- Схема комплексного захисту двигуна
- Перелік захистів і призначення
- Перевантаження двигуна по струму
- Перегрів статорних обмоток
- Фактор перегріву ротора (фазного)
- Захист від зниженої напруги
- Дисбаланс і пофазний збій
- Непередбачений реверс фази
- Традиційний захист асинхронних двигунів
- Як працює функціонал захисту
- Захисні функції струмових реле
- Захисні функції теплових реле
Практично немає в експлуатації техніки, де не використовувався б електричний двигун . Цей вид електромеханічних приводів найрізноманітнішої конфігурації застосовується повсюдно. З конструктивної точки зору, електромотор - обладнання нескладне, цілком зрозуміле і просте. Однак робота електродвигуна супроводжується значними навантаженнями різного характеру. Саме тому на практиці застосовуються реле захисту двигуна, функціональність яких також носить різнобічний характер. Ступінь ефективності, на яку розрахована захист електричного двигуна, як правило, визначається схемними рішеннями впровадження реле і датчиків контролю.
вміст публікації
Схема комплексного захисту двигуна
існують різні типи захисних реле , Призначених виключити збої двигуна при роботі. Цими реле визначається робочі стан мотора, що виходить за рамки норми, що в кінцевому підсумку призводить до спрацьовування автоматичного вимикача.
Комплексний захист двигуна забезпечує контроль:
- порушень в обмотках і пов'язаних ланцюгах;
- надмірного перевантаження і короткого замикання;
- дисбалансу трифазного і однофазного напруги;
- зміни порядку чергування фаз і комутаційних напруг.
Основна характеристика захисних реле двигуна - це залежність зменшення часу спрацьовування від збільшення магнітуди струму ушкодження.
Пристрої з серії приладів, які гарантують цілісність моторів при роботі електричних двигунів у важких експлуатаційних умовах
Розглянемо різні варіанти захисту, що застосовуються до традиційних електричних двигунів, які перебувають в експлуатації.
Перелік захистів і призначення
Список часто застосовуваних захисних рішень складається з шести реалізованих функцій:
- Перевантаження по струму.
- Перегрів статорних обмоток.
- Перегрів ротора.
- Знижена напруга.
- Дисбаланс і пофазний збій.
- Реверс фаз.
Перш ніж докладніше розглянути відмічені схеми захисту, логічним бачиться розділити двигуни на дві групи експлуатаційного статусу - значущі і незначні.
Перевантаження двигуна по струму
Це основний функціонал захисту, спрямований на запобігання короткого замикання обмоток статора. Тут запобіжники і елементи прямої дії використовуються для захисту статорних обмоток двигуна .
Стосовно до малозначущими сервісним моторам, для автоматичного відключення використовується миттєве реле з обернено-залежним часом реагування на фазні перевантаження по струму.
Схема захисту двигуна від перевантаження по струму і замикань на землю: 1, 2, 3 - трансформатори струму; 4, 5, 6 - пристрої відсічення по струму; Ф1, Ф2, Ф3 - лінійні фази; 7 - земля
Реле чергування фаз зазвичай налаштовуються на 3,5-4 кратне перевищення робочого струму двигуна, з урахуванням достатньої затримки по часу, щоб виключити спрацьовування в моменти запуску мотора.
Для сервісних двигунів високої значимості реле струму з обернено-залежним часом спрацьовування, як правило, не використовуються. Причиною тому є задіяний автоматичний вимикач безпосередньо в ланцюзі двигуна.
Перегрів статорних обмоток
Критичне стан, в основному обумовлене безперервної перевантаженням, гальмуванням ротора або дисбалансом струму статора. Для повного захисту, в даному випадку, трифазний двигун необхідно оснастити елементами контролю перевантаження на кожній фазі.
Тут для захисту малозначущих сервісних двигунів зазвичай використовується захист від перевантаження по току або пряме спрацьовування на відключення від джерела живлення в разі перевантаження.
Якщо номінальна потужність двигуна перевищує 1000 кВт, замість одиночного реле з резистивним датчиком температури, як правило, використовується реле назад-залежного часу спрацьовування по струму.
Термістори граничної температури для статора двигуна: 1 - залуження частина провідника 7-10 мм; 2 - розмір довжини 510 - 530 мм; 3 - довжина термистора 12 мм; 4 - діаметр термистора 3 мм; Дугові з'єднання довжиною 200 мм
Для значущих моторів автоматичне відключення застосовують за бажанням. В якості головного захисника від перегріву статорних обмоток використовується теплове реле.
Фактор перегріву ротора (фазного)
Захист від перегріву ротора часто зустрічається в двигунах з раневим (фазним) ротором. Збільшення струму ротора відбивається на струмі статора, що вимагає включення захисту від перевищення струму статора.
Налаштування реле захисту статора по току в цілому становить величину, рівну току повного навантаження, збільшеному в 1,6 рази. Цього значення цілком достатньо, щоб визначити перегрів фазного ротора і заблокувати.
Захист від зниженої напруги
Електродвигун споживає надмірний струм при роботі під напругою нижче встановленої норми. Тому захист від нестачі напруги або перенапруги повинна забезпечуватися датчиками перевантаження або чутливими температурними елементами.
Щоб уникнути перегріву, двигун необхідно знеструмити на 40-50 хвилин навіть в разі невеликих перевантажень, що перевищують 10 - 15% нормативу.
Класичний варіант термального контролю обмотки статора: Т - датчики температури, вбудовані безпосередньо серед обмотувальних провідників
Захисне реле слід використовувати для контролю нагріву ротора двигуна через струмів зворотній послідовності, що виникають в статорі через дисбалансу напруги харчування.
Дисбаланс і пофазний збій
Незбалансоване трифазне харчування також викликає протікання струму зворотної послідовності в обмотках статора двигуна. Подібний стан викликає перегрів обмотки статора і ротора (фазного).
Незбалансоване стан, короткочасно передане двигуну, необхідно контролювати і підтримувати на такому рівні, щоб уникнути появи безперервного стану дисбалансу.
Рекомендується застосовувати реле захисту двигуна, чутливе на відмову обмотки статора. Наприклад, на міжфазне замикання або коротке замикання на землю.
Переважно реле контролю міжфазного замикання живити від позитивної фази, а для захисту від замикань на землю використовувати диференціальне реле миттєвої відсічення, підключений в ланцюг контуру трансформатора струму.
Непередбачений реверс фази
У деяких випадках реверс фази бачиться небезпечним явищем для мотора. Наприклад, такий стан може негативно відбиватися на роботі ліфтового обладнання, кранів, підйомників, деяких видів громадського транспорту.
Тут обов'язково слід передбачати захист від реверсу фаз - спеціалізоване реле. Робота реле реверсу фази заснована на електромагнітному принципі. Прилад містить дисковий двигун, що приводиться в рух магнітної системою.
Плата і схема пристрою реверсу фази: 1 - автоматичний вимикач або плавкахвставка; 2 - захист від перевантаження; 3 - фаза поточна; 4 - реверс фази; 5 - електродвигун
Якщо відзначається правильна послідовність фаз, диск формує крутний момент в позитивному напрямку. Отже, допоміжний контакт утримується в закритому положенні.
Коли фіксується реверс фази, крутний момент диска змінюється на протилежний зміст. Отже, допоміжний контакт перемикається у відкрите положення.
Ця система комутації використовується для захисту, зокрема - для управління автоматичним вимикачем.
Традиційний захист асинхронних двигунів
схема захисту трифазних асинхронних двигунів невеликої потужності показана на малюнку нижче. Магнітний контактний пускач містить групу кнопок пуску і зупинки, пов'язаних відповідними допоміжними контактами, захисними пристроями перевантаження або недовантаження.
Стартова кнопка (КН1) являє собою звичайний прямий контактний перемикач, який зазвичай утримується в нормально відкритому стані зусиллям пружини. У свою чергу кнопка зупинки (КН2) утримується в стані нормально закритому також за допомогою пружини.
Варто натиснути кнопку пуску (замкнути лінію), робоча котушка контактора отримує харчування через контакти (ВК) реле перевантаження (Р1-Р3). Утворене магнітне поле котушки притягує металевий сердечник контактора.
В результаті замикаються три головних контакту (К1-К3) магнітного пускача, через які електродвигун (М) з'єднується з трифазним джерелом харчування.
Схема пуску, зупинки і аварійної блокування: П1, П2, П3 - плавкі запобіжники; Р1, Р2, Р3 - струмові реле; ВК - контакти блокування; КП - котушка пускача; К1, К2, К3 - контактори пускача; КН1 - кнопка пуску; КН2 - кнопка зупинки; М- мотор
Поки кнопка «пуск» (КН1) замкнута, ланцюг харчування проходить через контакти кнопки «стоп» (КН2) і котушку магнітного пускача (КП). Тим часом, ланцюг харчування котушки індуктивності тепер уже підтримується іншою схемою.
Підтримка здійснюється допоміжними контактами (ВК) реле з струмовим керуванням (Р1-Р3), тому повернення кнопки «пуск» в початкове положення ситуацію не змінить. Контактор залишиться замкнутим, а двигун в роботі.
Як працює функціонал захисту
Зазвичай двигуни потужністю до 20 кВт розглядаються як малопотужні апарати. Максимум захисту таких моторів забезпечується:
- запобіжниками з високою відключає здатністю,
- біметалічними реле і
- реле напруги.
Всі ці елементи захисту зібрані, як правило, в структурі магнітного пускача.
Найчастіше вигорання лінійних запобіжників захисту двигуна зазначається на одній фазі. Цей обрив може залишатися не виявленими, навіть якщо двигун захищений звичайним біметалічним реле.
Структура запобіжника: 1 - торцева кришка; 2 - кремнезем; 3 - фарфоровий корпус; 4 - виступ кріплення; 5 - оберігає елемент; 6 - олов'яний сплав; 7 - конструкція управління дугою
Виявлення обриву фази часто не дають і реле напруги, підключення на кожній лінії. Незважаючи на обрив однієї фази, схемою обмоток електродвигуна підтримується значна зворотна ЕРС на клеми фази, що знаходиться в обриві.
Тому рівень напруги на реле залишається досить високим, що не призводить до спрацьовування. Однак складності виявлення подібних дефектів цілком переборні.
Досить використовувати додатковий набір з трьох реле, керованих по току. Підключення наочно демонструє схема захисту двигуна, показана вище.
Захисні функції струмових реле
Керовані струмом реле - пристрої прості, але володіють ефектом миттєвої відсічення. Конструктивно прилад складається з наступних деталей:
- котушка струму;
- один або кілька нормально розімкнутих контактів.
Механізм руху контактів управляються ЕРС котушки струму. Традиційно струмові реле підключаються на кожній фазі послідовно з плавкими захисними запобіжниками.
Коли спрацьовує магнітний пускач, електродвигун запускається, струм живлення тече через котушку. Магніторушійна сила котушки (ЕРС) впливає на механіку і замикає контакти реле. Ланцюг живлення мотора замикається.
Блокіратор струмового перевантаження: 1 - електричні конектори; 2 - індикатор відключення; 3 - тест; 4 - клеми для провідників двигуна; 5 - сигнальний контакт; 6 - кнопка скидання; 7 - селектор «авто» або «ручний»; 8 - кнопка зупинки; 9 - шкала установки струму; 10 - механічна клямка
Якщо, раптом, трапиться обрив фази, струм котушки індуктивності знижується, контакти відповідного реле переключаються в нормально-відкрите положення.
З огляду на, що контакти всіх трьох захисних реле з'єднуються послідовно, ланцюг харчування мотора розімкнеться.
Захисні функції теплових реле
Всі класичні конструкції моторів припускають використання опорних і наполегливих підшипників. Залежно від потужності електродвигунів, може встановлюватися той чи інший вид підшипників, або обидва види разом.
Несправність підшипника будь-якого виду нерідко призводить до повної зупинки обертання ротора. раптове механічне заклинювання , В свою чергу, провокує різкий підйом струму обмотки статора двигуна і подальший перегрів.
Тут струмовий захист не здатна задовільно реагувати на подію. Як правило, цей вид захисту налаштований з урахуванням стартового струму двигуна і короткій часовій складової. Проблема клина може бути вирішена тільки шляхом впровадження захисту від теплового перевантаження.
Також захист в даному випадку допустимо забезпечити індивідуальним модулем, налаштованим на певний час спрацьовування по струму. У разі застосування теплової відсічення, розумно ставити датчик температури, вбудований безпосередньо в підшипниковий вузол.
