Przekaźnik termiczny zadziałał: przyczyny, czas i reset

Pompa lub przenośnik japońskiej produkcji staje w środku zmiany. Panel operatorski (HMI) pokazuje japoński alarm, np. „samaru ijo” (dosł. „usterka termiczna”) albo „THR trip”, a naciśnięcie przycisku start niczego nie zmienia. W japońskich zakładach mówi się wtedy „samaru ga ochiru” (dosł. „termik spadł”) lub „samaru ga tobu” (dosł. „termik wyleciał”).

Wszystkie te określenia opisują to samo zdarzenie: silnik pobierał zbyt długo prąd większy od znamionowego, przekaźnik termiczny wykrył nagrzanie, rozwarł obwód cewki stycznika i silnik został zatrzymany. Silnik pozostaje wyłączony, dopóki ktoś nie usunie przyczyny i nie zresetuje przekaźnika.

Artykuł wyjaśnia japońskie terminy z rysunków i ekranów alarmowych, sposób działania przekaźnika termicznego, czas wyzwolenia przy danym przeciążeniu, to, co zwykle sprawdza się po zadziałaniu, oraz sposób doboru nastawy prądowej. Opisuje też najczęstsze przyczyny w pompach i różnicę względem elektronicznego zabezpieczenia termicznego w falowniku. Na końcu znajdziesz listę kontrolną i pytania do japońskiego dostawcy urządzenia.

Spis treści

1. Japońskie terminy, które zobaczysz
2. Jak działa przekaźnik termiczny
3. Po jakim czasie zadziała: czas wyzwolenia przy przeciążeniu
4. Co dzieje się po zadziałaniu przekaźnika
5. Jak dobiera się nastawę prądową
6. Najczęstsze przyczyny zadziałania przekaźnika w pompach
7. Elektroniczne zabezpieczenie termiczne falownika a przekaźnik termiczny
8. Lista kontrolna i pytania do japońskiego dostawcy
9. Ograniczenia tego artykułu
10. FAQ
11. Źródła

Japońskie terminy, które zobaczysz

Na japońskich rysunkach, opisach szaf i ekranach HMI to samo urządzenie i to samo zdarzenie mają kilka nazw. Poniższa tabela przypisuje je do polskich terminów używanych w dalszej części artykułu.

Tabela 1: Japońskie terminy dotyczące zabezpieczenia termicznego

Co widać na rysunku lub ekranie i co to znaczy.

Japoński (odczyt)	Polski	Uwagi
samaru rire / THR	przekaźnik termiczny (przekaźnik przeciążeniowy, potocznie „termik”)	THR to zwykły symbol na japońskich rysunkach
netsudo keidenki (熱動継電器) / netsudo-gata kafuka keidenki (熱動形過負荷継電器)	przekaźnik termiczny, przekaźnik przeciążeniowy	Formalne nazwy tego samego urządzenia
samaru ga ochiru / tobu / dosa shita	„przekaźnik termiczny zadziałał”	Warsztatowe określenia zadziałania przekaźnika
samaru ijo / THR torippu	alarm „usterka termiczna” / zadziałanie THR	Zwykle zadziałał przekaźnik, czasem jest to alarm przeciążenia falownika
denji sesshokuki (電磁接触器), MC	stycznik
denji kaiheiki (電磁開閉器)	rozrusznik stycznikowy (stycznik + przekaźnik termiczny)	Japończycy traktują to jako jedno urządzenie
haisen-yo shadanki (配線用遮断器), MCCB / NFB	wyłącznik kompaktowy (MCCB)
seitei denryu (整定電流) / seitei-chi (整定値)	nastawa prądowa	Wartość ustawiona pokrętłem
kesso (欠相)	zanik fazy
kosoku (拘束)	zablokowany wirnik	Silnik nie może się obracać
denshi samaru	elektroniczne zabezpieczenie termiczne falownika	Funkcja wewnątrz falownika (VFD)

Na telefonie przewiń tabelę w bok.

Samo słowo „trip” oznacza ogólnie samoczynne zatrzymanie obwodu lub maszyny przez urządzenie zabezpieczające. Japońscy inżynierowie używają zapożyczenia „torippu” tak samo dla wyłączników i dla turbin. Japońskie nazwy wyłączników omawia artykuł o NFB, MCCB i ELB.

Jak działa przekaźnik termiczny

Przekaźnik termiczny chroni silniki i inne urządzenia elektryczne przed przeciążeniem i stosuje się go głównie przy trójfazowych silnikach indukcyjnych. Gdy zbyt duży prąd płynie zbyt długo, zatrzymuje silnik, zanim spalą się uzwojenia. W środku łączy grzałkę z bimetalem, czyli dwoma sklejonymi metalami o różnej rozszerzalności cieplnej.

Katalog Omron dzieli główne części na trzy: element termiczny (grzałka i bimetal), pokrętło nastawy i styki. W niektórych modelach elementy termiczne są wykonywane na różne zakresy prądu. Gdy zakres nastawy nie pasuje do silnika, wymienia się element na właściwy.

Rys. 1: Jak zadziała przekaźnik termiczny

Ciepło prądu wygina bimetal, który rozwiera styk i powoduje odpadnięcie stycznika.

Grzałki przekaźnika są w obwodzie głównym, a styk rozwierny (95-96) w obwodzie cewki stycznika. Numery zacisków pochodzą z przykładowego schematu Omron J7TC; sprawdź oznaczenia na własnym przekaźniku.

Sam przekaźnik nie przerywa obwodu głównego silnika. Jego styk rozwierny (NC) 95-96 jest włączony w obwód cewki stycznika (MC). Po zadziałaniu styk się rozwiera, cewka traci zasilanie, a styki główne stycznika rozłączają się i zatrzymują silnik.

Styk zwierny (NO) 97-98 zwykle zasila lampkę sygnalizacyjną lub wejście sterownika PLC. Stąd najczęściej pochodzi alarm „samaru ijo” na HMI.

Rys. 2: Typowy trójfazowy obwód silnika

Zasilanie płynie przez wyłącznik, stycznik i przekaźnik termiczny do silnika.

Uproszczony obwód główny. Przykład pokazuje przekaźnik 2-elementowy (grzałki w dwóch fazach). Tam, gdzie potrzebna jest ochrona od zaniku fazy, stosuje się przekaźnik 3-elementowy z takim zabezpieczeniem. Oznaczenia R, S, T z japońskich rysunków odpowiadają L1, L2, L3.

Ponieważ przekaźnik działa cieplnie, reaguje z opóźnieniem. Raport techniczny Mitsubishi Electric podaje, że w rozrusznikach z bimetalem czas zadziałania przy przeciążeniu jest z grubsza odwrotnie proporcjonalny do prądu. To opóźnienie pozwala silnikowi przejść przez krótki prąd rozruchowy, a przekaźnik wyzwala dopiero przy trwającym przeciążeniu.

Oznacza to też, że przekaźnik termiczny nie chroni obwodu przed zwarciem. To zadanie wyłącznika nadprądowego lub bezpiecznika, a upływ do ziemi wykrywa wyłącznik różnicowoprądowy (ELB).

Wyłącznik kompaktowy z wyzwalaczami termicznym i elektromagnetycznym używa bimetalu przy przeciążeniu i elektromagnesu przy zwarciu. Po usunięciu przyczyny przywraca się go dźwignią. Wkładka bezpiecznikowa topi się od ciepła prądu i wymienia się ją na nową o tych samych parametrach.

Wyłącznik różnicowoprądowy porównuje prąd wpływający i wracający przekładnikiem sumującym, a wiele modeli ma też człon nadprądowy. Włącza się go ponownie po usunięciu upływu. Podobny podział ról przyjmuje materiał doborowy Fuji Electric: rozrusznik chroni silnik przed przeciążeniem, a wyłączniki chronią obwód przed zwarciem.

Większość przekaźników termicznych ma ręczny przycisk reset. Niektóre można przełączyć na reset samoczynny, co ma znaczenie dla bezpieczeństwa (patrz niżej).

W japońskich szafach podobnie wygląda przekaźnik shock relay, ale chroni on napędzaną maszynę, a nie uzwojenia silnika. Różnice i definicję klasy wyzwalania omawia osobny artykuł. O bezpiecznikach i wyłącznikach zabezpieczających (CP) piszemy w artykule o CP, NFB i bezpiecznikach.

Po jakim czasie zadziała: czas wyzwolenia przy przeciążeniu

Przy jakim prądzie i po jakim czasie przekaźnik zadziała, wynika z jego klasy wyzwalania. Producenci podają ją według normy IEC 60947-4-1, czyli EN 60947-4-1 (w Polsce PN-EN 60947-4-1), a w Japonii JIS C 8201-4-1. Czas zależy od klasy oraz od tego, czy przekaźnik startuje z zimnego, czy z nagrzanego stanu, więc nie ma jednej liczby dla wszystkich przekaźników.

Tabela 2: Czas wyzwolenia a przeciążenie (przykład: klasa 10A)

Krotności odnoszą się do nastawy prądowej ustawionej pokrętłem. Ostatnia kolumna to przykład obliczeniowy, nie wartość producenta.

Krotność nastawy prądowej	Wymagane zachowanie	Stan początkowy	Prąd dla 0,75 kW, nastawa 3,8 A
105%	Brak zadziałania w ciągu 2 godzin	Zimny	ok. 4,0 A
120%	Zadziała w ciągu 2 godzin	Nagrzany	ok. 4,6 A
150%	Zadziała w czasie krótszym niż 2 min	Nagrzany	5,7 A
720% (zablokowany wirnik)	Zadziała po czasie dłuższym niż 2 s i nie dłuższym niż 10 s	Zimny	ok. 27 A

Wartości dla klasy 10A, obciążenia trójbiegunowego i temperatury otoczenia 20 °C, z tabeli parametrów w katalogu Omron J7TC. W danych Fuji Electric modele TR-10 i większe mają klasę 20 i zadziałają w 6–20 s przy 720%. Kolumna z prądem wykorzystuje 3,8 A, czyli wartość odniesienia prądu pełnego obciążenia silnika 0,75 kW przy 200 V z tego samego katalogu. Silnik tej mocy na 400 V pobiera mniej, ale krotności i czasy pozostają takie same. Rzeczywiste wartości sprawdź na tabliczce znamionowej i w dokumentacji przekaźnika.

Przykład liczy się prosto, mnożąc nastawę 3,8 A przez krotność: 3,8 × 1,2 = 4,56 A, 3,8 × 1,5 = 5,7 A i 3,8 × 7,2 = 27,36 A. Małe przeciążenie wyzwala przekaźnik długo, a prąd zablokowanego wirnika w kilka sekund. Prąd tylko nieco większy od nastawy nie wyzwala przekaźnika od razu.

Przy porównywaniu kart katalogowych sprawdź, przy jakiej krotności podano czas wyzwolenia. Materiały różnych producentów podają np. 6× albo 7,2× nastawy.

Ten czas jest przydatną wskazówką. Jeśli silnik wyłączył się po kilkudziesięciu minutach pracy, podejrzewaj łagodne, ale trwałe przeciążenie. Jeśli wyłączył się zaraz po starcie, podejrzewaj zablokowany wirnik, zanik fazy albo zbyt długi rozruch.

Co dzieje się po zadziałaniu przekaźnika

Zadziałanie oznacza, że silnik lub napędzana maszyna jest przeciążona albo pracuje nieprawidłowo. Pięć kroków poniżej to zwykła kolejność postępowania. To przegląd tego, co się sprawdza i kto decyduje, a nie instrukcja pracy: konkretną procedurę wyznacza instrukcja przekaźnika i zasady bezpiecznej pracy elektrycznej w Twoim zakładzie.

Rys. 3: Pięć kroków po zadziałaniu przekaźnika

Reset to krok 4. Naciśnięcie go przed usunięciem przyczyny kończy się kolejnym zadziałaniem.

01Zabezpiecz miejsce pracyOdłącz zasilanie, zablokuj i oznakuj. Upewnij się, że silnik nie ruszy sam

02Znajdź przyczynęPrzeciążenie, zablokowany wirnik, zanik fazy, zasilanie lub nastawa. Sprawdź prądy trzech faz i maszynę

03Usuń usterkęUsuń ciała obce, dokręć zaciski, napraw wadliwe styki lub zasilanie

04ResetPo ostygnięciu przekaźnika zresetuj go według instrukcji, uruchom i sprawdź prąd

05Zapobiegaj powtórzeniomZapisuj prąd, przejrzyj częstotliwość przeglądów i zarządzanie obciążeniem

Wielokrotne uruchamianie i zatrzymywanie bez znalezienia przyczyny przegrzewa i niszczy uzwojenia silnika.

Najpierw bezpieczeństwo

Zatrzymany silnik nie musi być bezpieczny. Przekaźnik ustawiony na reset samoczynny wraca do stanu pracy po ostygnięciu, a w niektórych obwodach silnik wtedy sam rusza ponownie. Instrukcje Fuji Electric i Omron ostrzegają, że przy resecie samoczynnym w obwodzie sterowania dwuprzewodowego silnik uruchamia się samoczynnie.

Zanim ktokolwiek zacznie pracę przy maszynie, obwód odłącza się od zasilania i zabezpiecza według procedury blokowania i oznakowania (LOTO) obowiązującej w zakładzie, a strefę zabezpiecza się przed osobami postronnymi. W Polsce prace przy urządzeniach elektrycznych wykonują osoby z odpowiednimi uprawnieniami kwalifikacyjnymi, zgodnie z instrukcjami BHP zakładu.

W japońskiej dokumentacji spotkasz odwołania do przepisów obowiązujących w Japonii. Rozporządzenie o bezpieczeństwie i higienie pracy (Rozporządzenie ISH) wymaga przed niebezpiecznym czyszczeniem lub naprawą zatrzymania maszyny, zablokowania urządzenia uruchamiającego i wywieszenia tablicy (art. 107). Przed kontrolą lub naprawą odłączonego obwodu elektrycznego wymaga ono jednego z trzech środków: zablokowania łącznika, wywieszenia zakazu załączania lub wyznaczenia osoby nadzorującej (art. 339). Nie dotykaj przekaźnika ani jego zacisków, gdy są pod napięciem.

Znajdź przyczynę

Najczęstsze podejrzenia są następujące:

• Przeciążenie: czy obciążenie wzrosło? Zatarte lub zużyte elementy maszyny albo pompa pracująca ze zbyt dużym przepływem.
• Zablokowany wirnik: czy obrót blokuje ciało obce lub uszkodzone łożysko?
• Zanik fazy: czy któraś z trzech faz jest przerwana lub ma słaby styk? Wtedy w pozostałych dwóch fazach płynie duży prąd.
• Zasilanie: czy napięcie zasilania jest za niskie lub niesymetryczne?
• Nastawa lub otoczenie: czy nastawa prądowa jest błędna albo w szafie jest zbyt gorąco?

Sprawdzanie zwykle zaczyna się od pytania, czy silnik nie pracuje przeciążony, co może wynikać z problemu mechanicznego lub błędnej nastawy. Następnie sprawdza się poluzowane zaciski, zerwane przewody i zużyte styki stycznika, które mogą powodować zanik fazy.

Jeśli silnik da się uruchomić, osoby z uprawnieniami elektrycznymi mierzą cęgami prądy trzech faz, by wykryć asymetrię, i sprawdzają, czy napięcie zasilania nie jest niskie lub niesymetryczne. Na końcu sprawdza się napędzaną maszynę (pompę, wentylator itp.) pod kątem ciał obcych oraz tego, czy wał obraca się ręką przy zablokowanym zasilaniu. Wszystko, co blokuje obrót, utrzymuje duży prąd.

Zwarcia usuwa wyłącznik kompaktowy lub bezpiecznik, a doziemienia wyłącznik różnicowoprądowy, nie przekaźnik termiczny. Gdy podejrzewasz zwarcie lub upływ, sprawdź, czy nie zadziałał też nadrzędny MCCB lub ELB.

Tabela 3: Przyczyny, objawy i co sprawdzić

Zawęź przyczynę na podstawie tego, jak długo silnik pracował przed zadziałaniem i co widać na miejscu.

Przyczyna	Typowy objaw	Co sprawdzić (pomiary wykonują osoby z uprawnieniami)	Zostaje dla specjalistów
Przeciążenie	Zadziała po pewnym czasie pracy	Wskazanie amperomierza w porównaniu z wartością normalną i danymi z tabliczki znamionowej	Przegląd obciążenia, naprawa maszyny
Zablokowany wirnik	Zadziała zaraz po starcie, słychać buczenie	Czy przy odłączonym i zablokowanym zasilaniu wał obraca się ręką?	Kontrola łożysk i ciał obcych, demontaż
Zanik fazy	Zadziała przy starcie lub w pracy, buczenie, drgania	Czy prądy trzech faz bardzo się różnią?	Kontrola zacisków, styków, kabli
Zasilanie	Inne urządzenia na tej samej linii też działają nieprawidłowo	Napięcie i asymetria między fazami	Badanie strony zasilania
Nastawa lub otoczenie	Zadziała latem lub gdy w szafie jest gorąco	Nastawa w porównaniu z prądem pełnego obciążenia; temperatura w szafie	Przegląd nastawy; poprawa wentylacji
Zużycie silnika	Zadziałania się powtarzają, a żadnej z powyższych przyczyn nie znaleziono	Zapach spalenizny lub nietypowe nagrzewanie w pracy	Pomiary rezystancji izolacji i uzwojeń

Prąd i sposób zadziałania przy zaniku fazy zależą od tego, czy przekaźnik ma zabezpieczenie od zaniku fazy. Sprawdzanie prądu, napięcia i wału wiąże się z ryzykiem porażenia i niespodziewanego rozruchu, dlatego wykonują je osoby z uprawnieniami elektrycznymi według procedur zakładu. Na telefonie przewiń tabelę w bok.

Izolację silnika bada się miernikiem rezystancji izolacji (megaomomierzem) przy odłączonym zasilaniu. Minimalne wartości wynikają z przepisów i norm danego kraju i są tylko dolną granicą, więc wynik ocenia się według kryteriów producenta silnika lub zakładu.

To, czy styki stycznika i przekaźnika poprawnie się załączają i rozłączają, można też sprawdzić multimetrem na zakresie rezystancji, przy odłączonym zasilaniu.

Usuń przyczynę

• Przeciążenie: napraw problem mechaniczny i przywróć obciążenie do dopuszczalnego zakresu.
• Zanik fazy: znajdź i napraw poluzowane zaciski, zerwane przewody lub uszkodzone styki stycznika.
• Zasilanie: jeśli napięcie jest za niskie lub niesymetryczne, zbadaj stronę zasilania.
• Ciała obce: usuń je i oczyść maszynę.

Przyczyny mogą się też łączyć. Poluzowany zacisk powoduje zanik fazy, silnik dalej pracuje na dwóch fazach i uzwojenia ulegają uszkodzeniu. Dlatego patrz z kilku stron i naprawiaj wszystko, co znajdziesz, za jednym razem.

Reset przekaźnika

Po usunięciu przyczyny przekaźnik się resetuje, w większości modeli przyciskiem reset. Przyciski i wskaźniki różnią się między modelami. Według FAQ Fuji Electric w modelach TR-N2 do N8 naciska się niebieski przycisk reset, a w modelach takich jak TR-0N biały.

Wskazanie zadziałania też bywa różne (chowający się biały trzpień, żółty wskaźnik itp.), więc sprawdź instrukcję danego modelu. Dokładne kroki resetu zależą od modelu; kieruj się instrukcją, a nie ogólnym opisem.

Jeśli przekaźnika nie da się zresetować, zwykle zachodzi jedna z trzech sytuacji:

• Nie resetuje się od razu: tuż po zadziałaniu bimetal jest jeszcze wygięty, więc naciśnięcie reset nic nie daje (zachowanie typu trip-free). To normalne, nie awaria.
• Nie resetuje się mimo odczekania: według FAQ Fuji Electric przekaźniki tej firmy można zresetować po upływie 90–350 s lub dłużej od zadziałania, zależnie od wielkości obudowy. Jeśli mimo to się nie resetuje, przekaźnik jest prawdopodobnie uszkodzony. Czas oczekiwania dla przekaźników innych producentów sprawdź w instrukcji.
• Resetuje się, ale znów zadziała: przyczyna nadal istnieje. Zatrzymaj silnik i wróć do szukania przyczyny.

Po resecie sprawdź, czy urządzenie pracuje normalnie. Prąd pracy powinien być wyraźnie niższy od nastawy i wyrównany we wszystkich trzech fazach.

Rys. 4: Reset ręczny i samoczynny

Instrukcje Fuji Electric i Omron opisują przełączanie z resetu ręcznego na samoczynny.

Reset ręcznyPo zadziałaniu przekaźnik pozostaje wyzwolony, dopóki ktoś nie naciśnie reset. Przed ponownym uruchomieniem można sprawdzić przyczynę, a wskaźnik (trzpień itp.) pokazuje, że doszło do zadziałania.

Reset samoczynnyPrzekaźnik sam wraca po ostygnięciu. Nikt nie musi iść do odległego urządzenia, ale w niektórych modelach wskaźnik zadziałania nie pokazuje się w trybie resetu samoczynnego.

Przy resecie samoczynnym w obwodzie dwuprzewodowym silnik rusza w chwili powrotu przekaźnika. Ręce lub narzędzia w maszynie mogą zostać wciągnięte, więc przed wyborem tego trybu sprawdź obwód i sposób obsługi maszyny.

Sposób przełączania i zachowanie wskaźnika to przykłady z instrukcji Fuji Electric TK-E02 i Omron J7TC. Sprawdź każdy model osobno.

Obwód sterowania dwuprzewodowy utrzymuje silnik w ruchu, dopóki obecny jest sygnał pracy. Obwód trójprzewodowy używa przycisków z zestykiem samopodtrzymania, więc po powrocie przekaźnika silnik pozostaje zatrzymany, dopóki ktoś nie naciśnie start.

W obwodzie dwuprzewodowym nawet reset ręczny uruchamia silnik od razu, jeśli sygnał pracy nadal jest podany. Dlatego przed resetem wyłącz przełącznik pracy.

Zapobieganie powtórzeniom

Okresowe przeglądy wcześnie wykrywają problemy urządzeń i obwodów, a zarządzanie obciążeniem zapobiega przeciążeniom. Najbardziej opłaca się zapisywać normalny prąd pracy. Jeśli przed zadziałaniem prąd stopniowo rośnie, to sygnał, by podejrzewać zużycie łożysk lub zatkanie.

Jeśli przyczyna jest nieznana, przekaźnik ciągle zadziała albo nie daje się zresetować, zatrzymaj silnik i przekaż sprawę osobom z uprawnieniami elektrycznymi. Informacje z listy kontrolnej pod koniec artykułu przyspieszają ich diagnozę.

Jak dobiera się nastawę prądową

Nastawa prądowa (seitei-chi) decyduje o tym, czy przekaźnik naprawdę chroni silnik. Punktem wyjścia są dwie informacje: prąd pełnego obciążenia z tabliczki znamionowej silnika i zakres nastawy przekaźnika. Następnie dopracowują ją warunki otoczenia, rodzaj obciążenia, typ przekaźnika i rozruch próbny.

Zmiana nastawy to decyzja osób z uprawnieniami elektrycznymi, oparta na dokumentacji urządzenia i standardach zakładu. Podkręcanie pokrętła na hali tylko dlatego, że przekaźnik zadziałał, to dokładnie to, czego należy unikać.

Zacznij od prądu pełnego obciążenia silnika

Prąd znamionowy silnika znajdziesz na tabliczce znamionowej, w instrukcji lub w specyfikacji. To prąd pobierany przy pracy ciągłej z mocą znamionową.

Instrukcje Fuji Electric i Omron mówią, by obracać pokrętłem nastawy, aż prąd pełnego obciążenia silnika zrówna się ze znacznikiem ▼. Producent maszyny może jednak podać inną wartość, więc sprawdź też dokumentację maszyny.

Przy japońskich silnikach sprawdź też napięcie i częstotliwość na tabliczce. Japonia ma 200 V, we wschodniej części 50 Hz, a w zachodniej 60 Hz, więc prąd znamionowy takiego silnika nie jest taki sam jak silnika na 400 V i 50 Hz. Maszyny w UE odnoszą się do normy PN-EN 60204-1 (wyposażenie elektryczne maszyn), której wymagania dotyczące zabezpieczenia silników przed przeciążeniem sprawdza się w aktualnym wydaniu.

Uwzględnij temperaturę otoczenia

Przekaźnik nagrzewa się także od otoczenia, więc w gorącej szafie zadziała wcześniej, a w zimnym miejscu później. Katalog Omron J7TC podaje parametry kompensacji: zadziałanie w ciągu 2 godzin przy 120% prądu w 40 °C i przy 130% w −5 °C.

Instrukcja pokazuje przykład obliczania nastawy ze współczynnikiem korekcyjnym, gdy otoczenie znacznie odbiega od 20 °C. Jeśli przekaźnik zadziałał tylko latem, sprawdź temperaturę w szafie i wentylację, zanim dotkniesz nastawy.

Dopasuj przekaźnik do obciążenia

Silniki często startujące i zatrzymywane mają powtarzające się krótkie przeciążenia. Przy takich silnikach, obciążeniach z długim rozruchem i pracy impulsowej rozwiązaniem jest przekaźnik zaprojektowany do takiej pracy (np. z dławikiem nasycalnym), a nie wyższa nastawa.

Materiał doborowy Mitsubishi Electric radzi: gdy prąd i czas rozruchu mogą wyzwolić przekaźnik, użyć przekaźnika z dławikiem nasycalnym albo zwierać przekaźnik tylko na czas rozruchu. Fuji Electric zaznacza, że przy długim rozruchu potrzebny jest typ z opóźnionym wyzwalaniem.

Przy rozruchu gwiazda–trójkąt Mitsubishi Electric ogranicza czas pracy w gwieździe do 10 s na przekaźniku czasowym. Jeśli trwa to dłużej, wymaga przeglądu doboru urządzeń.

Sprawdź zakres i elementy przekaźnika

Większość przekaźników ma określony zakres nastawy. Omron J7TC-01-4E2 obejmuje na przykład 2,8–4,2 A, co pasuje do silnika o prądzie pełnego obciążenia 3,8 A. Poza zakresem przekaźnik nie spełnia swoich parametrów, więc wybierz model z właściwym zakresem.

Sprawdź też liczbę elementów. Tabela doborowa Mitsubishi Electric przyjmuje za standard typ 2-elementowy, ale tam, gdzie potrzebna jest ochrona od zaniku fazy, zaleca typ 3-elementowy z takim zabezpieczeniem (u nich wersja „2E”).

Z kolei przekaźnik z zabezpieczeniem od zaniku fazy użyty przy silniku jednofazowym może zadziałać niepotrzebnie, bo przez jeden biegun nie płynie prąd. Omron zaleca przepuścić prąd szeregowo przez wszystkie bieguny albo ustawić pokrętło ok. 10% wyżej.

Potwierdź rozruchem próbnym

Po ustawieniu prądu uruchom urządzenie w rzeczywistych warunkach pracy. Przekaźnik powinien zadziałać przy przeciążeniu i nie powinien wyzwalać w normalnej pracy. Test sekwencji, czyli naciśnięcie trzpienia zadziałania przekaźnika, potwierdza też, że obwód sterowania zatrzymuje silnik zgodnie z założeniem.

Jeśli przekaźnik zadziała przy każdym starcie, producenci podają, o ile wolno podnieść nastawę. Omron zaleca ok. 5% lub mniej dla J7TC, a Mitsubishi Electric proponuje ok. 110% prądu znamionowego, gdy po wymianie na silnik IE3 przekaźnik zadziała.

Obie wartości obowiązują tylko w granicach dozwolonych w dokumentacji danego produktu. Jeśli przekaźnik nadal zadziała, nie podnoś nastawy dalej; zmień typ na odpowiedni, np. z dławikiem nasycalnym.

Przeglądaj nastawę w czasie

Nastawy nie ustawia się raz na zawsze. Przejrzyj ją po wymianie silnika, zmianie obciążenia oraz zmianie warunków pracy lub otoczenia.

Podczas przeglądów okresowych sprawdzaj nie tylko nastawę, ale i śruby zacisków. Instrukcja Fuji Electric wymaga okresowego dokręcania śrub zacisków, bo luźne zaciski powodują nagrzewanie i zanik fazy.

Najczęstsze przyczyny zadziałania przekaźnika w pompach

Gdy zadziała zabezpieczenie silnika pompy, szukaj przyczyny nie tylko po stronie elektrycznej, ale i w samej pompie. Instrukcje pomp Ebara wymieniają następujące przyczyny nadmiernego prądu.

Rys. 5: Dlaczego rośnie prąd silnika pompy

Podział przyczyn na rurociąg, pompę, ciecz i zasilanie ułatwia ich szukanie.

Zbyt duży przepływWysokość podnoszenia jest niska, a przepływ za duży. Przymknięcie zaworu tłocznego obniża prąd

Ciało obceŚmieci lub ciała stałe w wirniku. Wskazówka amperomierza wychyla się mocniej

Części wirująceUszkodzone łożysko, zatarte uszczelnienie mechaniczne lub ocieranie części wirujących

Ciężka lub lepka cieczGęstość lub lepkość wyższa niż w projekcie

Zła częstotliwośćPompa na 50 Hz pracuje przy zasilaniu 60 Hz

Problemy z zasilaniemSpadek napięcia, asymetria napięć między fazami, zanik fazy

Na podstawie rozdziału o usuwaniu usterek w instrukcjach Ebara DN i SCD. Wymienione przyczyny różnią się zależnie od modelu.

Łatwo przeoczyć zbyt duży przepływ przy niskiej wysokości podnoszenia. W wielu pompach wirnikowych moc na wale rośnie wraz z przepływem, więc gdy opory rurociągu są mniejsze niż w projekcie, prąd rośnie.

Pozycja częstotliwości ma znaczenie przy sprzęcie importowanym. Wschodnia Japonia pracuje na 50 Hz, a zachodnia na 60 Hz, więc sprawdź na tabliczce, dla której sieci zbudowano pompę. Sieć w Polsce ma 50 Hz.

Te same instrukcje każą codziennie sprawdzać prąd i wychylenia wskazówki amperomierza. Nawet przy prądzie w granicach znamionowych duże wychylenia mogą oznaczać, że w pompie zaklinowało się ciało obce. Wskazówka wychylająca się szeroko i okresowo może też wskazywać na pompowanie (surging).

W przypadku pomp zapisuj też ciśnienie tłoczenia, otwarcie zaworu tłocznego oraz zmiany temperatury lub rodzaju cieczy. Zestawienie prądu i ciśnienia w tych samych chwilach ułatwia odróżnienie zbyt dużego przepływu od zatkania.

Elektroniczne zabezpieczenie termiczne falownika a przekaźnik termiczny

W silnikach zasilanych z falownika (VFD) przeciążenie może nadzorować elektroniczne zabezpieczenie termiczne falownika (denshi samaru) zamiast bimetalowego przekaźnika. Mierzy ono prąd elektronicznie, oblicza nagrzanie silnika i zatrzymuje go.

Gdy panel pokazuje alarm „samaru ijo” lub alarm przeciążenia, najpierw ustal, które urządzenie zadziałało. Jeśli przekaźnik termiczny nie pokazuje zadziałania, a wyświetlacz falownika pokazuje alarm, zadziałał falownik.

Zachowanie zabezpieczenia elektronicznego zależy od ustawień. FAQ Yaskawa Electric opisuje silniki, które spaliły się mimo przepływu 150% prądu znamionowego, i podaje cztery przyczyny:

• Elektroniczne zabezpieczenie termiczne było wyłączone
• Prąd znamionowy silnika został ustawiony błędnie
• Silnik ogólnego przeznaczenia skonfigurowano jak silnik do pracy z falownikiem
• Zasilanie falownika było wyłączane za każdym razem, gdy zatrzymał się z powodu przeciążenia

Czwartą przyczynę łatwo przeoczyć. To samo FAQ podaje, że czas do zadziałania przy 150% prądu wynosi ok. 1 minutę ze stanu nagrzanego, a ok. 7 minut ze stanu zimnego.

Każde wyłączenie zasilania zaczyna odliczanie od stanu zimnego, więc silnik może się spalić, zanim falownik w ogóle zadziała. Ustawienia i zachowanie zależą od modelu, więc sprawdź instrukcję falownika.

Lista kontrolna i pytania do japońskiego dostawcy

Użyj jej, gdy dojdzie do zadziałania przekaźnika w urządzeniu japońskiej produkcji lub przed uruchomieniem.

Co zapisać przy każdym zadziałaniu

• Nazwa urządzenia, model przekaźnika i nastawa prądowa
• Obecne wskazania: wskaźnik zadziałania przekaźnika, stan wyłączników nadrzędnych, tekst alarmu na HMI (sfotografuj japońskie komunikaty)
• Czas od startu do zadziałania i obciążenie w tym momencie
• Normalny prąd pracy i prąd tuż przed zadziałaniem oraz informacja, czy przekaźnik dało się zresetować
• W pompach: ciśnienie tłoczenia, otwarcie zaworu tłocznego, temperatura i rodzaj cieczy

Pytania do japońskiego dostawcy

• Jaki model i klasę wyzwalania ma przekaźnik i na jakiej podstawie dobrano nastawę (prąd pełnego obciążenia z tabliczki czy wartość podana przez producenta maszyny)?
• Czy przekaźnik jest ustawiony na reset ręczny czy samoczynny? Czy obwód sterowania jest dwuprzewodowy czy trójprzewodowy?
• Czy przekaźnik jest 2-elementowy czy 3-elementowy z zabezpieczeniem od zaniku fazy?
• Z jakiego urządzenia pochodzi każdy alarm na HMI: przekaźnik termiczny, elektroniczne zabezpieczenie falownika czy coś innego? Czy możecie przysłać listę alarmów po angielsku?
• Na jaką częstotliwość (50 czy 60 Hz) i jakie napięcie zbudowano silnik lub pompę? Czy jest dostosowana do polskiej sieci 400 V, 50 Hz i czy w układzie jest transformator?
• Jaki normalny prąd pracy zmierzono na odbiorze fabrycznym (FAT)?
• Jeśli nastawa wymaga korekty, jaki zakres dopuszcza instrukcja przekaźnika i kto zatwierdza zmianę?

Ograniczenia tego artykułu

Czasy wyzwolenia, zachowanie przy resecie, wskaźniki i granice nastawy podane tutaj pochodzą z konkretnych dokumentów Omron, Fuji Electric, Mitsubishi Electric i Yaskawa Electric i dotyczą tych produktów. Inne przekaźniki i falowniki zachowują się inaczej.

Artykuł nie zastępuje instrukcji przekaźnika ani falownika, dokumentacji maszyny, obowiązujących przepisów i norm, ani zakładowych procedur LOTO i bezpiecznej pracy elektrycznej (BHP). Prace wewnątrz szaf wykonują osoby z odpowiednimi uprawnieniami.

FAQ

Co znaczy „zadziałanie termiczne” (thermal trip)?

Oznacza, że przekaźnik termiczny wykrył trwałe przeciążenie i rozwarł obwód sterowania stycznika, zatrzymując silnik. Japońscy technicy mówią na to samo zdarzenie „samaru ga ochiru” (termik spadł) lub „samaru ga tobu” (termik wyleciał).

Co oznacza alarm „samaru ijo” (usterka termiczna)?

Zwykle zadziałał przekaźnik termiczny, a jego styk 97-98 jest podłączony do lampki lub wejścia PLC, które zgłasza alarm. W niektórych maszynach alarm dotyczy przeciążenia falownika, więc sprawdź, z jakiego urządzenia pochodzi.

Dlaczego nie mogę zresetować przekaźnika termicznego?

Tuż po zadziałaniu bimetal jest jeszcze wygięty, więc reset jeszcze nie działa. Fuji Electric podaje minimalny czas oczekiwania 90–350 s dla swoich przekaźników, zależnie od wielkości obudowy. W przypadku innych producentów sprawdź instrukcję, a jeśli po podanym czasie nadal nie da się zresetować, podejrzewaj uszkodzony przekaźnik.

Przekaźnik ciągle zadziała. Czy mogę podnieść nastawę?

Nie bez znalezienia przyczyny. Producenci określają, o ile wolno podnieść nastawę (Omron zaleca ok. 5% lub mniej dla J7TC), a decyzja należy do osób z uprawnieniami elektrycznymi. Jeśli przekaźnik nadal zadziała, może być potrzebna zmiana typu przekaźnika.

Jak szybko zadziała przekaźnik termiczny?

Zależy to od przeciążenia i klasy wyzwalania. Dla klasy 10A przekaźnik musi zadziałać w czasie krótszym niż 2 minuty przy 150% nastawy ze stanu nagrzanego oraz po czasie dłuższym niż 2 s i nie dłuższym niż 10 s przy 720% (zablokowany wirnik) ze stanu zimnego. Przy 105% ze stanu zimnego nie może zadziałać w ciągu 2 godzin.

Źródła

• Charakterystyki działania, nastawy, kompensacja temperatury, reset: Omron, katalog „Thermal Overload Relay J7TC Series” (jęz. japoński, kopia dystrybutora)
• Reset i ostrzeżenie o resecie samoczynnym: Fuji Electric, instrukcja przekaźnika TK-E02, INA-F2011c-JEC (kopia dystrybutora)
• Dlaczego przekaźnik się nie resetuje (90–350 s): Fuji Electric FA Components & Systems, FAQ „Resetowanie przekaźnika termicznego” (jęz. japoński)
• Wskaźniki i przyciski reset według modelu: Fuji Electric FA Components & Systems, FAQ „Zadziałanie i reset przekaźnika termicznego” (jęz. japoński)
• Klasa wyzwalania i typy z opóźnionym wyzwalaniem: Fuji Electric, aplikacja doboru rozruszników „MS Scale” (jęz. japoński)
• Przekaźniki 3-elementowe, typy z dławikiem nasycalnym, silniki IE3: Mitsubishi Electric FA, „Dobór rozruszników stycznikowych” (jęz. japoński)
• Bimetal i charakterystyki działania: Mitsubishi Electric Technical Report Vol. 87, No. 12 (2013), technologia wytwarzania ręcznych rozruszników silnikowych (jęz. japoński)
• Japońskie nazwy i styki: Panasonic, hasło „przekaźnik termiczny” w słowniku (jęz. japoński)
• Punkty probiercze klasy wyzwalania (1,05; 1,2; 1,5; 7,2 krotności nastawy): Schneider Electric FAQ (jęz. czeski); ABB, poradnik techniczny
• Opis klas wyzwalania 10, 20 i 30 po polsku: Schneider Electric FAQ (jęz. polski)
• Elektroniczne zabezpieczenie termiczne: Yaskawa Electric, FAQ „Dlaczego zabezpieczenie elektroniczne nie zadziałało” (jęz. japoński)
• Przyczyny nadmiernego prądu pomp: Ebara, instrukcja DN, instrukcja SCD (jęz. japoński)
• Blokowanie i oznakowanie w Japonii: e-Gov, Rozporządzenie o bezpieczeństwie i higienie pracy, art. 107 i 339 (jęz. japoński)