Электрический двигатель: комплексная релейная защита. Защиты эл двигателей


Виды защиты для электродвигателей

Надежная и бесперебойная работа двигателя обеспе­чивается в первую очередь правильным выбором его номинальной мощности, соблюдением необходимых тре­бований при проектировании электрической схемы, монтаже и эксплуатации электропривода. Однако даже для правильно спроектированных и эксплуатируемых электроприводов всегда остается опас­ность возникновения аварийных и ненормальных для двигателя режимов. На этот случай должны быть предусмотрены средства для ограничения развития ава­рий и предотвращения преждевременного выхода оборудования из строя.

Схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя.

Главным и наиболее действенным средством являет­ся электрическая защита двигателей, выпол­няемая в соответствии с Правилами устройства электро­установок.

В зависимости от характера возможных поврежде­ний и ненормальных режимов работы, различают несколько основных наиболее распространенных видов электрической защиты асинхронных двигателей.

Максимально-токовая защита, именуемая в дальнейшем для краткости максимальной защитой. Аппараты, осуществляющие максимальную защиту (плавкие предохранители, электромагнитные реле, авто­матические выключатели с электромагнитным расцепителем), практически мгновенно, т. е. без выдержки вре­мени, отключает двигатель от сети при появлении в главной цепи или в цепи управления токов короткого замыкания или ненормально больших толчков тока.

Защита от перегрузки, или тепловая защита, предохраняет двигатель от недопустимого перегрева при сравнительно небольших по величине, но продолжительных перегрузках. Аппараты тепловой за­щиты (тепловые реле, автоматические выключатели с тепловым расцепителем) при возникновении перегруз­ки отключают двигатель с определенной выдержкой вре­мени, тем большей, чем меньше перегрузка.

Схема тепловой защиты.

Защита от работы на двух фазах предохраняет двигатель от недопустимого перегрева, который может наступить вследствие обрыва провода или перегорания предохранителя в одной из фаз глав­ной цепи. Защита действует на отключение двигателя. В качестве аппаратов защиты применяются как тепло­вые, так и электромагнитные реле. В последнем случае защита может не иметь выдержки времени.

Защита минимального напряжения (нулевая защита) выполняется с помощью одного или нескольких аппаратов,  действует на отключение дви­гателя при снижении напряжения сети ниже установленного значения, предотвращая возможный перегрев двигателя и опасность его «опрокидывания», т. е. оста­новки вследствие снижения электрического момента. Нулевая защита предохраняет также двигатель от само­произвольного включения после перерыва питания.

Кроме того, существуют и некоторые другие, реже встречающиеся виды защиты (от повышения напряже­ния, однофазных замыканий на землю в сетях с изоли­рованной нейтралью, увеличения скорости вращения привода и т. п.).

Аппараты электрической защиты могут осуще­ствлять один или сразу несколько видов защиты. Так, некоторые автоматические выключатели с комбиниро­ванным расцепителем обеспечивают максимальную за­щиту, защиту от перегрузки и от работы на двух фазах.

Таблица выбора теплового реле.

Одни из аппаратов защиты, например плавкие предохранители, являются аппаратами однократного действия и требуют замены после каждого срабатыва­ния. Другие, такие как электромагнитные и тепловые реле, - аппараты многократного действия. Последние различаются по способу возврата в состояние готовности на аппараты с самовозвратом и с ручным воз­вратом.

Выбор того или иного вида защиты или нескольких одновременно производится в каждом конкретном слу­чае с учетом степени ответственности привода, его мощ­ности и условий работы. Большую пользу могут при­нести анализ данных по аварийности электрооборудова­ния в цехе, на строительной площадке, в мастерской и т. п. определение наиболее часто повторяющихся на­рушений нормальной работы двигателей и технологиче­ского оборудования.

Существенное значение имеют правильный выбор и настройка аппаратов защиты. Например, иногда наблю­дается повышенный выход из строя двигателей из-за работы на двух фазах вследствие сгорания плавкой вставки в одной фазе. Но во многих случаях сгорание вставки происходит не в результате однофазного корот­кого замыкания (пробоя на корпус), а вызвано непра­вильным выбором вставок, установкой в разных фазах случайно найденных предохранителей с разными токами расплавления вставок.

http://fazaa.ru/www.youtube.com/watch?v=fRilXt_Ciik

Опыт многих предприятий пока­зывает, что при высоком качестве ремонта двигателей, тщательном выполнении монтажа, надлежащем уходе за контактами пускателей и контакторов и правильном выборе плавких вставок работа двигателей на двух фа­зах практически исключается и установки специальной защиты не требуется.

Поделитесь полезной статьей:

Top

fazaa.ru

Тепловая защита электродвигателя - Всё о электрике в доме

Виды и аппараты защит электродвигателей

Аппараты максимальной токовой защиты. При работе ЭП может произойти замыкание электрических цепей между собой на землю (корпус), а также увеличение тока в силовых цепях свыше допустимого предела, вызванное стопорением движения исполнительного органа рабочей машины, обрывом одной из фаз питающего напряжения, резким снижением тока возбужден ДПТ. Для защиты ЭП и питающей сети от появляющихся в этих случаях недопустимо больших токов (сверхтоков) предусматривается максимальная токовая защита, которая может реализовываться различными средствами — с помощью плавких предохранителей, реле максимального тока и автоматических выключателей.

Плавкие предохранители (FU) — включаются в каждую линию (фазу) питающей сети между выключателем напряжения сети и контактами линейного контактора КМ, а также в цепи управления. На рисунке 2 показаны соответственно схемы защиты предохранителями АД, ДПТ и цепей управления.

Рисунок 2 – Защита цепей предохранителями

Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка и дугогасительное устройство. Выбор плавкой вставки предохранителей производится по току, который рассчитывается таким образом, чтобы она не перегорала от пускового тока двигателя.

Для защиты электрических цепей ЭП при напряжении до 1000 В применяются следующие типы предохранителей: трубчатые без наполнителя серии ПР2; быстродействующие серии ПНБ-5; с высокой разрывной способностью серии ПП 31; трубчатые разборные с закрытыми патронами и наполнителем серии ПН 2; резьбовые серии ПРС. Плавкие вставки этих предохранителей калибруются на токи от 6 до 1000 А.

Реле максимального тока используются в основном в ЭП средней и большой мощности. Катушки этих реле FA1 и FA2 включаются в две фазы трехфазных двигателей переменного тока и в один или два полюса ДПТ между выключателем QS и контактами линейного контактора КМ. Размыкающие контакты этих реле включаются также в цепь катушки линейного контактора КМ. При возникновении сверхтоков в контролируемых цепях, превышающих токи срабатывания (уставки) реле FA1 и FA2, контакты этих реле размыкаются и силовые контакты линейного контактора КМ отключают двигатель от питающей сети (рис.3).

Уставки реле максимального тока должны выбираться таким образом, чтобы не происходило отключения двигателей при их пуске или других переходных процессах, т. е. когда токи в силовых цепях в несколько раз превышают номинальный уровень.

В качестве реле максимального тока в ЭП применяются реле мгновенного действия серии РЭВ 570 для цепей постоянного тока от 0,6 до 1200 А и серии РЭВ 571Т для цепей переменного тока от 0,6 до 630 А. Время их срабатывания порядка 0,05 с. В схемах управления применяются также реле серий РЭ 70, РЭВ 830, РЭВ 302 и др.

Автоматические воздушные выключатели (автоматы — QF). Эти комплексные многоцелевые аппараты обеспечивают ручное включение и отключение двигателей, их защиту от сверхтоков, перегрузок и снижения питающего напряжения. Для обеспечения выполнения этих функций автомат имеет контактную систему, замыкание и размыкание которой осуществляется вручную с помощью рукоятки или кнопки, максимальное токовое реле и тепловое токовое реле.

Важной частью автомата является механизм свободного сцепления,

который обеспечивает его отключение при поступлении управляющих или защитных воздействий, например при протекании токов перегрузки, коротком замыкании, снижении напряжения сети, а также при необходимости дистанционного отключения автомата.

Упрощенное устройство автомата показано на рисунке 4. Рабочий ток нагрузки протекает через контакт 1 автомата, нагреватель теплового реле 6 и катушку 9 реле максимального тока. При коротком замыкании в контролируемой цепи сердечник 10 реле максимального тока втягивается в катушку 9 и через толкатель 8 воздействует на рычаг 5 механизма свободного расцепления. Последний поворачивается по часовой стрелке и приподнимает защелку 4. При этом освобождается рычаг 3 и, воздействуя на пружину 2, размыкает контакты 1 автомата.

Рисунок 4 – Схема автоматического выключателя (а) и его условное графическое и буквенное обозначение (б)

Аналогично происходит отключение автомата при перегрузке цепи, когда ток в ней больше номинального (расчетного), но меньше тока короткого замыкания. В этом случае ток, проходя по нагревателю 6 теплового реле, вызывает нагрев биметаллической пластины 7, в результате чего свободный конец этой пластины поднимается вверх и через рычаг 5 открывает защелку 4, вызывая этим отключение контактов автомата.

Часто в автоматах применяют тепловые расцепители без нагревателя, в этом случае контролируемый ток пропускается непосредственно через биметаллическую пластину. В маломощных автоматах такой расцепитель может выполнять также функции элемента максимальной токовой защиты.

Автоматические выключатели широко используются для коммутации и защиты силовых и маломощных цепей ЭП всех видов.

Применяемые в ЭП автоматические выключатели серий АП 50, АК 63, А 3000, А 3700, АЕ 2000, ВА, ВАБ, «Электрон» различаются между собой числом контактов (полюсов), уровнями номинальных тока и напряжения, набором и исполнением реализуемых защит, отключающей способностью, быстродействием. Диапазон их номинальных токов составляет 10. 10 000 А, а предельных коммутируемых токов 0,3. 100 кА. Время включения различных автоматов находится в пределах от 0,02 до 0,7 с.

Нулевая защита. При значительном снижении напряжения сети или его исчезновении эта защита обеспечивает отключение двигателей и предотвращает самопроизвольное их включение (самозапуск) после восстановления напряжения.

В тех случаях, когда двигатели управляются кнопками контакторов или магнитных пускателей, нулевая защита осуществляется самими этими аппаратами без применения дополнительных средств. Например, если в схемах исчезло или сильно понизилось напряжение сети, катушка линейного контактора КМ потеряет питание и он отключит двигатель от сети. При восстановлении напряжения включение двигателя возможно только после нажатия на кнопку управления SB2.

Тепловая защита отключает двигатель от источника питания, если, вследствие протекания по его цепям повышенных токов происходит значительный нагрев его обмоток. Такая перегрузка возникает, например, при обрыве одной из фаз трехфазного АД или СД.

Тепловая защита двигателей осуществляется с помощью тепловых, максимальных токовых реле и автоматических выключателей. Тепловые реле (КК) включаются в две-три фазы трехфазных двигателей непосредственно или через трансформаторы тока (рисунок 5). Для защиты ДПТ тепловые реле включаются в один или два полюса цепи их питания. Размыкающие контакты тепловых реле включаются в цепи катушек главных (линейных) контакторов или в цепь защитного реле.

Действие теплового реле основано на эффекте изгибания биметаллической пластинки при нагревании из-за различных температурных коэффициентов линейного расширения образующих ее металлов.

Рисунок 5 – Включение тепловых реле в электрические цепи

В ЭП применяются электротепловые двухполюсные реле серий ТРН на номинальные токи от 0,32 до 40 А, однополюсные реле серий ТРТП на токи от 1,75 до 550 А и трехполюсные реле серий РТЛ на токи от 0,17 до 200 А. Эти реле имеют регулируемую уставку тепловой защиты; при токе 1,2Iном время их срабатывания 20 мин.

Тепловая защита двигателей может осуществляться также автоматическими выключателями и магнитными пускателями, если они имеют встроенные тепловые расцепители.

При повторно-кратковременных режимах работы ЭП, когда процессы нагрева реле и двигателя различны, защита двигателей от перегрузок осуществляется с помощью максимальных токовых реле FA1 и FA2. Токи уставок этих реле выбираются на 20. 30% выше номинального тока двигателя. Так как, ток уставки реле в этом случае ниже пускового тока, то при пуске двигателя его контакты шунтируются контактами реле времени, имеющего выдержку времени несколько большую времени пуска двигателя.

185.154.22.117 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Инструкция по выбору теплового реле для защиты электродвигателя

22.06.2016 нет комментариев 19 005 просмотров

Продолжительная работа механизма на максимуме вызывает перегрев обмоток и порчу изоляции, в результате чего происходит межвитковое замыкание, перерастающее в обширное выгорание полюсов двигателя и дорогостоящий ремонт. Чтобы этого не происходило, в цепь питания устанавливается реле, которое называют тепловым или «теплушкой». По цепи питания данный аппарат контролирует величину тока и при длительном отклонении от номинала установки, размыкает контакты, лишая питания цепь управления, размыкая пусковое устройство. В этой статье мы расскажем, как выбрать тепловое реле для двигателя по мощности и току.

Методика выбора

Чтобы правильно выбрать номинал теплового реле нам необходимо узнать его In (рабочий, номинальный ток) и уже опираясь на эти данные можно подобрать правильный диапазон уставки аппарата.

Правилами технической эксплуатации ПУЭ оговорен этот момент и допускается устанавливать до 125% от номинального тока во взрывобезопасных помещениях, и 100%, т.е. не выше номинала двигателя во взрывоопасных.

Как узнать In? Эту величину можно посмотреть в паспорте электродвигателя, табличке на корпусе.

Как видно на табличке (для увеличения нажмите на картинку) указаны два номинала 4.9А/2.8А для 220В и 380В. Согласно нашей схеме включения нужно выбрать ампераж, ориентируясь на напряжение, и по таблице подобрать реле для защиты электродвигателя с нужным диапазоном.

Для примера рассмотрим, как выбрать тепловую защиту для асинхронного двигателя АИР 80 мощностью 1.1 кВт, подключенного к трехфазной сети 380 вольт. В этом случае наш In будет 2.8А, а допустимый максимальный ток «теплушки» 3.5А (125% от In). Согласно каталогу нам подходит РТЛ 1008-2 с регулируемым диапазоном 2.5 до 4 А.

Что делать, если паспортные данные не известны?

Для этого случая рекомендуем использовать токовые клещи или мультиметр С266, конструкция которого также включает токоизмерительные клещи. С помощью данных приборов нужно определить ток мотора в работе, измерив его на фазах.

В том случае, когда на таблице частично читаются данные, размещаем таблицу с паспортными данными асинхронных двигателей широко распространенных в народном хозяйстве (тип АИР). С помощью нее возможно определить In.

Кстати, недавно мы рассмотрели принцип действия и устройство тепловых реле. с чем настоятельно рекомендуем вам ознакомиться!

В зависимости от токовой нагрузки будет различаться и время срабатывания защиты, при 125% должно быть порядка 20 минут. В диаграмме ниже указана векторная кривая зависимости кратности тока от In и времени срабатывания.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме:

Надеемся, прочитав нашу статью, вам стало понятно, как выбрать тепловое реле для двигателя по номинальному току, а также мощности самого электродвигателя. Как вы видите, условия выбора аппарата не сложные, т.к. можно без формул и сложных вычислений подобрать подходящий номинал, используя таблицу!

Советуем также прочитать:

Нравится( 0 ) Не нравится( 0 )

Аварийные ситуации в работе асинхронного двигателя и методы защиты

Асинхронный двигатель является наиболее надёжным из всех электродвигателей. Он просто устроен, поэтому при правильной эксплуатации может прослужить очень долго. Но чтобы это произошло, потребуется защита от тех или иных проблем, которые могут сократить срок его службы. Если случается аварийный режим необходимо своевременно и быстро отключить электродвигатель, чтобы авария не получила разрушительного развития.

Наиболее распространёнными аварийными ситуациями и соответствующими им видами защиты являются:

  • Короткие замыкания. В такой ситуации превышение заданных величин токов в обмотках должно вызвать срабатывание защиты, которая выполнит отключение от сети.
  • Перегрузка, в результате которой температура всего движка увеличивается.
  • Проблемы с напряжением, которое либо уменьшается, либо пропадает.
  • Исчезновение напряжения на одной из фаз.

В схемах защиты используются плавкие предохранители. реле и магнитные пускатели с автоматическими выключателями. Схема может быть построена таким образом, что будет выполняться сразу несколько видов защиты асинхронного двигателя. Например, могут быть использованы автоматические выключатели с коммутациями и при перегрузках, и при коротких замыканиях. Плавкие предохранители имеют одноразовое действие и требуют вмешательства оператора для замены.

Реле и магнитные пускатели срабатывают многократно, но могут отличаться по способу восстановления исходного состояния. Для них возможен либо автоматический самовозврат, либо установка вручную. Защиту надо выбирать, основываясь на:

  • предназначении привода, в котором работает асинхронный двигатель;
  • электромеханических параметрах привода;
  • условиях окружающей среды;
  • возможности обслуживания персоналом.
  • Главными качествами защиты должна быть простота в эксплуатации и надёжность.

Любой асинхронный двигатель должен иметь защиту от коротких замыканий. При этом она должна быть спроектирована и настроена с учётом тока пуска и торможения, которые могут превышать номинальный ток почти в десять раз. Но необходимо учитывать и возможность замыканий в обмотке движка в разных местах. При таких ситуациях защитное срабатывание должно произойти при величине тока меньшей, чем при пуске асинхронного двигателя. Поскольку такие требования противоречат друг другу защиту приходится делать с задержкой отключения. Если за это время ток, который двигатель потребляет из сети, существенно увеличится, она сработает.

Требования к защите при коротких замыканиях в асинхронных двигателях заложены в ПУЭ, которые требуют следующее (показано на изображении ниже).

  • Место установки – перед зажимами движка на ответвлении к нему.
  • Надёжное отключение при коротких замыканиях на его зажимах.

Точки на изображении:

  • К1 – однофазное замыкание на землю в сетях с заземлением нейтрали;
  • К2 – двухфазное замыкание;
  • К3 – трёхфазное короткое замыкание.

Ток перегрузки движка надо учитывать только в тех приводах, в которых возможны нарушения нормального технологического процесса с большими внешними усилиями, приложенными к валу. При этом надо учитывать перегрузочную способность электродвигателя. Если защита от перегрузки срабатывает слишком часто, вероятнее всего то, что мощность движка не соответствует назначению. В таких случаях недопустимы ложные срабатывания, которые устраняются правильным выбором и качественной регулировкой компонентов защиты.

Короткие замыкания и защита от перегрузок

Простейшая защита от замыканий содержит только плавкие предохранители. Они применяются в диапазоне мощностей двигателей до 100 кВт. Однако при их использование возможно перегорание не всех трёх предохранителей. Поэтому движок может искусственно оказаться с одной или двумя отключенными фазными обмотками. В зависимости от назначения электропривода существуют разные критерии выбора предохранителей.

Если у привода нагрузка вентиляторного типа, для которой характерен лёгкий пуск, номинальный ток плавкой вставки выбирается не менее 40% от величины пускового тока. Этот критерий применим для металлорежущих станков, вентиляторов, насосов и т.п. у которых переходный процесс длится от двух до пяти секунд. Если время переходного процесса более длительное от десяти до двадцати секунд номинальный ток плавкой вставки должен быть не менее 50% от величины пускового тока. Этот критерий применим для приводов с валом заторможенных нагрузкой. К ним можно отнести дробилки, центрифуги, шаровые мельницы.

Если имеется группа из нескольких электродвигателей, предохранители ставятся на каждый из них и на распределительный щит. На нём в каждой фазе устанавливается предохранитель с номинальным током равным сумме номинальных токов предохранителей всех движков. Если величина пускового тока не известна, а мощность Р асинхронного двигателя менее 100 кВт, можно выбрать приблизительное значение номинального тока I предохранителя таким способом:

Для более точного срабатывания и для всего диапазона мощностей асинхронных двигателей применяются схемы защиты с реле. Такие схемы позволяют учесть токи пуска и торможения и не реагировать на них. Срабатывание реле приводит к выключению магнитного пускателя и обесточиванию двигателя. Эти так называемые «максимальные» реле в зависимости от конструкции имеют катушку, рассчитанную на токи от десятых долей Ампера до сотен Ампер, а так же контакты, отключающие ток в катушке магнитного пускателя.

Погрешность их срабатывания обычно не превышает десяти процентов. Возврат в исходное состояние конструктивно наиболее часто сделан вручную. Типовая схема защиты показана на изображении. РМ – обозначения максимальных реле, Л – обозначение магнитного пускателя.

Максимальные реле также применяются и для защиты от перегрузки. Но при этом в схему вводится реле времени, которое позволяет сделать настройку её без учёта пусковых токов.

Тепловая защита

Тепловое реле является альтернативным способом защиты электродвигателя с определённой инерцией срабатывания. Принцип действия основан на использовании биметаллической пластины, которая нагревается током обмоток двигателя. Деформация пластины приводит к срабатыванию контактов, необходимых для отключения движка.

Надёжность такой защиты зависит от подобия тепловых процессов в реле и в двигателе. Такое возможно только при достаточно длительном перерыве между включениями и выключениями движка. Условия окружающей среды для двигателя и для элементов тепловой защиты должны быть одинаковыми.

Скорость срабатывания тепловых реле тем меньше, чем больше ток, протекающий через нагревательные элементы или же саму пластину в зависимости от конструкции. При больших значениях токов в обмотках асинхронного двигателя подключение выполняется с использованием трансформаторов тока. Существуют модели магнитных пускателей со встроенными в них тепловыми реле.

Основными электрическими параметрами являются

  • номинальное напряжение. Это максимальное напряжение в сети допустимое для использования реле.
  • Номинальный ток, при котором реле работает длительно и не срабатывает при этом.

Тепловая защита не способна реагировать на токи короткого замыкания и недопустимые кратковременные перегрузки. Поэтому её надо использовать совместно хотя бы с плавкими предохранителями.

Более совершенной разновидностью защиты электродвигателя от недопустимого нагрева является схема с использованием специального датчика тепла. Такой тепловой сенсор располагается на самом движке в том или ином месте. Некоторые модели двигателей имеют встроенный биметаллический сенсор – контакт, подключаемый к защите.

Понижение напряжения и пропадание фазы

Полностью нагруженный асинхронный двигатель, работающий при пониженном напряжении, быстро нагревается. Если в нём есть встроенный тепловой сенсор, сработает тепловая защита. Если такового нет, необходима защита от понижения напряжения. Для этих целей служат реле, которые срабатывают при снижении напряжения и подают сигнал на отключение движка. На схеме ниже это РН .

Восстановление исходного состояния защиты обычно выполняется вручную или автоматически, но с задержкой во времени для каждого двигателя при их группе. Иначе одновременный групповой запуск после восстановления опять-таки может вызвать повторное понижение напряжения в сети и новое отключение.

Специальная защита от пропадания фазы, то есть от работы только на двух фазах ПУЭ предусматривает только в таких приводах, где возможны неприемлемые по своей тяжести последствия. Экономически целесообразно не изготовление и установка такой защиты, а ликвидация причин, приводящих к такому режиму работы.

Самыми последними техническими решениями в построении защиты электродвигателей являются автоматические выключатели с воздушным гашением дуги. Некоторые модели совмещают в себе возможности рубильника, контактора, максимального и теплового реле и выполняют соответствующие защитные функции. В таком автомате контакты размыкаются мощной взведенной пружиной. Освобождение её происходит в зависимости от типа исполнительного элемента — электромагнитного или теплового.

Источники: http://studopedia.ru/2_20958_vidi-i-apparati-zashchit-elektrodvigateley.html, http://samelectrik.ru/instrukciya-po-vyboru-teplovogo-rele-dlya-zashhity-elektrodvigatelya.html, http://podvi.ru/elektrodvigatel/zashhita-asinxronnogo-dvigatelya.html

electricremont.ru

Электрический двигатель: комплексная релейная защита

Практически нет в эксплуатации техники, где не использовался бы электродвигатель. Этот вид электромеханических приводов самой разной конфигурации применяется повсеместно. С конструктивной точки зрения, электромотор – оборудование несложное, вполне понятное и простое. Однако работа электродвигателя сопровождается значительными нагрузками разного характера. Именно поэтому на практике применяются реле защиты двигателя, функциональность которых также носит разносторонний характер. Степень же эффективности защиты электромотора, определяется схемными решениями внедрения реле и датчиков контроля.

Содержимое публикации

Схема комплексной защиты двигателя

Существуют различные типы защитных реле, предназначенных исключить сбои двигателя при работе. Этими реле определяется рабочие состояние мотора, выходящее за рамки нормы, что в конечном итоге приводит к срабатыванию автоматического выключателя.

Комплексная защита двигателя обеспечивает контроль:

  • нарушений в обмотках и связанных цепях;
  • чрезмерной перегрузки и короткого замыкания;
  • дисбаланса трёхфазного и однофазного напряжения;
  • изменения порядка чередования фаз и коммутационных напряжений.

Основная характеристика защитных реле двигателя — это зависимость уменьшения времени срабатывания от увеличения магнитуды тока повреждения.

Устройства из серии приборов, гарантирующих целостность моторов при работе электрических двигателей в тяжелых эксплуатационных условиях

Рассмотрим различные варианты защиты, применяемые к традиционным электрическим двигателям, находящимся в эксплуатации.

Перечень защит и предназначение

Список часто применяемых защитных решений состоит из шести реализуемых функций:

  1. Перегрузка по току.
  2. Перегрев статорных обмоток.
  3. Перегрев ротора.
  4. Пониженное напряжение.
  5. Дисбаланс и пофазный сбой.
  6. Реверс фаз.

Прежде чем подробнее рассмотреть отмеченные схемы защиты, логичным видится разделить двигатели на две группы эксплуатационного статуса – значимые и малозначимые.

Перегрузка двигателя по току

Это основной функционал защиты, направленный на предотвращение короткого замыкания обмоток статора. Здесь предохранители и элементы прямого действия используются для защиты статорных обмоток двигателя.

Применительно к малозначимым сервисным моторам, для автоматического отключения используется мгновенное реле с обратно-зависимым временем реагирования на фазные перегрузки по току.

Схема защиты двигателя от перегрузки по току и замыканий на землю: 1, 2, 3 — трансформаторы тока; 4, 5, 6 — устройства отсечки по току; Ф1, Ф2, Ф3 — линейные фазы; 7 — земля

Реле чередования фаз обычно настраиваются на 3,5-4 кратное превышение рабочего тока двигателя, с учётом достаточной задержки по времени, чтобы исключить срабатывание в моменты запуска мотора.

Для сервисных двигателей высокой значимости реле тока с обратно-зависимым временем срабатывания, как правило, не используются. Причиной тому является задействованный автоматический выключатель непосредственно в цепи двигателя.

Перегрев статорных обмоток

Критичное состояние, в основном обусловленное непрерывной перегрузкой, торможением ротора или дисбалансом тока статора. Для полной защиты, в данном случае, трёхфазный двигатель необходимо оснастить элементами контроля перегрузки на каждой фазе.

Здесь для защиты малозначимых сервисных двигателей обычно используется защита от перегрузки по току либо прямое срабатывание на отключение от источника питания в случае перегрузки.

Если номинальная мощность двигателя превышает 1000 кВт, вместо одиночного реле с резистивным датчиком температуры, как правило, используется реле обратно-зависимого времени срабатывания по току.

Термисторы предельной температуры для статора двигателя: 1 — залуженная часть проводника 7-10 мм; 2 — размер длины 510 — 530 мм; 3 — длина термистора 12 мм; 4 — диаметр термистора 3 мм; Дуговые соединения длиной 200 мм

Для значимых моторов автоматическое отключение применяют по желанию. В качестве главного защитника от перегрева статорных обмоток используется тепловое реле.

Фактор перегрева ротора (фазного)

Защита от перегрева ротора часто встречается в двигателях с раневым (фазным) ротором. Увеличение тока ротора отражается на токе статора, что требует включения защиты от превышения тока статора.

Настройка реле защиты статора по току в целом составляет величину, равную току полной нагрузки, увеличенному в 1,6 раза. Этого значения вполне достаточно, чтобы определить перегрев фазного ротора и включить блокировку.

Защита от пониженного напряжения

Электродвигатель потребляет чрезмерный ток при работе под напряжением ниже установленной нормы. Поэтому защита от недостатка напряжения или перенапряжения должна обеспечиваться датчиками перегрузки или чувствительными температурными элементами.

Чтобы избежать перегрева, двигатель необходимо обесточить на 40-50 минут даже в случае небольших перегрузок, превышающих 10 — 15% норматива.

Классический вариант термального контроля статорной обмотки: Т — датчики температуры, встроенные непосредственно среди обмоточных проводников

Защитное реле следует использовать для контроля нагрева ротора двигателя из-за токов обратной последовательности, возникающих в статоре по причине дисбаланса напряжения питания.

Дисбаланс и пофазный сбой

Несбалансированное трехфазное питание также вызывает протекание тока обратной последовательности в обмотках статора двигателя. Подобное состояние вызывает перегрев обмотки статора и ротора (фазного).

Несбалансированное состояние, кратковременно передаваемое двигателю, необходимо контролировать и  поддерживать на таком уровне, чтобы избежать появления непрерывного состояния дисбаланса.

Рекомендуется применять реле защиты двигателя, чувствительное  на отказ обмотки статора. Например, на межфазное замыкание или короткое замыкание на землю.

Предпочтительно реле контроля межфазного замыкания питать от положительной фазы, а для защиты от замыканий на землю использовать дифференциальное реле мгновенной отсечки, подключенное в цепь контура трансформатора тока.

Непредусмотренный реверс фазы

В некоторых случаях реверс фазы видится опасным явлением для мотора. Например, такое состояние может негативно отражаться на работе лифтового оборудования, кранов, подъемников, некоторых видов общественного транспорта.

Здесь обязательно следует предусматривать защиту от реверса фаз – специализированное реле. Работа реле реверса фазы основана на электромагнитном принципе. Прибор содержит дисковый двигатель, приводимый в движение магнитной системой.

Плата и схема устройства реверса фазы: 1 — автоматический выключатель или плавкая вставка; 2 — защита от перегрузки; 3 — фаза текущая; 4 — реверс фазы; 5 — электродвигатель

Если отмечается правильная последовательность фаз, диск формирует крутящий момент в положительном направлении. Следовательно, вспомогательный контакт удерживается в закрытом положении.

Когда фиксируется реверс фазы, крутящий момент диска изменяется на противоположное направление. Следовательно, вспомогательный контакт переключается в открытое положение.

Эта система коммутации используется для защиты, в частности – для управления автоматическим выключателем.

Традиционная защита асинхронных двигателей

Схема защиты трехфазных асинхронных двигателей небольшой мощности показана на рисунке ниже. Магнитный контактный пускатель содержит группу кнопок пуска и останова, связанных соответствующими вспомогательными контактами, защитными устройствами перегрузки или недогрузки.

Стартовая кнопка (КН1) представляет собой обычный прямой контактный переключатель, который обычно удерживается в нормально открытом состоянии усилием пружины. В свою очередь кнопка останова (КН2) удерживается в состоянии нормально закрытом также посредством пружины.

Стоит нажать кнопку пуска (замкнуть линию), рабочая катушка контактора получает питание через контакты (ВК) реле перегрузки (Р1-Р3). Образованное магнитное поле катушки притягивает металлический сердечник контактора.

В результате замыкаются три главных контакта (К1-К3) магнитного пускателя, через которые электродвигатель (М) соединяется с трёхфазным источником питания.

Схема пуска, останова и аварийной блокировки: П1, П2, П3 — плавкие предохранители; Р1, Р2, Р3 — токовые реле; ВК — контакты блокировки; КП — катушка пускателя; К1, К2, К3 — контакторы пускателя; КН1 — кнопка пуска; КН2 — кнопка останова; М- мотор

Пока кнопка «пуск» (КН1) замкнута, цепь питания проходит через контакты кнопки «стоп» (КН2) и катушку магнитного пускателя (КП). Между тем, цепь питания катушки индуктивности теперь уже поддерживается иной схемой.

Поддержка осуществляется вспомогательными контактами (ВК) реле с токовым управлением (Р1-Р3), поэтому возврат кнопки «пуск» в исходное положение ситуацию не изменит. Контактор останется замкнутым, а двигатель в работе.

Как работает функционал защиты

Обычно двигатели мощностью до 20 кВт рассматриваются как маломощные аппараты. Максимум защиты таких моторов обеспечивается:

  • предохранителями с высокой отключающей способностью,
  • биметаллическими реле и
  • реле напряжения.

Все эти элементы защиты собраны, как правило, в структуре магнитного пускателя.

Чаще всего выгорание линейных предохранителей защиты двигателя отмечается на одной фазе. Этот обрыв может оставаться не обнаруженным, даже если двигатель защищён обычным биметаллическим реле.

Структура предохранителя: 1 — торцевая крышка; 2 — кремнезём; 3 — фарфоровый корпус; 4 — выступ крепежа; 5 — предохраняющий элемент; 6 — оловянный сплав; 7 — конструкция управления дугой

Обнаружение обрыва фазы зачастую не дают и реле напряжения, подключенные на каждой линии. Несмотря на обрыв одной фазы, схемой обмоток электродвигателя поддерживается значительная обратная ЭДС на клемме фазы, находящейся в обрыве.

Поэтому уровень напряжения на реле остаётся достаточно высоким, что не приводит к срабатыванию. Однако сложности обнаружения подобных дефектов вполне преодолимы.

Достаточно использовать дополнительный набор из трех реле, управляемых по току. Подключение наглядно демонстрирует схема защиты двигателя, показанная выше.

Защитные функции токовых реле

Управляемые током реле — устройства простые, но обладающие эффектом мгновенной отсечки. Конструктивно прибор состоит из следующих деталей:

  • катушка тока;
  • один или несколько нормально разомкнутых контактов.

Механизм движения контактов управляются ЭДС катушки тока. Традиционно токовые реле подключаются на каждой фазе последовательно с плавкими защитными предохранителями.

Когда срабатывает магнитный пускатель, электродвигатель запускается, ток питания течёт через катушку. Магнитодвижущая сила катушки (ЭДС) воздействует на механику и замыкает контакты реле. Цепь питания мотора замыкается.

Блокиратор токовой перегрузки: 1 — электрические коннекторы; 2 — индикатор отключения; 3 — тест; 4 — клеммы для проводников двигателя; 5 — сигнальный контакт; 6 — кнопка сброса; 7 — селектор «авто» или «ручной»; 8 — кнопка останова; 9 — шкала установки тока; 10 — механическая защёлка

Если, вдруг, случится обрыв фазы, ток катушки индуктивности снижается, контакты соответствующего реле переключаются в нормально-открытое положение.

Учитывая, что контакты всех трех защитных реле соединяются последовательно, цепь питания мотора разомкнётся.

Защитные функции тепловых реле

Все классические конструкции моторов предполагают использование опорных и упорных подшипников. В зависимости от мощности электродвигателей, может устанавливаться тот или иной вид подшипников, либо оба вида вместе.

Неисправность подшипника любого вида нередко приводит к полной остановке вращения ротора. Внезапное механическое заклинивание, в свою очередь, провоцирует резкий подъём тока статорной обмотки двигателя и последующий перегрев.

Здесь токовая защита не способна удовлетворительно реагировать на событие. Как правило, этот вид защиты настроен с учётом стартового тока двигателя и короткой временной составляющей. Проблема клина может быть решена только путём внедрения защиты от тепловой перегрузки.

Также защиту в данном случае допустимо обеспечить индивидуальным модулем, настроенным на определенное время срабатывания по току. В случае применения тепловой отсечки, разумно ставить датчик температуры, встроенный непосредственно в подшипниковый узел.

Теоретический минимум по защите электродвигателей

zetsila.ru

Способы защиты трехфазных асинхронных электродвигателей

Трехфазные электродвигатели при случайном отключении одной из фаз быстро перегреваются и выходят из строя, если их вовремя не отключить от сети. Поэтому были разработаны различные системы автоматических защитных отключающих устройств, однако они либо сложны, либо недостаточно чувствительны.

Схема пуска трехфазного асинхронного электродвигателя включением на пусковую схему «звезда».

Устройства защиты можно условно разделить на релейные и диодно-транзисторные.

Релейные, в отличие от диодно-транзисторных, более просты в изготовлении. Рассмотрим несколько релейных схем автоматической защиты трехфазного двигателя при случайном отключении одной из фаз питания электрической сети.

Первый способ

Первый способ защиты трехфазных асинхронных электродвигателей.

Это самый распространенный способ, проверенный временем. Защита двигателя от отключения одной фазы обеспечивается применением теплового реле ТЗ. Смысл этой защиты состоит в том, что постоянная нагревания теплового реле подбирается таким же образом, что и постоянная нагревания электродвигателя. То есть, проще говоря, реле нагревается так же, как и двигатель. И при превышении температуры выше допустимой реле отключает двигатель. При отключении одной фазы ток через другие фазы резко возрастает, двигатель и тепловое реле начинают быстро нагреваться, что вызывает срабатывание теплового реле. Способ хорош и тем, что обеспечивает и защиту двигателя от перегрузки и пробоя одной фазы на корпус. Но для надежной защиты от пробоя на корпус двигатель обязательно должен быть заземлен или занулен. Недостаток этого способа в том, что его нужно достаточно точно подбирать и настраивать. В идеале его номинальный ток должен быть такой же, как и у двигателя.

Второй способ

Второй способ защиты трехфазных асинхронных электродвигателей.

В обычную систему запуска трехфазного двигателя введено дополнительное реле Р с нормально разомкнутыми контактами Р1. При наличии напряжения в трехфазной сети обмотка дополнительного реле Р постоянно находится под напряжением и контакты Р1 замкнуты. При нажатии кнопки "Пуск" через обмотку электромагнита магнитного пускателя МП проходит ток, и системой контактов МП1 электродвигатель подключается к трехфазной сети. При случайном отключении от сети провода А реле Р будет обесточено, контакты Р1 разомкнутся, отключив от сети обмотку магнитного пускателя, который системой контактов МП1 отключит двигатель от сети. При отключении от сети проводов В и С обесточивается непосредственно обмотка магнитного пускателя. В качестве дополнительного реле Р используется реле переменного тока типа МКУ-48.

Третий способ

Третий способ защиты трехфазных асинхронных электродвигателей.

Защитное устройство основано на принципе создания искусственной нулевой точки (точка 1'), образованной тремя одинаковыми конденсаторами С1-С3. Между этой точкой и нулевым проводом 0' включено дополнительное реле Р с нормально замкнутыми контактами. При нормальной работе электродвигателя напряжение в точке 0' равно нулю, и ток через обмотку реле не протекает. При отключении одного из линейных проводов сети нарушается электрическая симметрия трехфазной системы, в точке 0' появляется напряжение, реле Р срабатывает и контактами Р1 обесточивает обмотку магнитного пускателя - двигатель отключается. Это устройство обеспечивает более высокую надежность по сравнению с предыдущим. Реле типа МКУ - на рабочее напряжение 36 В. Конденсаторы С1-С3 - бумажные, емкостью 4-10 мкф, на рабочее напряжение не ниже удвоенного фазного. Чувствительность устройства настолько высока, что иногда двигатель может отключиться в результате нарушения электрической симметрии, вызванного подключением посторонних однофазных потребителей, питающихся от этой сети. Чувствительность можно понизить, применив конденсаторы меньшей емкости.

Четвертый способ

Четвертый способ защиты трехфазных асинхронных электродвигателей.

Схема защитного устройства аналогична схеме, рассмотренной во втором способе. При нажатии кнопки "Пуск" включается реле Р, контактами Р1 замыкая цепь питания катушки магнитного пускателя МП. Магнитный пускатель срабатывает и контактами МП1 включает электродвигатель. При обрыве линейных проводов В или С отключается реле Р, при обрыве провода А или С - магнитный пускатель МП. В обоих случаях электродвигатель выключается контактами магнитного пускателя МП1. По сравнению со схемой защитного устройства трехфазного двигателя, рассмотренной в первом способе, это устройство имеет преимущество: дополнительное реле Р при выключенном двигателе обесточено.

Поделитесь полезной статьей:

Top

fazaa.ru

Электронные реле защиты электрических двигателей — Студопедия.Нет

Цель работы - изучить принцип действия, устройство и назначение электронных реле защиты асинхронных двигателей.

 

Программа работы:

1. Изучить аварийные режимы асинхронных двигателейи основныеметоды их защиты.

2. Изучить принцип действия и устройство универсальных встроенных защит.

3. Изучить принцип действия и назначение фазочувствительных устройств защиты.

Основные аварийные режимы электродвигателей и их функциональные связи.

 

    Чтобы правильно защитить электродвигатели, необходимо знать причины их отказов. Основные аварийные режимы возникают из-за:

обрыва фазы (ОФ)                              40...50 %

заторможения ротора (ЗР)                               20...25 %

технологических перегрузок (TП)                            8...10 %

нарушения охлаждения (НО)                                    8...10 %

понижения сопротивления изоляции  (ПСИ)             10...15 %

    Основной аварийный режим электродвигателей в сельском хозяйстве - обрыв одной фазы. Если этот режим является следствием однофазного короткого замыкания, то ЭДС, генерируемая в поврежденной фазе электродвигателями, работавшими на двух фазах, по исправной цепи со стороны двигателей создает через место короткого замыкания потенциал в нулевом проводе, который может быть причиной поражения животных и людей электрическим током.

    Из рисунке 12видно, что на изменение физических параметров, указанных в скобках под названием каждого аварийного режима, должно реагировать устройство защиты, не допуская отказа двигателя или нарушения электробезопасности. Анализируя функциональные связи, можно определить оптимальную область применения каждого вида защиты и обосновать технические требования к устройствам защиты в зависимости от назначения.

   

Рисунок 12 -Функциональные связи видов защиты

 

Встроенная температурная защита (устройство УВТЗ), косвенно реагирующая на аварийные режимы, контролируя их следствие - перегрев обмотки, особенно эффективна при нарушении охлаждения, а также при частых резких перегрузках, пусках и реверсах, когда моделировать тепловыепроцессы электродвигателя тепловым реле или электронной схемой почти невозможно. Однако УВТЗ недостаточно эффективна при заторможенном роторе электродвигателя и обрыве фазы и совершенно не реагирует на понижение сопротивления изоляции. Это серьезный недостаток защиты. При использовании УВТЗ в статорную обмотку двигателя необходимо установить три позистора, а для соединения двигателя с пускозащитной аппаратурой нужно применять дополнительные провода. Все это ограничивает применение УВТЗ в сельском хозяйстве.

Различные схемы дополнительной защиты электродвигателей также ограниченно применяют в сельском хозяйстве. Так, например, устройства контролирующие напряжение или ток нулевой последовательности неизбежно создают ложные отключения двигателей при реальной асимметрии сельских электрических сетей. Все устройства защиты по минимальному напряжению и реле обрыва фаз реагируют на обрыв фаз только в том случае, если он произошел до места установки защиты. Реле минимального тока не срабатывают при перегрузке и выявляют только обрыв фазы, а реле максимального тока, наоборот, защищают электродвигатели от перегрузок и коротких замыканий и не реагируют на обрыв фазы. Известные устройства контроля сопротивления изоляции или токов утечки не срабатывают при иных аварийных режимах электродвигателей. Вот почему их можно применять только совместно с другим устройством защиты.

 

Встроенная температурная зашита

 

Нагрев обмотки можно контролировать различными температурными датчиками, например терморезисторами, в том числе позисторами, если их установить в статорной обмотке. Так как датчики температуры встраивают в статорные обмотки, то такую защиту электродвигателей называют встроенной.

Несмотря на указанные преимущества встроенной защиты, ей свойствен ряд существенных недостатков, ограничивающих ее применение.

Защита по температуре статорной обмотки является косвенной, реагирующей не на причину, а на следствие аварийного режима. При явных аварийных режимах, таких, как заторможение ротора электродвигателя или незапускание его на двух фазах, электродвигатель сразу не отключается, а остается в аварийном режиме до опасного перегрева статорной обмотки, что вызывает интенсивное старение изоляции, а в некоторых случаях сгорание статорной обмотки (при повышенной температурной инерции датчиков). Ограничивает использование встроенной температурной защиты и то обстоятельство, что в условиях хозяйств устанавливать температурные датчики в статорные обмотки электродвигателей нельзя. Это можно делать на заводах при изготовлении электродвигателей или в мастерских при их перемотке, потому что датчики должны быть установлены до пропитки обмотки, а вмешательство в обмотку готового электродвигателя недопустимо. Во всех случаях применения встроенной защиты необходимы дополнительные провода длясоединение датчиков с пускозащитной аппаратурой. Кроме того, встроенная температурная защита не обеспечивает электробезопасности, допуская работу электродвигателей на двух фазах. Это особенно опасно в животноводческих помещениях. Следовательно, встроенную температурную защиту нельзя рассматривать как самую перспективную, особенно в сельском хозяйстве, где основными аварийными режимами являются обрыв фаз и заторможение (незапускание) электродвигателей, при которых сама встроенная защита может стать причиной аварий. Во многих случаях большую надежность защиты обеспечиваютфазочувствительные устройства.

Позисторы.

Позисторы характеризуются положительным температурным коэффициентом сопротивления. Фактически при низких температурах у позистора отрицательный температурный коэффициент сопротивления, а при температуре срабатывания он становится положительным и достаточно большим. Благодаря этому сопротивление позистора резко, почти

 

 

Рисунок 13- Температурная характеристика позистора

 

Из характеристики (рисунок 13) видно, что в диапазоне температур 110...130° С сопротивление позистора меняется от 100 до 10000 Ом. Такое резкое изменение сопротивления легко позволяет создавать соответствующие устройства защиты, которые срабатывают в указанном диапазоне температур с высокой точностью. Габаритные размеры позисторов достаточно малы, их удобно устанавливать в статорные обмотки трехфазных электродвигателей любой мощности.

    Температуру срабатывания позисторов, при которой происходит резкий скачок сопротивления, называют классификационной, так как она согласована с допустимой температурой изоляции соответствующего класса.

Таблица 1 -Основные параметры отечественных позисторов типа СТ14-ХХ

Параметр

Ед. изм.

ХХ – модификация позистора

- 1А - 1 Б - 2 -115 - 2 -130 - 2 -145 - 2 -160
Классификационная температура (Твкл) оС 130 105 115 130 145 160
Сопротивление при  +25 оС Ом от 40 до 150 от 40 до 150 от 40 до 150 от 40 до 150 от 40 до 150 от 40 до 150
Сопротивление при Твкл=-5оС Ом 50 50 550 550 550 550
Сопротивление при Твкл=+5оС Ом 1330 1330 1330 1330 1330 1330
Срок службы ч 13000 13000 20000 20000 20000 20000
Максимальная допустим.мощность Вт 0,6 0,8 0,75 0,85 0,95 1,05
Рабочие температуры оС от –40 до +145 от –40 до +120 от –60 до +145 от –60 до +145 от –60 до +160 от –60 до +175
Макс.допустимая температура оС 190 170 195 210 225 240

 

Из параметров приведённых, в таблице1 можно сделать вывод, что у всех позисторов с различной классификационной температурой одинаковые выходные параметры. Это означает, что аппараты защиты, которые подключаются к позисторам, взаимозаменяемы независимо от класса изоляции электродвигателя. Согласуют только типы позисторов при их установке в статорные обмотки электродвигателей. Часть электродвигателей, в том числе сельскохозяйственного исполнения, выпускают со встроеннымипозисторами. В этом случае в обозначение двигателей серии 4А добавляется буква Б, например электродвигатель 4А132М4БУЗ.

Устройство защиты типа УВТЗ-1М (рисунок 3) включают в себе узел питания, усилитель и выходное реле КV. Узел питания состоит из диодного моста VD1...VD4, ограничивающих резисторов R1, R2 и R4 и стабилитронов VD5 и VD8. Усилитель выполнен на транзисторах VT1...VТ4 и тиристоре VS.

 

 

 

Рисунок 14 - Принципиальная схема реле УВТЗ-1М

 

Схема УВТЗ-1М работает следующим образом. Если температура обмотки электродвигателя ниже предельно допустимого значения, то сопротивление позисторов мало и напряжение, поступающее на транзистор VТ4, будет больше значения порога срабатывания усилительного каскада VТЗ, VТ4. определяемого делителями R6, R7, R8. В этом случае транзистор VТ4 будет открыт, транзистор VТ1 и тиристор VS закрыты, а реле КV обесточено.

При увеличении температуры обмоток электродвигателя сверх предельно допустимого значения сопротивление позисторов резко возрастает, и сигнал, поступающий на транзистор VТ4 уменьшается. Тогда транзистор VТ4 закрывается, а VТ1 открывается. Тиристоры VS и выходное реле КV включаются; контакты реле КV размыкают цепь питания катушки магнитного пускателя, который отключает электродвигатель от сети.

Устройство УВТЗ-1М осуществляет также самоконтроль - отключает электродвигатель при возникновении неисправности вцепи датчиков - позисторов.

Как уже указывалось, устройства встроенной температурной защиты не обеспечивают надежной защиты электродвигателей с заторможенным ротором, в том числе не запустившихся на двух фазах из-за температурной инерции встроенных позисторов. Кроме того, эта защита не обеспечивает электробезопасности. Поэтому УВТЗ-1М было усовершенствовано - дополнено быстродействующей зашитой от обрыва фаз.

 

Рисунок 15 - Принципиальная схема реле УВТЗ-5

 

УВТЗ-5 (рисунок 15) состоит из усовершенствованной схемы температурной защиты, собранной на транзисторах VТ1...VТ5. и схемы контроля напряжения нулевой последовательности (искусственной звезды из трех резисторов R1, R2 и RЗ). Трансформатор ТV служит для развязки фазы питания и искусственной звезды. Схема температурной защиты имеет более высокую помехоустойчивость, чем УВТЗ-1М.

Схема работает следующим образом. При температуре обмоток электродвигателя, не превышающей допустимую, и при симметричной системе напряжений трехфазной сети ток поступает на схему через катушку KVгерконового реле. При этом транзисторы VT1, VT2, VT5 и тиристоры VSзакрыты, а транзисторы VT3 и VT4 открыты, герконовое реле KV включено.

При аварийном увеличении температуры обмоток срабатывают позисторы (или один позистор). Транзистор VT2 открывается, а VT4 закрывается. Тиристор VS открывается и шунтирует KV. Контакт герконового реле размыкается, что приводит к отключению электродвигателя.

При возникновении обрыва фазы на первичной обмотке трансформатора TV появляется напряжение нулевой последовательности, при этом транзистор VT5 открывается, а VT4 закрывается, тиристор VS открывается и шунтирует катушку KV. Это снова приводит к отключению электродвигателя. Таким образом, УВТЗ-5 моментально реагирует на обрыв фазы, не допуская опасной роботы электродвигателя внеполнофазном режиме или его перегрева при незапускании на двух фазах. УВТЗ-5 особенно эффективно, если искусственная звезда подключена непосредственно к клеммам электродвигателя. На обрыв фаз после пускозащитной аппаратуры схема контроля напряжения нулевой последовательности не реагирует.

 

studopedia.net

Защита электродвигателей напряжением до 1кВ. — КиберПедия

Для эл.двигателей переменного тока должна предусма­триваться защита от многофазных замыканий в сетях с глухозаземлённойнейтралью - также от однофазных замыканий, защита от токов перегрузки и защита минимального напряжения. Для ДПТ должны предусматри­ваться защиты от КЗ. При необходимости дополнительно могут уста­навливаться защиты от перегрузки и от чрезмерного повышения ча­стоты вращения.

Для защиты эл.двигателей от КЗ должны применяться предохранители или автоматические выключатели.Номинальные токи плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей должны выбираться таким обра­зом, чтобы обеспечивалось надёжное отключение КЗ на зажимах эл.двигателя и вместе с тем, чтобы эл.двигате­ли при нормальных для данной электроустановки толчках тока не отключались этой защитой.

Защита минимального напряжения.

Должна устанавливаться в следующих случаях:для ДПТ, которые не допускают непосредственного включения в сеть;для эл.двигателей механизмов, самозапуск которых после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности; для ответственных эл.двигателей, для которых необходим самозапуск, если их включение производится при помощи контакторов и пускателей с удерживающей обмоткой, должны применяться в цепи управления механические или электрические устройства выдержки времени, обеспечивающие включение эл.двигателя при восстано­влении напряжения в течение заданного времени. Для таких эл.­двигателей, если это допустимо по условиям технологическою процес­са и условиям безопасности, можно также вместо кнопок управления применять выключатели, чтобы цепь удерживающей обмотки оставалась замкнутой помимо вспомогательных контактов пускателя и этим обеспечивалось автоматическое обратное включение при восстановлении напряжения независимо от времени перерыва пи­тания.

 

Защита электродвигателей от перегрузки и КЗ.

Должна устана­вливаться в случаях, когда возможна перегрузка механизма по техно­логическим причинам, а также когда при особо тяжелых условиях пу­ска или самозапуска необходимо ограничить длительность пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловым реле или другими устройствами.Защита от перегрузки должна действовать на отключение, на сиг­нал или на разгрузку механизма, если разгрузка возможна.Применение защиты от перегрузки не требуется для эл.двига­телей с повторно-кратковременным режимом работы.Защита от КЗ в эл.двигателях переменного и постоян­ного тока должна предусматриваться:

1)в электроустановках с заземлённой нейтралью - во всех фазах или полюсах;

2)в электроустановках с изолированной нейтралью - при защите предохранителями - во всех фазах или полюсах;при защите автоматическими выключателями - не менее чем в двух фазах или одном полюсе, при этом в пределах одной и той же электроустановки защиту следует осуществлять в одних и тех же фазах или полюсах.Зашита эл.двигателей переменного тока от перегрузок дол­жна выполняться:в двух фазах при защите эл.двигателей от КЗ предохраните­лями;в одной фазе при защите эл.двигателей от КЗ автоматически­ми выключателями.Защита ДПТ от перегрузок дол­жна выполняться в одном полюсе.

Конденсаторные установки.

Конденсаторной установкой называется электро­установка, состоящая из конденсаторов, относящегося к ним вспомога­тельного электрооборудования (выключателей, разъединителей, раз­рядных резисторов, устройств регулирования, защиты и т.п.) и ошиновки. Конденсаторная установка может состоять из одной или несколь­ких конденсаторных батарей или из одного или нескольких отдельно установленных единичных конденсаторов, присоединённых к сети че­рез коммутационные аппараты.Конденсаторной батареей называется группа еди­ничных конденсаторов, электрически соединённых между собой.Единичным конденсатором называется конструк­тивное соединение одного или нескольких конденсаторных элементов в общем корпусе с наружными выводами.

Конденсаторные батареи.

Конденсаторные батареи на напряжение выше 10 кВ соби­раются из однофазных конденсаторов путём их параллельно-последо­вательного соединения. Число последовательных рядов конденсаторов выбирается так, чтобы в нормальных режимах работы токовая нагруз­ка на конденсаторы не превышала номинального значения. Число кон­денсаторов в ряду должно быть таким, чтобы при отключении одного из них из-за перегорания предохранителя напряжение на оставшихся конденсаторах ряда не превышало 110% номинального.Конденсаторные батареи на напряжение 10 кВ и ниже дол­жны собираться, как правило, из конденсаторов с номинальным на­пряжением, равным номинальному напряжению сети. При этом допу­скается длительная работа единичных конденсаторов с напряжением не более 110% номинального.

Защита.

Конденсаторные установки в целом должны иметь защиту от токов КЗ, действующую на отключение без выдержки времени. За­щита должна быть отстроена от токов включения установки и толчков тока при перенапряжениях.Конденсаторная установка в целом должна иметь защиту от повышения напряжения, отключающую батарею при повышении действующего значения напряжения сверх допустимого. Отключение установки следует производить с выдержкой времени 3-5 мин. По­вторное включение конденсаторной установки допускается после сни­жения напряжения в сети до номинального значения, но не ранее чем через 5 мин после её отключения. Защита не требуется, если батарея выбрана с учётом максимально возможного значения напряжения це­пи, т.е. так, что при повышении напряжения к единичному конденса­тору не может быть длительно приложено напряжение более 110 % номинального.Вслучаях, когда возможна перегрузка конденсаторов тока­ми высших гармоник, должна быть предусмотрена релейная защита, отключающая конденсаторную установку с выдержкой времени при действующем значении тока для единичных конденсаторов, превы­шающем 130% номинального.Для конденсаторной батареи, имеющей две или более па­раллельные ветви, рекомендуется применять защиту, срабатывающую при нарушении равенства токов ветвей.На батареях с параллельно-последовательным включением конденсаторов каждый конденсатор выше 1,05 кВ должен быть защи­щён внешним предохранителем, срабатывающим при пробое конден­сатора. Конденсаторы 1,05 кВ и ниже должны иметь встроенные внутрь корпуса плавкие предохранители по одному на каждую секцию, срабатывающие при пробое секции.На конденсаторной установке должны предусматриваться приспособления для заземления несущих металлических конструк­ций, которые могут находиться под напряжением при работе уста­новки.

 

cyberpedia.su

Электрические аппараты защиты трёхфазных асинхронных электродвигателей

Описание слайда:

Защита электродвигателей от понижения или исчезновения напряжения Защита от понижения или исчезновения напряжения (нулевая защита) выполняется с помощью одного или нескольких электромагнитных аппаратов, действует на отключение двигателя при перерыве питания или снижении напряжения сети ниже установленного значения и предохраняет двигатель от самопроизвольного включения после ликвидации перерыва питания или восстановления нормального напряжения сети. Асинхронный двигатель нельзя оставлять в работе при длительных глубоких снижениях напряжения сети во избежание перегрева, особенно если двигатель полностью нагружен. После отключения по КЗ происходит самозапуск электродвигателей, подключенных к секции или системе шин, на которых во время КЗ имело место снижение напряжения. Токи самозапуска, в несколько раз превышающие номинальные, проходят по питающим линиям (или трансформаторам) собственных нужд. В результате напряжение на шинах собственных нужд, а следовательно, и на электродвигателях понижается настолько, что вращающий момент на валу электродвигателя может оказаться недостаточным для его проворота. Самозапуск электродвигателей может не произойти, если напряжение на шинах окажется ниже 55-65 % Iном. Для того чтобы обеспечить пуск наиболее ответственных электродвигателей, устанавливается защита минимального напряжения, отключающая неответственные электродвигатели, отсутствие которых в течение некоторого времени не отразится на производственном процессе. При этом уменьшается суммарный ток самозапуска и повышается напряжение на шинах собственных нужд, благодаря чему обеспечивается самозапуск ответственных электродвигателей. В некоторых случаях при длительном отсутствии напряжения защита минимального напряжения отключает и ответственные электродвигатели. Это необходимо, в частности, для пуска схемы АВР электродвигателей, а также по технологии производства. Так, например, в случае остановки всех дымососов необходимо отключить мельничные и дутьевые вентиляторы и питатели пыли; в случае остановки дутьевых вентиляторов - мельничные вентиляторы и питатели пыли. Отключение ответственных электродвигателей защитой минимального напряжения производится также в тех случаях, когда их самозапуск недопустим по условиям техники безопасности или из-за опасности повреждения приводимых механизмов. Для этих целей и предусматривается защита от понижения или исчезновения напряжения, называемая обычно нулевой защитой. Аппаратами этой защиты являются контакторы, магнитные пускатели и специально установленные электромагнитные реле напряжения. При питании главной цепи и цепи управления от одной сети (например, схемы рис.2 и 3) и кнопочном управлении нулевая защита осуществляется контактором или магнитным пускателем КМ. Действительно, при исчезновении напряжения в сети контактор КМ отпадает, а включение его вновь возможно лишь после нажатия кнопки "Пуск" (SB1) при условии, что напряжение сети будет не меньше 0,85Uн.с. Объясняется это тем, что контакторы переменного тока и магнитные пускатели имеют напряжение надежного срабатывания не менее 0,85Uн.с. Напряжение возврата у них обычно не превышает (0,4-0,5)Uн.с.

myslide.ru