Защита электродвигателя: Защита электродвигателя. Виды, схемы, принцип действия защиты электродвигателя. — КАРТРИДЖИ лазерные BROTHER, CANON, HP, KYOCERA MITA, PANASONIC, RICOH, SAMSUNG, XEROX

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 — статьи

Для чего нужна защита двигателя?

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

• 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

Автоматические выключатели защиты двигателя DEKraft серии ВА-401

Описание

Автоматические выключатели защиты двигателя серии ВА-400 служат для защиты и управления трехфазными асинхронными электродвигателями.

Они обеспечивают защиту от перегрузок, сверхтоков (КЗ) и выпадения фазы. Их корпус изготовлен из негорючей самозатухающей пластмассы. Диапазон уставок тока от 0,4 до 80 А.

Автоматические выключатели серии ВА-400 от компании DEKraft имеют компактные размеры, с лёгкостью могут быть установлены в любой электротехнический шкаф и сохраняют допустимые рабочие характеристики, даже под воздействием повышенных температур.

Все устройства этой категории безопасны для окружающей среды, что отражено в соответствующих сертификатах.

В дополнение к самим автоматическим выключателям компания DEKraft выпускает ряд аксессуаров, облегчающих работу с ними.

Принцип действия

Автоматический выключатель защиты двигателя ВА-400 состоит изследующих частей:

механизм управления;
электромагнитныйрасцепитель;
регулируемый тепловой расцепитель;
дугасительные камеры и т.д.

Все узлы выключателязаключены в корпус, изготовленный из не поддерживающейгорения пластмассы.

Когда в защищаемом электродвигателе возникает перегрузка или обрыв фазного проводника, ток перегрузки заставляет биметаллическую пластину изогнутся. Она, в свою очередь, толкает рычаг, воздействующий на механизм свободного расцепления. Подвижные контакты с двойным разрывом цепи отходят от неподвижных, тем самым защищая электродвигатель от перегрузки.

При возникновении в линии тока короткогозамыкания (КЗ) сердечник электромагнитного расцепителя толкает рычаг, который воздействует на механизм свободного расцепления. Также автоматически отключается при срабатывании одного из расцепителей. Подвижные контакты с двойным разрывом цепи отходят от неподвижных, тем самым защищая электродвигатель от воздействия токов КЗ.

Сфера применения

Автоматические выключатели защиты двигателя серии ВА-400 DEKraft предназначены для управления и защиты трехфазных асинхронных электродвигателей от короткого замыкания, перегрузки и выпадения фазы. Применяются в системах управления насосами, в системах с дренажными насосами, в станциях подъема, в системах с водозаборными емкостями, в системах с канализационными насосами, вентиляции, станках и оборудовании с электродвигателями.

Также прилагаем видео с нашего сервисного центра Востоктехторг.

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.

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 асинхронного двигателя — способы и схемы

Если правильно эксплуатировать асинхронный двигатель, он прослужит очень долго. Однако существуют факторы, способные сократить срок его службы, и их требуется нейтрализовать. В случае входа в аварийный режим электромотор должен быть быстро и своевременно отключен, иначе он сгорит.

К стандартным и часто встречающимся аварийным ситуациям относятся:

Короткое замыкание (КЗ). В этом случае срабатывает защита, которая отключает мотор от сети.
Перегрузка, из-за которой происходит перегрев двигателя.
Уменьшение или исчезновение напряжения.
Отсутствие напряжения на одной фазе.

Для защиты служат плавкие предохранители, магнитные пускатели или реле. Плавкие предохранители является одноразовыми, и после сгорания их приходится заменять. Автоматические переключатели с коммутациями срабатывают и при перегрузках, и при КЗ. Реле и магнитные пускатели бывают многократного действия с автоматическим самовозвратом или с ручным возвратом.

Защита от КЗ настраивается с учетом 10-кратного превышения номинального тока токами пуска и торможения. При местных замыканиях в обмотках мотора защита должна срабатывать, когда ток меньше, чем при пуске. В защите также предусматривают задержку отключения, и она срабатывает, если за это время потребляемый из сети ток сильно возрастет. Если защита от перегрузки действует слишком часто, скорее всего, мощность мотора не соответствует его назначению. Ложные срабатывания устраняют, соответственно выбирая и регулируя компоненты защиты.

Следует помнить, что любые способы и схемы защиты асинхронного электродвигателя должны быть не только просты, но и надежны.

Короткие замыкания, а также защита от перегрузок

Плавкие вставки – простейшая защита от коротких замыканий для моторов мощностью до 100 кВт. Если перегорят не все 3 предохранителя, могут отключиться только 1 или 2 фазные обмотки.

Если переходный процесс длится 2-5 секунд, номинальный ток предохранителя не должен быть меньше 40 % величины пускового тока, а если 10-20 секунд – то минимум 50 %. При неизвестной величине пускового тока и мощности Р мотора меньше 100 кВт примерная величина номинального тока I вставки выбирается так:

при U 500 вольт I = 4,5 Р;
при U 380 вольт I = 6 Р;
при U 2200 вольт I = 10,5 Р.

Тепловая защита

Тепловое реле – это биметаллическая пластина, нагреваемая током обмоток мотора. Деформируясь, она активизирует контакты, отключающие мотор. Тепловые реле могут встраиваться в магнитные пускатели. Следует принимать в расчет максимальное напряжение в сети, при котором допускается применение теплового реле, и ток, при котором реле работает долгое время и не активизируется.

Тепловое реле не может реагировать на токи короткого замыкания. Не действуют на него и недолгие перегрузки, которые недопустимы. Поэтому рекомендуется совмещать использование теплового реле с плавкими вставками.

Специальный датчик тепла защищает электромотор от перегрева еще успешнее. Он устанавливается на самом электромоторе. Некоторые двигатели имеют встроенный биметаллический датчик, представляющий собой контакт, который подключен к защите.

Понижение напряжения и исчезновение фазы

Если асинхронный электромотор работает с полной нагрузкой, а напряжение при этом понижено, то он начинает быстро нагреваться. Если в него встроен температурный сенсор, включится тепловая защита.

Если же температурного сенсора не имеется, надо обеспечить защиту электродвигателя от падения напряжения. В таком случае используются реле. Когда уменьшается напряжение, они срабатывают и подают сигнал на отключение электродвигателя. Исходное состояние защиты может восстанавливаться вручную или автоматически; при этом происходит задержка во времени для каждого электромотора при их группе. В противном случае при одновременном групповом запуске после восстановления напряжение в сети может снова понизиться, и произойдет новое отключение.

Правила устройства и эксплуатации электроустановок требуют защиты от исчезновения фазы тока только в случаях экономически нецелесообразных последствий. Экономически выгоднее не изготавливать и устанавливать такую защитную систему, а устранить причины, приводящие к режиму работы только на двух фазах.

Новейшими устройствами для защиты электромоторов можно назвать автоматические выключатели, способные к воздушному гашению дуги. В некоторых конструкциях совмещаются возможности рубильника, контактора, максимального реле и термореле. В подобных моделях мощная взведенная пружина размыкает контакты. Ее освобождение зависит от того, каков исполнительный элемент – электромагнитный или тепловой.

Таким образом, защита асинхронного двигателя, способы и схемы которой изложены выше, должна реализовываться пользователем в обязательном порядке.

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

5.3.55. Для электродвигателей переменного тока должна предусматриваться защита от многофазных замыканий (см. 5.3.56), в сетях с глухозаземленной нейтралью — также от однофазных замыканий, а в случаях, предусмотренных в 5.3.57 и 5.3.58, — кроме того, защита от токов перегрузки и защита минимального напряжения. На синхронных электродвигателях (при невозможности втягивания в синхронизм с полной нагрузкой) дополнительно должна предусматриваться защита от асинхронного режима согласно 5.3.59.

Для электродвигателей постоянного тока должны предусматриваться защиты от КЗ. При необходимости дополнительно могут устанавливаться защиты от перегрузки и от чрезмерного повышения частоты вращения.

5.3.56. Для защиты электродвигателей от КЗ должны применяться предохранители или автоматические выключатели.

Номинальные токи плавких вставок предохранителей и расцепителей автоматических выключателей должны выбираться таким образом, чтобы обеспечивалось надежное отключение КЗ на зажимах электродвигателя (см. 1.7.79 и 3.1.8) и вместе с тем чтобы электродвигатели при нормальных для данной электроустановки толчках тока (пиках технологических нагрузок, пусковых токах, токах самозапуска и т. п.) не отключались этой защитой. С этой целью для электродвигателей механизмов с легкими условиями пуска отношение пускового тока электродвигателя к номинальному току плавкой вставки должно быть не более 2,5, а для электродвигателей механизмов с тяжелыми условиями пуска (большая длительность разгона, частые пуски и т.п.) это отношение должно быть равным 2,0-1,6.

Для электродвигателей ответственных механизмов с целью особо надежной отстройки предохранителей от толчков тока допускается принимать это отношение равным 1,6 независимо от условий пуска электродвигателя, если кратность тока КЗ на зажимах электродвигателя составляет не менее указанной в 3.1.8.

Допускается осуществление защиты от КЗ одним общим аппаратом для группы электродвигателей при условии, что эта защита обеспечивает термическую стойкость пусковых аппаратов и аппаратов защиты от перегрузок, примененных в цепи каждого электродвигателя этой группы.

На электростанциях для защиты от КЗ электродвигателей собственных нужд, связанных с основным технологическим процессом, должны применяться автоматические выключатели. При недостаточной чувствительности электромагнитных расцепителей автоматических выключателей в системе собственных нужд электростанций могут применяться выносные токовые реле с действием на независимый расцепитель выключателя.

Для надежного обеспечения селективности защит в питающей сети собственных нужд электростанций в качестве защиты электродвигателей от КЗ рекомендуется применять электромагнитные расцепители-отсечки.

5.3.57. Защита электродвигателей от перегрузки должна устанавливаться в случаях, когда возможна перегрузка механизма по технологическим причинам, а также когда при особо тяжелых условиях пуска или самозапуска необходимо ограничить длительность пуска при пониженном напряжении. Защита должна выполняться с выдержкой времени и может быть осуществлена тепловым реле или другими устройствами.

Защита от перегрузки должна действовать на отключение, на сигнал или на разгрузку механизма, если разгрузка возможна.

Применение защиты от перегрузки не требуется для электродвигателей с повторно-кратковременным режимом работы.

5.3.58. Защита минимального напряжения должна устанавливаться в следующих случаях:

для электродвигателей постоянного тока, которые не допускают непосредственного включения в сеть;

для электродвигателей механизмов, самозапуск которых после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности;
для части прочих электродвигателей в соответствии с условиями, приведенными в 5.3.52.

Для ответственных электродвигателей, для которых необходим самозапуск, если их включение производится при помощи контакторов и пускателей с удерживающей обмоткой, должны применяться в цепи управления механические или электрические устройства выдержки времени, обеспечивающие включение электродвигателя при восстановлении напряжения в течение заданного времени. Для таких электродвигателей, если это допустимо по условиям технологического процесса и условиям безопасности, можно также вместо кнопок управления применять выключатели, с тем чтобы цепь удерживающей обмотки оставалась замкнутой помимо вспомогательных контактов пускателя и этим обеспечивалось автоматическое обратное включение при восстановлении напряжения независимо от времени перерыва питания.

5.3.59. Для синхронных электродвигателей защита от асинхронного режима должна, как правило, осуществляться с помощью защиты от перегрузки по току статора.

5.3.60. Защита от КЗ в электродвигателях переменного и постоянного тока должна предусматриваться:

1) в электроустановках с заземленной нейтралью — во всех фазах или полюсах;

2) в электроустановках с изолированной нейтралью:

при защите предохранителями — во всех фазах или полюсах;
при защите автоматическими выключателями — не менее чем в двух фазах или одном полюсе, при этом в пределах одной и той же электроустановки защиту следует осуществлять в одних и тех же фазах или полюсах.

Защита электродвигателей переменного тока от перегрузок должна выполняться:

в двух фазах при защите электродвигателей от КЗ предохранителями;
в одной фазе при защите электродвигателей от КЗ автоматическими выключателями.

Защита электродвигателей постоянного тока от перегрузок должна выполняться в одном полюсе.

5.3.61. Аппараты защиты электродвигателей должны удовлетворять требованиям гл. 3.1. Все виды защиты электродвигателей от КЗ, перегрузки, минимального напряжения допускается осуществлять соответствующими расцепителями, встроенными в один аппарат.

5.3.62. Специальные виды защиты от работы на двух фазах допускается применять в порядке исключения на электродвигателях, не имеющих защиты от перегрузки, для которых существует повышенная вероятность потери одной фазы, ведущая к выходу электродвигателя из строя с тяжелыми последствиями.

Термозащита электродвигателей от перегрева

Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку

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

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

Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

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

Внутренняя установка

Тепловые выключатели НЕ ЗАЩИЩАЮТ двигатель при блокировке ротора.

Принцип действия теплового автоматического выключателя

Подключение

Подключение трёхфазного электродвигателя со встроенным тепловым выключателем и реле перегрузки.

Обозначение TP на графике

Защита по стандарту IEC 60034-11:

Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Принцип действия терморезистора

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

Соединение

Электродвигатели с защитой TP 111

Электродвигатели с защитой TP 211

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.

Основные устройства для защиты электродвигателей

В настоящее время трехфазные асинхронные электродвигатели являются основным преобразователем электрической энергии в механическую. Своему широкому распространению данные устройства обязаны невысокой стоимостью и высоким КПД. Несмотря на невысокую стоимость двигателей, зачастую даже кратковременный простой двигателя, приводят к большим производственным потерям, поэтому в настоящее время на электротехническом рынке появляется все больше устройств, обеспечивающих их защиту от повреждений, связанных с работой при повышенных нагрузках или неисправностях в питающей цепи.

На данный момент наиболее распространены следующие типы защитного оборудования для трехфазных электродвигателей.

(РТЛ, РТТ, RTLU и т.д.)-данные устройства защищают общепромышленных и крановых электродвигателей, от работы в режимах, когда ток превышает номинальные значения. Обычно устанавливаются на контакторах или магнитных пускателях.

– автоматические выключатели, защищающие от токов перегрузки и короткого замыкания. Отличаются от обычных автоматов возможностью регулировки уставки тока перегрузки и уставкой электромагнитного расцепителя на 13In, что позволяет избежать ложных срабатываний при пуске двигателя под нагрузкой.

– используются для защиты от токов перегрузки и коротких замыканий, обычно используются для двигателей большой мощностью. В основном используются или специализированные автоматы для защиты двигателей или автоматы с полупроводниковыми расцепителями. Во втроом случае пользователь имеет возможность выставить сам необходимые ему значения срабатывания автомата, а также повышается уровень защиты, так как полупроводниковый расцепитель в отличии от термомагнитного независим от температуры окружающей среды.

— устройства защищающие двигатель от обрыва фаз, ассиметрии фаз, перекоса фаз. При отклонениях номинальных заданных значений питающей сети, контакты реле переключаются и срабатывают коммутационные устройства управляющие включением выключением двигателей

Также в последнее время все большую популярность получили универсальные блоки защиты УБЗ производства Новатек Электро. Данные многофункциональные устройства в настоящий момент обеспечивают наиболее полную и комплексную защиту по напряжению, по фазным/линейным токам.

обеспечивают комплексную защиту электродвигателей от перегузок, коротких замыканий, перекоса и обрыва фаз

Защита двигателя в зависимости от размера и уровня напряжения

Защита двигателя

Защита двигателя широко варьируется в зависимости от размера двигателя и уровня напряжения, поэтому в этой технической статье рассматриваются только наиболее распространенные из них.

Защита двигателя в зависимости от типоразмера и уровня напряжения (на фото 3-фазный асинхронный двигатель LeroySomer P280 S-8, 55 кВт)

Индекс

Мгновенная защита двигателя от сверхтока
Мгновенная защита двигателя от сверхтока
Тепловая Перегрузка
Защита двигателя от замыкания на землю
Защита двигателя от останова
Защита двигателя от перенапряжения

1.Мгновенная защита двигателя от перегрузки по току

Мгновенная перегрузка по току обычно возникает в результате условий неисправности (фаза на фазу, фаза на землю), при которых ток значительно превышает нормальные значения. Без этого типа защиты могут возникнуть повреждения из-за перегрева обмотки и повреждения от горения, связанные с большими токами замыкания.

Эти типы неисправностей могут быть быстро обнаружены схемой дифференциальной защиты с использованием трансформаторов тока Core Balance CT, как будет обсуждаться позже, и устранены до того, как произойдет серьезное повреждение.В этих ситуациях для отключения затронутого двигателя будут использоваться быстродействующие электромагнитные реле.

Index Top

2. Синхронизированная защита двигателя от сверхтоков

Непрерывная работа электродвигателя при токах, незначительно превышающих его номинальное значение, может привести к тепловому повреждению двигателя.

Изоляция может быть нарушена, что приведет к сокращению срока службы двигателя из-за возможных внутренних неисправностей двигателя. Обычно электродвигатель имеет номинальный коэффициент использования, указанный на его паспортной табличке.Это число представляет собой предел допустимой продолжительной нагрузки, который может поддерживаться без повреждения двигателя. Например, типичный электродвигатель спроектирован так, чтобы выдерживать непрерывную перегрузку около 15% без повреждений, и имеет коэффициент эксплуатации = 115%.

Продолжительная работа при этом значении или выше приведет к тепловому повреждению. Чтобы защитить двигатель от повреждения, мы следим за тем, чтобы это условие не было достигнуто, поэтому мы должны отключить двигатель до того, как будет достигнут предел перегрузки (коэффициент обслуживания).

Наиболее часто для этой цели используется индукционное дисковое реле. В этом реле ( Рисунок 1 ) ток в двух катушках создает противоположные магнитные потоки, которые создают крутящий момент на диске. По мере увеличения тока двигателя увеличивается и крутящий момент на диске.

Когда крутящий момент превышает крутящий момент пружины, диск начинает вращаться. Когда подвижный контакт встречается с неподвижным контактом на диске, срабатывает отключение.

Рисунок 1 — Индукционное дисковое реле

Для изменения временной задержки реле можно выполнить настройки отводов и временные характеристики.Основное преимущество реле максимального тока с индукционным диском заключается в том, что скорость вращения пропорциональна току двигателя .

Следовательно, при сильных перегрузках по току выключатель питания отключается почти мгновенно, а токи чуть выше номинальной нагрузки вызывают срабатывание через несколько секунд (или минут).

Index Top

3. Тепловая перегрузка

Еще одним распространенным типом реле, используемым для временной защиты от перегрузки, является тепловое реле .В реле этого типа ток двигателя или часть тока через трансформатор тока подключается к встроенному нагревателю. На рисунке 2 показано упрощенное тепловое реле перегрузки. Нагреватель ( , нагреваемый I ² R action ) используется для нагрева биметаллической ленты, что вызывает смещение контакта реле. Биметаллическая полоса состоит из двух разных материалов, связанных вместе, каждый из которых имеет разные свойства теплового расширения.

При нагревании материала одна сторона удлиняется больше, чем другая, вызывая изгиб.

Нормальные рабочие токи или кратковременная перегрузка не вызывают достаточного изгиба биметаллического элемента для изменения положения контактов реле.

Чрезмерные токи вызовут повышенный нагрев биметаллической полосы, что приведет к размыканию и / или замыканию контактов реле, отключению двигателя.

Рисунок 2 — Реле тепловой перегрузки

Реле тепловой перегрузки имеет собственное время срабатывания, поскольку нагревателю и биметаллическому элементу требуется время для нагрева. Необходимо соблюдать осторожность, чтобы обеспечить соответствие текущим тепловым характеристикам двигателя, иначе двигатель может быть поврежден во время запуска при заблокированном роторе.

Этот тип реле может использоваться для прямой защиты от чрезмерного тока двигателя , вызванного электрическими неисправностями и перегрузками двигателя. Кроме того, он часто используется в сочетании с временной защитой от сверхтоков.

Реле тепловой перегрузки, использующие встроенные нагреватели и биметаллические полосы, выдают сигнал тревоги в случае продолжительной перегрузки. Это дает оператору возможность устранить проблему до того, как она достигнет уровня срабатывания.

Как мы уже заявляли, отключение из-за тепловой перегрузки может происходить во время повторяющихся запусков двигателя или во время перегрузки двигателя.Срабатывания тепловой перегрузки будут заблокированы, чтобы предотвратить замыкание контактора двигателя. Эта блокировка потребует ручного сброса перед повторным запуском двигателя. Оператор или обслуживающий персонал должен будет физически подтвердить, что у двигателя было достаточно времени, чтобы остыть, и что причина перегрузки устранена. Если оператор уверен, что в двигателе нет постоянной неисправности, реле можно сбросить.

Однако обратите внимание, что если произошло мгновенное отключение по перегрузке по току, не следует предпринимать попытки замыкания контактора двигателя.Мгновенное отключение произойдет только в случае неисправности двигателя или кабеля питания, и это должно быть устранено перед любой попыткой сброса реле.

Index Top

4. Защита двигателя от замыканий на землю

При обнаружении замыканий на землю , как и при обнаружении мгновенных сверхтоков, чрезвычайно важно, чтобы неисправность была обнаружена и быстро устранена, чтобы предотвратить оборудование повреждать. Изоляция, поврежденная теплом (из-за продолжительной перегрузки), хрупкость изоляции (из-за старения), влажная изоляция или механически поврежденная изоляция могут вызвать замыкание на землю.

В схемах защиты от замыканий на землю используется дифференциальная защита для обнаружения и устранения неисправного оборудования. Для двигателей распространенным методом является использование ТТ Core-Balance, как показано на рис. , рис. 3 . Выходным сигналом ТТ с балансировкой сердечника будет разница или дисбаланс тока между тремя фазами.

Если замыкания на землю нет, значит дисбаланс тока отсутствует; следовательно, в цепи защиты не будет протекать ток.

Рисунок 3 — Защита от трехфазного замыкания на землю

При возникновении замыкания на землю будет присутствовать дисбаланс токов, и ток будет течь в цепи защиты, вызывая срабатывание выключателя питания.

На рис. 4 показана аналогичная схема защиты с индивидуальной защитой каждой обмотки двигателя ( эта схема обычно не устанавливается в небольших двигателях, но может применяться в защите очень больших двигателей ).

Рисунок 4 — Защита от однофазного замыкания на землю

Index Top

5. Защита двигателя от опрокидывания

Остановка или блокировка ротора — это ситуация, при которой цепи двигателя находятся под напряжением, но ротор не вращается .Двигатели особенно чувствительны к перегреву во время запуска из-за высоких токов в сочетании с низкими потоками охлаждающего воздуха (из-за низкой скорости двигателя охлаждающие вентиляторы доставляют только небольшое количество воздуха).

По этой же причине у некоторых более крупных двигателей есть ограничение на количество попыток запуска двигателя до того, как потребуется период охлаждения. Однако во время нормальной работы могут возникнуть условия остановки. Например, механические неисправности, такие как заедание подшипника, большая нагрузка или какой-либо посторонний предмет, застрявший в насосе, могут быть возможными причинами остановки двигателя.

Обрыв одной фазы, когда двигатель не вращается или находится под высокой нагрузкой, — это еще одна ситуация, в которой двигатель может заглохнуть. .

Типичное время пуска двигателя менее десяти секунд. До тех пор, пока это время пуска не будет превышено, двигатель не будет поврежден из-за перегрева из-за высоких токов. Во время работы двигатель обычно может заглохнуть на двадцать секунд или более без чрезмерного ухудшения изоляции.

Мы используем реле блокировки для защиты двигателей во время пусков, поскольку стандартное тепловое реле имеет слишком большую временную задержку.Реле блокировки позволяет двигателю в течение короткого времени потреблять нормальные пусковые токи (которые в несколько раз превышают нормальный ток нагрузки), но при высоких токах приводит к отключению двигателя на длительное время.

Реле блокировки работает по принципу теплового реле перегрузки , но работает быстрее, чем стандартное тепловое реле .

Рисунок 5 — Реле блокировки

Схематическое изображение реле блокировки было предоставлено в Рисунок 5 для справки.

При пропускании части тока двигателя непосредственно через биметаллические элементы в этом реле нагрев происходит мгновенно, как и в случае обмоток двигателя.

Этот тип реле обычно работает только тогда, когда ток двигателя превышает нормальный рабочий ток в 3 раза выше , и отключается, когда ток ниже 2-кратного нормального рабочего тока. Это включение / выключение достигается за счет использования дополнительного релейного контакта.

Когда двигатель работает нормально, ток в этой схеме защиты проходит через резистор в обход биметаллических элементов.

Index Top

6. Защита двигателя от перенапряжения

Как вы можете вспомнить из модуля по теории двигателя, ток, потребляемый двигателем, примерно пропорционален потоку сердечника, необходимому для вращения. Более того, поток в сердечнике примерно пропорционален квадрату скорости скольжения.

I α f α s2

Очевидно, что перенапряжение является наиболее серьезным во время заблокированного ротора или в условиях остановки, когда скольжение является максимальным.Рассмотренное ранее реле остановки защищает от этого .

Однако есть еще одно условие, при котором мы можем войти в состояние перенапряжения двигателя. Если одна из трех фаз источника питания имеет высокое сопротивление или разомкнута цепь (из-за перегоревшего предохранителя, неплотного соединения и т. Д.), То магнитный поток становится несбалансированным, и ротор начинает скользить дальше от скорости поля статора. .

Скорость ротора (вала) уменьшится, а ток питания увеличится, что приведет к перегреву обмотки, а также к нагреву сердечника.Также сильная вибрация из-за несбалансированных магнитных сил может вызвать повреждение обмоток двигателя и подшипников.

Это состояние обрыва фазы, как ни странно, называется однофазным двигателем, хотя две фазы все еще подключены. Если двигатель продолжает работать с разомкнутой линией питания, ток в оставшихся двух исправных проводах будет в два раза превышать ток, обычно наблюдаемый для данной нагрузки. Это приведет к быстрому неравномерному нагреву двигателя и повреждению изоляции, обмоток, сокращению срока службы машины и тепловым искажениям.

Если крутящий момент, требуемый нагрузкой, превышает величину создаваемого крутящего момента, двигатель остановится. Двигатель будет потреблять номинальный ток заблокированного ротора, который в среднем составляет в 3-6 раз больше тока полной нагрузки . Это приведет к чрезмерному нагреву обмоток и приведет к повреждению изоляции. Если обрыв цепи присутствует до попытки запуска двигателя, маловероятно, что двигатель сможет начать вращаться.

Реле асимметрии фаз, используемое для защиты от этого сценария, по конструкции аналогично реле блокировки, но настроено примерно на 20% от тока полной нагрузки.Примерное представление работы реле включено в Рисунки 6 и 7 только для справки.

Если одна из фаз двигателя обесточится, нагреватель остынет. Биметаллическая полоса повернется, что приведет к замыканию контактов дисбаланса и отключению двигателя. Это реле также защищает от тепловой перегрузки, так как нагреватели заставляют биметаллические полоски замыкать контакт отключения при перегрузке.

Вы также увидите компенсирующий биметаллический элемент, который компенсирует изменения температуры окружающей среды, тем самым предотвращая ненужные отключения.

Рисунок 6 — Защита от асимметрии фаз и перегрузки
Рисунок 7 — Защита от асимметрии фаз и перегрузки

Index Top

Ресурс: Основы науки и реакторов — Электрооборудование i Группа технического обучения CNSC

Схема защиты двигателя

— Circuit Globe

Для защиты двигателя от неисправностей доступны различные типы защитных реле. Эти реле определяют ненормальное рабочее состояние и вызывают отключение автоматического выключателя.Двигатели обеспечивают защиту от повреждений обмоток и связанных с ними цепей, чрезмерной перегрузки и коротких замыканий, пониженного напряжения, дисбаланса фаз и однофазности, реверсирования фаз и коммутационных перенапряжений.

Основная характеристика реле — сокращение времени срабатывания при увеличении величины тока короткого замыкания. Ниже описаны различные типы схем защиты двигателя.

1. Защита от перегрузки по току — это основной тип защиты, который используется для защиты обмоток статора от короткого замыкания.Предохранители и элементы прямого действия используются для защиты обмотки статора. Электродвигатели в основном делятся на две категории: электродвигатели вспомогательного обслуживания и электродвигатели вспомогательного назначения.

Несущественный сервисный двигатель имеет реле максимального тока заземления с обратнозависимой выдержкой времени и мгновенного действия для автоматического отключения. Реле с инверсной фазой настроены на срабатывание при примерно 3,5–4-кратном номинальном токе двигателя, но при этом имеют достаточную задержку по времени, чтобы не срабатывать во время периода пуска двигателя.

Для основных сервисных двигателей реле максимального тока с обратнозависимой выдержкой времени обычно не используются. Причина этого заключается в автоматическом отключении цепи выключателя двигателя, поскольку для отключения двигателя требуется полное отключение генератора или других устройств, связанных с двигателем.

2. Перегрев статора двигателя — Перегрев двигателя в основном происходит из-за постоянной перегрузки, остановки роторов или дисбаланса тока статора. Для полной защиты трехфазный двигатель должен иметь перегрузочный элемент в каждой фазе.

Для несущественной защиты служебного двигателя используется либо длительная сверхтоковая релейная защита, либо отключение прямого действия для отключения двигателя от источников питания в случае перегрузки. Если мощность двигателя превышает 1000 кВт, то вместо реле максимального тока с обратнозависимой выдержкой времени используется одиночное реле, работающее с датчиком сопротивления.

Для двигателей основного обслуживания требуется автоматическое отключение. Следовательно, тепловое реле в основном используется для защиты двигателя от перегрева.

3. Защита от перегрева ротора — Защита от перегрева ротора чаще возникает в двигателях с фазным ротором. Увеличение тока ротора отражается на токе статора и тем самым срабатывает защита статора от перегрузки по току.

Уставки реле максимального тока статора обычно порядка 1,6-кратного тока полной нагрузки. Этого достаточно, чтобы обнаружить неисправности ротора.

4. Защита от пониженного напряжения — Двигатель потребляет чрезмерный ток при работе под напряжением, поэтому защиту от пониженного напряжения можно обеспечить с помощью устройств перегрузки или термочувствительных устройств.

5. Защита от дисбаланса и однофазного тока — Несбалансированное трехфазное питание вызывает протекание тока обратной последовательности в двигателе, что может вызвать перегрев статора и обмотки ротора двигателя. Несбалансированное состояние двигателя должно быть таким, чтобы избежать постоянного несбалансированного состояния.

6. Защита от перефазировки — Перепутывание фаз опасно в некоторых случаях, например, в лифтах, кранах, подъемниках, трамваях и т. Д.В таких случаях должна быть предусмотрена защита от обратной фазы. Реле переключения фаз основано на электромагнитном принципе и состоит из дискового двигателя, приводимого в действие магнитной системой.

Для правильного чередования фаз диск испытывает крутящий момент в положительном направлении, и поэтому вспомогательный контакт остается замкнутым. В случае смены фаз вращающий момент, действующий на диск, реверсируется, и диск начинает вращаться в противоположном направлении и, следовательно, размыкает вспомогательный контакт. Таким образом, магнитная катушка стартера может быть обесточена, или может быть отключен автоматический выключатель.

Функции защиты двигателя — Руководство по электрическому монтажу

Это меры, реализованные для предотвращения работы двигателей в ненормальных условиях, которые могут привести к таким негативным событиям, как перегрев, преждевременное старение, разрушение электрических обмоток, повреждение муфты или редуктора. коробка, …

Обычно предлагаются четыре уровня схем защиты: «Обычный», «Расширенный», «Расширенный плюс» и «Высокопроизводительный», которые могут быть приняты в зависимости от сложности и мощности ведомой машины.

«Обычные» функции защиты применяются для каждого типа двигателя или приложения,
«Расширенный» функции защиты применяются к более сложным машинам, требующим особого внимания,
«Advanced Plus» и «Высокая производительность» Функции защиты оправданы для двигателей большой мощности, приложений с высокими требованиями или двигателей, находящихся в критическом процессе или когда ток заземления должен быть измерен с высокой точностью (~ 0,01 А).

Как показано на следующем рисунке: «Высокопроизводительные» защиты основаны не только на токе, но и на напряжении.

Рис. N76 — Классификация функций защиты

Защита	Обычный	Продвинутый	Advanced Plus	Высокая производительность
Короткое замыкание / мгновенная перегрузка по току	☑	☑	☑	☑
Тепловая перегрузка	☑	☑	☑	☑
Несимметрия фазных токов	☑	☑	☑	☑
Обрыв фазного тока	☑	☑	☑	☑
Перегрузка по току (мгновенная и с выдержкой времени)	☑	☑	☑	☑
Замыкание на землю / Мгновенное замыкание на землю	☑	☑	☑	☑
Длительный старт (остановка) / Неполная последовательность		☑	☑	☑
Заклинило (заблокирован ротор)		☑	☑	☑
Минимальный ток		☑	☑	☑
Реверс фазного тока			☑	☑
Температура двигателя (по датчикам)			☑	☑
Блокировка быстрого цикла / Блокировка			☑	☑
Снятие нагрузки			☑	☑
Надрез или толчковый ход / Количество пусков			☑	☑
Асимметрия фазных напряжений				☑
Обрыв фазного напряжения				☑
Реверс фазного напряжения				☑
Пониженное напряжение				☑
Перенапряжение				☑
Недостаточная мощность				☑
Превышение мощности				☑
Пониженный коэффициент мощности				☑
Коэффициент превышения мощности				☑
Повторное включение двигателя				☑

Вот список функций защиты двигателя и результат срабатывания.

Короткое замыкание = отключение в случае короткого замыкания на выводах двигателя или внутри обмоток двигателя.
Мгновенная перегрузка по току = работает без преднамеренной задержки по времени, когда ток превышает заданное значение.
Тепловая перегрузка = отключение двигателя в случае продолжительной работы с крутящим моментом, превышающим номинальное значение. Перегрузка обнаруживается путем измерения чрезмерного тока статора или с помощью датчиков PTC.
Неуравновешенность фазных токов = отключение двигателя в случае сильной асимметрии тока, ответственной за повышенные потери мощности и перегрев.
Потеря фазного тока = отключение двигателя, если ток одной фазы равен нулю, так как это обнаруживает разрыв кабеля или соединения.
Превышение тока = аварийный сигнал или отключение двигателя в случае высокого фазного тока, обнаруживающее превышение крутящего момента на валу.
Замыкание на землю / Мгновенное замыкание на землю = отключение в случае короткого замыкания между клеммой двигателя и землей. Даже если ток короткого замыкания ограничен, быстрое действие может предотвратить полное разрушение двигателя.Его можно измерить по сумме трех фаз, если требуемая точность невысока (~ 30%). Если требуется высокая точность, ее следует измерять с помощью заземляющего трансформатора тока (точность 0,01 А).
Длительный пуск (остановка) = отключение в случае запуска дольше обычного (из-за механической неисправности или провала напряжения) во избежание перегрева двигателя.
Заклинивание = отключение во избежание перегрева и механической нагрузки, если двигатель блокируется во время работы из-за перегрузки.
Пониженный ток = аварийный сигнал или отключение двигателя в случае обнаружения низкого значения тока, обнаруживающего состояние холостого хода (например: слив насоса, кавитация, сломанный вал и т. Д.)
Реверс фазного тока = отключение при неправильном Обнаружена последовательность фазных токов
Температура двигателя (датчиками) = аварийный сигнал или отключение в случае высокой температуры, обнаруженной датчиками.
Блокировка при быстром цикле = предотвращение подключения и предотвращение перегрева из-за слишком частого запуска.
Отключение нагрузки = отключение двигателя при обнаружении падения напряжения, чтобы уменьшить нагрузку питания и вернуться к нормальному напряжению.
Надрез или толчковый режим / Количество пусков = заданное количество последовательных операций в течение заданного времени.
Неуравновешенность фазных напряжений = отключение двигателя в случае высокого дисбаланса напряжения, ответственного за повышенные потери мощности и перегрев.
Потеря фазного напряжения = отключение двигателя, если одна фаза напряжения питания отсутствует.Это необходимо для того, чтобы избежать однофазного режима работы трехфазного двигателя, что приводит к снижению крутящего момента, увеличению тока статора и невозможности запуска.
Реверс фазного напряжения = предотвращение подключения и предотвращение обратного вращения двигателя в случае неправильного подключения фаз к клеммам двигателя, что может произойти, например, во время технического обслуживания.
Пониженное напряжение = предотвратить подключение двигателя или отключение двигателя, так как пониженное напряжение не может гарантировать правильную работу двигателя.
Повышенное напряжение = предотвращение подключения двигателя или отключения двигателя, так как повышенное напряжение не может гарантировать правильную работу двигателя.
Недостаточная мощность = аварийный сигнал или отключение двигателя в случае, если мощность ниже нормальной, поскольку в этой ситуации обнаруживается слив насоса (риск разрушения насоса) или сломанный вал.
Превышение мощности = аварийный сигнал или отключение двигателя в случае превышения мощности нормальной, поскольку эта ситуация указывает на перегрузку машины.
Пониженный коэффициент мощности = может использоваться для обнаружения малой мощности с двигателями, имеющими высокий ток холостого хода.
Превышение коэффициента мощности = может использоваться для определения конца начальной фазы.
Повторное включение двигателя = управляет автоматическим повторным включением и блокировкой двигателя.

Следствием ненормального перегрева является снижение изоляционной способности материалов, что приводит к значительному сокращению срока службы двигателя. Это проиллюстрировано на рис. , рис. N77, и подтверждает важность защиты от перегрузки или перегрева.

Рис. N77 — Уменьшение срока службы двигателя из-за перегрева

Реле перегрузки (тепловые или электронные) защищают двигатели от перегрузок, но они должны допускать временную перегрузку, вызванную запуском, и не должны срабатывать, если время запуска не является чрезмерно большим.

В зависимости от применения время запуска двигателя может варьироваться от нескольких секунд (для запуска без нагрузки, низкого момента сопротивления и т. Д.) До нескольких десятков секунд (для высокого момента сопротивления, высокой инерции ведомой нагрузки, и Т. Д.). Поэтому необходимо установить реле, соответствующие времени пуска.

Для удовлетворения этого требования стандарт IEC 60947-4-1 определяет несколько классов реле перегрузки, каждый из которых характеризуется своей кривой срабатывания (см. , рисунок N78).

Мощность реле выбирается в соответствии с номинальным током двигателя и расчетным временем пуска.

Класс отключения 10 адаптирован для двигателей с нормальной нагрузкой.

Класс отключения 20 рекомендуется для двигателей большой мощности.

Класс отключения 30 необходим для очень длительного пуска двигателя.

Рис. N78 — Кривые срабатывания реле перегрузки

Что такое модуль защиты двигателя для коммерческих компрессоров?

Модуль защиты двигателя — ключевой компонент любой исправной компрессорной системы. Многие люди никогда не слышали о модуле защиты двигателя и понятия не имеют, как именно этот компонент помогает защитить их компрессоры в долгосрочной перспективе. Мы здесь, чтобы объяснить важность этой части и то, как она работает для вас.

Что такое модуль защиты двигателя?

Проще говоря, модуль защиты двигателя — это электронный блок, который контролирует функции двигателя вашего компрессора во время его работы.Если модуль обнаруживает, что двигатель работает за пределами своих нормальных параметров, он отключает систему для защиты самого двигателя. Большинство модулей защиты двигателя отслеживают различные условия, которые могут вызвать повреждение, включая перегрузку по току, пониженное напряжение, несинфазность и т. Д.

Как это работает?

Модуль защиты двигателя устанавливается на двигатель вашего компрессора и подключается к электрической схеме компрессора, что позволяет ему отключать питание двигателя при обнаружении недопустимого состояния.Более продвинутые модули используют функцию задержки, которая отправляет предупреждение при обнаружении проблемы, а затем продолжает отслеживать состояние в течение заданного периода времени, прежде чем инициировать процесс выключения. Это гарантирует, что ваш компрессор не будет постоянно отключаться из-за незначительных скачков напряжения или колебаний фазы, если они немедленно исправятся. Если система все же вызывает полное отключение, вы будете знать, что было устойчивое состояние, которое не позволяло двигателю выйти из нормальных рабочих параметров, что могло вызвать повреждение самого двигателя.Перед тем, как запустить резервное копирование системы, вам нужно будет проверить систему на наличие проблем и устранить проблему, чтобы убедиться, что она может нормально запуститься и продолжить работу.

Преимущества модуля защиты двигателя

Модуль защиты двигателя чрезвычайно полезен для любого компрессора коммерческого класса, поскольку он служит для защиты ваших инвестиций в долгосрочной перспективе и предупреждает вас о проблемах, которые могут возникнуть вне самого компрессора. Выключая компрессор, когда он работает вне допустимых пределов, модуль гарантирует, что ваш компрессор не сгорит преждевременно и не подвергнется ненужному износу, который можно было бы предотвратить.Хотя временное отключение может быть неудобным, оно определенно предпочтительнее затрат на замену всего компрессорного агрегата, что может быть ненужными расходами, на которые вы не рассчитывали.

Модуль защиты двигателя также важен, если в прошлом у вас были проблемы с перегоранием компрессоров. Возможно, что в вашей системе есть какой-то другой фактор, вызывающий проблему, и этот блок может предотвратить ее повторение, а также позволит вам определить причину, по которой произошло отключение, для устранения неполадок.

Многие модули защиты двигателя разработаны так, чтобы быть программируемыми и универсальными, поэтому вы можете в любое время настроить рабочие параметры вашего модуля в соответствии с потребностями компрессора и системы. Некоторые модули имеют функции памяти, в которых хранится информация о вашей конфигурации для удобства использования. Все эти функции упрощают бесперебойную работу вашей системы.

Если вы хотите душевного спокойствия, которое дает наличие в вашей системе качественного модуля защиты двигателя, свяжитесь с Compressors Unlimited сегодня.У нас есть все аксессуары и продукты, необходимые для мониторинга и обслуживания ваших коммерческих компрессоров, независимо от того, с какими проблемами вы сталкиваетесь. Если вам нужна помощь в выборе модуля, подходящего к вашему существующему компрессору, мы можем порекомендовать вам надежные продукты, которые подходят для размера и объема вашей компрессорной установки.

Защита двигателя — основы и типы

Асинхронные двигатели

широко используются в различных отраслях промышленности для удовлетворения различных требований. Это можно понять благодаря тому факту, что около 90% двигателей, используемых в промышленности, являются асинхронными.Двигатели играют важную роль в производственном процессе, и отказ или выход из строя двигателя может привести к производственным потерям или даже нарушить систему безопасности предприятия. Поэтому очень важно реализовать правильную схему защиты двигателя.

В зависимости от области применения двигателей используются разные схемы защиты. Философия защиты двигателя для двигателей HT и LT почти одинакова, но с некоторыми отличиями. В некоторых двигателях HT может быть предусмотрена дополнительная защита, например дифференциальная защита.Однако защита двигателя для двигателей HT и LT практически одинакова. Но метод их реализации разный.

Для двигателей HT и LT предусмотрена общая защита двигателя:

Защита от короткого замыкания (50)
Защита от заторможенного или заблокированного ротора (14)
Защита от перегрузки (49)
Защита от асимметрии фаз (46)
Защита от замыкания на землю (50N)

Эти защиты легко запомнить, используя слово «НАКЛОН».Описание этого «НАКЛОНА» показано ниже:

Вышеупомянутые пять схем защиты для двигателей HT, то есть двигателей 6,6 кВ, реализованы с использованием CTMM или цифровых реле. В наши дни числовые реле предпочтительнее реле CTMM из-за различных преимуществ, предлагаемых цифровыми реле. Однако в двигателях LT перечисленные выше пять защит используются по-разному. В некоторых случаях, когда номинальная мощность двигателя LT больше (обычно более 75 кВт), используются CTMM или числовые реле. В числовое реле включены настройки для пяти защит, которые затем проверяются, чтобы убедиться, что настройка соответствует цели защиты.

Однако для небольших двигателей LT (обычно менее 75 кВт) используются предохранители и реле защиты двигателя (например, реле L&T Make MN в сочетании с контактором). Предохранитель обеспечивает защиту от короткого замыкания. Реле MN обеспечивают защиту от тепловой перегрузки и короткого замыкания с помощью различных релейных защит.

Консультации — Инженер по подбору | Основы защиты цепи двигателя

Цели обучения

Изучите разницу между электрической перегрузкой и перегрузкой по току.
Знайте, как выбрать устройство защиты двигателя от перегрузки.
Просмотрите, как выбрать устройство максимальной токовой защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для цепей двигателя
Поймите, как правильно выбрать сечение проводов для двигателей.

NFPA 70: Статья 430 национального электрического кодекса охватывает двигатели, включая их защиту от перегрузки, защиту от короткого замыкания и замыкания на землю, проводники, цепи управления, контроллеры, центры управления двигателями, средства отключения, системы привода с регулируемой скоростью (также известные как частотно-регулируемые приводы ) и заземление.Эта статья основана на выпуске NEC 2017 года.

Часть III статьи 430 касается защиты двигателя и его цепи от перегрузки. Важно защитить двигатели, оборудование управления двигателем и проводники параллельной цепи двигателя от перегрузок двигателя и чрезмерного нагрева. Также очень важно, чтобы двигатель мог запускаться и работать по назначению.

NEC заявляет, что положения статьи 430 части III не должны применяться к цепям двигателей с номинальным напряжением более 1000 вольт. В этой статье рассматриваются типичные двигатели с напряжением ниже 1000 вольт.

Перегрузка двигателя в зависимости от максимального тока

Важно понимать разницу между перегрузкой и перегрузкой по току.

Перегрузка по току — это когда ток превышает номинальный ток двигателя или допустимую нагрузку на его проводники. Это может быть из-за перегрузки, короткого замыкания или замыкания на землю.

Перегрузка — это когда работа двигателя при превышении его нормальной номинальной полной нагрузки сохраняется в течение достаточно длительного времени, что может вызвать повреждение или перегрев двигателя. Короткое замыкание или замыкание на землю не считается состоянием перегрузки.Защита от перегрузки защищает двигатель от возгорания.

Защита двигателя от перегрузки не предназначена или может быть не в состоянии остановить токи короткого замыкания или токи замыкания на землю. Неисправность не является перегрузкой, как указано в определениях статьи 100 NEC. Однако перегрузка считается перегрузкой по току.

Короткое замыкание — это непреднамеренное электрическое соединение между любыми двумя нормально токоведущими проводниками электрической цепи, например, между фазой и нейтралью или между фазой и фазой.

Замыкание на землю — это непреднамеренное электрически проводящее соединение между незаземленным проводником электрической цепи и обычно не токоведущими проводниками, металлическими дорожками качения, кожухами оборудования или землей. Во время замыкания на землю на металлических частях могут присутствовать опасные напряжения, пока не сработает устройство защиты от перегрузки по току, такое как плавкий предохранитель или автоматический выключатель.

NEC также заявляет, что положения не требуют защиты двигателя от перегрузки, если потеря мощности может привести к потенциальной опасности для жизни, например, с пожарным насосом.

Защита двигателя от перегрузки

Ток полной нагрузки двигателя используется для определения защиты от перегрузки. Этот FLA указан на паспортной табличке оборудования. Примеры устройств защиты от перегрузки включают предохранители и автоматические выключатели, а также пускатели двигателей с реле (ами) перегрузки или твердотельный контроллер двигателя / пускатель.

NEC 430.32 состояний для двигателей продолжительного режима с коэффициентом эксплуатации 1,15 или более на паспортной табличке или с превышением температуры на паспортной табличке 40 ° C должно иметь устройство защиты от перегрузки, рассчитанное не более чем на 125% номинального тока двигателя, указанного на паспортной табличке .

Двигатели, работающие в непрерывном режиме, обычно имеют продолжительную нагрузку, при которой ток FLA достигается в течение трех часов или более.

При правильном применении типичной защитой от перегрузки могут быть предохранители или автоматические выключатели. При выборе устройства защиты от перегрузки, если расчет дает нестандартный номинальный ток для автоматического выключателя или предохранителя, инженер должен использовать следующий меньший размер. Стандартные размеры предохранителей и автоматических выключателей можно найти в NEC 240,6 (A).

Все остальные двигатели, кроме двигателей с паспортной табличкой 1.15 или более или с превышением температуры на паспортной табличке на 40 ° C, устройство защиты от перегрузки должно иметь размер не более 115% от допустимой нагрузки двигателя.

Пример расчета размера устройства защиты двигателя от перегрузки:

Паспортная табличка двигателя имеет эксплуатационный коэффициент 1,15 и номинальный ток 24,5 ампер.

NEC заявляет, что это устройство защиты от перегрузки должно иметь размер не более 125% от FLA двигателя для двигателей с коэффициентом эксплуатации 1,15 или более.

24,5 ампер x 1,25 = 30,625 ампер

Используйте устройство защиты от перегрузки с номиналом 30 ампер, потому что номинальное значение не может превышать 125% от FLA.Это устройство защиты от перегрузки может быть предохранителем или автоматическим выключателем.

Рис. 1: Освещение приемной зоны спортивного института Джеймсон Крейн Университета штата Огайо управляется по отдельной цепи. Предоставлено: Metro CD Engineering

Максимальная токовая защита двигателя

Часть IV статьи 430 NEC перечисляет требования к максимальной токовой защите двигателя. Это включает защиту от короткого замыкания и замыкания на землю для двигателя, оборудования управления двигателем и проводов.

Статья 430.52 устанавливает требование, чтобы устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю в параллельной цепи двигателя могло выдерживать пусковой ток двигателя. Обычно, когда напряжение сначала подается на асинхронный двигатель, требуется большой пусковой пусковой ток. Когда двигатель начинает достигать номинальной скорости, ток двигателя достигает значения FLA.

В таблице 430.52 NEC приведены максимальные номинальные значения или настройки устройств защиты от короткого замыкания в параллельной цепи двигателя и замыкания на землю.В таблице перечислены типы двигателей (однофазные, многофазные двигатели переменного тока, кроме двигателей с фазным ротором, с короткозамкнутым ротором — кроме энергосберегающих двигателей конструкции B, синхронные, с фазным ротором и постоянного тока / постоянного напряжения). В таблице также указаны для каждого типа двигателя процентное значение тока полной нагрузки для различных устройств защиты от замыканий на землю и защиты от замыканий на землю: плавкие предохранители без выдержки времени, двухэлементные предохранители (с выдержкой времени), автоматический выключатель мгновенного срабатывания и автоматический выключатель с обратнозависимой выдержкой времени.

В этом примере расчета показано, как подобрать устройство защиты двигателя от короткого замыкания и замыкания на землю.

Определите размер обратного выключателя и сечение проводника для однофазного двигателя мощностью 5 лошадиных сил, 230 В, с клеммами 75 ° C.

Сначала перейдите к Таблице 430.52 и найдите строку с «однофазными двигателями». Затем перейдите к столбцу «прерыватель с обратнозависимой выдержкой времени». Там вы найдете «250», что означает «250% от тока полной нагрузки».

Инженер-электрик может не иметь доступа к паспортной табличке двигателя на этапе проектирования, чтобы определить FLA для двигателя. Для определения FLA необходимо связаться с производителем.Если FLA по-прежнему недоступен, инженер должен обратиться к таблице NEC 430.248, в которой указан ток полной нагрузки в амперах для однофазных двигателей. Например: 5 лошадиных сил при 230 вольт — это 28 ампер.

28 ампер x 2,50 (это 250% от тока полной нагрузки из таблицы 430.52) = 70 ампер.

Автоматический выключатель на 70 ампер имеет стандартный размер, поэтому он подходит для устройства максимальной защиты от перегрузки по току для этого двигателя мощностью 5 лошадиных сил.

Если расчет для защитного устройства не соответствует стандартному типоразмеру автоматического выключателя, то можно использовать устройство защиты от сверхтоков на следующий более высокий номинал.Это объяснение можно найти в Статье 430.52 (C) (1) Исключение 1. Обратитесь к этой статье в NEC для дальнейших исключений.

Минимальный размер проводов двигателя определяется статьей 430.22. Это означает, что проводники для одного двигателя рассчитаны на ток полной нагрузки не менее 125% от указанного в таблице, а не на ток, указанный на паспортной табличке.

Из таблицы 430.248 используйте значения 28 ампер, полученные выше.

28 ампер x 1,25 (125% от полной нагрузки) = 35 ампер.

Используйте таблицу 310 NEC.15 (b) (16), чтобы найти правильный размер проводника для меди, 75 ° C, тип THWN. Для 35 ампер это размер проводника 10 AWG.

Обратите внимание, что максимальная токовая защита устройства составляет 70 ампер, а сечение проводников — # 10 AWG. В этом примере максимальная токовая защита для цепи двигателя может превышать допустимую допустимую нагрузку проводов. Это то, с чем часто сталкиваются многие инженеры. Идея заключается в том, что сечение проводника должно соответствовать размеру устройства защиты от сверхтока.NEC позволяет устройству защиты от перегрузки по току превышать номинал проводов, чтобы учесть пусковой ток двигателя.

NEC позволяет использовать одно устройство максимальной токовой защиты от перегрузки двигателя, короткого замыкания в ответвлении двигателя и замыканий на землю. Статья 430.55 «Комбинированная защита от перегрузки по току» устанавливает, что одиночное устройство защиты от перегрузки по току должно соответствовать требованиям статьи 430.32.

ЧРП и системы регулируемых приводов

VFD — это тип системы привода с регулируемой скоростью.ЧРП становятся все более распространенными на коммерческих и промышленных объектах. ЧРП могут обеспечить экономию энергии по сравнению с двигателями с постоянной скоростью.

NEC Статья 430 Часть X касается систем привода с регулируемой скоростью. Большинство частотно-регулируемых приводов имеют собственное устройство защиты от перегрузки, короткого замыкания и замыкания на землю.

Если частотно-регулируемый привод не имеет собственного защитного устройства, то для определения номинальных характеристик этих устройств следует использовать NEC 430.32 и 430.52.

Цепь защиты освещения

NEC считает, что освещение является постоянной нагрузкой.Это нагрузка, при которой максимальный ток составляет три часа или более.

Статья 410 NEC касается освещения. Однако в статье 210.19 рассматривается размер световодов, поскольку большинство осветительных приборов работают непрерывно в течение трех часов или более. 210,9 (A) (1) — для ответвленной цепи освещения не более 600 вольт. 210.19 (A) (1) (a) указывает, что когда параллельная цепь обеспечивает постоянную нагрузку, минимальный размер проводника ответвленной цепи должен составлять не менее 125% от продолжительной нагрузки.

Например, инженер-электрик проектирует освещение для нового учреждения спортивной медицины. Инженер определяет количество встраиваемых светодиодных осветительных приборов в зоне приема и ожидания, которые могут быть подключены к автоматическому выключателю на 120 вольт, 20 ампер, который не на 100% полностью рассчитан.

Автоматический выключатель со 100% номинальным током может выдерживать ток, указанный в его номинале, для длительных нагрузок. Типичный автоматический выключатель рассчитан на 80% тока, указанного на выключателе для длительных нагрузок.Например, типичный автоматический выключатель на 20 ампер (не полностью рассчитанный на 100%) может выдерживать постоянные нагрузки 16 ампер, что составляет 80% от 20 ампер.

Управление декоративными осветительными приборами должно осуществляться по отдельной цепи (см. Рисунок 1). Осветительные приборы следует оставлять включенными непрерывно примерно на 16 часов каждый день. Каждый встраиваемый светильник на открытой офисной территории составляет 28 Вт.

NEC Статья 210.19 (A) (1) (a) гласит, что длительные нагрузки должны иметь размеры проводников параллельной цепи не менее 125% от продолжительной нагрузки.Если ответвленная цепь имеет постоянные нагрузки или любую комбинацию непрерывных и прерывистых нагрузок, минимальный размер проводника ответвленной цепи должен иметь допустимую нагрузку не менее прерывистой нагрузки плюс 125% продолжительной нагрузки.

Расчет: Типовой автоматический выключатель на 20 А рассчитан на 16 А. При постоянной световой нагрузке 16 ампер / 1,25 (125%) = 12,8 ампер. Это означает, что для осветительной нагрузки в этой цепи доступно 12,8 А.

28 Вт необходимо преобразовать в вольт-амперы для этого расчета.Светодиодные источники света обычно имеют коэффициент мощности от 0,65 до 0,95. Для этого расчета мы будем использовать коэффициент мощности 0,85.

28 Вт / 0,85 = 32,9 вольт-ампер; это означает, что каждый встраиваемый светодиодный осветительный прибор потребляет 32,9 вольта.

Для определения максимального количества этих светодиодных осветительных приборов, разрешенных в цепи:

120 вольт x 12,8 ампер = 1536 вольт-ампер; это максимально допустимый ток в цепи.

1536 вольт-ампер / 32,9 вольт-ампер = 46.7 светодиодных светильников; 46 светильников — это максимальное количество встраиваемых светодиодных светильников в этой цепи.

Одна проблема, о которой инженеры-электрики могут не знать, — это пусковой ток для светодиодных источников света. Когда светодиодные источники света включены, может возникнуть большой бросок тока. Этот большой пусковой ток может привести к срабатыванию автоматического выключателя или срабатыванию предохранителя. Инженер должен определить, может ли пусковой ток и его продолжительность отключить автоматический выключатель.

В технических характеристиках светодиодного источника света может быть указано что-то вроде этого: «Для защиты от пускового тока следует использовать плавкий предохранитель с задержкой срабатывания или автоматический выключатель типа C / D.Стандартный автоматический выключатель типа C имеет минимальное срабатывание срабатывания, в 5-10 раз превышающее его номинальный ток. Типичный автоматический выключатель типа D имеет минимальную уставку отключения, в 10–20 раз превышающую номинальный ток.

NEC Статья 411 содержит системы освещения низкого напряжения. Это для систем освещения, работающих от напряжения не более 30 вольт переменного тока или 60 вольт постоянного тока. Обычные низковольтные системы включают в себя освещение дорожек и используются в коммерческих зданиях, музеях, ландшафтном дизайне и т. Д.

Низковольтные осветительные системы обычно имеют источник питания, осветительные приборы и другое сопутствующее оборудование, такое как дорожка для освещения дорожки.

Статья 411.7 NEC

гласит, что низковольтные системы освещения могут питаться от ответвленной цепи с максимальным током 20 А.

Защита электродвигателей и систем освещения входит в компетенцию NEC. Двигатели могут использоваться в системах жизнеобеспечения, таких как лифты, системы дымоудаления и т. Д. Системы освещения могут включать аварийное освещение для выхода людей из здания.

NEC Статья 430 касается двигателей. Инженер-электрик должен правильно определить устройство защиты от перегрузки и устройство защиты от короткого замыкания и замыкания на землю для двигателя.

Статья 410 NEC касается освещения. Освещение считается постоянной нагрузкой, и это необходимо учитывать при проектировании защиты цепи.

Ненаправленная максимальная токовая защита (I>; 50/51) — 4 ступени (INST, DT или IDMT)

Ненаправленная защита от замыкания на землю (I0>; 50N / 51N) — 4 ступени (INST, DT или IDMT) )

Направленная максимальная токовая защита (Idir>; 67) — 4 ступени (INST, DT или IDMT)

Направленная защита от замыкания на землю (I0dir>; 67N / 32N) — 4 ступени (INST, DT или IDMT)

Гармоническая перегрузка по току (Ih >; 50H / 51H / 68H) — 4 ступени (INST, DT или IDMT)

Прерывистое замыкание на землю (I0int>; 67NT)

Максимальный ток обратной последовательности / Переключение фазного тока / Несимметрия тока (I2>; 46 / 46R / 46L ) — 4 ступени (INST, DT или IDMT)

Гармоническая перегрузка по току (Ih>; 50H / 51H / 68H) — 1 ступень (INST, DT или IDMT)

Высокоомное или низкоомное замыкание на землю с ограничением / Дифференциал на концах кабеля (I0d>; 87N)

Повышенное напряжение (U>; 59) — 4 ступени (INST, DT или IDMT)

Пониженное напряжение (U <; 27) - 4 ступени (INST, DT или IDMT)

Повышенное напряжение нейтрали (U0>; 59N) — 4 ступени s (INST, DT или IDMT)

Напряжение последовательности (U1 / U2> / <; 47 / 27P / 59PN) - 4 ступени (INST, DT или IDMT)

Защита от отказа выключателя (CBFP; 50BF / 52BF)

Повышенная мощность (P>; 32O)

Пониженная мощность (P <; 32U)

Обратная мощность (Pr; 32R)

Повышенная и пониженная частота (f> / <; 81O / 81U) - 8 ступеней (INST или DT)

Скорость изменения частоты (df / dt> / <; 81R) - 1 ступень (DT)

Коэффициент мощности (PF <; 55)

Датчики температуры сопротивления

Контроль состояния двигателя

Контроль запуска двигателя / заторможенного ротора (Ist>; 48/14)

Тепловая перегрузка машины ( TM>; 49M)

Механическое заклинивание (Im>; 51M)

Частый пуск (N>; 66)

Ненаправленный минимальный ток (I <; 37)

Память напряжения

Программируемая ступень (PGx> / <; 99)

Дуговая защита (IArc> / I0Arc>; 50Arc / 50NArc) (дополнительно)

Количество объектов для управления и мониторинга: 5
Количество индикаторов для мониторинга: 5
Количество групп уставок: 8

Фазный, последовательный и остаточный токи (IL1, IL2, IL3, I01, I02)
Фазное, последовательное и остаточное напряжение (UL1, UL2, UL3, U12, U23, U31, U0)
Класс мощности и энергии 0 .5
Класс мощности и энергии 0.2S (опция)
Контроль трансформатора тока
Контроль трансформатора напряжения (60)
Регистратор событий (макс. 15 000 постоянных записей событий)

Регистратор аварийных процессов (макс. 100 записей á 5 секунд при выборке 3,2 кГц)
Контроль износа выключателя
Суммарные гармонические искажения
Счетчик часов работы
Частота (f)
Мощность (P, Q, S, pf) и энергия (E +, E-, Eq + , Eq-)
Регистратор измерений

Регистратор значений измерений

Токовые входы: 5
Входы напряжения: 4
Цифровые входы (фиксированные): 3
Цифровые выходы (фиксированные): 5
Опции (3 слота)
Цифровые входы: + 8/16 / 24
Цифровые выходы: +5/10

Миллиамперный модуль ввода / вывода (выходы 4 мА + вход 1 мА)
Модуль дуговой защиты (4 датчика + 2 HSO + 1 BI)
Внешние модули ввода / вывода (см. вкладку «Аксессуары»)
Среда связи (указана на вкладке «Связь»)

Коммуникационные входы
RJ-45 Ethernet 100 Мбит / с (передняя панель, фиксированная)
RJ-45 Ethernet 100 Мбит / с и RS-485 (задняя панель, фиксированная)
2 x RJ-45 Ethernet 100 Мбит / с с вход IRIG-B (опционально)
2 x ST 100 Мбит / с Ethernet с входом IRIG-B (опционально)
2 x LC 100 Мбит / с Ethernet (PRP / HSR) (опционально)
Последовательное оптоволокно RS-232 (PP / PG / GP / GG) (дополнительно)

Протоколы связи
IEC 61850
IEC 60870-5-101 / 104
IEC 60870-5-103
Modbus / RTU и Modbus / TCP
DNP3
SPA

AX007 Внешний 6-канальный 2- / 3-проводной входной модуль RTD (предварительно настроен)
AX008 Внешний 8-канальный модуль термопары и входа мА (предварительно настроен)
AX009 Подъемная рамка (87 мм)
AX010 Подъемная рама (40 мм)
AX011 Рама Combiflex
AX012 Кронштейн для настенного монтажа

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

Для чего нужна защита двигателя?

Что такое автоматический токовый выключатель и как он работает?

Функции реле перегрузки

Современные наружные реле защиты двигателя

Настройка наружного реле перегрузки

Внутренняя защита, встраиваемая в обмотки или клеммную коробку

Принцип действия теплового автоматического выключателя

Принцип действия терморезистора

Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Защита электродвигателя — статьи

Автоматические выключатели защиты двигателя DEKraft серии ВА-401

Защита электродвигателей.

Защита асинхронного двигателя — способы и схемы

Короткие замыкания, а также защита от перегрузок

Тепловая защита

Понижение напряжения и исчезновение фазы

ПУЭ 7. Правила устройства электроустановок. Издание 7

Термозащита электродвигателей от перегрева

Обозначение TP

Устройства тепловой защиты, встраиваемые в клеммную коробку

Тепловой автоматический выключатель, встраиваемый в обмотки

Внутренняя установка

Терморезисторы, встраиваемые в обмотки

Принцип действия терморезистора

Обозначение TP для электродвигателя с PTC

Соединение

Электродвигатели с защитой TP 211

Основные устройства для защиты электродвигателей

Защита двигателя в зависимости от размера и уровня напряжения

Защита двигателя

1.Мгновенная защита двигателя от перегрузки по току

2. Синхронизированная защита двигателя от сверхтоков

3. Тепловая перегрузка

4. Защита двигателя от замыканий на землю

5. Защита двигателя от опрокидывания

6. Защита двигателя от перенапряжения

— Circuit Globe

Функции защиты двигателя — Руководство по электрическому монтажу

Что такое модуль защиты двигателя для коммерческих компрессоров?

Защита двигателя — основы и типы

Консультации — Инженер по подбору | Основы защиты цепи двигателя

Цели обучения

Перегрузка двигателя в зависимости от максимального тока

Защита двигателя от перегрузки

Максимальная токовая защита двигателя

ЧРП и системы регулируемых приводов

Цепь защиты освещения

Опции (3 слота)

Коммуникационные входы

Протоколы связи

Каталоги и брошюры

Руководства по эксплуатации

Ресурсы

Указания по применению

Добавить комментарий Отменить ответ