Токовая защита двигателя: Защита электродвигателя. Виды, схемы, принцип действия защиты электродвигателя.

Содержание

Защита электродвигателя. Виды, схемы, принцип действия защиты электродвигателя.


Для чего нужна защита двигателя?

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

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

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.

Обозначение класса срабатывания

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.

Сочетание плавких предохранителей с реле перегрузки

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.


Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку



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)

• Категорию встроенной тепловой защиты (3-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)

Категория 1 (3-я цифра)

ТР 111

Только медленно (постоянная перегрузка)

1 уровень при отключении

1

ТР 112

2

ТР 121

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

ТР 122

2

ТР 211

Медленно и быстро (постоянная перегрузка, блокировка)

1 уровень при отключении

1

ТР 212

2

ТР 221 ТР 222

2 уровня при аварийном сигнале и отключении

1

2

ТР 311 ТР 321

Только быстро (блокировка)

1 уровень при отключении

1

2

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.



Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

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.

Электродвигатели с защитой 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.

Электродвигатели с защитой TP 211



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

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.

Защита и автоматика асинхронного двигателя 6(10) кВ

В данной статье мы разберем РЗА стандартного асинхронника малой и средней мощности, т.е. такого, где по нормам не требуется продольной дифференциальной защиты (ДЗТ, ДТО).

Согласно ПУЭ дифф. защита требуется для двигателей мощностью 5 МВт и выше, либо для двигателей 2 МВт и выше, если обычная токовая отсечка оказывается нечувствительной. Такие двигатели мы рассмотрим в следующей статье.

Кроме того, мы не будем касаться каких-то специальных защит вроде защиты от колебаний нагрузки (помпажа) или минимальной токовой защиты. Они нужны далеко не везде и начинающему специалисту не стоит делать упор на их изучении. Это позже.

Токовая отсечка (МТЗ)

По сути это стандартная МТЗ, которая отстраивается от максимального тока двигателя и работает без выдержки времени. Но в ПЭУ и технической литературе ее почему-то упорно называют отсечкой. Почему именно — я сказать не могу, но давайте придерживаться общепринятого обозначения.

Отсечка — это основная защита двигателя потому, что защищает весь двигатель и срабатывает быстрее остальных защит. Отстраивается от тока самозапуска двигателя с учетом апериодики. Выполняется без выдержки времени.

Защита от перегрузки

Защищает двигатель от длительных симметричных перегрузок, которые могут возникнуть по технологическим причинам или при снижении напряжения сети. Работает на измерении фазных токов (одного и более). Выполняется с выдержкой времени, на сигнал или отключение двигателя (в зависимости от условий работы)

Это простая и надежная защита, но она не учитывает температуру окружающей среды и полученный двигателем тепловой импульс от токов нормального режима (когда защита не пускается). Для устранения данных недостатков в микропроцессорных защитах используют тепловую модель двигателя

Защита по тепловой модели

Это еще один вариант защиты от перегрузок, только более технологичный. Основная опасность при перегрузке двигателя — это перегрев обмоток статора. Если температуру обмоток нельзя измерить непосредственно, при помощи термозондов, то пытаются предсказать температуру двигателя по заранее заданной характеристике.

Эта характеристика учитывает постоянные времени нагрева и охлаждения конкретного типа двигателей и эквивалентный ток, который состоит из геометрической суммы фазного тока и тока обратной последовательности с различными коэффициентами.

В общем алгоритм сложный, расчет уставок сложный, найти исходники на двигатель еще сложнее. Но если все получается, то вы сможете защищать двигатель от перегрузки более эффективно, чем в случае использовать максимальной токовой защиты

Защита по тепловой модели имеет несколько ступеней — на сигнализацию и на отключение. После достижения определенной точки перегрева на характеристике защита блокирует дальнейшие пуски на время охлаждения двигателя, с учетом его постоянной времени охлаждения.

Защита от неполнофазного режима

Защита на принципе замера токов обратной последовательности. Эти токи появляются при обрыве фазы/двух фаз или ослаблении контактого соединения.

В принципе эта защита полезна для любого присоединения, но для двигателя она особо важна потому, что токи обратной последовательности, даже при малом значении, разогревают двигатель. Напишите в комментариях если знаете “почему?”

Защита от блокировки ротора и затянутого пуска

По сути это одна защита, которая может различать пусковое и рабочее состояния двигателя. Делает она это при помощи фиксации начального тока статора, перед его увеличением.

Если увеличивается от нуля, то затянутый пуск. Если от номинального тока, то механическая блокировка ротора.

В общем это еще один тип защиты от перегрузки двигателя

Токовая защита от ОЗЗ

Стандартная функция работающая по 3Io, однако, при больших токах замыкания на землю, действует на отключение двигателя (ПУЭ п.5.3.48.)!

Если мощность двигателя до 2 МВт, то отключение следует производить мгновенно, при уровне токов ОЗЗ 10А и более. Если двигатель более 2 МВт, то при 5 А.

Как мы уже говорили ранее, ОЗЗ для двигателя — это очень опасное явление. Особенно при неустойчивых и близких замыканиях. Виной всему дуговые перенапряжения, возникающие при подобных анормальных режимах.

Защита минимального напряжения

Обычно применяется на неответственных двигателях, когда нужно их отключить для обеспечения самозапуска ответственных. Аналогична групповой ЗМН в ТН 6(10) кВ, только выполняется индивидуальной.

Если говорить прямо, то даже в асинхронном двигателе 6(10) кВ может быть просто куча разных защит, в том числе и технологических (вентиляция, давление масла и т.д.) Все зависит от технологического процесса, который он обслуживает. Рассматривать их все мы не будем, ограничимся только самыми базовыми.

В следующей статье рассмотрим РЗА синхронных двигателей 6(10) кВ большой мощности

На рисунке

Терминал защиты и автоматики двигателя 6(10) кВ типа БМРЗ-152-ЭД.

Разработчик НТЦ «Механотроника», www.mtrele.ru

Терминал содержит все перечисленные в статье защиты и автоматику

Токовая защита двигателей ТЗД-3Ф-100

Токовая защита двигателей ТЗД-3Ф-100 относится к электронным устройствам, с помощью которых обеспечивается защита электродвигателей при несоответствии параметров питающей сети установленным нормативным значениям.

Функциональные возможности

Электронный блок токовой защиты обеспечивает измерение силы тока в цепи нагрузки. Если она не соответствует требуемому значению, то произойдет отключение нагрузки и подача соответствующего предупредительного сигнала.

Подключенная токовая защита ТЗД-3Ф-100 позволяет выявлять обрыв одной из трех фаз, перегрузку двигателя, его работу на холостом ходу. Функциональная схема электронного устройства позволяет использовать его в качестве токового ограничителя.

В процессе работы прибора осуществляется визуальное отображение величины силы тока по каждой из трех фаз, а также индицируется причина, по которой была отключена нагрузка.

Технические характеристики

Параметр

Значение

Диапазон измеряемого тока каждой фазы

от 1 до 100 А

Разрешающая способность

0,1 А

Погрешность измерения тока

не более 0,5%

Количество параметров задания тока

7

Время установки таймеров

от 0 до 999 сек

Коммутируемый ток реле прибора (при cos φ =1)

10 А

Напряжение питания прибора

от 150 до 400 В, 50 Гц

Потребляемая мощность

не более 2 Вт

Способ крепления (подключения)

на DIN-рейку

Габаритные размеры

50 x 90 x 65 мм

Устройство и принцип работы

Токовая защита трехфазных электродвигателей ТЗД-3Ф-100 реализована в виде электронного блока с тремя индикаторами на передней панели и кнопками для настройки уставок срабатывания.

В процессе функционирования защиты ею осуществляется непрерывное измерение силы тока в электрической цепи и сравнивание ее со значением, заданным в настройках прибора. Если произойдет увеличение или снижение тока, то включиться таймер, который начнет отсчет временного интервала, по истечению которого произойдет отключение реле, а на его индикаторе будет высвечена причина срабатывания. Если во время отсчета таймером интервала задержки величина тока нормализуется, то срабатывание токовой защиты не произойдет.

После отключения релейная защита может снова включаться либо в ручном режиме, либо автоматически по истечению заданного промежутка времени.

MRM3 — электронный блок защиты двигателя

Описание

• Микропроцессорная техника с самодиагностикой,
• Измерение эффективный значений фазных токов,
• Цифровое фильтрование тока замыкания на землю с использованием дискретного анализа Фурье, благодаря которому влияние гармоник и компонентов постоянного тока переходного процесса при замыкании на землю подавляется,
• Два набора уставок,
• Счетчик отработанного времени,
• Соответствует требованиям МЭК 255-8, VDE 435 часть301-1 для реле защиты от перегрузки,
• Минимальная токовая защита с независимым временем,
• Выбор защитных функций: МТЗ с независимым и обратнозависимым временем,
• Выбор кривых срабатывания защиты с обратнозависимым временем согласно МЭК 255-4:

  • Нормальная инверсия (Тип А)
  • Сильная инверсия (Тип В)
  • Очень сильная инверсия (Тип С)
  • Специальные кривые

• Выбор способа возврата для кривых с независимым/обратнозависимым временем,
• Быстрая защита от КЗ с независимым временем,
• Одноступенчатая земляная защита,
• Защита от несимметричной нагрузки с зависимым или обратнозависимым временем (обр. послед.),
• Защита по отказу выключателя (УРОВ),
• Отображение измеряемых величин в качестве первичных значений,
• Измерение фазных токов во всём рабочем диапазоне,
• Свободно устанавливаемая блокировка отдельных элементов активации или срабатывания защит,
• Свободное назначение выходных реле (релейная матрица),
• Установка запрета мигания светодиодов после активации защиты,
• Установка ручного/автоматического возврата для каждого элемента срабатывания с помощью матрицы конфигурации,
• Запоминание значений и времён (tCBFP) до 25 аварийных событий (энергонезависимое),
• Запись до 8 аварийных процессов с меткой времени,
• Отображение даты и времени,
• Отключение через цифровые входы,
• Извлекаемый модуль с автоматическим закорачиванием входов от ТТ,
• Возможность последовательного обмена данными через интерфейс RS485 по протоколам SEG RS485 Pro-Open-Data или Modbus.

REM610 ABB управление и защита двигателя

REM610 ABB

устройство управления и защиты двигателя

REM610 ABB основная область применения защита и мониторинг асинхронных двигателей от 500 кВт до 2 МВт. Терминал REM610 ABB может также применяться для защиты фидеров и трансформаторов среднего напряжения.

REM610 ABB

устройство управления и защиты двигателя применение REM610 ABB управление и защита двигателя
REM610 ABB устройство управления и защиты двигателя

REM610 ABB является универсальным многофункциональным реле защиты, предназначенным, в основном, для защиты стандартных асинхронных двигателей среднего напряжения большой и средней мощности в широком диапазоне их применений. REM610 ABB защищает от неисправностей во время пуска, нормальной работы, холостых оборотов и охлаждения двигателя при простоях, например в насосах, вентиляторах, в мельницах и дробилках

Большое число реализованных функций защиты делают REM610 ABB комплексным устройством защиты от повреждения двигателя. REM610 ABB может использоваться с двигателями, управляемыми как выключателями, так и контакторами.

REM610 ABB может также использоваться для защиты, например, фидерных кабелей и силовых трансформаторов, которые требуют тепловой защиты от перегрузки, или для одно-, двух или трехфазной максимальной токовой защиты или ненаправленной защиты от замыканий на землю.

REM610 ABB

конструкция

REM610 ABB построено на микропроцессорной базе. Система самоконтроля непрерывно следит за работой реле.

Интерфейс человек-машина (HMI) включает в себя жидкокристаллический дисплей (ЖКД), который делает местное управление REM610 ABB простым и безопасным.

Местное управление REM610 ABB может выполняться с помощью компьютера, подключённого к переднему порту последовательной связи. Дистанционное управление может выполняться через задний разъем, соединенный с системой управления и контроля через последовательную шину связи.

REM610 ABB требует для работы защищенного источника напряжения. Внутренний источник питания REM610 ABB формирует напряжения, необходимые для электронных устройств. Источник питания представляет собой преобразователь постоянного тока в постоянный с гальванической развязкой (с обратной связью). При подключенном напряжении питания на передней панели REM610 ABB загорается зеленый индикаторный светодиод (готов).

REM610 ABB

функции защит и мониторинга

— Защита от термической перегрузки
— Контроль пуска двигателя
— Комулятивный счетчик пусков двигателя
— Максимальная токовая защита
— Защита по снижению тока
— Токовая защита от несимметричной нагрузки фаз
— Токовая защита обратной последовательности
— Ненаправленная токовая защита нулевой последовательности
— Резервирование при отказе выключателя (УРОВ)
— Аварийный осциллограф
— Измерения
— Запись событий

REM610 ABB

Аппаратное обеспечение

— Токовые входы (1 или 5 А)
— Дискретные входы
— Выходные реле
— Сигнальные светодиоды
— Передний порт связи (InfraRed)
— Жидкокристаллический дисплей

REM610 ABB устройство управления и защиты двигателя

доступные файлы для скачивания:

REM610 ABB, руководство:  REM610-RU.pdf [829.4 Kb] (cкачиваний: 54)
REM610 ABB, листовка:  REM610-listovka-RU.pdf [95.23 Kb] (cкачиваний: 15)

Цена от 500EUR завистит от комплектации REM610 ABB управление и защита двигателя нет в наличии, под заказ

Защита электродвигателей.

Защита электродвигателей.

[Разделы] [Оглавление раздела] [Главная страница СПЭТ] [Назад] [Дальше]


Защита электродвигателей.

1.Виды повреждений и ненормальных режимов работы ЭД.

Повреждения электродвигателей. В обмотках электродвигателей могут возникать замыкания на землю одной фазы статора, замыкания между витками и многофазные КЗ. Замыкания на землю и многофазные КЗ могут также возникать на выводах электродвигателей, в кабелях, муфтах и воронках. Короткие замыкания в электродвигателях сопровождаются прохождением больших токов, разрушающих изоляцию и медь обмоток, сталь ротора и статора. Для защиты электродвигателей от многофазных КЗ служит токовая отсечка или продольная дифференциальная защита, действующие на отключение.

Однофазные замыкания на землю в обмотках статора электродвигателей напряжением 3—10 кВ менее опасны по сравнению с КЗ, так как сопровождаются прохождением токов 5—20 А, определяемых емкостным током сети. Учитывая сравнительно небольшую стоимость электродвигателей мощностью менее 2000 кВт, защита от замыканий на землю устанавливается на них при токе замыкания на землю более 10 А, а на электродвигателях мощностью более 2000 кВт — при токе замыкания на землю более 5 А защита действует на отключение.

Защита от витковых замыканий на электродвигателях не устанавливается. Ликвидация повреждений этого вида осуществляется другими защитами электродвигателей, поскольку витковые замыкания в большинстве случаев сопровождаются замыканием на землю или переходят в многофазное КЗ.

Электродвигатели напряжением до 600 В защищаются от КЗ всех видов (в том числе и от однофазных) с помощью плавких предохранителей или быстродействующих электромагнитных расцепителей автоматических выключателей.

Ненормальные режимы работы. Основным видом ненормального режима работы для электродвигателей является перегрузка их токами больше номинального. Допустимое время перегрузки электродвигателей, с, определяется по следующему выражению:

Рис. 6.1. Зависимость тока электродвигателя от частоты вращения ротора.

где k кратность тока электродвигателя по отношению к номинальному; А — коэффициент, зависящий от типа и исполнения электродвигателя: А == 250 — для закрытых электродвигателей, имеющих большую массу и размеры, А = 150 — для открытых электродвигателей.

Перегрузка электродвигателей может возникнуть вследствие перегрузки механизма (например, завала углем мельницы или дробилки, забивания пылью вентилятора или кусками шлака насоса золоудаления и т. п.) и его неисправности (например, повреждения подшипников и т. п.).

Токи, значительно превышающие номинальные, проходят при пуске и самозапуске электродвигателей. Это происходит вследствие уменьшения сопротивления электродвигателя при уменьшении его частоты вращения.

Зависимость тока электродвигателя I от частоты вращения п при постоянном напряжении на его выводах приведена на рис. 6.1. Ток имеет наибольшее значение, когда ротор электродвигателя остановлен; этот ток, называемый пусковым, в несколько раз превышает номинальное значение тока электродвигателя. Защита от перегрузки может действовать на сигнал, разгрузку механизма или отключение электродвигателя.

После отключения КЗ напряжение на выводах электродвигателя восстанавливается и частота его вращения начинает увеличиваться. При этом по обмоткам электродвигателя проходят большие токи, значения которых определяются частотой вращения электродвигателя и напряжением на его выводах. Снижение частоты вращения всего на 10—25 % приводит к уменьшению сопротивления электродвигателя до минимального значения, соответствующего пусковому току. Восстановление нормальной работы электродвигателя после отключения КЗ называется самозапуском, а токи, проходящие при этом, — токами самозапуска.

На всех асинхронных электродвигателях самозапуск может быть осуществлен без опасности их повреждения, и поэтому их защита должна быть отстроена от режима самозапуска. От возможности и длительности самозапуска асинхронных электродвигателей основных механизмов собственных нужд зависит бесперебойная работа тепловых электростанций. Если из-за большого снижения напряжения нельзя обеспечить самозапуск всех работающих электродвигателей, часть из них приходится отключать. Для этого используется специальная защита минимального напряжения, отключающая неответственные электродвигатели при снижении напряжения на их выводах до 60—70 % номинального.

В случае обрыва одной из фаз обмотки статора электродвигатель продолжает работать. Частота вращения ротора при этом несколько уменьшается, а обмотки двух неповрежденных фаз перегружаются током в 1,5—2 раза большим номинального. Защита электродвигателя от работы на двух фазах применяется лишь на электродвигателях, защищенных предохранителями, если двухфазный режим работы может повлечь за собой повреждение электродвигателя.

На мощных тепловых электростанциях в качестве привода для дымососов, дутьевых вентиляторов и циркуляционных насосов получили широкое распространение двухскоростные асинхронные электродвигатели напряжением 6 кВ. Эти электродвигатели выполняются с двумя независимыми статорными обмотками, каждая из которых подключается через отдельный выключатель, причем обе статорные обмотки одновременно не могут быть включены, для чего в схемах управления предусмотрена специальная блокировка. Применение таких электродвигателей позволяет экономить электроэнергию путем изменения их частоты вращения в зависимости от нагрузки агрегата. На таких электродвигателях устанавливается по два комплекта релейной защиты.

В эксплуатации применяются также схемы электропривода, предусматривающие вращение механизма (например, шаровой мельницы) двумя спаренными электродвигателями, которые присоединяются к одному выключателю. При этом все защиты являются общими для обоих электродвигателей, за исключением токовой защиты нулевой последовательности, которая предусматривается для каждого электродвигателя и выполняется с помощью токовых реле, подключенных к ТТ нулевой последовательности, установленным на каждом кабеле.

2.Защита асинхронных ЭД от междуфазных к.з., перегрузок и замыканий на землю.

Для защиты от многофазных КЗ электродвигателей мощностью до 5000 кВт обычно используется максимальная токовая отсечка. Наиболее просто токовую отсечку можно выполнить с реле прямого действия, встроенными в привод выключателя. С реле косвенною действия применяется одна из двух схем соединения ТТ и реле, приведенных на рис. 6.2 и 6.3. Отсечка выполняется с независимыми токовыми реле. Использование токовых реле с зависимой характеристикой (рис. 6 3) позволяет обеспечить с помощью одних и тех же реле защиту от КЗ и перегрузки. Ток срабатывания отсечки выбирается -по следующему выражению:

где kсх — коэффициент схемы, равный 1 для схемы на рис. 6.3 и v3 для схемы на рис. 6.2; Iпуск —пусковой ток электродвигателя.

Если ток срабатывания реле отстроен от пускового тока, отсечка, как правило, надежно отстроена и от. тока, который электродвигатель посылает в сечь при внешнем КЗ.

Зная номинальный ток электродвигателя Iном и кратность пускового тока kп, указываемую в каталогах, можно подсчитать пусковой ток по следующему выражению:

Рис. 6.2 Схема защиты электродвигателя токовой отсечкой с одним токовым реле мгновенного действия: а — цепи тока, б — цепи оперативного постоянного тока

Как видно по осциллограмме, приведенной на рис. 6.4, на которой показан пусковой ток электродвигателя питательного насоса, в первый момент пуска появляется кратковременный пик намагничивающего тока, превышающий пусковой ток электродвигателя. Для отстройки от этого пика ток срабатывания отсечки выбирается с учетом коэффициента надежности: kн=1,8 для реле типа РТ-40, действующих через промежуточное реле; kн = 2 для реле типов ИТ-82, ИТ-84 (РТ-82, РТ-84), а также для реле прямого действия.

Рис. 6.3. Схема защиты электродвигателя от коротких замыканий и перегрузки с двумя реле типа РТ-84:
а— цепи тока, б — цепи оперативного постоянного тока.

Т

Рис. 6 4. Осциллограмма пускового тока электродвигателя.

оковую отсечку электродвигателей мощностью до 2000 кВт следует выполнять, как правило, по наиболее простой и дешевой однорелейной схеме (см. рис. 6.2). Однако недостатком этой схемы является более низкая чувствительность по сравнению с отсечкой, выполненной по схеме на рис. 6.3, к двухфазным КЗ между одной из фаз, на которых установлен ТТ, и фазой без ТТ. Это имеет место, так как ток срабатывания отсечки, выполненной по однорелейной схеме, согласно (6.1) в vЗ раз больше, чем в двухрелейной схеме.

Поэтому на электродвигателях мощностью 2000—5000 кВт токовая отсечка для повышения чувствительности выполняется двухрелейной. Двухрелейную схему отсечки следует также применять на электродвигателях мощностью до 2000 кВт, если коэффициент чувствительности однорелейной схемы при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя меньше двух.

На электродвигателях мощностью 5000 кВт и более устанавливается продольная дифференциальная защита, обеспечивающая более высокую чувствительность к КЗ на выводах и в обмотках электродвигателей. Эта защита выполняется в двухфазном или в трехфазном исполнении с реле типа РНТ-565 (аналогично защите генераторов). Ток срабатывания рекомендуется принимать 2Iном.

Поскольку защита в двухфазном исполнении не реагирует на двойные замыкания на землю, одно из которых возникает в обмотке электродвигателя на фазе В, в которой отсутствует ТТ, дополнительно устанавливается специальная защита от двойных замыканий без выдержки времени.

ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Защита от перегрузки устанавливается только на электродвигателях, подверженных технологическим перегрузкам (мельничных вентиляторов, дымососов, мельниц, дробилок, багерных насосов и т. п.), как правило, с действием на сигнал или разгрузку механизма. Так, например, на электродвигателях шахтных мельниц защита может действовать на отключение электродвигателя механизма, подающего уголь, благодаря чему предотвращается завал мельницы углем.

Защита от перегрузки должна отключать электродвигатель, на котором она установлена, только в том случае, если без остановки электродвигателя нельзя устранить причину, вызвавшую перегрузку. Использование защиты от перегрузки с действием на отключение целесообразно также в установках без обслуживающего персонала.

Ток срабатывания защиты от перегрузки принимается равным:

где kн = 1,1—1,2.

При этом реле защиты от перегрузки смогут сработать от пускового тока, поэтому выдержка времени защиты принимается 10—20 с по условию отстройки от времени пуска электродвигателя. Защита от перегрузки выполняется с помощью индукционного элемента реле типа ИТ-80 (РТ-80) (см. рис 6.3). Если электродвигатель при перегрузках должен отключаться, в схеме защиты используются реле типа ИТ-82 (РТ-82). На электродвигателях, защита которых от перегрузки не должна действовать на отключение, целесообразно использовать реле с двумя парами контактов типа ИТ-84 (РТ-84), обеспечивающие раздельное действие отсечки и индукционного элемента.

Для ряда электродвигателей (дымососов, дутьевых вентиляторов, мельниц), время разворота которых составляет 30—35 с, схема защиты от перегрузки с реле РТ-84 дополняется реле времени типа ЭВ-144, которое приходит в действие после замыкания контакта токового реле. При этом выдержка времени защиты может быть увеличена до 36 с. В последнее время для защиты от перегрузки электродвигателей собственных нужд применяется схема защиты с одним реле тока типа РТ-40 и одним реле времени типа ЭВ-144, а для электродвигателей с временем пуска более 20 с — реле времени типа ВЛ-34 (со шкалой 1—100 с).

3.Защита минимального напряжения.

После отключения КЗ происходит самозапуск электродвигателей, подключенных к секции или системе шин, на которых во время КЗ имело место снижение напряжения. Токи самозапуска, в несколько раз превышающие номинальные, проходят по питающим линиям (или трансформаторам) собственных нужд. В результате напряжение на шинах собственных нужд, а следовательно, и на электродвигателях понижается настолько, что вращающий момент на валу электродвигателя может оказаться недостаточным для его разворота. Самозапуск электродвигателей может не произойти, если напряжение на шинах окажется ниже 55—65 % Iном.

Для того чтобы обеспечить самозапуск наиболее ответственных электродвигателей, устанавливается защита минимального напряжения, отключающая неответственные электродвигатели, отсутствие которых в течение некоторого времени не отразится на производственном процессе. При этом уменьшается суммарный ток самозапуска и повышается напряжение на шинах собственных нужд, благодаря чему обеспечивается самозапуск ответственных электродвигателей.

В некоторых случаях при длительном отсутствии напряжения защита минимального напряжения отключает и ответственные электродвигатели. Это необходимо, в частности, для пуска схемы АВР электродвигателей, а также по технологии производства. Так, например, в случае остановки всех дымососов необходимо отключить мельничные и дутьевые вентиляторы и питатели пыли; в случае остановки дутьевых вентиляторов — мельничные вентиляторы и питатели пыли. Отключение ответственных электродвигателей защитой минимального напряжения производится также в тех случаях, когда их самозапуск недопустим по условиям техники безопасности или из-за опасности повреждения приводимых механизмов.

Наиболее просто защиту минимального напряжения можно выполнить с одним реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение. Однако такое выполнение защиты ненадежно, так как при обрывах в цепях напряжения возможно ложное отключение электродвигателей. Поэтому однорелейная схема защиты применяется только при использовании реле прямого действия.

Для предотвращения ложного срабатывания защиты при нарушении цепей напряжения применяются специальные схемы включения реле напряжения. Одна из таких схем для четырех электродвигателей, разработанная в Тяжпромэлектропроекте, показана на рис. 6.5. Реле минимального напряжения прямого действия КVТ1—KVT4 включены на междуфазные напряжения ab и bс. Для повышения надежности защиты эти реле питаются отдельно от приборов и счетчиков, которые подключены к цепям напряжения через трехфазный автоматический выключатель SF3 с мгновенным электромагнитным расцепителем (использованы две фазы автоматического выключателя).

Фаза В цепей напряжения заземлена не глухо, а через пробивной предохранитель FV, чю исключает возможность однофазных КЗ в цепях напряжения и также повышает надежность защиты. В фазе А защиты установлен однофазный автоматический выключатель SFI с электромагнитным мгновенным расцепителем, а в фазе С — автоматический выключатель с замедленным тепловым расцепителем. Между фазами А и С включен конденсатор С емкостью порядка 30 мкФ, назначение которого указано ниже.

Рис. 6 5. Схема защиты минимального напряжения с реле прямого действия типа РНВ

При повреждениях в цепях напряжения рассматриваемая защита будет вести себя следующим образом. Замыкание одной из фаз на землю, как уже отмечалось выше, не приводит к отключению автоматических выключателей, так как цепи напряжения не имеют глухого заземления.

При двухфазном КЗ фаз В и С отключится только автоматический выключатель SF2 фазы С. Реле напряжения KVT1 и KVT2 остаются при этом подключенными к нормальному напряжению и поэтому не запускаются. Реле KVT3 и KVT4, запустившиеся при КЗ в цепях напряжения, после отключения автоматического выключателя SF2 вновь подтянутся, так как на них будет подано напряжение от фазы А через конденсатор С. При КЗ фаз АВ или АС отключится автоматический выключатель SF1, установленный в фазе А. После отключения КЗ реле KVT1 и KVT2 вновь подтянутся под действием напряжения от фазы С, поступающего через конденсатор С. Реле KVT3 и KVT4 не запустятся. Аналогично будут вести себя реле и при обрыве фаз А и С.

Таким образом, рассматриваемая схема защиты не работает ложно при наиболее вероятных повреждениях цепей напряжения. Ложная работа защиты возможна только при маловероятных повреждениях цепей напряжения — трехфазном КЗ или при отключении автоматических выключателей SF1 и SF2.

Сигнализация неисправности цепей напряжения осуществляется контактами реле KV1.1, KV2.1, KV3.1 и контактами автоматических выключателей SF1.1, SF2.1, SF3.1.

В установках с постоянным оперативным током защита минимального напряжения выполняется для каждой секции сборных шин собственных нужд по схеме, приведенной на рис. 6.6. В цепи реле времени КТ1, действующего на отключение неответственных электродвигателей, включены последовательно контакты трех минимальных реле напряжения KV1. Благодаря такому включению реле предотвращается ложное срабатывание защиты при перегорании любого предохранителя в цепях трансформатора напряжения. Напряжение срабатывания реле KV1 принимается порядка 70 % Uном.

Рис. 6.6. Схема защиты минимального напряжения на постоянном оперативном токе:
а — цепи переменного напряжения; б — оперативные цепи I — на отключение неответственных двигателей; II — на отключение ответственных двигателей.

Выдержка времени защиты на отключение неответственных электродвигателей отстраивается от отсечек электродвигателей и устанавливается равной 0,5—1,5 с. Выдержка времени на отключение ответственных электродвигателей принимается 10—15 с, для того чтобы защита не действовала на их отключение при снижениях напряжения, вызванных КЗ и самозапуском электродвигателей.

Как показывает опыт эксплуатации, в ряде случаев самозапуск электродвигателей продолжается 20—25 с при снижении напряжения на шинах собственных нужд до 60—70 %Uном. При этом, если не принять дополнительных мер, защита минимального напряжения (реле KV1), имеющая уставку срабатывания (0,6—0,7) Uном, могла бы доработать и отключить ответственные электродвигатели. Для предотвращения этого в цепи обмотки реле времени КТ2, действующего на отключение ответственных электродвигателей, включается контакт KV2.1 четвертого реле напряжения KV2. Это минимальное реле напряжения имеет уставку срабатывания порядка (0,4—0,5) Uном и надежно возвращается во время самозапуска. Реле KV2 будет длительно держать замкнутым свой контакт только при полном снятии напряжения с шин собственных нужд. В тех случаях, когда длительность самозапуска меньше выдержки времени реле КТ2, реле KV2 не устанавливается.

В последнее время на электростанциях применяется другая схема защиты, показанная на рис. 6.7. В этой схеме используются три пусковых реле: реле напряжения обратной последовательности KV1 типа РНФ-1М и реле минимального напряжения KV2 и KV3 типа РН-54/160.

Рис. 6.7. Схема защиты минимального напряжения с реле напряжения прямой последовательности:
а — цепи напряжения; б — оперативные цепи

В нормальном режиме, когда междуфазные напряжения симметричны, размыкающий контакт KV1.1 в цепи обмоток реле времени защиты КТ1 и КТ2 замкнут, а замыкающий KV1.2 в цепи сигнализации разомкнут. Размыкающие контакты реле K.V2.1 и KV3.1 при этом разомкнуты.

При снижении напряжения на всех фазах контакт KV1.1 останется замкнутым и поочередно подействуют: первая ступень защиты минимального напряжения, которая осуществляется с помощью реле KV2 (уставка срабатывания 0,7Uном) и КТ1; вторая — с помощью реле KV3 (уставка срабатывания 0,5 Uном) и КТ2. В случае нарушения одной или двух фаз цепей напряжения срабатывает реле KV1, замыкающим контактом которого KV1.2 подается сигнал о неисправности цепей напряжения.

При срабатывании каждой ступени защиты подается плюс на шинки ШМН1 и ШМН2 соответственно, откуда он поступает на цепи отключения электродвигателей. Действие защиты сигнализируется указательными реле КН1 и КН2, имеющими обмотки параллельного включения.


[Разделы] [Оглавление раздела] [Главная страница СПЭТ] [Назад] [Дальше]


ЗАЩИТА ОТ ПЕРЕГРУЗКИ ТОКА ДЛЯ УСТАНОВКИ ДВИГАТЕЛЯ: ЧАСТЬ ПЕРВАЯ

В этом месяце столбец посвящен максимальной токовой защите проводников в цепях двигателя и контроллера, а также защите двигателей от перегрузки — вопросам, о которых спрашивали многие подписчики нашей онлайн-функции «Кодовый вопрос дня». ВОПРОС: Требуется ли, чтобы проводники параллельной цепи двигателя были рассчитаны на 125 процентов от тока полной нагрузки двигателя (FLC), чтобы выдерживать пусковой ток двигателя? ОТВЕТ: Нет. Пусковой или пусковой ток двигателя, который также называется «током заторможенного ротора», присутствует только в период разгона в момент запуска двигателя.Пусковой ток быстро уменьшается, когда двигатель начинает вращаться. Максимальная токовая защита в параллельной цепи двигателя, рассчитанная по Таблице 430-152, легко справляется с этими токами в пределах ограничений проводников параллельной цепи двигателя. Эти устройства защиты от перегрузки по току в параллельной цепи двигателя могут иметь размер, намного превышающий номинальную допустимую нагрузку проводов параллельной цепи двигателя. Они также способны защитить проводники параллельной цепи двигателя от токов короткого замыкания или замыкания на землю из-за величины токов, столь быстро возникающих при таких типах повреждений.Почему проводники параллельной цепи двигателя рассчитаны на 125% от тока полной нагрузки двигателя? См. Следующий вопрос. ВОПРОС: Почему сечение проводников параллельной цепи двигателя составляет 125% от FLC двигателя? ОТВЕТ: Проводники параллельной цепи двигателя защищены от токов короткого замыкания и замыкания на землю устройствами максимального тока параллельной цепи, но эти устройства не будут защищать проводники от условий перегрузки. В соответствии с Разделом 430-32 (a) (1) устройства защиты двигателя от перегрузки, которые обычно расположены в контроллере двигателя, могут иметь размер в соответствии с отмеченным «коэффициентом эксплуатации» двигателя.Эти значения обычно составляют 115% или 125% FLC двигателя. Есть исключения из этого, как показано в Разделе 430-32 (a) (2). Если двигатель может выдерживать до 125 процентов FLC двигателя, то мы защищаем проводники параллельной цепи, рассчитывая их также на 125 процентов от FLC двигателя. ВОПРОС: Что такое коэффициент полезного действия двигателя и что они означают «отмеченный коэффициент использования»? ОТВЕТ: Фактор обслуживания — это запас прочности. Когда производитель вводит в двигатель коэффициент полезного действия, это означает, что двигатель может развивать ток, превышающий его номинальный, без ущерба для самого себя.Например, двигатель мощностью 10 л.с. с эксплуатационным коэффициентом 1,15 может развить ток, эквивалентный 11,5 л.с., без повреждения изоляции обмотки двигателя. Национальный электротехнический кодекс (NEC) в Разделе 430-32 (a) (1) позволяет двигателю с коэффициентом обслуживания 1,15 использовать защиту от перегрузки 125%. Это позволяет двигателю работать с номинальной мощностью до 15 процентов выше его нормальной мощности, не вызывая срабатывания защиты от перегрузки. ВОПРОС: Меня беспокоит размер проводки двигателя и защита от перегрузки по току.Почему мы можем перегореть двигатель с помощью Таблицы 430-152? ОТВЕТ: В таблице 430-152 не указывается максимальная токовая защита двигателей. Эта таблица, как указано в заголовке, обеспечивает процентное соотношение FLC двигателей, чтобы установить «Максимальный номинал или настройку устройств защиты от короткого замыкания и замыкания на землю в ответвленной цепи двигателя». Эти устройства максимального тока (предохранители или автоматические выключатели) защищают проводники, питающие двигатель, от сверхтоков, вызванных коротким замыканием или замыканием на землю. Они не предназначены для защиты обмоток двигателя.Проводники параллельной цепи двигателя защищены от условий перегрузки с помощью защиты двигателя от перегрузки, указанной в Разделе 430-32. Ключ к пониманию защиты проводов и двигателя заключается в понимании значения замыкания на землю, короткого замыкания и перегрузки. См. Следующий вопрос. ВОПРОС: Меня смущают термины «защита от короткого замыкания в параллельной цепи двигателя и защита от замыканий на землю» и «перегрузка». Вы можете это пояснить? ОТВЕТ: Проводники параллельной цепи двигателя защищены от двух возможных проблем: (1) короткого замыкания и замыкания на землю и (2) перегрузки.Сначала приведем несколько определений по порядку. Короткое замыкание: два или более проводника противоположной полярности, контактирующие друг с другом с относительно низким сопротивлением между ними, или контакт между ними за пределами нагрузки. Замыкание на землю: один или несколько незаземленных проводов контактируют с заземленным проводом или заземленной поверхностью. Перегрузка: эксплуатация оборудования или проводника со значением тока, превышающим его номинальную допустимую нагрузку, что может вызвать повреждение или опасный перегрев.Неисправность, такая как короткое замыкание или замыкание на землю, не является перегрузкой. Это условия, от которых мы должны защищать проводники параллельной цепи двигателя. Защита проводов от короткого замыкания и замыкания на землю описана в Разделе 430-52. Первое правило гласит: «Устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю должно выдерживать пусковой ток двигателя». Раздел 430-52 отсылает нас к Таблице 430-152, которая, в зависимости от типа двигателя и типа используемого устройства максимального тока, допускает максимальный процент тока полной нагрузки, который может использоваться для определения размера устройства максимального тока.Это устройство защиты от сверхтоков может быть либо предохранителем, либо автоматическим выключателем. При коротких замыканиях и замыканиях на землю возникает ток большой величины, который быстро размыкает устройство максимального тока, размер которого соответствует таблице 430-152. Защита от перегрузки для проводов параллельной цепи двигателя обеспечивается устройствами защиты двигателя, которые также защищают обмотки двигателя от состояния перегрузки. Эти устройства защиты от перегрузки расположены в контроллере мотора или являются его неотъемлемой частью. Их размеры соответствуют разделам 430-32.Поскольку эти устройства защиты от перегрузки могут иметь размер до 125 процентов от тока полной нагрузки двигателя, раздел 430-22 требует, чтобы проводники параллельной цепи также были рассчитаны на 125 процентов от FLC двигателя. Шесть шагов к базовой установке двигателя Предположим, трехфазный двигатель на 208 В мощностью 10 л.с. с буквенным обозначением F и коэффициентом эксплуатации 1,15. Двигатель будет питаться от распределительной панели в 60 футах от места расположения двигателя. Двигатель будет запускаться вручную с помощью кнопки старт-стоп на крышке контроллера мотора, а кнопка дистанционного останова будет расположена в 50 футах от контроллера мотора.Контроллер мотора будет расположен рядом с двигателем и будет содержать устройства защиты двигателя от перегрузки. Шаг № 1: Определите FLC двигателя. Национальный электротехнический кодекс в разделе 430-6 требует, чтобы для определения FLC двигателей использовались таблицы с 147 по 430-150, а не номинальные характеристики на паспортной табличке. Таблица 430-150 охватывает трехфазные двигатели переменного тока, и, используя эту таблицу, мы находим, что двигатель мощностью 10 л.с. 208 В имеет FLC 30,8 ампер. Шаг № 2: Определите сечение проводов параллельной цепи двигателя.Раздел 430-22 требует, чтобы проводники параллельной цепи, питающие один двигатель, имели допустимую нагрузку не менее 125 процентов от номинала FLC. 30,8 ампер x 1,25 = 38,5 А Шаг № 3: Определите номинал предохранителя (сдвоенного элемента), который будет использоваться в качестве защиты от короткого замыкания в параллельной цепи двигателя и замыкания на землю. Раздел 430-52 ссылается на Таблицу 430-152, где указаны максимальные номинальные значения или настройки устройств защиты от короткого замыкания в параллельной цепи двигателя и замыкания на землю. 30,8 ампер х 1,75 = 53,9 А. Разделы 430-52 и Раздел 240-6, следующий более высокий стандартный размер (60A).Шаг № 4: Определите номинальные параметры, необходимые для выключателя двигателя. Раздел 430-110 требует, чтобы средства отключения двигателя имели номинальный ток не менее 125 процентов от номинального значения FLC двигателя. 30,8 ампер x 1,15 = 35,42 А (требуется разъединитель на 60 А) Раздел 430-102 требует, чтобы отключающие средства находились в зоне видимости с места расположения контроллера. «Видимость» определяется как видимая на расстоянии не более 50 футов от другого. Шаг № 5: Определите требуемую защиту двигателя и параллельной цепи от перегрузки.Раздел 430-32 требует отдельного устройства защиты от перегрузки, которое реагирует на ток двигателя, или встроенного в двигатель термозащитного устройства, которое предотвратит перегрев двигателя из-за перегрузки или отказа при запуске. В нашей установке устройства защиты двигателя от перегрузки будут находиться в контроллере двигателя. Для двигателей с коэффициентом эксплуатации не менее 1,15 Раздел 430-32 (a) (1) допускает 125% FLC двигателя для устройства защиты двигателя от перегрузки. 30,8 ампер x 1,25 = 38,5 А Если выбранного реле перегрузки недостаточно для запуска двигателя или выдерживания нагрузки, разрешается использовать реле перегрузки следующего более высокого размера при условии, что ток срабатывания реле перегрузки не превышает процентное значение FLC двигателя, указанное в разделе 430-34.Для двигателя с коэффициентом эксплуатации не менее 1,15 может использоваться 140 процентов. 30,8 ампер x 1,40 = 43,12 А Шаг № 6: Определите требования к максимальной токовой защите цепи управления двигателем. Раздел 430-72 описывает эти требования. Цепь управления двигателем простирается за пределы контроллера двигателя до кнопки дистанционного останова. Раздел 430-72 (b) Исключение № 2 разрешает защиту цепи управления двигателем с помощью устройства защиты параллельной цепи, если оно не превышает значения, указанного в столбце C Таблицы 430-72 (b).Устройство защиты от перегрузки по току в параллельной цепи, используемое в этой установке, рассчитано на 60 ампер, и если для проводов цепи управления двигателем используются медные проводники № 12, то они должны считаться защищенными устройством максимальной токовой защиты параллельной цепи, и дополнительная защита от перегрузки по току не требуется. . Буквы кода, нанесенные на паспортные таблички двигателя, обозначают вход двигателя с заблокированным ротором и должны соответствовать таблице 430-7 (b). Большинство двигателей рассчитаны на длительный режим работы и могут бесконечно работать при номинальной нагрузке.Во время запуска двигатель потребляет большой ток. Этот «пусковой» ток может в четыре-десять раз превышать ток полной нагрузки двигателя. Таблица 430-152 позволяет процентное увеличение FLC, чтобы двигатель мог быть успешно запущен при сохранении полной защиты от перегрузки по току. TROUT был подрядчиком в области электротехники в течение многих лет и в настоящее время связан с Maron Electric Co., Скоки, Иллинойс. Он является председателем Национальной комиссии по разработке электрических кодов № 12, членом комитета по кодам и стандартам NECA и член Западной секции Международной ассоциации электротехнических инспекторов.

Защита от перегрузки и сверхтока — базовое управление двигателем

Нажмите кнопку воспроизведения на следующем аудиоплеере, чтобы слушать, как вы читаете этот раздел.

Когда двигатель запускается впервые, прежде чем вал сможет набрать скорость и начать вращаться, характеристики обмотки статора соответствуют характеристикам короткого замыкания. Таким образом, двигатель начинает потреблять очень высокие значения тока . Этот ток создает магнитное поле, которое заставляет вал двигателя вращаться, и это вращательное действие создает противо-ЭДС (CEMF), которая ограничивает ток до его нормального рабочего значения.

Первоначальное высокое значение тока называется бросок тока и может вызвать серьезные нарушения в линии и ложное отключение, если предохранители и автоматические выключатели не имеют соответствующих размеров.

Термин « перегрузка » описывает умеренное и постепенное повышение значения тока в течение относительно длительного периода времени. Это вызвано чрезмерным током, потребляемым двигателем, который может в шесть раз превышать номинальный ток. Это вызвано слишком большой нагрузкой на двигатель.Системы защищены реле защиты от перегрузки . В то время как перегрузки допускаются в течение короткого времени (обычно минут), длительные перегрузки будут использовать тепловое воздействие, чтобы вызвать срабатывание защитного устройства.

Термин « перегрузка по току » (иногда называемый коротким замыканием или замыканием на землю) описывает резкое и быстрое повышение тока за короткий период времени (доли секунды). Цепи и оборудование защищены от перегрузок по току предохранителями или автоматическими выключателями.

В этих случаях значение тока намного больше, чем номинальный линейный ток, и действительно может быть от шести до многих сотен раз выше нормального номинального значения тока.

Существует несколько причин ситуаций перегрузки по току. Например, когда происходит замыкание на болтах — замыкание между линией и землей или между линией и линией. Это вызывает очень большое значение тока из-за обратно пропорциональной зависимости между сопротивлением цепи и потребляемым током.

Другая менее понятная причина короткого замыкания — запуск асинхронного двигателя. При первом включении трехфазного асинхронного двигателя обмотки статора имеют цепь с очень низким сопротивлением. Это потребляет очень большой пусковой ток, который неотличим от стандартного короткого замыкания, за исключением того, что он быстро падает до номинального значения тока, потребляемого двигателем. Это происходит из-за противоэлектродвижущей силы (CEMF), создаваемой вращающимся валом двигателя. Когда двигатель вращается, CEMF ограничивает ток до безопасных значений.Когда двигатель не вращается, от источника потребляется очень большое значение тока. Этот ток иногда называют током заторможенного ротора , а пускатели электродвигателей и устройства максимального тока должны быть рассчитаны на безопасную работу с этим значением тока.

Последствия короткого замыкания

Два основных отрицательных выхода сверхтоков:

  • Тепловая энергия : высокие значения тока создают много тепла, которое может повредить оборудование и провода.Тепловая энергия может быть выражена как I 2 t (квадрат тока, умноженный на время) — чем дольше сохраняется неисправность, тем больше потенциальное тепловое повреждение.
  • Механические силы : сильные токи короткого замыкания могут создавать мощные магнитные поля и оказывать огромное магнитное напряжение на шины и оборудование, иногда деформируя их по форме и создавая другие проблемы.

Большие значения тока короткого замыкания могут очень быстро вызвать повреждение, поэтому устройства защиты от перегрузки по току должны действовать очень быстро, чтобы устранить сбой.Существует две основные категории устройств защиты от сверхтоков: предохранители и автоматические выключатели.

Предохранители

Предохранители

Предохранитель — это простое устройство, которое защищает проводники и оборудование цепи от повреждений из-за превышения нормального значения неисправности. Он разработан как самое слабое звено в цепи.

Предохранитель

A представляет собой изолированную трубку, содержащую полосу проводящего металла (плавкую вставку), которая имеет более низкую температуру плавления, чем медь или алюминий. Плавкая вставка имеет узкие резистивные сегменты, которые концентрируют ток и вызывают повышение температуры в этих точках.

При коротком замыкании элементы предохранителя сгорают всего за доли секунды. Чем выше значения тока повреждения, тем быстрее сработает предохранитель.

В ситуации перегрузки плавким элементам может пройти несколько секунд или даже минут, прежде чем тепловые воздействия вызовут плавление плавкой вставки.

Предохранители бывают двух категорий: быстродействующие предохранители (тип P) и предохранители с выдержкой времени (тип D).

Предохранители, используемые в цепях двигателя, должны выдерживать интенсивный пусковой ток при запуске двигателя, поэтому мы используем предохранители с выдержкой времени, также известные как «двухэлементные предохранители».”

Общие рейтинги

Все устройства максимального тока должны работать в пределах своих номинальных значений. Три наиболее важных параметра — это напряжение, ток и отключающая способность.

Номинальное напряжение

Предохранители и автоматические выключатели должны быть рассчитаны по крайней мере на значение напряжения цепи, которую они предназначены для защиты.

Когда предохранитель или автоматический выключатель прерывает ток короткого замыкания, он должен безопасно гасить дугу и предотвращать ее повторное возникновение.Следовательно, номинальное напряжение предохранителя или автоматического выключателя должно быть равно или превышать напряжение системы.

Например, предохранитель, рассчитанный на 240 В RMS, будет приемлем для использования в цепи на 120 В. Однако при использовании в цепи 600 В. номинальное напряжение предохранителя будет превышено.

Режим непрерывной работы

Рейтинг продолжительной работы описывает максимальное номинальное значение среднеквадратичного значения тока, которое устройство максимального тока разработано для непрерывной работы без отключения.Вообще говоря, номинал предохранителя или прерывателя ампер не должен превышать допустимую нагрузку цепи по току, но есть исключения, такие как определенные цепи двигателя.

Отключающая способность

Когда происходит короткое замыкание или замыкание на землю, сопротивление цепи падает практически до нуля Ом , вызывая протекание очень больших значений тока. Этот чрезвычайно быстрый рост тока короткого замыкания может вызвать повреждение проводов и оборудования из-за перегрева, и его необходимо как можно быстрее погасить.

Номинальная отключающая способность (IC) устройства максимального тока — это максимальный ток короткого замыкания, который устройство может отключить без ущерба для себя. Большинство автоматических выключателей и предохранителей имеют номинал IC 10 000 ампер.

Для систем, способных к большим токам замыкания, предохранители с высокой разрывной емкостью (HRC) могут отключать токи до 200 000 ампер с помощью гасителя дуги, такого как кварцевый песок, чтобы помочь устранить замыкание.

Установки и проверки двигателей и защиты электродвигателей

Время чтения: 9 минут.

Защита двигателей и цепей двигателей от перегрузки по току немного отличается от правил для проводов, указанных в Статье 240, потому что двигательные нагрузки имеют характеристики, отличные от характеристик общего освещения и других нагрузок.Цепи двигателя потребляют большой ток при первоначальном запуске, обычно примерно в шесть раз превышающий нормальный ток полной нагрузки (FLA) двигателя. Этот большой ток, потребляемый при запуске, обычно называется «пусковым током», хотя в Кодексе термин «ток заторможенного ротора» (LRA) (см. Рисунок 1).

Рис. 1. Это большое количество тока, потребляемого при запуске, обычно называют «пусковым током», хотя кодовый термин — «ток заторможенного ротора» (LRA)

Безопасная установка электропроводки электродвигателей и цепей двигателей зависит от правильного понимания и применения некоторых основных требований статьи 430 Национального электротехнического кодекса, особенно требований раздела 430-6 для общих установок или проверок двигателей.Вместо тока полной нагрузки, указанного на паспортной табличке, Раздел 430-6 требует, чтобы таблицы в Статье 430 использовались для определения размеров проводов цепи, устройств защиты от короткого замыкания и замыкания на землю, а также номинальных значений тока разъединителей (см. Рисунок 2 ). Фактический ток полной нагрузки для разных двигателей одного размера и типа может отличаться. Таблицы используются для того, чтобы убедиться, что в случае замены двигателя компоненты цепи двигателя также не нуждаются в замене. Это требование применяется к двигателям общего назначения.Правила для моментных двигателей и двигателей с регулируемым напряжением переменного тока различны. Фактический ток на паспортной табличке используется для определения размеров этих компонентов схемы. В этой статье рассматриваются общие области применения двигателей.

Рис. 2. Вместо тока полной нагрузки, указанного на паспортной табличке, Раздел 430-6 требует использования таблиц в Статье 430 для определения размеров проводов цепи, устройств защиты от короткого замыкания и замыкания на землю, а также номинальных значений тока разъединителей.

При установке или проверке цепи двигателя на предмет надлежащей защиты от перегрузки по току обычно лучше всего работает систематический подход.Обычно исследуемые четыре элемента установки включают: (1) размер ответвленной цепи (проводников), (2) защиту от перегрузки, (3) устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю в ответвленной цепи, и (4) устройство защиты от замыканий на землю. номинальное значение отключения двигателя (см. рисунок 3). Эти четыре элемента являются основными предметами, вызывающими озабоченность при установке или проверке, и, конечно же, не являются всеобъемлющими, поскольку установки различаются.

Информация на паспортной табличке двигателя важна. Номинальные значения напряжения и мощности на паспортной табличке необходимы для использования таблиц в статье 430.Номинальная мощность в лошадиных силах при приложенном напряжении используется с соответствующей таблицей для определения номинального тока двигателя при полной нагрузке. Это значение тока полной нагрузки необходимо использовать для определения размеров проводов и устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю.

Рисунок 3.

Размер проводника ответвительной цепи двигателя

В качестве примера, 115-вольтовый электродвигатель мощностью 1½ лошадиных силы потребляет 20 ампер согласно таблице 430-148. Несмотря на то, что на паспортной табличке двигателя (см. Рисунки 4, 5 и 6) указано 18.6 ампер при 115 вольт, значение в таблице 430-148 должно использоваться для определения размеров, как того требует Раздел 430-6 (а).

Следующим элементом схемы двигателя является определение диаметра проводника ответвленной цепи. В части B статьи 430 изложены требования к выбору размеров проводников параллельной цепи для отдельных двигателей и групп двигателей. Это пример с одним двигателем, поэтому, глядя на Раздел 430-22 (a), отдельный двигатель, используемый в непрерывном режиме (три часа или более), должен иметь допустимую нагрузку не менее 125% от полной мощности двигателя. ток нагрузки, как определено в Разделе 430-6 (а) (1).Если взять значение 18,6 ампера и умножить его на 125%, получим значение 23,5 ампера. Минимальный размер проводника для этой цепи двигателя, после применения любых корректировок допустимой нагрузки или поправочных коэффициентов, должен быть минимум 23,5 ампер. Согласно Таблице 310-16, Кодекс разрешает использование медных проводов № 12 THWN для этой установки, что позволяет использовать некоторые кабельные сборки, такие как Тип NM и другие с размером № 12, для этого применения. Существуют и другие факторы, которые могут повлиять на размер проводников ответвленной цепи двигателя, такие как падение напряжения на длинных участках и применение коэффициентов регулировки допустимой нагрузки для любого количества токонесущих проводов в одной и той же дорожке качения, или регулировка температуры окружающей среды, или и того, и другого. .

Фото 1. Тепловая защита двигателя

Защита от короткого замыкания и замыкания на землю в ответвленной цепи двигателя

Устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю должны иметь размеры в соответствии со значениями, приведенными в таблице 430-148. Требования к размерам устройств защиты от короткого замыкания на землю с параллельной цепью приведены в Части D статьи 430. В Разделе 430-51 Кодекса говорится, что эти правила, включенные в Часть D, изменяют или дополняют требования Статьи 240.Несколько различных типов устройств защиты от короткого замыкания и замыкания на землю могут использоваться для защиты проводников ответвленной цепи двигателя, устройства управления двигателем и двигателя от перегрузки по току из-за короткого замыкания или заземления. Раздел 430-52 (c) требует, чтобы номинал используемого защитного устройства не превышал значения, рассчитанного в соответствии с процентными значениями, приведенными в Таблице 430-152. Таблица 430-152 для однофазного двигателя позволяет получить следующие проценты.

• Предохранитель с временной задержкой 300%

• Двухэлементный предохранитель с выдержкой времени 175%

• Автоматический выключатель с мгновенным срабатыванием 800%

• Автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени 250%

В основном это увеличение в процентах позволяет запускать двигатель, не вызывая отключения устройства при заторможенном (пусковом) токе ротора. Если значения, определенные процентным соотношением в Таблице 430-152, не соответствуют стандартным размерам или номиналам предохранителей, нерегулируемых автоматических выключателей или возможным настройкам регулируемых автоматических выключателей, допускается следующий стандартный размер, номинал или возможная настройка.Идея здесь состоит в том, чтобы предоставить устройство, которое обеспечит защиту от короткого замыкания и замыкания на землю и при этом будет достаточно большим, чтобы учесть пусковой ток (ток заторможенного ротора) при запуске двигателя. Если ток заблокированного ротора двигателя все еще достаточно велик для отключения устройства при запуске, процентные значения, приведенные в Таблице 430-152, снова могут быть увеличены до максимальных значений, указанных в Исключении № 2 (a), ( б), (в) и (г).

Рисунок 4.

При использовании плавкого предохранителя без выдержки времени в качестве устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для 115-вольтового двигателя мощностью 1,5 лошадиных силы потребовалось бы, чтобы размер устройства был максимальным с использованием значения 18.6 и умножая это значение на 300%, получаем устройство с рейтингом 55,8. Округление до следующего большего стандартного размера, как разрешено Разделом 430-52 (c) (1) Пр. № 1, устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю может представлять собой предохранитель без выдержки времени на 60 ампер и соответствовать требованиям Раздела 430-52. Это может выглядеть так, как если бы проводники № 12, установленные для проводов ответвительной цепи, были бы незащищенными. Помните, что правила в Части D из 430 изменяют правила из 240 на этом этапе. Не ожидайте, что проводник будет защищен при его максимальной допустимой нагрузке, как это обычно предусмотрено статьей 240.

Существует еще один уровень защиты, который должен быть обеспечен в цепи двигателя, который завершает защиту двигателя и цепи двигателя от перегрузки по току.

Защита двигателя и параллельной цепи от перегрузки

Фото 2. Тепловые нагреватели в пускателе магнитного двигателя

Устройства защиты от перегрузки предназначены для защиты электродвигателей, аппаратуры управления электродвигателями и проводов параллельных цепей электродвигателей от чрезмерного нагрева из-за перегрузок электродвигателя и невозможности его запуска.Перегрузка в цепи электродвигателя — это рабочий ток, который, если он сохраняется в течение достаточного времени, может вызвать повреждение или опасный перегрев устройства. Защита от перегрузки не включает защиту от коротких замыканий или замыканий на землю. Комбинация устройства защиты от перегрузки и устройства защиты от короткого замыкания на землю в ответвленной цепи обеспечивает защиту от перегрузки по току для двигателя и цепи двигателя.

Защита двигателей от перегрузки может иметь несколько различных форм.Если сам двигатель является двигателем с термической защитой, он должен быть помечен словами «Thermally Protected» или сокращенной маркировкой «TP» (см. Фото 1). Если на двигателе нет маркировки, указывающей на то, что он имеет встроенную тепловую защиту, необходимо установить защиту от перегрузки. Предохранители при правильном выборе размера могут служить защитным устройством от перегрузки для двигателя и его цепи. Тепловые нагреватели в магнитном пускателе двигателя — еще один распространенный метод защиты от перегрузки (см. Фото 2).

Рисунок 5.

Часть C статьи 430 определяет требования к защите от перегрузки для двигателей, контроллеров двигателей и проводов параллельных цепей двигателя. Раздел 430-32 (a) требует, чтобы каждый двигатель, работающий в непрерывном режиме (три часа или более) мощностью более 1 лошадиных сил, был защищен устройством защиты от перегрузки, рассчитанное не более чем на следующие проценты от номинальной мощности двигателя, указанной на паспортной табличке. Используя значения, указанные на паспортной табличке двигателя на Рисунке 6, эксплуатационный коэффициент двигателя составляет 1,15. Это размер, который достигается за счет использования значения тока, указанного на паспортной табличке, вместо значения допустимой нагрузки, указанного в таблице.

• Коэффициент полезного действия не менее 1,15 125%

• Двигатель с маркировкой

Превышение температуры не более 40% 125%

• Все остальные двигатели 115%

Изменения этих значений разрешены, если процентное соотношение недостаточно для запуска двигателя или выдерживания нагрузки двигателя (см. Раздел 430-34). Этих значений в Разделе 430-32 (a) обычно достаточно для двигателей общего назначения. Используя значение тока полной нагрузки, указанное на двигателе, в соответствии с требованиями Раздела 430-32 (a) (1), устройство защиты от перегрузки будет рассчитано на 125% от значения 18.6 ампер. Значение 18,6 ампера, умноженное на 125%, дает значение 23,25 ампера. Следует выбрать устройство защиты от перегрузки, не превышающее этого значения. Производитель пускателя двигателя или контроллера двигателя предоставляет таблицу выбора теплового нагревателя с контроллером, чтобы помочь в выборе устройства защиты от перегрузки надлежащего размера.

Рисунок 6.

Раздел 430-40 Кодекса добавляет некоторые дополнительные требования, о которых следует помнить. Устройства защиты от перегрузки для защиты двигателя от перегрузки, как правило, не способны отключать короткое замыкание или замыкание на землю, и поэтому эти устройства защиты от перегрузки должны быть защищены предохранителями или автоматическими выключателями с номинальными характеристиками или настройками в соответствии с Разделом 430-52 или от короткого замыкания двигателя. -защитное устройство в соответствии с разделом 430-52.Многие пускатели двигателей и контроллеры, в которых используются устройства тепловой перегрузки, также указывают максимальный номинал предохранителя или автоматического выключателя, чтобы должным образом защитить устройство перегрузки в пределах его возможностей короткого замыкания. Вытащить увеличительное стекло и прочитать крошечный отпечаток на внутренней стороне корпуса пускателя магнитного двигателя имеет решающее значение для обеспечения надлежащей защиты и соблюдения Раздела 110-10.

Средства отключения и контроллер

Разъединение. Номинальные характеристики отключающих средств для общих моторных установок должны соответствовать части J статьи 430.В основном отключающие средства должны обеспечивать отключение двигателя и контроллера от цепи. Номинальная мощность отключающих средств должна составлять не менее 115% от номинального тока полной нагрузки двигателя согласно соответствующей таблице в статье 430. Разъединяющие средства также должны иметь номинальную мощность в лошадиных силах, по крайней мере, равную номинальной мощности двигателя. двигателем или любого другого типа, перечисленного в Разделе 430-109.

Рисунок 7. Максимальная токовая защита двигателей

Контроллер. Контроллер — это устройство, которое обычно используется для запуска и остановки двигателя путем фактического отключения тока в цепи двигателя. Устройство управления, подключенное к цепи управления двигателем, не является контроллером двигателя. Пускатель двигателя и контактор с надлежащим номиналом (л.с.) — это две формы контроллеров двигателя. Другие устройства также могут служить в качестве контроллеров двигателя. Характеристики контроллера или пускателя двигателя должны соответствовать части G статьи 430. Раздел 430-82 требует, чтобы каждый контроллер был способен запускать и останавливать двигатель, которым он управляет, и иметь возможность прерывания тока заторможенного ротора двигателя. мотор.Раздел 430-83 подробно описывает требуемые характеристики контроллера.

Сводка

Полная максимальная токовая защита двигателя, параллельной цепи двигателя и устройства управления двигателем обеспечивается комбинацией устройства защиты от короткого замыкания в ответвленной цепи двигателя и защиты от замыкания на землю (предохранители, автоматические выключатели или устройства защиты цепи двигателя) в соответствии с с частью D статьи 430, используемым в сочетании с устройством защиты от перегрузки, отвечающим требованиям части C статьи 430 (см. рисунок 7).Раздел 430-55 позволяет устройству защиты от короткого замыкания и замыкания на землю с одной ответвленной цепью обеспечивать комбинированную защиту, когда номинальные характеристики устройства защиты от короткого замыкания и замыкания на землю устанавливаются или рассчитываются таким образом, чтобы также обеспечивать защита от перегрузки в соответствии с номинальными характеристиками или настройками, указанными в разделах 430-32 или 430-34. Кодекс также содержит некоторые ссылки на Пример № D8 в Приложении D, который также может помочь инспектору и установщику более четко понять эти требования для максимальной токовой защиты двигателей и цепей двигателей.

% PDF-1.6 % 27 0 объект > эндобдж xref 27 79 0000000016 00000 н. 0000002292 00000 н. 0000002391 00000 н. 0000002990 00000 н. 0000003538 00000 н. 0000003963 00000 н. 0000004360 00000 н. 0000004982 00000 н. 0000005093 00000 н. 0000005206 00000 н. 0000005289 00000 п. 0000005324 00000 н. 0000005826 00000 н. 0000006398 00000 п. 0000007004 00000 н. 0000007583 00000 н. 0000007741 00000 н. 0000008153 00000 н. 0000008497 00000 н. 0000010608 00000 п. 0000010720 00000 п. 0000011681 00000 п. 0000011795 00000 п. 0000012524 00000 п. 0000013028 00000 п. 0000013507 00000 п. 0000013596 00000 п. 0000014063 00000 п. 0000015590 00000 п. 0000017564 00000 п. 0000019799 00000 п. 0000020355 00000 п. 0000020862 00000 п. 0000021297 00000 п. 0000023608 00000 п. 0000023897 00000 п. 0000038773 00000 п. 0000041295 00000 п. 0000043516 00000 п. 0000046084 00000 п. 0000046208 00000 п. 0000048584 00000 п. 0000048621 00000 н. 0000053111 00000 п. 0000057536 00000 п. 0000057573 00000 п. 0000061139 00000 п. 0000061514 00000 п. 0000061873 00000 п. 0000062397 00000 п. 0000062829 00000 п. 0000066924 00000 п. 0000069572 00000 п. 0000073375 00000 п. 0000074857 00000 п. 0000076221 00000 п. 0000079935 00000 н. 0000082065 00000 п. 0000086769 00000 п. 0000086799 00000 н. 0000086872 00000 н. 0000087196 00000 п. 0000087259 00000 п. 0000087374 00000 п. 0000087404 00000 п. 0000087477 00000 п. 0000087801 00000 п. 0000087864 00000 п. 0000087979 00000 п. 0000091035 00000 п. 0000091377 00000 п. 0000091811 00000 п. 0000092300 00000 п. 0000092577 00000 п. 0000092651 00000 п. 0000092948 00000 н. 0000093022 00000 н. 0000093319 00000 п. 0000001876 00000 н. трейлер ] / Назад 134479 >> startxref 0 %% EOF 105 0 объект > поток hb«e« + Ȁ

【Защита двигателя】 # 6 Способы защиты двигателя от специалистов

Защита электродвигателей — Для защиты электродвигателей используются различные защитные устройства.Двигатели используются на разных уровнях в различных приложениях. Асинхронные двигатели широко используются на бытовом, промышленном и коммерческом уровне. В промышленных установках используются асинхронные двигатели различных категорий. Большие промышленные двигатели дороги, поэтому защита двигателя является важным параметром. Для защиты двигателей используются различные блоки защиты двигателя. Защита двигателя была разделена на различные категории в зависимости от режима работы двигателя. Ниже рассматриваются различные категории защиты двигателя.

Защита от перегрузки:

Защита от перегрузки — это тип защиты от механической перегрузки. Условия механической перегрузки могут возникать в двигателе по разным причинам, когда двигатель находится в рабочем состоянии. Ситуации перегрузки могут привести к повышению температуры двигателя, что может привести к его повреждению. Защита, используемая в условиях перегрузки, может отключать двигатель в условиях перегрузки от основного источника питания.Когда двигатель перегружен из-за каких-либо обстоятельств, обмотки двигателя подвергаются возгоранию, так как температура двигателя увеличивается в условиях перегрузки, и в результате обмотки двигателя могут быть повреждены. Точно так же, если выходы двигателя закрыты и нет смысла для выделения тепла, тогда температура двигателя увеличивается по мере того, как двигатель продолжает работать, что также может привести к повреждению обмоток двигателя. Блоки защиты от перегрузки срабатывают в случае перегрузки, питание двигателя прекращается, и двигатель защищается от дальнейшего повреждения.

Защита от перегрузки двигателя

Максимальная токовая защита:

Каждый раз, когда через двигатель проходит чрезмерный ток, срабатывает блок защиты двигателя. Автоматические выключатели и предохранители используются в качестве защитных устройств для различных двигателей. Защита от перегрузки по току может защитить персонал от поражения электрическим током, оборудование управления двигателем, проводники параллельных цепей двигателя и сам двигатель от высоких токов.

Защита от низкого напряжения:

Блок защиты или устройство используется для отключения двигателя от источника напряжения или источника питания в случае падения напряжения ниже номинального значения для двигателя.Двигатель снова работает, когда напряжение выравнивается до нормального значения. У разных устройств защиты есть свои точки сброса. Некоторые блоки защиты сбрасываются вручную. Он автоматически возвращается в нормальное состояние по разным алгоритмам. Некоторые блоки защиты возвращаются в нормальное состояние по прошествии некоторого заданного интервала времени. Некоторые блоки можно вернуть в нормальное состояние, когда напряжение стабилизируется до нормального значения.

Как правильно выбрать контактор для вашего двигателя

Защита от обрыва фазы:

Защита от обрыва фазы используется для защиты двигателя в случае обрыва фазы во время работы двигателя.Обычно он используется в трехфазных двигателях, и в случае отказа любой фазы двигатель отключается от источника питания. Двигатель без защиты от обрыва фазы продолжает работать, даже если обрыв фазы в цепи может повредить двигатель или повлиять на его работу. Если одна фаза вышла из строя, другая фаза начинает подавать больший ток в цепь, что может сжечь двигатель или цепь, к которой он подключен.

Защита от перепутывания фаз:

Это метод защиты, который используется для защиты двигателя от состояния чередования фаз.Реверс фазы в двигателе может происходить по множеству причин, которые могут вызвать проблемы безопасности и эксплуатации. Если два соединения из трех соединений двигателя обратны, то двигатель начинает вращаться в противоположном направлении. При обнаружении обратного вращения двигателя блок защиты от чередования фаз отключает двигатель от сети.

Защита от чередования фаз двигателя

Защита от замыканий на землю:

Защита от замыкания на землю используется для защиты двигателя от различных состояний короткого замыкания.В случае короткого замыкания через двигатель или цепь протекает чрезмерный ток. Защита от замыкания на землю используется для отключения двигателя в случае замыкания на землю.

Защита нейтрали или замыкания на землю ТТ

Связанные темы:

Schneider Electric — Выбор правильных компонентов управления и защиты двигателя

Завод Инжиниринг | Электротехнические правила дорожного движения

Определение перегрузки по току в Национальном электротехническом кодексе включает ситуации короткого замыкания, замыкания на землю и перегрузки, причем защита от перегрузки по току обычно обеспечивается предохранителями или автоматическими выключателями, известными как устройства защиты от перегрузки по току (OCPD).Двигатели — это одно конкретное приложение, в котором максимальная токовая защита от короткого замыкания и замыкания на землю осуществляется отдельно от защиты от перегрузки — с использованием различных вычислительных подходов и использования отдельных защитных устройств.

Когда дело доходит до определения параметров максимальной токовой защиты от короткого замыкания и замыкания на землю, а также защиты от перегрузки для двигателей, цепей двигателей и контроллеров двигателей, важно понимать «правила дорожного движения», изложенные в статье 430, чтобы обеспечить правильные настройки. выбраны, которые обеспечивают необходимую защиту, достигают высокой надежности, избегают ложных отключений, и соблюдаются требования NEC.Для этого очень важно получить ключевые входные данные из правильных источников, знать, как выполнять необходимые вычисления и как применять исключения к NEC.

Хотя в этой статье рассматриваются однофазные и трехфазные асинхронные двигатели переменного тока общего назначения, вероятно, существует множество нюансов, связанных с конкретными условиями вашей установки. Убедитесь, что квалифицированный специалист выполняет и проверяет ваши расчеты на соответствие требованиям NEC. Это обеспечит безопасную и надежную установку.

Защитите свои двигатели

Начнем с объяснения максимальной токовой защиты от короткого замыкания и замыкания на землю и защиты от перегрузки, а также их различных функций.

Максимальная токовая защита от короткого замыкания и замыкания на землю защищает электродвигатель, средства управления электродвигателем и проводники параллельной цепи электродвигателя от условий перегрузки по току из-за коротких замыканий и замыканий на землю. Короткое замыкание — это короткое замыкание, которое возникает между двумя проводниками, между фазами или между фазой и нейтралью.

Короткое замыкание на землю — это замыкание между фазой и землей. Устройства защиты от перегрузки по току должны выдерживать полный ток нагрузки двигателя, а также пусковой или пусковой ток (также называемый током заторможенного ротора или LRC) двигателя без отключения.

OCPD обычно представляют собой плавкие предохранители без выдержки времени, предохранители с выдержкой времени, автоматические выключатели с мгновенным срабатыванием или выключатели с обратнозависимой выдержкой времени. Максимальная токовая защита от короткого замыкания и замыкания на землю защищает проводники, двигатели и оборудование от высоких уровней токов короткого замыкания, которые могут вызвать повреждение, разрушение, ожоги и пожары.

Устройства защиты от перегрузки защищают электродвигатели, контроллеры электродвигателей и проводники параллельных цепей электродвигателей от чрезмерного нагрева из-за перегрузок электродвигателей, отказа при запуске, остановки электродвигателей, однофазности, низкого напряжения питания и т. Д.

Перегрузка двигателя происходит, когда оборудование работает с током, превышающим номинальный ток полной нагрузки, указанный на паспортной табличке. Если это будет продолжаться в течение достаточно длительного периода времени, это приведет к повреждению или перегреву моторного оборудования, контроллера мотора или проводов параллельной цепи мотора.Возможна пожарная опасность из-за условий перегрузки.

Правильный процесс калибровки

Начнем сначала с краткого описания процесса определения максимальной токовой защиты двигателей от короткого замыкания и замыкания на землю:

  • Определите FLC двигателя с помощью таблицы NEC 430.248 или 430.250

  • Определите максимальный рейтинг или настройку OCPD с помощью таблицы 430.52 NEC и примените соответствующие исключения

  • Определение пускового тока двигателя или тока заторможенного ротора (LRC)

  • Убедитесь, что номинал или настройка OCPD выдерживает пусковой ток двигателя (LRC)

  • Определите, подходит ли предохранитель или прерыватель меньшего размера, который может удерживать FLC и LRC.

    • Статья 430.6 (A) (1) NEC требует использования значений тока полной нагрузки (FLC) из таблиц 430.248 и 430.250 при определении максимального номинального значения или настройки OCPD. Эти значения можно найти в таблицах, используя мощность двигателя и номинальное напряжение, указанные на паспортной табличке двигателя. Запрещается использовать ток полной нагрузки (FLA), который также указан на паспортной табличке, для определения максимальной токовой защиты двигателя.

      Если точное значение HP двигателя не указано в таблице, используйте интерполяцию или пропорцию для определения FLC из таблиц.В случае устройств (как определено в NEC), когда на паспортной табличке указаны значения HP и FLC, используйте паспортную табличку FLC. Следующим шагом является определение максимального рейтинга или настройки используемого OCPD путем умножения значения FLC из таблицы на соответствующий множитель из таблицы 430.52. Обратите внимание, что Исключение 1 позволяет вам «увеличить» до следующего более высокого стандартного предохранителя или автоматического выключателя в соответствии со стандартными значениями силы тока, указанными в Статье 240.6.

      Для максимальной защиты выбранный номинал или настройка должны быть как можно более низкими и при этом обеспечивать надлежащий запуск двигателя (LRC) и работу (FLC) без ложных срабатываний.Чтобы обеспечить запуск двигателей, предохранители без задержки удерживают 5-кратный номинал до 2 секунд, предохранители с выдержкой времени удерживают 5-кратный номинал до 10 секунд, автоматические выключатели мгновенного срабатывания удерживают 3, 5, 7 раз, или в 10 раз больше их номинала в зависимости от настройки, а автоматические выключатели с обратнозависимой выдержкой времени сохраняют в 3 раза больше своего номинала в течение периода времени в зависимости от настройки.

      Следующим шагом является определение пускового тока двигателя (LRC), чтобы гарантировать, что OCPD будет удерживать пусковой ток. Для этого необходимо выполнить расчет с использованием данных из таблицы 430.7 (B) для вычисления LRC на основе буквенного кода двигателя, нанесенного на паспортную табличку двигателя.

      Этот буквенный код с заторможенным ротором указывает значение кВА с заторможенным ротором на каждую лошадиную силу для этой конкретной конструкции стержневого ротора с короткозамкнутым ротором. Это не следует путать с данными паспортной таблички двигателя, обозначенными буквой NEMA Design. Поскольку данные о кВА на л.с. в этой таблице указаны в виде диапазона, вы должны использовать наибольшее значение в диапазоне в своих расчетах, чтобы вычислить максимальный LRC для вашего конкретного двигателя.

      Убедитесь, что вычисленный LRC меньше, чем величина тока, которую OCPD будет удерживать в течение короткого периода времени. Это гарантирует, что двигатель запустится, и пусковой ток не отключит OCPD.

      Что произойдет, если пусковой ток двигателя отключит предохранитель или автоматический выключатель при использовании OCPD максимального размера? В этом случае Таблица 430.52 Исключение 2 позволяет вам использовать более высокий множитель для определения размера OCPD, однако вам не разрешается «увеличивать размер», вы должны «уменьшить» до следующего более низкого номинального номинала в амперах стандартного размера, указанного в Статье 240.6. Пожалуйста, обратитесь к боковой панели для примера этих расчетов.

      Расчетная защита двигателя от перегрузки

      Теперь перейдем к подбору защиты от перегрузки, которая, как отмечалось ранее, обеспечивает «тепловую» защиту двигателей. Устройства защиты двигателя от перегрузки, обычно называемые «нагревателями», относятся к одному из следующих типов устройств:

Пример № D8 Проводники цепи двигателя, защита от перегрузки, защита от короткого замыкания и замыкания на землю

(см. 240.6, 430.6, 430.22, 430.23, 430.24, 430.32, 430.52 и 430.62, таблицы 430.52 и 430.250.)

Определите минимальную требуемую допустимую нагрузку на проводник, защиту двигателя от перегрузки, защиту от короткого замыкания и замыкания на землю и защиту фидера для трех асинхронных двигателей на трехфазном фидере на 480 В следующим образом :

(a) Один трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 25 л.с., 460 В, ток полной нагрузки 32 А, указанный на паспортной табличке, конструкция B, коэффициент использования 1,15

(b) Два 3-фазных двигателя с фазным ротором мощностью 30 л.с., 460 В, номинальный ток полной нагрузки на первичной обмотке 38 А, вторичный ток полной нагрузки на заводской табличке 65 А, повышение на 40 ° C.

Максимальное сопротивление проводника

Значение тока полной нагрузки, используемое для определения минимальной требуемой допустимой нагрузки проводника, получается из таблицы 430.250 [см. 430.6 (A)] для двигателя с короткозамкнутым ротором и первичной обмотки двигателей с фазным ротором. Чтобы получить минимально необходимую допустимую нагрузку на проводник, ток полной нагрузки умножается на 1,25 [см. 430,22 и 430,23 (A)].

Для двигателя мощностью 25 л.с. 34 A x 1,25 = 42,5 A

Для моторов мощностью 30 л.с. 40 А x 1.25 = 50 А

65 А x 1,25 = 81,25 А

Защита двигателя от перегрузки

Двигатели, защищенные отдельным устройством защиты от перегрузки, должны иметь номинальную защиту от перегрузки или отключаться при токе полной нагрузки не более 125% указанного на паспортной табличке [см. 430.6 (A) и 430.32 (A) (1)] .

Для двигателя мощностью 25 л.с. 32 A x 1,25 = 40 A

Для моторов мощностью 30 л.с. 38 А x 1,25 = 47.5 А

Если отдельным устройством защиты от перегрузки является реле перегрузки (не предохранитель или автоматический выключатель), а устройство защиты от перегрузки, выбранное на 125%, недостаточно для запуска двигателя или выдерживания нагрузки, разрешается увеличить уставку отключения в соответствии с 430,32 (С).

Защита от короткого замыкания и замыкания на землю параллельной цепи

Выбор номинала защитного устройства зависит от типа выбранного защитного устройства в соответствии с 430.52 и Таблица 430.52. Следующее — для мотора мощностью 25 л.с.

(a) Предохранитель без задержки. Номинал предохранителя составляет 300% x 34 A = 102 A. Следующий более крупный стандартный предохранитель — 110 A [см. 240.6 и 430.52 (c) (1), исключение № 1]. Если двигатель не запускается с предохранителем без задержки на 110 А, номинал предохранителя может быть увеличен до 125 А, поскольку этот номинал не превышает 400% [см.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *