Тепловая защита электродвигателя: Тепловая защита электродвигателя | Полезные статьи

Содержание

Тепловая защита электродвигателя | Полезные статьи

В процессе эксплуатации электродвигателя могут возникнуть неполадки, причиной которых являются тепловые перегрузки. Они появляются в результате пропадания одной из фаз, питающих двигатель. При этом ток в два раза превышает номинальный, что и приводит к перегреву обмотки статора. Еще одной причиной могут стать проблемы, в результате которых вал вращается с затруднением. Это происходит, когда электродвигатель работает под большой нагрузкой или выходят из строя подшипники. В результате перегрева разрушается изоляция обмотки статора, следствием чего становится короткое замыкание и выход оборудования из строя. Чтобы этого не произошло, используется тепловая защита двигателя, позволяющая своевременно обеспечить технику при появлении больших токов. Когда необходима тепловая защита электродвигателя. Сегодня тепловая защита электродвигателя устанавливается на всем промышленном оборудовании, на бытовой технике и электроинструментах. Она отлично зарекомендовала себя в следующих случаях:

  • при неправильных процессах во время пуска или торможения двигателя;
  • во время длительных перегрузок;
  • при повышенной частоте включения;
  • при значительных колебаниях напряжения электросети;
  • во время обрыва фаз;
  • при включении оборудования с заклиненным ротором;
  • при заклинивании приводных механизмов оборудования.

Для надежной защиты используют тепловое реле для электродвигателя, автоматические выключатели, предохранители с магнитными пускателями, плавкие вставки. Максимальную эффективность дает комплексное использование этих элементов. Принцип действия теплового реле электродвигателя. Встроенная тепловая защита электродвигателя базируется на применении реле с биметаллической пластиной. Она состоит из двух частей, созданных из металлов с различным коэффициентом линейного расширения. Ток оказывает на пластину тепловое воздействие и в результате неравномерного расширения составных частей она изгибается.

При определенной температуре, на которую настроено реле, изогнутая пластина достигает положение, при котором воздействует на защелку расцепителя. Это действие, усиленное пружиной, позволяет максимально быстро разъединить цепь. В обратное положение пластину можно вернуть нажатием предназначенной для этого кнопки. Конструкция и выбор теплового релеКонструкция тепловой защиты зависит от ее назначения, рабочего тока и способа установки реле. Производители выпускают сегодня тепловые реле как в составе автоматических выключателей и пускателей, так и в виде отдельных электроустановочных изделий. Есть возможность выбрать реле с ручным возвратом или с автоматическим самовозвратом в исходное положение.Выбор теплового реле для электродвигателя зависит от потребляемого тока. Регулируется величина срабатывания в небольшом диапазоне, поэтому подбирать реле нужно тщательно. Нагревается пластина при прохождении тока по специальной спирали, намотанной на пластину. При включении двигателя пусковой ток в несколько раз сильнее номинальной величины, но волноваться, что реле сработает не стоит.
Нагревается пластина медленно и кратковременные мощные токи не успевают привести защиту в действие. Время срабатывания регулируется длиной токопроводящей спирали: чем оно больше, тем больше витков на пластине. В ряде случаев нагревательным элементом может выступить непосредственно биметаллическая пластина. Выбор реле производится либо по марке двигателя, на который она будет установлена, либо по специальным таблицам, учитывающим номинальный ток.

Защита электродвигателя

Защита электродвигателя

В электродвигателях, как и в многих других электротехнических, устройствах, могут возникать аварийные ситуации. Если вовремя не принять меры, то в худшем случае, из-за поломки электродвигателя, могут выйти из строя и другие элементы энергосистемы.

Для повышения ресурса безаварийной работы двигателя и повышения эксплуатационной надежности, концерн Русэлпром предлагает использовать защиту двигателей.

Применение защиты удорожает двигатель, поэтому выбор типа и количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки. Правильный выбор защиты двигателя позволяет получить необходимый эффект с обоснованными затратами.  

Как правило, для двигателей напряжением до 1000 Вт предусматривается:
  • защита от коротких замыканий;
  • защита от перегрузки.

Короткое замыкание в электродвигателе может привести к росту тока, более чем в 12 раз в течение очень короткого промежутка времени (около 10 мс). Для защиты двигателей от коротких замыканий должны применяться предохранители или автоматические выключатели.

Защита от перегрузки устанавливается в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении.

Для защиты двигателя от перегрузки используется:

  • Тепловая защита;
  • Температурная защита;
  • Максимально токовая защита;
  • Минимально токовая защита;
  • Фазочувствительная защита.

Температурная защита

Наиболее эффективной защитой двигателей является температурная защита.

Температурная защита реагирует на увеличение температуры наиболее нагретых частей двигателя с мощью встроенных температурных датчиков и через устройства температурной защиты воздействует на цепь управления контактора или пускателя и отключает двигатель.

Любой двигатель производства концерна «Русэлпром» по заказу потребителя может быть укомплектован встроенными температурными датчиками для защиты двигателей в аварийных режимах, следствием которых может быть нагрев обмотки до недопустимой температуры.

В качестве датчиков используются полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом — позисторы. Датчики встраиваются в лобовые части обмотки статора со стороны противоположной вентилятору наружного обдува по одному в каждую фазу, соединяются последовательно. Концы цепи датчиков выводятся на специальные клеммы в коробке выводов.

К этим клеммам подключают реле или иной аппарат, реагирующий на сигнал датчиков.

Датчики реагируют только на температуру, и их действие не зависит от причин возникновения опасного нагрева. Поэтому такая система обеспечивает защиту двигателя как в режимах с медленным нагреванием (перегрузка, работа на двух фазах), так и в режимах с быстрым нагреванием (заклинивание ротора, выход из строя подшипников и другое).

Согласно требованиям ГОСТ 27895 (МЭК 60034$11) температура срабатывания защиты должна соответствовать значениям, приведенным в таблице.

Пороги термозащиты

Тепловой режим Значение температуры обмотки статора для систем изоляции класса нагревостойкости, град. С
B F H
Установившийся (Предельно допустимое среднее значение) 120 140 165
Медленной нагревание (Срабатывание защиты) 145 170 195
Быстрое нагревание (Срабатывание защиты) 200 225 250

Характеристики датчиков температурной защиты

Двигатели с датчиками температурной защиты имеют встроенные в каждую фазу обмотки и соединённые последовательно терморезисторы типа СТ14-2-145 по ТУ11-85 ОЖО468. 165ТУ или другие терморезисторы с аналогичными параметрами.

В вводном устройстве двигателей предусмотрены клеммы для подсоединения цепи терморезисторов к исполнительному устройству температурной защиты.

Температура срабатывания датчиков температурной защиты:

Класс нагревостойкости изоляции двигателя Обозначения типа позистора по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ Пороговая температура срабатывания позистора, град. С.
В CТ-14А-2-130 130
F CТ-14А-2-145 145
H CТ-14А-2-160 160

Срабатывание температурной защиты происходит при возрастании температуры обмотки до значения, указанного в таблице 13, и температуре позистора, указанной в таблице 13. 1. Время срабатывания защиты не превышает 15 с. Исполнительное устройство температурной защиты должно отключать силовую цепь двигателя при достижении сопротивления цепи термодатчиков 2100- 450 Ом.

Сопротивление одного позистора составляет 30 — 140 Ом при 25 градусах C, сопротивление цепи из 3 позисторов составляет 250±160 Ом.

Сопротивление изоляции цепи терморезисторов относительно обмоток статора двигателя при температуре окружающей среды (25 +5)°C составляет:

  • В практически холодном состоянии двигателя находится в пределах от 120 до 480 Ом. Измерительное напряжение при контроле не более 2,5 В.
  • В номинальном режиме работы двигателей при установившемся тепловом состоянии (температура обмотки двигателя <= 140 °C) не более 1650 Ом.

Напряжение, подаваемое на цепь терморезисторов, не более 7,5 В.

Исполнительные устройства

В качестве исполнительного устройства температурной защиты применяется любое устройство позволяющее отключать силовую цепь двигателя при достижении цепью терморезисторов сопротивления в диапазоне 1650-2400 Ом.

Время срабатывания устройства температурной защиты при этом должно быть не более 1 с.

Способы защиты электродвигателей | Техпривод

Верный признак того, что с двигателем происходит что-то неладное — значительное повышение температуры корпуса. Причины перегрева могут быть разные:

  • выход за пределы параметров питающего напряжения
  • неправильное подключение схемы питания
  • электрическая неисправность двигателя
  • механическая неисправность двигателя
  • перегрузка электродвигателя со стороны нагрузки
  • несоответствие условий окружающей среды

Рассмотрим различные способы защиты электродвигателя от перегрева и связанного с ним понижения механической мощности.

Защита от перегрузки

Перегрузка приводит к повышению тока обмоток. Если ток превысит номинальное значение для данного двигателя и условий работы, привод начнет перегреваться.

Для защиты от перегрузки по току используют тепловые реле и автоматы защиты. Настройка защитного устройства должна проводиться в соответствии с номинальным током двигателя. Если в нормальном режиме двигатель работает на мощности ниже номинальной, уставку теплового реле или автомата защиты целесообразно понизить, измерив рабочий ток привода.

Защита от короткого замыкания

Короткое замыкание (КЗ) может произойти не только в обмотке двигателя, но также в коробке с клеммами, в питающем кабеле или пусковой схеме. По этой причине целесообразно устанавливать защиту от КЗ на вводе питания пускателя. Обычно применяют предохранители и защитные автоматы, причем трехполюсные автоматы предпочтительнее, поскольку в случае аварии они полностью отключают питание от электродвигателя — при коротком замыкании срабатывает электромагнитный расцепитель.

Выход за пределы параметров питающего напряжения

Согласно ГОСТ 28173, электродвигатели могут эксплуатироваться при отклонении напряжения ±5% или отклонении частоты ±2%. При выходе за эти диапазоны мощность двигателя окажется ниже номинальной, поскольку температура обмоток статора может быть слишком высока.

Уровень напряжения контролируется с помощью реле контроля фаз, которые могут отключать двигатель в случае выхода напряжения по любой из фаз за установленные пределы. Дополнительные функции реле – контроль обрыва, чередования и асимметрии фаз.

Существуют также специализированные реле защиты двигателя, которые могут контролировать множество других параметров – перегруз или недогруз двигателя, асимметрию токов, перегрев и др.

Особенности защиты при питании двигателя через преобразователь частоты, где напряжение и частота значительно отклоняются от номинала, будут рассмотрены ниже.

Защита от перегрева

Источник перегрева может находиться в обмотке статора, в роторе, подшипниках, в месте электрического подключения. Во всех перечисленных случаях тепловая энергия выделяется на корпусе электродвигателя. Как правило, источником нагрева является обмотка, поэтому температурные датчики обычно устанавливают около нее, в лобовой части двигателя, которая меньше всего охлаждается вентилятором обдува.

В качестве датчиков используют полупроводниковые PTC терморезисторы (термисторы или позисторы). Термисторная защита наиболее эффективна, поскольку реагирует на все возможные причины возникновения перегрева — заклинивание подшипников или нагрузки (быстрое нагревание), перегрузка, обрыв фазы или плохое охлаждение (медленное нагревание).

Стандартное сопротивление позистора при температуре +25°С должно быть не более 300 Ом. При повышении температуры до пороговой сопротивление резко возрастает до значений более 2 кОм.

Если электродвигатель расположен в ответственном месте, целесообразно установить несколько датчиков внутри него и на корпусе с целью постоянного мониторинга и быстрого реагирования на внештатные ситуации.

Для защиты от перегрева корпуса очень важно обеспечить правильную работу воздушного охлаждения. В системе охлаждения используется вентилятор обдува, крыльчатка которого насажена на вал электродвигателя. Эффективность обдува снижается с повышением температуры окружающей среды. Рабочая мощность двигателя может быть равна номинальной при температуре среды не выше 40°С.

При повышении температуры воздуха мощность на валу должна быть снижена, иначе двигатель начнет перегреваться. Так, при температуре окружающей среды +60°С мощность не должна превышать 82% от номинала.

На перегрев двигателя также влияет высота его установки над уровнем моря. Это связано с меньшей эффективностью отбора тепла воздушным потоком на больших высотах. Например, если на высотах до 1000 м рабочая мощность может быть равна номинальной, то на высоте 4000 м мощность необходимо снизить до 80%.

На большой высоте и при высокой температуре окружающей среды можно не понижать механическую мощность , если обеспечить принудительное интенсивное охлаждение. Более того, при интенсивном охлаждении и нормальных условиях работы можно добиться мощности выше номинала. В таких случаях нужно уделить особое внимание мониторингу температуры двигателя.

Защита двигателя при использовании частотного преобразователя

Преобразователь частоты – это электронное устройство, способное реализовать программно или аппаратно различные виды защиты.

Частотный преобразователь позволяет изменять скорость вращения вала. При этом изменяется не только частота питающего напряжения, но и величина напряжения. Важно правильно устанавливать рабочие точки на вольт-частотной характеристике двигателя.

В частном случае отношение напряжения к частоте является константой. Однако, исходя из принципов и задач регулирования, можно менять это отношение, изменяя форму кривой регулирования. Например, из-за понижения момента на низких частотах прибегают к увеличению минимального выходного напряжения, что, при злоупотреблении, может привести к перегреву.

При работе двигателя от частотного преобразователя, когда скорость вращения может быть гораздо меньше номинала, необходимо устанавливать принудительное независимое воздушное охлаждение.

Другие полезные материалы:
Электротехнический дайджест. Выпуск №1
Работа частотника с однофазным двигателем
Техническое обслуживание преобразователя частоты
Почему греется электродвигатель

Термисторная защита электродвигателей и реле термисторной защиты двигателя

Термисторная (позисторная) защита электродвигателей

Сложность конструкции тепловых реле к пускателям электродвигателей, недостаточная надежность систем защиты на их основе, привели к созданию тепловой защиты, реагирующей непосредственно на температуру обмоток электродвигателя. При этом датчики температуры устанавливаются на обмотке двигателя.  Другими словами, осуществляется непосредственный контроль измерения нагрева двигателя. Прямая защита двигателя через контроль температуры обмотки даже при тяжелейших условиях окружающей среды обеспечивает полную защиту двигателя, оснащенного температурными датчиками с положительным коэффициентом сопротивления (PTC). Температурные датчики PTC встроены в обмотки электродвигателя (укладываются в обмотку двигателя изготовителем двигателей).

Термочувствительные защитные устройства: термисторы, позисторы

 

В качестве датчиков температуры получили применение термисторы и позисторы (РТС – резисторы) — полупроводниковые резисторы, изменяющие свое сопротивление от температуры. Термисторы представляют собой полупроводниковые резисторы с большим отрицательным ТСК. При увеличении температуры сопротивление термистора уменьшается, что используется для схемы отключения двигателя. Для увеличения крутизны зависимости сопротивления от температуры, термисторы, наклеенные на три фазы, включаются параллельно (рисунок 1).

Рисунок 1 – Зависимость сопротивления позисторов и термисторов от температуры: а – последовательное соединение позисторов; б – параллельное соединение термисторов

Позисторы являются нелинейными резисторами с положительным ТСК. При достижении определенной температуры сопротивление позистора скачкообразно увеличивается на несколько порядков.

Для усиления этого эффекта позисторы разных фаз соединяются последовательно. Характеристика позисторов показана на рисунке.

Защита с помощью позистоpoв является более совершенной. В зависимости от класса изоляции обмоток двигателя берутся позисторы на температуру срабатывания =105, 115, 130, 145 и 160 . Эта температура называется классификационной. Позистор резко меняет сопротивление при температура за время не более 12 с. При сопротивление трёх последовательно включенных позисторов должно быть не более 1650 Ом, при температуре их сопротивление должно быть не менее 4000 Ом.

Гарантийный срок службы позисторов 20000 ч. Конструктивно позистор представляет собой диск диаметром 3.5 мм и толщиной 1 мм, покрытый кремне-органической эмалью, создающей необходимую влагостойкость и электрическую прочность изоляции.

 

Рассмотрим схему позисторной защиты, показанную на рисунке 2.

К контактам 1, 2 схемы (рисунок 2, а) подключаются позисторы, установленные на всех трёх фазах двигателя (рисунок 2, б). Транзисторы VТ1, VT2 включены по схеме триггера Шмидта и работают в ключевом режиме. В цепь коллектора транзистора VT3 оконечного каскада включено выходное реле К, которое подает сигнал на обмотку пускателя электродвигателя.

При нормальной температуре обмотки двигателя и связанных с ним позисторов сопротивление последних мало. Сопротивление между точками 1-2 схемы также мало, транзистор VT1 закрыт (на базе малый отрицательный потенциал), транзистор VТ2 открьт (большой потенциал). Отрицательный потенциал на коллекторе транзисторе VT3 мал, и он закрыт. При этом ток в обмотке реле К недостаточен для его срабатывания.

При нагреве обмотки двигателя сопротивление позисторов увеличивается, и при определенном значении этого сопротивления отрицательный потенциал точки 3 достигает напряжения срабатывания триггера. Релейный режим триггера обеспечивается эммитерной обратной связью (сопротивление в цепи эммитера VТ1) и коллекторной обратной связью между коллектором VT2 и базой VT1. При срабатывании триггера VТ2 закрывается, а VT3 — открывается. Срабатывает реле К, замыкая цепи сигнализации и размыкая цепь электромагнита пускателя, после чего обмотка статора отключается от напряжения сети, двигатель останавливается.

Рисунок 2 – Аппарат позисторной защиты с ручным возвратом: а – принципиальная схема; б – схема подключения к двигателю

После охлаждения двигателя его пуск возможен после нажатия кнопки «возврат», при котором триггер возвращается в начальное положение.

В современных электродвигателях позисторы защиты устанавливаются на лобовой части обмоток двигателя. В двигателях прежних разработок позисторы можно приклеивать к лобовой части обмоток.

Достоинства и недостатки термисторной (позисторной) защиты

  • Термочувствительная защита электродвигателей предпочтительней в тех случаях, когда по току невозможно определить с достаточной точностью температуру электродвигателя. Это касается, прежде всего, электродвигателей с продолжительным периодом запуска, частыми операциями включения и отключения (повторно-кратковременный режим работы) или двигателей с регулируемым числом оборотов (при помощи преобразователей частоты). Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении электродвигателей или выходе из строя системы принудительного охлаждения.
  • Термисторная защита эффективна также при сильном загрязнении двигателей или выходе из строя принудительного охлаждения. Следующей областью применения термисторной защиты является температурный контроль в трансформаторах, жидкостях и подшипниках для их защиты от перегрева.
  • Недостатками термисторной защиты является то, что с термисторами или позисторами выпускаются далеко не все типы электродвигателей. Это особенно касается электродвигателей отечественного производства. Термисторы и позисторы могут устанавливаться в электродвигатели только в условиях стационарных мастерских. Температурная характеристика термистора достаточно инерционна и сильно зависит от температуры окружающей среды и от условий эксплуатации самого электродвигателя.
  • Термисторная защита требует наличия специального электронного блока: термисторного устройства защиты электродвигателей, теплового или электронного реле перегрузки, в которых находятся блоки настройки и регулировки, а также выходные электромагнитные реле, служащие для отключения катушки пускателя или электромагнитного расцепителя.

Виды термисторных реле различных производителей:

Реле термисторной защиты двигателя TER-7 ELCO (Чехия)

  • контролирует температуру обмотки электродвигателя в температ. интервале, данном сопротивл. PTC термистора фиксированный настроенный уровень коммутации
  • в качестве считывающего элемента применяетсчя термистор PTC встроенный в обмотку электродвигателя его производителем, возможно использование внешнего PTC сенсора
  • функция ПАМЯТЬ — реле в случае ошибки блокируется до момента вмешательства персонала (наж. кнопки RESET)
    RESET ошибочного состояния:
    a) кнопкой на передней панели
    b) внешним контактом (на расстоянии по двум проводам)
  • функция контроля короткого замыкани или отключения сенсора , состояние нарушения сенсора указывает мигающий красный светодиодный индикатор
  • выходной контакт 2x переключ. 8 A / 250 V AC1
  • состояние превышение температуры обмотки двигателя указывает светящийся красный светодиодный индикатор
  • универсальное напряжение питания AC/ DC 24 — 240 V
  • клеммы сенсора не изолированы гальванически, но их можно замкнуть с клеммой PE без поломки устройства, в случае питания от сети должен быть подключен нейтраль на клемму A2

Реле термисторной защиты электродвигателя РТ-М01-1-15 (МЕАНДР, Россия)

 

  • контролирует температуру двигателей, оснащенные позисторами (термисторы с положительным температурным коэффициентом — РТС резисторы), встроенные в обмотку двигателя ( производителем).
  • коммутируемый ток 5А/250В (пиковый 16А), контакты реле 1з+1р
  • индикация рабочих состояний:
  • (напряжение питания, срабатывание реле, перегрев двигателя, КЗ датчиков)
  • напряжение питания АС 220, 100, 380 (по исполнениям)

Реле контроля температуры двигателя E3TF01 230VAC (PTC), 1 CO, TELE Серия ENYA (Австрия)

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2 или T1-T3
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (1 перекидной)

Реле контроля температуры двигателя G2TF02 (PTC), 2ПК (требуется модуль TR2) TELE Серия GAMMA (Австрия)

  

  • контролируемая величина PTC (контр. температуры двигателя  на повышение) от 6 PTC датчиков
  • диапазон измерения общее сопр. холодн. <1,5kΩ клеммы T1-T2
  • диапазон напряжений питания спомощью модуля питания TR2 или SNT2 * (устанавливается в реле)
  • напряжений питания    230V AC
  • максимальный коммутируемый ток 250V, 5A AC (2 перекидных)

Реле термисторной защиты двигателя CR-810 F&F ЕвроАвтоматика (Белоруссия)

  • контроль температуры электродвигателей, генераторов, трансформаторов и защита их от перегрева
  • датчики РТС устанавливаются в обмотках электродвигателя производителем и в комплект не входят (термисторы РТС соединенные последовательно от 1 до 6 штук)
  • напряжение питания 230V AC и 24V AC/DC
  • максимальный комутируемый ток 16А, 1 переключающий контакт
  • контроль КЗ в цепи термисторных датчиков
  • с ростом температуры электродвигателя растет сопротивление цепи термисторных датчиков, при достижении более 3000 Ом питание отключается (реле разрывает цепь питания катушки контактора), включение происходит автоматически при снижении температуры и соответсвенно сопротивления до 1800 Ом.

Реле контроля температуры двигателя MTR01, MTR02 BMR (Чехия)

  • Реле контролирует температуру обмотки электрического двигателя. Принцип действия основан на измерении сопротивления термистора, встроенного в двигатель.
  • Устройство также контролирует короткое замыкание или пропадание фазы. Реле имеет один выходной перекидной контакт на ток 8 А.
  • Модификация MTR01 24V/ MTR02 24V предназначена для напряжения питания 24 В. Остальные параметры.
  • MTR02 с гальванической изоляцией
  • Сопротивление PTC в раб. режиме 50 Ω < PTC < 3,3 кΩ
  • Сопротивление PTC в авар. режиме PTC > 3,3кΩ или PTC < 50Ω
  • Отключение аварийного режима PTC < 1,8 кΩ + RESET
  • Номинальный ток 8 A (15А — пиковый ток), 1 перекидной контакт

Реле контроля температуры двигателя BTR-12E BTR Electronic Systems, «METZ CONNECT» (Германия)

  • реле термистор применяется для защиты моторов от термических перегрузок, возникающих при механических перегрузках в приводах или при использовании электродвигателей под перенапряжением. Для регистрации температуры применяется РТС = сопротивление с позитивным температурным коэффициентом, которые позиционируются в месте наибольшего нагрева.
  • выпускается с памятью ошибки и без ЗУ (запоминающее  устройство)
  • напряжение питания 230V AC / 24V AC/DC
  • предельно допустимый ток контактов 6А (1 или 2 переключающих контакта)

Реле термической защиты Grundfos MS 220 C Grundfos/Ziehl (Германия)

  • Реле Grundfos MS 220C предназначено для преобразования термисторного сигнала в релейный и передачи его на пускатель в насосах с мощностью двигателя более 3.0 кВт.
  • напряжение питания AC/DC 24 — 240V (и др. в зависимости от исполнения 110,400V)
  • 1 CO, ток контактов 6А

Реле контроля температуры двигателя серии 71.91 и 71.92 Finder (Италия)

Термисторное реле определения температуры для промышленного применения.

Реле Finder термисторной защиты двигателя [71. 91.8.230.0300]

  • 1 нормально разомкнутый контакт, без памяти отказов
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

Реле Finder термисторной защиты двигателя (с памятью) [71.92.8.230.0401]

  • Термисторное реле с памятью отказов
  • 2 перекидных контакта
  • Питание 24 В переменного/постоянного тока или 230 В переменного тока
  • Защита от перегрузок в соответствии с EN 60204-7-3
  • Положительная предохранительная логическая схема размыкает контакт, если значения измерений выходят за пределы приемлемого диапазона
  • Индикация состояния с помощью светодиода
  • Определение температуры с положительным температурным коэффициентом (PTC)
  • Память отказов выбирается переключателем
  • Выявление короткого замыкания с помощью PTC
  • Выявление обрыва провода с помощью PTC

Защита электродвигателя — обзор самых эффективных методов.

Схемы и принцип действия + инструкция с фото

Наверно все знают, что различные устройства работают на основе электрических двигателей. Но для чего нужна защита электродвигателей осознает лишь малая часть пользователей. Оказывается они могут сломаться в результате различных непредвиденных ситуаций.

Чтобы избежать проблем с высокими затратами на ремонт, неприятных простоев и дополнительных материальных потерь используются качественные защитные устройства. Далее разберемся в их устройстве и возможностях.

Краткое содержимое статьи:

Как создается защита для электродвигателя?

Постепенно рассмотрим основные устройства защиты электродвигателей и особенности их эксплуатации. Но сейчас расскажем об трех уровнях защиты:

  • Внешняя версия защиты для предохранения от короткого замыкания. Обычно относится к разным видам либо представлена в виде реле. Они обладают официальным статусом и обязательны к установке согласно нормам безопасности на территории РФ.
  • Внешняя версия защиты электродвигателей от перегрузки помогает предотвратить опасные повреждения либо критические сбои в процессе работы.
  • Встроенный тип защиты спасет в случае заметного перегрева. И это защитит от критических повреждений либо сбоев в процессе эксплуатации. В этом случае обязательны выключатели внешнего типа иногда применяется реле для перезагрузки.

Из-за чего отказывает электродвигатель?

В процессе эксплуатации иногда появляются непредвиденные ситуации, останавливающие работу двигателя. Из-за этого рекомендуется заранее обеспечить надежную защиту электродвигателя.

Можете ознакомиться с фото защиты электродвигателя различного типа чтобы иметь представление о том, как она выглядит.

Рассмотрим случаи отказа электродвигателей в которых с помощью защиты можно избежать серьезных повреждений:

  • Недостаточный уровень электрического снабжения;
  • Высокий уровень подачи напряжения;
  • Быстрое изменение частоты подачи тока;
  • Неправильный монтаж электродвигателя либо хранения его основных элементов;
  • Увеличение температуры и превышение допустимого значения;
  • Недостаточная подача охлаждения;
  • Повышенный уровень температуры окружающей среды;
  • Пониженный уровень атмосферного давления, если эксплуатация двигателя происходит на увеличенной высоте на основе уровня моря;
  • Увеличенная температура рабочей жидкости;
  • Недопустимая вязкость рабочей жидкости;
  • Двигатель часто выключается и включается;
  • Блокирование работы ротора;
  • Неожиданный обрыв фазы.

Чтобы защита электродвигателей от перегрузки справилась с перечисленными проблемами и смогла защитить основные элементы устройства необходимо использовать вариант на основе автоматического отключения.

Часто для этого используется плавкая версия предохранителя, поскольку она отличается простотой и способна выполнить много функций:

Версия на основе плавкого предохранительного выключателя представлена аварийным выключателем и плавким предохранителем, соединенных на основе общего корпуса. Выключатель позволяет размыкать либо замыкать сеть с помощью механического способа, а плавкий предохранитель создает качественную защиту электродвигателя на основе воздействия электрического тока. Однако выключателем пользуются в основном для процесса сервисного обслуживания, когда необходимо остановить передачу тока.

Плавкие версии предохранителей на основе быстрого срабатывания считаются отличными защитниками от коротких замыканий. Но непродолжительные перегрузки могут привести к поломке предохранителей этого вида. Из-за этого рекомендуется использовать их на основе воздействия незначительного переходного напряжения.

Плавкие предохранители на основе задержки срабатывания способны защитить от перегрузки либо различных коротких замыканий. Обычно они способны выдержать 5-краткое увеличение напряжения в течение 10-15 секунд.

Важно: Автоматические версии выключателей отличаются по уровню тока для срабатывания. Из-за этого лучше использовать выключатель способный выдержать максимальный ток в процессе короткого замыкания, появляющегося на основе данной системы.

Тепловое реле

В различных устройствах используется тепловое реле для защиты двигателя от перегрузок под воздействием тока либо перегрева рабочих элементов. Оно создается с помощью металлических пластин, обладающих различным коэффициентом расширения под воздействием тепла. Обычно его предлагают в связке с магнитными пускателями и автоматической защитой.

Автоматическая защита двигателя

Автоматы для защиты электродвигателей помогают обезопасить обмотку от появления короткого замыкания, защищают от нагрузки либо обрыва любой из фаз. Их всегда используют в качестве первого звена защиты в сети питания мотора. Потом используется магнитный пускатель, если необходимо он дополняется тепловым реле.

Каковы критерии выбора, подходящего автомата:

  • Необходимо учитывать величину рабочего тока электродвигателя;
  • Количество, использующихся обмоток;
  • Возможность автомата справляться с током в результате короткого замыкания. Обычные версии работают на уровне до 6 кА, а лучшие до 50 кА. Стоит учитывать и скорость срабатывания у селективных менее 1 секунды, нормальных меньше 0,1 секунды, быстродействующих около 0,005 секунды;
  • Размеры, поскольку большая часть автоматов можно подключать с помощью шины на основе фиксированного типа;
  • Вид расцепления цепи – обычно применяется тепловой либо электромагнитный способ.

Универсальные блоки защиты

Различные универсальные блоки защиты электродвигателей помогают уберечь двигатель с помощью отключения от напряжения либо блокированием возможности запуска.

Они срабатывают в таких случаях:

  • Проблемы с напряжением, характеризующиеся скачками в сети, обрывами фаз, нарушением чередования либо слипания фаз, перекосом фазного или линейного напряжения;
  • Механической перегруженности;
  • Отсутствие крутящего момента для вала ЭД;
  • Опасных эксплуатационной характеристике изоляции корпуса;
  • Если произошло замыкание на землю.

Хотя защита от понижения напряжения, может быть, организована и другими способами мы рассмотрели основные из них. Теперь у вас есть представление о том зачем необходимо защищать электродвигатель, и как это осуществляется с помощью различных способов.

Фото защиты электродвигателя


Устройства встроенной температурной защиты электродвигателей УВТЗ-1 и УВТЗ-4А

Для защиты электродвигателей от коротких замыканий и перегрузок используют сочетание предохранителей с магнитными пускателями, а также автоматические выключатели. Отсутствие в ряде случаев технической возможности постоянной настройки тепловой защиты выдвинули новые требования к разработке встроенной температурной защиты.

Как показывает практика, встроенная температурная защита эффективно отключает электродвигатели при длительных перегрузках, неправильных процессах пуска и торможения, повышенной частоте включении, обрыве фаз, колебаниях напряжения сети в пределах 70. 110% от номинального значения, заклинивании приводного механизма, включении электродвигателя с заклиненным ротором. Повышенной температуре окружающей среды, нарушениях в системе охлаждения.

Температурная защита состоит из температурных датчиков и управляющего устройства.

Температурными датчиками служат полупроводниковые термосопротивления — позисторы пли резисторы, встроенные в лобовую часть обмотки статора (по одному в каждую фазу).

Характерное свойство позистора — высокая чувствительность в узком интервале температур. Например, промышленный позистор СТ5-1, который можно использовать в схеме встроенной температурной защиты электродвигателя, имеет в интервале температур от 60 до 100° практически постоянное сопротивление, а в интервале от 120 до 130° его сопротивление увеличивается в несколько тысяч раз.

В качестве температурных датчиков для устройств встроенной защиты применяют кобальтомарганцевые термосопротивления типа ТР-33, работающие в релейном режиме. Имеется шесть вариантов рабочих групп термосоиротивлений ТР-33, каждой из которых соответствует своп минимальная и максимальная рабочая температура в пределах 5°.

Встроенную защиту с термосопротивлениями ТР-33 настраивают в зависимости от класса изоляции защищаемого электродвигателя. Настройку осуществляют либо изменением напряжения, подаваемого на термосопротивлеиие. либо шунтированиям термосопротивленнй добавочными сопротивлениями.

Наибольшее практическое применение для датчиков встроенной температурной зашиты электродвигателей находят терморезисторы с положительным температурным коэффициентом сопротивления CT14-1A (t°ср—130°) или СТ 14-1 Б (t°ср —105°).

Терморезисторы СТ14-1А изготовляют в виде дисков диаметром 3 и толщиной 1,5 мм. Комплект таких датчиков (три диска из расчета один на фазу) является чувствительным органом защиты, подающим сигнал в управляющее устройство.

В настоящее время выпускают два вида устройств встроенной температурой защиты — УВТЗ-1 и УВТЗ-4А. Принцип их действия одинаков, хотя схема и конструктивное оформление различны.

Устройства температурной защиты унифицированы для всех типоразмеров электродвигателей, взаимозаменяемы и не требуют регулировки и настройки при монтаже и эксплуатации.

Управляющее устройство служит для усиления сигнала, поступающего от встроенных в обмотку статора электродвигателя температурных датчиков, и преобразования в сигнал, управляющий отключением магнитных пускателей (типа ПМЛ, ПМЕ и др.).

Устройство типа УВТЗ-1 состоит из преобразователя и выходного реле. В качестве выходного реле применяют РЗС-6, которое подает сигнал на управление магнитным пускателем.

В схеме автоматически осуществляется самоконтроль за ее работой, то есть обеспечивается гарантия отключения электродвигателя при возникновении неисправности в каком-либо элементе температурной защиты. При выходе из строя датчиков температуры или обрыве цепи их соединения с управляющим устройством последнее не позволяет включить электродвигатель в сеть.

В случае короткого замыкания в цени датчиков с управляющим устройством транзисторы будут закрыты, управляющий переход транзистора обесточен, реле отключается и своими контактами разрывает пень питания катушки магнитного пускателя.

Рис. 1. Схема электрическая принципиальная устройства встроенной температурной защиты электродвигателей УВТЗ-1

Датчики температуры устанавливают в асинхронные двигатели на заводе при их изготовлении или капитальном ремонте, а также в действующие электродвигатели во время эксплуатации. После их установки измеряют сопротивление всей цепи датчиков, которое при температуре 20 ±5° должно быть в пределах 120. 150 Ом.

Измерительный ток применяемого омметра не может превышать 50 мА. а напряжение — 2,5 В. Использовать для этих целей мегомметры не разрешается.

Измеряют сопротивление изоляции датчиков относительно обмотки и корпуса электродвигателя меггомметром на 500 В, причем величина этого сопротивления не должна превышать 0,5 МОм.

Устройство рассчитано для работы в вертикальном положении, допускает установку на стенах и конструкциях, не подверженных ударам или сильной вибрации, и не должно подвергаться постоянному нагреву, в том числе солнечному. Его можно размещать в станциях управления, сборных распределительных устройствах и отдельных шкафах.

Управляющее устройство соединяют с датчиком изолированным проводом сечением не менее 0,5 мм2 для медных проводов и 1,0 мм2 — для алюминиевых.

Проверяют работоспособность смонтированного устройства нажатием кнопки «Пуск» магнитного пускателя. При исправном электродвигателе и правильном соединении датчиков устройства и магнитного пускателя, а также при исправном их состоянии электродвигатель вращается.

Убедившись в его нормальной работе на холостом ходу, необходимо разомкнуть цепь датчиков в коробке выводов электродвигателя. Если при этом электродвигатель отключится от сети, значит, устройство встроенной защиты работает нормально. Повторно проверяют защиту путем замыкания накоротко цепи датчиков в коробке выводов. В этом случае электродвигатель также должен отключиться от сети.

Поддержка

Защита электродвигателя

В электродвигателях, как и в многих других электротехнических, устройствах, могут возникать аварийные ситуации. Если вовремя не принять меры, то в худшем случае, из-за поломки электродвигателя, могут выйти из строя и другие элементы энергосистемы.

Для повышения ресурса безаварийной работы двигателя и повышения эксплуатационной надежности, концерн Русэлпром предлагает использовать защиту двигателей.

Применение защиты удорожает двигатель, поэтому выбор типа и количества защит определяется не только технической, но и экономической целесообразностью их установки. Правильный выбор защиты двигателя позволяет получить необходимый эффект с обоснованными затратами.

Как правило, для двигателей напряжением до 1000 Вт предусматривается:

  • защита от коротких замыканий;
  • защита от перегрузки.

Короткое замыкание в электродвигателе может привести к росту тока, более чем в 12 раз в течение очень короткого промежутка времени (около 10 мс). Для защиты двигателей от коротких замыканий должны применяться предохранители или автоматические выключатели.

Защита от перегрузки устанавливается в тех случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также при тяжелых условиях пуска и для ограничения длительности пуска при пониженном напряжении.

Для защиты двигателя от перегрузки используется:

  • Тепловая защита;
  • Температурная защита;
  • Максимально токовая защита;
  • Минимально токовая защита;
  • Фазочувствительная защита.

Температурная защита

Наиболее эффективной защитой двигателей является температурная защита.

Температурная защита реагирует на увеличение температуры наиболее нагретых частей двигателя с мощью встроенных температурных датчиков и через устройства температурной защиты воздействует на цепь управления контактора или пускателя и отключает двигатель.

Любой двигатель производства концерна «Русэлпром» по заказу потребителя может быть укомплектован встроенными температурными датчиками для защиты двигателей в аварийных режимах, следствием которых может быть нагрев обмотки до недопустимой температуры.

В качестве датчиков используются полупроводниковые терморезисторы с положительным температурным коэффициентом – позисторы. Датчики встраиваются в лобовые части обмотки статора со стороны противоположной вентилятору наружного обдува по одному в каждую фазу, соединяются последовательно. Концы цепи датчиков выводятся на специальные клеммы в коробке выводов. К этим клеммам подключают реле или иной аппарат, реагирующий на сигнал датчиков.

Датчики реагируют только на температуру, и их действие не зависит от причин возникновения опасного нагрева. Поэтому такая система обеспечивает защиту двигателя как в режимах с медленным нагреванием (перегрузка, работа на двух фазах), так и в режимах с быстрым нагреванием (заклинивание ротора, выход из строя подшипников и другое).

Согласно требованиям ГОСТ 27895 (МЭК 60034$11) температура срабатывания защиты должна соответствовать значениям, приведенным в таблице.

Пороги термозащиты

Тепловой режим Значение температуры обмотки статора для систем изоляции класса нагревостойкости, град. С
B F H
Установившийся (Предельно допустимое среднее значение) 120 140 165
Медленной нагревание (Срабатывание защиты) 145 170 195
Быстрое нагревание (Срабатывание защиты) 200 225 250

Характеристики датчиков температурной защиты

Двигатели с датчиками температурной защиты имеют встроенные в каждую фазу обмотки и соединённые последовательно терморезисторы типа СТ14-2-145 по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ или другие терморезисторы с аналогичными параметрами.

В вводном устройстве двигателей предусмотрены клеммы для подсоединения цепи терморезисторов к исполнительному устройству температурной защиты.

Температура срабатывания датчиков температурной защиты:

Класс нагревостойкости изоляции двигателя Обозначения типа позистора по ТУ11-85 ОЖО468.165ТУ Пороговая температура срабатывания позистора, град. С.
В CТ-14А-2-130 130
F CТ-14А-2-145 145
H CТ-14А-2-160 160

Срабатывание температурной защиты происходит при возрастании температуры обмотки до значения, указанного в таблице 13, и температуре позистора, указанной в таблице 13.1. Время срабатывания защиты не превышает 15 с. Исполнительное устройство температурной защиты должно отключать силовую цепь двигателя при достижении сопротивления цепи термодатчиков 2100- 450 Ом.

Сопротивление одного позистора составляет 30 – 140 Ом при 25 градусах C, сопротивление цепи из 3 позисторов составляет 250±160 Ом.

Сопротивление изоляции цепи терморезисторов относительно обмоток статора двигателя при температуре окружающей среды (25 +5)°C составляет:

  • В практически холодном состоянии двигателя находится в пределах от 120 до 480 Ом. Измерительное напряжение при контроле не более 2,5 В.
  • В номинальном режиме работы двигателей при установившемся тепловом состоянии (температура обмотки двигателя

{SOURCE}

Встроенная тепловая защита эл двигателя.

Защита электродвигателя от перегрузки с помощью теплового реле. Плавкие предохранители с задержкой срабатывания

Наверно все знают, что различные устройства работают на основе электрических двигателей. Но для чего нужна защита электродвигателей осознает лишь малая часть пользователей. Оказывается они могут сломаться в результате различных непредвиденных ситуаций.

Чтобы избежать проблем с высокими затратами на ремонт, неприятных простоев и дополнительных материальных потерь используются качественные защитные устройства. Далее разберемся в их устройстве и возможностях.

Как создается защита для электродвигателя?

Постепенно рассмотрим основные устройства защиты электродвигателей и особенности их эксплуатации. Но сейчас расскажем об трех уровнях защиты:

  • Внешняя версия защиты для предохранения от короткого замыкания. Обычно относится к разным видам либо представлена в виде реле. Они обладают официальным статусом и обязательны к установке согласно нормам безопасности на территории РФ.
  • Внешняя версия защиты электродвигателей от перегрузки помогает предотвратить опасные повреждения либо критические сбои в процессе работы.
  • Встроенный тип защиты спасет в случае заметного перегрева. И это защитит от критических повреждений либо сбоев в процессе эксплуатации. В этом случае обязательны выключатели внешнего типа иногда применяется реле для перезагрузки.


Из-за чего отказывает электродвигатель?

В процессе эксплуатации иногда появляются непредвиденные ситуации, останавливающие работу двигателя. Из-за этого рекомендуется заранее обеспечить надежную защиту электродвигателя.

Можете ознакомиться с фото защиты электродвигателя различного типа чтобы иметь представление о том, как она выглядит.

Рассмотрим случаи отказа электродвигателей в которых с помощью защиты можно избежать серьезных повреждений:

  • Недостаточный уровень электрического снабжения;
  • Высокий уровень подачи напряжения;
  • Быстрое изменение частоты подачи тока;
  • Неправильный монтаж электродвигателя либо хранения его основных элементов;
  • Увеличение температуры и превышение допустимого значения;
  • Недостаточная подача охлаждения;
  • Повышенный уровень температуры окружающей среды;
  • Пониженный уровень атмосферного давления, если эксплуатация двигателя происходит на увеличенной высоте на основе уровня моря;
  • Увеличенная температура рабочей жидкости;
  • Недопустимая вязкость рабочей жидкости;
  • Двигатель часто выключается и включается;
  • Блокирование работы ротора;
  • Неожиданный обрыв фазы.

Чтобы защита электродвигателей от перегрузки справилась с перечисленными проблемами и смогла защитить основные элементы устройства необходимо использовать вариант на основе автоматического отключения.

Часто для этого используется плавкая версия предохранителя, поскольку она отличается простотой и способна выполнить много функций:

Версия на основе плавкого предохранительного выключателя представлена аварийным выключателем и плавким предохранителем, соединенных на основе общего корпуса. Выключатель позволяет размыкать либо замыкать сеть с помощью механического способа, а плавкий предохранитель создает качественную защиту электродвигателя на основе воздействия электрического тока. Однако выключателем пользуются в основном для процесса сервисного обслуживания, когда необходимо остановить передачу тока.

Плавкие версии предохранителей на основе быстрого срабатывания считаются отличными защитниками от коротких замыканий. Но непродолжительные перегрузки могут привести к поломке предохранителей этого вида. Из-за этого рекомендуется использовать их на основе воздействия незначительного переходного напряжения.

Плавкие предохранители на основе задержки срабатывания способны защитить от перегрузки либо различных коротких замыканий. Обычно они способны выдержать 5-краткое увеличение напряжения в течение 10-15 секунд.

Важно: Автоматические версии выключателей отличаются по уровню тока для срабатывания. Из-за этого лучше использовать выключатель способный выдержать максимальный ток в процессе короткого замыкания, появляющегося на основе данной системы.

Тепловое реле

В различных устройствах используется тепловое реле для защиты двигателя от перегрузок под воздействием тока либо перегрева рабочих элементов. Оно создается с помощью металлических пластин, обладающих различным коэффициентом расширения под воздействием тепла. Обычно его предлагают в связке с магнитными пускателями и автоматической защитой.

Автоматическая защита двигателя

Автоматы для защиты электродвигателей помогают обезопасить обмотку от появления короткого замыкания, защищают от нагрузки либо обрыва любой из фаз. Их всегда используют в качестве первого звена защиты в сети питания мотора. Потом используется магнитный пускатель, если необходимо он дополняется тепловым реле.

Каковы критерии выбора, подходящего автомата:

  • Необходимо учитывать величину рабочего тока электродвигателя;
  • Количество, использующихся обмоток;
  • Возможность автомата справляться с током в результате короткого замыкания. Обычные версии работают на уровне до 6 кА, а лучшие до 50 кА. Стоит учитывать и скорость срабатывания у селективных менее 1 секунды, нормальных меньше 0,1 секунды, быстродействующих около 0,005 секунды;
  • Размеры, поскольку большая часть автоматов можно подключать с помощью шины на основе фиксированного типа;
  • Вид расцепления цепи – обычно применяется тепловой либо электромагнитный способ.


Универсальные блоки защиты

Различные универсальные блоки защиты электродвигателей помогают уберечь двигатель с помощью отключения от напряжения либо блокированием возможности запуска.

Они срабатывают в таких случаях:

  • Проблемы с напряжением, характеризующиеся скачками в сети, обрывами фаз, нарушением чередования либо слипания фаз, перекосом фазного или линейного напряжения;
  • Механической перегруженности;
  • Отсутствие крутящего момента для вала ЭД;
  • Опасных эксплуатационной характеристике изоляции корпуса;
  • Если произошло замыкание на землю.

Хотя защита от понижения напряжения, может быть, организована и другими способами мы рассмотрели основные из них. Теперь у вас есть представление о том зачем необходимо защищать электродвигатель, и как это осуществляется с помощью различных способов.

Фото защиты электродвигателя

Практически нет в эксплуатации техники, где не использовался бы электрический . 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 эффективности, на которую рассчитана защита электрического двигателя, как правило, определяется схемными решениями внедрения реле и датчиков контроля.

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 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.

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

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 , 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

Для того чтобы избежать непредвиденных сбоев, дорогостоящего ремонта и последующих потерь из-за простоя электродвигателя, очень важно оборудовать двигатель защитным устройством.

Защита двигателя имеет три уровня:

Внешняя защита от короткого замыкания установки . Устройства внешней защиты, как правило, являются предохранителями разных видов или реле защиты от короткого замыкания. Защитные устройства данного типа обязательны и официально утверждены, они устанавливаются в соответствии с правилами безопасности.

Внешняя защита от перегрузок , т.е. защита от перегрузок двигателя насоса, а, следовательно, предотвращение повреждений и сбоев в работе электродвигателя. Это защита по току.

Встроенная защита двигателя с защитой от перегрева , чтобы избежать повреждений и сбоев в работе электродвигателя. Для встроенного устройства защиты всегда требуется внешний выключатель, а для некоторых типов встроенной защиты двигателя требуется даже реле перегрузки.

Возможные условия отказа двигателя

Во время эксплуатации могут возникать различные неисправности. Поэтому очень важно заранее предусмотреть возможность сбоя и его причины и как можно лучше защитить двигатель. Далее приведён перечень условий отказа, при которых можно избежать повреждений электродвигателя:

Низкое качество электроснабжения:

Высокое напряжение

Пониженное напряжение

Несбалансированное напряжение/ ток (скачки)

Изменение частоты

Неверный монтаж, нарушение условий хранения или неисправность самого электродвигателя

Постепенное повышение температуры и выход её за допустимый предел:

Недостаточное охлаждение

Высокая температура окружающей среды

Пониженное атмосферное давление (работа на большой высоте над уровнем моря)

Высокая температура рабочей жидкости

Слишком большая вязкость рабочей жидкости

Частые включения/отключения электродвигателя

Слишком большой момент инерции нагрузки (свой для каждого насоса)

Резкое повышение температуры:

Блокировка ротора

Обрыв фазы

Для защиты сети от перегрузок и короткого замыкания при возникновении каких-либо из перечисленных выше условий отказа необходимо определить, какое устройство защиты сети будет использоваться. Оно должно автоматически отключать питание от сети. Плавкий предохранитель является простейшим устройством, выполняющим две функции. Как правило, плавкие предохранители соединяются между собой при помощи аварийного выключателя, который может отключить двигатель от сети питания. На следующих страницах мы рассмотрим три типа плавких предохранителей с точки зрения их принципа действия и вариантов применения: плавкий предохранительный выключатель, быстродействующие плавкие предохранители и предохранители с задержкой срабатывания.



Плавкий предохранительный выключатель — это аварийный выключатель и плавкий предохранитель, объединённые в едином корпусе. С помощью выключателя можно размыкать и замыкать цепь вручную, в то время как плавкий предохранитель защищает двигатель от перегрузок по току. Выключатели, как правило, используются в связи с выполнением сервисного обслуживания, когда необходимо прервать подачу тока.

Аварийный выключатель имеет отдельный кожух. Этот кожух защищает персонал от случайного контакта с электрическими клеммами, а также защищает выключатель от окисления. Некоторые аварийные выключатели оборудованы встроенными плавкими предохранителями, другие аварийные выключатели поставляются без встроенных плавких предохранителей и оснащены только выключателем.

Устройство защиты от перегрузок по току (плавкий предохранитель) должно различать перегрузки по току и короткое замыкание. Например, незначительные кратковременные перегрузки по току вполне допустимы. Но при дальнейшем увеличении тока устройство защиты должно срабатывать немедленно. Очень важно сразу предотвращать короткие замыкания. Выключатель с предохранителем — пример устройства, используемого для защиты от перегрузок по току. Правильно подобранные плавкие предохранители в выключателе размыкают цепь при токовых перегрузках.

Плавкие предохранители быстрого срабатывания

Быстродействующие плавкие предохранители обеспечивают отличную защиту от короткого замыкания. Однако кратковременные перегрузки, такие как пусковой ток электродвигателя, могут вызвать поломку плавких предохранителей такого вида. Поэтому быстродействующие плавкие предохранители лучше всего использовать в сетях, которые не подвержены действию значительных переходных токов. Обычно такие предохранители выдерживают около 500% своего номинального тока в течение одной четвёртой секунды. По истечении этого времени вставка предохранителя плавится и цепь размыкается. Таким образом, в цепях, где пусковой ток часто превышает 500% номинального тока предохранителя, быстродействующие плавкие предохранители использовать не рекомендуется.

Плавкие предохранители с задержкой срабатывания

Данный тип плавких предохранителей обеспечивает защиту и от перегрузки, и от короткого замыкания. Как правило, они допускают 5-кратное увеличение номинального тока на 10 секунд, и даже более высокие значения тока на более короткое время. Обычно этого достаточно, чтобы электродвигатель был запущен и плавкий предохранитель не открылся. С другой стороны, если возникают перегрузки, которые продолжаются больше, чем время плавления плавкого элемента, цепь также разомкнётся.

Время срабатывания плавкого предохранителя — это время плавления плавкого элемента (проволоки), которое требуется для того, чтобы цепь разомкнулась. У плавких предохранителей время срабатывания обратно пропорционально значению тока — это означает, что чем больше перегрузки по току, тем меньше период времени для отключения цепи.



В общем, можно сказать, что у электродвигателей насосов очень короткое время разгона: меньше 1 секунды. В этой связи для электродвигателей подойдут предохранители с задержкой времени срабатывания с номинальным током, соответствующим току полной нагрузки электродвигателя.

Иллюстрация справа демонстрирует принцип формирования характеристики времени срабатывания плавкого предохранителя. Ось абсцисс показывает соотношение между фактическим током и током полной нагрузки: если электродвигатель потребляет ток полной нагрузки или меньше, плавкий предохранитель не размыкается. Но при величине тока, в 10 раз превышающей ток полной нагрузки, плавкий предохранитель разомкнётся практически мгновенно (0,01 с). На оси ординат отложено время срабатывания.

Во время пуска через индукционный электродвигатель проходит достаточно большой ток. В очень редких случаях это приводит к выключению посредством реле или плавких предохранителей. Для уменьшения пускового тока используются различные методы пуска электродвигателя.

Что такое автоматический токовый выключатель и как он работает?

Автоматический токовый выключатель является устройством защиты от перегрузок по току. Он автоматически размыкает и замыкает цепь при заданном значении перегрузки по току. Если токовый выключатель применяется в диапазоне своих рабочих параметров, размыкание и замыкание не наносит ему никакого ущерба. Сразу же после возникновения перегрузки можно легко возобновить работу автоматического выключателя — он просто устанавливается в исходное положение.


Различают два вида автоматических выключателей: тепловые и магнитные.

Тепловые автоматические выключатели

Тепловые автоматические выключатели — это самый надёжный и экономичный тип защитных устройств, которые подходят для электродвигателей. Они могут выдержать большие амплитуды тока, которые возникают при пуске электродвигателя, и защищают электродвигатель от сбоев, таких как блокировка ротора.

Магнитные автоматические выключатели

Магнитные автоматические выключатели являются точными, надёжными и экономичными. Магнитный автоматический выключатель устойчив к изменениям температуры, т.е. изменения температуры окружающей среды не влияют на его предел срабатывания. По сравнению с тепловыми автоматическими выключателями, магнитные автоматические выключатели имеют более точно определённое время срабатывания. В таблице приведены характеристики двух типов автоматических выключателей.



Рабочий диапазон автоматического выключателя

Автоматические выключатели различаются между собой уровнем тока срабатывания. Это значит, что всегда следует выбирать такой автоматический выключатель, который может выдержать самый высокий ток короткого замыкания, который может возникнуть в данной системе.

Функции реле перегрузки

Реле перегрузки:

При пуске электродвигателя позволяют выдерживать временные перегрузки без разрыва цепи.

Размыкают цепь электродвигателя, если ток превышает предельно допустимое значение и возникает угроза повреждения электродвигателя.

Устанавливаются в исходное положение автоматически или вручную после устранения перегрузки.

IEC и NEMA стандартизуют классы срабатывания реле перегрузки.

Как правило, реле перегрузки реагируют на условия перегрузки в соответствии с характеристикой срабатывания. Для любого стандарта (NEMA или IEC) деление изделий на классы определяет, какой период времени требуется реле на размыкание при перегрузке. Наиболее часто встречающиеся классы: 10, 20 и 30. Цифровое обозначение отражает время, необходимое реле для срабатывания. Реле перегрузки класса 10 срабатывает в течение 10 секунд и менее при 600% тока полной нагрузки, реле класса 20 срабатывает в течение 20 секунд и менее, а реле класса 30 — в течение 30 секунд и менее.


Угол наклона характеристики срабатывания зависит от класса защиты электродвигателя. Электродвигатели IEC обычно адаптированы к определённому варианту использования. Это означает, что реле перегрузки может справляться с избыточным током, величина которого очень близка к максимальной производительности реле. Класс 10 — самый распространённый класс для электродвигателей IEC. Электродвигатели NEMA имеют внутренний конденсатор большей ёмкости, поэтому класс 20 для них применяется чаще.

Реле класса 10 обычно используется для электродвигателей насосов, так как время разгона электродвигателей составляет около 0,1-1 секунды. Для многих высокоинерционных промышленных нагрузок необходимо для срабатывания реле класса 20.

Плавкие предохранители служат для того, чтобы защитить установку от повреждений, которые могут быть вызваны коротким замыканием. В связи с этим плавкие предохранители должны иметь достаточную ёмкость. Более низкие токи изолируются с помощью реле перегрузки. Здесь номинальный ток плавкого предохранителя соответствует не рабочему диапазону электродвигателя, а току, который может повредить наиболее слабые составляющие установки. Как было упомянуто ранее, плавкий предохранитель обеспечивает защиту от короткого замыкания, но не защиту от перегрузок при низком токе.

На рисунке представлены наиболее важные параметры, формирующие основу согласованной работы плавких предохранителей в сочетании с реле перегрузки.


Очень важно, чтобы плавкий предохранитель сработал прежде, чем другие детали установки получат тепловое повреждение в результате короткого замыкания.

Современные наружные реле защиты двигателя

Усовершенствованные наружные системы защиты двигателя также обеспечивают защиту от перенапряжения, перекоса фаз, ограничивают число включений/выключений, устраняют вибрации. Кроме того, они позволяют контролировать температуру статора и подшипников через датчик температуры (PT100), измерять сопротивление изоляции и регистрировать температуру окружающей среды. В дополнение к этому усовершенствованные наружные системы защиты двигателя могут принимать и обрабатывать сигнал от встроенной тепловой защиты. Далее в этой главе мы рассмотрим устройство тепловой защиты.


Наружные реле защиты двигателя предназначены для защиты трёхфазных электродвигателей при угрозе повреждения двигателя за короткий или более длительный период работы. Кроме защиты двигателя, наружное реле защиты имеет ряд особенностей, которые обеспечивают защиту электродвигателя в различных ситуациях:

Подаёт сигнал прежде, чем возникает неисправность в результате всего процесса

Диагностирует возникшие неисправности

Позволяет выполнять проверку работы реле во время техобслуживания

Контролирует температуру и наличие вибрации в подшипниках

Можно подключить реле перегрузки к центральной системе управления зданием для постоянного контроля и оперативной диагностики неисправностей. Если в реле перегрузки установлено наружное реле защиты, сокращается период вынужденного простоя из-за прерывания технологического процесса в результате поломки. Это достигается благодаря быстрому обнаружению неисправности и недопущению повреждений электродвигателя.

Например, электродвигатель может быть защищён от:

Перегрузки

Блокировки ротора

Заклинивания

Частых повторных пусков

Разомкнутой фазы

Замыкания на массу

Перегрева (с помощью сигнала, поступающего от электродвигателя через датчик PT100 или терморезисторы)

Малого тока

Предупреждающего сигнала о перегрузке

Настройка наружного реле перегрузки

Ток полной нагрузки при определённом напряжении, указанном в фирменной табличке, является нормативом для настройки реле перегрузки. Так как в сетях разных стран присутствует различное напряжение, электродвигатели для насосов могут использоваться как при 50 Гц, так и при 60 Гц в широком диапазоне напряжений. В связи с этим в фирменной табличке электродвигателя указывается диапазон тока. Если нам известно напряжение, мы можем вычислить точную допустимую нагрузку по току.

Пример вычисления

Зная точную величину напряжения для установки, можно рассчитать ток полной нагрузки при 254 / 440 Y B, 60 Гц.


Данные отображаются в фирменной табличке, какпоказано в иллюстрации.


Вычисления для 60 Гц



Коэффициент усиления напряжения определяется следующими уравнениями:


Расчет фактического тока полной нагрузки (I):


(Значения тока для подключения по схеме «треугольник» и «звезда» при минимальных значениях напряжения)


(Значения тока для подключения по схеме «треугольник» и «звезда» при максимальных значениях напряжения)

Теперь с помощью первой формулы можно рассчитать ток полной нагрузки:

I для «треугольника»:

I для «звезды»:

Величины для тока полной нагрузки соответствуют допустимому значению тока полной нагрузки электродвигателя при 254 Δ/440 Y В, 60 Гц.



Внимание : наружное реле перегрузки электродвигателя всегда устанавливается на номинальное значение тока, указанное в фирменной табличке.

Однако если электродвигатели сконструированы с учётом коэффициента нагрузки, который затем указывается в фирменной табличке, напр., 1.15, заданное значение тока для реле перегрузки может быть увеличено на 15% по сравнению с током полной нагрузки или коэффициентом нагрузки в амперах (SFA — service factor amps), который, как правило, указывается в фирменной табличке.



Для чего нужна встроенная защита двигателя, если электродвигатель уже оснащён реле перегрузки и плавкими предохранителями? В некоторых случаях реле перегрузки не регистрирует перегрузку электродвигателя. Например, в ситуациях:

Когда электродвигатель закрыт (недостаточно охлаждается) и медленно нагревается до опасной температуры.

При высокой температуре окружающей среды.

Когда наружная защита двигателя настроена на слишком высокий ток срабатывания или установлена неправильно.

Когда электродвигатель перезапускается несколько раз в течение короткого периода времени и пусковой ток нагревает электродвигатель, что в конечном счёте, может его повредить.

Уровень защиты, который может обеспечить внутренняя защита, указывается в стандарте IEC 60034-11.

Обозначение TP

TP — аббревиатура «thermal protection» — тепловая защита. Существуют различные типы тепловой защиты, которые обозначаются кодом TP (TPxxx). Код включает в себя:

Тип тепловой перегрузки, для которой была разработана тепловая защита (1-я цифра)

Число уровней и тип действия (2-я цифра)

В электродвигателях насосов, самыми распространёнными обозначениями TP являются:

TP 111: Защита от постепенной перегрузки

TP 211: Защита как от быстрой, так и от постепенной перегрузки.



Обозначение

Техническая егрузка и ее варианты (1-я цифра)

Количество уровней и функциональная область (2-я цифра)

ТР 111

Только медленно (постоянная перегрузка)

1 уровень при отключении

ТР 112

ТР 121

ТР 122

ТР 211

Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)

1 уровень при отключении

ТР 212

ТР 221 ТР 222

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

ТР 311 ТР 321

Только быстро (блокировка)

1 уровень при отключении

Изображение допустимого температурного уровня при воздействии на электродвигатель высокой температуры. Категория 2 допускает более высокие температуры, чем категория 1.

Все однофазные электродвигатели Grundfos оснащены защитой двигателя по току и температуре в соответствии с IEC 60034-11. Тип защиты двигателя TP 211 означает, что она реагирует как на постепенное, так и на быстрое повышение температуры.

Сброс данных в устройстве и возврат в начальное положение осуществляется автоматически. Трёхфазные электродвигатели Grundfos MG мощностью от 3.0 кВт стандартно оборудованы датчиком температуры PTC.



Эти электродвигатели были испытаны и одобрены как электродвигатели TP 211, которые реагируют и на медленное, и на быстрое повышение температуры. Другие электродвигатели, используемые для насосов Grundfos (MMG модели D и E, Siemens, и т.п.), могут быть классифицированы как TP 211, но, как правило, они имеют тип защиты TP 111.



Необходимо всегда учитывать данные, указанные на фирменной табличке. Информацию о типе защиты конкретного электродвигателя можно найти на фирменной табличке — маркировка с буквенным обозначением TP (тепловая защита) согласно IEC 60034-11. Как правило, внутренняя защита может быть организована при помощи двух типов устройств защиты: Устройств тепловой защиты или терморезисторов.



Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

В устройствах тепловой защиты, или термостатах, используется биметаллический автоматический выключатель дискового типа мгновенного действия для размыкания и замыкания цепи при достижении определённой температуры. Устройства тепловой защиты называют также «кликсонами» (по названию торговой марки от Texas Instruments). Как только биметаллический диск достигает заданной температуры, он размыкает или замыкает группу контактов в подключённой схеме управления. Термостаты оснащены контактами для нормально разомкнутого или нормально замкнутого режима работы, но одно и то же устройство не может использоваться для двух режимов. Термостаты предварительно откалиброваны производителем, и их установки менять нельзя. Диски герметично изолированы и располагаются на контактной колодке.

Через термостат может подаваться напряжение в цепи аварийной сигнализации — если он нормально разомкнут, или термостат может обесточивать электродвигатель — если он нормально замкнут и последовательно соединён с контактором. Так как термостаты находятся на наружной поверхности концов катушки, то они реагируют на температуру в месте расположения. Применительно к трёхфазным электродвигателям термостаты считаются нестабильной защитой в условиях торможения или в других условиях быстрого изменения температуры. В однофазных электродвигателях термостаты служат для защиты при блокировке ротора.



Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Устройства тепловой защиты могут быть также встроены в обмотки, см. иллюстрацию.



Они действуют как сетевой выключатель как для однофазных, так и для трёхфазных электродвигателей. В однофазных электродвигателях мощностью до 1,1 кВт устройство тепловой защиты устанавливается непосредственно в главном контуре, чтобы оно выполняло функцию устройства защиты на обмотке. Кликсон и Термик — примеры тепловых автоматических выключателей. Эти устройства называют также PTO (Protection Thermique a Ouverture).



Внутренняя установка

В однофазных электродвигателях используется один одинарный тепловой автоматический выключатель. В трёхфазных электродвигателях — два последовательно соединённых выключателя, расположенных между фазами электродвигателя. Таким образом, все три фазы контактируют с тепловым выключателем. Тепловые автоматические выключатели можно установить на конце обмоток, однако это приводит к увеличению времени реагирования. Выключатели должны быть подключены к внешней системе управления. Таким образом электродвигатель защищается от постепенной перегрузки. Для тепловых автоматических выключателей реле — усилителя не требуется.

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.

Принцип действия теплового автоматического выключателя

На графике справа показана зависимость сопротивления от температуры для стандартного теплового автоматического выключателя. У каждого производителя эта характеристика своя. TN обычно лежит в интервале 150-160 °C.



Подключение

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

TP 111 (постепенная перегрузка). Для того чтобы обеспечить защиту при блокировке ротора, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки.



Второй тип внутренней защиты — это терморезисторы, или датчики с положительным температурным коэффициентом (PTC). Терморезисторы встраиваются в обмотки электродвигателя и защищают его при блокировке ротора, продолжительной перегрузке и высокой температуре окружающей среды. Тепловая защита обеспечивается с помощью контроля температуры обмоток электродвигателя с помощью PTC датчиков. Если температура обмоток превышает температуру отключения, сопротивление датчика меняется соответственно изменению температуры.





В результате такого изменения внутренние реле обесточивают контур управления внешнего контактора. Электродвигатель охлаждается, и восстанавливается приемлемая температура обмотки электродвигателя, сопротивление датчика понижается до исходного уровня. В этот момент происходит автоматическое приведение модуля управления в исходное положение, если только он предварительно не был настроен на сброс данных и повторное включение вручную.

Если терморезисторы установлены на концах катушки самостоятельно, защиту можно классифицировать только как TP 111. Причина в том, что терморезисторы не имеют полного контакта с концами катушки, и, следовательно, не могут реагировать так быстро, как если бы они изначально были встроены в обмотку.



Система, чувствительная к температуре терморезистора, состоит из датчиков с положительным температурным коэффициентом (PTC), устанавливаемых последовательно, и твердотельного электронного выключателя в закрытом блоке управления. Набор датчиков состоит из трёх — по одному на фазу. Сопротивление в датчике остаётся относительно низким и постоянным в широком диапазоне температур, с резким увеличением при температуре срабатывания. В таких случаях датчик действует как твердотельный тепловой автоматический выключатель и обесточивает контрольное реле. Реле размыкает цепь управления всего механизма для отключения защищаемого оборудования. Когда температура обмотки восстанавливается до допустимого значения, блок управления можно привести в прежнее положение вручную.

Все электродвигатели Grundfos мощностью от 3 кВт и выше оснащены терморезисторами. Система терморезисторов с положительным температурным коэффициентом (PTC) считается устойчивой к отказам, так как в результате выхода из строя датчика или отсоединении провода датчика возникает бесконечное сопротивление, и система срабатывает так же, как при повышении температуры, — происходит обесточивание контрольного реле.

Принцип действия терморезистора

Критические значения зависимости сопротивление/ температура для датчиков системы защиты электродвигателя определены в стандартах DIN 44081/ DIN 44082.

На кривой DIN показано сопротивление в датчиках терморезистора в зависимости от температуры.



По сравнению с PTO терморезисторы имеют следующие преимущества:

Более быстрое срабатывание благодаря меньшему объёму и массе

Лучше контакт с обмоткой электродвигателя

Датчики устанавливаются на каждой фазе

Обеспечивают защиту при блокировке ротора

Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Защита двигателя TP 211 реализуется, только когда терморезисторы PTC полностью установлены на концах обмоток на заводе-изготовителе. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельной установке на месте эксплуатации. Электродвигатель должен пройти испытания и получить подтверждение о соответствии его маркировке TP 211. Если электродвигатель с терморезисторами PTC имеет защиту TP 111, он должен быть оснащён реле перегрузки для предотвращения последствий заклинивания.

Соединение

На рисунках справа представлены схемы подключения трёхфазного электродвигателя, оснащённого терморезисторами PTC, с расцепителями Siemens. Для реализации защиты как от постепенной, так и от быстрой перегрузки, мы рекомендуем следующие варианты подключения электродвигателей, оснащённых датчиками PTC, с защитой TP 211 и TP 111.



Если электродвигатель с терморезистором имеет маркировку TP 111, это значит, что электродвигатель защищён только от постепенной перегрузки. Для того чтобы защитить электродвигатель от быстрой перегрузки, электродвигатель должен быть оборудован реле перегрузки. Реле перегрузки должно подключаться последовательно к реле PTC.



Защита TP 211 двигателя обеспечивается, только если терморезистор PTC полностью встроен в обмотки. Защита TP 111 реализуется только при самостоятельном подключении.

Терморезисторы разработаны в соответствии со стандартом DIN 44082 и выдерживают нагрузку Umax 2,5 В DC. Все отключающие элементы предназначены для приёма сигналов от терморезисторов DIN 44082, т.е терморезисторов компании Siemens.

Обратите внимание : Очень важно, чтобы встроенное устройство PTC было последовательно соединено с реле перегрузки. Многократные повторные включения реле перегрузки могут привести к сгоранию обмотки в случае блокировки электродвигателя или пуска при высокой инерции. Поэтому очень важно, чтобы температурные показатели и данные по потребляемому току устройства PTC и реле

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:

  • при напряжении 500 Вольт I =4,5Р ;
  • при напряжении 380 Вольт I =6Р ;
  • при напряжении 220 Вольт I =10,5Р .

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.

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.

Предистория вопроса. Моя недавно купленная соковыжималка чуть
не оказалась на грани гибели, из-за мякоти груши она всего лишь немного снизила обороты. Сколько я выслушал в свой адрес. Но виноват ли я? Производитель удешевляя продукцию не делает никакой защиты слабого электродвигателя изделия.

Чтобы не допустить повторения данной ситуации, нужно защитить
данный двигатель.
В качестве варианта есть 2 вида защит:
-токовая (когда в цепь включается токовый датчик и по нему контролируется протекающий ток), в критических режимах
ток возрастает;
-тепловая (контролируется температура).

Дополнительная информация

Принцип действия тепловых реле основан на тепловом действии тока, нагревающего биметаллическую пластину, состоящую из двух соединённых плоскими поверхностями металлических полосок с разными коэффициентами линейного расширения. При изменении температуры из-за различного линейного расширения частей, пластина изгибается. При нагревании до определённой температуры, пластина нажимает на защёлку расцепителя и под действием пружины происходит быстрое электрическое разъединение контактов.


Решил делать вариант с тепловой защитой.
Пошарив на Aliexpress я нашел следующие изделия:
1.термовыключатель

2.термовыключатель

3.термовыключатель

По пункту 1 , друзья из Китая прислали вместо 5А целых 10А.
Но решено было всеж испытать и это.


Нагрузив китайское изделие 17Амперной нагрузкой, мы ждали когда
наконец сработает защита, но чуть не сработал автомат защиты
лаборатории и через 20 секунд эксперимент был завершен.
После выигранного спора штучка была разобрана. Ну что сказать
2 биметалические пластины, наверно все вполне работоспособно,
нужно было только достаточное время.

Перехожу к пунктам 2 и 3.


Прозвонка мегометром на 1000v напряжении показало, что изоляция отличная больше 2000МОм.
Для проверки на сработку запасаюсь кострюлей воды. Вода закипает при нормальном давлении
при 100 градусах.Нам надо проверить 95,85 и 80.
Термовыключатели 2 работают отлично срабатываю при близких температурах и размыкаются
через 3 градуса.Вот такой гистерезис. Срабатывают тоже быстро 3с и готово.
Термовыключатель 3 надо греть дольше не менее 10 с, но тоже срабатывает при близких температурах, остывает дольше, отпускает при остывании на 3 градуса, но остывает дольше.

Доработка
Решил ставить термовыключатель 2 на 80 градусов. Наверно это лучший вариант с учетом
тепловой инерции и плоховатой теплопередачи через лак.
Ставим на статорную обмотку двигателя.
Разбираем соковыжималку и видим


чудеса китайских технологий, целый бутерброд из контактов и пластмассового термопредохранителя на 105 градусов.
Разбираем это добро


Делаем свой бутерброд, уже со своим дополнительным датчиком, обернутым в терморезину.


Пока ставлю светодиод сигнализатор о перегреве


Схема подключения

Получилось

Пока так, но в дальнейшем, после приобретения необходимого, буду делать защитное
отключение.Схема


Так можно доработать любой слабосильный электродвигатель, который может подгореть из-за
повышенной нагрузки.

Все. Выслушиваю ваши коментарии.

Планирую купить +37 Добавить в избранное Обзор понравился +35 +72

Тепловая защита двигателя | КЭБ

Тепловая защита обмоток двигателей — ключевой компонент в оперативном автоматизированном оборудовании. Это создает уровень защиты от чрезмерной температуры обмотки, которая в конечном итоге может привести к необратимому пробою и выходу из строя изоляции обмотки. У EASA есть хорошая страница с хорошими фотографиями типичных неисправностей двигателей — вы же не хотите, чтобы это были вы.

Давайте рассмотрим гипотетический пример — производственная компания использует серводвигатель на новом сборочном станке.Машина начинает работать хорошо, но затем компания решает, что им требуется более высокая производительность, поэтому рабочий цикл двигателя увеличивается. Через некоторое время более частая цикличность приводит к более высокому среднеквадратичному току двигателя. Этот более высокий среднеквадратичный ток создает накапливаемое количество энергии в виде тепла внутри обмоток двигателя.

Двигатель со временем начинает перегреваться. В конечном итоге обмотки двигателя выходят из строя, и производственная линия выходит из строя. Мотор необходимо отправить в мастерскую для перемотки или полной замены.После расследования компания-производитель определила, что серводвигатель имел термисторную защиту обмотки PTC, но он не был подключен к источнику теплового контроля. Провал можно было полностью предотвратить.

Датчики температуры встраиваются в обмотку двигателя


Что такое тепловая защита обмотки?

Тепловая защита обмоток может иметь несколько различных вариантов, но основной принцип остается тем же. В защите обмотки используется датчик, который регистрирует тепловое состояние обмоток статора двигателя, и при возникновении тепловой перегрузки тепловая защита обмотки вызывает отключение двигателя.

встроенная тепловая защита двигателя

В зависимости от используемого устройства тепловой защиты методика тепловых измерений и способ взаимодействия устройства защиты с частотно-регулируемым приводом (VFD) KEB могут различаться. Здесь мы рассмотрим некоторые распространенные устройства тепловой защиты обмоток и датчики температуры.


Биметаллическое тепловое реле перегрузки

Биметаллическая полоса — это рабочий компонент теплового реле перегрузки двигателя.Реле тепловой перегрузки — одно из наиболее распространенных и экономичных устройств защиты двигателя от перегрузки, особенно для однофазных двигателей. Как уже упоминалось, тепловые реле перегрузки содержат биметаллическую полосу, а биметаллическая полоса представляет собой механическое устройство, преобразующее изменение температуры в механическое смещение. Биметаллическая полоса состоит из двух разных металлических частей, которые имеют разную степень теплового расширения. Две полосы скрепляются друг с другом с помощью клепки или сварки по всей длине. При нагревании разные свойства теплового расширения заставляют два металла расширяться с разной скоростью.Это заставляет биметаллическую полосу изгибаться / изгибаться в одном направлении при нагревании выше температуры окружающей среды.

Тепловые реле перегрузки устанавливаются в цепи двигателя, и ток, идущий к двигателю, проходит через биметаллический отключающий элемент. Протекающий ток нагревает биметаллическую полосу, что вызывает изгиб биметаллического материала, и после достижения определенной температуры биметаллическая полоса размыкает реле. После размыкания реле ток, протекающий к двигателю, будет отключен, а двигатель и цепь двигателя будут отключены.Реле тепловой перегрузки классифицируются как класс отключения, который представляет время реакции на состояние перегрузки. Обычно классы отключения — это класс 10, 20 или 30.

Тепловые реле перегрузки с биметаллическими полосками относительно недороги и не требуют дополнительных средств управления для считывания информации. Они в основном бинарные с состояниями ВКЛ / ВЫКЛ. Обратной стороной является то, что мало что можно сделать, чтобы отреагировать на повышение температуры перед полным отключением.


Датчик термистора PTC

Одним из распространенных датчиков температуры, используемых в двигателях KEB, является термисторный датчик PTC. Датчик PTC — это резистор, сопротивление которого зависит от температуры, а PTC означает «положительный температурный коэффициент». Это означает, что сопротивление увеличивается с повышением температуры. Термисторы PTC бывают двух типов: линейные и переключаемые. Разница между ними основана на материале, конструкции и производстве.В этом обсуждении мы сосредоточимся только на терморезисторах с положительным температурным коэффициентом переключения.

РТС-термисторы переключаемого типа используют поликристаллический керамический материал, который имеет сильно нелинейную кривую сопротивления в зависимости от температуры. В зависимости от окружающей температуры и сопротивления терморезистор PTC переключаемого типа может немного уменьшать сопротивление с повышением температуры, но затем при определенной температуре, называемой критической температурой, T C , реакция сопротивления резко возрастает.Типичная критическая температура термистора PTC переключаемого типа составляет 60–140 ° C. При достижении критической температуры сопротивление PTC резко увеличивается до значений более 1000 Ом.

Нелинейная характеристика термисторов PTC имеет преимущество. В критическом диапазоне небольшая разница температур означает большое изменение сопротивления, которое можно измерить и контролировать с помощью частотно-регулируемого привода или контроллера.

Это высокое сопротивление действует как разрыв цепи и размыкает цепь теплового контроля между клеммами T1 и T2 (или T + и T-) на частотно-регулируемом приводе KEB.Эта разомкнутая цепь вызовет сбой привода E.dOH, который остановит двигатель и отключит модулирующий ток. После того, как двигателю и термистору PTC дадут достаточно времени для охлаждения, двигатель и датчик термистора PTC можно будет снова использовать. Таким образом, термисторный датчик PTC действует как сбрасываемый предохранитель.


Датчик температуры KTY

Датчик температуры KTY — это тип кремниевого датчика, который также имеет положительный температурный коэффициент, аналогичный термистору PTC.Однако зависимость между сопротивлением и температурой для датчика KTY приблизительно линейна. Диапазон рабочих температур может варьироваться в зависимости от производителя датчика KTY, но обычно он составляет от -50 ° C до 200 ° C.

В пределах диапазона рабочих температур сопротивление датчика может быть вычислено для различных температур с помощью уравнения второго порядка. После того, как сопротивление найдено, можно определить температурный коэффициент, а затем, используя температурный коэффициент, можно вычислить температуру на датчике, используя уравнение, которое оценивает приблизительно линейную зависимость сопротивления от температуры.


Датчики температуры KTY все чаще используются в критически важных приложениях, особенно с большими дорогостоящими двигателями, такими как моментные двигатели и двигатели с водяным охлаждением.

Причина в том, что датчики KTY позволяют получить более глубокую информацию по показаниям температуры. Например, предупреждения и сокращенные рабочие состояния легче реализовать благодаря точности и линейности результатов измерения температуры.


Датчик PT1000 (RTD)
Датчики

PT1000 представляют собой датчики температуры сопротивления (RTD) или платиновые термометры сопротивления (PRT) и поддерживаются стандартом IEC 60751: 2008.Многие датчики RTD построены с использованием проводящего провода, намотанного вокруг керамического сердечника, а в случае датчиков PT1000 материал провода — платина. PT обозначает материал платиновой проволоки, а 1000 обозначает сопротивление в Ом при 0 ° C.

Платина

используется в термометрах сопротивления, потому что она имеет линейную зависимость сопротивления от температуры, которая хорошо воспроизводима в диапазоне рабочих температур. Связь между сопротивлением и температурой рассчитывается по уравнению Каллендара-Ван Дюзена, которое можно упростить до линейного уравнения.Поскольку платиновый датчик подвергается воздействию повышенной температуры, сопротивление платины увеличивается прямо пропорционально повышению температуры. При подключении к ЧРП KEB, аналогично датчику KTY, датчик PT1000 может отображать точные данные о температуре двигателя в реальном времени.


Тепловая защита обмоток и частотно-регулируемые приводы KEB

Как видите, многие распространенные датчики температуры могут служить в качестве устройств защиты от перегрева обмоток для серводвигателей и асинхронных двигателей. Однако наличие двигателя с тепловой защитой обмотки — это только часть решения.Если тепловая защита обмотки не подключена к контрольному устройству или схеме, тепловая защита обмотки не имеет значения.

К счастью, частотно-регулируемые приводы KEB имеют клеммы T1 и T2 (или T + и T-) для подключения датчика тепловой защиты обмотки. В зависимости от типа датчика, как описано выше, привод может контролировать сопротивление или выводить температурный отклик обмоток двигателя.

Входы датчика тепловой защиты двигателя на KEB VFD

Затем, если обмотки двигателя становятся слишком горячими во время работы, частотно-регулируемый привод KEB вызывает неисправность, которая, в свою очередь, останавливает двигатель, позволяя двигателю остыть до безопасного рабочего состояния.


Приводы нового поколения и тепловая защита

В настоящее время для наших приводов серии F5 мы можем поддерживать оценку KTY или PTC. Для нашей серии продуктов F6 / S6 / G6 следующего поколения мы можем контролировать несколько типов датчиков температуры. Например, для F6 мы можем взаимозаменяемо контролировать PTC, KTY или PT1000 с помощью простого изменения параметра. Если новый двигатель вводится в эксплуатацию и в нем используется другая тепловая защита обмотки, следующее поколение F6 может легко адаптировать и поддерживать новый тип датчика.

Семейство F6 / S6 / G6, входящее в серию приводов следующего поколения, предлагает уникальные интерактивные мастера с помощью программного обеспечения COMBIVIS 6 для ПК. Внутри этих онлайн-мастеров пользователи могут не только настраивать данные двигателя и рабочие параметры, но также устанавливать пределы и реакции на событие перегрева двигателя.

Расширенное управление температурой двигателя упрощается с помощью программного обеспечения KEB Combivis

. Для оценки KTY и PT1000 вы можете установить уровень температуры предупреждения, уровень температуры ошибки, а также отрегулировать реакцию на уровень температуры ошибки.Также в этих онлайн-мастерах вы можете настроить тип оценки датчика температуры в соответствии с вашим конкретным приложением и двигателем.


Заключение

Возвращаясь к примеру компании-производителя с самого начала, что они могли сделать иначе, чтобы избежать поломки двигателя? Используя частотно-регулируемый привод KEB нового поколения, такой как F6 / S6 / G6, они могли бы установить тепловую защиту проводов на клеммы KEB T1 и T2 (или T + и T-), а затем скорректировать оценку датчика температуры в соответствии со своими потребностями.Затем, когда двигатель достигнет состояния перегрева, привод отключит двигатель, позволяя двигателю остыть, а производственная компания решит проблему перегрева.

Приводы KEB включают вход датчика температуры двигателя


Вы заинтересованы в модернизации вашей системы автоматизации с помощью тепловой защиты обмотки?


Если да, свяжитесь с нами сегодня, чтобы обсудить это с одним из наших инженеров по применению.


Ресурсы и дополнительная информация

http: // www.resistorguide.com/ptc-thermistor/

https://www.mouser.com/pdfDocs/AAS-PTC-Thermistors-Training.pdf

http://www.hit-karlsruhe.de/hit-mic/projekte/eierkocher/links/183482-in-01-en-Temperatursensor_KTY11.pdf

https://www.ephy-mess.de/fileadmin/Daten/Downloads/Produktkataloge_EN/EPHY-MESS_GmbH_Catalog_Semiconductor_thermistors.pdf

https://en.wikipedia.org/wiki/Resistance_thermometer

https://en.wikipedia.org/wiki/Bimetallic_strip

https: // www.ecmweb.com/content/basics-selecting-overload-relays

http://www.ourdoconline.com/lpcp/1SBC100192C02/mobile/index.html#p=718

Как заменить устройство защиты от тепловой перегрузки на двигателе AO Smith

Как заменить устройство защиты от тепловой перегрузки на двигателе AO Smith — INYOPools.com
  1. Дом
  2. Как руководить
  3. Как заменить устройство защиты от тепловой перегрузки на двигателе AO Smith
Похоже, что в вашем браузере отключен JavaScript:
Чтобы обеспечить максимальное удобство работы на нашем веб-сайте, мы требуем, чтобы в вашем браузере был включен JavaScript.
Вот инструкции, как включить JavaScript в вашем веб-браузере.
После включения Javascript обновите эту страницу.

Или позвоните нам по телефону 407-834-2200, и мы будем рады принять ваш заказ по телефону.

Устройство защиты от тепловой перегрузки на двигателе контролирует как температуру двигателя, так и ток.Когда любой из них превысит предел двигателя, Protector выключит двигатель, пока он не остынет. Перегрев или высокий ток обычно вызваны другими факторами, которые перегружают двигатель, такими как замена неправильного двигателя или отсутствие надлежащей вентиляции вокруг двигателя. Иногда, однако, защита от тепловой перегрузки выходит из строя и требует замены. В этом руководстве показано, где находится устройство защиты от тепловой перегрузки на типичном двигателе AO Smith и как его заменить. Это руководство относится к двигателям AO Smith, но многие его действия применимы и к двигателям других производителей.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть A.O. Детали двигателя Смита.

  1. Дом
  2. Как руководить
  3. Как заменить устройство защиты от тепловой перегрузки на двигателе AO Smith

Copyright © 2021 INYOpools Все права защищены

Основы выбора реле перегрузки

Когда дело доходит до производства, двигатели заставляют мир вращаться.Это делает правильную защиту двигателя критически важной. Введите реле перегрузки. Реле перегрузки защищают двигатель, считывая ток, идущий к двигателю. Во многих из них используются небольшие нагреватели, часто биметаллические элементы, которые изгибаются при нагревании током, подаваемым в двигатель.

Когда ток слишком велик в течение слишком длительного времени, нагреватели размыкают контакты реле, проводя ток к катушке контактора. Когда контакты размыкаются, катушка контактора обесточивается, что приводит к отключению основного питания двигателя.Эти контакты не влияют на управляющую мощность (которая часто составляет 120 В), поэтому не предполагайте отсутствие потенциально смертельного тока без надлежащей блокировки / маркировки.

Типы реле. Реле перегрузки и их нагреватели относятся к одному из трех классов, в зависимости от времени, которое требуется им для реакции на перегрузку в двигателе. Само реле перегрузки будет иметь маркировку, указывающую, к какому классу оно принадлежит. К ним относятся классы 10, 20 и 30. Номер класса указывает время ответа (в секундах).Немаркированное реле перегрузки всегда относится к классу 20. Типичные реле перегрузки с номиналом NEMA относятся к классу 20, но вы можете настроить многие из них примерно на 15% выше или ниже их нормального тока срабатывания. Реле IEC обычно относятся к классу 10, и вы можете настроить их на 50% выше их нормального тока срабатывания.

При замене нагревателей перегрузки всегда заменяйте весь комплект. Почему? Потому что есть некоторые повреждения оставшихся двух обогревателей, и вы можете закончить игру с музыкальными стульями, поскольку они по очереди выходят из строя преждевременно.

Выбор нагревателя. Выбор несложен, если вы можете использовать тот же бренд и размер. Однако, это не всегда возможно. Если вам необходимо выбрать другой обогреватель, обратитесь к таблицам выбора производителя. Ваш выбор будет зависеть от максимальной силы тока нагрузки (FLA) двигателя и используемого пускателя двигателя.

Например, предположим, что вам нужно выбрать замену перегрузки для 100-сильного двигателя с током 162A при полной нагрузке. Допустим, у вас есть контроллер NEMA Size 5.Мы будем использовать выдержку из действительного каталога таблиц производителя (см. Таблицу выше). В этом примере показано, как взаимодействуют критерии выбора. Индексы и таблицы всех производителей просты в использовании, но давайте проведем пробный запуск с этим примером.

Чтобы сделать правильный выбор от этого производителя, начните с номера бюллетеня (левый столбец). Это приведет вас к нужной таблице (правый столбец). В этом случае в указателе указано использовать таблицу номер 147 для 506 серии A. В таблице производителя 147 вы должны найти FLA двигателя в столбце для контроллеров NEMA Size 5.Если FLA вашего двигателя не совсем соответствует FLA таблицы, просто выберите ближайший нагревательный элемент: в данном случае W38. Это предполагает, что ваш двигатель и контроллер работают при одинаковой температуре. Если есть небольшая разница температур (менее 15 градусов по Фаренгейту) между двигателем и контроллером, выберите нагреватель на основе контроллера. Выберите большее число нагревателя, если контроллер теплее двигателя. Выберите меньшее количество нагревателей, если контроллер холоднее двигателя. Если существует значительная разница температур (15 градусов по Фаренгейту или более) между двигателем и контроллером, проконсультируйтесь с производителем или поставщиком.Надежная защита двигателя от перегрузки потребует дополнительных корректировок в процессе выбора.

Примечание редактора: не путайте защиту двигателя от перегрузки с защитой выключателя, потому что они служат двум разным целям. Ваша защита двигателя от перегрузки отключит питание двигателя, чтобы защитить только двигатель. Ваш автоматический выключатель откроется, чтобы защитить распределение мощности к двигателю. Вы должны делать и то, и другое, и ни одно устройство не выполняет и то и другое. Вы должны выбрать такую ​​защиту цепи, чтобы защитить фидеры, и согласовать защиту фидера двигателя со схемой выключателя на входе.—M.L.L.

Тепловая защита судовых электродвигателей

Защита электродвигателя в основном заключается в предотвращении его перегрева.
Помните, что каждые 10 * C выше максимальной рекомендованной температуры изоляции могут вдвое сократить срок ее службы.
Очевидно, что лучший способ защитить двигатель от перегрева — это непосредственно контролировать температуру обмоток двигателя.
Если температура превышает максимальное установленное значение для изоляции двигателя, его контактор срабатывает, чтобы остановить двигатель и дать ему остыть.
Можно использовать три основных типа датчиков температуры прямого действия:

Термопара

Терморезистор (RTD)

Термистор

Термисторный датчик , вероятно, является наиболее распространенным, поскольку его тепловые характеристики больше соответствуют характеристикам двигателя, чем другие типы.
Термисторы представляют собой небольшие таблетки из полупроводникового материала, которые вставляются в изоляцию всех трех обмоток статора двигателя во время производства.
Когда термистор нагревается, его сопротивление резко меняется.
Они подключены таким образом, что если температура двигателя становится слишком высокой, контактор стартера срабатывает с помощью электронного реле защиты, чтобы остановить двигатель.
Прямая термисторная защита обычно устанавливается только на большие двигатели:
носовые подруливающие устройства,
вентиляторы FD,
компрессоры кондиционирования воздуха,
и т. Д.
Большинство двигателей защищены путем косвенного контроля температуры путем измерения тока. течет в линиях подачи.В этом методе в пускателе двигателя используются электронные, тепловые или электромагнитные реле максимального тока с выдержкой времени (OCR).

Система спроектирована таким образом, что если двигатель потребляет слишком большой ток из-за механической перегрузки, OCR отключит катушку контактора после заданной задержки времени, прежде чем может произойти серьезный перегрев .
Наибольшая возможная перегрузка по току — это ток, потребляемый при остановке двигателя .Это, конечно, пусковой ток двигателя, который примерно в пять раз превышает ток полной нагрузки.
Контактор способен быстро и безопасно отключать этот прерванный ток.
Если произойдет короткое замыкание в двигателе, стартере или питающем кабеле, то будет протекать большой ток короткого замыкания.
Если контактор попытается размыкаться в условиях короткого замыкания, на его контактах возникнет серьезная дуга, так что он может не прервать ток короткого замыкания.
Продолжительный ток короткого замыкания приведет к серьезным повреждениям двигателя, стартера и кабеля с сопутствующим риском электрического пожара.
Чтобы предотвратить это, перед контактором устанавливается набор предохранителей или автоматический выключатель, который срабатывает почти мгновенно, защищая контактор во время короткого замыкания .
Важно, чтобы характеристики срабатывания OCR и предохранителей / автоматического выключателя были согласованы так, чтобы контактор срабатывал при тепловой перегрузке по току, в то время как предохранители / автоматический выключатель отключали токи короткого замыкания.

Такое расположение контактор + предохранитель обычно называют резервной защитой.

Предохранители, предназначенные для резервной защиты цепи двигателя, имеют ограниченный номинальный длительный ток (так называемый рейтинг «M») по сравнению с характеристиками их предохранителей.
Следовательно, типичное обозначение предохранителя для цепей двигателя может быть «32M63», что указывает на постоянный номинальный ток 32 А, но номинальный ток 63 А для периода пуска.

Профессиональный инструмент для

Электротехнического специалиста (ETO)

Best Buy Сцепы для электрика

Устройства защиты насосов и двигателей — Cycle Stop Valves, Inc

Большинство двигателей малых насосов теперь имеют встроенную в двигатель тепловую перегрузку.Эти перегрузки приведут к отключению двигателя, когда он потребляет слишком много ампер и перегревается. Затем через несколько минут, пока двигатель остынет, эти перегрузки автоматически сбрасываются и снова пытаются запустить насос. Большинство людей заметят, что они находятся вне воды на несколько минут, после чего вода волшебным образом снова появится. Если что-то не предпринять для устранения ситуации с перегрузкой, перегрузка продолжит отключаться и сбрасывается до тех пор, пока двигатель не выйдет из строя. Когда это происходит, вода больше не появляется волшебным образом, и двигатель необходимо заменять.

Перегрузки для более крупных двигателей обычно связаны с панелью управления, а не с двигателем. Их следует устанавливать только для ручного сброса. Многие из этих электронных перегрузок также препятствуют потере фазы. Любое устройство защиты от перегрузки не отключит двигатель до тех пор, пока не возникнет состояние перегрузки, что обычно слишком поздно, чтобы предотвратить повреждение. Перегрузки класса 20 предназначены для двигателей наземного типа и сработают, когда состояние перегрузки сохраняется в течение 20 секунд. Перегрузки класса 10 предназначены для погружных двигателей и сработают в течение 10 секунд.

Перегрузки действительно предназначены для защиты электрической системы от короткого замыкания или перегрузки двигателя. Тепловые перегрузки не являются хорошими устройствами защиты двигателя насоса. К моменту срабатывания тепловой перегрузки повреждение уже произошло.

Отсутствие потока, быстрое переключение или проблемы с напряжением обычно являются причиной отказов насоса. Выключение насоса при возникновении одной из этих проблем предотвратит перегрев или перегрузку двигателя.

Датчик цикла, показанный выше на Рисунке № 1, был разработан для поиска пониженной силы тока, которая возникает при отсутствии потока.Датчик цикла также будет определять время, в течение которого насос работает каждый раз, когда он включается. Если быстродействующий насос не работает в течение предписанного периода времени или если сила тока достаточно мала, чтобы указывать на состояние сухого колодца, датчик цикла отключит двигатель.

В нормальном режиме работы датчик цикла отображает текущую силу тока. Если датчик цикла отключает двигатель из-за состояния быстрого цикла, датчик цикла будет отображать буквы RCYC, что означает быстрый цикл. Насос не перезапустится, пока кто-нибудь вручную не нажмет кнопку сброса или не выключит и не включит питание.Таким образом, оператор узнает о проблеме быстрого цикла до того, как произойдет повреждение. Датчик цикла не позволит насосу работать до тех пор, пока не будет решена проблема, вызвавшая состояние быстрого цикла.

Если датчик цикла отключает двигатель из-за низкой силы тока, он будет отображать СУХОЙ, что означает состояние сухого хода. Для функции «Сухой прогон» датчика цикла можно настроить ручной сброс или автоматический перезапуск по истечении времени задержки от 1 до 300 минут. Если насос повышает давление воды в городе, перекачивая воду из озера, ручья, пруда или цистерны, рекомендуется ручной сброс.Подача воды к насосу должна быть восстановлена ​​до того, как датчик цикла позволит насосу работать. Если насос находится в скважине, можно использовать автоматический сброс по времени. Задержку перезапуска необходимо установить достаточно долго, чтобы позволить скважине восстановиться. Когда будет достаточно времени для восстановления воды в колодце, датчик цикла автоматически перезапустит насос.

Большинство стандартных асинхронных двигателей довольно надежны. Большинство двигателей не будут повреждены при колебаниях напряжения плюс-минус 10%.Даже значительный фазовый дисбаланс не повредит двигателю. Если есть достаточное напряжение для запуска двигателя, двигатель обычно продолжает работать безупречно. Во многих случаях лучше дать двигателю поработать с небольшими отклонениями в этих параметрах, чем выключить двигатель и позволить клиенту находиться вне воды.

Перегрузки уже встроены в меньшие двигатели. У более крупных двигателей есть электронная система управления перегрузками, которая обычно также защищает от потери фазы.Сухой ход и быстрая смена циклов могут привести к значительному повреждению насоса или двигателя. Следовательно, датчик цикла защищает от быстрого цикла и условий работы всухую и отключает насос задолго до того, как возникнет повреждение или состояние перегрузки.

Датчик цикла работает практически с любым двигателем, наземным или погружным, однофазным или трехфазным. Однако датчик цикла был специально разработан для работы совместно с клапаном остановки цикла или CSV. Поскольку скорость потока уменьшается, а CSV ограничивает поток от насоса, сила тока может быть уменьшена на 50%.Многие другие устройства защиты насосов и двигателей рассматривают небольшое падение тока как состояние работы всухую. Другие настроены на отключение двигателя при снижении тока на 25%. Многие устройства защиты насосов и двигателей воспринимают способность CSV снижать силу тока как состояние сухого хода и отключают насос. Датчик цикла позволяет вам видеть, что CSV вызывает падение силы тока с 20 до 10 ампер при низком расходе. Затем для функции сухого прогона можно настроить отключение при токе 9 ампер. Это позволяет датчику цикла определять разницу между низким расходом и состоянием его отсутствия.

Другие устройства защиты двигателя насоса

На рынке имеется множество устройств защиты электродвигателей насосов. Некоторые из этих устройств очень просты и смотрят только на один или два параметра. Они могут смотреть только на под нагрузкой, обрыв фазы или проблемы с напряжением. Другие устройства очень сложны и имеют множество параметров. Эти устройства могут искать под нагрузкой, перегрузкой, пониженным напряжением, перенапряжением, ложными запусками, дисбалансом фаз, потерей фазы, изменением направления фаз, перегревом и многими другими вещами.Неприятные отключения — обычное дело для сложных устройств, которые смотрят на несколько параметров. Может быть тонкая грань между хорошей защитой насоса и неприятными отключениями, которые рассердят покупателя.

Койот или Pumptec

Устройства защиты двигателя насоса, которые не имеют полностью регулируемой под нагрузкой, такие как Coyote или PumpTec, не будут работать с клапаном остановки цикла. То, как некоторые насосы и двигатели справляются с условиями быстрого цикла, также может быть вредным.

Sym-Com Motor Saver

Некоторые устройства, такие как Sym-Com 777, просматривают несколько параметров.Обнаружив состояние быстрого цикла, эти устройства отключаются на запрограммированное время и перезапускают двигатель. По истечении тайм-аута эти устройства перезапустят двигатель и снова включат быстрый цикл. Этот процесс может продолжаться до тех пор, пока что-то не будет разрушено и не произойдет перегрузка, прежде чем кто-либо узнает о проблеме.

Дополнительный монитор Франклина

Некоторые устройства, такие как Franklin Sub Monitor, также просматривают несколько параметров. Я обнаружил, что эти устройства недостаточно быстры, чтобы уловить дребезжащее реле или состояние быстрого цикла.Обычно они настраиваются так, чтобы разрешить несколько событий быстрого цикла, прежде чем они отключат двигатель. Если требуется несколько циклов, прежде чем вспомогательный монитор обнаружит событие быстрого цикла, после чего требуется несколько из этих событий быстрого цикла, прежде чем двигатель отключится, это означает, что насос и двигатель уже серьезно повреждены. Я видел несколько случаев, когда насос откручивался и падал в колодец, а история в вспомогательном мониторе показывала только 10 событий быстрого цикла. Очевидно, вспомогательный монитор не улавливает дребезжащее реле или подскакивающее реле давления, поскольку для откручивания насоса от отводной трубы требуется гораздо больше, чем 10 событий быстрого цикла.

Датчик цикла

Датчик цикла полностью регулируется под нагрузкой. Достаточно быстро, чтобы поймать дребезжащее реле или дергающееся реле давления. Наконец, он не учитывает множество других параметров, которые вызывают только неприятные поездки. Датчик цикла защищает насос от того, от чего он действительно нуждается в защите, не вызывая при этом неприятных отключений, которые раздражают установщика и клиента.

% PDF-1.3 % 3 0 obj > эндобдж xref 3 42 0000000016 00000 н. 0000001200 00000 н. 0000001253 00000 н. 0000001592 00000 н. 0000001796 00000 н. [* + [sF # J1z * zo 䞮! Z) / U (Mr ܋ ӎÈ ߠ S9) / П-28 / V 1 >> эндобдж 43 0 объект > поток грамм о ¶1 & d ‘# yte2, Ł_ * 2Q / 1CL% ڿ FtʌsD6S / 7H¶hL, Uq_ + vNKWDx конечный поток эндобдж 44 0 объект 97 эндобдж 6 0 obj > эндобдж 7 0 объект > / XObject> / ExtGState> / ColorSpace> >> эндобдж 8 0 объект > эндобдж 9 0 объект > эндобдж 10 0 obj > эндобдж 11 0 объект > эндобдж 12 0 объект [ / CalRGB> ] эндобдж 13 0 объект > поток ӇGl- + O-: G;}: КА HR Ea_p @ J4I =) t / C / @%: v ة «- u? G«B% Hx: ef} ۙ gEJ.ZU0] ‘0Vww9Y6! 欻 _kKV = Ѽ! ԠYI; конечный поток эндобдж 14 0 объект 1996 г. эндобдж 15 0 объект > поток U

Защита двигателя | Валин

Защита двигателя


Обзор


Двигатели требуют значительных инвестиций и часто выполняют важные процессы. Реле защиты двигателя используются для защиты обмоток от повреждений из-за электрических неисправностей и тепловых перегрузок. Надлежащая защита двигателя не только предотвращает повреждение двигателя, но также обеспечивает оптимальную эффективность процесса и минимальное прерывание работы.Возмещение затрат на защиту достигается за счет продления срока службы двигателя, предотвращения перемотки двигателя и сокращения времени простоя.


Общие проблемы двигателя


Перегрузка и перегрев

Пробой изоляции — частая причина выхода из строя двигателя. Обмотки двигателя изолированы органическими материалами, включая эпоксидную смолу и бумагу. Деградация изоляции происходит, когда температура обмотки превышает допустимую. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) заявляет, что время наработки на отказ органической изоляции уменьшается вдвое на каждые 8–10 ° C превышения номинального класса изоляции двигателя.Этот момент показан на рисунке 11.


Решение: тепловая модель I2t обеспечивает защиту обмоток двигателя от тепловой перегрузки на всех этапах работы. Интегрируя квадрат тока с течением времени, тепловая модель может прогнозировать температуру двигателя и реагировать намного быстрее, чем встроенные устройства измерения температуры. Тепловая модель учитывает коэффициент эксплуатации двигателя, ток полной нагрузки и класс. Динамическая тепловая модель регулирует время отключения в зависимости от того, какая тепловая мощность двигателя была использована.На рисунке 12 показано изменение времени отключения для разных уровней тока при разных уровнях используемой тепловой мощности (I2t).


Динамическая тепловая модель обеспечивает точную защиту двигателя и позволяет операторам получить максимальную отдачу от двигателя без ущерба для доступного срока службы. Если двигатель горячий (высокий% используемой тепловой мощности), он будет отключаться быстрее при перегрузке, чем если двигатель холодный (0% используемой тепловой мощности). В случае остановки, когда доступный крутящий момент двигателя ниже, чем крутящий момент, требуемый нагрузкой, двигатель может быть обесточен до того, как он перегреется.


Многие электронные тепловые перегрузки старой технологии не учитывают значения тока нагрузки ниже значения срабатывания тока полной нагрузки (FLA). Современные реле перегрузки должны моделировать токи выше и ниже тока срабатывания FLA для достижения максимальной мощности двигателя и максимального срока службы изоляции.


На более крупных асинхронных двигателях блокировка или потеря вентиляции может вызвать перегрев двигателя, который токовая защита не может обнаружить без использования датчиков температуры.Датчики температуры сопротивления (RTD) — это недорогие устройства, устанавливаемые между обмотками статора во время производства и могут быть включены в подшипники со стороны двигателя.



Сопротивление RTD линейно изменяется в номинальном температурном диапазоне. Используя информацию от RTD, реле защиты двигателя могут обеспечить защиту от потери вентиляции, потери охлаждения или высокой температуры окружающей среды.


Показания температуры RTD также можно использовать в качестве входных данных для тепловой модели для улучшения защиты.Когда включена компенсация горячего двигателя, максимальная температура статора-RTD используется для смещения тепловой модели за счет увеличения используемого I2t, когда температура RTD превышает температуру тепловой модели.


Максимальный ток, заклинивание и минимальный ток


Перегрузки по току, также называемые короткими замыканиями, могут вызвать катастрофические отказы двигателя и возгорание. Перегрузки по току могут быть вызваны межфазными, межфазными и межфазными замыканиями.


Механическое заклинивание, такое как отказ подшипника или нагрузки, может вызвать остановку двигателя и передачу тока через ротор на двигатель, что приведет к перегреву.


Минимальная токовая защита — это защита от потери нагрузки, которая требуется некоторыми нормативами в качестве меры безопасности. Кавитация водяного насоса может быть опасна. Вода обычно обеспечивает охлаждение насоса. Без охлаждающей воды температура корпуса может достигать чрезвычайно высоких значений. Если клапаны открываются в таких условиях и холодная вода может достигать раскаленных металлических деталей, возникающее в результате давление пара может разрушить насос и создать серьезную опасность для персонала.


Решение: Многофункциональное реле защиты двигателя имеет несколько настроек отключения и аварийной сигнализации для токовой защиты. Защита от перегрузки по току обычно устанавливается выше тока заторможенного ротора и имеет минимальное время задержки. Защита от перегрузки по току может использоваться для отключения выключателя вместо пускателя из-за высокого уровня неисправности. Защита от заклинивания установлена ​​ниже перегрузки по току и имеет немного большее время задержки. Защита от заклинивания предотвращает нагрев двигателя, который в противном случае мог бы привести к срабатыванию защиты от перегрузки.Защита от заклинивания активируется после запуска двигателя, чтобы избежать отключения по пусковому току. Минимальный ток устанавливается ниже тока полной нагрузки для обнаружения потери нагрузки.


Пониженное и повышенное напряжение


Перенапряжения вызывают напряжение изоляции и преждевременный выход из строя. Пониженное напряжение, например, вызванное отключениями, может привести к повышенному нагреву двигателя. Крутящий момент, развиваемый электродвигателем, изменяется пропорционально приложенному напряжению в квадрате. Снижение напряжения на 10% приводит к уменьшению крутящего момента на 19%.Если нагрузка на двигатель не снижается, двигатель будет перегружен.


Решение: защита от пониженного и повышенного напряжения — это особенности, присущие реле защиты двигателя более высокого уровня. Защита по напряжению может использоваться для упреждающего запрета пуска.


Замыкания на землю


Замыкания на землю являются наиболее частой неисправностью и могут привести к более серьезным проблемам. Защита от замыканий на землю, описанная в другом месте в этом тексте, является важным фактором при нагрузках двигателя.


Решение: Реле защиты двигателя должно быть способно обнаруживать низкоуровневый ток замыкания на землю при использовании в системе с заземленным сопротивлением.


Неисправности высокоомной обмотки


Сбои между обмоткой и землей внутри двигателя трудно обнаружить с помощью трансформаторов тока замыкания на землю и фазы из-за малых величин тока.


Решение: дифференциальная защита в реле защиты двигателя высшего класса использует несколько трансформаторов тока для сравнения тока, входящего и выходящего из обмотки.Если есть разница в токах, происходит утечка. Эта чувствительная защита используется на очень больших или ответственных двигателях.


Дисбаланс тока и напряжения, обрыв фазы, реверс фазы


В старых устройствах защиты электродвигателей не учитывался дисбаланс тока, и сегодня на него часто не обращают внимания. Дисбаланс увеличивает ток обратной последовательности, что вызывает дополнительный нагрев ротора.


Обрыв фазы также называют однофазным.Когда происходит потеря фазы, ток обратной последовательности равен току прямой последовательности, а дисбаланс составляет 100%. В этом состоянии одна обмотка двигателя пытается выполнять работу трех, что неизбежно приводит к перегреву.


Чередование фаз приводит к тому, что ток и напряжение обратной последовательности превышают ток и напряжение прямой последовательности. Защита по напряжению полезна для предотвращения пуска в неправильной последовательности. В некоторых случаях попытка вращения двигателя назад может привести к повреждению нагрузки.Примером этого являются определенные конструкции крыльчатки в скважинных насосах.


Решение: современные реле защиты двигателя используют цифровой анализ сигналов для измерения компонентов истинной последовательности. Эти компоненты последовательности используются для расчетов тепловой модели и учитывают дополнительный нагрев. Дисбаланс напряжения, который вызывает дисбаланс тока, можно использовать в качестве запрета пуска. Компоненты последовательности также используются для расчета дисбаланса, потери фазы и поворота фазы.


Мотор с толчком


Двигатели, разработанные NEMA, рассчитаны на два пуска из холодного состояния и один пуск из горячего в час.Толчковый режим двигателя относится к частым запускам и может вызвать перегрев. Двигатель может не набрать полную скорость, и принудительное воздушное охлаждение неэффективно.


Решение: поскольку тепловая модель всегда точно отслеживает используемую тепловую мощность двигателя, в том числе во время пусков и между пусками, функция количества пусков в час может не потребоваться.


Он включен для совместимости с реле защиты, не имеющими возможности динамического теплового моделирования.


Защита двигателя и NEC


NEC требует, чтобы двигатель был защищен устройствами перегрузки от чрезмерного нагрева из-за перегрузки и невозможности запуска (статья 430, раздел III). Статья 430, Раздел IV также определяет использование устройств для защиты от сверхтоков, таких как короткое замыкание и заземление. Оба эти требования NEC и многие дополнительные функции могут быть выполнены с помощью многофункционального реле защиты двигателя.


Статья 430.32 (A) (4) требует использования защитного устройства со встроенными датчиками температуры, которые вызывают прерывание подачи тока в двигатель, когда двигатель достигает температуры, превышающей значение, указанное на паспортной табличке, при температуре окружающей среды 40 ° C для двигателей. более 1500 л.с.


NEC определяет минимальные требования и предназначен для защиты от огня. Реле защиты могут обеспечить много улучшений по сравнению с простой защитой от огня.


Связь


Сетевые коммуникации могут быть добавлены к реле защиты двигателя, чтобы обеспечить дистанционное измерение токов, напряжений и температур.Регистрация данных — полезная функция для поиска и устранения неисправностей и сравнения последовательностей событий с этапами процесса. Анализ информации часто может показать операционные проблемы.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *