Überlastschutz für Elektromotoren

Wärmebilder sind eine einfache Möglichkeit, scheinbare Temperaturunterschiede in industriellen Dreiphasenstromkreisen im Vergleich zu ihren normalen Betriebsbedingungen zu erkennen. Durch die parallele Betrachtung der Temperaturunterschiede aller drei Phasen können Techniker Leistungsanomalien in einzelnen Leitungssträngen aufgrund von Ungleichgewicht oder Überlastung schnell erkennen.

Elektrische Unsymmetrie wird in der Regel durch unterschiedliche Phasenlasten verursacht, kann aber auch auf Geräteprobleme wie hochohmige Anschlüsse zurückzuführen sein. Eine relativ geringe Unsymmetrie der an einen Motor gelieferten Spannung führt zu einer deutlich größeren Stromunsymmetrie, die zusätzliche Wärme erzeugt und Drehmoment und Wirkungsgrad reduziert. Eine starke Unsymmetrie kann eine Sicherung durchbrennen oder einen Leistungsschalter auslösen, was zu Einphasenbetrieb und den damit verbundenen Problemen wie Motorerhitzung und -schäden führt.

In der Praxis ist es praktisch unmöglich, die Spannungen über drei Phasen perfekt auszugleichen. Um Anlagenbetreibern bei der Bestimmung akzeptabler Unsymmetriegrade zu helfen, hat die National Electrical
Die NEMA (National Electric Manufacturers Association) hat Spezifikationen für verschiedene Geräte erstellt. Diese Basiswerte sind ein nützlicher Vergleichspunkt bei Wartung und Fehlerbehebung.

Was ist zu prüfen?
Erfassen Sie Wärmebilder aller Schalttafeln und anderer Anschlusspunkte mit hoher Belastung wie Antriebe, Trennschalter, Steuerungen usw. Wenn Sie höhere Temperaturen feststellen, folgen Sie dem Stromkreis und untersuchen Sie die zugehörigen Abzweige und Lasten.

Überprüfen Sie Schalttafeln und andere Anschlüsse bei abgenommener Abdeckung. Idealerweise sollten Sie elektrische Geräte prüfen, wenn sie vollständig aufgewärmt sind und unter stationären Bedingungen mit mindestens 40 Prozent der typischen Last arbeiten. Auf diese Weise können Messungen richtig ausgewertet und mit normalen Betriebsbedingungen verglichen werden.

Worauf ist zu achten?
Gleiche Last sollte gleiche Temperaturen bedeuten. Bei ungleicher Last erscheinen die stärker belasteten Phasen aufgrund der durch den Widerstand erzeugten Wärme wärmer als die anderen. Eine ungleiche Last, eine Überlastung, ein schlechter Anschluss und ein Oberschwingungsproblem können jedoch ein ähnliches Muster erzeugen. Zur Diagnose des Problems ist eine Messung der elektrischen Last erforderlich.

Ein kühlerer Schaltkreis oder ein kühlerer Abschnitt als normal kann auf eine defekte Komponente hinweisen.

Es empfiehlt sich, regelmäßig einen Inspektionsplan zu erstellen, der alle wichtigen elektrischen Anschlüsse umfasst. Speichern Sie jedes aufgenommene Bild mit der mitgelieferten Software der Wärmebildkamera auf Ihrem Computer und verfolgen Sie Ihre Messungen im Laufe der Zeit. So erhalten Sie Basisbilder, die Sie mit späteren Aufnahmen vergleichen können. So können Sie feststellen, ob eine heiße oder kalte Stelle ungewöhnlich ist. Nach der Korrektur können Sie anhand neuer Bilder feststellen, ob die Reparatur erfolgreich war.

Was stellt einen „roten Alarm“ dar?
Bei Reparaturen sollte die Sicherheit an erster Stelle stehen – d. h., Gerätezustände, die ein Sicherheitsrisiko darstellen – gefolgt von der Kritikalität der Geräte und dem Ausmaß des Temperaturanstiegs. NETA (International Electrical
Die Richtlinien der US-amerikanischen Testing Association (US-amerikanische Behörde für Lebensmittelsicherheit) legen nahe, dass Temperaturen von nur 1 °C über der Umgebungstemperatur und 1 °C über denen ähnlicher Geräte mit ähnlicher Belastung auf einen möglichen Mangel hinweisen können, der untersucht werden sollte.

NEMA-Standards (NEMA MG1-12.45) warnen davor, Motoren mit einer Spannungsunsymmetrie von mehr als einem Prozent zu betreiben. NEMA empfiehlt sogar, die Leistung von Motoren bei höherer Unsymmetrie zu reduzieren. Die zulässigen Unsymmetrieprozentsätze variieren bei anderen Geräten.

Motorausfälle sind eine häufige Folge von Spannungsungleichgewichten. Die Gesamtkosten setzen sich aus den Kosten eines Motors, dem Arbeitsaufwand für den Motoraustausch, den Kosten für aufgrund ungleichmäßiger Produktion aussortierte Produkte, dem Linienbetrieb und den Umsatzeinbußen während des Ausfalls einer Linie zusammen.

Folgemaßnahmen
Wenn ein Wärmebild zeigt, dass ein Leiter wärmer ist als andere Komponenten im gesamten Stromkreis, könnte er unterdimensioniert oder überlastet sein. Überprüfen Sie die Nennleistung des Leiters und die tatsächliche Belastung, um dies festzustellen. Verwenden Sie ein Multimeter mit Zangenzubehör, eine Strommesszange oder einen Netzqualitätsanalysator, um die Strombalance und Belastung jeder Phase zu überprüfen.

Überprüfen Sie auf der Spannungsseite die Schutz- und Schaltanlage auf Spannungsabfälle. Die Netzspannung sollte im Allgemeinen innerhalb von 10 % der Nennspannung liegen. Die Neutralleiter-Erde-Spannung kann ein Hinweis auf die Belastung Ihres Systems oder auf Oberschwingungsströme sein. Eine Neutralleiter-Erde-Spannung über 3 % der Nennspannung sollte weitere Untersuchungen nach sich ziehen. Bedenken Sie auch, dass sich die Lasten ändern und eine Phase plötzlich deutlich niedriger sein kann, wenn eine große einphasige Last eingeschaltet wird.

Spannungsabfälle an Sicherungen und Schaltern können sich auch als Unwucht am Motor und als übermäßige Wärme an der eigentlichen Problemstelle bemerkbar machen. Bevor Sie davon ausgehen, dass die Ursache gefunden ist, überprüfen Sie die Strommessung mit der Wärmebildkamera und einem Multimeter oder einer Strommesszange. Weder Zuleitungs- noch Abzweigstromkreise sollten bis zur maximal zulässigen Grenze belastet werden.

Die Lastgleichungen der Stromkreise sollten auch Oberschwingungen berücksichtigen. Die gängigste Lösung bei Überlastung besteht darin, die Lasten auf die Stromkreise umzuverteilen oder zu steuern, wann während des Prozesses Lasten hinzukommen.

Mithilfe der zugehörigen Software kann jedes mit einer Wärmebildkamera entdeckte Problem in einem Bericht dokumentiert werden, der ein Wärmebild und ein digitales Bild des Geräts enthält. Dies ist die beste Möglichkeit, Probleme zu kommunizieren und Reparaturvorschläge zu unterbreiten.