Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
«ODW-Elektrik» у Новому Роздолі: нарощення потужностей
24.04.2017р.

Днями у місті Новому Роздолі на Львівщині, віддавна...

Завтра «ЛЕО» припиняє постачання електроенергії на НКТ
24.04.2017р.

ТОВ «Луганське енергетичне об'єднання» з 25 квітня...

Україна – Польща: реалізація проектів в енергетичній сфері
20.04.2017р.

Перший заступник міністра енергетики та вугільної...

Три стадії переходу на відновлювану енергетику
20.04.2017р.

Процес переходу на чисту енергетику в більшості...

Експозицію «Schneider Electric» відкрила посол Франції
19.04.2017р.

Днями у Києві відбулася традиційна Міжнародна...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

11031
16.05.2008р. |
Універсальний захист для асинхронного двигуна
Сучасні стандарти більшості країн ставлять дедалі вищі вимоги до безпечної експлуатації асинхронних електродвигунів (АД). Високі показники надійності й довговічності АД можливі тільки за умови їхньої експлуатації в номінальних або близьких до них режимах, що можна забезпечити тільки встановленням належного захисту.

Усі згадані у першій частині статті захисні пристрої (див. «ЕлектроТЕМА № 18) слугують для швидкого, протягом частки секунди, визначення характеру й ступеня ушкодження двигуна й локалізації аварійної ділянки шляхом відімкнення його від електропостачання. Але, разом з тим, кожен з них має й цілий ряд істотних недоліків, що впливають на якість їхньої роботи: одні мають невиправдану вибірковість, в інших відсутнє налаштування від пускових струмів, треті не реагують на струми к. з. або перевантаження тощо. Щоб правильно вибрати захисний пристрій, необхідно знати, як і від яких аварій захищає конкретний пристрій та принцип його дії.

СТРУМОЗАЛЕЖНІ ЗАХИСНІ ПРИСТРОЇ

Запобіжники призначені для захисту електричних мереж від перевантажень і коротких замикань

Основною характеристикою запобіжника є залежність часу його перегоряння  від струму.

При захисті короткозамкнених АД слід враховувати, що пусковий струм двигуна в 5-7 разів більше номінального, а час пуску електродвигуна дорівнює кільком секундам. Номінальний струм запобіжника з урахуванням пускового струму  визначається за формулою:

Iном = kп In/α;
де:
kп – кратність пускового струму електродвигуна до номінального;
In – номінальний струм електродвигуна, А;
α – коефіцієнт, що залежить від умов пуску електродвигуна.

Для двигунів з нормальними умовами пуску (рідкі пуски й час розгону 5-10 с), α = 2,5; для двигунів з важкими умовами пуску (часті пуски й більша тривалість розгону) α = 1, 6-2.

Як видно з формули, запобіжники здатні захистити АД тільки від струмів короткого замикання, що в 10-100 разів перевищують номінальні струми. Струми ж перевантаження або інші струмові аварії вони сприймуть як пускові струми, не реагуючи на них. У найкращому разі, вони здатні вимкнути електродвигун тільки через кілька хвилин, що може призвести до перегріву обмоток і до аварії АД.

Тому для захисту електродвигунів від короткого замикання в ньому самому або в кабелі живлення, використовують запобіжники типу АМ з більш пологою струмо-часовою характеристикою, які здатні витримувати, не розплавляючись, струми, що в 5-10 разів перевищують номінальні протягом 10 с, що цілком достатньо для запуску двигуна. Для захисту від перевантаження необхідно використовувати інші пристрої.

Запобіжники абсолютно не здатні захищати від аварій, пов'язаних з напругою мережі, з порушенням режимів роботи АД або тепловим перевантаженням, а також від режиму неробочого ходу двигуна. Водночас, при однофазному к. з., а іноді при сильному перекосі фаз вони, зазвичай, вимикають тільки одну фазу, що призводить до аварійного режиму роботи на двох фазах.

Автоматичні вимикачі (автомати) призначені для вмикання й вимикання асинхронних електродвигунів і інших приймачів електроенергії, а також для захисту їх від струмів перевантаження й короткого замикання.

Автомати поєднують функцію рубильника, запобіжника й теплового реле. Забезпечують одночасне відімкнення всіх трьох фаз у випадку виникнення аварійних ситуацій. У робочому режимі вмикання й вимикання проводиться вручну; в аварійному режимі - автоматично електромагнітним або тепловим розчеплювачем.

Важливою складовою частиною автомата є розчеплювач, який контролює заданий параметр і при потребі вимикає автомат. Найбільш поширені електромагнітні, теплові та комбіновані розчеплювачі.

Вибір автоматичних вимикачів проводиться за номінальним струмом, характеристикою спрацювання, вимикальною здатністю, умовами монтажу й експлуатації.

Відповідно до стандартів IEC 898 і EN 60898, за характеристиками спрацювання вимикачі поділяються на три типи: B, C, D.
Тип B - величина струму спрацювання магнітного розчеплювача Iв = KIн, при K = 3 - 6. Тип C - величина струму спрацювання магнітного розчеплювача Iс = KIн, при K = 5 - 10. Тип D - величина струму спрацювання магнітного розчеплювача Id = KIн більше 10Iн.

Для вибору автоматичного вимикача за вимикальною здатністю, необхідно виконати розрахунок очікуваного струму короткого замикання. Як показує практика, для більшості типів мереж його значення не перевищує 4,5 кА.

Теплові розчеплювачі автоматичних вимикачів чутливі до нагрівання від сторонніх джерел. Нерідко трапляється, що розчеплювач проміжного полюса при номінальному режимі вимикається тільки через нагрівання сусідніх  полюсів. Це призводить до обмеження ділянки його роботи й до корекції номінального струму.

Навантажувальна характеристика більшості автоматичних вимикачів залежить від температури навколишнього середовища: при її зниженні коефіцієнт навантаження збільшується, при підвищенні - падає. Це обмежує можливість їхнього використання в умовах жорсткого температурного режиму експлуатації, особливо в гарячих цехах або при використанні поза приміщенням.

Для забезпечення контролю за іншими видами аварій автоматичні вимикачі комплектуються цілим рядом додаткових пристроїв. Розчеплювач мінімальної напруги спрацьовує при неприпустимому зниженні напруги нижче 0,7 Uн, розчеплювач нульової напруги спрацьовує при напрузі в мережі менше 0,35Uн. Незалежний розчеплювач призначений для дистанційного відімкнення автоматичного вимикача, електромагнітний привод - для дистанційного керування вимикачем. Розчеплювач струмів витоку на землю забезпечує безперервний контроль за станом ізоляції установки.

Спеціально для захисту електродвигунів розроблено так звані мотор-автомати. На відміну від стандартного автомата, мотор-атомати мають цілий ряд особливостей:

- номінальний струм електромагнітного розчеплювача - 12-14 Iнр, що відповідає режиму роботи на індуктивне навантаження ( AC-3);
- високу електродинамічну стійкість, до 100 кА;
- важіль або кнопки керування електроприводом на корпусі;
- убудовані або навісні додаткові контакти, які спрацьовують при перевантаженнях або к. з.

Рознесення функцій захисних пристроїв на кілька незалежних пристроїв створює масу незручностей при монтажі й експлуатації.

Кожен з них не є універсальним і підходить тільки до конкретного автоматичного вимикача. Тому перед розробниками гостро постала проблема створення універсального пристрою.

Останні покоління автоматичних вимикачів комплектуються так званими електронними розчеплювачами, що здійснюють комплексний захист електродвигуна й поєднують в одному пристрої функції всіх згаданих вище розчеплювачів. Вони виконані на базі мікропроцесорної техніки, гарантують високу точність спрацювання, надійність і стійкість до температурних режимів.

Електроживлення, необхідне для правильної роботи, забезпечується безпосередньо трансформаторами струму розчеплювача.

Автоматичні вимикачі, оснащені електронними розчеплювачами, забезпечують достатній захист двигуна від перевантаження при роботі в нормальному режимі з малою кількістю вмикань, короткими пусками й помірними пусковими струмами. Режим теплової пам'яті, що дозволяє обчислювати температуру двигуна при вимкненні, можливий тільки за наявності додаткового джерела живлення. Ці вимикачі зовсім неефективні при роботі в старт-стопному режимі (> 60 вмикань/год) і при важкому пуску.

Якщо теплові сталі часу електродвигуна й електронного розчеплювача не збігаються, то при налаштуванні на номінальний струм двигуна, автоматичний вимикач може спрацювати занадто рано або не розпізнати режим перевантаження. Обмеження робочих циклів автоматичного вимикача спричиняє використання в таких схемах контактора, що має більшу кількість циклів комутації й кращу комутуючу здатність. Але для підключення до нього розчеплювача потрібен допоміжний блок керування. Додаткові пристрої необхідні також для налаштування й тестування блоку.

ТЕПЛОВІ ЗАХИСНІ ПРИСТРОЇ

Теплові реле застосовуються для захисту електродвигунів від перевантажень неприпустимої тривалості, а також від обриву однієї з фаз.

Вибір реле робиться за кривими спрацювання, з врахуванням холодного й теплого старту електродвигуна. Характерним параметром вибору є перевантажувальна здатність електродвигуна: Kp = Ia/In, де Ia - пусковий струм; С - номінальний струм; мінімальний час пуску t та In, зазначені в паспортних даних електродвигуна. Крива спрацювання при холодному пуску повинна проходити нижче точки із цими координатами. Правильно підібрані теплові реле захищають АД не тільки від перевантаження, але й від заклинювання ротора, перекосу фаз і від затягнутого пуску.

Недоліком теплових реле є те, що важко підібрати з наявних реле такі, щоб струм теплового елемента відповідав струму електродвигуна. Крім того, самі реле вимагають захисту від короткого замикання, тому в схемах повинні бути передбачені запобіжники або автомати. Теплові реле не здатні захистити двигун від режиму неробочого ходу або недовантаження, причому навіть при обриві однієї з фаз. Оскільки теплові процеси, що відбуваються в біметалі, мають досить інерційний характер, реле погано захищає від перевантаження, пов'язаного з швидкозмінним навантаженням на валу електродвигуна.

Якщо нагрівання обмоток зумовлене несправністю вентилятора, забрудненням поверхні двигуна, теплове реле теж виявиться неспроможним, тому що споживаний струм не зростає або зростає незначно. У таких випадках, тільки убудований тепловий захист здатний виявити небезпечне підвищення температури й вчасно вимкнути двигун.

ТЕРМОЧУТЛИВІ ЗАХИСНІ ПРИСТРОЇ

Термочутливі захисні пристрої належать до вбудованого теплового захисту електродвигуна. Розташовуються в спеціально передбачених для цієї мети гніздах у лобових частинах електродвигуна (захист від заклинювання ротора) або в обмотках електродвигуна (захист від теплового перевантаження). Їх можна розділити на два типи: термістори - напівпровідникові резистори, що змінюють свій опір залежно від температури, й термостати - біметалевіі вимикачі, що спрацьовують при досягненні деякої критичної температури.

Термістори переважно поділяються на два класи: PTC-типу – напівпровідникові резистори з позитивним температурним коефіцієнтом опору й NTC-типу – напівпровідникові резистори з негативним температурним коефіцієнтом опору. Для захисту електродвигунів використовуються переважно PTC-термістори, які різко збільшують свій опір, коли досягнута деяка характеристична температура TRef.

Щодо двигуна це максимально допустима температура нагрівання обмоток статора для даного класу ізоляції. Три (для двухобмоткових двигунів шість) PTC-термістори з'єднані послідовно й підключені до входу електронного блоку захисту. Блок налаштований таким чином, що при перевищенні сумарного опору кола спрацьовує контакт вихідного реле, який керує розчеплювачем автомата або котушкою магнітного пускача. Термісторний захист доцільніший у тих випадках, коли за струмом неможливо визначити з достатньою точністю температуру двигуна. Це стосується, насамперед, двигунів із тривалим періодом запуску, повторно-короткочасним режимом роботи або двигунів з регульованим числом обертів.

Термісторний захист ефективний також при сильному забрудненні двигунів або виході з ладу системи примусового охолодження.

Недоліками даного виду захисту є те, що з датчиками випускаються далеко не всі типи двигунів. Датчики можуть установлюватися тільки в умовах стаціонарних майстерень. Температурна характеристика термістора досить інерційна й сильно залежить від температури навколишнього середовища й від умов експлуатації самого двигуна. Датчики вимагають спеціального електронного блоку: термісторного пристрою захисту двигунів, теплового або електронного реле перевантаження, у яких є блоки налаштування й регулювання, та вихідні електромагнітні реле для відімкнення котушки пускача або електромагнітного розчеплювача.

Для більш оперативного реагування на наднормативні підвищення температури обмотки статора, у корпус двигуна вбудовують біметалеві вимикачі (термостати).

Термостати (їх іноді ще називають реле температури) являють собою біметалеві регулятори, що працюють за принципом температурного відсічення. Принцип роботи термостата ґрунтується на температурній деформації металу з різним коефіцієнтом теплового розширення. Для захисту двигунів зазвичай використовуються три (по одному на кожну обмотку) нормально замкнутих термостати, ввімкнених послідовно й підключених безпосередньо до схеми керування двигуном. При перевищенні критичної температури обмотки вони миттєво розривають коло, що призводить до відімкнення двигуна.

Більшість із описаних захисних пристроїв, що працюють за принципом вимірювання прямої або непрямої теплової дії струму, дуже погано реагують на аварії, пов'язані з аваріями напруги мережі. Для захисту від такого виду аварій використовують реле напруги й контролю фаз.

РЕЛЕ НАПРУГИ Й КОНТРОЛЮ ФАЗ


Ці пристрої призначені для постійного контролю параметрів напруги мережі й керування трифазними електроустановками шляхом відімкнення їх від електричної мережі у випадку аварійних режимів: недопустимі перепади напруги (стрибки й провали напруги); обриви, злипання, перекоси, порушення послідовності фаз і наступне автоматичне повторне вмикання електродвигуна після повернення параметрів мережі в норму, якщо інше не передбачено технологічним процесом.

Більшість із присутніх на ринку реле напруги не мають зазначеної універсальності. Одні з них контролюють тільки обриви фаз, інші - перевищення або зниження напруги, треті - перекіс фаз тощо. Це призводить до необхідності використання декількох аналогічних реле одночасно, що невиправдано ускладнює й здорочує схему, підвищує енергоспоживання й тепловиділення, зменшує надійність.

Дані реле умовно можна розділити на дві групи: аналогові й цифрові. Про переваги цифрової техніки перед аналоговою сказано досить багато. Відзначимо тільки, що характеристики аналогових реле напруги дуже сильно залежать від параметрів самої вимірюваної напруги й температури навколишнього середовища. Їх вирізняє низька надійність, більші габарити й підвищене енергоспоживання, робота з піковими значеннями напруги, тому що засобами аналогової техніки практично неможливо обчислити діюче значення напруги.

Мікропроцесорні монітори напруги здатні в одному малогабаритному пристрої поєднати більшість функцій, працюють з діючими значеннями напруги, розрізняють види аварій, мають безліч регулювань і параметрів, що налаштовуються. Спеціально для захисту АД кращі зразки реле мають незалежну регульовану (або «зашиту») уставку за мінімальною напругою для налаштування від впливу пускових спадів напруги.

Поєднувати цю уставку із часом реакції (спрацьовування) реле неприпустимо, тому що точно з такою самою затримкою реле буде реагувати й на важкі аварії, якот обрив фаз або сильний перекіс. Такі монітори мають регулювання АПВ у широких межах, а також можливість контролю контактів магнітного пускача. Остання функція найбільш актуальна для потужних двигунів або для двигунів, що працюють у старт-стопному режимі.

Підсумовуючи вищевикладене, можна зробити висновки про загальні недоліки традиційних захисних пристроїв:

- невиправдана вибірковість спрацювання, що не піддається коректуванню;
- відсутність налаштування від впливупроцесу пуску;
- неможливість відімкнення загальмованого ротора за певний мінімальний час;
- відсутність сигналу про початок перевантаження;
- непогодженість струмо-часової характеристики з перевантажувальною кривою двигуна;
- нездатність точного визначення критичного тепла, накопиченого двигуном.

Навіть найкращі пристрої захисту не вирішують повністю завдання захисту АД від механічних перевантажень, ушкоджень силового кабелю живлення, перекосу фазних струмів, пов'язаних із внутрішніми аваріями двигуна або з погіршенням опору ізоляції обмоток.
Повноцінний захист здатен здійснювати пристрій, що буде не тільки контролювати напругу мережі, фазні струми, що протікають в обмотках АД, але й співставляти обидва ці параметра між собою робити висновки про наявність тої або іншої аварії.

У другій частині статті, яка готується до публікації в наступному номері, будуть докладно описані універсальні пристрої захисту АД.


За матерілами Всеукраїнської галузевої газети "Деревообробник"
http://derevo.com.ua/
Теги та ключові фрази
перелік поавильних видів захисту тепловий захист, яким чином відбувається захист від аварійних режимів роботи двигуна, Як підібрати теплове для ел.двигуна, схеми автоматично ре мікс го захисту трохфазного двигуна при пропажі фази, Захист електродвигуна 5,5 к, Захист двигуна вид теплового перевантаження, захист електро двигуна, Які прилади застосовуються для захисту двигуна від перевантаження?, які прилади застусовують для захисту двигуна від перезавантажень, як захистити електродвигун від перегріву


Поділіться цією інформацією в соцмережах, дякуємо за популяризацію порталу:
Також Ви можете:

Додати до закладок Підписатись Версія для друку




Інші статті
17.11.2010р.

Електричні щити 2

Електричний щит - це початок всієї електричної частини будівлі, і не важливо, що це - величезний завод у мегаполісі або скромний будиночок у селі. Скрізь є електричні щити

18.08.2010р.

Пристрій для плавного пуску електродвигуна

Одним із самих головних недоліків асинхронних електродвигунів з короткозамкненим ротором є наявність у них великих пускових струмів. І якщо теоретично методи їх зниження були добре розроблені вже досить давно, то ось практично всі ці розробки застосовувалися дуже в рідкісних випадках

Більше статей за тегами
При використанні матеріалів посилання на www.proelectro.info (для інтернет ресурсів з гіперссилкою) обов'язкове.