Закрити

  Авторизація

Логін
Пароль
Запам'ятати на 2 тижні?

Забули пароль?
Якщо ви незареєстровані, пройдіть реєстрацію
Останні новини
Останні новини
Найбільший електромобіль у світі
22.09.2017р.

Група швейцарських компаній створила найбільший...

Домашні сонячні станції продають у супермаркетах
22.09.2017р.

Комплект з шести сонячних батарей, куди входять...

Британці байдужі до «зеленої» енергетики та енергоефективності
22.09.2017р.

Дослідження соціологічної онлайн-служби YouGov...

Сонячні інвертори для 750 вокзалів Індії
22.09.2017р.

Компанія «АББ» встановить сонячні інвертори на 750...

Пропонують запровадити посаду енергетичного омбудсмена
19.09.2017р.

До Верховної Ради України подано законопроект про...

Опитування
Опитування

Вам подобається оновлений портал?

3069
19.05.2008р. |
Дві ідеології створення ефективного захисту асинхронних двигунів
Різні виробники постійно намагаються створити ефективний захист асинхронних двигунів (АД). Найбільше поширення отримали дві ідеології: куто-фазовий метод, реалізований у більшості імпортних дорогих пристроїв, і контроль параметрів роботи двигуна за величиною діючого значення струму в кожній з фаз живлення, покладений в основу вітчизняних пристроїв.

Завдання створення захисного пристрою виявилося досить складним. По-перше, струм необхідно вимірювати якомога точніше, адже відомо, що тривала робота АД лише при 5% перевантаженні скорочує термін його роботи в 10 разів. По-друге, у зв'язку із сильною несинусоїдальністю кривої струму, необхідно визначати діюче значення струмів, включаючи гармонійний аналіз, щоб урахувати значення вищих гармонік, що найбільш шкідливо впливають на пускові й робочі характеристики двигуна. Робота з піковими значеннями (тривалим фронтом) або за якимись усередненими сумами призводить до помилкових спрацювань. По-третє, необхідно забезпечити налаштування від 7-8 - кратних пускових струмів, одночасно забезпечивши відімкнення двигуна навіть при невеликих тривалих перевантаженнях. По-четверте, захист повинен бути «розумним», тобто час спрацювання має залежати від струму. По-п'яте, необхідно вимикати недовантажений двигун при виникненні недопустимої асиметрії струмів, тому що це призводить до «биття» ротора. По-шосте, необхідно враховувати тепло, що виділяється при пусках двигуна, тому що при частих пусках двигун може перегрітися пусковими струмами, маючи на валу навантаження значно нижче від номінального. Крім усього іншого, необхідно розрізняти види аварій, і за кожною з них приймати певне рішення: можна або не можна увімкнути двигун повторно.

Більшість із представлених на ринку пристроїв так званого струмового захисту мало чим відрізняються один від одного за своїми функційними можливостями і мають загальні недоліки: низька точність виставляння струмів, спрацьовування за максимальним допустимим струмом, відсутність вимірювання напруги тощо.

Лише зовсім недавно з'явилися недорогі вітчизняні пристрої, у яких функції захисту реалізовані не гірше, а в деяких, за сукупністю параметрів, навіть краще, ніж у більшості імпортних аналогів, включаючи убудовані захисти перетворювачів частоти й пристрої плавного пуску. Такі пристрої поєднують наявність у вимірювальному колі трансформаторів струму, що контролюють робочі струми, які протікають в обмотках статора, цифрову обробку сигналу, безліч контрольованих параметрів, простоту конструкцію.

Для аналізу був обраний ряд захисних пристроїв АД, які найбільш часто використовуються на наших підприємствах, де найчастіше віддають перевагу вітчизняним пристроям перед їх західними побратимами. Безсумнівно, основна причина - ціна. У зв'язку з низькою платоспроможністю підприємств установлювати на кожний відповідальний електропривод частотний перетворювач досить накладно, тому що при більших потужностях їхня вартість становить кілька тисяч доларів. До того ж, імпортні захисні пристрої часом не здатні витримати жорсткі режими експлуатації: підвищену температуру, вологість, низьку якість напруги живлення, потужні електромагнітні й комутаційні збурення, що присутні в мережі. У них ускладнені схеми налаштування й налагодження, потрібна наявність спеціальних знань для їхньої експлуатації, які відсутні у фахівців нижчої ланки.

Ціна більшості вітчизняних пристроїв не перевищує кілька сотень доларів, причому практично не залежить від потужності АД, які вони захищають. Вони створювалися з урахуванням наших умов, тож здатні підлаштовуватися під реальні умови експлуатації, при яких, за специфікою виробництва, необхідно іноді послабляти, або навпаки, робити жорсткішими режими роботи, а також прості й не вимагають додаткових налаштувань.

Порівняння проводилося за основними параметрами, яким, на наш погляд, повинні відповідати універсальні реле захисту АД: захист від аварій в електромережі, можливість точного налаштування на номінальний (робочий) струм двигуна, робота з діючими значеннями струмів, захист від внутрішніх аварій, захист від механічного перевантаження, захист від неробочого ходу, захист від теплового перевантаження, захист від пробою ізоляції на корпус тощо.

Таблиця №1. Порівняльна характеристика універсальних реле захисту АД


Параметр

Пристрій захисного відімкнення УЗОТЭ-2В «Овен», Москва

Монітор струму двигуна МТД «Энергис», Кіров)

Пристрій захисту електродвигуна УЗДР-8 «Мегатех», СПб)

Реле контролю й захисту РКЗ (НИИПП, Томськ)

Універсальний блок захисту асинхронних електродвигунів УБЗ-301М «Нова тек», СПб

Мережеві аварії до вмикання

обрив

+

+

послідовність фаз

+

+

злипання

+

перекіс

+

+

підвищена U

+

+

знижена U

+

+

Виставляння номінального (робочого) струму

Після вмикання-налаштування під номінал, створюючи Мн на валу, потенціометр

Після вмикання, автоматичне налаштування на робочий струм

Після вмикання, ручне налаштування, нормований тільки максимальний струм, кнопки

До й після вмикання, нормований тільки максимальний струм, виносний пульт індикації

До вмикання (шкала стандартних значень, з можливістю налаштування), потенціометр

Захист від механічного перевантаження (симетричне струмове перевантаження)

Фіксований поріг

Регульований поріг

Регульований поріг

Регульований поріг

Струмо-часова х-ка

Захист від теплового перевантаження

Фіксований поріг

Фіксований поріг

Розв'язок рівняння теплового балансу

Захист від внутрішніх аварій (несиметричне струмове перевантаження)

Фіксований поріг

Регульований поріг

Регульований поріг

Співвідношення струмового перекосу до перекосу напруги

Захист від обриву кабелю живлення, або обмотки (фазна несиметрія струмів без перевантаження)

+

+

+

+

+

Сигналізація про початок перевантаження

+

+

Опір ізоляції на корпус до вмикання

+

+

+

Пробій обмотки на корпус під час роботи

Диференційні струми витоку «на землю»

Зникнення моменту на валу (захист за мінімальним струмом)

+

+

+

Потужність двигуна, кВт

1, 6-250

2-110

до 60**

2-450

2, 5-315

Кількість вихідних контактів/максимальний струм, А

1/2,5

н/н*

1/2,5

1/1,5

2/5

АПВ

+

+

+

Індикація

світлодіоди

семисегментник

семисегментник

світлодіоди-реле, цифровий дисплей-пульт індикації

світлодіоди

Інтерфейсний вихід

н/н*

–***

RS 485, протокол Modbus

Захист, робоча температура 0С

IP44, +5 – +50

IP30, -30 – +40

н/н*, -25 – +50

н/н*, -40 – +40

IP40, -35 – +55

Розмір

130х105х60

93х93х65

4S

70х85х54

4S

Споживана потужність, ВА

5

10

2

10

3

Вага без трансформаторів струму, кг

0,7

0,5

0,12

0,15

0,2

*н/н - ненормована функція, заявлена, але відсутня в технічних характеристиках;
** - при більших потужностях потрібні додаткові виносні трансформатори струму (у комплект не входять);
*** - обмін інформації між реле й пультом по інфрачервоному каналі.

Як видно з аналізу таблиці №1, представлені пристрої захисту електродвигунів більшості виробників, мало чим відрізняються один від одного за своїми функційними можливостями і значно поступаються блоку УБЗ-301М виробництва компанії «Новатек».
Принципові відмінності полягають у наступному:

- Захист від аварій напруги мережі: обрив, злипання, порушення послідовності, перекіс, перепади напруги. У більшості пристроїв такий контроль, зазвичай, відсутній. У деяких перед вмиканням, у найкращому разі, перевіряється наявність «повнофазності» мережі живлення. У більшості випадків про погану напругу судять лише після вмикання навантаження за струмами, тобто побічно. У блоці УБЗ-301 напруга виміряється як до вмикання (при поганій напрузі навантаження не ввімкнеться), так і після вмикання двигуна;

- Одночасний контроль струмів і напруг необхідний для аналізу виду аварії.Такий аналіз дає можливість застосувати відповідну логіку прийняття рішень. Наприклад, при мережевих аваріях повторний пуск дозволяється, а при аваріях, пов'язаних з ушкодженнями усередині двигуна, - забороняється;

- Виставляння номінальних і робочих струмів. Для правильної роботи пристрою захисту принципово важливо якомога точніше задати значення номінального струму двигуна. Від того, наскільки правильно заданий цей параметр, залежить ефективність і вірогідність ухвалення рішення за різного роду перевантаженнями й іншими струмовими аваріями. Для всіх вітчизняних блоків – це камінь спотикання. В одних він виставляється дуже грубо, в других його виставляння взагалі неможливе, у третіх номінальний струм зовсім не виставляється, а виставляється струм спрацювання (максимальний), тобто захист від перевантаження – фактично захист за максимальним струмом з витримкою часу (якщо струм буде меншим від максимального, але вище за номінальний, двигун буде перевантажений, а захист це не визначить). Наприклад, ряд вітчизняних захисних пристроїв (див. УЗОТЭ-2В), перед їхнім запуском пропонують споживачеві створити на валу електродвигуна максимальне (?) навантаження, зменшуючи його потім до номінального. При цьому виробники таких блоків не повідомляють, як це, в принципі, можна зробити. Точна уставка необхідна для задання критичних параметрів роботи, щодо яких буде проводитися відлік. Відповідно до досліджень, довготермінове використання електродвигуна з навантаженням, яке лише на 5% перевищує номінальне, призводить до 10-кратного скорочення терміну служби обмоток електродвигуна. Таким чином, неможливість точного виставляння номінального струму означає, що ці блоки забезпечують надто грубий захист, що, по суті, не сильно відрізняється від функцій звичайного (набагато дешевшого) теплового реле. В УБЗ-301 номінальний струм виставляється до вмикання навантаження з високим ступенем точності;

- Робота з діючими значеннями струму й напруги. Жоден з відомих захистів не дає такої можливості. Важливість ухвалення рішення за діючими значеннями, особливо струмів, визначається тим, що форми кривих струмів, особливо при пусках, дуже далекі від синусоїди. Якщо приймати рішення не за діючим значенням, а за якимись усередненими сигналами, або (ще гірше) по піках, як це зроблено в багатьох інших пристроях, то такі захисти будуть спрацьовувати хибно або сильно неточно, тож не захищатимуть ефективно навантаження. У блоці УБЗ-301 діюче значення струмів визначається методом векторного й гармонійного аналізу до 7-ї гармоніки включно;

- Захист за тепловим перевантаженням. Застосування мікропроцесорної техніки дозволило в УБЗ-301 застосувати складну математичну обробку сигналів. Зокрема, постійно вимірюючи діюче значення струму, розв’язується рівняння теплового балансу електродвигуна. Таким чином, УБЗ-301 аналізує перевантаження та проводить облік «історії» роботи електродвигуна. Це означає, наприклад, що попередньо навантажений двигун після перевантаження буде відімкнений швидше, ніж попередньо холодний. В інших блоках, у найкращому разі, це відбувається за деякою усередненою струмо-часовою характеристикою, без обліку попередньо накопиченого двигуном тепла. Особливо такий підхід необхідний, коли навантаження на валу електродвигуна змінне з періодичними перевантаженнями. У цьому випадку двигун може одержати теплове перевантаження, перебуваючи в зоні перевантаження короткочасно, періодично вертаючись на номінальне навантаження. Це ж можна віднести до частих пусків. Важливою перевагою такого підходу є те, що він дозволяє обмежити кількість пусків в одиницю часу. Це дуже важливо, тому що двигун, маючи навантаження на валу менше від номінального, може перегрітися від частих пусків. Рівняння теплового балансу розв’язується безупинно, як у процесі роботи двигуна, так і при його зупинках;

- Захист при симетричному/несиметричному перевантаженні фазних/лінійних струмів за складною логікою прийняття рішень (механічні перевантаження, ушкодження усередині двигуна/живильного кабелю тощо);

- Захист за мінімальним робочим або пусковим струмом («сухий хід» для насосів).

Підвищені габарити, вага, енергоспоживання, невеликий діапазон робочих температур говорять про наявність аналогових компонентів у схемі більшості пристроїв. А це означає, що неможливо досягти необхідного рівня надійності й точності.
У блоці УБЗ-301, на відміну від інших, є два гальванічно розв'язаних «сухих» контакти, які необхідні для побудови схеми дистанційного контролю й керування. Він єдиний має інтерфейсний вихід, що дає можливість використання його в проектах АСК ТП і диспетчеризації.

Узагальнюючи все вищевикладене, можна сказати, що на ринку вітчизняного приладобудування нарешті з'явилися недорогі захисні пристрої, які не тільки здатні скласти альтернативу дешевим традиційним засобам захисту: запобіжникам, автоматам, тепловим реле, алей є гідними конкурентами дорогим імпортним пристроям - струмовим реле перевантаження, пристроям плавного пуску, частотним перетворювачам з їхніми убудованими функціями захисту.

Подальший розвиток бачиться в створенні таких же якісних і недорогих вітчизняних пристроїв плавного керування пуском і регулювання швидкістю обертання АД, при збереженні всіх функцій захисту. Такі пристрої повинні давати можливість запобігти більшості причин, що ведуть до виникнення аварійних режимів: великі пускові струми, струмові перевантаження, механічні перевантаження тощо, шляхом зміни напруги й частоти мережі живилення. Вони дозволять оптимізувати роботу АД в різних режимах, забезпечити плавний пуск, безступінчасте регулювання швидкістю, рівномірне обертання двигуна в зоні перевантажень, високі показники ефективності (к.к.д. і коефіцієнт потужності), поліпшать динаміку роботи електропривода. Це дасть можливість знизити зношування механічних ланок, продовжити термін роботи обмоток статора й загалом АД, зменшити енергоспоживання й споживання реактивної потужності.



За матеріалами Всеукраїнської галузевої газети "Електротема"

Теги та ключові фрази
схеми зарядних пристроїв з захистом по струмові і напрузі, захист асинхронних двигунів, скачатъ кино на тел гт-с7070, диференційний захист асинхронних двигунів, пристрій плавного пуску та регулювання швидкості АД, пускові струми ад, ДВИГУН ДО MTD, універсальні блоки захисту АД, дослідження універсальних блоків захисту АД, ефективний захист асинхронних двигунів АД


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.