Přímá odpověď
Třída vypnutí je standardizovaný systém hodnocení definovaný normami IEC 60947-4-1 a NEMA, který specifikuje maximální dobu, za kterou motorové ochranné zařízení (tepelné nadproudové relé nebo motorový jistič) vypne a odpojí motor při zatížení 600% (nebo 7,2×) jeho jmenovitého proudu. Číslo třídy přímo udává maximální dobu vypnutí v sekundách – třída 10 vypne do 10 sekund, třída 20 do 20 sekund a třída 30 do 30 sekund při této úrovni přetížení. Tato klasifikace zajišťuje, že doba odezvy ochranného zařízení odpovídá křivce tepelného poškození motoru, čímž se zabrání selhání izolace vinutí a zároveň se předejde nežádoucímu vypínání během normálních startovacích podmínek.
Klíčové poznatky
- ✅ Definice třídy vypnutí: Číslo třídy (5, 10, 10A, 20, 30) představuje maximální počet sekund do vypnutí při 600% (NEMA) nebo 7,2× (IEC) nastavení proudu relé, což zajišťuje, že ochrana odpovídá tepelným limitům motoru
- ✅ Normy NEMA vs. IEC: Motory NEMA obvykle vyžadují ochranu třídy 20 (navrženy pro provozní faktor 1,15 a robustní tepelnou kapacitu), zatímco motory IEC vyžadují třídu 10 (aplikace s provozním faktorem 1,0 a užšími tepelnými rezervami)
- ✅ Kritéria výběru: Zvolte třídu 10 pro aplikace s rychlou odezvou (ponorná čerpadla, hermeticky uzavřené motory, motory poháněné frekvenčními měniči), třídu 20 pro univerzální motory NEMA a třídu 30 pro zátěže s vysokou setrvačností vyžadující prodlouženou dobu zrychlení
- ✅ Přizpůsobení křivky tepelného poškození: Třída vypnutí se musí shodovat s tepelnou odolností motoru – nesprávně zvolená ochrana může způsobit buď předčasné selhání (nedostatečná ochrana), nebo nežádoucí vypínání (nadměrná ochrana)
- ✅ Chování při studeném vs. horkém startu: Vypínací křivky zohledňují jak podmínky studeného startu (motor při okolní teplotě, delší doby vypnutí jsou přijatelné), tak scénáře horkého restartu (motor blízko provozní teploty, vyžadována rychlejší ochrana)
Pochopení třídy vypnutí: Základ ochrany motoru
Co třída vypnutí skutečně znamená
Třída vypnutí není jen specifikace časování – představuje pečlivě navrženou korelaci mezi charakteristikami odezvy ochranného zařízení a schopností motoru odolávat tepelnému namáhání. Podle normy IEC 60947-4-1 definuje třída vypnutí dva kritické provozní body, které stanovují kompletní ochrannou křivku:
Primární definiční bod (vysoký proud):
- Standard NEMA: Vypnutí v rámci doby třídy (sekundy) při 600% nastavení relé
- Norma IEC: Vypnutí v rámci doby třídy (sekundy) při 7,2× nastavení relé
Sekundární definiční bod (mírné přetížení):
- Při 125% nastavení: Nesmí vypnout do 2 hodin (studený start)
- Při 150% nastavení: Musí vypnout ve specifickém čase v závislosti na třídě (IEC 10A: <2 minuty)
Tato definice se dvěma body vytváří inverzní časovou charakteristickou křivku, která zrcadlí profil tepelného poškození motoru – čím vyšší je přetížení, tím rychlejší je odezva vypnutí.
Fyzika za výběrem třídy vypnutí
Izolace vinutí motoru se řídí “pravidlem 10 stupňů” – pro každé zvýšení o 10 °C nad jmenovitou teplotu se životnost izolace zkrátí na polovinu. Během přetížení se I2R ohřev ve vinutí exponenciálně zvyšuje s proudem. Třída vypnutí musí zajistit, aby ochranné zařízení přerušilo napájení dříve, než akumulovaná tepelná energie (∫ I²·t dt) překročí tepelnou odolnost motoru.
Vztah tepelné časové konstanty:
τmotor > τrelé × Bezpečnostní rezerva
Kde:
- τmotor = Tepelná časová konstanta motoru (typicky 30-60 minut pro uzavřené motory)
- τrelé = Tepelná časová konstanta relé (liší se podle třídy)
- Bezpečnostní rezerva = Typicky 1,2-1,5× pro zohlednění okolních odchylek
Standardní třídy vypnutí: Kompletní srovnání
Třídy vypnutí podle IEC 60947-4-1
| Třída vypnutí | Doba vypnutí při 7,2× Ir | Typické aplikace | Kompatibilita s typem motoru |
|---|---|---|---|
| Třída 5 | ≤5 sekund | Extrémně rychlá ochrana pro tepelně citlivé motory | Hermeticky uzavřené kompresory, malá ponorná čerpadla |
| Třída 10 | ≤10 sekund | Standardní motory IEC, aplikace s frekvenčními měniči | Motory IEC Design N, uměle chlazené motory, zátěže s rychlou odezvou |
| Třída 10A | ≤10 sekund při 7,2× ≤2 minuty při 1,5× |
Vylepšená ochrana pro podmínky horkého restartu | Motory IEC s častými cykly start/stop |
| Třída 20 | ≤20 sekund | Univerzální motory NEMA | Motory NEMA Design A/B s 1,15 SF, standardní průmyslové aplikace |
| Třída 30 | ≤30 sekund | Zátěže s vysokou setrvačností a prodlouženou dobou zrychlení | Motory pro válcovací stolice, drtiče, velké ventilátory, centrifugy |
Standardy třídy vypnutí NEMA
Standardy NEMA se shodují s definicemi IEC, ale používají 600% (6×) namísto 7,2× jako referenční bod. Praktický rozdíl je zanedbatelný – oba systémy produkují ekvivalentní ochranné křivky.
Klíčové aspekty specifické pro NEMA:
- Dominance třídy 20: ~85 % motorů NEMA je navrženo pro ochranu třídy 20 díky standardizovanému servisnímu faktoru 1,15 a robustnímu tepelnému designu
- Doba blokovaného rotoru: NEMA MG-1 vyžaduje, aby motory ≤500 HP vydržely proud blokovaného rotoru po dobu ≥12 sekund při normální provozní teplotě, což odpovídá ochraně třídy 20
- Interakce servisního faktoru: Motory s 1,15 SF zvládnou 115 % trvalé přetížení, což vyžaduje vypínací charakteristiky, které nenarušují tuto schopnost
Průvodce výběrem třídy vypnutí: Přizpůsobení ochrany aplikaci
Rozhodovací matice: Kterou třídu vypnutí potřebujete?
| Charakteristika motoru | Doporučená třída vypnutí | Zdůvodnění |
|---|---|---|
| NEMA Design A/B, 1,15 SF | Třída 20 | Standardní tepelná kapacita, odolnost proti blokovanému rotoru 12-20 sekund |
| IEC Design N, 1,0 SF | Třída 10 | Jmenovitý pro danou aplikaci, užší tepelné tolerance, odolnost proti blokovanému rotoru 10 sekund |
| Motory ponorných čerpadel | Třída 10 nebo třída 5 | Kapalinou chlazené, rychlý nárůst teploty při zastavení průtoku |
| Motory poháněné VFD | Třída 10 | Snížené chlazení při nízkých otáčkách, žádný servisní faktor při napájení z měniče |
| Zátěže s vysokou setrvačností (>5 sekund zrychlení) | Třída 30 | Prodloužená doba spouštění, zabraňuje rušivému vypínání |
| Časté spouštění/zastavování (>10 cyklů/hodinu) | Třída 10A | Ochrana proti horkému restartu, 2minutové vypnutí při 150 % |
| Hermeticky uzavřené motory | Třída 5 nebo třída 10 | Žádné externí chlazení, rychlý nárůst teploty |
Kritické aplikační scénáře
Scénář 1: Odstředivé čerpadlo s 15 HP motorem NEMA
Specifikace motoru:
- Proud při plném zatížení (FLA): 20A
- Servisní faktor: 1,15
- Proud blokovaného rotoru: 120A (6× FLA)
- Doba zrychlení: 3 sekundy
Analýza:
- Doba blokovaného rotoru (3s) < doba vypnutí třídy 20 (20s) → ✅ Žádné rušivé vypínání
- Motor NEMA Design B → Standard třídy 20
- 1,15 SF umožňuje 23A trvale bez vypnutí
Výběr: Tepelné nadproudové relé třídy 20, nastavené na 20A
Scénář 2: Ponorné čerpadlo s 5 HP motorem
Specifikace motoru:
- Proud při plném zatížení: 14A
- Servisní faktor: 1,0 (žádný SF pro ponorné)
- Proud blokovaného rotoru: 84A (6× FLA)
- Chlazení: Závislé na průtoku vody
Analýza:
- Ztráta průtoku vody = rychlé přehřátí (žádné externí chlazení)
- Vyžaduje rychlou ochranu, aby se zabránilo spálení
- Výrobce specifikuje ochranu třídy 10
Výběr: Tepelné nadproudové relé třídy 10, nastavené na 14A
Scénář 3: Kulový mlýn s 200 HP motorem (vysoká setrvačnost)
Specifikace motoru:
- Proud při plném zatížení: 240A
- Doba zrychlení: 18 sekund
- Proud blokovaného rotoru: 1 440A (6× FLA)
- Typ zátěže: Vysoká setrvačnost, mechanická časová konstanta >10s
Analýza:
- Doba zrychlení (18s) > doba vypnutí třídy 20 (20s) → ⚠️ Hraniční
- Doba zrychlení (18s) < doba vypnutí třídy 30 (30s) → ✅ Bezpečná rezerva
- Vysoká setrvačnost vyžaduje prodlouženou dobu spouštění
Výběr: Tepelné nadproudové relé třídy 30, nastavené na 240A
Ochrana motorů NEMA vs. IEC: Pochopení zásadních rozdílů
Srovnání filozofie návrhu
| Aspekt | Motory NEMA | Motory IEC |
|---|---|---|
| Přístup k návrhu | Konzervativní, předimenzovaný pro univerzálnost | Specifické pro danou aplikaci, optimalizované pro přesné zatížení |
| Provozní součinitel | Typicky 1,15 (15% trvalá kapacita přetížení) | Typicky 1,0 (žádná rezerva pro přetížení) |
| Tepelná kapacita | Vysoká tepelná hmotnost, robustní izolační systémy | Optimalizovaná tepelná konstrukce, minimální nadbytečná kapacita |
| Standardní třída vypínání | Třída 20 (20 sekund při 600% FLA) | Třída 10 (10 sekund při 7,2× Ir) |
| Odolnost proti zablokovanému rotoru | ≥12 sekund (NEMA MG-1 pro ≤500 HP) | ~10 sekund (IEC 60034-12) |
| Třída izolace | Typicky třída F (155 °C) s nárůstem třídy B | Typicky třída F s nárůstem třídy F |
| Počáteční proud | 6-7× FLA (NEMA Design B) | 5-8× In (IEC Design N) |
Proč motory IEC vyžadují rychlejší ochranu
Motory IEC jsou navrženy s menšími tepelnými rezervami, protože jsou konstruovány pro specifické aplikace, nikoli pro všeobecné použití. Tato filozofie “jmenovité hodnoty pro aplikaci” znamená:
- Žádná rezerva provozního součinitele: Motor IEC s jmenovitým výkonem 10 kW dodává přesně 10 kW trvale – žádná 15% rezerva přetížení jako u motorů NEMA 1.15 SF
- Optimalizované chlazení: Chladicí systémy jsou dimenzovány přesně pro jmenovité zatížení, nikoli předimenzované
- Rychlejší tepelná odezva: Nižší tepelná hmotnost znamená, že teplota stoupá rychleji během přetížení
- Globální standardy účinnosti: Požadavky na účinnost IEC IE3/IE4 vedou k přísnějším tepelným konstrukcím
Praktický dopad: Použití relé třídy 20 na motoru IEC může umožnit 10–20 sekund škodlivého přetížení před vypnutím – potenciálně překročení 10sekundového tepelného limitu motoru.
Studený start vs. Horký restart: Skrytá složitost
Vliv tepelného stavu na chování při vypnutí
Specifikace třídy vypínání jsou založeny na podmínkách studeného startu– motor i ochranné zařízení mají okolní teplotu. Nicméně, reálné aplikace zahrnují horké restarty po nedávném provozu, což zásadně mění dynamiku ochrany.
Charakteristiky studeného startu:
- Vinutí motoru při okolní teplotě (~40 °C)
- K dispozici plná tepelná kapacita
- Delší přijatelná doba přetížení
- Vypínací křivka odpovídá publikovaným specifikacím
Charakteristiky horkého restartu:
- Vinutí motoru blízko provozní teploty (~120-155 °C)
- Snížená tepelná kapacita (již částečně “využitá”)
- Kratší bezpečná doba přetížení
- Vypínací křivka se posouvá doleva (rychlejší vypnutí)
IEC třída 10A: Řešení pro horký restart
IEC 60947-4-1 definuje třídu 10A specificky pro řešení nedostatků ochrany při horkém restartu u standardních relé třídy 10/20. Klíčový rozdíl:
| Stav | Standardní třída 20 | IEC třída 10A |
|---|---|---|
| Při 7,2× Ir (studený) | ≤20 sekund | ≤10 sekund |
| Při 1,5× Ir (horký) | ~8 minut | ≤2 minuty |
| Aplikace | Pro všeobecné použití | Časté spouštění/zastavování, cyklický provoz |
Proč na tom záleží: Motor běžící na plné zatížení dosáhne tepelné rovnováhy při ~120 °C (izolace třídy F). Pokud vypne při přetížení a okamžitě se restartuje, 150% přetížení může poškodit izolaci během 2 minut. Standardní relé třídy 20 mohou trvat 4–8 minut, než vypnou na této úrovni, což umožňuje tepelné poškození. Třída 10A zajišťuje ochranu do 2 minut.
Motorové jističe (MPCB) vs. Tepelná nadproudová relé
Porovnání technologií
| Funkce | Tepelné nadproudové relé (TOR) | Motorový jistič (MPCB) |
|---|---|---|
| Mechanismus jízdy | Bimetalový pásek nebo eutektické tavení slitiny | Magnetické (okamžité) + tepelné (přetížení) |
| Dostupnost třídy vypínání | Pevné (specifické pro zařízení) nebo nastavitelné (elektronické) | Pevné nebo nastavitelné (elektronické spouštěcí jednotky) |
| Ochrana proti zkratu | ❌ Ne (vyžaduje samostatný jistič/pojistku) | ✅ Ano (integrovaná magnetická spoušť) |
| Detekce ztráty fáze | ✅ Ano (inherentní u 3fázového provedení) | ✅ Ano (elektronické modely) |
| Nastavitelnost | Nastavení proudu nastavitelné, třída obvykle pevná | Proud + třída nastavitelné (elektronické modely) |
| Metoda resetování | Manuální nebo automatické | Manuální (mechanismus spouštění bez aretace) |
| Typické aplikace | Spouštěče založené na stykačích, aplikace IEC | Samostatná ochrana motoru, hybrid NEMA/IEC |
| Normy | IEC 60947-4-1 (TOR), NEMA ICS 2 | IEC 60947-4-1 (MPSD), IEC 60947-2 (jistič) |
Kdy použít kterou technologii
Zvolte tepelná nadproudová relé, když:
- Používáte spouštěče motoru založené na stykačích (standardní konfigurace IEC/NEMA)
- Ochrana proti zkratu zajištěna nadřazeným jističem nebo pojistkami
- Cenově citlivé aplikace
- Výměna/modernizace ve stávajících stykačových systémech
Zvolte motorové spouštěče/jističe, když:
- Integrovaná ochrana (proti přetížení + zkratu) vyžadována v jednom zařízení
- Prostorové omezení (MPCB je kompaktnější než stykač + TOR + jistič)
- Přímé spouštění (DOL) bez stykače
- Vyžadováno časté manuální spínání (MPCB má vestavěnou funkci odpojení)
Běžné chyby a řešení při výběru třídy spouštění
Chyba 1: Použití ochrany třídy 20 na motory IEC
Příznak: Motor předčasně selže, porucha izolace vinutí, nedošlo ke spuštění
Hlavní příčina: Motor IEC navržen pro ochranu třídy 10 (10sekundový tepelný limit), ale chráněn relé třídy 20 (20sekundová doba spuštění). 10sekundová mezera umožňuje tepelné poškození.
Řešení:
- Vždy ověřte požadavek výrobce motoru na třídu spouštění (zkontrolujte dokumentaci motoru nebo štítek)
- Při výměně motorů NEMA za ekvivalenty IEC ověřte kompatibilitu třídy spouštění
- Pro flexibilitu používejte elektronická nadproudová relé s nastavitelnou třídou spouštění
Chyba 2: Relé třídy 10 způsobuje rušivé spouštění u motorů NEMA
Příznak: Motor se spustí během normálního spouštění, zejména u zátěží s vysokou setrvačností
Hlavní příčina: Motor NEMA Design B s dobou zrychlení 18 sekund chráněný relé třídy 10 (10sekundové spuštění). Proud v blokovaném rotoru (6× FLA) překročí prahovou hodnotu spuštění dříve, než motor dosáhne plné rychlosti.
Řešení:
- Vypočítejte skutečnou dobu zrychlení: taccel = (J · ω) / (Tmotor – Tload)
- Zajistěte: taccel < 0.8 × ttřídy vypnutí (bezpečnostní rezerva 20 %)
- V tomto případě: Použijte relé třídy 20 nebo třídy 30
Chyba 3: Ignorování podmínek horkého restartu
Příznak: Motor selže po několika rychlých cyklech start/stop, i když je ochrana proti studenému startu správná
Hlavní příčina: Časté cyklování udržuje motor na zvýšené teplotě. Standardní relé třídy 20 umožňuje 8 minut při 150 % přetížení (horký stav), ale motor vydrží pouze 2 minuty.
Řešení:
- Pro aplikace s >6 starty/hodinu: Použijte ochranu IEC třídy 10A
- Implementujte minimální zpoždění vypnutí (umožněte motoru vychladnout mezi starty)
- Zvažte elektronická relé založená na tepelném modelu, která sledují historii teploty motoru
Chyba 4: Předimenzování nastavení proudu relé
Příznak: Motor běží nepřetržitě horký, případné selhání izolace, relé se nikdy nespustí
Hlavní příčina: Relé nastaveno na 25A pro 20A motor (125 % FLA). Nepřetržité zatížení 23A (115 % FLA motoru) nikdy nedosáhne prahové hodnoty spuštění relé.
Řešení:
- Nastavte proud relé na FLA štítku motoru (ne proud servisního faktoru)
- Pro 20A motor s 1.15 SF: Nastavte relé na 20A, ne na 23A
- Spouštěcí křivka relé při 125 % (25A) stále umožní provoz servisního faktoru bez rušivého spouštění
Elektronická vs. tepelná technologie třídy spouštění
Bimetalová/eutektická slitinová tepelná relé
Jak fungují:
- Proud protéká topným tělesem
- Bimetalový pásek se ohýbá v důsledku rozdílné tepelné roztažnosti
- Mechanické propojení spustí kontakty relé, když je dosaženo prahové hodnoty průhybu
Charakteristiky třídy spouštění:
- Pevná třída spouštění (specifická pro zařízení, nelze ji změnit)
- Kompenzace okolní teploty (bimetalový pásek inherentně kompenzuje)
- Tepelná paměť (udržuje teplo po spuštění, ovlivňuje dobu resetování)
- Přesnost vypínací charakteristiky: ±10-20 % (mechanické tolerance)
Výhody:
- Není vyžadováno externí napájení
- Odolnost vůči elektrickému šumu/EMI
- Jednoduchá, osvědčená technologie
- Nižší náklady
Nevýhody:
- Pevná vypínací třída (nutnost skladovat více typů relé)
- Pomalá odezva na rychlé přetížení
- Mechanické opotřebení v průběhu času
- Omezené diagnostické možnosti
Elektronická nadproudová relé
Jak fungují:
- Proudové transformátory (CT) měří proud motoru
- Mikroprocesor vypočítává tepelný model: θ(t) = θ0 + ∫ [(I2 – IHodnoceno2) / τ] dt
- Vypne, když vypočtená teplota překročí prahovou hodnotu
Charakteristiky třídy spouštění:
- Volitelná vypínací třída (třída 5, 10, 10A, 15, 20, 30 pomocí DIP přepínače nebo softwaru)
- Digitální tepelný model (nepřetržitě sleduje teplotu motoru)
- Kompenzace horkého restartu (pamatuje si tepelný stav po výpadku napájení)
- Přesnost vypínací charakteristiky: ±5 % (digitální přesnost)
Výhody:
- Jedno zařízení pokrývá více vypínacích tříd (snižuje zásoby)
- Pokročilá diagnostika (proudová nerovnováha, ztráta fáze, zemní porucha)
- Komunikační schopnost (Modbus, Profibus, EtherNet/IP)
- Programovatelné funkce (alarmové prahy, zpoždění vypnutí)
Nevýhody:
- Vyžaduje napájecí zdroj řídicího obvodu
- Složitější (vyšší počáteční náklady)
- Náchylné k elektrickému šumu (vyžaduje správné uzemnění)
- Může být nutná aktualizace firmwaru
Vypínací třída a koordinace motoru: Typ 1 vs. Typ 2
Typy koordinace IEC 60947-4-1
Systémy ochrany motoru musí být koordinovány s ochrannými zařízeními proti zkratu (pojistky nebo jističe), aby bylo zajištěno bezpečné přerušení poruchy. Vypínací třída ovlivňuje tuto koordinaci:
Koordinace typu 1:
- Za podmínek zkratu může dojít k poškození stykače nebo spouštěče
- Žádné nebezpečí pro osoby nebo instalaci
- Před restartem může být nutná oprava nebo výměna
- Vliv vypínací třídy: Minimální – zaměřuje se na ochranu proti zkratu, nikoli na přetížení
Koordinace typu 2:
- Za podmínek zkratu nedojde k poškození stykače nebo spouštěče (kromě možného svaření kontaktů)
- Žádné nebezpečí pro osoby nebo instalaci
- Zařízení je připraveno k provozu po odstranění poruchy
- Vliv vypínací třídy: Významný – nadproudové relé musí vypnout dříve, než se kontakty stykače svaří
Příklad koordinace:
| Jmenovitý proud motoru (FLA) | Třída vypnutí | Předřazená pojistka | Typ koordinace | Maximální poruchový proud |
|---|---|---|---|---|
| 32A | Třída 10 | Pojistka 63A gG | Typ 2 | 50 kA |
| 32A | Třída 20 | Pojistka 63A gG | Typ 2 | 50 kA |
| 32A | Třída 30 | Pojistka 80A gG | Typ 1 | 50 kA |
Klíčový poznatek: Pomalejší vypínací třídy (třída 30) mohou vyžadovat větší pojistky k dosažení koordinace, což může potenciálně ohrozit výkon typu 2. Výrobci poskytují koordinační tabulky specifikující maximální velikosti pojistek pro každou vypínací třídu.
Interní odkazy a související zdroje
Pro komplexní pochopení systémů ochrany motoru a souvisejících elektrických komponent prozkoumejte tyto technické příručky VIOX:
- Co jsou tepelné nadproudové relé: Kompletní průvodce zařízeními pro ochranu motorů – Hloubkový ponor do technologie tepelných nadproudových relé, typů a kritérií výběru
- Průvodce nadproudovými relé NEMA třídy 20 vs. IEC třídy 10 – Podrobné srovnání norem NEMA a IEC pro ochranu motoru
- Stykač vs. Motorový spouštěč: Pochopení klíčových rozdílů – Zjistěte, jak stykače a nadproudová relé spolupracují v řízení motoru
- Jak vybrat stykače a jističe podle výkonu motoru – Praktický průvodce dimenzováním pro kompletní systémy ochrany motoru
- Elektrické normy pro stykače: Pochopení kategorií použití AC1, AC2, AC3, AC4 – Komplexní průvodce kategoriemi použití IEC 60947-4-1
FAQ: Výběr a aplikace vypínací třídy
Q1: Mohu použít nadproudové relé třídy 10 na motor NEMA dimenzovaný pro třídu 20?
A: Technicky ano, ale pro většinu aplikací se to nedoporučuje. Zatímco relé třídy 10 poskytuje rychlejší ochranu (potenciálně výhodné), může způsobit rušivé vypínání během normálního spouštění, zejména u zátěží s vysokou setrvačností nebo motorů s dobou zrychlení >8 sekund. Motor NEMA je navržen tak, aby bezpečně zvládl tepelné namáhání spojené s ochranou třídy 20 (20sekundová výdrž při 600 % FLA), takže použití třídy 10 neposkytuje další bezpečnostní rezervu – pouze zvyšuje riziko nežádoucích vypnutí. Výjimka: Pokud výrobce motoru konkrétně doporučuje třídu 10 (např. pro provoz s frekvenčním měničem nebo speciální pracovní cykly), řiďte se jeho pokyny.
Q2: Jak určím správnou vypínací třídu, pokud štítek motoru neuvádí?
A: Postupujte podle tohoto rozhodovacího stromu:
- Zkontrolujte původ motoru: NEMA motory (severoamerické) → třída 20; IEC motory (evropské/asijské) → třída 10
- Zkontrolujte provozní faktor: 1.15 SF → třída 20; 1.0 SF → třída 10
- Zkontrolujte typ aplikace:
- Ponorná čerpadla → třída 10 nebo třída 5
- Motory poháněné VFD → třída 10
- Zátěže s vysokou setrvačností (zrychlení >15 s) → třída 30
- Obecný průmysl → třída 20
- Konzultujte s výrobcem: V případě pochybností kontaktujte výrobce motoru se sériovým číslem motoru – mohou poskytnout doporučenou třídu vypnutí na základě konstrukčních specifikací.
Q3: Co se stane, když použiji nesprávnou třídu vypnutí?
A: Dva režimy selhání:
- Nedostatečná ochrana (třída příliš pomalá): Motor je tepelně poškozen dříve, než relé vypne. Příklad: Relé třídy 20 na motoru třídy 10 umožňuje 10–20 sekund poškozujícího přetížení. Výsledek: Zkrácená životnost motoru, porucha izolace, případné selhání.
- Nadměrná ochrana (třída příliš rychlá): Relé vypne během normálního provozu a způsobí rušivé odstávky. Příklad: Relé třídy 10 na zátěži s vysokou setrvačností s 18sekundovým zrychlením. Výsledek: Motor nikdy nedosáhne plné rychlosti, prostoje ve výrobě, frustrovaní operátoři, kteří mohou ochranu obejít (nebezpečné).
Q4: Poskytují elektronická nadproudová relé lepší ochranu než tepelná relé?
A: Ne nutně “lepší”, ale flexibilnější a přesnější. Elektronická relé nabízejí:
- Nastavitelná třída vypnutí (jedno zařízení = více aplikací)
- Vyšší přesnost (±5 % vs. ±15 % pro tepelná)
- Pokročilá diagnostika (proudová nerovnováha, zemní spoj, tepelný stav)
- Sdělení (vzdálené monitorování, prediktivní údržba)
Tepelná relé však mají výhody:
- Není vyžadováno externí napájení (samonapájení proudem motoru)
- Odolnost vůči elektrickému rušení (důležité v drsném prostředí EMI)
- Nižší náklady (pro jednoduché, pevné aplikace)
Doporučení: Používejte elektronická relé pro kritické aplikace, proměnlivé zátěže nebo tam, kde je potřeba diagnostika/komunikace. Používejte tepelná relé pro cenově citlivé aplikace s pevnou zátěží, kde je ceněna jednoduchost.
Q5: Jak ovlivňuje okolní teplota výkon třídy vypnutí?
A: Okolní teplota přímo ovlivňuje dobu vypnutí, protože je ovlivněn motor i ochranné zařízení:
Strana motoru:
- Vyšší okolní teplota → Menší dostupná tepelná kapacita → Rychlejší nárůst teploty
- Standardní hodnota: 40 °C okolní teplota (IEC/NEMA)
- Snížení jmenovitého výkonu nutné nad 40 °C (typicky 1 % na °C nad 40 °C)
Strana relé:
- Bimetalová relé: Automaticky kompenzují (bimetalový pásek reaguje na okolní teplotu + ohřev zátěže)
- Elektronická relé: Vyžadují nastavení kompenzace okolní teploty (mnohé mají vestavěné teplotní senzory)
Příklad: Motor v prostředí s teplotou 50 °C (o 10 °C vyšší než standard) má o ~10 % menší tepelnou kapacitu. Relé musí být nastaveno o 10 % níže (18 A místo 20 A pro motor 20 A) NEBO musí být snížen jmenovitý výkon motoru na 18 A pro trvalý provoz. Třída vypnutí zůstává stejná, ale mění se proudový práh.
Závěr
Třída vypnutí je mnohem víc než jen jednoduchá specifikace časování – představuje kritické spojení mezi tepelnými charakteristikami motoru a odezvou ochranného zařízení. Pochopení nuancí ochrany třídy 5, 10, 10A, 20 a 30 umožňuje inženýrům navrhovat systémy řízení motorů, které zabraňují katastrofickým poruchám i nákladnému rušivému vypínání.
Klíčové konstrukční zásady, které je třeba si zapamatovat:
- Přizpůsobte ochranu konstrukci motoru: NEMA motory (třída 20) a IEC motory (třída 10) mají zásadně odlišné tepelné kapacity – nesprávně zvolená ochrana ohrožuje bezpečnost nebo spolehlivost
- Zvažte reálné pracovní cykly: Specifikace studeného startu neříkají celý příběh – podmínky horkého restartu (časté cyklování) mohou vyžadovat rychlejší ochranu (třída 10A)
- Ověřte kompatibilitu doby zrychlení: Vypočítejte skutečnou dobu zrychlení motoru a ujistěte se, že je menší než 80 % doby třídy vypnutí, abyste zabránili rušivému vypínání
- Využijte moderní technologie: Elektronická nadproudová relé s nastavitelnými třídami vypnutí poskytují flexibilitu, diagnostiku a přesnost, které pevná tepelná relé nemohou nabídnout
- Koordinace s ochranou proti proudu: Volba třídy vypnutí ovlivňuje koordinaci typu 1/typu 2 s pojistkami a jističi – konzultujte koordinační tabulky výrobce
Jak se globálně zpřísňují normy pro účinnost motorů (IEC IE4, IE5 na obzoru), tepelné rezervy se nadále zmenšují, takže správná volba třídy vypnutí je důležitější než kdy jindy. Trend směrem k motorům s aplikačním jmenovitým výkonem ve stylu IEC – dokonce i na severoamerických trzích – znamená, že inženýři musí rozumět filozofii ochrany NEMA i IEC, aby specifikovali systémy, které zajišťují dlouhodobou spolehlivost.
O společnosti VIOX Electric: VIOX Electric je přední B2B výrobce elektrických zařízení, specializující se na motorové jističe (MPCB), tepelná nadproudová relé, stykače a komplexní řešení řízení motorů pro průmyslové a komerční aplikace. Náš inženýrský tým poskytuje technickou podporu pro návrh systémů ochrany motorů, výběr třídy vypnutí a koordinační studie. Kontaktujte nás pro aplikačně specifické pokyny a pomoc s výběrem produktu.
