигуна через перевантаження.

Захист налаштовується за допомогою двох регуляторів залежно від характеристик пуску двигуна

Налаштування спрацювання Ir для тривалого захисту зазначено в амперах:

• Це значення відповідає робочому струму двигуна
• Максимальне значення Ir відповідає номіналу автомата захисту (In).

Тепловий (перевантажувальний) захист працює за принципом I²t IDMT (зворотна залежність часу від струму з визначеним мінімальним часом):

• Він включає функцію теплового образу двигуна.
• Його можна налаштувати через параметри спрацювання Ir та класу вимкнення (Class).

Позначення	Параметр	Опис
A	Ir	Спрацьовування перевантажувального або теплового захисту
B	Class	Клас спрацьовування перевантажувального або теплового захисту (згідно зі стандартом IEC/EN 60947-4-1)

Клас спрацьовування (Class) налаштовується за допомогою регулювального диска:

• Клас 5
• Клас 10 (значення за замовчуванням)
• Клас 20

Клас спрацьовування відповідає значенню часу спрацьовування для струму 7.2 x Ir згідно зі стандартом IEC/EN 60947-4-1.

Нижче наведена таблиця, що показує значення часу спрацьовування залежно від струму в навантаженні для всіх трьох класів:

Струм у навантаженні	Клас 5	Клас 10	Клас 20
1.5 x Ir	96-120сек.	192-240сек.	320-400сек.
6 x Ir	5.2-6.5сек.	10.8-13.5сек.	20.8-26сек.
7.2 x Ir	4-5сек.	8-10сек.	16-20сек.

Магнітний захист

При короткому замиканні або шунтуючому замиканні магнітне поле, яке генерується великим струмом (зазвичай в 10-13 разів більшим), перевищує силу стиснення пружини. Це спричиняє швидку активацію пускового механізму, і автоматичний вимикач миттєво вимикається.

Підсумовуючи про захист

У найпростішому варіанті автомат захисту двигуна реалізує дві основні функції: тепловий захист, який захищає від перевантажень, та магнітний захист, що реагує на короткі замикання. Це наглядно ілюструє графік нижче.

 

Тип координації

Параметр, про який часто забувають(не знають) або навіть не враховують при виборі автомата захисту, хоча він має значний вплив на правильність налаштування захисту. 

Тип координації для автомата захисту двигуна(type of coordination) визначає, як пристрій захищає двигун і суміжне обладнання в разі короткого замикання чи перевантаження, а також ступінь пошкодження компонентів після таких подій. Це поняття використовується для класифікації рівня захисту відповідно до міжнародних стандартів, таких як IEC 60947-4-1.

Основні типи координації:

1. Тип 1:

   • Допускається пошкодження пускового апарату та інших компонентів у разі короткого замикання.
   • Після аварії потрібна заміна пошкоджених частин.
   • Економічно вигідний варіант для нерозгалужених або менш критичних систем.

2. Тип 2:

   • Пошкодження пускового апарату має бути мінімальним (наприклад, незначні сліди дуги на контактах).
   • Операція відновлюється за рахунок перевірки і, можливо, очищення компонентів без їхньої заміни.
   • Підходить для систем із середніми вимогами до безперервності роботи.

3. Тип 3 (або тип "повної координації"):

   • Захист забезпечує повну цілісність компонентів навіть після аварії.
   • Жодне пошкодження не повинно вплинути на працездатність пристроїв.
   • Найкращий варіант для критичних систем, де важлива безперервна робота.

Як вибрати тип координації:

• Тип 1 підходить для малобюджетних або не дуже критичних застосувань.
• Тип 2 рекомендовано для промислових систем із середнім рівнем важливості.
• Тип 3 використовується в особливо важливих процесах, наприклад, у фармацевтиці, енергетиці чи хімічній промисловості.

Вибір залежить від вимог до безперервності роботи, бюджету та рівня критичності обладнання. У більшості випадків рекомендується використовувати тип координації 2, але важливо враховувати, що виробники нижнього цінового сегмента часто не вказують цей параметр. Швидше за все, там буде тип координації 1.

Вибір розміру автомата захисту двигуна (MPCB)

Правильний вибір розміру автомата захисту двигуна (MPCB) є критично важливим для забезпечення необхідного рівня захисту без частого спрацювання. Розмір MPCB потрібно визначати на основі номінального струму двигуна, умов експлуатації та вимог безпеки для конкретного застосування.

Основні принципи вибору розміру MPCB:

1. Перевантаження
   MPCB слід вибирати з урахуванням струму навантаження двигуна. Зазвичай він має бути трохи більшим за загальний струм двигуна, щоб забезпечити захист від перевантаження при нормальних умовах роботи.

2. Налаштування перевантаження
   Зона спрацювання від перевантаження повинна бути налаштована у межах допустимого діапазону, який відповідає типу двигуна.

3. Магнітний захист
   Магнітний захист налаштовується на вищий рівень, ніж перевантаження, для швидкої реакції на коротке замикання.

Правильно підібраний розмір MPCB забезпечить оптимальний захист двигуна, зменшуючи ризик несправностей та запобігаючи невиправданому відключенню.

На що звернути увагу при виборі автомата захисту двигуна (MPCB)

Вибір відповідного MPCB може здаватися складним, але спробуємо розібратися:

1. Характеристики двигуна
   Визначте номінальну потужність двигуна, напругу та загальний струм навантаження. Це дозволить правильно підібрати MPCB відповідно до параметрів двигуна.

2. Умови навколишнього середовища
   Врахуйте екологічні особливості, такі як температура, вологість та інші фактори, що можуть впливати на роботу двигуна та систему захисту.

3. Тип захисту
   Виберіть тип захисту (тепловий, магнітний або електронний) залежно від конкретного застосування двигуна.

4. Регульованість
   Обирайте між фіксованими або регульованими MPCB залежно від умов використання двигуна та потреб у гнучкості налаштувань.

5. Дотаткові опції
   Опції, такі як сигнальні контакти, зовнішній розчеплювач і комплект монтажу на двері, розширюють можливості автоматичного вимикача, спрощуючи його використання та обслуговування.

6. Відповідність стандартам
   Переконайтеся, що обраний MPCB відповідає стандартам безпеки та надійності вашої галузі.

Часто задавані питання

Q: Чи можна використовувати звичайний автомат замість автомата захисту двигуна?
A: Звичайний автомат можна використовувати для захисту від перевантажень і коротких замикань, але він не має всіх специфічних функцій, які є в автоматі захисту двигуна, таких як тепловий захист і магнітний захист, оптимізовані для роботи з двигунами. Тому якщо ваш двигун згорить, я вам цього не казав ;)

Q: В чому різниця між автоматом захисту та тепловим реле?
A: Автомат захисту має вбудовані магнітні та теплові елементи: магнітний захист реагує на коротке замикання, а тепловий — на перевантаження. Теплове реле використовується для захисту тільки від перевантажень двигуна. Реагує на тепловий ефект, тобто коли струм перевищує номінальний і довгий час викликає перегрів мотора. Спрацьовує по часу, коли струм перевищує встановлену межу, викликаючи перегрів реле. Теплові реле зазвичай не мають захисту від коротких замикань. Таким чином, автомат захисту надає ширший захист, включаючи як коротке замикання, так і перевантаження, в той час як теплове реле захищає тільки від перегріву через перевантаження

Q: Чи ставити автомат захисту двигуна перед плавним пуском?
A:Так, перед пристроєм плавного пуску також потрібен автомат захисту двигуна, оскільки після завершення процесу пуску двигуна у плавному пуску замикається байпас-контактор, і двигун у такому випадку з'єднаний з мережею безпосередньо.

Q: Де можна придбати якісні MPCB для захисту мого двигуна?
A: Насправді, не так багато виробників автоматів захисту двигуна, які дійсно відповідають усім заявленим характеристикам. З власного досвіду можемо порекомендувати таких виробників: Siemens, Eaton, Schneider Electric, ABB. Їх ви завжди можете придбати в нашому магазині.